行業(yè)新聞

長江學(xué)者石照耀剖析精密減速機(jī)國產(chǎn)化之路—山坳上的機(jī)器人精密減速器

2025-01-05 02:00:19

溫馨提示

京東X機(jī)器人挑戰(zhàn)賽火熱招募參賽項(xiàng)目，您的團(tuán)隊(duì)或身邊有技術(shù)相近有意向報(bào)名的科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)，可以轉(zhuǎn)發(fā)給他們，感謝大家支持。大賽總獎(jiǎng)金高達(dá)200萬元，其中一等獎(jiǎng)50萬元。除了賽事獎(jiǎng)勵(lì)，京東還將提供項(xiàng)目孵化基金、就業(yè)綠色通道等一系列后續(xù)資源。點(diǎn)擊以下二維碼識(shí)別，詳情請(qǐng)參看和轉(zhuǎn)發(fā)此鏈接。

2018年以來，猝不及防的美國對(duì)中興芯片禁運(yùn)事件，讓中國制造陷入一片恐慌式嘩然。雖然可以清晰的看到美國對(duì)于中國的科技力提升感到一種危機(jī)感，但我們也很快意識(shí)到各個(gè)領(lǐng)域中的卡脖子技術(shù)正在制約著中國實(shí)力的真正發(fā)展。而所謂的卡脖子技術(shù)體現(xiàn)在中國機(jī)器人行業(yè)的核心零部件領(lǐng)域，就非被日本壟斷的精密減速機(jī)莫屬了。

教育部長江學(xué)者、減速器行業(yè)知名專家石照耀教授

針對(duì)卡脖子技術(shù)精密減速機(jī)，機(jī)器人大講堂特邀北京工業(yè)大學(xué)教授，教育部長江學(xué)者、國際齒輪標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（ISO/TC60）委員、減速器行業(yè)知名專家石照耀先生為大講堂觀眾做了一次精彩的分析演講。在他看來中國的精密減速機(jī)正處在山坳上，后退不可能，向前險(xiǎn)阻重重。為方便大家學(xué)習(xí)，機(jī)器人大講堂將石教授演講內(nèi)容《山坳上的機(jī)器人精密減速器》整理如下（為縮減篇幅，石教授部分演講內(nèi)容以PPT形式呈現(xiàn)）：

山坳上的機(jī)器人精密減速器

今天起了一個(gè)比較口語化的題目“山坳上的機(jī)器人精密減速器”，因?yàn)槲艺J(rèn)為山坳上比較能準(zhǔn)確的描述我國精密減速器的現(xiàn)狀。40億市場份額的關(guān)節(jié)減速機(jī)只占2000多億齒輪行業(yè)中很小一部分，本不應(yīng)該受到過分的關(guān)注。但如今機(jī)器人行業(yè)快速增長，從政府到民間，從投資到企業(yè)都關(guān)注著減速機(jī)，我總結(jié)下來有三點(diǎn)原因：

基于這三點(diǎn)原因，中國機(jī)器人減速機(jī)產(chǎn)業(yè)就在山坳上，后退是不可能了，即使向前也是艱難險(xiǎn)阻。我們從世界范圍來看待這個(gè)話題，同樣機(jī)器人精密減速器也處在山坳上。

今天我講三個(gè)問題，首先做一個(gè)遠(yuǎn)眺與近觀，看看山坳上的減速器；再講講我們所面臨的問題與對(duì)策；最后討論一下這個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。

遠(yuǎn)眺與近觀

我們先從齒輪行業(yè)的大背景下來看精密減速器。齒輪行業(yè)在零部件里是最大的行業(yè)，有自身的發(fā)展規(guī)律和技術(shù)進(jìn)展節(jié)拍。先給大家普及一下齒輪行業(yè)的概念，齒輪就分兩種，我們書上講很多，齒輪就是兩種，工業(yè)齒輪和車輛齒輪，齒輪行業(yè)的特點(diǎn)可以總結(jié)為以下這些：

