珠三角地区工业机器人产业现状分析与技术路线图设计

管理学硕士学位论文
珠三角地区工业机器人产业现状分析与技术
路线图设计
Pearl River Delta Industrial Robot Industry Status Analysis and Technology Roadmap Design
冯宇
哈尔滨工业大学
2010年6月
国内图书分类号：F406.3 学校代码：10213 国际图书分类号：658 密级：公开
管理学硕士学位论文
珠三角地区工业机器人产业现状分析与技术
路线图设计
硕士研究生：冯宇
导师：田也壮教授
申请学位：管理学硕士
学科、专业：企业管理
所在单位：经济与管理学院
答辩日期：2010年6月
授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: F406.3
U.D.C: 658
Dissertation for the Master Degree in Management
PEARL RIVER DELTA INDUSTRIAL ROBOT INDUSTRY STATUS ANALYSIS AND
TECHNOLOGY ROADMAP DESIGN
Candidate:Feng Yu
Supervisor:Prof. Tian Yezhuang
Academic Degree Applied for: Master Degree of Management Specialty: Enterprise Management
Affiliation: School of Management
Date of Defense: June, 2010
Degree-Offering-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
在构建珠三角地区现代产业体系的过程中，工业机器人作为先进制造技术和自动化装备的典型代表，不仅对于先进制造业的发展具有重要的作用，而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。

在21世纪机器人市场发展前所未有的机遇与挑战面前，大力开展技术创新已成为促使工业机器人产业发展的核心方法。

然而，作为新兴的高新技术产业和智能化产业，工业机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的特征：高投入、高风险、高回报、高技术、高难度、高潜能等。

如何科学合理的规范珠三角地区工业机器人产业进行技术创新，规避创新风险，已成为当前最迫在眉睫的问题。

技术路线图作为一种规划技术创新并支持技术管理的有效工具，特别适用于对技术资源、组织目标和不断改变的环境之间的动态联系进行探索和沟通。

因此，合理应用技术路线图这一技术管理工具，促进珠三角地区工业机器人产业全面发展，具有重大战略意义。

本论文首先简单论述了选题背景与目的，研究路线与方法。

从技术路线图的定义、内涵、应用、发展历程等多个方面剖析了相关理论基础。

在理论研究同时，论文对珠三角地区工业机器人产业状况进行全方面分析，分别从产业地域分布特点，工业机器人主要用户特征，产业结构特征三个方面解析珠三角地区工业机器人产业发展的宏观环境。

产业发展背景环境分析明确了工业机器人产业的创新促进作用、产业体系推动效应与战略地位。

随之提出了产业发展存在的主要问题并予以分析，明确了开发技术路线图的必要性与可行性。

在对产业现状深入分析的基础上，结合理论，展开对珠三角地区工业机器人产业技术路线图开发的全面设计，具体包括：开发内容设计，实施流程设计与进度设计，并绘制出珠三角地区工业机器人产业技术路线图初图，作为宏观蓝本，在“战略目标”、“市场需求”、“主要产品”、“关键技术”以及“资源保障”五个方面对产业技术发展进行了科学规划。

最后，为了有效保障技术路线图开发顺利完成，论文对实施过程中可能遇到的风险进行科学预测，并针对问题提出相关的风险规避措施。

本论文系统地对我国珠三角地区工业机器人产业现状进行分析，并以此为基础，结合产业技术路线图理论研究，对珠三角地区工业机器人产业技术路线图的开发制定进行全面设计并绘制出产业技术发展宏观蓝图。

