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行业动态

天津市机器人产业发展三年行动方案(2018-2020年)全文

2017年03月20日   浏览量:631

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自动化装备,代表着未来智能装备的发展方向。推进机器人的应用和发展,对于改善劳动条件,提高产品质量和劳动生产率,带动相关学科发展和技术创新能力提升,促进产业结构调整、发展方式转变和工业转型升级具有重要意义。为贯彻落实好《中国制造2025》将机器人作为重点发展领域的总体部署,推进我国机器人产业快速健康可持续发展,特制定本行动方案,期限为2018-2020年。

一、发展现状

按国际机器人联合会IFR描述,机器人是自动执行工作的机器装置,包括控制、感知、执行三大模块,缺一不可。机器人分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。工业机器人服务于工业生产过程,如焊接机器人、打磨机器人、装配机器人等;服务机器人服务个人或家庭,如助老助残机器人、康复机器人、清洁机器人、护理机器人、教育娱乐机器人;特种机器人服务于特殊环境,如核工业机器人、反恐机器人、军用机器人、救援机器人、医疗机器人。

机器人产业链包括核心零部件生产、机器人本体制造、系统集成以及行业应用四大环节。其中,核心零部件又包括减速器、控制器、驱动器、伺服电机和传感器。

机器人作为现代工业发展的重要基础,已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。同时,随着机器人需求快速增长,机器人产业发展也成为科技研发和经济增长的新亮点。

(一)我国机器人产业发展情况

由于机器人涉及学科门类较多,是现代科学综合水平体现,所以机器人是衡量国家创新能力和产业竞争力的重要标志之一。同时,机器人作为智能装备制造代表,大力发展有助于推动整个国家制造业提质增效,促进国家整体装备制造业产业升级,为经济发展注入强劲动力。我国大力发展机器人产业的意义重大。一是机器人技术的创新应用有利于推动我国智能产业的兴起;二是机器人产业应用促进我国工业制造业从人力密集型向自动化生产转型,提高生产效率,降低人口红利对产业发展的影响;三是机器人产业能够有效弥补我国逐步淘汰的高能耗、高污染产业带来的财政冲击。

在国家一系列政策的引导和支持下,我国机器人得到了一定发展。根据国际工业机器人联合会(IFR)的数据显示,2016年,全球工业机器人销量达到25.9万台,同比增长4.4%,增长速度有所放缓。其中,中国市场机器人年销量达到8.5万台,同比增长23.5%,占全球总销量的32.8%2017年我国工业机器人产量首次突破10万台。预计到2019年,全球机器人销量将达到41.4万台,中国市场机器人销量可达28.5万台。全球制造业机器人密度(每万名工人使用工业机器人数量)平均值由5年前的50提高到66(工业发达国家机器人密度普遍超过200),我国机器人密度由5年前的11增加到36,预计到2020年,将升至150/万人,挤进世界前十。 

与此同时,服务机器人发展迅速,应用范围日趋广泛,以手术机器人为代表的医疗康复机器人形成了较大产业规模,空间机器人、仿生机器人和反恐防暴机器人等特种作业机器人实现了应用。

(二)天津市机器人产业发展现状

1产业基础

天津装备制造业传承了近150年的历史积淀,特别是建国后历经半个多世纪发展,形成了具有一定规模和水平的制造业体系。2016年,我市装备制造业规模以上工业产值总计10978.8亿元,同比增长6.9%,占全市工业总产值37.3%2017年我市机器人产业年产值达57亿元,较上一年增加近40%。我市装备工业逐步呈现出设计信息化、装备智能化、流程自动化、管理现代化的态势,为机器人产业发展提供良好生态环境。

目前,我市以机器人作为主营业务企业百余家,产品门类齐全,包括工业机器人、服务机器人、特种机器人,形成整机规模约30亿元,考虑相关软件、零部件及系统集成应用整体产业规模约100亿元。

2技术条件和创新平台

我市现有机器人专家百余名,技术处全国领先水平。天津大学、南开大学、河北工业大学、中国民航大学、天津职业技术师范大学、天津中德应用技术大学等高校均建有机器人研究所,在机器人领域有较为深入的研究。

