大數據對工業機器人企業商業模式影響的案例研究

張鐵山+肖皓文+劉騏寧+周恢

摘要：文章首先簡述國內外工業機器人發展現狀，然后選取機科公司的案例進行研究，對數字化鑄造工廠智能制造試點示范項目，先從設計研發、物流、制造、市場等四個環節分析大數據的應用，再從價值主張、客戶、設施和財務等四個方面分析大數據對其商業模式的影響。

關鍵詞：大數據；工業機器人；商業模式；數字化鑄造工幫；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革命的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業格局，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，工業機器人作為衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志，機器人產業有望上升為國家戰略產業并迎來中長期機會。工業機器人是典型的智能制造裝備，應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。工業機器人自動化生產線是自動化裝備的主流發展方向，可實現自動化、無人化，極大提升制造業技術水平。

《2015年中國大數據交易白皮書》統計顯示，2014年全球大數據市場規模達到285億美元，實現53.23%的增長，2015年，全球大數據產業總體加速發展趨勢不變，預計大數據市場規模將達到421億美元，到2020年，全球大數據市場規模將達到1263.21億美元，同比增長17.51%。大數據時代已經來臨，并且已經被應用到各個行業，同樣大數據也為工業機器人的發展帶來了機遇，本文主要研究大數據對工業機器人商業模式的影響。

1 國內外工業機器人發展現狀

近年來，國外機器人技術日趨成熟、發展迅猛，很多工業機器人已成為標準、通用設備在許多工業制造領域應用，從而也形成了一批在國際上較有影響力的機器人企業。如：瑞典ABB Robotics是世界上最大的機器人制造公司，制造的工業機器人廣泛應用在焊接、裝配、鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領域；日本安川電機公司（Yaskawa Electric Co.）旗下擁有Motoman美國、瑞典、德國及Synetics Solutions美國公司等子公司，核心產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體晶片傳輸機器人等；日本FANUC公司是著名的數控設備和伺服系統的研制企業，包括兩大主要業務，一是工業機器人，二是工廠自動化。其工業機器人產品廣泛用于工業生產，可組成自動化工廠；德國KUKA RoboterGmbh公司是世界頂級工業機器人制造商之一，工業機器人年產量近1萬臺，至今已在全球安裝了6萬多臺工業機器人。

國內方面，中國現在是全球最大的工業機器人市場，2013年中國市場銷售了3.7萬臺工業機器人，2014年全球工業機器人銷量增長約27%，中國工業機器人銷量增長率達到54%，數量為5.6萬臺。據預測到2017年，中國工業機器人年銷售量將達到10萬臺。而據中國機器人產業聯盟發布的2015年上半年中國機器人市場數據，國產機器人銷售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%。關節機器人占銷量約33%，為3700臺。由于國產工業機器人中坐標機器人和AGV等的占比很高，而據預計2015年中國市場關節機器人銷量將超過50000臺，可以看出國產關節機器人銷量占比仍處于較低的水平。

我國工業機器人研發始于“七五”期間，先后開發了7種工業機器人系列產品，建立了9個機器人產業化基地和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，我國工業機器人產業發展目前尚處于起步階段。目前，國內已形成中科院沈陽自動化研究所、清華大學、哈工大等30多家機器人研發機構，取得了大批研究成果，工業機器人的主要門類均有涉及，但批量投產的極少。主要原因為：開發、研制的主體尚停留在高校和研究單位；關鍵技術和功能部件還沒有國產化，運動控制器、減速器等關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、北京博創興盛機器人技術有限公司等相關單位在開展研究，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域，但批量生產更少，產品市場占有率低，關鍵技術和功能部件基本依賴進口，產業化能力有待進一步加強。

2 商業模式的四個層面

商業模式的核心要素包括價值主張、客戶細分、分銷渠道、客戶關系、核心資源及能力、關鍵業務、重要伙伴、收入來源、成本結構九個方面：價值主張，企業能夠為客戶提供的價值，這種價值的具體載體即為產品或服務；客戶細分，企業根據自身價值所定位的客戶群體；分銷渠道，企業將價值傳遞給目標客戶群體的方式途徑；客戶關系，企業與客戶之間建立溝通的方式途徑；核心資源及能力，企業生產、銷售、運營環節中賴以生存的方式。對于不同企業，其資源和能力的表現形式略有不同，但本質卻是相同的；關鍵業務，企業運轉中對于流程的安排和資源的配置；重要伙伴，企業的經營運轉離不開周圍環境，這其中包括社會環境、行業環境、政策環境等諸多方面，其中能夠為企業生存提供有用價值而形成的關系網絡即是企業的重要伙伴；收入來源，企業以何種方式建立現金流為自身創造財富；成本結構，企業需要以消耗成本為代價創造價值。

