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全球工业机器人产业现状与趋势

时间:2014-06-09  数控技术网  http://tech.cncproduct.com

0 引言

    工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。

    广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且对保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

1 工业机器人的发展现状

    机器人是最典型的机电一体化装备,技术附加值很高,应用范围很广,作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之后出现的新的大型高技术产业。据UNECE(联合国欧洲经济委员会)和IFR(国际机器人联合会)统计,从20世纪下半叶起,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头,进入90年代,机器人产品发展速度加快,年销售量增长率平均在10%左右;2004年增长率达到了创记录的20% ,其中,亚洲机器人增长幅度最为突出,增长43% ,如图1所示。

    UNECE估计,2004年全球至少安装了10万台新的工业机器人。其中:

    • 欧盟31 100台(比2003年增加15% ,但比2001年的记录仅增加1%);

    • 北美16 100台(比2003年增加27% ,比2000年的记录高24%);

    • 亚洲51 400台,主要在日本,但中国市场增长迅速(比2003年增长24%)。

2 工业机器人在各国的产业发展与预测

2.1 美国

    美国是机器人的诞生地,早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人,比起号称机器人王国的日本起步至少要早五六年。经过40多年的发展,美国现已成为世界上的机器人强国之一。

    据UNECE和IFR统计,2004年美国新安装工业机器人12693台,预计到2007年底,新安装的工业机器人将达15 900台。至2003年末,在北美运行的机器人总量为112 390台,比2002年增长7% ,预计至2007年底,美国运行的工业机器人总量将达到145 100台,详见表1。

    就每万名雇员拥有的工业机器人数进行统计,至2003年末,在美国制造业中,每1万名雇员有63个工业机器人。作为对比,德国为148个,欧盟为93个。在美国汽车工业中,每万名产业工人拥有740个工业机器人,但这个数字还是远低于日本(1 400个机器人)、意大利(1 400个机器人)和德国(1 000个机器人),详见图l和图2。

 

2.2 日本

    日本素有“机器人王国”之称,其工业机器人的发展令人瞩目,无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一。在其经历了短暂的摇篮期之后,快速跨过实用期,迈入普及提高期。在2O世纪8O年代至9O年代初期,日本的工业机器人可谓处于繁荣鼎盛时期,似乎无所不能。然而,花无百日红,自20世纪9O年代中期开始,随着欧洲和北美工业机器人产业的崛起,国际市场的格局发生了明显的变化,从日本转向了欧洲和北美。在度过了几年的低迷期之后,21世纪初日本的工业机器人又开始重新焕发生机,尤其是伴随着中国和其他周边国家对工业机器人需求的增长,以及日本本国早年工业机器人因服务期限而带来的更新换代,预期将对日本工业机器人的发展发挥积极的作用。

    据日本机器人协会的统计,2004年全年日本工业机器人的定单较去年增长了17.8% ,达到4 995.6亿日元(48亿美元),是连续第 年大幅度增长。2004年全年日本工业机器人出货量为4 458.3亿日元,同比增长13.4%。2005年第一季度,日本工业机器人出货量为1 289亿日元,较去年同期增长13.6% 。

    从日本工业机器人出口情况看,2004年出口量为2788亿日元(27亿美元),较2003年大幅增长20.7% ,其主要原因在于中国和其他亚洲国家对工业机器人需求的大幅增长。

    从日本国内工业机器人市场看,日本是工业机器人最大的消费国。日本2004年国内工业机器人出货量为1 670.2亿日元,比上年小幅增长了3% ,新安装工业机器人为33 200台。其中,排名前五位厂商的销售额占据了70% 以上的市场份额,它们依次为:

    • Matsushita Electric Industrial Co.(6 752台)市场份额为25.1%,比上年下降3.5% ;

    •Yaskawa Electric Corp.(6 506台)市场份额为18.8%,比上年上升2.3% ;