天津大学机器人与自主系统研究所(电气与自动化工程学院)和机械学院分别在视觉测控、医疗机器人、并联机器人等领域有深入研究,在国内保持领先地位。攻克复合想象动作信息解析与处理等技术,开发全球首台适用于全肢体中风康复的纯意念控制人工神经机器人系统;研发了具有中国完全自主知识产权的高速并联机器人关键技术,2016年获国家科技发明二等奖; 自主研发微创手术机器人系统妙手S,已在湖南实现临床试验,部分指标已超越最高水平,填补了国内领域的空白。南开大学机器人与信息自动化研究所,下设机器人微纳级操作研究室等8个专业研究室,现有教授、海归等高级专业研发人员30余人,拥有 智能机器人控制理论与方法网点开放实验室,在机器人控制领域处国内领先地位。天津中德应用技术大学成立智能制造学院,设有机器人研究所,数控加工工艺研究所,与西安交通大学建设国家智能装备协同创新中心天津中德基地,联合固高科技有限公司着力研发工业机器人关键技术。

在国家京津冀一体化协同发展战略、天津建设全国先进制造研发基地大背景下,清华大学天津高端装备研究院、天津中科智能技术研究院有限公司、天津中科智能识别产业研究院、浙江大学滨海产业研究院等各地创新资源集聚天津,已经成为天津在高端装备领域的最重要研发机构。

3应用环境

天津作为北方工业超大城市,工业基础雄厚。在汽车制造、电子信息、能源装备等工业机器人主要应用行业中,形成了全覆盖。

——汽车制造。目前天津拥有一汽丰田、一汽夏利、长城汽车、清源汽车等23家具有生产资质的整车企业,大众变速器、爱达变速器、天海同步、天汽模等二百多家零部件配套企业,形成从外资到内资、从加工制造到销售,从国际品牌到自主品牌的完整汽车链条,形成包括天津经济开发区、天津西青工业园区、天津武清汽车零部件产业园、天津专用汽车产业园在内的四大汽车制造产业聚集区。预计在十三五末期天津汽车产业将超过三千亿元,整车产量达到150万辆以上。

——电子信息产业。电子信息产业是天津支柱产业,作为国家首批电子信息产业基地,天津电子信息产业基地和产业园建设成效显著,移动通信、片式元件、集成电路、化学与物理电源四大产业被信息产业部授予首批国家级信息产业园,华苑软件出口基地成为六个国家级软件出口基地之一。

——新能源装备。我市拥有大型水力发电机组、特高压输变电设备、新能源整车、光伏发电设备等新能源装备制造企业,产业体系完整、门类齐全。截至目前,天津拥有新能源企业百余家,产业初步形成了滨海高新区、开发区、西青区、宝坻区和北辰区5个聚集趋势明显的科技园区,成为全国新能源产业重要基地。

——传统制造业。我市金属品加工机械行业有一机床、天重、天锻等大型企业,以及一重天津、太重天津、天锻压力机、中重科技等行业骨干企业;医药行业有天士力、天津医药集团、达仁堂等;化妆品行业有宝洁、郁美净等;食品行业有康师傅、鼎新、可口可乐、雀巢等;物流行业有东疆港保税区、菜鸟物流等。另外航空航天、高铁及轨道车轨道交通、新能源装备、石油化工等都是天津的支柱产业,这些都是未来机器人重要的应用领域。

4存在的问题

我市机器人产业取得发展的同时,也存在一定的不足。

1)技术壁垒。工业机器人及自动化成套装备涉及多项学科领域,产品系统结构复杂、技术含量高,从事本行业的产品供应商需要掌握扎实的理论基础,将多学科的先进技术集合为一体,熟练掌握上游行业所提供的各类关键零部件性能,并对下游行业用户所提出的需求进行引导,高度综合相关技术并对系统进行集成后,才能设计出符合要求的成套装备及产品。而从新区工业机器人产业基础来看,主要为高等院校开展的基础研究,相关企业的生产规模较小,产品比较单一,在支撑机器人发展的关键零部件的研究与制造、工业机器人的集成与成套技术、对工业机器人应用对象的深入分析与流程再造等技术方面存在较大障碍。

2)人才壁垒。工业机器人产业发展需要大批工业机器人系统设计、制造人才,掌握先进系统控制软件、装备机械、工业自动化系统工程集成等领域的高素质、高技能以及多学科性的专业人才。也需要对客户需求、生产工艺以及产品特征深入了解,具备丰富经验的项目管理和市场营销人才。滨海新区虽然拥有一定的设计、制造、控制、软件、市场营销等基础人才,但缺少在工业机器人行业的工作经验,对工业机器人产业缺乏了解。

