作為鑿巖鉆孔施工的高端裝備，鑿巖機器人可廣泛應用于隧道、礦山、鐵路公路、水利水電等諸多領域的工程施工作業，尤其在一些大型基礎設施建設，以及目前因作業環境限制無法施工的區域，鑿巖機器人為保證工程進度，保護人員安全發揮著重要作用‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 同時，日趨智能化、網絡化、電氣化的鑿巖機器人，在提高效率、降低成本、保障安全等方面優勢明顯，未來市場空間巨大‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。

　　鑿巖機器人的發展現狀

　　鉆孔是一項難度大、耗資耗時多、勞動條件差，又十分關鍵的作業工序‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 在現代礦山開采和大規模基礎設施建設施工中，采用傳統鉆孔設備作業逐漸暴露出諸多弊端，如勞動力成本增加、施工環境差、操作人員熟練程度對鑿巖質量和工期影響大、施工人員安全得不到有效保障等。 鑿巖機器人正是在這種背景下，為適應現代社會對高效率掘進開挖和智能化鑿巖鉆孔設備的需求而出現的。 從1978年挪威首先開發出鑿巖機器人樣機開始，許多國家都對鑿巖機器人進行了研發。 在20世紀80年代，先后有日本古河公司(Furukawa)、法國蒙特貝(Montabert)公司、瑞典阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)公司大量投入，不斷開發并推出新產品。 目前，瑞典、芬蘭、美國、日本、挪威等近20個國家的廠商均已開發出高性能的液壓鑿巖機器人，并得到廣泛應用。

　　鑿巖機器人同傳統鑿巖設備相比，表現出明顯的優越性。 一是可以大范圍提高鑿巖效率。 鑿巖機器人的智能鉆進系統可根據巖石情況自動調節鑿巖參數，達到最佳匹配，有效提高鑿巖速度，同時減少人工更換鑿巖位置造成的延遲，從而提高了鑿巖效率。 二是可以提高操作人員和設備的安全性。 通過遠距離遙控操縱鑿巖機器人，可以在人難以進入或者事故風險較大的工作地點減少人工作業。 鑿巖機器人的故障診斷裝置可在設備出現故障隱患時報警，提醒操作人員注意，并能指示故障發生位置，以便及時維修，減少設備帶病運行產生更大故障的可能。 三是可以改善工人作業條件，提高作業環保性能。 鑿巖機器人根據設定程序自動進行鑿巖作業，不需工人進行頻繁觀察和選擇等操作，使工人可以脫離鑿巖現場的灰塵、潮濕、噪聲等惡劣條件，采用電池驅動，也為現場工作人員創造了更環保的作業環境。

　　網絡化、智能化、模塊化成為鑿巖機器人的發展方向。 一方面，隨著科技的不斷發展，搭載網絡通信作業功能的新一代鑿巖機器人，逐步實現了遠程控制和智能化調度功能，可通過網絡下載新的工作任務與信息。 一名工人可在安全地區控制兩三臺鑿巖機器人，現場控制與管理系統也能收集鑿巖機器人的實時工作數據，為動態調整工作方案提供支撐，顯著提高生產效率。

　　另一方面，模塊化與系統化已成為鑿巖機器人的發展趨勢。 大型跨國鑿巖機器人生產廠家在設計階段就開始采用模塊化的方法，并開發出種類齊全的產品系列。 隨著裝備標準化及可靠性的不斷提升，裝備技術性能逐漸成熟，各道工序均實現機械化作業，鑿巖機器人將成為成套設備中的一部分，與其他設備組成更大的作業系統。

　　我國鑿巖機器人發展的機遇

　　下游應用領域快速發展帶來旺盛的產品需求。 鐵路、公路等基礎設施建設對我國穩增長、調結構、惠民生具有重要意義，其大規模投資更與礦產資源開發等密切相關。 隨著“一帶一路”倡議及西部大開發新格局的加速推進，我國西部基礎設施的通暢性需要快速提高，多條山脈阻礙的交通網絡將集中建設，隧道施工成為必要一環，同時也面臨著改進生產工藝、提高生產效率、應對勞動力價格上升等壓力。

　　目前，我國的隧道工程數量及建設規模已躍居世界第一位，2019年我國新增開通運營線路鐵路隧道967座。 此外，在城市建設中，以節約土地和保護環境為宗旨，城市地下綜合管廊、城市軌道交通建設方興未艾，這些都為鑿巖機器人帶來廣闊的市場空間。

　　政策落實推動設備技術水平提高。 2016年印發的《中共中央國務院關于推進安全生產領域改革發展的意見》要求“開展事故預防理論研究和關鍵技術裝備研發，加快成果轉化和推廣應用。 推動工業機器人、智能裝備在危險工序和環節廣泛應用。 ”2020年，工業和信息化部印發《關于進一步加強工業行業安全生產管理的指導意見》，提出“面向交通運輸、礦山開采、工程施工、危險品生產、應急救援和城市安全等重點行業領域，組織實施安全(應急)裝備應用試點示范工程。 ”無論是趨于機器人應用場景的拓展，還是礦山、工程施工等行業的轉型升級，鑿巖機器人作為具有代表性的高端設備，都亟須提高智能化、自動化水平和產品的可靠性來滿足現場應用的各項技術要求。

