从工业机器人产业链看智能制造机会

安信研究报告
诸海滨
2016-12-27 22:50
[ 亿欧导读 ] 工业机器人的产业链上中下游分别为零部件、本体和集成,我国企业大多集中在集成端,承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。智能装备和产品是智能制造的端,工业机器人则是智能制造的重要基础。
黑科技,工业机器人,工业机器人,产业链,智能制造,入口价值 图片来自“123rf.com.cn”

【编者按】互联网逐渐进入下半场,其最大的特点就是与传统产业的结合,所以智能制造将成为未来主题。谈到智能制造,就离不开工业机器人了,这一领域一直是一个巨大的蓝海市场。眼下,工业机器人的核心技术大多掌握在国外厂商手中,而对于国内企业又有哪些机会呢?本文摘自安信研究报告《智能制造专题:从工业机器人产业链看智能制造机会》,文章虽然稍偏学术,但干货十足,值得细读。

本文转载自安信研究报告,作者诸海滨,亿欧编辑,供业内人士参考。


核心观点

■智能制造是中国制造2025的核心,工业机器人是智能制造腾飞的重要基础。制造业是国民经济的主体,是科技创新的主战场,是立国之本和强国之基。在全球产业竞争格局发生重大调整,我国经济发展进入新常态的背景下,我国颁布了制造强国战略第一个十年纲领《中国制造2025》。

智能制造是从端到网的层层递进发展,可以细分着力发展智能装备和智能产品、推进生产过程智能化和深化互联网在制造领域的应用三个方向。智能装备和产品是智能制造的端,工业机器人则是智能制造的重要基础。

■中国是最具发展潜力的工业机器人国家,但竞争也更激烈。工业机器人在发达国家已经取得了较快的发展,日本和德国凭借先发优势和技术积淀在工业机器人领域具备领先优势,四大家族占据了工业机器人约50%的市场份额。我国工业机器人的需求增速近5年一直处在较高水平,2014年一举成为全球最大工业机器人消费市场。我们认为我国人力成本上升、工业机器人成本回收期的缩短、工业机器人密度的差距都将维持我国工业机器人的景气度,中国还是最有发展潜力的工业机器人国家。预计未来几年中国机器人产能将成倍上升,但竞争将进一步加剧。

■工业机器人产业链中,上游核心零部件的受限于进口严重限制了我国工业机器人的发展,突破核心零部件生产的本土企业具备大规模产业化基础,在竞争中具备优势。工业机器人的产业链上中下游分别为零部件、本体和集成,我国企业大多集中在集成端,承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。这是由于核心零部件尤其是RV减速器的进口抬高了我国工业机器人的成本,严重制约了我国工业机器人产业的发展。工业机器人零部件亟需国产化突破,并且是规模化量产的突破,否则没有意义。国内具有机器人零部件研制、本体制造和系统集成能力的机器人企业才具备大规模产业化基础,能在接下来的竞争中占据优势。

■风险提示:机器人下游应用领域需求不景气的风险,核心零部件不能得到量产的风险 

1、谈智能制造,离不开工业机器人

1.1.中国制造2025,缔造“制造强国”战略

《中国制造 2025》,是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。为推进我国从制造大国向制造强国迈进,国务院组织编制并于2015年5月8日正式发布了《中国制造2025》,对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署。《中国制造2025》提出通过“三步走”实现制造强国的战略目标:第一步,到 2025 年迈入制造强国行列;第二步,到 2035 年我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,到新中国成立一百年时,我制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。

1.2智能制造是中国制造2025的灵魂

1.2.1.“智能制造”愿景描述

智能制造是指在生产过程中,将智能装备通过通信技术有机连接起来,实现生产过程自动化;并通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据,通过工业以太网等通信手段,上传至工业服务器,在工业软件系统的管理下进行数据处理分析,并与企业资源管理软件相结合,提供最优化的生产方案或者定制化生产,最终实现智能化生产。

智能制造不是空穴来风,它与德国提出的“工业 4.0”方向趋同,是我国乃至世界制造业的发展方向。智能制造的提出远早于《中国制造2025》,最早是以“改造和提升制造业”的形式提出。