3)资金壁垒。工业机器人及自动化成套装备是一项综合高新技术,需要大量的研发资金投入和持续不断的创新,因此,需要雄厚的资金支持。国内由于主要依靠科技部门研究开发计划的支持,从资金到产业的支持力度不足,在关键部件、产品产业化以及基础研究方面的差距还在拉大。滨海新区的工业机器人生产企业主要为中小型企业,拥有自主知识产权的产品较少,研发投入不足,缺少融资渠道。

4)政策壁垒。国内工业机器人产业发展整体规划不清晰,政府支持力度不够,产学研各自为战。从国外经验看,美、日、德、韩等国在发展机器人初期都有政策扶持,有力地推动了机器人产业化的发展。

二、总体思路

基于中国机器人发展现状及未来趋势,结合天津市机器人现状和发展趋势,提出天津市发展机器人技术与产业的总体思路:技术引领产业、应用推动行业;项目重点突出、“换人”以点带面;政策顶层设计、规划持续统一;龙头引培结合、平台功能齐全。

三、总体目标

利用三年时间,规划筹建包含技术研究、高层次人才培养、产品检验检测、信息咨询等多功能的天津市机器人产业技术研究院;健全天津市机器人联盟、协会、学会三位一体行业组织机制;打造全国规模和影响力最大的国际机器人博览会(展会);完成机器人各方面服务人才培训3000-5000人次;培育以机器人及机器人零部件为主业的上市企业3-5家、全市机器人产业规模达到200亿;取得重大科技成果(省部级及以上)3-5项;实现机器人换人、智能工厂项目30-50项。

四、重点任务

积极贯彻落实国家《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,结合我市产品特色,重点推动十大标志性产品率先形成突破。

(一)大力发展机器人关键零部件

1工业机器人RV减速器研制

全面突破摆线磨齿、小偏心曲轴磨削、整机装配测试、寿命试验等高精密减速器关键核心技术,研制具有自主知识产权的、系列化机器人高精密减速器产品,在国内主流机器人配套应用,替代进口,提升我国先进制造技术和装备水平。

2高性能的伺服驱动系统

通过电机的数学模型,研究伺服控制的带宽拓展和控制参数的优化,研究实时系统参数辨识和观测器的配合以提高系统的鲁棒性;通过实时的FFT分析和双惯量系统模型的建立以提高系统的自动抑振能力;开发高速总线通讯和机械特性分析软件工具,实现伺服驱动系统与工业机器人本体之间的互联,形成产品并进行小批量的试制。

(二)推进重大标志性产品率先突破

1混联机器人成套装备及示范应用

TriMule机器人具有工作空间大、刚度重量比高、可重构能力强、且可实现全闭环控制;以该混联机器人为主体构成的可重构混联加工装备因其大范围移动能力、良好的工作空间和动力学性能、末端工具的更换能力灵活等优点,加快开发由一个3自由度并联机构与一个2自由度串联手腕组成的5自由度混联机器人,并实现在航空结构件的高速铣削加工、螺旋铣孔加工,汽车覆盖件模具加工、打磨和抛光工艺的产业化应用。

2轻型协作机器人关键技术及产业化

针对智能制造过程中订单的多样性要求,以及产品小批量、定制化、短周期为特征,以轻量型模块化中空串联协作机器人为研究对象,研究模块化关节设计、机器人构型综合、基于EtherCAT通讯的具备拖动示教和碰撞检测等功能的控制系统开发、快速标定等关键技术。设计和开发一种轻量型、模块化、便携式、负载/自重比大的串联协作机器人,不仅能替代人,还可与人协同工作,以适应工业发展自动化和多样性的要求。

3高压水射流除锈、喷漆机器人关键技术及产业化

针对石化、船舶等行业对储罐、大型船体等装置的除锈、防腐自动化作业及环保需求,研制高压水射流除锈机器人系统、喷漆机器人系统。突破适应多壁厚、多变摩擦系数壁面的机器人磁吸附行走、防爆、防水等关键技术,研制多类型复杂工况下除锈、喷漆作业执行模块,研究机器人除锈、喷漆作业工艺,实现代替人工无脚手架完全作业目标,形成定型产品并实现产业化。

4白酒行业用机器人关键技术及产业化

采用机器人技术解决白酒酿造过程中的上甄及后装工序中带盖装箱装盒操作,研制用于上述操作的机器人成套装备并开发相应辅助配套设施,完成生产线集成,实现自动化生产与车间级生产调度管理。

