截至2020年,国内非汽车领域的工业机器人应用占比已由2010年的约50%提升至70%,呈逐步递增趋势。其中3C领域的应用超过30%,金属制造领域的应用超过12%,锂电、食品领域的应用均超过5%。随着5G、新能源等领域的快速发展,工业机器人下游新的应用场景持续扩展;此外,随着机器人技术不断进步以及使用机器人带来的经济性的提升,工业机器人在金属制造、食品饮料等生命周期相对较短的行业的应用也在持续增加。
目前国内工业机器人供应商在中低端市场地位稳固,海外工业机器人供应商主要集中在高端市场,因此海外品牌在汽车整车和仓储物流行业中市场份额较大,而国内品牌在以中低端市场为主和技术难度相对较低的汽车电子、汽车零部件、金属加工等行业中市场份额较大。
其他行业中,如食品饮料、医疗用品等行业,由于定制化程度高,价值量相较于汽车行业低,外资品牌难以全面顾及,因此主要由国内工业机器人供应商所覆盖。随着工业机器人下游应用领域的逐步拓宽,国内工业机器人增量市场空间广阔,国内工业机器人企业有望凭借自身优势逐步实现换道超车。
本次发布的智能制造行业的十个数学问题是从中国工业与应用数学学会会员、智能制造相关的国家重点实验室、国家重点研发计划项目中征集而来,由高校、科研院所、企业等提出,通过组织三类专家线上评审、线下讨论评选而出,聚焦制约智能制造产业发展中现存的、重大的、关键性的数学问题,邀请数学家、相关学科专家和企业家共同“解题”。
此次入选的十大问题中,有3个来自重庆,其中有两个来自长安汽车。长安汽车工程研究总院总经理詹樟松说,随着汽车产业“四化”(电动化、网联化、智能化、共享化)的发展,对于数学特别是应用数学的需求非常急迫,比如自动驾驶技术开发,需要借助仿真模拟手段,以前研发团队往往是当作工程问题来看待,但其实这是数学问题。这就需要数学家的介入,帮助企业凝练需求、提出问题,然后解决问题。
此次智能制造行业的十个数学问题面向全国张榜求解,其中汽车领域的两个数学问题已纳入重庆市科技局第二批“揭榜挂帅”项目榜单,面向全国“悬赏”求解。其中,“复杂条件下自动驾驶轨迹实时优化问题”应用于高级自动驾驶产品,发布的榜单金额为最高600万元,“电动汽车动力电池热安全的混沌模型及故障预测”项目成果将应用于现有和未来的新能源汽车的电池热失控预警和寿命预测,其发布的榜单金额最高为1000万元。
“重庆的这次‘揭榜挂帅’为‘企业出题,数学家解题,政府配置资源’开了一个好头。”学会理事长、北京大学党委常委、副校长张平文院士在大会中表示,企业作为出题者,但出题是一个困难的问题。学会和企业一起凝练智能制造的十大问题,本身就是帮助企业出题的机会。通过企业、数学家、政府三方协作,共同推动数学与产业界的交流与合作,促进高层次创新人才交流,助力我国科技创新发展。
在小负载焊接领域,国产工业机器人的重复定位精度、臂展距离与“四大家族”产品相近,但在最大速度上仍与海外品牌存在一定差距。重复定位精度方面,国内主要供应商的小负载焊接机器人可达 0.05-0.08mm,与海外四大家族工业机器人(0.05-0.08mm)大体相当;臂展方面,国内主要供应商的小负载焊接机器人最大工作距离可达1400mm以上,与海外品牌平齐;最大速度方面,国内主要供应商的小负载焊接机器人达125-175mm,相比海外品牌相比仍有一定进步空间(180-260mm)。
在大负载冲压机器人领域,国产机型精度已经与部分海外四大家族产品精度相当。国内工业机器人龙头的重复定位精度为0.2mm,与四大家族部分产品已基本相同(均达 0.2mm),然而相比四大家族中部分精度达0.03-0.05mm的产品仍有一定的提升空间。在小负载冲压领域,埃夫特于2017年推出重复定位精度达0.07mm的冲压机器人,国产工业机器人正不断向高精度冲压领域发展。