大數(shù)據(jù)對工業(yè)機器人企業(yè)商業(yè)模式影響的案例研究

張鐵山+肖皓文+劉騏寧+周恢

摘要：文章首先簡述國內(nèi)外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀，然后選取機科公司的案例進行研究，對數(shù)字化鑄造工廠智能制造試點示范項目，先從設(shè)計研發(fā)、物流、制造、市場等四個環(huán)節(jié)分析大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，再從價值主張、客戶、設(shè)施和財務(wù)等四個方面分析大數(shù)據(jù)對其商業(yè)模式的影響。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；工業(yè)機器人；商業(yè)模式；數(shù)字化鑄造工幫；智能制造 文獻標識碼：A

中圖分類號：F270 文章編號：1009-2374（2016）29-0008-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.004

習(xí)近平總書記在2014年兩院院士大會講話中提到，“機器人革命”有望成為第三次工業(yè)革命的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業(yè)格局，而且我國將成為全球最大的機器人市場。面對中央政策上的支持與鼓勵，工業(yè)機器人作為衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志，機器人產(chǎn)業(yè)有望上升為國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)并迎來中長期機會。工業(yè)機器人是典型的智能制造裝備，應(yīng)用較廣泛的是汽車及汽車零部件制造、機械加工、電子電氣、食品加工等領(lǐng)域。常見的有弧焊機器人、點焊機器人、裝配機器人、噴漆機器人、搬運機器人及測量機器人等。工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線是自動化裝備的主流發(fā)展方向，可實現(xiàn)自動化、無人化，極大提升制造業(yè)技術(shù)水平。

《2015年中國大數(shù)據(jù)交易白皮書》統(tǒng)計顯示，2014年全球大數(shù)據(jù)市場規(guī)模達到285億美元，實現(xiàn)53.23%的增長，2015年，全球大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)總體加速發(fā)展趨勢不變，預(yù)計大數(shù)據(jù)市場規(guī)模將達到421億美元，到2020年，全球大數(shù)據(jù)市場規(guī)模將達到1263.21億美元，同比增長17.51%。大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨，并且已經(jīng)被應(yīng)用到各個行業(yè)，同樣大數(shù)據(jù)也為工業(yè)機器人的發(fā)展帶來了機遇，本文主要研究大數(shù)據(jù)對工業(yè)機器人商業(yè)模式的影響。

1 國內(nèi)外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，國外機器人技術(shù)日趨成熟、發(fā)展迅猛，很多工業(yè)機器人已成為標準、通用設(shè)備在許多工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用，從而也形成了一批在國際上較有影響力的機器人企業(yè)。如：瑞典ABB Robotics是世界上最大的機器人制造公司，制造的工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用在焊接、裝配、鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領(lǐng)域；日本安川電機公司（Yaskawa Electric Co.）旗下?lián)碛蠱otoman美國、瑞典、德國及Synetics Solutions美國公司等子公司，核心產(chǎn)品包括點焊和弧焊機器人、油漆和處理機器人、LCD玻璃板傳輸機器人和半導(dǎo)體晶片傳輸機器人等；日本FANUC公司是著名的數(shù)控設(shè)備和伺服系統(tǒng)的研制企業(yè)，包括兩大主要業(yè)務(wù)，一是工業(yè)機器人，二是工廠自動化。其工業(yè)機器人產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，可組成自動化工廠；德國KUKA RoboterGmbh公司是世界頂級工業(yè)機器人制造商之一，工業(yè)機器人年產(chǎn)量近1萬臺，至今已在全球安裝了6萬多臺工業(yè)機器人。