这对促进地区工
值。

关键词：技术路线图；技术创新；珠三角地区；工业机器人产业
Abstract
In the course of construction of the Pearl River Delta modern industrial system, industrial robot as an advanced manufacturing technology and a type of automation equipment, not only plays an important role in the development of the advanced manufacturing industry, but also has a significant promoting function for the development of high-tech industries and traditional industries. In the 21st century, with unprecedented opportunities and challenges in the robot market, to make great efforts to promote technological innovation has become the core method for the industrial robots development. However, as an emerging high-tech and intelligent industry, industrial robot industry has shown the general features: high investment, high risk, high return, high tech, high difficulty, high potential and so on. How scientifically and reasonable regulate the technology innovation of Pearl River Delta region industrial robot industry and to avoid innovation risk have become the most pressing problems. Technology Roadmapping, as an effective management tool for technology innovation planning and support, is especially applicable to explore the dynamic relationship between technical resources, organizational goals and changing environments. Therefore, to make rational application of this technology management tool, Technology Roadmapping, has great strategic significance to promote comprehensive development of Pearl River Delta region industrial robotics industry.
This paper first briefly discusses the research background and objectives and research routes and methods. The author makes theoretical analysis of Technology Roadmapping from the definition, the content, the development process, the application and other relevant aspects. In the other hand, the paper realizes a whole analysis on the industry status of Pearl River Delta industrial robot industry. The macro-environment study of Pearl River Delta region's industrial robot industry is realized from three factors: the geographical distribution characteristics, the characteristics of the main users of industrial robots and the industrial structure features. The Background environment analysis confirms the innovation promoting function, industrial systems driving effect and the strategic position of the industrial robot industry. The author proposes the main problems along industrial development, makes analysis and affirms the necessity and the feasibility of developing the Technology Roadmap. With depth analysis of industry status, combined theories, the paper expands on the design of Pearl River Delta industrial robot industry Technology Roadmap, including: development
design and draws a initial picture of the Pearl River Delta industrial robot industry technology roadmap, which as a macro blueprint, plans the industrial technology development in five areas: "Strategic objectives", "Market demands", "Main products", "Critical technologies" and "Resource supports". In the end, in order to effectively ensure the completion of Technology Roadmap development, the paper makes scientific prediction of the risks which may be encountered during the implementation process, and provides prevention measures.
This paper systematically analyzes the status of Pearl River Delta region industrial robot industry, and on this basis, combined with industry Technology Roadmapping theoretical research, makes comprehensive design for the development of the Pearl River Delta industrial robot industry and draws blueprint for the development of macro-industry technology. It is of great practical significance and application value to promote regional industrial robot industry upgrading, and even to accelerate the country's advanced manufacturing industry.
Key words: Technology Roadmapping, Technology innovation,
The Pearl River Delta region, Industrial robot industry
目录
摘要 (I)
Abstract (III)
第1章绪论 (1)
1.1 研究背景及问题的提出 (1)
1.1.1 研究背景 (1)
1.1.2 研究问题的提出 (3)
1.2 技术路线图的起源和定义 (5)
1.2.1 技术路线图的起源 (5)
1.2.2 技术路线图的定义 (6)
1.3 技术路线图国内外研究及应用现状 (6)
1.3.1 技术路线图国内外研究现状 (6)
1.3.2 技术路线图国内外应用现状 (8)
1.4 研究的目的和意义 (11)
1.4.1 论文研究的目的 (11)
1.4.2 论文研究的意义 (12)
1.5 研究方法和研究内容与结构 (13)
1.5.1 研究方法 (13)
1.5.2 研究内容与结构 (13)
第2章技术路线图研究的理论基础 (15)
2.1 技术路线图的实质与理念 (15)
2.1.1 技术路线图的实质内涵 (15)
2.1.2 技术路线图的核心理念 (15)
2.2 技术路线图制定动因分析 (17)
2.2.1 以科学方法规范技术创新过程 (17)
2.2.2 提高管理工作效率与判断准确性 (18)
2.2.3 降低投资风险 (18)
2.3 技术路线图的发展历程 (19)
2.3.1 萌芽阶段 (19)
2.3.2 起步阶段 (20)
2.3.3 快速发展阶段 (20)
2.3.4 创新发展阶段 (20)
2.4 技术路线图的层级划分 (21)
2.4.1 企业技术路线图 (22)
2.4.2 产业技术路线图 (23)
2.4.3 国家技术路线图 (24)
2.5 本章小结 (25)
3.1 市场宏观特征分析 (27)
3.1.1 地域分布特点分析 (27)
3.1.2 用户主体特征分析 (27)
3.1.3 产业结构特征分析 (28)
3.2 产业发展背景环境分析 (29)
3.2.1 产业战略地位分析 (29)
3.2.2 产业推动效应分析 (32)
3.2.3 产业自主创新分析 (36)
3.3 产业发展存在的问题与原因分析 (37)
3.3.1 产业化不足 (37)
3.3.2 缺乏创新能力 (38)
3.3.3 战略目标不够明确 (38)
3.3.4 贸易结构不合理 (38)
3.4 开发技术路线图的必要性分析 (39)
3.4.1 科学促进产业体系发展 (39)
3.4.2 有效提高技术自主创新能力 (40)
3.4.3 凝练技术发展方向定位战略发展目标 (40)
3.4.4 辅助改善地区贸易结构 (41)
3.5 本章小结 (41)
第4章珠三角地区工业机器人产业技术路线图设计 (42)
4.1 产业技术路线图内容设计 (42)
4.1.1 市场需求分析环节 (42)
4.1.2 战略目标分析环节 (44)
4.1.3 关键技术分析环节 (46)
4.1.4 研发需求分析环节 (47)
4.1.5 资源保障分析环节 (47)
4.2 产业技术路线图实施流程设计 (48)
4.2.1 准备阶段 (48)
4.2.2 开发阶段 (50)
4.2.3 绘制阶段 (52)
4.2.4 更新阶段 (52)
4.3 产业技术路线图实施进度设计 (52)
4.4 产业技术路线图宏观规划 (53)
4.5 本章小结 (55)
第5章实施保障和风险规避措施 (57)
5.1 实施保障 (57)
5.1.1 甄选工作组成员 (57)
5.1.2 合理组建专家团队 (57)
5.1.3 发挥技术路线图多元联合优势 (58)
5.1.4 优化技术分析路径 (58)
5.1.5 增大调研投入力度 (58)
5.2.1 主要风险预测 (58)
5.2.2 风险规避措施 (60)
5.3 本章小结 (61)
结论 (62)
参考文献 (64)
攻读硕士学位期间发表的学术论文 (68)
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (69)
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (69)
致谢 (70)
第1章绪论
1.1 研究背景及问题的提出
1.1.1 研究背景
自二十世纪60年代诞生，工业机器人就显示了强大的生命力。

