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日本机器人新战略

2016-05-24 07:30 大数据实验室

王喜文工业和信息化国际经济技术合作中心电子商务研究所所长

本文发表于《中国工业评论》杂志第6期


伴随快速发展的数字化以及网络技术、云计算技术的高级化,物与物通过网络相连接的物联网社会正在不断地变成现实。欧美各发达国家意识到这个巨大的变化,开始谋划抢占新一轮科技变革的先机,纷纷将机器人视为经济增长的推动力,试图掌控机器人新应用的主导权。中国随着劳动力成本的上涨、对产品质量品牌的重视,未来也将大规模应用高端工业机器人。面对新的挑战,机器人大国日本推出了机器人新战略。



机器人应用造就日本制造辉煌时代



20世纪80年代以来,日本机器人以制造业工厂应用为主,迅速普及。尤其是在主要需求领域汽车与电子制造产业中,机器人的安装使用带动了生产效率的大幅提升。可以说,机器人应用造就了世界制造中“日本第一”的辉煌时代。


日本机器人的实力起初是机器人在工业领域普及而受到全球认可的。目前,日本仍然保持工业机器人产量、安装数量世界第一的地位。2012年,日本机器人产值约为3400亿日元,占据全球市场份额的50%,安装数量(存量)约30万台,占全球市场份额的23%。而且,机器人的主要零部件,包括机器人精密减速机、伺服电机、重力传感器等,占据90%以上的全球市场份额。目前,日本在机器人生产、应用、主要零部件供给、研究等各方面依然在全世界处于遥遥领先的优势,依然保持“机器人大国”地位。但是,在机器人朝“自律化”、“信息终端化”、“网络化”的变化的趋势下,日本机器人的主要应用领域局限于制造业,因为日本机器人传统上是以生产过程的稳定性与节约劳动力成本等为出发点的,主要是在制造业的生产过程自动化中大量采用机器人。例如,如今的汽车产业、电子制造产业的大规模量产技术中,就大量采用着各种机器人。而Google所代表的互联网企业不断拓展新商业模式,进军制造业。就制造业而言,美国还设立了工业互联网联盟;德国推出了工业4.0战略,举全国之力,推动新生产过程的开发、全产业链的优化。这些趋势之中,关键点在于模块化以及谋求主导国际标准的确立。

所以,日本政府担忧,假设日本在机器人开发的着眼点上依然落后于世界大趋势的话,其在机器人领域的地位也将被边缘化,而制造领域领先的商业模式将走向衰落。同时,使机器人作为系统得以应用的关键是系统集成,而目前日本机器人应用大多仅限于汽车、电子制造领域等大型企业。汽车与电子制造领域之外的制造业与服务业等新的领域,中小企业的需求日益增多,系统集成商的数量和质量都显得不足,这方面问题也需要尽早解决。2015年1月23日,日本政府公布了《机器人新战略》。该战略首先列举了欧美与中国的技术赶超、互联网企业向传统机器人产业的涉足给机器人产业环境带来了剧变的客观现实。这些变化,将使机器人开始应用大数据实现自律化,使机器人之间实现网络化,而物联网时代也将随之真正到来。



日本的机器人革命及其三大目标




伴随技术的创新、商业模式的变化,机器人自身也在不断发生着剧变。首先,从单体作业机器人正在朝着向自主学习、自律行动的机器人发展。除了传感器技术、软件信息处理能力的提升等各种技术的进步之外,深度学习等人工智能技术(图像与语音识别、机械学习)的跨越式发展,推动了机器人自身能力的进一步提升,使得机器人能够从事更加高级的工作。其次,以往,机器人被单向控制,而如今机器人自己存储各种数据,自己应用数据,形成了开创新服务的附加值。也就是说,机器人正在向替代计算机或者手机的“信息终端化”演变。从而将在我们日常生活的各个角落得到应用,例如日常通信、家政等生活服务等领域。最后,机器人将从不同功能的独立单体,朝着向互联网、协同合作的机器人发展,也就是“网络化”的趋势。未来机器人将成为各种系统的一部分,发挥成员的作用。可以说,伴随物联网社会的到来,机器人的重要性正在日益增强。尤其是以数据、虚拟网络为核心的物联网时代,具体应用场景所产生的海量数据将成为机器人进化的驱动力(数据驱动型创新)。为此机器人有望在面向产业、面向消费者等各个领域发挥更大的作用。

日本政府认为,为实现机器人革命,必须改变日本对机器人的认识。日本机器人革命是指随着传感器、人工智能等技术进歩,以往并未定义成机器人的物体也将机器人化(例如,汽车、家电、手机、住宅也将成为机器人之一)。同时从制造业工厂到大众日常生活等各个领域,都要广泛应用机器人,并通过机器人的普及应用解决社会问题,强化制造业与服务业领域的国际竞争力,产生新附加值,带动社会进步,让生活更加便利,人民更加富有。