國內(nèi)方面，中國現(xiàn)在是全球最大的工業(yè)機器人市場，2013年中國市場銷售了3.7萬臺工業(yè)機器人，2014年全球工業(yè)機器人銷量增長約27%，中國工業(yè)機器人銷量增長率達到54%，數(shù)量為5.6萬臺。據(jù)預(yù)測到2017年，中國工業(yè)機器人年銷售量將達到10萬臺。而據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的2015年上半年中國機器人市場數(shù)據(jù)，國產(chǎn)機器人銷售11275臺，銷量同比增長76.8%。其中坐標機器人銷量居首位，占銷量37%。關(guān)節(jié)機器人占銷量約33%，為3700臺。由于國產(chǎn)工業(yè)機器人中坐標機器人和AGV等的占比很高，而據(jù)預(yù)計2015年中國市場關(guān)節(jié)機器人銷量將超過50000臺，可以看出國產(chǎn)關(guān)節(jié)機器人銷量占比仍處于較低的水平。

我國工業(yè)機器人研發(fā)始于“七五”期間，先后開發(fā)了7種工業(yè)機器人系列產(chǎn)品，建立了9個機器人產(chǎn)業(yè)化基地和7個科研基地。截至2011年，國家04專項也列入了7個機器人項目。但總體而言，我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前尚處于起步階段。目前，國內(nèi)已形成中科院沈陽自動化研究所、清華大學(xué)、哈工大等30多家機器人研發(fā)機構(gòu)，取得了大批研究成果，工業(yè)機器人的主要門類均有涉及，但批量投產(chǎn)的極少。主要原因為：開發(fā)、研制的主體尚停留在高校和研究單位；關(guān)鍵技術(shù)和功能部件還沒有國產(chǎn)化，運動控制器、減速器等關(guān)鍵功能部件主要依靠進口。

北京有中電華強、首鋼沃托曼、北京自動化研究院、北京石化學(xué)院、北工大、北京信息科技大、中航625所、北航、機械總院、北京博創(chuàng)興盛機器人技術(shù)有限公司等相關(guān)單位在開展研究，涉及激光焊接、水下焊接與切割、反恐、搜救、檢測機器人等多種領(lǐng)域，但批量生產(chǎn)更少，產(chǎn)品市場占有率低，關(guān)鍵技術(shù)和功能部件基本依賴進口，產(chǎn)業(yè)化能力有待進一步加強。

2 商業(yè)模式的四個層面

商業(yè)模式的核心要素包括價值主張、客戶細分、分銷渠道、客戶關(guān)系、核心資源及能力、關(guān)鍵業(yè)務(wù)、重要伙伴、收入來源、成本結(jié)構(gòu)九個方面：價值主張，企業(yè)能夠為客戶提供的價值，這種價值的具體載體即為產(chǎn)品或服務(wù)；客戶細分，企業(yè)根據(jù)自身價值所定位的客戶群體；分銷渠道，企業(yè)將價值傳遞給目標客戶群體的方式途徑；客戶關(guān)系，企業(yè)與客戶之間建立溝通的方式途徑；核心資源及能力，企業(yè)生產(chǎn)、銷售、運營環(huán)節(jié)中賴以生存的方式。對于不同企業(yè)，其資源和能力的表現(xiàn)形式略有不同，但本質(zhì)卻是相同的；關(guān)鍵業(yè)務(wù)，企業(yè)運轉(zhuǎn)中對于流程的安排和資源的配置；重要伙伴，企業(yè)的經(jīng)營運轉(zhuǎn)離不開周圍環(huán)境，這其中包括社會環(huán)境、行業(yè)環(huán)境、政策環(huán)境等諸多方面，其中能夠為企業(yè)生存提供有用價值而形成的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)即是企業(yè)的重要伙伴；收入來源，企業(yè)以何種方式建立現(xiàn)金流為自身創(chuàng)造財富；成本結(jié)構(gòu)，企業(yè)需要以消耗成本為代價創(chuàng)造價值。

結(jié)合商業(yè)模式的9個要素之間的關(guān)系，將商業(yè)模式歸結(jié)為4個方面：價值主張、客戶層面、設(shè)施層面和財務(wù)層面，其中客戶層面包括客戶細分、分銷渠道、客戶關(guān)系，設(shè)施層面包括核心資源及能力、關(guān)鍵業(yè)務(wù)、重要伙伴，財務(wù)層面包括收入來源、成本結(jié)構(gòu)。下文將結(jié)合具體案例對商業(yè)模式的四個層面進行分析。