機(jī)械零部件有很多種，如軸承、緊固件、模具等等，但齒輪行業(yè)的產(chǎn)值是最大的，2017年達(dá)2360億，軸承只有1800多億。過去30年，中國齒輪行業(yè)經(jīng)歷了3個(gè)增長周期，總體上30年來齒輪行業(yè)都增長很快，但是2014、2015、2016徘徊了三年。齒輪行業(yè)還有一個(gè)特點(diǎn)，在中國制造走向世界過程中，齒輪行業(yè)體現(xiàn)的是逆差，這點(diǎn)我后面再講。

90年代，伴隨摩托車的大發(fā)展，齒輪行業(yè)出現(xiàn)了第一次大增長，從20多億增長到近200億，這是以機(jī)械裝備為主的時(shí)代。2001年以后汽車齒輪的發(fā)展使我國齒輪行業(yè)產(chǎn)值從幾百億躍升到了1000多億，這是第二次大增長，從此齒輪行業(yè)進(jìn)入數(shù)控裝備時(shí)代。齒輪發(fā)展的第三個(gè)周期是十多年前，我國重工業(yè)起飛帶動(dòng)的風(fēng)電、工程機(jī)械等齒輪箱的快速發(fā)展，行業(yè)產(chǎn)值突破2000多億。這期間我國齒輪技術(shù)也得到了全面提升。

齒輪行業(yè)經(jīng)歷了30年的發(fā)展和三個(gè)增長周期。我對(duì)這30年中國齒輪行業(yè)做了一個(gè)評(píng)價(jià)：

現(xiàn)在，經(jīng)過三年的徘徊，由于國家轉(zhuǎn)型升級(jí)政策和齒輪行業(yè)技術(shù)突破等等，齒輪行業(yè)迎來了第四個(gè)增長周期。所以現(xiàn)在是風(fēng)投齒輪行業(yè)的一個(gè)好機(jī)會(huì)，因?yàn)檎麄€(gè)大周期已經(jīng)開始了。

第四次增長的增長點(diǎn)主要在3個(gè)領(lǐng)域：第一是汽車自動(dòng)變速器；第二是精密減速機(jī)；第三是軌道交通用齒輪箱。目前齒輪行業(yè)在這三個(gè)點(diǎn)上風(fēng)口比較多。

汽車自動(dòng)變速器曾經(jīng)是我國齒輪行業(yè)的一個(gè)痛。我國年產(chǎn)近2900萬輛汽車，自動(dòng)變速箱曾幾乎全依賴進(jìn)口和外資企業(yè)生產(chǎn)，齒輪行業(yè)100多億的逆差主要來源于自動(dòng)能變速箱的進(jìn)口。

這兩年我國在自動(dòng)變速箱方面迎來了大突破，AT、DCT、CVT全部突破，全面開花。國產(chǎn)自動(dòng)變速器的發(fā)展帶來兩個(gè)結(jié)果：國內(nèi)自動(dòng)變速器市場在劇烈地重新洗牌；另外手動(dòng)變速器的市場需求下降，手動(dòng)變速器企業(yè)的日子越來越難過。

增長點(diǎn)之二就是精密減速器，涉及面很寬。數(shù)控機(jī)床曾經(jīng)連齒輪都沒有更別說減速器了，現(xiàn)在高檔數(shù)控機(jī)床都帶有精密減速器，因?yàn)樘砑訙p速器能提高整個(gè)機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。此外自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)減速器的需求也很大。這個(gè)市場國內(nèi)發(fā)展很快，空白點(diǎn)也很多，現(xiàn)在成規(guī)模進(jìn)口；再一個(gè)是機(jī)器人的關(guān)節(jié)減速器；還有智能器具和IT設(shè)備對(duì)精密減速器的需求，也是風(fēng)投最熱的一塊。比如全屏手機(jī)的鏡頭，就是由微小減速器驅(qū)動(dòng)彈出的，各種密碼鎖也對(duì)減速器有巨量需求；值得特別關(guān)注的是：“控制+電機(jī)+減速器”集成為“機(jī)電動(dòng)力模塊”將是未來增長最快的。