日本机器人革命首先是要实现任何人都可以熟练使用的“易用性”。根据各领域的实际需求,灵活改变机器人。以往,机器人应用的主要领域是以汽车、电子制造产业等大企业为主,主要是嵌入到大规模的生产线中的工业机器人。未来的机器人将更多地应用于三品产业(食品、化妆品、医药品)领域,以及更广泛的制造领域、各种各样应用环境的服务领域、中小企业等。为此,未来的机器人发展,重点不是类似用于焊接与喷漆的生产线上的大型专用机器人,而是要研发更小的、广泛应用的机器人,同时适用于中小企业的性价比较高的机器人。同时,在已经应用机器人的领域,也应制定较高的目标。除了现有技术之外,还要能够支持产品生命周期较短的产品制造,能够简单进行频繁切换的机器人等。此外,为了让机器人能够得到广泛应用,机器人供应商、系统集成商、用户之间的关系也要重新定位。与以往不同,这三者完全可以形成一种可共赢、可获取高附加值的关系。届时,他们能够发挥各自的创造力,形成凝聚力与竞争力,一边兼顾到成本结构,一边共同致力于提升竞争力所需的技术开发。上述“简单易用的机器人”,也就是在通用平台之下,通过模块组合满足各种需求的模块型机器人,它们将成为主流。

其次,机器人正朝向与信息技术相融合的趋势发展。要开创“自律化”、“数据终端化”、“网络化”等世界领先技术的机器人,并加以广泛应用。由此,在全世界范围内,不断地获取数据、获得应用,形成数据驱动型的创新。机器人在这一过程中,在制造、服务领域带动产生新附加值的同时,还将成为在各种信息传达、娱乐和日常通信领域带来极大变革的关键设备。

此外,机器人概念也将发生变化。未来应该从创新潮流以及发展可能性的角度灵活把握机器人概念。以往,机器人主要是指具备传感器、智能控制系统、驱动系统等三个要素的机械。随着数字化的进展、云计算等网络平台的充实以及人工智能技术的进步,一些机器人即便没有驱动系统,也能通过独立的智能控制系统驱动,来联网访问现实世界的各种物体或人类。未来,随着物联网世界的进化,机器人仅仅通过智能控制系统,就能够应用于社会的各个场景之中。那样一来,只有兼具所有三个要素的机械才能称为机器人的定义将可能发生改变。换句话说,下一代机器人的概念涵盖更为广泛。

还有,随着机器人的深度应用,一些社会制度也需要适时调整。尽管机器人的进化日新月异,但是相对于能够识别各种状况做出判断的人类来说,机器人能做的事情依然存在很大的局限性,需要中长期的进一步进化。为此,只有将营造人类与机器人协同生活的社会为必要的前提条件,才能将机器人的能力最大限度地发挥出来。这也对实现“机器人无障碍社会”非常重要。实现机器人无障碍社会,老人、儿童都将在日常生活中与机器人互动。在日常生活中,借助机器人的协助,人类可以从繁杂的工作中解放出来;而信息通信手段得以进一步充实,也会大幅提升生活质量。就地方政府管理而言,通过运用机器人,能够保障区域安全,提升区域满意指数,也能解决安保人员缺乏的问题,提升地方的安全性和便捷性。另外,在老龄化严重的情况下,医疗护理的重要性日益凸显,如果机器人得到深度应用,就可以提供许多目前尚实现不了的高级医疗手段,提供负担较轻但是质量较高的护理服务,从而让每个人都实际感受到机器人应用带来的成效。如果机器人在社会的各种场景得到应用的话,机器人参与协同工作的各种新的业态(维修、娱乐、保险等)也将培育出来。

日本机器人革命主要有三大目标。一是世界机器人创新基地,巩固机器人产业培育能力。增加产、学、官合作,增加用户与厂商的对接机会,诱发创新,同时推进人才培养、下一代技术研发、开展国际标准化等工作。二是世界第一的机器人应用国家,让机器人随处可见。为了在制造、服务、医疗护理、基础设施、自然灾害应对、工程建设、农业等领域广泛使用机器人,在战略性推进机器人开发与应用的同时,打造应用机器人所需的环境。三是迈向世界领先的机器人新时代。物联网时代,数据的高级应用形成了数据驱动型社会。所以,所有物体都将通过网络互联,日常生活将产生海量大数据。进一步说,数据本身也将是附加值的来源。因此,随着这样的社会的到来,要制定着眼于机器人新时代的战略。

日本政府认为,为实现这三大目标,要推进机器人相互联网,自律性存储数据以及数据应用等方面的规则,并积极申请国际标准。同时,平台安全以及标准化也是不可或缺的。日本政府计划从现在到2020年的5年间,要最大限度应用包括政府制度改革在内的多种政策,扩大机器人开发投资,推进1000亿日元规模的机器人扶持项目。届时,机器人将不是简单的替代人类劳动的概念,“机器人是与人之间形成互助互补的关系、与人一起创造高附加值的合作伙伴”。