    • Fanuc Ltd.(6954台)市场份额为15.4% ,比上年上升2.6% ;

    •Kawasaki Heavy Industries Ltd.(7 012台)市场份额为6.4% ,比上年上升0.5% ;

    • Yamaha Motor Co.(7 272台)市场份额为6% ,比上年上升0.8%。

    据UNECE和IFR的预测,至2007年,日本新安装工业机器人41 300台,安装总量达到350000台。

2.3 德国

    德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五六年,但战争所导致的劳动力短缺,国民的技术水平较高等社会环境。却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外,2O世纪7O年代中后期,德国政府采用的积极行政手段也为工业机器人的推广开辟了道路。如在“改善劳动条件计划”中规定,对于一些危险、有毒、有害的工作岗位,必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场,并推动了工业机器人技术的发展。目前,德国工业机器人的总数占世界第二位,仅次于日本。

    自1994年以来,德国工业机器人市场进入快速增长期。21世纪初,由于世界经济的持续低迷,德国机床市场下降幅度达到20%。相比之下,工业机器人的下跌幅度仅为其30%左右,其中销售数量下降低于7% ,销售额下降5% ;而同期的欧盟工业机器人市场跌幅则高达16%。经短暂的下跌后,2003年德国工业机器人市场的销售增长了13%。至2003年底,德国工业机器人总装机数量为112 693台,与美国112 390台相当。预计到2007年,德国工业机器人运行总量为151 400台,年度增长率为5%,详见表2。

    就每万名雇员拥有工业机器人数进行统计,至2003年末,德国制造业中,每1万名雇员有148个工业机器人,如不将日本计算入内(日本的数据包括了所有类型的机器人)的话,德国占据首位。在德国汽车工业中,每万名产业工人拥有1 000个工业机器人,详见图I和图2。

2.4 意大利

    意大利工业机器人市场在1995至2001年间出现了前所未有的快速增长。每年新安装的工业机器人从1994年的2400台增长到2001年的6400台。到2002年,工业机器人市场出现了暂时性的回调,新增工业机器人下跌了14%。2003年继续小幅下跌5%,新增工业机器人数量为5 198台。虽然出现短暂回调,但意大利工业机器人市场总体呈现快速增长态势。2003年工业机器人总量较2002年增长了7% ,总量达到50 043台。从2004—2007年,预期将达到63 400台,以平均5%的速度增长,详见表2。

    至2003年底,意大利制造业中,每10 000名雇员拥有工业机器人1 16个。意大利的工业机器人密度仅次于德国,位居世界第二位(尽管日本的数据遥遥领先,但鉴于日本的统计数据涵盖了所有类型的机器人,与其他国家仅仅统计通用工业机器人的范围有较大差异,因此数据不具有可比性)。在汽车制造业中,每10 000名产业工人拥有1 400台工业机器人,和日本并列世界首位,详见图1和图2。

2.5 法国

    长期以来,法国政府一直比较重视机器人技术,通过大力支持一系列研究计划,建立了一个完整的科学技术体系,使法国机器人的发展比较顺利。在政府组织的项目中,特别注重机器人基础技术方面的研究,把重点放在开展机器人的应用研究上。而由工业界支持开展应用和开发方面的工作,两者相辅相成,使机器人在法国企业界得以迅速发展和普及,从而使法国在国际工业机器人界拥有不可或缺的一席之地。

    法国工业机器人的发展经历了几起几落的戏剧性变化。其中,1999年的销售速度增长之快更是令人不可思议,实现同比增长87% ,达到了创记录的年增长3 800台的历史记录。随之而来的是2001年和2002年的回落,工业机器人销售相继同比下跌8% 和14% 。2003年,市场有所回暖,较2002年增长r 4%。至2003年底,法国工业机器人总装机数量为26 137台,比2002年增长8% 。预计到2007年,法国工业机器人装机总量为35 900台,年度增长率为6% ,详见表2。