第三個(gè)增長點(diǎn)是軌道交通的。現(xiàn)在和諧號(hào)、復(fù)興號(hào)上的高鐵齒輪箱已經(jīng)國產(chǎn)化了，高鐵齒輪箱要求比較高，壽命是30年，風(fēng)電要求是20年，一輛高鐵一年跑80萬公里，30年是2400萬公里。

那么第四次增長有什么特點(diǎn)呢？前三次基本上是引進(jìn)、消化、再創(chuàng)新，現(xiàn)在減速器技術(shù)只能靠自己研發(fā)了。第四次增長的特點(diǎn)，一是自有技術(shù)，二是綜合性。在座的很多搞研究的，這是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，減速器行業(yè)的專家收入都很高，這個(gè)領(lǐng)域的機(jī)會(huì)還是蠻多的。綜合性體現(xiàn)在技術(shù)、裝備、人才、管理等多個(gè)方面，而不是依靠單要素的。

第四次增長給大家?guī)砹诵碌臋C(jī)會(huì)，我國也將從齒輪大國成長為齒輪強(qiáng)國，將形成新的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。對(duì)企業(yè)來說，是一個(gè)重新洗牌的機(jī)會(huì)，很多龍頭企業(yè)會(huì)脫穎而出。

第四次增長周期也存在很多挑戰(zhàn)。

總之第四次增長，是中國齒輪行業(yè)的一次全面的、有質(zhì)有量的提升；產(chǎn)值將突破3000億，機(jī)器人精密減速器領(lǐng)域的產(chǎn)值將達(dá)到150億；最終將實(shí)現(xiàn)我國從齒輪制造大國成為齒輪制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

下面我們從齒輪大背景下怎么來看機(jī)器人精密減速器？以下是石照耀教授總結(jié)的其個(gè)人觀點(diǎn)：

問題和對(duì)策

下面我講問題和對(duì)策，主要是講一些共性問題。潮起潮落一批企業(yè)退出去了，這很正常，近來機(jī)器人精密減速器的投入在下降，是回歸到理性了嗎？已經(jīng)走過了喊口號(hào)的階段了，現(xiàn)在很多企業(yè)是實(shí)實(shí)在在干活，大浪淘沙留下來的才是金。

過去一些年，我們解決了許多問題，回顧就會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們精密減速器行業(yè)的進(jìn)步還是很明顯的，但目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的需求！精密減速器現(xiàn)在存在一些共性問題，需要全行業(yè)共同面對(duì)。我曾去日本參觀過一家著名的精密減速器企業(yè)，重點(diǎn)考察了精加工車間和裝備車間。我發(fā)現(xiàn)，日本的工藝技術(shù)、專用裝備、工量夾具等，是幾十年不斷積累下來的。這需要時(shí)間，這不是一天兩天能解決的問題；我們?cè)趯Ｓ迷O(shè)備和配套輔具等各個(gè)方面的差距還很大，需要不斷積累才能趕上。還有一個(gè)最大問題是后續(xù)投入！很多企業(yè)前期投了幾千萬乃至幾個(gè)億，后續(xù)看不到效益的時(shí)候就停下來的，所以后續(xù)投入是很多企業(yè)面臨的問題。2014年全國有50多家做機(jī)器人相關(guān)減速器的，現(xiàn)在可能也就10多家了，20%在堅(jiān)持，30%觀望，50%退出去了。還在堅(jiān)持的企業(yè)，能堅(jiān)持下去嗎？從事機(jī)器人精密減速器是有窗口期的，留給中國精密減速器窗口期大概是3~5年吧。很多企業(yè)如果是沒有國家項(xiàng)目的支持，僅僅靠自己的一年一兩千萬的投入，不要說買裝備，窗口期不會(huì)太長。

