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王天然:从机器人到智能制造

已有 2999 次阅读 2015-3-27 16:36 |系统分类:论文交流

文 / 本刊记者 王玲 摄影 / 本刊记者 马珉

 

  尽管子女都在北京,中国工程院院士王天然大部分时间仍然在素有中国机器人摇篮之称的中国科学院沈阳自动化研究所度过:步行上班,食堂就餐,他说这是最自在的生活,在沈阳自动化所工作了几十年,院子里都是老同事,还有充满朝气的年轻人,聊聊科研进展,话话家常,感觉熟悉而且温暖

  王院士的性格也正如他的名字,天然去雕饰,直抒胸臆,话语朴实却蕴含智慧。谈到中国目前正在进行的产业转型和制造业升级,王院士认为包括机器人在内的先进制造设备发展空间巨大,人机融合不仅是机器人的方向,也是未来中国制造业的趋势,中国的智能制造肯定是要发展起来的,虽然我们基础还比较薄弱,较欧美也相对落后,但我们整体的发展速度应该会超过他们

智能制造离不开机器人

  本刊记者:近来,智能制造被广泛讨论,不同的人也有不同的看法,您怎样认为?智能制造和机器人有什么关系?

  王天然:智能制造的内涵非常宽泛,华中科技大学的熊有伦院士曾经开玩笑说智能制造就像糊涂的爱,说也说不清楚,国外有人把3D打印加数字制造再加上自动化算作是智能制造,中国提出两化融合两化深度融合实际上也有智能制造的意思。我认为,简单来说智能制造的核心离不开用信息技术促进制造业的发展,充分发挥和利用人的智慧,使生产过程更灵活,更高效。

  其实不管是智能制造、第三次工业革命还是德国工业4.0,都包含制造装备,而机器人就是非常灵活的制造装备,这一点是没有什么争议的,发展机器人既是顺应历史潮流,也是把握未来发展趋势。

  作为智能制造领域的重要装备,工业机器人在国际上很受重视,欧洲、美国、日本纷纷出台了机器人发展计划。

  本刊记者:对于中国来说,发展机器人有哪些现实的意义?

  王天然:机器人的发展应该可以分为制造和应用两个方面。从应用层面讲咱们国家工业机器人自2000年以来一直呈快速上升的态势:2000年中国进口工业机器人384台,到2013年进口达到38460台,成为全世界最大的工业机器人市场。在全部应用的机器人中,国产只占10%左右。这一方面说明,中国经济形势发展到了一个新的阶段:工人工资上涨,劳动力短缺,机器人的大范围应用是必然,另一方面也说明中国正在从制造业大国向制造业强国转型,对包括机器人在内的自动化高端设备需求的迫切性很高。当然要成为机器人强国就不能大量依靠进口,而是自己有能力来制造。日本从上个世纪70~90年代把自己变成机器人王国的同时也成为了世界制造业强国。

  换句话来说,应用需求已经为我们创造了很大的机器人自主发展空间。国际机器人联合会的统计数据显示,每百万产业工人所占有的工业机器人数量,世界平均水平是58台,发达国家如美国、日本、韩国大概是两三百台,我们国家是23台,不仅远低于发达国家水平,而且低于世界平均水平,就连马来西亚、新西兰和泰国的水平都达不到。

  本刊记者:正因为机器人的市场很大,所以机器人领域进入的资本也很多。

  王天然:目前中国工业机器人每年还在以超过10%的速度增长,由于看到这样迅猛的增长,国内正在建设的机器人产业园已经达到36个,还有一些公司也在做,这其中有的是以外企为基础的,有的是以依托国内的技术,比如依托沈阳自动化所的新松公司。这个领域过热确实也是事实,假如30多个园区的目标都实现的话,全世界的机器人都会过剩了。在发展过程中,大浪淘沙是不可避免的,会冒出来一些在中国机器人发展历史上有重要地位的公司,也必定有一些会销声匿迹。

  本刊记者:什么样的公司会生存下来?

  王天然:这个就有多方面的原因了。一个企业要生存下来,首先要有创新能力,二是要抓住市场机遇,这两条是非常关键的。如果你只有技术,但市场找的不对,那技术就用不上,但如果市场在那里,你又没有真本事,大家一哄而起,竞争又很激烈,很容易就死掉了。

厘清自主创新方向

  本刊记者:一个企业是否有真本事是企业生存的关键,对于整个产业发展来说,中国也需要真本事。

  王天然:是这样。从产业的角度来讲,通过几十年的发展我们已经掌握了机器人设计技术,在应用方面也积累了一些经验,产业已经开始起步,但并没有很大的企业,像新松公司也只是年产几千台机器人,规模产值都不够,市场占有率也很低。

  这里面有一个很重要的问题是,因为关键部件减速器和伺服电机都依赖进口,这两个部件占了相当大一部分成本,导致我们机器人的制造成本降不下来,也是制约我国机器人市场化一个很重要的因素。

  但关键部件的自主创新并不是简单的问题。举个例子来说,我们从国外买了很多飞机,也研究了它们的发动机,按说造咱们自己的飞机照着抄就好了,可是即使你照葫芦画瓢,做出来的外形是一样的,性能却总是达不到要求,为什么?从基础的材料,到加工的工艺,失之毫厘,谬以千里。我想说的是,有时候我们可能太局限于造出看起来一样的东西,但实际上我们更应该关注目标,即性能。为了达到这样的性能,我们可以采取不同的方法,所谓殊途同归

  本刊记者:对于关键部件和工艺的创新,是否由国家来做顶层设计和推动会更加有效?