    就每万名雇员拥有工业机器人数进行统计,至2003年末,法国制造业中,每1万名雇员有71个工业机器人,几乎是英国的2倍,但远落后于德国的148个。在法国汽车工业中,每万名产业工人拥有910个工业机器人,和德国基本相当,详见图1和图2。

2.6 英国

    英国的工业机器人起步比当今的机器人大国日本还要早,并曾经取得了早期的辉煌。然而好景不长,20世纪7O年代初期,英国科学研究委员会颁布了否定人工智能和机器人的Lighthall报告,导致政府对工业机器人实行了限制发展的严厉措施。这个错误决策导致英国的机器人工业一蹶不振,在西欧几乎处于末位。然而国际上机器人蓬勃发展的形势使英政府转变了态度,并从20世纪7O年代末开始,推行并实施了一系列支持机器人发展的政策和措施,使英国机器人开始 r在生产领域广泛应用及大力研制的兴盛时期;但为时已晚,老牌资本主义国家的风采已不复存在。

    至2003年底,英国工业机器人总装机数量为14015台,比2002年增长3% 。预计到2007年,英国工业机器人装机总量为16 300台。就每万名雇员拥有工业机器人数进行统计,至2003年末,英国制造业中,每1万名雇员有39个工业机器人。作为对比,德国为148个,意大利116个,西班牙72个,法国71个。在英国汽车工业中,每万名产业工人拥有660个工业机器人,但这个数字还是远低于日本(1 400个)、意大利(1 400个)和德国(100个)。

3 国内外主要的工业机器人生产厂商

    在国外,工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。国际上工业机器人产业中,著名的公司有瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC、Yaskawa,德国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S—T Robotics,意大利的COMAU,英国的Auto.Tech Robotics,加拿大的Jed International Robotics,以色列的Robogroup Tek公司,这些公司已经成为其所在地区的支柱性企业。在国内,工业机器人产业刚刚起步,但增长的势头非常强劲,如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司,年利润增长在40%左右。

4 工业机器人的发展趋势

4.1 工业机器人的技术发展趋势

从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展,其发展趋势主要为结构的模块化和可重构化,控制技术的开放化、Pc化和网络化,伺服驱动技术的数字化和分散化,多传感器融合技术的实用化,工作环境设计的优化和作业的柔性化,以及系统的网络化和智能化等方面。

4.2 工业机器人产业预测据

    UNECE和IFR预测,至2007年,全球运行的工业机器人总量将从2003年的800 772台,增长至2007年的997 700台,年平均增长5.6%。其中,日本年度工业机器人总量将从2003年的348 734增长至2007年的349400台,年平均增长0.048%;欧洲将从2003年的249 200台增长至2007年的325 900台,年平均增长6.9% ;美国从2003年的112 390台增长到2007年的145 10 台,年平均增长6.6%。

    全球新安装机器人的数量将从2003年的81 776台增至2007年的106 000台,年平均增长6.7%。其中,日本工业机器人的年度安装量将从2003年的31 577增长至2007年的41 300台,年平均增长6。9% ;欧洲将从2003年的27 114台增长至2007年的34 400台,年平均增长6.1% ;美国从2003年的12 693台增长到2007年的15 900台,年平均增长5.8% 。

参考文献

    [1] 朱力.目前各国机器人发展情况.中国青年科技,2003(11):38—39.
    [2] 杜志俊.工业机器人的应用及发展趋势.机械工程师,2002(5):8~1O.
    [3] 杜志俊.工业机器人的应用将越来越广泛.机电目际市场,20o2(1):20—22.
    [4] 张效祖.工业机器人的现状与发展趋势.世界制造技术与装备市场,2004(5):33—36.
    [5] 朱浩翔.工业机器人及其应用.装备机械,2003(4):l1—12.
    [6] 杨化书。曲新峰.工业机器人技术的应用及发展.黄河水利职业技术学院学报,2004,16(4):42—43. 

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