人工智能全球化背景下我國物流機器人產業的發展策略

[摘 要]隨著人工智能在全球范圍的迅速普及，近年來我國物流機器人產業發展迅猛。文章分析了我國物流機器人行業的發展現狀，對比美國、日本、歐盟、英國等主要發達國家和地區的人工智能在物流業的戰略部署情況，指出我國物流機器人行業面臨的機遇與挑戰，并給出了建議和應對措施。

[關鍵詞]人工智能;物流機器人;工業機器人;AGV

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.14.001

近年來，人工智能在全球范圍內發展迅猛，已成為發達國家戰略發展的重點。得益于人工智能技術和機器人技術的物流機器人行業也迅速崛起，國家陸續出臺多項政策以扶持機器人產業發展。隨著物流市場的快速發展，物流機器人產業獲得了難得的發展機遇，物流機器人的應用也加速普及。

1 我國物流機器人行業的發展概述

1.1 物流機器人的分類

按照中國電子學會的分類標準，將機器人分為工業機器人、服務機器人、特種機器人三類。物流機器人屬于工業機器人中新興的AGV和協作機器人范疇，主要是應用于倉庫、分揀中心以及運輸途中等場景，進行貨物轉移、搬運等操作的機器人。在不同的應用場景下將物流機器人分為以下四種。

1.1.1 AGV機器人

AGV機器人又稱自動導引車，是一種高性能的自動物流搬轉運設備，通過特殊地標導航自動將物品運輸至指定地點，主要用于貨物的搬運和移動。目前廣泛應用于制造業物料搬運、物流系統連續的運轉以及國際化大型港口的集裝箱自動搬運等，具有自動化程度高、充電自動化、安全性好、易于成本控制等諸多優勢。

1.1.2 碼垛機器人

碼垛機器人是一種攜帶獨立的機器人控制系統，用來堆疊貨品或者執行裝箱、出貨等物流任務的機器設備。主要用于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝物品碼垛、拆垛作業。其搬運重物作業的速度和質量遠遠高于人工，常用于倉儲、碼頭、工廠等場所，具有運作靈活性高、負重高、穩定性高、作業效率高的特點。

1.1.3 分揀機器人

分揀機器人可根據圖像識別系統識別物品形狀，用機械手抓取物品，放到指定位置，可以實現貨物快速分揀。目前，亞馬遜、京東、阿里巴巴等電商平臺已投入使用，其中擁有巨大快遞量的申通、順豐等快遞企業也利用分揀機器人以提高效率。

1.1.4 配送過程的無人車和無人機

無人配送車是面向最終用戶的無人駕駛配送車，目前可以實現城市環境下的辦公樓、小區便利店等訂單集中場所的批量送貨，可以大幅提升配送效率。無人駕駛飛機簡稱“無人機”（UAV），是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。與載人飛機相比，無人飛機具有體積小、造價低、使用方便等優點。

1.2 我國物流機器人的發展現狀

機器人人工智能通過賦能物流行業，實現了物流資源、物流環節、物流效率的優化提升。近年來，機器人相關產品及服務在電商倉庫、冷鏈運輸、供應鏈配送、港口物流等多種倉儲和物流場景得到快速推廣和頻繁應用。我國多年來一直是工業機器人最大的產銷市場，其銷量連年激增。

在倉儲機器人領域，國內的技術研究起步相對較晚，大部分的倉儲物流機器人廠商成立時間不超過5年，發展速度較快，但機遇與挑戰并存。近年來，電商驅動下的“新零售”，要求倉儲系統更加智能化和柔性化。“貨到人”倉儲機器人可以快速并行完成上架、揀選、補貨、退貨、盤點等多種任務，在電商物流中心的需求巨大。由于行業發展前景較好，已經涌現出幾家發展速度較快、技術水平較高的倉儲物流機器人廠商，但機器人的技術研發需要大量的資金支持，行業的投融資活動頻繁，一些本土物流企業為了應對各種成本的增加，也紛紛加快構建物流機器人。但應看到我國倉儲物流機器人行業的商業模式仍在探索之中，倉儲物流機器人產品同質化、標準化趨勢明顯，導致需求方更青睞租賃機器人業務。隨著未來下游需求市場的不斷擴大，更加一體化、智能化的物流裝備解決方案將更加成熟。智能倉儲的建立及智慧工廠的發展將帶來碼垛機器人的大規模應用，市場規模將進一步擴大，2020年市場銷量將超10萬臺，市場規模有望超165億元。

在配送機器人方面，城市配送無人車依托路況自主識別、任務智能規劃的技術構建起高效率的城市短程物流網絡，如今各大物流企業都加大了物流機器人的研發力度，積極布局智能物流體系。

2 國際物流機器人產業的發展創新

美國、日本、歐盟、英國先后在2015年左右部署機器人國家戰略規劃，紛紛出臺各項政策措施，通過國家頂層設計，為機器人人工智能發展形成國家合力。

2.1 美國物流機器人產業的發展

美國政府于2019年更新了三年前的《國家人工智能戰略》，對人工智能相關的七個重點領域的發展進行了全面更新，這七個領域分別涉及：人工智能研究投資、人機協作開發、人工智能倫理法律與社會影響、人工智能系統的安全性、公共數據集、人工智能評估標準、人工智能研發人員需求。

