论文部分内容阅读
一、引言
温岭市风云机器人有限公司成立于2008年9月，是一家专业从事焊接机器人及机械手研究生产的科技型中小型企业。在机器人这个高精尖行业中，风云机器人通过架构性创新，在机器人组件及其核心设计基本上并未改变的基础上对架构进行重新建构，在满足客户要求的基础上极大降低了了成本，以经济型机器人突破了市场瓶颈，赢得了竞争优势。
二、风云机器人构建竞争优势的战略设想
近年来，随着我国劳动力成本的快速上涨，人口红利逐渐消失，工业企业对包括工业机器人在内的自动化、智能化装备需求快速上升。风云机器人作为中小企业，又是机器人市场的后来者，要突破四大巨头（瑞典 ABB、日本发那科、安川、德国库卡）及国内部分大型机器人企业在市场上的主导地位，初步确定了瞄准经济型市场、打造低成本机器人、满足特定顾客定制需求的战略定位。
1.瞄准经济型机器人市场。我国工业机器人应用市场基本被外资企业占据。四大巨头（瑞典 ABB、日本发那科、安川、德国库卡）产品在中国市场的占有率在 70%左右。国外机器人品牌由于对机器人的结构设计、电控设计、机器人运动控制理论、程序算法的研究长达30余年，因此国外的工业机器人产品运行可靠、技术成熟。随着国外机器人企业纷纷在我国投资建设生产基地，自主品牌工业机器人生产企业发展举步维艰。
瞄准经济型市场寻求定位突破是风云机器人赢得竞争优势的基础。近年来随着劳动用工成本的日益提升，中国制造业机器换人步伐加快，对工业机器人的潜在需求快速增加。而国外机器人企业把战略重点放在汽车、电子等行业的高端需求上，国内传统制造业企业转型急需的经济型机器人市场尚未被开拓，是本土中小机器人企业寻求突破的关键点。
2.研发低成本机器人。国产工业机器人不具备成本优势。我国机器人行业在精密减速器、伺服电机、伺服驱动器、控制器等高可靠性基础功能部件方面与国际先进水平有较大差距，核心零部件主要依赖进口，导致工业机器人生产成本较高，竞争力较弱。国内机器人企业要实现发展，必须研发价格低廉、性能满足使用要求、操作简便的低成本机器人，满足传统产业对经济型机器人的需求。
风云机器人主要通过架构性创新，自主开发了三大创新点，研发了与国外产品功能相近而成本低廉的经济型机器人产品，是构建竞争优势的核心条件。
3.满足特定顾客定制需求。和国外六轴机器人相比，HS-1400型焊接机器人适当降低了精度，大大降低了成本，提升了用户的易用性，更适合国内低端用户需求。
产品性能满足大多数用户需求。在用户实际的焊接过程中，大多数情况下对机器人的精度和速度要求并不是很高，高端机器人极端的高精度高速度特点并没有发挥空间。而实现高精度和高速度需要高精密的机械加工和高精度的传动器件等，导致了成本显著增加。根据弧焊机器人的应用特点，设计适用、可行的技术指标；依据该目标进行焊接机器人设计，并进行合理优化，在机械本体设计、关键零部件选型时就进行成本控制，使弧焊机器人在价格上具有充分优势。
产品价格满足大多数用户购买力。国外同等功能机器人售价一般在20万到30万元，而风云机器人售价在其30%左右。风云机器人在机械本体设计、关键零部件选型时就进行成本控制，以使弧焊机器人在价格上也具有优势。通过开展技术创新，将机器人位置数据的采集点前置到了执行机械末端，降低了減速机的选用精度，并且使步进系统用在机器人上成为可能，免去了高成本减速机的使用，从而大大降低了制造成本。同时尽量用国产元件，降低了生产及维修费用。
产品易用性符合中小企业员工素质。采用独特的示教执行工作，由操作者直接移动执行机构，按所需焊接的轨迹操演一遍，则轨迹信息自动存入数据存储器中，在机器人自动工作时控制系统从数据存储器中读出相应数据，转化成指令指挥驱动机构使执行机构再现操演示教的各种动作，降低了工人的操作难度，提高了工作效率。在单工件生产（既示教一次，工作一次）情况下，风云机器人在使用简便性上有很大优势。