5自动化柔性高铁车身焊缝打磨系统

针对高铁铝合金车体焊缝的打磨处理的自动化需求,开发融合工业机器人、焊缝打磨组合工具系统、渗透探伤系统、吸尘及铝屑回收装置、在线及离线编程软件、激光视觉定位跟踪及检测系统的自动化柔性车身焊缝打磨系统,用于高铁车身铝合金侧墙焊缝的自动打磨作业和焊缝自动渗透探伤作业。

6飞行机器人关键技术及产业化

针对近年来对于飞行机器人农田施药、物流运输、巡查巡检、公共安全应急处置等应用需求,以制约飞行机器人研发及产业化推广的瓶颈问题为对象,研究飞行机器人优化设计、飞行机器人自主导航、复杂环境智能感知、任务作业网络化管理等关键技术。设计和开发2-3种面向典型应用的飞行机器人系统,并完成农田施药、物流运输、巡查巡检等不少于3种场景的规模化应用。

7水下滑翔机关键技术研究及产业化

针对海域的温跃层的温度、盐度、水质等海洋环境数据收集的需求,研究开发搭载水听器、CTD等各类科学传感器,以获得全方位的海洋环境数据为目标的水下滑翔机,并完成海洋场景的规模化应用。

8智能家庭服务机器人成套装备及示范应用

针对养老助残等家庭服务需求,开发采用非特定人SI的语音识别技术,识别各类语音,具有吸尘、人脸识别、血压监测、老人跌倒报警等功能,可连接整个家庭的电子设备,通过红外系统,学习各类遥控器功能,控制整体家电的智能家庭服务型机器人。

9系列教育机器人及其仿真系统

针对机器人教育需求,开发采用串联/并联机器人、AGV、立体仓库等,基于虚拟现实技术、虚机实电技术、全软件仿真技术,开发机器人3D虚拟装配系统、模拟操作系统半及实物仿真系统,研制系列机器人实训及竞赛平台,形成机器人可展示机器人抓放、装配、搬运、入库、检测等多种教学/实训/竞赛生产线,开展机器人服务人才培训,在国家级机器人大赛中实现整体或部分应用。

10手术机器人开发及产业化

针对外科微创手术自动化需求,开发基于视觉识别、虚拟力触觉反馈能力、三维成像技术、计算机精确遥控技术等,开发机械手臂可以360度自由转动胆囊、心脏微创手术机器人,进行临床实验。

(三)推动重点基础能力建设

1机器人服务人才培养工程

鼓励高校、职业院校开设工业机器人技术相关专业,促进工业机器人相关专业学科建设,培养工业机器人技术应用型人才;鼓励工业机器人教育装备开发、机器人应用技术培训等相关企业发展,为工业机器人技术专业人才培养提供实训设备及骨干师资培训;培育工业机器人应用技术领军人才,培养具备工业机器人应用技术传帮接代能力的师范人才;建设一批职工继续教育品牌职业学校和职业培训机构,开展工业机器人紧缺人才培训和转岗职工培训;利用网络的便易性,整合、开发优质在线课程,普及工业机器人基础知识。

2机器人检测平台建设

建设天津市机器人检测公共服务平台,开展机器人整机、本体和关键零部件的检测、标准制订与修订、系统评定与认证、机器人质量体系建设、机器人产业的研究开发与应用、专业检测设备研发、技术咨询、机器人专业技术培训与人才培养等工作。为天津市市场和质量监督管理委员会、天津市科学技术委员会等政府部门提供行业咨询服务,全面提升我市机器人产业的检验检测能力和水平,增强检验检测及科研综合实力,促进我市智能制造发展提供坚实的技术保障。

3机器人产业技术研究院建设

建设机器人产业技术研究院,打造机器人科技重大成果产业化转化平台。研究院建设科技成果转化的小试、中间试验、工业性试验和工程化开发平台,促进其提升共性技术的研究开发和服务能力;制定机器人技术转化、服务综合考评制度,择优按合同科研规模给予一定比例的经费支持,促进科研院所提升为企业服务的质量;引导我市科研机构更多开展从科学技术到产品的研发和服务,解决成果转化最后一公里问题。