  王天然:据我所知,国内的机器人发展到目前为止并没有非常清晰的产业规划路线,主要是地方政府和一些资本在热炒,这可能也是中国的特色。像前些年LED、光伏产业都是这样,大干快上,造成产能过剩,我担心机器人发展也会重蹈覆辙,为了争夺市场,竞相压价,但最后由于难以覆盖成本,做出次品,进一步恶化国产机器人的声誉,给整个产业带来创伤。

  也有人希望我来呼吁国家出台机器人发展的政策,但国家究竟要什么样的目标,由哪个政府部门来主导还并不是很明确,国家的十三五规划中也还没有看到机器人的重大专项,只能慢慢来吧。

  不过前阵子我在调研的时候发现,国内有些私人企业也在投钱做机器人,有两家公司虽然和日本、德国货相比还差点,但已经做得不错了,我很吃惊也很佩服,因为公司的投资金额达到了一亿,是不小的数目,一旦他们做出来,国外的同类产品肯定会降价,用价格战来击跨对方。这么大的投入如何回收就变成了问题,所以还是很不容易的。

  本刊记者:人们通常提到的支持,其实很大一部分是资金的支持,政府支持机器人发展的钱往哪里投(学校还是企业)是一个很重要而且很棘手的问题。

  王天然:这些年一直都在讲企业要成为技术创新的主体,政府也希望把资金投给企业支持创新,但是中国的很多企业并没有创新的意识和动力,如果企业只是为了拿政府创新的钱而创新,是很难做好的。

我1982~1985年在美国匹兹堡的卡内基·梅隆大学访学,期间发现很多公司都在学校周围设立了办事处,这些办事处的任务就是大学的技术,因为大学做的研究是公开的,是不怕偷的。这些办事处的人员密切跟踪教授的研究方向和进展,一旦发现有产业化前景的技术就和该教授谈合作,资助他研究到一定程度,然后交由企业做进一步开发形成自有产品和技术。然而在国内这样的企业凤毛麟角,让我印象比较深刻的是沈阳鼓风机厂,他们一直对新技术保持比较高的敏感性和兴趣。在我担任中科院沈阳自动化所所长期间,平行系统技术比较流行,他们就找到我,希望所里能够跟他们讲讲新技术,希望能够提前做好准备;但更多的时候是我们希望给一些企业讲解先进的技术,由于经营状况良好,他们并不在意也没有意愿去听,等到市场需求发生变化,企业发展面临困境的时候,往往又希望拿到可以直接转化成为效益的产品,但这几乎是不可能的。

1+1>2

  本刊记者:如何将机器人充分融入智能制造的流程中也是一个比较有意思的话题,现在有些人讲智能制造往往提出机器换人的理念,您怎么看?

  王天然:我不赞同机器换人的说法。这样说一是把人和机器对立起来,另外一方面我一直讲未来智能制造是将机器(人)和人的智慧、优势有机结合起来,机器人可以是与人进行交流、与人互助的伙伴关系,而且是安全的,达到1+1>2的效果,是人机融合。实际上,由于信息技术尤其是互联网、云计算、大数据、人工智能的发展,制造业服务化的转型使得智能制造已经贯穿到整个产品的生命周期,人的行为、智慧已经融入其中,人和机器的协同将大大提升制造的效率和水平。

  其实就现在的飞机制造行业来说,已经做到了3D设计,虚拟车间仿真,零件都是精密的机床加工出来的,但装配还是手工作坊,并没有完全实现自动化,需要用人的灵活性和经验来弥补机械装配中的容差小的问题。当然我不否认装配过程有完全自动化的可能性,但是用机器人是为了提高生产效率,提高产品质量,如果这两条都做不到的话,为什么把人去掉?

  本刊记者:现在的情况是这样,但正如您所言,随着信息技术尤其是人工智能的发展,将来机器的智能会在奇点后超越人的智能,是否机器就能完全取代甚至统治人类了?

  王天然:对于奇点不同的人有不同的看法,不能说它一定不存在。目前来看计算机的能力还和人脑差的太远了,人体的感觉用计算机模拟更是有限,现在做得比较好的是视觉和触觉,味觉、嗅觉还比较差,我想量子计算机可能行,但现在还没有做出来。我觉得科学家不断研究发展人工智能是为了让人类生活更美好,一定要记得这个初衷……



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