三、风云机器人的架构性创新
1.三臂替六臂。风云机器人在机械结构上完全不同于目前市面上所使用的其他机器人，采用三支横向臂和一支立臂确定空间坐标，运动范围大、柔性好，为低成本和焊接的高质量提供了可能。三支横向的臂将确定机械臂的末端的水平坐标，立臂确定了立面的坐标，垂直多关节型结构，具有最大的运动范围和良好的柔性。这种结构保证了无论在得电或断电的情况下，都不存在由于机械自身重量问题，而向某一方向移动的可能。而使用国外机器人普遍使用的六臂结构，为了克服自身重量，而不得不增加一个刹车装置。此外，风云机器人在小摇臂的外端部设置有发条弹簧平衡机构，发条的一端固定在小摇臂上，另一端通过钢索与立轴的下端连接，利用发条的回弹力，可平衡断电情况下电机的重力，使操作人员示教时移动焊接头时轻便。
2.自主研发对象级路径规划自学习编程技术。传统机器人编程通常采用虚拟示教的方法，即在利用计算机图形图像技术建立的虚拟环境中，控制机器人模型在焊接路径上进行示教，记录各个示教的点机器人位置及（焊枪）姿态。这种方法需要用户指定焊缝上关键点的焊枪姿态，对于很多复杂（空间）曲线的焊缝来说，这样的编程极其不方便。部分编程软件提供了简单的机器人位置和焊枪姿态自动设定，即一定程度的对象级编程，但仅能处理一些比较简单的情况，对于复杂表面相交构成的焊缝仍然无能为力。
风云机器人自主研发对象级路径规划自学习编程技术，通过采集手动控制焊枪沿焊缝线移动的轨迹信号，自动记忆并生成控制程序，在选取特征点时无须手动按键指令移动机械臂，只需操作工手动将机械臂快速的移动机械臂到所需要的位置上或沿需要焊接的焊缝顺序移动至焊缝终点，然后按一个按键，告诉控制器录入该坐标点或信号采集完毕即可，操作时间一般在2秒钟之内。此外还设计了位置偏移检测模块，实现焊接参数实时可调，提高了焊接的质量和效率。 3.自主研发数控焊机可编程控制器。通过深入有焊接作业的企业工厂观察，发现在工业机器人同传统焊机配套使用的情况下，生产产品的质量情况不稳定，难以达到高质量要求，另一方面企业也收到客户企业不希望淘汰现有传统焊机的要求。针对这一情况，风云机器人开发出了具有一定灵活性的数控焊机可编程控制器，便于将传统焊机升级改造为数控焊机，并可将已有的焊机改造成数控焊机同机器人进行联网通讯。数控焊机控制器起着一个承上启下的作用，它接受并解析来自机器人控制器的命令，另一方面读取电焊机的焊接电压和送丝速度和电源电压，并将这些数据传送到机器人控制器中，实现协同运作。
四、风云机器人实现架构性创新的要素条件
架构性创新能力本质上是一种自主开发的技术能力，所谓技术能力是指识别、开发、和利用技术需要的知识和技能的能力，是企业有效使用技术知识以支撑价格和质量竞争力的能力。这种能力使企业在变化的市场环境中创造新技术、开发新产品、开创新工艺。从风云公司的案例看，架构性创新有三个决定因素。
1.抓住千载难逢的机会窗口。抓住机会窗口是架构性创新的市场前提，为其产品持续发展提供条件。中国市场对机器人的需求快速增长，许多企业正在逐渐步入机器换人的时代，对于一些以传统制造业为主的行业来说，推行机器换人，以自动化装备来提高劳动率是提升竞争力的重要途径。中国的工业化发展给机器人企业带来了巨大的市场空间，而风云机器人公司抓住了这个难得的机会窗口，率先向市场提供了经济型焊接机器人，满足了中小企业转型升级的需求。
2.基于本土市场实现低端颠覆。中國的本土市场是一项宝贵的战略资源，特别是随着机器换人工作的推进，中小企业对机器换人的需求也日益增长，但市场上却缺乏可以满足低端客户需求的经济型专用机器人。国内大多数中小型企业对于机器人的精度要求并不高，高端高精度六轴机器人的价格无法满足这些中小型企业的要求，所以风云机器人抓住这一市场空白，获得了难得的发展机遇。目前，风云机器人已与广西玉林正菱汽车配件有限责任公司、广西玉柴达业机械配件有限公司、沈阳某机器人自动化股份有限公司等企业达成了合作关系，经过多家公司使用，一致认为产品质量稳定，性能可靠，价格具有优势。