在物流智能機器人領域，近年來美國物流業巨頭紛紛推出智能倉儲機器人、無人駕駛車輛、傳感器、自動識別和可穿戴技術。例如在2016年，以美國為首的國家開始小規模進行無人駕駛車輛試運行。亞馬遜基于一個名叫Kiva Systems的倉儲機器人公司，實現了“貨到人”的低成本、高效率的倉儲分揀理念，3萬臺Kiva頂升式移動機器人，使其倉庫的整體工作效率提高了3～5倍。美國聯合包裹服務公司（UPS）于2016年宣布計劃，在2020年前將其30個最繁忙的物流樞紐完全實現自動化。美國物流業的巨頭萊德系統公司近期宣布成功實現了智能倉庫的升級，這些倉庫主要為全球領先消費品牌提供服務，通過先進的自動化技術為客戶提供實時可見的服務體驗。

2.2 日本物流機器人產業的發展

早在20世紀60年代，日本便開始了機器人的研發生產。到2016年，日本生產的工業機器人占全球工業機器人總供給的52%。但日本的數據、技術和商業需求比較分散，很難像美國一樣正向、系統地發展人工智能技術。因此，日本正在摸索建立一種與美國模式不同的人工智能發展體制，包括物聯網、大數據、人工高智能和機器人的協同發展模式。

日本政府于2016年頒布了一系列人工智能發展戰略，并設立了“人工智能技術戰略委員會”，確定了以革命性的人工智能技術為核心的研究項目，而日本經濟產業省提出了以物聯網、大數據和人工智能為核心的“第四次產業革命戰略”，并將2017年定為日本的“人工智能元年”。據報道，到2025年日本新一代物流系統與服務市場（包括日本企業的海外業績）約為3.9萬億日元，比2017年增長89.1%。近年來，日本開始進口我國物流機器人企業的自動搬運機器人等產品。機器人產業盡管是日本的優勢領域，但與海外企業的競爭也將日趨激烈。

2.3 歐洲物流機器人產業的發展

2014年6月，歐盟啟動《機器人研發計劃》（APARC），目標是在工廠、空中、陸地、水下、農業、健康、救援服務以及歐洲許多其他應用中提供機器人。歐盟預測，到2020年，機器人產業的年銷售額將達500億～620億歐元。據麥肯錫最新的一項研究表明，到2025年，高級機器人在醫療保健、制造和服務中的應用價值可能在全球范圍內的年經濟影響在1.7萬億～4.5萬億美元。目前，全球工業機器人以8%的速度增長，歐洲在世界市場中的份額約為32%，而在世界服務機器人市場的份額為63%。物流和運輸領域是受機器人技術影響最大的領域之一。

近年來，歐盟陸續發布了與機器人相關的一系列包括《地平線2020戰略——機器人多年度發展戰略》在內的政策或計劃，大部分歐盟國家加入了地平線2020計劃以及SPARC機器人計劃，試圖通過這次革新提高歐洲的整體競爭力。有些歐盟國家（比如意大利、芬蘭等），雖然還沒有形成統一的國家層面的戰略政策，但是其主要高校和科研機構也承擔了國家對于人工智能領域的研究任務。作為老牌工業強國，德國在20世紀70時代即開始了“機器換人”的過程。2011年，德國提出著名的“工業4.0”概念，其中涵蓋人工智能相關領域。時至今日，德國的工業機器人產出、保有量和密度都處于世界領先水平。截至2016年年底，德國每萬名工人的機器人擁有量為282臺，僅次于日本和韓國。

2.4 英國物流機器人產業的發展

英國在發展和應用人工智能過程中，把倫理道德放在核心位置，以確保這項技術更好地造福人類，引領世界安全、合乎道德地使用數據和人工智能。英國政府十分看好人工智能在本國的發展，2017年發布的報告《現代工業化戰略》中，將把英國置于人工智能和數據革命的最前沿，確保人工智能的領先地位。英國在人工智能上的重點研發領域是硬件CPU和身份識別。人工智能的相關技術被主要應用在水下機器人、海域工程、農業、太空宇航和礦產采集等領域。

從以上可以看出，各國都十分重視機器人技術的發展布局，美國、日本、德國非常重視人工智能的國家級戰略布局，制定了一系列制度體系來促進機器人產業的發展。2019年根據國際機器人聯合會（IFR）發布的《全球機器人2019——服務機器人》報告顯示，2018年專業服務機器人的銷售額增長了32%，達到92億美元。其中物流行業所占份額最大，占總銷售量的41%。事實證明，各國在機器人領域特別是物流機器人領域實施的戰略部署和行動方案極大地促進了全球物流機器人產業的蓬勃發展。詳見表1。

