2013年至2017年，中國(guó)已連續(xù)五年成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)。據(jù)預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大到93.5億美元。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展一片“火熱”景象。
但劉曉鳴無(wú)暇顧及這些“熱鬧”，甚至是潑了冷水。在這位一門(mén)心思鉆在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用端的機(jī)器人專(zhuān)家看來(lái)，目前，國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游的“自嗨”與下游規(guī)模龐大的制造企業(yè)依然沉睡形成強(qiáng)烈的反差，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化道路才剛剛開(kāi)始。
以柔克剛，做柔性機(jī)器人在中國(guó)產(chǎn)業(yè)化的“排頭兵”
畢業(yè)于美國(guó)史蒂文斯理工學(xué)院機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)獲博士學(xué)位的劉曉鳴在美國(guó)學(xué)習(xí)工作了10余年，曾先后主持開(kāi)發(fā)了100多條機(jī)器人集成應(yīng)用系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)外知名機(jī)器人系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備制造及磨削專(zhuān)家。機(jī)器人柔性加工制造技術(shù)是劉曉鳴始終致力的主要研究工作。“以柔克剛”，他是我國(guó)柔性機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的“排頭兵”。
柔性制造技術(shù)源于20世紀(jì)60年代的英國(guó)，在20世紀(jì)80年代末進(jìn)入應(yīng)用階段。國(guó)際上以柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)的制成品已經(jīng)占到全部制成品生產(chǎn)的75%以上，而且比率還在增加，英國(guó)、美國(guó)、日本最為廣泛，中國(guó)則處于起步階段，應(yīng)用更是寥寥可數(shù)。相比于傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線單一品種的大批量生產(chǎn)，柔性制造的模式則是以消費(fèi)者為導(dǎo)向，以需定產(chǎn)的方式，主要考驗(yàn)的是適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力與適應(yīng)內(nèi)部變化的能力。
“簡(jiǎn)單的理解，柔性系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合多品種小批量的生產(chǎn)模式。”劉曉鳴舉例說(shuō)，傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)線只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品，而融入計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器等先進(jìn)技術(shù)之后的柔性制造系統(tǒng)，則能夠“量體裁衣”，在一條生產(chǎn)線上加工十余種、形狀各異的產(chǎn)品。
2003年底，劉曉鳴與八位留美科學(xué)家一道歸國(guó)創(chuàng)業(yè)，聯(lián)合創(chuàng)立廊坊智通機(jī)器人系統(tǒng)有限公司。身為南京航空航天大學(xué)教授的他，全部精力都投入到高精度柔性加工機(jī)器人、自動(dòng)化制造技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作。依托自身在精密加工和機(jī)器人自動(dòng)化方面國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)和豐富的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并將兩種技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，組織開(kāi)發(fā)了“機(jī)器人柔性加工制造系統(tǒng)”，廣泛應(yīng)用于航空、食品、軌道、汽車(chē)、電力等領(lǐng)域，并被國(guó)內(nèi)大型企業(yè)廣泛應(yīng)用，對(duì)提高我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)水平做出了重要貢獻(xiàn)。
細(xì)致挑剔，贏得機(jī)器人集成應(yīng)用“藝術(shù)家”美譽(yù)
在業(yè)界，劉曉鳴有“機(jī)器人集成應(yīng)用藝術(shù)家”之美譽(yù)。雖然是不折不扣的理工男，但劉曉鳴卻透著藝術(shù)家的氣質(zhì)。在開(kāi)發(fā)機(jī)器人集成應(yīng)用項(xiàng)目時(shí)，更是滲透了他藝術(shù)家般的細(xì)致和挑剔。
生活中的劉曉鳴不拘小節(jié)，在工作中卻將一絲不茍發(fā)揮到了極致。他深諳機(jī)器人柔性制造技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性，對(duì)每一個(gè)集成項(xiàng)目都要做各個(gè)方面“解剖式”掌握，精度更是精益求精，在其為鐵道部研發(fā)的模具下芯機(jī)器人系統(tǒng)就成功實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確定位問(wèn)題，為第六次大提速提供了保障。對(duì)劉曉鳴“藝術(shù)家”的美譽(yù)，不僅因?yàn)樗募?xì)致和挑剔，還源自他對(duì)“美”的追求。“項(xiàng)目要注重實(shí)用，同樣要注重美觀。”劉曉鳴是為數(shù)不多把客戶(hù)體驗(yàn)做的很好的集成應(yīng)用專(zhuān)家。
2003年歸國(guó)以后，他主持開(kāi)發(fā)了100多條機(jī)器人柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線及自動(dòng)化智能裝備生產(chǎn)線并被國(guó)內(nèi)大型企業(yè)廣泛應(yīng)，對(duì)提高我國(guó)高端制造技術(shù)水平做出了突出貢獻(xiàn)。
劉曉鳴是國(guó)內(nèi)首個(gè)“高鐵轉(zhuǎn)向架柔性裝配線”總設(shè)計(jì)師和項(xiàng)目帶頭人，為鐵道部研制的大型裝備鑄件的模具下芯機(jī)器人系統(tǒng)，將造型下芯生產(chǎn)線與柔性機(jī)械手技術(shù)完美結(jié)合，這是世界首次將該技術(shù)應(yīng)用于高速貨車(chē)搖枕側(cè)架全自動(dòng)下芯操作，實(shí)現(xiàn)了砂芯與砂箱在線準(zhǔn)確定位和在線控制。為實(shí)現(xiàn)鐵道部第六次大提速提供了保障。此技術(shù)鐵道部發(fā)文要求在28家企業(yè)推廣。