3.技术方案创新与能力积累。技术能力的积累是企业进行架构创新、实现赶超的前提。在位领先者提供的机会，对所有的后发企业都是平等的，但实践证明只有极少数的后发企业才真正抓住了历史机遇。这些少数企业的共同特征之一就是具备较强的技术积累和架构创新能力。只有拥有相当技术资源的积累，后发企业才有机会率先设计出新的产品架构，并以此为“支点”，向新市场率先推出新产品。风云公司在2008年便开始自主研发工业机器人，组建了研发小组，在吸收国内外先进技术的基础上，进行技术创新，并在当年申请了国家专利，这为开发具有自主知识产权并能够实现批量化生产的经济型工业机器人打下了扎实基础。
五、结语
风云机器人公司作为机器人行业的小型后发企业，没有直接和国外大企业进行竞争，而是避其锋芒，另辟蹊径，通过架构性创新研发了具有自主知识产权的经济型机器人，在满足中低端用户的实际需求的同时构建了竞争优势，其战略理念和创新思维能够为国内后发企业发展提供借鉴。
参考文献：
[1]架构创新或将成为FPGA业竞争焦点，胥京宇，世界电子元器件，2013年08期.
[2]上海国资引领战略性新兴产业跃迁式升级的架构创新路径研究：以新能源汽车产业为例，课题组、朱瑞博、刘芸，上海行政学院学报，2012年04期.
[3]架构创新、生态位优化与后发企业的跨越式赶超——基于比亚迪、联发科、华为、振华重工创新实践的理论探索， 朱瑞博、刘志阳、刘芸，管理世界，2011年07期.
作者简介：肖建玲（1974.08—）女。民族：汉。江西新余人。硕士研究生。讲师。研究方向：产业经济、市场营销学。
温岭市风云机器人有限公司成立于2008年9月，是一家专业从事焊接机器人及机械手研究生产的科技型中小型企业。在机器人这个高精尖行业中，风云机器人通过架构性创新，在机器人组件及其核心设计基本上并未改变的基础上对架构进行重新建构，在满足客户要求的基础上极大降低了了成本，以经济型机器人突破了市场瓶颈，赢得了竞争优势。
二、风云机器人构建竞争优势的战略设想
近年来，随着我国劳动力成本的快速上涨，人口红利逐渐消失，工业企业对包括工业机器人在内的自动化、智能化装备需求快速上升。风云机器人作为中小企业，又是机器人市场的后来者，要突破四大巨头（瑞典 ABB、日本发那科、安川、德国库卡）及国内部分大型机器人企业在市场上的主导地位，初步确定了瞄准经济型市场、打造低成本机器人、满足特定顾客定制需求的战略定位。
1.瞄准经济型机器人市场。我国工业机器人应用市场基本被外资企业占据。四大巨头（瑞典 ABB、日本发那科、安川、德国库卡）产品在中国市场的占有率在 70%左右。国外机器人品牌由于对机器人的结构设计、电控设计、机器人运动控制理论、程序算法的研究长达30余年，因此国外的工业机器人产品运行可靠、技术成熟。随着国外机器人企业纷纷在我国投资建设生产基地，自主品牌工业机器人生产企业发展举步维艰。
瞄准经济型市场寻求定位突破是风云机器人赢得竞争优势的基础。近年来随着劳动用工成本的日益提升，中国制造业机器换人步伐加快，对工业机器人的潜在需求快速增加。而国外机器人企业把战略重点放在汽车、电子等行业的高端需求上，国内传统制造业企业转型急需的经济型机器人市场尚未被开拓，是本土中小机器人企业寻求突破的关键点。
2.研发低成本机器人。国产工业机器人不具备成本优势。我国机器人行业在精密减速器、伺服电机、伺服驱动器、控制器等高可靠性基础功能部件方面与国际先进水平有较大差距，核心零部件主要依赖进口，导致工业机器人生产成本较高，竞争力较弱。国内机器人企业要实现发展，必须研发价格低廉、性能满足使用要求、操作简便的低成本机器人，满足传统产业对经济型机器人的需求。