(四)创建机器人推广应用示范工程

坚持市场牵引、政府引导和企业主导相结合,充分挖掘我市相关高校、科研院所在机器人领域内的智力资源,面向钢铁、汽车、机械、船舶、石化、医药、电子、食品饮料等领域,实施机器换人工程。推动传统产业转型升级,培育重点领域机器人应用系统集成商及综合解决方案服务商。

以技术服务队模式开展产学研协同创新。以机器换人工”“自动换机械”“成套换单台不同层次的进行技术改造与提升,提高企业劳动生产率和技术贡献率,培育新的经济增长点,加快传统制造业实现产业转型升级,形成特色鲜明、优势突出的产业集群,建设100家智能制造推广企业,提升我市智能制造产业整体竞争力。

——工业机器人。结合我市产业结构,在工业机器人用量大的汽车、电子、金属制品行业,在劳动强度大的轻工、纺织、铸造等行业,在生产环境洁净度要求高的医药、半导体、食品等行业,推进工业机器人的广泛应用。通过双创平台整合资源,在焊接机器人方面实现多个行业应用拓展,完成焊接机器人在京津冀地区的快速量产。

——服务机器人。鼓励我市有基础有条件的社区,养老、医院、教育机构,开展陪护与康复训练机器人在失能与认知障碍人群中的试点示范,开展智能假肢与外骨骼机器人在行动障碍人群中的试点示范,开展教育机器人在辅助教育的试点示范,大力推进服务机器人在医疗、助老助残、康复、教育等领域的推广应用。

——特种机器人。在救灾救援领域,推进专业服务机器人在自然灾害、火灾、核事故、危险品爆炸现场的示范应用等。

五、保障措施

(一)加大机器人产业政策支持力度

将机器人项目上升为市重点发展计划,加大财政支持力度。选择重点项目持续稳定支持,点面结合,以点为主。设立机器人发展专项科研基金、设立本地机器人应用专项补贴基金、创立科技金融模式。畅通多委、办、局信息交流途径,促进机器人技术突破和本土机器人的典型应用;合理引导和推进机器人企业兼并重组,打造大型机器人龙头企业。

(二)设立机器人及智能制造专家委员会

依托机器人协会专家委,联合天津市自动化和信息化技术创新战略联盟、高端精密加工联盟等行业组织力量,面向国内产业重大需求,立足支撑我市机器人及智能制造业发展,组建天津市机器人及智能制造专家委员会,分别设政策服务和技术咨询两机构,主要完成全市有关机器人和智能制造发展中,长期、全局性和战略性的重大问题,组织专家进行重点调查研究,提出建设性意见和决策预案等。

(三)建立人才引进制度

建立充分体现不拘一格引人才的制度,对象涵盖技能型人才、杰出人才、高层次人才以及海外人才等,以企业为主体,以产业为基础,以市场为导向,围绕优先发展的重点产业、重点项目和重大工程,实施全方位、多层次的人才引进措施。如支持柔性引才引智,探索建立高层次人才租赁制度,建立产教融合、校企合作的人才培养模式等。

(四)积极发挥行业组织作用

积极发挥行业协会(联盟)的组织优势,创建区域创新创业生态系统,激发创新热情和创业潜能;组织制定行业标准及技术发展线路图,保障行业发展的标准化和规范化推进产业供给侧改革与产业结构转型升级,改善供给体系的供给效率和质量;聚集行业高端创新人才以及搭建联合攻关平台,促进天津市机器人产业快速发展。

(五)推进重点项目建设

由市工业和信息化委牵头,做好机器人领域的重大项目的组织、论证和推动实施,协调解决项目实施进程中的共性问题和特殊需求,确保项目按计划推动实施。针对自主创新、技术领先、产业带动性强、行业影响力大的重大项目,加大支持力度。统筹全市相关领域的财政资金,吸引金融机构和社会资本的投入,撬动重点项目建设。未来三年,在机器人产品的研发、产业化、行业应用,人才培养和基地建设等领域,将推进重点项目的建设。

(六)加强合作交流和招商引资

围绕滨海新区、华苑、武清区等机器人产业基地建设,加强与知名品牌企业的合作交流,寻求项目落地的可能,打造我市机器人产业集聚区。重点企业包括机器人产业四大家族:德国库卡、瑞士ABB、日本的安川和发那科,中国机器人两大巨头:广州数控、沈阳新松。充分利用机器人学国家重点实验室的技术优势,建立针对机器人领域的产业基金,大幅提高我市机器人产业的规模,使我市机器人产业达到国内领先水平。