結合商業模式的9個要素之間的關系，將商業模式歸結為4個方面：價值主張、客戶層面、設施層面和財務層面，其中客戶層面包括客戶細分、分銷渠道、客戶關系，設施層面包括核心資源及能力、關鍵業務、重要伙伴，財務層面包括收入來源、成本結構。下文將結合具體案例對商業模式的四個層面進行分析。

3 工業機器人企業案例分析

3.1 機科公司簡介及其商業模式分析

中國機械科學研究總院是國務院國資委直接監管的中央大型科技企業集團，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基礎共性技術的研究，以“機械裝備技術研究與服務”及“相關設備制造”為兩大主營業務，科研成果及專利累計7000多項，并廣泛應用到機械制造等國民經濟重要產業領域。機科發展科技股份有限公司（簡稱“機科公司”）是于2002年由機械科學研究院發起，多家大型國企和科研院所共同出資組建的高新技術企業，主要涉及鑄造、工業機器人、機電一體化產品、精密制造等相關技術和產品的研發、生產及銷售。公司擁有“三洲一國”（亞洲、歐洲、美洲、中國）的全球市場，50%以上產品銷往亞洲、歐洲、美洲等十多個發達國家和地區的50余家著名企業，其中80%以上的客戶是世界500強和行業領先者。1994年開始公司走向全球市場。近20年來公司主要經營指標以年均大于20%的速度增長，是具備國際競爭力的行業龍頭企業。2014年成為國家首批兩化融合管理體系貫標企業。

從商業模式角度分析，提供自動化成套解決方案以及自動化生產設備是公司商業運營中的價值主張，以技術創新作為顯著特點，具有濃厚技術底蘊及創新優勢；公司的客戶層面主要面向生產型企業，工業機器人的市場廣闊，應用領域眾多，公司將市場進行細分，鎖定鑄造行業，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注產品在客戶現場的使用分布情況，注重客戶關系的維護；從設施層面分析，由于公司與機械科學研究院等科研院所之間有著深厚的合作關系，這既可以在核心資源及能力、關鍵業務方面為企業提供強大的技術支撐，同時也使公司擁有了牢固的重要伙伴關系。目前，公司以提高自動化生產技術的創新能力作為企業未來發展方向，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。機科公司建設的“多品種、小批量數字化鑄造工廠”項目于2012年9月開工建設，2014年建設完成并進入生產，2015年生產高端鑄件能力達10000噸，產品類型包括高檔數控機床鑄件、內燃機、軌道交通、船舶、海工裝備等動力部分關鍵鑄件等。該項目完全按照離散型制造企業數字化車間進行設計、施工和運行，在圍繞“高難度、高技術、高附加值”的多品種、小批量鑄造產品生產方面達到行業領先水平，能夠為鑄造行業轉型升級提供示范。該項目采用先進的智能化設備、物聯網技術、仿真技術、軟件系統等，結合共享集團鑄造行業的經驗積累，全面融合先進信息化系統及企業自主研發的全面數字化管理系統等，集成并創造數字化鑄造新模式，預計生產效率是國內行業平均水平3倍以上。

3.2.2 項目中的大數據應用及其影響。在設計研發環節，公司從項目設計到運行建立了全面數字化設計方案。基于三維環境建立全工廠三維信息模型及布局，并對工廠生產工藝流程、光線、粉塵、噪聲、能耗、物流等進行全面仿真分析，從設計階段開始就為公司運營管理奠定數字化基礎。基于TC平臺、UG三維設計系統及MAGMA仿真分析系統、企業自主研發的技術質量管理平臺，實現最優的鑄造工藝設計、制造全過程仿真分析系統，確保為最優工藝提供技術保證，并通過與ERP、企業全面數字化系統（TDM）集成，確保設計、鑄造、質量、基礎信息有效傳遞。