风云机器人主要通过架构性创新，自主开发了三大创新点，研发了与国外产品功能相近而成本低廉的经济型机器人产品，是构建竞争优势的核心条件。
3.满足特定顾客定制需求。和国外六轴机器人相比，HS-1400型焊接机器人适当降低了精度，大大降低了成本，提升了用户的易用性，更适合国内低端用户需求。
产品性能满足大多数用户需求。在用户实际的焊接过程中，大多数情况下对机器人的精度和速度要求并不是很高，高端机器人极端的高精度高速度特点并没有发挥空间。而实现高精度和高速度需要高精密的机械加工和高精度的传动器件等，导致了成本显著增加。根据弧焊机器人的应用特点，设计适用、可行的技术指标；依据该目标进行焊接机器人设计，并进行合理优化，在机械本体设计、关键零部件选型时就进行成本控制，使弧焊机器人在价格上具有充分优势。
产品价格满足大多数用户购买力。国外同等功能机器人售价一般在20万到30万元，而风云机器人售价在其30%左右。风云机器人在机械本体设计、关键零部件选型时就进行成本控制，以使弧焊机器人在价格上也具有优势。通过开展技术创新，将机器人位置数据的采集点前置到了执行机械末端，降低了減速机的选用精度，并且使步进系统用在机器人上成为可能，免去了高成本减速机的使用，从而大大降低了制造成本。同时尽量用国产元件，降低了生产及维修费用。
产品易用性符合中小企业员工素质。采用独特的示教执行工作，由操作者直接移动执行机构，按所需焊接的轨迹操演一遍，则轨迹信息自动存入数据存储器中，在机器人自动工作时控制系统从数据存储器中读出相应数据，转化成指令指挥驱动机构使执行机构再现操演示教的各种动作，降低了工人的操作难度，提高了工作效率。在单工件生产（既示教一次，工作一次）情况下，风云机器人在使用简便性上有很大优势。
三、风云机器人的架构性创新
1.三臂替六臂。风云机器人在机械结构上完全不同于目前市面上所使用的其他机器人，采用三支横向臂和一支立臂确定空间坐标，运动范围大、柔性好，为低成本和焊接的高质量提供了可能。三支横向的臂将确定机械臂的末端的水平坐标，立臂确定了立面的坐标，垂直多关节型结构，具有最大的运动范围和良好的柔性。这种结构保证了无论在得电或断电的情况下，都不存在由于机械自身重量问题，而向某一方向移动的可能。而使用国外机器人普遍使用的六臂结构，为了克服自身重量，而不得不增加一个刹车装置。此外，风云机器人在小摇臂的外端部设置有发条弹簧平衡机构，发条的一端固定在小摇臂上，另一端通过钢索与立轴的下端连接，利用发条的回弹力，可平衡断电情况下电机的重力，使操作人员示教时移动焊接头时轻便。
2.自主研发对象级路径规划自学习编程技术。传统机器人编程通常采用虚拟示教的方法，即在利用计算机图形图像技术建立的虚拟环境中，控制机器人模型在焊接路径上进行示教，记录各个示教的点机器人位置及（焊枪）姿态。这种方法需要用户指定焊缝上关键点的焊枪姿态，对于很多复杂（空间）曲线的焊缝来说，这样的编程极其不方便。部分编程软件提供了简单的机器人位置和焊枪姿态自动设定，即一定程度的对象级编程，但仅能处理一些比较简单的情况，对于复杂表面相交构成的焊缝仍然无能为力。