現(xiàn)在機(jī)器人精密減速器行業(yè)處在雙重壓力之中。感覺日本人在給我們做“局”，知道中國的東西快出來了，就開始降價(jià)，你做的成本比他的銷售價(jià)還高，讓你沒辦法賣出去，憋得你很難受。第二個(gè)是限制相關(guān)專用設(shè)備進(jìn)入中國，逼你中國買價(jià)格昂貴多的瑞士和德國設(shè)備，就是加大你投入成本，讓你成本下不來，延遲你產(chǎn)品上市。

如果想要打破現(xiàn)在的局面：

我們是一個(gè)大國，我們必須走自主化之路。我們自主化之路應(yīng)該是幾個(gè)方面，一個(gè)還是要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，減速器必須有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。第二是裝備的自主化。

我講一點(diǎn)技術(shù)的，我們所有的減速器跟現(xiàn)在的市場不匹配，大家都知道原因在哪里，性能的問題、精度、壽命、系列化不強(qiáng)、成本不可控等等，無論是RV還是別的減速器，跟日本有明顯的差異。第一在設(shè)計(jì)方面，我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)體系沒有完成，系列化優(yōu)化設(shè)計(jì)體系待完善。日本有一套成體系的設(shè)計(jì)分析軟件，積累了很多數(shù)據(jù)庫，能完成全生命周期的仿真分析。第二是批量化制造與檢測技術(shù)需提升。第三個(gè)精度保持壽命提升問題。再一個(gè)就是應(yīng)用，工程應(yīng)用數(shù)據(jù)反饋與優(yōu)化缺失，畢竟國產(chǎn)減速器在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用歷史不長，這是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，只有用戶使用中發(fā)現(xiàn)了問題才能促進(jìn)我們減速器的持續(xù)改進(jìn)。

創(chuàng)新與發(fā)展

想想這個(gè)問題，為什么30年前，1980年代，我們沒有和日本同時(shí)開始下功夫研究機(jī)器人精密減速器？說白了我們還是沒有這個(gè)產(chǎn)業(yè)需求，10年前中國的勞動(dòng)力還沒有這么貴，我們沒有前瞻性?，F(xiàn)在實(shí)際上整個(gè)行業(yè)在補(bǔ)課，補(bǔ)20年前、30年前的課，我們研究的產(chǎn)業(yè)的、風(fēng)投的等等，都是在補(bǔ)課。

這段話是我寫的：10年以后、100年以后，1000年以后RV還是不是最理想的關(guān)節(jié)減速器，RV減速器以后，是不是機(jī)器人最終的形態(tài)？就像筷子一樣，筷子一千多年前就有了，還是兩根棍子。我感覺到減速器現(xiàn)在這種形態(tài)肯定是要改變的，它本身存在著一些問題，那么復(fù)雜，要求那么高，帶來了方方面面的問題，說不定哪天一個(gè)前瞻的出現(xiàn)把這些東西都改變了。

工業(yè)機(jī)器人就一定要有減速器嗎？這個(gè)問題我們?cè)趪鴥?nèi)爭論了好久，到底為什么一定要用？現(xiàn)在的結(jié)論是，工業(yè)機(jī)器人減速器其實(shí)是不可替代的，在目前階段。所以現(xiàn)在很多人在探討這個(gè)問題。

我覺得目前在這方面有很多探索，整體上來講，我覺得目前所有的努力沒有顛覆性的。

最后我談一點(diǎn)建議

世界的機(jī)器人精密減速器正在山坳上，是創(chuàng)新問題。中國的機(jī)器人精密減速器正在山坳上，是追趕與創(chuàng)新問題。我們辛辛苦苦爬到這里，是退不回去了。困難是真實(shí)存在，是齒輪行業(yè)發(fā)展規(guī)律決定，我們不要妄想一步跨越必經(jīng)階段，不管怎么樣人家到過的高度中國人一定能到，讓我們?cè)谧母魑灰黄鹋?，讓我們的機(jī)器人減速器盡早達(dá)到最高的巔峰。謝謝！

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