摘要：文章首先简述国内外工业机器人发展现状，然后选取机科公司的案例进行研究，对数字化铸造工厂智能制造试点示范项目，先从设计研发、物流、制造、市场等四个环节分析大数据的应用，再从价值主张、客户、设施和财务等四个方面分析大数据对其商业模式的影响。
关键词：大数据；工业机器人；商业模式；数字化铸造工帮；智能制造 文献标识码：A
中图分类号：F270 文章编号：1009-2374（2016）29-0008-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.004
习近平总书记在2014年两院院士大会讲话中提到，“机器人革命”有望成为第三次工业革命的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局，而且我国将成为全球最大的机器人市场。面对中央政策上的支持与鼓励，工业机器人作为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，机器人产业有望上升为国家战略产业并迎来中长期机会。工业机器人是典型的智能制造装备，应用较广泛的是汽车及汽车零部件制造、机械加工、电子电气、食品加工等领域。常见的有弧焊机器人、点焊机器人、装配机器人、喷漆机器人、搬运机器人及测量机器人等。工业机器人自动化生产线是自动化装备的主流发展方向，可实现自动化、无人化，极大提升制造业技术水平。
《2015年中国大数据交易白皮书》统计显示，2014年全球大数据市场规模达到285亿美元，实现53.23%的增长，2015年，全球大数据产业总体加速发展趋势不变，预计大数据市场规模将达到421亿美元，到2020年，全球大数据市场规模将达到1263.21亿美元，同比增长17.51%。大数据时代已经来临，并且已经被应用到各个行业，同样大数据也为工业机器人的发展带来了机遇，本文主要研究大数据对工业机器人商业模式的影响。
1 国内外工业机器人发展现状
近年来，国外机器人技术日趋成熟、发展迅猛，很多工业机器人已成为标准、通用设备在许多工业制造领域应用，从而也形成了一批在国际上较有影响力的机器人企业。如：瑞典ABB Robotics是世界上最大的机器人制造公司，制造的工业机器人广泛应用在焊接、装配、铸造、密封涂胶、材料处理、包装、喷漆、水切割等领域；日本安川电机公司（Yaskawa Electric Co.）旗下拥有Motoman美国、瑞典、德国及Synetics Solutions美国公司等子公司，核心产品包括点焊和弧焊机器人、油漆和处理机器人、LCD玻璃板传输机器人和半导体晶片传输机器人等；日本FANUC公司是著名的数控设备和伺服系统的研制企业，包括两大主要业务，一是工业机器人，二是工厂自动化。其工业机器人产品广泛用于工业生产，可组成自动化工厂；德国KUKA RoboterGmbh公司是世界顶级工业机器人制造商之一，工业机器人年产量近1万台，至今已在全球安装了6万多台工业机器人。
国内方面，中国现在是全球最大的工业机器人市场，2013年中国市场销售了3.7万台工业机器人，2014年全球工业机器人销量增长约27%，中国工业机器人销量增长率达到54%，数量为5.6万台。据预测到2017年，中国工业机器人年销售量将达到10万台。而据中国机器人产业联盟发布的2015年上半年中国机器人市场数据，国产机器人销售11275台，销量同比增长76.8%。其中坐标机器人销量居首位，占销量37%。关节机器人占销量约33%，为3700台。由于国产工业机器人中坐标机器人和AGV等的占比很高，而据预计2015年中国市场关节机器人销量将超过50000台，可以看出国产关节机器人销量占比仍处于较低的水平。
我国工业机器人研发始于“七五”期间，先后开发了7种工业机器人系列产品，建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地。截至2011年，国家04专项也列入了7个机器人项目。但总体而言，我国工业机器人产业发展目前尚处于起步阶段。目前，国内已形成中科院沈阳自动化研究所、清华大学、哈工大等30多家机器人研发机构，取得了大批研究成果，工业机器人的主要门类均有涉及，但批量投产的极少。主要原因为：开发、研制的主体尚停留在高校和研究单位；关键技术和功能部件还没有国产化，运动控制器、减速器等关键功能部件主要依靠进口。