经过五十年的迅猛发展，特别是在发达国家，工业机器人已被广泛应用于汽车制造产业、机械加工产业、电子行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中[1]。

作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志[2]。

在我国，工业机器人从最初使用到现在已近三十年，其使用已经由最初的试验性质逐步发展成为企业的核心装备，有效促进了我国制造业技术水平的提高。

广东省作为国内工业机器人发展的领跑者和重点地区，其工业机器人产业自90年代以来已取得了长足的发展和进步。

（1）先进制造业在国家发展中占据战略地位
在未来的市场竞争中，制造业和先进制造技术占据重要的战略地位。

因此，世界许多国家，尤其是发达国家都把先进制造技术与信息科学技术、材料科学技术和生物科学技术同列为21世纪的四大支柱科技加以重视，将先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。

（2）工业机器人产业是先进制造产业的重要组成部分
工业机器人是现代科技的结晶，是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是先进制造技术的重要组成部分，因此，被认为是国家发达程度的标志。

工业机器人对现代工业的发展有着极大的促进作用，没有工业机器人，就没有先进制造业，而先进制造技术也是提高制造业市场适应能力和竞争力的重要途径。

1984年末著名科学家钱学森指出：“所谓机器人，就是指那些有特定功能的自动机，它是机电一体化的，具有人工智能因素的20世纪80年代高技术，是新技术革命的重要内容之一。