风云机器人自主研发对象级路径规划自学习编程技术，通过采集手动控制焊枪沿焊缝线移动的轨迹信号，自动记忆并生成控制程序，在选取特征点时无须手动按键指令移动机械臂，只需操作工手动将机械臂快速的移动机械臂到所需要的位置上或沿需要焊接的焊缝顺序移动至焊缝终点，然后按一个按键，告诉控制器录入该坐标点或信号采集完毕即可，操作时间一般在2秒钟之内。此外还设计了位置偏移检测模块，实现焊接参数实时可调，提高了焊接的质量和效率。 3.自主研发数控焊机可编程控制器。通过深入有焊接作业的企业工厂观察，发现在工业机器人同传统焊机配套使用的情况下，生产产品的质量情况不稳定，难以达到高质量要求，另一方面企业也收到客户企业不希望淘汰现有传统焊机的要求。针对这一情况，风云机器人开发出了具有一定灵活性的数控焊机可编程控制器，便于将传统焊机升级改造为数控焊机，并可将已有的焊机改造成数控焊机同机器人进行联网通讯。数控焊机控制器起着一个承上启下的作用，它接受并解析来自机器人控制器的命令，另一方面读取电焊机的焊接电压和送丝速度和电源电压，并将这些数据传送到机器人控制器中，实现协同运作。
四、风云机器人实现架构性创新的要素条件
架构性创新能力本质上是一种自主开发的技术能力，所谓技术能力是指识别、开发、和利用技术需要的知识和技能的能力，是企业有效使用技术知识以支撑价格和质量竞争力的能力。这种能力使企业在变化的市场环境中创造新技术、开发新产品、开创新工艺。从风云公司的案例看，架构性创新有三个决定因素。
1.抓住千载难逢的机会窗口。抓住机会窗口是架构性创新的市场前提，为其产品持续发展提供条件。中国市场对机器人的需求快速增长，许多企业正在逐渐步入机器换人的时代，对于一些以传统制造业为主的行业来说，推行机器换人，以自动化装备来提高劳动率是提升竞争力的重要途径。中国的工业化发展给机器人企业带来了巨大的市场空间，而风云机器人公司抓住了这个难得的机会窗口，率先向市场提供了经济型焊接机器人，满足了中小企业转型升级的需求。
2.基于本土市场实现低端颠覆。中國的本土市场是一项宝贵的战略资源，特别是随着机器换人工作的推进，中小企业对机器换人的需求也日益增长，但市场上却缺乏可以满足低端客户需求的经济型专用机器人。国内大多数中小型企业对于机器人的精度要求并不高，高端高精度六轴机器人的价格无法满足这些中小型企业的要求，所以风云机器人抓住这一市场空白，获得了难得的发展机遇。目前，风云机器人已与广西玉林正菱汽车配件有限责任公司、广西玉柴达业机械配件有限公司、沈阳某机器人自动化股份有限公司等企业达成了合作关系，经过多家公司使用，一致认为产品质量稳定，性能可靠，价格具有优势。
3.技术方案创新与能力积累。技术能力的积累是企业进行架构创新、实现赶超的前提。在位领先者提供的机会，对所有的后发企业都是平等的，但实践证明只有极少数的后发企业才真正抓住了历史机遇。这些少数企业的共同特征之一就是具备较强的技术积累和架构创新能力。只有拥有相当技术资源的积累，后发企业才有机会率先设计出新的产品架构，并以此为“支点”，向新市场率先推出新产品。风云公司在2008年便开始自主研发工业机器人，组建了研发小组，在吸收国内外先进技术的基础上，进行技术创新，并在当年申请了国家专利，这为开发具有自主知识产权并能够实现批量化生产的经济型工业机器人打下了扎实基础。
五、结语
风云机器人公司作为机器人行业的小型后发企业，没有直接和国外大企业进行竞争，而是避其锋芒，另辟蹊径，通过架构性创新研发了具有自主知识产权的经济型机器人，在满足中低端用户的实际需求的同时构建了竞争优势，其战略理念和创新思维能够为国内后发企业发展提供借鉴。
参考文献：
[1]架构创新或将成为FPGA业竞争焦点，胥京宇，世界电子元器件，2013年08期.
[2]上海国资引领战略性新兴产业跃迁式升级的架构创新路径研究：以新能源汽车产业为例，课题组、朱瑞博、刘芸，上海行政学院学报，2012年04期.
[3]架构创新、生态位优化与后发企业的跨越式赶超——基于比亚迪、联发科、华为、振华重工创新实践的理论探索， 朱瑞博、刘志阳、刘芸，管理世界，2011年07期.
作者简介：肖建玲（1974.08—）女。民族：汉。江西新余人。硕士研究生。讲师。研究方向：产业经济、市场营销学。