北京有中电华强、首钢沃托曼、北京自动化研究院、北京石化学院、北工大、北京信息科技大、中航625所、北航、机械总院、北京博创兴盛机器人技术有限公司等相关单位在开展研究，涉及激光焊接、水下焊接与切割、反恐、搜救、检测机器人等多种领域，但批量生产更少，产品市场占有率低，关键技术和功能部件基本依赖进口，产业化能力有待进一步加强。
2 商业模式的四个层面
商业模式的核心要素包括价值主张、客户细分、分销渠道、客户关系、核心资源及能力、关键业务、重要伙伴、收入来源、成本结构九个方面：价值主张，企业能够为客户提供的价值，这种价值的具体载体即为产品或服务；客户细分，企业根据自身价值所定位的客户群体；分销渠道，企业将价值传递给目标客户群体的方式途径；客户关系，企业与客户之间建立沟通的方式途径；核心资源及能力，企业生产、销售、运营环节中赖以生存的方式。对于不同企业，其资源和能力的表现形式略有不同，但本质却是相同的；关键业务，企业运转中对于流程的安排和资源的配置；重要伙伴，企业的经营运转离不开周围环境，这其中包括社会环境、行业环境、政策环境等诸多方面，其中能够为企业生存提供有用价值而形成的关系网络即是企业的重要伙伴；收入来源，企业以何种方式建立现金流为自身创造财富；成本结构，企业需要以消耗成本为代价创造价值。
结合商业模式的9个要素之间的关系，将商业模式归结为4个方面：价值主张、客户层面、设施层面和财务层面，其中客户层面包括客户细分、分销渠道、客户关系，设施层面包括核心资源及能力、关键业务、重要伙伴，财务层面包括收入来源、成本结构。下文将结合具体案例对商业模式的四个层面进行分析。
3 工业机器人企业案例分析
3.1 机科公司简介及其商业模式分析
中国机械科学研究总院是国务院国资委直接监管的中央大型科技企业集团，始建于1956年，以提升中国装备制造水平为历史使命。研究总院致力于装备制造业基础共性技术的研究，以“机械装备技术研究与服务”及“相关设备制造”为两大主营业务，科研成果及专利累计7000多项，并广泛应用到机械制造等国民经济重要产业领域。机科发展科技股份有限公司（简称“机科公司”）是于2002年由机械科学研究院发起，多家大型国企和科研院所共同出资组建的高新技术企业，主要涉及铸造、工业机器人、机电一体化产品、精密制造等相关技术和产品的研发、生产及销售。公司拥有“三洲一国”（亚洲、欧洲、美洲、中国）的全球市场，50%以上产品销往亚洲、欧洲、美洲等十多个发达国家和地区的50余家著名企业，其中80%以上的客户是世界500强和行业领先者。1994年开始公司走向全球市场。近20年来公司主要经营指标以年均大于20%的速度增长，是具备国际竞争力的行业龙头企业。2014年成为国家首批两化融合管理体系贯标企业。
从商业模式角度分析，提供自动化成套解决方案以及自动化生产设备是公司商业运营中的价值主张，以技术创新作为显著特点，具有浓厚技术底蕴及创新优势；公司的客户层面主要面向生产型企业，工业机器人的市场广阔，应用领域众多，公司将市场进行细分，锁定铸造行业，深入探索，形成精湛工艺，进而形成垄断；公司通过招标等方式取得项目并密切关注产品在客户现场的使用分布情况，注重客户关系的维护；从设施层面分析，由于公司与机械科学研究院等科研院所之间有着深厚的合作关系，这既可以在核心资源及能力、关键业务方面为企业提供强大的技术支撑，同时也使公司拥有了牢固的重要伙伴关系。目前，公司以提高自动化生产技术的创新能力作为企业未来发展方向，将提供自动化成套解决方案作为公司主要收入来源。
3.2 数字化铸造工厂智能制造试点示范项目
3.2.1 项目概述。机科公司建设的“多品种、小批量数字化铸造工厂”项目于2012年9月开工建设，2014年建设完成并进入生产，2015年生产高端铸件能力达10000吨，产品类型包括高档数控机床铸件、内燃机、轨道交通、船舶、海工装备等动力部分关键铸件等。该项目完全按照离散型制造企业数字化车间进行设计、施工和运行，在围绕“高难度、高技术、高附加值”的多品种、小批量铸造产品生产方面达到行业领先水平，能够为铸造行业转型升级提供示范。该项目采用先进的智能化设备、物联网技术、仿真技术、软件系统等，结合共享集团铸造行业的经验积累，全面融合先进信息化系统及企业自主研发的全面数字化管理系统等，集成并创造数字化铸造新模式，预计生产效率是国内行业平均水平3倍以上。