”[3]这是最有权威和精辟归纳的定义，20年来的机器人技术发展的实践也证实了其远见卓识。

（3）当前国内外工业机器人产业发展迅速
机器人的应用和普及应用正在不断地改变人类的生产生活方式。

在日本、美国、欧洲一些工业发达国家中，工业机器人得到越来越广泛的应用。

科技的
围已不仅仅限于工业，还用于农林业、医疗业、交通运输业、原子工业、海洋和深空探测等事业中。

我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期[4]。

近年来，中国工业机器人市场随着汽车及相关产业设备投资的增加而快速发展起来。

顺应行业的需求，机器人在工业领域中的作用越来越大。

工业机器人作为现代工业自动化生产的重要组成部分，现已广泛应用于各种柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂之中。

（4）工业机器人产业的发展是珠三角地区构建现代产业体系的重要动力国家发改委在“珠三角规划”中提出了建立现代产业体系的战略目标，并在具体的实施规划中提出了要“加快发展先进制造业、大力发展高技术产业和改造提升传统优势产业”的战略目标。

在构建现代产业体系的过程中，工业机器人作为先进制造技术和自动化装备的典型代表，不仅对于先进制造业的发展具有重要的作用，而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。

首先，工业机器人技术是珠三角地区发展先进制造业的重要基础。

先进制造业主要是指资金技术密集、关联度高、带动性强的现代装备、汽车、钢铁、石化、船舶制造等产业。

在装备制造业领域，工业机器人可以取代人去处理一些如放射线、火灾、海洋、宇宙等环境的危险作业，通过开发特殊条件下的工业机器人技术可以提升核电设备、风电设备、输变电重大设备和海洋工程设备的安全性；由于工业机器人的高精度和自动化技术，在数控机床及系统领域可以大大提升数控机床的效率和精度，极大提升装备制造业的发展。

汽车行业是应用工业机器人最为广泛的行业，在汽车生产中工业机器人是一种主要的制动化设备，在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷涂、搬运、涂胶、冲压等工艺中大量使用，我国正在进入汽车拥有率上升时期，在未来几年里，汽车仍将每年15％左右的速度增长。

所以未来几年工业机器人的需求将会呈现出高速增长趋势，工业机器人在我国汽车行业的应用将得到快速发展，并极大提升汽车产业的效率和科技含量。

未来随着工业机器人技术的不断进步，在飞机制造业、精细化工和医药等产业应用将会越来越广泛，从而促进先进制造业的快速发展。

其次，工业机器人是珠三角地区高科技产业的重要组成部分。

目前的高新技术产业主要包括电子信息、生物、新材料、环保、新能源、海洋等产业。

工
与网络等多个高新技术发展成果的综合集成。

一方面，传感技术，激光技术，工程网络技术等高新技术被广泛应用在工业机器人工作领域后会使工业机器人的应用更为高效，高质，运行成本更低；另一方面，在这些高新技术领域应用工业机器人技术也会促进这些高新技术产业的快速发展。

最后，工业机器人能够提升珠三角地区传统制造产业的竞争力。

在家用电器、纺织服装、轻工食品、建材、造纸、中药等传统产业运用工业机器人技术，不仅可以提高产品的生产率和产品的改型速度，适应快速变化的市场，满足个性化消费的需要，而且可以提高产品质量的一致性，增加产品的技术含量，推动产业链条向高附加值的两端延伸，提高技术装备水平，提高市场竞争能力，从而大大提升传统制造产业的竞争力。

工业机器人产业的快速发展可以促进先进制造业、高科技产业和传统制造业的快速发展，以工业机器人技术为基础，可以提升企业的竞争力。

因此，工业机器人产业的发展是珠三角地区构建和发展现代产业体系的重要组成部分。

（5）工业机器人产业发展规划逐渐引起重视
由于工业机器人技术对于未来科技发展的重要性，近年来，国家出台的科技发展规划中均将机器人技术作为未来重点发展的前沿先进制造技术列入正式的文件中，体现了高度的重视。