3 我國物流機器人產業面臨的機遇和挑戰

我國物流機器人產業正面臨著難得的歷史機遇期，隨著人工智能技術的快速迭代，物流機器人將在很多方面替代人工。根據國際機器人聯合會（IFR）統計，2018年前五大工業機器人市場占全球裝機量的74%，分別為中國、日本、美國、韓國和德國。中國仍然是世界上最大的工業機器人市場，占全球市場裝機量的36%。預計未來5～10年，物流機器人使用密度將達到每萬人5臺左右。物流賦能改造傳統物流基因，智能革命將改變智慧物流格局。但也應看到目前我國物流機器人領域還面臨一系列挑戰。

3.1 核心技術研發能力相對不足

技術是物流機器人的核心。歐美國家物流機器人研發能力較強，原創性核心技術仍牢牢掌握在他們手中，形成了技術壁壘，占據全球市場主要份額。國內的物流機器人技術研究起步相對較晚，雖然發展速度較快，但基礎性、創新性核心技術研究與國外還存在較大差距，導致國內物流機器人產品還處于應用層，在芯片等核心技術鏈條上缺乏積累。目前中國從美國進口集成電路芯片的價值已超2000億美元，可見國產物流機器人仍以服務應用級機器人為主，未來的發展仍需核心技術的研發助力。

3.2 物流機器人智能化程度不夠

我國物流機器人行業尚處于起步階段，由于機器人的智能化水平不足，導致在應用過程中存在諸多問題：國內倉儲物流機器人在自動導航避障、運動控制、視覺識別、多傳感器信息融合等方面需要繼續優化，進一步提升系統穩定性以及減少機器人故障率;倉儲機器人的運送方式、揀選技術還不夠成熟，產品的穩定性和安全性有較大進步空間;機器人負荷運行的穩定性差，容易出現無法抬升貨架或行駛軌跡偏移等嚴重問題。可見，我國物流機器人制造商服務水平與國外工業發達國家還有不小差距。

3.3 政策扶持力度和資金資助仍顯不足

美、日、德、英等國在人工智能領域比較關注國家級的戰略部署，從國家層面引導各部門的協調合作。我國在機器人人工智能領域的國家級戰略非常明確，但在戰略具體實施過程的各部門的配合協助方面仍需要實施層面的政策扶持，加強相關部門的合作共贏。此外，我國物流機器人的科研經費仍主要依靠政府資助，相對于國外發達國家，我國無論是資助項目數、項目經費總額還是項目平均經費都落后歐美發達國家。

3.4 復合型人才缺口大

近年來，隨著物流應用場景的復雜多樣，對物流機器人的功能要求越來越復雜、性能要求持續優化，其研發過程涉及多學科領域及專業的復合型人才。作為新興的人工智能產業，物流機器人的研發對復合型人才的需求日益迫切。在相關企業及科研院校的建設方面，我國在數量和質量上均存在差距，遠不能滿足巨大的人才缺口需求，復合型人才培育任務十分緊迫。

4 加快發展物流機器人產業的建議和應對措施

4.1 推進創新性核心技術研究與應用

集中力量構建我國機器人產業核心競爭力，開展物流機器人科研技術攻關，突破核心技術瓶頸，加快機器人相關領域的產學研一體化進程，加強物流企業與研究機構的密切合作，提高科研成果轉化效率，推進物流機器人產業高質量發展。

4.2 完善物流機器人行業標準體系建設

我國物流機器人產業還處于發展階段，目前的機器人產品僅能滿足基本的應用場景。標準體系的不斷升級完善，可以實現物流機器人產品與AI的深度融合，使得產品更加智能化，從而解決物流機器人目前面臨的諸多應用難題。同時加快信息標準建設，實現各物流環節信息的互聯互通，形成物流作業在各行業各區域內的標準運作，推動物流機器人應用的普及化。

4.3 加大政策扶持和資金資助力度

針對智慧物流發展的迫切需求和薄弱環節，如基礎理論、材料科學及法律道德倫理問題，政府需要制定更加優惠的政策，加大資金扶持力度，在研發環境、科技項目引導、機器人產業培育等方面發揮重要作用。同時重點扶持國內物流機器人領軍企業，不斷帶動智慧物流行業的發展。完善智慧物流產業的法律法規，打破地區間、職能部門間的壁壘，實現公平有序的競爭環境及物流資源的有效配置。

4.4 多方協作培養復合型智慧物流人才

加強高校與政府、企業人工智能復合型人才隊伍培養，借鑒發達國家機器人人才培養機制，研制適合我國智慧物流發展需要的人才培養模式，實現物流人才培養和行業企業發展在人才需求上的對接。完善人才服務的市場化機制，促進物流高端復合型人才的合理流動，進一步完善適合我國智慧物流復合型人才的市場機制。

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[基金項目]國家自然科學基金項目（項目編號：51805248）;江蘇省333高層次人才培養工程項目（項目編號：BRA2016430）。

[作者簡介]徐曉璇（1980—），女，漢族，安徽淮南人，碩士，副教授，研究方向：智能物流。