机器人与自动化技术对美国制造业回归的影响（上）

发布时间：2016-12-14

关键字：机器人自动化技术

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制造业转型对美国经济的发展、增加就业机会以及保持竞争力都至关重要。这需要美国在机器人基础研究上不断投资、对新的机器人技术进行研发并将研发成果与制造业进行整合。

机器人技术与自动化两个术语具有精确的技术含义。美国电子与电气研究所的机器人与自动化协会对此的定义是，“机器人技术关注的是与人进行合作的自主或半自主传感与执行系统。机器人技术的研究强调的是能够使系统面对非结构化环境的智能与适应能力。自动化技术的研究强调的是效率、生产率、质量以及可靠性。自动化技术着眼于在一个结构化的环境中系统长时间地自主运行，以及上述结构化环境的建构。”

2012年10月2日，在美国华盛顿特区举行了制造业与自动化机器人研讨会。其目标为三个方面：首先，确定机器人技术与自动化技术对美国制造业重要的战略意义;第二，确定在哪些应用领域使用机器人技术及自动化技术能够提高生产率;第三，确定需要完成哪些研发工作以使机器人技术与自动化技术在上述应用领域内的投入更加有效。

执行纲要

美国联邦政府在制造业上进行投资将重振美国制造业。机器人研究项目将惠及医疗保健、农业以及交通运输业，同时能够增强国家在国防、能源及安全方面的资源建设。在未来五十年，由机器人研究产生的一系列有利结果将极大地提高“美国制造”的质量，并使美国制造业蒸蒸日上。这一战略已在美国政府的“先进制造业伙伴”(Advanced Manufacturing Partnership简称AMP)计划以及“制造业创新国家网络”(National Network for Manufacturing Innovation简称NNMI)计划中提出。

机器人技术是一项可以彻底改变制造业的革命性技术。现在，美国的一线工人并不愿意在工厂进行简单的劳动，而用工成本也由于社会保险以及医疗保险的增加而不断上升。即便工厂能够负担用工成本，但是为了生产下一代小型化、复杂化工业产品，工厂需要更高的适应性、精确度以及可靠性的生产方式，有些岗位对工人的技术要求已经超出了工人的能力。在制造业中引入先进的机器人与自动化技术，将会使公司掌握知识产权与财富;使公司更具竞争力;在机器人研发、制造、维护及训练领域创造就业岗位;工厂可以雇佣人-机混合团队以充分利用彼此的技能与优势(比如让人类的智慧及灵巧与机器人的精确度，强健度及可重复性相结合);改善工人的工作环境并减少昂贵的医疗费用;缩短制造成品的交货时间，使系统更能适应零售商的需求变化。事实上，有效地利用机器人技术将增加美国的就业机会，提高工作质量并增加全球竞争力。苹果、联想以及特斯拉公司在建设他们的新工厂时已经认识到上述优势。通过利用机器人技术以及自动化设备，这些公司的前景将被持续看好。

美国工业机器人路线图总结了机器人技术与自动化技术在美国制造业中重要的战略意义，介绍了机器人技术及自动化技术将在哪些领域中可极大地提高生产力，并概述了可进行投资以实现上述目标的重点领域的长远研究与发展路线。

机器人技术在制造业中重要战略意义

机器人技术对经济的推动

上个世纪，美国经济增长的基础来源于以制造业为核心的工业化。制造业领域创造了14%的GDP以及11%的就业岗位。由于美国70%的净出口产品与制造业相关，因此制造业对美国经济的健康发展极为重要。在制造业中，机器人的产业规模每年以8%的速度增长。制造业是机器人产业的核心部分，加上其所使用的仪器仪表、辅助自动化设备，整个机器人产业可达到200亿美元的规模。

美国制造业在近30年内发生了极大改变。虽然加拿大、中国、墨西哥以及日本制造业的发展，对美国制造业产生了极大影响，但制造业在美国经济中仍占据重要地位。在过去的30年里，美国的人均劳动生产率提高了100%以上，这在很大程度上要归因于技术上的创新及其在产品设计与制造过程中的应用。

但这种情况正在发生改变，竞争对手正投资于制造业的基础研究与教育，而美国政府投资于制造业研发上的资金在近30年里没有丝毫的增长，其全球所占份额已经显著下降，只有28%。其他国家也在使用与美国相同的技术，而其中一些国家还具有更为低廉的人力成本优势。因此，美国制造业正面临越来越大的压力。美国制造业产品的贸易差额以每10年500亿美元的惊人速度下降。随着人口老龄化，工人的数量也在迅速下降。机器人必须在人类工人持续减少的情况下保持生产率的持续增长。机器人技术及自动化技术的巨大进步对依赖嵌入式计算机、先进传感器、微电子技术以及微纳米级组件的新一代高价值产品来说更加重要，所以，依赖于工人的劳动密集型制造业不再是可行的选择。

与美国不同的是，中国、韩国、日本以及印度在高等教育和研发上的投资更大，并且中国与印度在系统性地召回在美国进行深造的科学家和工程师。韩国将机器人技术研究与教育作为其“21世纪前沿计划”的一部分且在2002年-2012年这10年里，每年都在该领域投入1亿美元。在“地平线2020计划”中，欧盟将在制造业与机器人技术领域投入9亿美元。与韩国和欧盟相比，日本的投入相对较小。在未来10年，日本将在仿人机器人技术、服务机器人技术以及智能环境领域投资3.5亿美元。与上述投资相比，美国政府的投入是最小的。

同时，机器人技术在自动化与物流领域获得了非常重要的应用。由于认识到机器人技术的重要性，亚马逊于2012年花费7亿美元建立的Kiva系统已成为仓储自动化的最佳应用实例。此外，由于亚洲的外包项目不再具有价格优势，苹果和联想都将其外包项目转为内包。2011年，特斯拉汽车公司在加利福尼亚开设了自动化程度极高的工厂，进行替代燃料汽车的生产，使其所有的制造业部门都位于美国境内。

制造业的增长领域

美国联邦商务部与竞争力委员会分析了大量的公司数据以统计其综合年增长率。各主要工业部门分类的数据如表1所示。

表1 2004—2011年280家美国公司的综合年增长率

美国制造业目前的增长领域包括物流、物料搬运以及机器人技术。鉴于制造业的重要性，考虑如何利用机器人等技术增强美国制造业的实力势在必行。

机器人技术的“消费化”

许多先进技术都已证明，一旦技术被引入广阔的消费市场，必定会引起创新的增加与成本的降低。最显著的例子就是个人计算机与移动通讯的出现，这两种技术最初都是由于企业的需要而进行研发的。一旦这些技术被引入消费市场，企业投入的研发金额便成倍增加，引发技术的高速发展与成本的显著降低。同时，也将促进大量新兴行业与公司的建立。目前，这些行业内的公司贡献了很大的GDP并且正主宰着美国股市。

对机器人以及机器人相关技术市场的培育也会造成类似影响。一个简单的例子就是微软为家庭电脑游戏市场开发的Kinect接口。它在语音与手势互动方面具有优势，使其在数量众多的商业应用中极具卖点。机器人技术“消费化”的另一个好处就是使工人对机器人更加熟悉。当人们习惯于在生活中与机器人进行互动时，才能更加适应与机器人一起工作而不会将其视作威胁。比如，iRobot公司生产的自动真空吸尘器的用户中，有三分之二为他们的吸尘器取了名字，并且有三分之一的消费者承认，他们会带上吸尘器去拜访朋友。