在2006年制定并出台的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、《国家“十一五”科学技术发展规划》中，国家明确提出了在先进制造技术的前沿技术领域要重点研究和开发极端制造技术和机器人技术；2006年出台的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》以及2009年1月8日出台的《珠三角地区改革发展规划纲要（2008-2020）》也提出了大力发展先进制造业、建立现代产业体系的战略目标。

而工业机器人产业作为先进制造和自动化技术的重要研究领域之一，必将在现代产业体系的发展中起到基础性的促进作用。

1.1.2 研究问题的提出
技术是在自身的矛盾运动及社会需求推动中产生和发展起来的，技术的发展与进步由于其内部的微观机制而在外部行为上表现出它的规律性。

研究和制定技术路线图就是围绕市场经济需求，挖掘和探讨技术发展微观机制内在的隐性关系，在时间维度上用简捷的模块、线条把这些内在的隐性关系显性化。

产业技术路线图是对行业内的市场需求、技术发展和研发基础进行系统的研究，描述技术变化的步骤或技术相关环节之间的逻辑关系，对未来一段时间内技术
条件下未来产业技术发展的最佳路径，帮助使用者明确该行业领域的发展方向和实现目标所需的关键技术，理清产品和技术之间的关系，指导人们把有限的资源进行合理的配置，解决经济发展中遇到的最紧迫的技术问题和科学问题[5]。

技术路线图是一种重要的战略规划工具，自20世纪70年代至今，国际上的诸多成功应用使其倍受推崇，目前正向理论的深度、技术和“产品”的广度以及可操作性方向发展[6]。

技术路线图其最根本的目的还是预见未来，并且是将未来技术进步的速度与时间做比较明确的对应，或者标明达到技术目标需要经过的路径，因此技术路线图最重要用途就是为制定技术发展规划做参考，在技术预见领域大有可为。

技术路线图的作用在于为技术开发战略研讨和政策优先顺序研讨提供知识、信息基础和对话框架，提供决策依据，提高决策效率。

技术路线图已经成为企业、行业乃至国家制定技术创新规划，提高自主创新能力的重要工具和基础。

技术路线图对未来做出预见，指明了技术发展方向和发展目标，并说明了达到发展目标需要经过的路径和一系列关键节点；建立起产品、市场与技术之间的联系，使它们的发展不再是分离的状态。

从深层次上看，技术路线图的制定过程本身就是各个环节及其发展方向进行深入分析和研究的过程；同时也是一个在各方之间取得一致意见的过程；更为重要的是，技术路线图为各方提供了一个交流的平台，在各方一致意见的前提下，指出了一个各方努力的统一方向和目标，这一点是技术路线诞生的初衷。

分析了工业机器人产业对于珠三角地区发展的重要性，如何合理规划工业机器人产业技术革新就显得更为重要。

珠江三角洲地区工业机器人发展现状如何？其发展又具有什么样的特征？未来它将以什么样的趋势发展又如何？长期以来一直缺乏相关的分析说明[7]。

技术路线图作为全新的技术创新管理工具，能够很好的解决这些疑问。

因此，本文力求在深入探讨研究技术路线图的理论基础以及应用经验的前提下，广泛调查机器人生产企业、收集机器人应用方向等相关信息的基础上，展开珠三角地区工业机器人产业现状分析，对珠三角地区工业机器人产业技术路线图进行规划设计。

1.2 技术路线图的起源和定义
1.2.1 技术路线图的起源
技术路线图起源于美国汽车行业，最开始汽车制造商以降低生产成本为目的，要求零件供应商提供其生产产品的技术发展路线——即最初的技术路线图。

20世纪70年代后期和80年代初期，摩托罗拉公司和康宁公司都依次应用制定技术路线图的技术管理方法：摩托罗拉公司将其主要用于技术进化和技术定位，而康宁公司主要将其用于公司战略。

技术路线图这一技术的真正奠基人是摩托罗拉公司制定技术路线图时的CEO：Robert Galvin。

在学术研究方面，Willyard和McClees于1987年合作发表了一篇论文，第一次提出了“技术路线图”（Technology Roadmap）这种说法，这篇名为《摩托罗拉技术路线图过程》（Motorola’s Technology Roadmap Process）的论文自然成为了技术路线图领域的理论经典。