开创机器人无障碍社会




巩固机器人产业培育能力。首先是营造创新环境。实现世界第一的机器人创新基地,需要一体化推进环境建设,需要不断培育给社会带来变革的机器人创新体制。具体而言,为了实现机器人革命,日本政府计划设置“机器人革命促进会”,具体协调各相关机构明确自身职责,共享其进展情况,具体协调推进机器人新战略。同时,引领机器人革命,建设开创各种机器人前沿新技术应用的实验(机器人实验)环境。

其次是人才培育。培育机器人系统集成、软件等信息技术人才,培育开展机器人革命的关键性人才。以系统集成商为主,通过实际项目,为其增加实际现场安装机器人的机会,通过实际项目培训来培育系统集成人才。同时,目前,应用机器人的生产线设计需要具备技术与经验的高级人才,要充分增加这些高级人才的储备。此外,要运用职业培训以及职业资格制度,支持系统集成人才培育。研究机构或者大学的相关人才的教育培育、新创业人才的扶持政策等,也要立足于中长期视角,制定机器人设计制造与安装实施的专业人才的培育政策。培育专业人才时还要充分注意信息安全的保障。另外,通过初等、中等教育以及科学会馆等社会教育施设的应用,广泛普及机器人知识,让大众学会在日常生活中与机器人相处的方法,同时,理解机器人的工作原理,养成与机器人共同协调、共同生活的机器人文化。


最后是面向下一代的技术研发和标准化。在变化极快的机器人与人工智能领域,为了使日本技术在将来仍然保持最高端、最主流的地位,需要着手开展机器人与人工智能的下一代技术的研发。届时,数据驱动型社会中,研究机器人的头部、眼睛、手指的核心技术[人工智能、感知与识别、驱动(伺服电机)以及控制等]的同时,还要不断关注没有被现有机器人技术体系所纳入的广泛领域(能源、材料、通信、安全、大数据、人机接口等)里的创新。此外,开发的技术还要快速地实用化。

大力推广机器人应用。在各个领域,充分应用机器人,解决经济和社会问题。同时,加速“机器人的应用普及”,打造最高端的机器人创新基地。首先是促进在各领域的应用。在各领域中,劳动密集型产业里生产率较低的生产过程、简单的重复性工作、重体力劳动等,均通过大规模安装机器人,解决劳动力不足问题,使人才释放出来,转向高附加值领域。同时,安装机器人并非一项独立的生产过程,需要将关联的前后端生产过程作为一个整体系统来扩展机器人的应用领域。除了上述领域之外,潜在的机器人应用领域还有很多,例如,机器人在娱乐领域的应用,并非以替代手工劳动为出发点,而是培育新的价值;机器人在宇航领域的应用,实现了以往人类难以实现的极限状态下的工作。


其次是支持机器人广泛应用的总体政策。为在各种领域应用机器人,需要在搭建机器人系统方面,加强系统集成能力,获取用户的各种需求,汇集厂商,使用户与厂商不断对接。同时,系统集成商作为独立的服务提供商,为确立可持续的商业模式,关键是需要打造简化的系统集成概念,同时打造可灵活支持各种需求的技术平台,扩大支持模块化的机器人(硬件/软件)的安装。各种企业依据被大多数认可的标准规格,开发并供给模块,系统集成商将其组合应用于各种用途。由此才能控制集成成本,扩大业务规模。

引领世界机器人革命。物联网时代将产生各种数据,数据挖掘应用的能力直接关系到附加值高低和经济社会的发展。数据驱动型社会正在到来,而数据是数据驱动型社会的价值来源,围绕数据获取与应用的竞争日益激烈。在互联网普及的条件下,人们通常都在网络上发布信息、获取数据。但近年来,通过传感器从现实社会的各种活动中采集大数据的趋势越来越明显。可以说,新数据获取的竞争已经开始了。



物联网时代将产生各种数据,数据挖掘应用的能力直接关系到附加值和经济社会的发展,数据驱动型社会正在到来。



以往互联网巨头掌控搜索引擎以及社交网络服务领域的全球化平台,积聚了网络上所有信息,它们应用积聚的数据进一步推出高附加值服务,不断扩大自己的平台,在数据获取的全球竞争中占据有利地位。今后,在激烈的现实社会的数据获取竞争中,为现实社会的各种活动部署传感器,从中获取数据的业务布局将日益增多。那时,机器人由于可应用于社会各领域,因而在这一方面存在较大潜力,将成为未来获取数据体系中的核心成员。数据驱动型社会中,机器人一定会成为获取数据的关键设备。互联网巨头纷纷将目光投向了机器人,不断收购机器人企业,其背后就体现出了这种意图。未来不仅仅是制造领域,各领域都将围绕现实社会的数据进行激烈竞争。因此,为了巩固机器人产业竞争力,需要推进下一代高端技术研发,同时,需要在各领域实现机器人的广泛应用,开创机器人无障碍社会。



来源:《中国工业评论》

作者: 王喜文




陆晨 博士


名师主讲金融建模课程——以MATLAB为工具


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