在物流環節，公司利用射頻識別技術、VGA、自動化輥道線、立體倉庫、大型起重機械手等自動化、智能化設備實現了對材料、產品的柔性、網絡化、自動化管理，并將物流信息與公司生產計劃管理等實現集成。基于互聯網、SRM平臺，與阿里巴巴平臺集成，建立了采購平臺，并與公司ERP系統有效集成，實現信息的雙向傳遞，與上游供應鏈平臺實現了協同，采購金額已經占公司總采購金額的10%左右。基于SpotView等大數據技術實現了對采購、銷售、供應商信息、顧客信息等實現智能分析，為公司決策提供依據。

在制造環節，基于金蝶K3 ERP系統、MES、LIMS（實驗室管理）系統及其相互間的雙向集成平臺，實現了主生產計劃、車間作業計劃、質量檢驗的集成、閉環控制。基于物聯網技術和智能裝備，在模具、成型、熔化澆注、熱處理、拋丸精整等關鍵工序按照設備層、傳感層、控制層、管理層建立通訊管理系統、人機交互系統，并與MES、ERP系統等集成應用。

在市場環節，應用金蝶K3 ERP系統實現了產、供、銷、人、財、物的集成一體化管理，并延伸應用了CRM（客戶關系管理）、SRM（供應商管理），與供應商基于互聯網平臺實現詢問報價、訂單、合同、配送、結算等跨法人企業的系統作業，并通過大數據分析原理，實現了對ERP系統數據的商業智能管理、實現了智能化決策支持。公司基于互聯網平臺，通過SRM平臺實現了對供應鏈全流程的協同作業；通過CRM系統實現了與顧客的協同工作。公司建立了官網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 大數據應用對商業模式的影響。機科公司將大數據技術引入高端裝備制造業，對公司的商業模式起到了顛覆性的作用，是大數據技術創新應用的又一典型案例。

在價值主張層面，公司基于在鑄造行業領先的制造技術和50年的先進專業鑄造經驗，對關鍵設備進行了智能化再造，使設備具備自感知、自診斷和應急功能，同時具有網絡通信功能，通過OPC等協議與其他系統實現信息傳遞。同時根據公司自主形成的專家系統能夠在運行中根據參數信息實現自我調整，使參數最優。這完美地迎合了公司對技術創新的不懈追求以及對設備生產和解決方案的制定提供堅實的基礎。

在客戶層面，通過生產、設備信息的運行，在公司內部形成了詳盡的核心數據庫，實時掌握設備在客戶現場的應用情況，并基于反饋進行及時調整，對客戶關系的維護起到了至關重要的作用。公司采用大數據技術如SpotView工具和技術對數據深度發掘，對客戶需求和市場需求進行客觀精準的預測，為工廠運行提供決策支持和智能管理。

在設施層面，通過大數據技術搭建信息共享平臺，實現重要伙伴之間的高效溝通，有助于關鍵業務的平穩順暢發展，而大數據技術的應用以及核心數據庫也成為了公司的核心資源及能力。

在財務層面，公司基于物聯網技術、三維組態平臺，建立電力需求側系統，實現對總能耗、關鍵設備能耗等實時監測；通過大數據分析工具實現對能耗信息的集成化、智能化分析、管理，數字化工廠可以更高效地收集生產過程中的數據，原料采購、半成品加工、成品出庫、廢品回收等每一個環節都能做到數據的實時收集、整理，這些數據將為成本核算、成本歸集、成本分類提供重要依據，因此通過引入大數據技術將有效提高工廠成本核算的準確性。

4 結語

從調查和訪談中可以看到，機科公司已經較好地應用了大數據技術，并對商業模式創新起到了至關重要的作用，然而調查中也發現，機科公司在通過大數據實現商業模式創新過程中也面臨著一些困難。首先，公司擔心數據共享之后的安全問題，這需要政府部門為數據安全提供保障，政府可作為第三方中介為數據信用做擔保，并為企業提供數據積累和梳理的服務；其次，互聯網網速問題是企業面臨的又一難題，這需要國家幫助引進國外先進技術并加大國內對互聯網基礎技術的研發和突破。總之，機科公司通過引入大數據提高高端裝備制造水平，同時也符合我國走新型工業化道路的國家戰略，非常值得行業內各領域進行學習和借鑒。

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作者簡介：張鐵山（1962-），男，河北唐山人，北方工業大學經濟管理學院教授，碩士，研究方向：技術創新與價值工程。

（責任編輯：黃銀芳）