当时，摩托罗拉CEO在全公司范围内发动了一场规划技术发展路线的行动，目的主要为了是鼓励业务经理适当地关注技术未来发展趋势同时尝试将这种方法作为一种规划工具。

这种工具为R&D工程师与一线市场调研人员，营销同事之间提供了沟通的平台，建立了各部门之间共同识别关键技术机制，从而使技术革新更好地为未来的产品开发和应用服务。

此后，技术路线图作为一种灵活的、结构化的和可视化的前瞻方法，被企业应用于支持各种技术规划。

目前技术路线图方法种类繁多，应用面甚广[8]。

Robert Galvin指出，技术路线图是对选定的未来即将探索的领域的进行长期深入的探查，是由探索领域中最杰出的变革推动者的集体智慧构建的。

宏观层面，技术路线图是对某一特定技术领域的未来延伸变化趋势的分析。

这些分析汇集了技术路线图制定集体的智慧以及引领技术演化的驾驭者的观点。

通常来讲，技术路线图会用简洁的图形、表格、文字等形式描述技术演化的各个步骤以及技术演化相关各个环节之间的逻辑关系。

其目的在于辅助技术路线图的使用者明了探测领域的技术发展趋势和实现战略目标所需的关键技术，主要产品间的逻辑关系。

技术路线图不仅诠释最终的结果同时也明确了制定的过程。

技术路线图具有高度概括性、高度综合性和高度前瞻性的性质。

从诞生以来，技术路线图的应用领域越来越广泛，从地域层面来看，从单一公司，到产业，到国家，再到国际联合；从内容层面来看，从产品技术细分到元件技术，到整合行业技术，再到联合行业的技术整合，技术路线图均能够发挥它的重要作用。

情景分析法等许多方法有密切的联系。

它适用于探索技术资源、组织目标与不断变化环境之间的动态联系。

另一方面，它还可以引领组织实现技术科学发展的战略目的。

值得注意的是，技术路线图始终是以时间为基础的，这就决定了技术路线图的动态性，时间的推移和环境的变化必然会导致技术发展路径的变动，因此，要对技术路线图进行定期修正。

技术路线图方法可以用在高端延续性技术上—仍在向前发展的现有技术。

同时也被应用于“破坏性技术”，有潜力根本地改变一个行业或者创造一个全新行业，依此来投入必要的资源将那些技术开发出来，争取成为捷足先登的企业或国家。

[9]
1.2.2 技术路线图的定义
技术路线图由一系列技术指标、需求指标、研发项目以及之间的连接线组成，它用一个连续的方式描绘技术开发的过程和潜在的技术转让状态。

它可以由对某个系统的某个需求及其相对应的研发项目构成，同时包含多个与多个项目相连需求。

技术路线图是一种为技术管理和规划提供支持的有效工具，特别适用于对技术资源、组织目标和不断改变的环境之间的动态联系进行探索和沟通[10]。

由于使用者的经验和层次各不相同，技术路线图的使用技巧和体现形式也不尽相同，鉴于不同国家应用技术路线图的侧重点并不相同，以致对技术路线图的定义有不同，见表1-1。

1.3 技术路线图国内外研究及应用现状
1.3.1 技术路线图国内外研究现状
（1）技术路线图的国外研究现状
当今，全球共有两个技术路线图专门研究中心：普渡大学-技术路线图研究中心（The center for Technology Roadmapping at Purdue University）与剑桥大学-技术管理中心（The center for Technology Management within the Institute for Manufacturing at Cambridge University）。

另外，许多学术机构、大学和企业联合组织召开技术路线图讨论会，例如2006年4月，剑桥大学、依莱克斯公司（lectrolux）、BAE系统公司、飞利普半导体公司、波音公司、罗斯罗•易斯(Rolls Royce)、德国夫朗霍夫研究所、大不列颠航空等联合举行技术路线。