3 工業(yè)機器人企業(yè)案例分析

3.1 機科公司簡介及其商業(yè)模式分析

中國機械科學(xué)研究總院是國務(wù)院國資委直接監(jiān)管的中央大型科技企業(yè)集團，始建于1956年，以提升中國裝備制造水平為歷史使命。研究總院致力于裝備制造業(yè)基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究，以“機械裝備技術(shù)研究與服務(wù)”及“相關(guān)設(shè)備制造”為兩大主營業(yè)務(wù)，科研成果及專利累計7000多項，并廣泛應(yīng)用到機械制造等國民經(jīng)濟重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。機科發(fā)展科技股份有限公司（簡稱“機科公司”）是于2002年由機械科學(xué)研究院發(fā)起，多家大型國企和科研院所共同出資組建的高新技術(shù)企業(yè)，主要涉及鑄造、工業(yè)機器人、機電一體化產(chǎn)品、精密制造等相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。公司擁有“三洲一國”（亞洲、歐洲、美洲、中國）的全球市場，50%以上產(chǎn)品銷往亞洲、歐洲、美洲等十多個發(fā)達國家和地區(qū)的50余家著名企業(yè)，其中80%以上的客戶是世界500強和行業(yè)領(lǐng)先者。1994年開始公司走向全球市場。近20年來公司主要經(jīng)營指標以年均大于20%的速度增長，是具備國際競爭力的行業(yè)龍頭企業(yè)。2014年成為國家首批兩化融合管理體系貫標企業(yè)。

從商業(yè)模式角度分析，提供自動化成套解決方案以及自動化生產(chǎn)設(shè)備是公司商業(yè)運營中的價值主張，以技術(shù)創(chuàng)新作為顯著特點，具有濃厚技術(shù)底蘊及創(chuàng)新優(yōu)勢；公司的客戶層面主要面向生產(chǎn)型企業(yè)，工業(yè)機器人的市場廣闊，應(yīng)用領(lǐng)域眾多，公司將市場進行細分，鎖定鑄造行業(yè)，深入探索，形成精湛工藝，進而形成壟斷；公司通過招標等方式取得項目并密切關(guān)注產(chǎn)品在客戶現(xiàn)場的使用分布情況，注重客戶關(guān)系的維護；從設(shè)施層面分析，由于公司與機械科學(xué)研究院等科研院所之間有著深厚的合作關(guān)系，這既可以在核心資源及能力、關(guān)鍵業(yè)務(wù)方面為企業(yè)提供強大的技術(shù)支撐，同時也使公司擁有了牢固的重要伙伴關(guān)系。目前，公司以提高自動化生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新能力作為企業(yè)未來發(fā)展方向，將提供自動化成套解決方案作為公司主要收入來源。

3.2 數(shù)字化鑄造工廠智能制造試點示范項目

3.2.1 項目概述。機科公司建設(shè)的“多品種、小批量數(shù)字化鑄造工廠”項目于2012年9月開工建設(shè)，2014年建設(shè)完成并進入生產(chǎn)，2015年生產(chǎn)高端鑄件能力達10000噸，產(chǎn)品類型包括高檔數(shù)控機床鑄件、內(nèi)燃機、軌道交通、船舶、海工裝備等動力部分關(guān)鍵鑄件等。該項目完全按照離散型制造企業(yè)數(shù)字化車間進行設(shè)計、施工和運行，在圍繞“高難度、高技術(shù)、高附加值”的多品種、小批量鑄造產(chǎn)品生產(chǎn)方面達到行業(yè)領(lǐng)先水平，能夠為鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供示范。該項目采用先進的智能化設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、仿真技術(shù)、軟件系統(tǒng)等，結(jié)合共享集團鑄造行業(yè)的經(jīng)驗積累，全面融合先進信息化系統(tǒng)及企業(yè)自主研發(fā)的全面數(shù)字化管理系統(tǒng)等，集成并創(chuàng)造數(shù)字化鑄造新模式，預(yù)計生產(chǎn)效率是國內(nèi)行業(yè)平均水平3倍以上。

