机器人-机械电子工程导论

的
变
问
市场需求的个性化
革
题
技术与产品的快速更新
技术“红利”（功能、性能、成本）支撑 4
国际背景---美国制造业回归
国际金融危机爆发之后， 奥巴马总统呼吁要“重新回归 制造业”，通过快速发展人工 智能、机器人和数字制造技术， 重构制造业的竞争格局，实现 制造模式变革。
* 提升涉及国家安全产业的本土制造能力 * 提升先进材料的制造效率 * 建立保持在新一代机器人技术的领先地位 * 提高制造中的能源利用效率 * 极大提高产品的设计、制造、检测过程
中国制造业现状--倒逼制造模式变革
最低工资
18
机器人技术进步--支撑新制造模式
速度、精度、负 载、可靠性等 机器人交互能力 多传感控制能力
智能作业能力
网络化能力
机
器
“ 工 程 师 ”
人 “ 工 人 ”
转 变
到 机
器
人
19
网络技术进步--支撑新制造模式
网络技术
单机智能设备
数字化智能工厂
20
机器人成本： 成本不断下降
机械电子工程专业导论 第四讲 机器人
机器人驱动中国制造模式变革
Robots Drive the Revolution of Chinese Manufacturing Mode
1
提纲
2
一、全球面临制造模式变革
3
全球制造业面临制造模式变革
劳动力短缺
制
造 业
劳动力成本急剧上升
制 造
面 临
产能过剩
模 式
8
中国制造模式及其困境
三大要素：
1）劳动力密集 2）低成本、低附加值 3）严重耗损资源环境
高能耗、高污 染、低技术含 量、低附加值
劳动力 效率 1/8
面临困境：
1）劳动力结构性短缺， 人口红利到期
2）高成本、低附加值 3）资源环境无以为继
单位GDP耗能： 8x日本、4x美 国、2x韩、印
中国制造模式难以持续---急需转型
到2022年，城市制造业工人奖减 少700万，制造业农民工将减少1500 万。制造业工人总数将减少2200万!
人口老化、城镇化造成制造业人数减少
26
劳动力供求：2015年劳动力数量绝对下降
未来20年，”the old-age dependency ratio” 要增加一倍，中国工作年龄人口2015开始下降。
中国60岁以上人口数及占人口比例
劳动力资源短缺：人口红利与老龄化（刘易斯拐点）
27
机器人与人的工作冲突分析
1）做没人做的事情（填补）
成本比较
工业机器人成本： 5万元/年（按10年 使用寿命折旧，含维 修费用） 人工成本：21.6万 元/年（0.6*12*3）
结论
一台工业机器人在 产生相同效益时， 投入的成本是使用 人工成本的23%。
24
机器人的其它优势
汽车工业为例 (组装一辆汽车)
时间 劳动力 合格率
3天
约1小时
117名熟练工人 3名普通工人
低端制造业流向 劳动力成本更低国家
12
我国制造业规模连续五年居世界第一，但仍“大而不强”，核心竞争力与美、 德等发达国家存在较大差距。
13
14
15
全球制造业发展趋势
未来制造业挑战
制造业三项关键技术
■ 新一轮工业革命呼唤着机器人发展 ■ 劳动力成本不断上升加速机器人需求 ■ 新技术进步提升机器人性能 ■ 客户化定制依赖于机器人制造
165kg 机器人: 29万@2010 24万@2013
工业机器人成本降了一半(4%减少/每年)
21
人工成本：中国人工成本急剧攀升
各国制造业成本对比
Source：AlixPartners
– 工资以年均30%的速度上涨 （数据截止2011年底，根据以往几年平均 增长来估算未来至2015年的增长速度）
5
国际背景---欧盟新工业革命
欧盟委员会由此提出“新工业 革命”理念，强调技术创新与结 构改革，更有效和可持续地利用 资源，同时大力推进新的生产方 式包括机器人、数字技术等新兴 产业，制造模式变革。
工业4.0
6
德国 工业4.0
机械化
批量化
数字化
工业4.0
智能化
7
国际背景---日本产业复兴计划
日本 “产业复兴计划”
今后10年人工成本增长率保持在15%， 到2022年，人均用工成本将达到20 万/年（US$3371元/月）
中国人均成本将从现在的￥5万/年增加到￥20万/年
23
成本优势：机器人性价比凸显 直接成本：
假设
单台工业机器人系 统平均价格30万，每 年维修及服务成本2万； 一位成熟的焊接技工 工作6000元； 工业机器人24小时 运行，相当于普通焊 接技工三班。
– 人民币汇率以年均5%的速度增长
– 货运价格以年均5%的速度增长（综合考虑油价走势和其他因素）
22
人工成本：中国人工成本急剧攀升
制造业雇员年平均工资水平及增长幅度 1980年2012年(数据来源：国家统计局)
2012年人均工资￥4.2万/年（≈3523元/ 月，福利>20%），用工成本> ￥5万/年。 2012年上半年城市居民工资收入相比去年 同期增长13%，农民工工资也上涨了14.9%。
60%
100%
效率提升因子
25
劳动力供求：人口红利与结构性人口短缺
中国人口年龄结构分布2000--2023年 （数据来源：SERIChina Review-中国制造业竞 争优势现状及比较）
2012年制造业从业工人1.2亿，其 中城市工人3000万，农民工9000万。
2012年人口13.4亿，从业人口 （15~44岁）占44%；2022年人口 13.7亿，从业人口占37.8%。
9
Baidu Nhomakorabea
中国制造业产业链结构
全球性竞争 中国制造业
地区性竞争
中国很多企业尚处于产业链中低附加值的 底部。(图为：富士康公司给苹果代工生产
iphone，所分的利润不到2%)
10
11
双重挤压倒逼中国制造模式变革
高端制造没有优势
HIS的数据：美国在2010年的制造业 产出仅略低于中国0.4%，但美国制 造业只有1150万工人，而中国制造 业雇用了1亿人。美国的的劳动力生 产效率比中国高近10倍（中国劳动 力成本是美国的17%）。“中国制造” 优势将不存在。
生产方式：数字化制造 生产决策：人工智能 生产工具：智能机器人
机器人改变了生产方式 带来制造业模式变革
16
二、机器人驱动制造模式变革
1、现有模式是否可持续 2、机器人技术是否可支撑、成本是否有竞争力 3、人力成本是否有优势、劳动力供求关系 4、机器人与就业矛盾 5、机器人能否支撑新制造模式
17