劉曉鳴的交互式機(jī)器人柔性加工以及視覺(jué)技術(shù)和系統(tǒng)，得到了社會(huì)各界的認(rèn)可：2004年獲得了“河北省科技成果”證書(shū)；2005年在上海工業(yè)博覽會(huì)獲“技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”，2007年在第十七屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)獲金獎(jiǎng)；2008年主持開(kāi)發(fā)的機(jī)器人柔性加工系統(tǒng)被國(guó)家發(fā)改委確定為“國(guó)家級(jí)產(chǎn)業(yè)基地示范工程項(xiàng)目”，“機(jī)器人磨削修型系統(tǒng)”入選國(guó)家科技部“863項(xiàng)目”。
下游不火，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)不可能真正發(fā)展起來(lái)
近幾年，機(jī)器人企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，機(jī)器人系統(tǒng)集成商是連接上游零部件企業(yè)、本體企業(yè)和下游制造企業(yè)的主要橋梁，占據(jù)80%的比例。不過(guò)，由于機(jī)器人系統(tǒng)講集成基本都是“定制化”，考量的是改造技術(shù)、改造環(huán)境、生產(chǎn)鏈各環(huán)節(jié)的把控、資金保障等的綜合能力。現(xiàn)實(shí)情況是，我國(guó)機(jī)器人系統(tǒng)集成大都是中小規(guī)模，發(fā)展舉步維艱。
“我國(guó)現(xiàn)有系統(tǒng)集成企業(yè)的實(shí)力仍顯薄弱，機(jī)器人作為需要二次開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，需求企業(yè)對(duì)機(jī)器人如何參與生產(chǎn)制造了解有限，很多企業(yè)無(wú)法明晰具體需求。”劉曉鳴直言，機(jī)器人系統(tǒng)集成企業(yè)不帶動(dòng)下游制造企業(yè)“火”起來(lái)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)不可能真正發(fā)展起來(lái)。
因此，劉曉鳴特別強(qiáng)調(diào)“政用產(chǎn)學(xué)研金”相結(jié)合的必要性。“機(jī)器人只是一個(gè)應(yīng)用平臺(tái)，需要與操作環(huán)境、工藝對(duì)接才能為企業(yè)所用。由供給方提供相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用案例，協(xié)助梳理他們的需求，針對(duì)自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)劃系統(tǒng)，并完成設(shè)備采購(gòu)、集成、調(diào)試實(shí)現(xiàn)‘交鑰匙’工程。”
在劉曉鳴看來(lái)，從機(jī)器人使用企業(yè)層面要看到使用機(jī)器人的長(zhǎng)期效益。規(guī)模化的市場(chǎng)是降低成本的前提條件，但規(guī)模化的市場(chǎng)又要求機(jī)器人不能有太高的成本，因此形成了悖論怪圈。要打破這一怪圈，國(guó)家應(yīng)該在政策上給予機(jī)器人行業(yè)的制造商和使用商以大力支持，鼓勵(lì)企業(yè)制造、使用機(jī)器人，改變?cè)诘投酥圃鞓I(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的過(guò)程中形成的固有思維并接受革新式的生產(chǎn)模式。
同時(shí)，劉曉鳴認(rèn)為，加強(qiáng)下游系統(tǒng)集成技術(shù)的提升，深度挖掘國(guó)內(nèi)潛在市場(chǎng)，拓展機(jī)器人的應(yīng)用行業(yè)，要暫時(shí)避開(kāi)已被國(guó)外品牌占據(jù)的汽車(chē)等傳統(tǒng)領(lǐng)域，開(kāi)拓未完全開(kāi)發(fā)的一般制造業(yè)，如五金加工、橡膠和塑料、陶瓷、食品和醫(yī)藥等行業(yè)。“雖然中國(guó)機(jī)器人整機(jī)市場(chǎng)的需求遠(yuǎn)未飽和，但激烈的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)壓低了產(chǎn)品利潤(rùn)，且有太多的企業(yè)進(jìn)入整機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域形成亂戰(zhàn)，走整機(jī)生產(chǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相結(jié)合的道路，是企業(yè)增加競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)方向。”
“現(xiàn)在來(lái)看，機(jī)器人系統(tǒng)集成市場(chǎng)還比較亂——客戶(hù)有需求，能干的人不知道，知道的許多企業(yè)表示什么都能做，結(jié)果拿過(guò)來(lái)做不了，要么就是爛尾，要么就是再找別人做，信息不對(duì)稱(chēng)造成的需方與供方企業(yè)資源大量的浪費(fèi)，尤其是中小企業(yè)根本耗不起。”劉曉鳴試圖通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+分享經(jīng)濟(jì)模式解決這些問(wèn)題。為此，劉曉鳴親自為一家智能制造集成應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)——易智家代言，集聚智能制造供需方信息，實(shí)現(xiàn)資源共享，以其解決因供需雙方信息不對(duì)稱(chēng)所帶來(lái)的智能制造升級(jí)改造諸多問(wèn)題。“正如淘寶、餓了么、小豬短租、滴滴等通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)集聚實(shí)現(xiàn)資源共享，改變了人們衣食住行的消費(fèi)模式。機(jī)器人系統(tǒng)集成與制造企業(yè)也需要這樣的一個(gè)信息對(duì)接平臺(tái)，能做哪些項(xiàng)目，有哪些需求，一目了然，進(jìn)行精準(zhǔn)匹配。”
“機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用面對(duì)的是龐大的制造需求市場(chǎng)，目前開(kāi)發(fā)的可以說(shuō)是鳳毛麟角。上游企業(yè)要不斷提升產(chǎn)品技術(shù)，現(xiàn)在更為重要的是機(jī)器人系統(tǒng)集成企業(yè)要盤(pán)活終端需求市場(chǎng)，形成相互拉動(dòng)、相互促進(jìn)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈良好發(fā)展。” 對(duì)此，劉曉鳴信心滿滿。
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