3.2.2 項目中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用及其影響。在設(shè)計研發(fā)環(huán)節(jié)，公司從項目設(shè)計到運行建立了全面數(shù)字化設(shè)計方案?；谌S環(huán)境建立全工廠三維信息模型及布局，并對工廠生產(chǎn)工藝流程、光線、粉塵、噪聲、能耗、物流等進行全面仿真分析，從設(shè)計階段開始就為公司運營管理奠定數(shù)字化基礎(chǔ)?；赥C平臺、UG三維設(shè)計系統(tǒng)及MAGMA仿真分析系統(tǒng)、企業(yè)自主研發(fā)的技術(shù)質(zhì)量管理平臺，實現(xiàn)最優(yōu)的鑄造工藝設(shè)計、制造全過程仿真分析系統(tǒng)，確保為最優(yōu)工藝提供技術(shù)保證，并通過與ERP、企業(yè)全面數(shù)字化系統(tǒng)（TDM）集成，確保設(shè)計、鑄造、質(zhì)量、基礎(chǔ)信息有效傳遞。

在物流環(huán)節(jié)，公司利用射頻識別技術(shù)、VGA、自動化輥道線、立體倉庫、大型起重機械手等自動化、智能化設(shè)備實現(xiàn)了對材料、產(chǎn)品的柔性、網(wǎng)絡(luò)化、自動化管理，并將物流信息與公司生產(chǎn)計劃管理等實現(xiàn)集成?；诨ヂ?lián)網(wǎng)、SRM平臺，與阿里巴巴平臺集成，建立了采購平臺，并與公司ERP系統(tǒng)有效集成，實現(xiàn)信息的雙向傳遞，與上游供應(yīng)鏈平臺實現(xiàn)了協(xié)同，采購金額已經(jīng)占公司總采購金額的10%左右。基于SpotView等大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)了對采購、銷售、供應(yīng)商信息、顧客信息等實現(xiàn)智能分析，為公司決策提供依據(jù)。

在制造環(huán)節(jié)，基于金蝶K3 ERP系統(tǒng)、MES、LIMS（實驗室管理）系統(tǒng)及其相互間的雙向集成平臺，實現(xiàn)了主生產(chǎn)計劃、車間作業(yè)計劃、質(zhì)量檢驗的集成、閉環(huán)控制。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能裝備，在模具、成型、熔化澆注、熱處理、拋丸精整等關(guān)鍵工序按照設(shè)備層、傳感層、控制層、管理層建立通訊管理系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)，并與MES、ERP系統(tǒng)等集成應(yīng)用。

在市場環(huán)節(jié)，應(yīng)用金蝶K3 ERP系統(tǒng)實現(xiàn)了產(chǎn)、供、銷、人、財、物的集成一體化管理，并延伸應(yīng)用了CRM（客戶關(guān)系管理）、SRM（供應(yīng)商管理），與供應(yīng)商基于互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)詢問報價、訂單、合同、配送、結(jié)算等跨法人企業(yè)的系統(tǒng)作業(yè)，并通過大數(shù)據(jù)分析原理，實現(xiàn)了對ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)的商業(yè)智能管理、實現(xiàn)了智能化決策支持。公司基于互聯(lián)網(wǎng)平臺，通過SRM平臺實現(xiàn)了對供應(yīng)鏈全流程的協(xié)同作業(yè)；通過CRM系統(tǒng)實現(xiàn)了與顧客的協(xié)同工作。公司建立了官網(wǎng)平臺和阿里巴巴第三方銷售電商平臺，顧客電子訂單下達率達到30%以上。

3.2.3 大數(shù)據(jù)應(yīng)用對商業(yè)模式的影響。機科公司將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入高端裝備制造業(yè)，對公司的商業(yè)模式起到了顛覆性的作用，是大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的又一典型案例。