3.2.2 项目中的大数据应用及其影响。在设计研发环节，公司从项目设计到运行建立了全面数字化设计方案。基于三维环境建立全工厂三维信息模型及布局，并对工厂生产工艺流程、光线、粉尘、噪声、能耗、物流等进行全面仿真分析，从设计阶段开始就为公司运营管理奠定数字化基础。基于TC平台、UG三维设计系统及MAGMA仿真分析系统、企业自主研发的技术质量管理平台，实现最优的铸造工艺设计、制造全过程仿真分析系统，确保为最优工艺提供技术保证，并通过与ERP、企业全面数字化系统（TDM）集成，确保设计、铸造、质量、基础信息有效传递。
在物流环节，公司利用射频识别技术、VGA、自动化辊道线、立体仓库、大型起重机械手等自动化、智能化设备实现了对材料、产品的柔性、网络化、自动化管理，并将物流信息与公司生产计划管理等实现集成。基于互联网、SRM平台，与阿里巴巴平台集成，建立了采购平台，并与公司ERP系统有效集成，实现信息的双向传递，与上游供应链平台实现了协同，采购金额已经占公司总采购金额的10%左右。基于SpotView等大数据技术实现了对采购、销售、供应商信息、顾客信息等实现智能分析，为公司决策提供依据。
在制造环节，基于金蝶K3 ERP系统、MES、LIMS（实验室管理）系统及其相互间的双向集成平台，实现了主生产计划、车间作业计划、质量检验的集成、闭环控制。基于物联网技术和智能装备，在模具、成型、熔化浇注、热处理、抛丸精整等关键工序按照设备层、传感层、控制层、管理层建立通讯管理系统、人机交互系统，并与MES、ERP系统等集成应用。
在市场环节，应用金蝶K3 ERP系统实现了产、供、销、人、财、物的集成一体化管理，并延伸应用了CRM（客户关系管理）、SRM（供应商管理），与供应商基于互联网平台实现询问报价、订单、合同、配送、结算等跨法人企业的系统作业，并通过大数据分析原理，实现了对ERP系统数据的商业智能管理、实现了智能化决策支持。公司基于互联网平台，通过SRM平台实现了对供应链全流程的协同作业；通过CRM系统实现了与顾客的协同工作。公司建立了官网平台和阿里巴巴第三方销售电商平台，顾客电子订单下达率达到30%以上。
3.2.3 大数据应用对商业模式的影响。机科公司将大数据技术引入高端装备制造业，对公司的商业模式起到了颠覆性的作用，是大数据技术创新应用的又一典型案例。
在价值主张层面，公司基于在铸造行业领先的制造技术和50年的先进专业铸造经验，对关键设备进行了智能化再造，使设备具备自感知、自诊断和应急功能，同时具有网络通信功能，通过OPC等协议与其他系统实现信息传递。同时根据公司自主形成的专家系统能够在运行中根据参数信息实现自我调整，使参数最优。这完美地迎合了公司对技术创新的不懈追求以及对设备生产和解决方案的制定提供坚实的基础。
在客户层面，通过生产、设备信息的运行，在公司内部形成了详尽的核心数据库，实时掌握设备在客户现场的应用情况，并基于反馈进行及时调整，对客户关系的维护起到了至关重要的作用。公司采用大数据技术如SpotView工具和技术对数据深度发掘，对客户需求和市场需求进行客观精准的预测，为工厂运行提供决策支持和智能管理。
在设施层面，通过大数据技术搭建信息共享平台，实现重要伙伴之间的高效沟通，有助于关键业务的平稳顺畅发展，而大数据技术的应用以及核心数据库也成为了公司的核心资源及能力。
在财务层面，公司基于物联网技术、三维组态平台，建立电力需求侧系统，实现对总能耗、关键设备能耗等实时监测；通过大数据分析工具实现对能耗信息的集成化、智能化分析、管理，数字化工厂可以更高效地收集生产过程中的数据，原料采购、半成品加工、成品出库、废品回收等每一个环节都能做到数据的实时收集、整理，这些数据将为成本核算、成本归集、成本分类提供重要依据，因此通过引入大数据技术将有效提高工厂成本核算的准确性。
4 结语
从调查和访谈中可以看到，机科公司已经较好地应用了大数据技术，并对商业模式创新起到了至关重要的作用，然而调查中也发现，机科公司在通过大数据实现商业模式创新过程中也面临着一些困难。首先，公司担心数据共享之后的安全问题，这需要政府部门为数据安全提供保障，政府可作为第三方中介为数据信用做担保，并为企业提供数据积累和梳理的服务；其次，互联网网速问题是企业面临的又一难题，这需要国家帮助引进国外先进技术并加大国内对互联网基础技术的研发和突破。总之，机科公司通过引入大数据提高高端装备制造水平，同时也符合我国走新型工业化道路的国家战略，非常值得行业内各领域进行学习和借鉴。
参考文献
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作者简介：张铁山（1962-），男，河北唐山人，北方工业大学经济管理学院教授，硕士，研究方向：技术创新与价值工程。
（责任编辑：黄银芳）