　　本質安全化的發展趨勢帶動產品應用推廣。 目前我國隧道施工以鉆爆法為主，隨著隧道建設量的增大，以及向西部和山區偏遠地區發展，高海拔、高溫、高地應力等復雜地質條件問題突出，對人員健康、安全保障和工程質量造成嚴重危害。 據原國家安全生產監督管理總局統計，2013年至2017年10月，我國共發生隧道施工類事故(事件)39起，造成107人遇難、204人遇險，危害嚴重。 面對隧道施工日趨嚴峻的安全生產形勢，如何減少隧道開挖面人員，提高施工機械化、智能化水平，通過應用智能設備實現無人化作業，成為從根本上有效防范和遏制重特大事故、保障人員生命財產安全必須解決的問題。

　　我國鑿巖機器人發展面臨的挑戰

　　國際鑿巖設備巨頭企業加快在中國市場的布局，在高端產品領域占據大部分市場份額。 目前國際鑿巖設備市場主要由瑞典Sandvik和Atlas Copco兩家公司占據全球大部分份額，并在技術上處于領先地位。 國外大型跨國公司通過并購實現業務擴展，改進企業的組織結構和產品結構，加強和提升在優勢領域的主導地位。 Sandvik公司成立于1862年，自1996年以來先后并購了20余個國家的50多家公司，市場范圍遍布全球180多個國家，不僅提供鑿巖設備，還通過全球網絡提供一系列相關的消耗品和服務，并且每年投入大量資金進行持續創新。

　　Atlas Copco成立于1873年，20世紀20年代開始以產品出口的方式涉足中國市場，到2017年該集團在中國已擁有45家公司、17家工廠、3家研發中心和200多家地方辦事處，2018年6月其成立獨立的公司Epiroc負責鑿巖業務的拓展，并以覆蓋全國各地的銷售、分銷、服務以及維修網絡作為其堅強后盾，不斷擴大在中國的市場占有率。 此外，挪威AMV公司、日本古河(Furukawa)等都具有相當競爭力。

　　國內產品短板明顯，智能化程度和配套服務能力仍有待提高。 自2000年國內第一臺具有電腦導向等功能的鑿巖臺車樣機被成功開發，經過十幾年的發展與探索，我國鑿巖設備已經初步形成了自己的產品規格與系列。 但目前在系統先進、鑿巖速度快、整機結構緊湊方面仍有待提升，尤其是方便在狹小的空間作業的中、小直徑液壓鑿巖設備，仍遠不能滿足需求。

　　一些礦山和工程施工企業不得不花費巨資購買國外設備。 而隨著國家對工程、礦山綠色施工的要求進一步加強，高效節能環保的智能化鑿巖機器人將越來越受市場青睞，而我國的該類產品與國外的相關同類產品在技術水平和產品可靠性方面存在一定差距，產品創新能力有待進一步加強與深入。 此外，同國外企業以提供工程整體解決方案為出發點，以售后維護、部件更換、培訓、系統升級、融資方案、設備日常使用信息分析等產品使用全周期服務為支撐相對比，國內企業產品配套服務發展滯后，未形成產品、價格、服務構成的綜合競爭力。

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　　對策建議

　　突破一批關鍵技術和零部件，提升核心系統高端化水平。 一是加大對液壓元件、電機等核心部件研發的支持力度，加快突破關鍵共性零部件技術瓶頸‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 二是推動實現作業數據和環境數據的實時交互和遠程診斷，達到鑿巖機器人智能化、無人化遙控作業。 三是制定與國際水平接軌的鑿巖機器人國家標準，提高產品質量，促進產品科技進步和推廣應用。

　　準確定位市場，打造個性化產品。 一是企業要抓住新一輪西部大開發等發展戰略帶來的機遇，積極開拓國內外市場，加大市場需求分析力度，提升解決方案供給能力。 二是發展個性定制化模式，依托不同地區特點完善技術發展路線，打造差異化產品，以適應不同施工建設要求。 三是加強產業鏈上下游企業溝通，提升產品“設計—生產—交易—使用”各環節參與方的協作程度。

　　強化服務戰略，發展服務型生產企業。 一是企業可通過信息化手段統一管理和服務指導，布局區域管控，提高服務效率。 二是通過加強下游渠道的配件采購管理，加強銷售渠道和代理商管理，屏蔽市場不正當競爭等對企業利潤的沖擊。 三是通過建立信息化服務平臺，打造專業的服務隊伍，提高服務水平。

　　作者：黃鑫