在價值主張層面，公司基于在鑄造行業(yè)領(lǐng)先的制造技術(shù)和50年的先進專業(yè)鑄造經(jīng)驗，對關(guān)鍵設(shè)備進行了智能化再造，使設(shè)備具備自感知、自診斷和應(yīng)急功能，同時具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，通過OPC等協(xié)議與其他系統(tǒng)實現(xiàn)信息傳遞。同時根據(jù)公司自主形成的專家系統(tǒng)能夠在運行中根據(jù)參數(shù)信息實現(xiàn)自我調(diào)整，使參數(shù)最優(yōu)。這完美地迎合了公司對技術(shù)創(chuàng)新的不懈追求以及對設(shè)備生產(chǎn)和解決方案的制定提供堅實的基礎(chǔ)。

在客戶層面，通過生產(chǎn)、設(shè)備信息的運行，在公司內(nèi)部形成了詳盡的核心數(shù)據(jù)庫，實時掌握設(shè)備在客戶現(xiàn)場的應(yīng)用情況，并基于反饋進行及時調(diào)整，對客戶關(guān)系的維護起到了至關(guān)重要的作用。公司采用大數(shù)據(jù)技術(shù)如SpotView工具和技術(shù)對數(shù)據(jù)深度發(fā)掘，對客戶需求和市場需求進行客觀精準的預(yù)測，為工廠運行提供決策支持和智能管理。

在設(shè)施層面，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)搭建信息共享平臺，實現(xiàn)重要伙伴之間的高效溝通，有助于關(guān)鍵業(yè)務(wù)的平穩(wěn)順暢發(fā)展，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用以及核心數(shù)據(jù)庫也成為了公司的核心資源及能力。

在財務(wù)層面，公司基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、三維組態(tài)平臺，建立電力需求側(cè)系統(tǒng)，實現(xiàn)對總能耗、關(guān)鍵設(shè)備能耗等實時監(jiān)測；通過大數(shù)據(jù)分析工具實現(xiàn)對能耗信息的集成化、智能化分析、管理，數(shù)字化工廠可以更高效地收集生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，原料采購、半成品加工、成品出庫、廢品回收等每一個環(huán)節(jié)都能做到數(shù)據(jù)的實時收集、整理，這些數(shù)據(jù)將為成本核算、成本歸集、成本分類提供重要依據(jù)，因此通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)將有效提高工廠成本核算的準確性。

4 結(jié)語

從調(diào)查和訪談中可以看到，機科公司已經(jīng)較好地應(yīng)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，并對商業(yè)模式創(chuàng)新起到了至關(guān)重要的作用，然而調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，機科公司在通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)商業(yè)模式創(chuàng)新過程中也面臨著一些困難。首先，公司擔(dān)心數(shù)據(jù)共享之后的安全問題，這需要政府部門為數(shù)據(jù)安全提供保障，政府可作為第三方中介為數(shù)據(jù)信用做擔(dān)保，并為企業(yè)提供數(shù)據(jù)積累和梳理的服務(wù)；其次，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)速問題是企業(yè)面臨的又一難題，這需要國家?guī)椭M國外先進技術(shù)并加大國內(nèi)對互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā)和突破?？傊?，機科公司通過引入大數(shù)據(jù)提高高端裝備制造水平，同時也符合我國走新型工業(yè)化道路的國家戰(zhàn)略，非常值得行業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域進行學(xué)習(xí)和借鑒。

參考文獻

[1] 王玉鵬.政策助力AGV生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)將蓬勃發(fā)展[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2015，20（11）.

[2] 石紅梅.機器人應(yīng)用技術(shù)分析[J].科技風(fēng)，2014，（24）.

[3] 方志遠.我國商業(yè)模式構(gòu)成要素探析[J].中山大學(xué)學(xué)報，2012，（52）.

[4] 機科發(fā)展——智能物料搬運專家[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用，2013，（4）.

[5] 阮號.武漢市機器人產(chǎn)業(yè)招商研究報告[J].武漢商務(wù)，2013，（9）.

作者簡介：張鐵山（1962-），男，河北唐山人，北方工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院教授，碩士，研究方向：技術(shù)創(chuàng)新與價值工程。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）