1.2.2. 智能制造是中国制造2025的核心

《中国制造2025》要推动的是智能化升级。自动化是我们所处的工业3.0版本,《中国制造2025》更强调的是推动信息化升级,达到智能化。在智能制造中,“端”——智能装备通过通信技术有机连接起来,实现生产过程自动化,通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据,通过“网”——工业以太网等通信手段,上传至“云”——工业服务器,在工业软件系统MES的管理下进行数据处理分析,并与企业资源管理软件ERP相结合,优化生产方案、实现定制化生产,形成“设计-开发-质量管理-服务”的闭环。

从《中国制造2025》重点突破领域可以看到智能制造的核心地位。制造业覆盖很广,必须坚持整体推进、重点突破。《中国制造2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求,选择 10 大优势和战略产业作为突破点,力争到 2025 年达到国际领先地位或国际先进水平。它们是:新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械。我们对着十大领域的发展重点/应用示范工程,七大领域对智能制造有着明确相关要求。

1.3.智能制造,工业机器人领舞

1.3.1. 智能制造是从端到网的智能连接

根据我们对行业的实际访谈,得知:智能制造发展不是一蹴而就的,而是“自动信息化”、“互联化”到“智能化”层层递进、演变发展的。产业链涵盖智能装备、工业互联网、工业软件及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。

1.3.2. 工业机器人是智能制造的重要基础

智能装备和产品是智能制造的实现端,工业机器人是智能装备的重要基础。智能制造实际是信息技术与制造技术的融合发展,可以细分着力发展智能装备和智能产品、推进生产过程智能化和深化互联网在制造领域的应用三个方向。三个方向中,智能装备和产品是智能制造的实现端,智能装备和产品中,最为重要的体现则是工业机器人。机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等应用需求,工业机器人将为智能制造中智能装备的普及代表。

2.中国是最具潜能的工业机器人发展国家

2.1. 工业机器人在发达国家已经获得快速发展

机器代人热潮使工业机器产业得到快速发展。工业机器人诞生于上世纪40年代的实验室里,20多年后才在日本开始产业化。 21 世纪以来,随着劳动力成本的不断提高,技术的不断进步,各国陆续进行制造业的转型与升级,出现了机器人替代人的热潮,工业机器人自动化装备备得到了快速发展。据国际机器人工业联合会统计, 2014年全球工业机器人销量达到22.92万台,同比增长28.7%。2008年至2014 年,工业机器人期间复合增长率达到30.7%,正处在快速发展期。工业机器人已广泛应用于汽车、电子电气、金属和机械等领域,在机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。

日本、德国的工业机器人水平全球领先,四大家族为全球主要的工业机器人供应商,这主要因为他们具备先发优势和技术沉淀。日本在工业机器人关键零部件(减速机、伺服电机等)的研发方面具备较强的技术壁垒。德国工业机器人在原材料、本体零部件和系统集成方面有一定优势。从全球来看,日本和欧洲是工业机器人的主要产地,ABB、发那科(FANUC)、库卡(KUKA)和安川电机(YASKAWA)这四家企业是工业机器人的四大家族,成为全球主要的工业机器人供货商,2013 年四大家族工业机器人收入合计约为50 亿美元,占据全球约50%的市场份额。

2.2. 工业机器人在中国还有很高发展潜能

2.2.1. 我国已成为工业机器人最大的消费市场,景气度仍在提升

对比工业发达的日本、德国和美国,我国工业机器人需求增速的走向与他们大致相同,但增速一直较高。在2013年以前,日本一直是全球最大的工业机器人市场,但自2011年以来日本工业机器人的增速较为平缓。2013年,我国工业机器人销量一举成为全球最高, 2014年我国工业机器人销量达到57096台,同比增长56.7%,销量第一的市场位置继续保持。请加工业智能化微信号:robotinfo 学习工业智能化知识

2.2.2. 未来这种趋势会保持吗?

从机器人保有密度上看,会。取每万人拥有的机器人数量为机器人保有密度指标,我国2014年为36台/万人,日本为314台/万人,德国为292台/万人,韩国为478台/万人,中国台湾为138台/万人,全球平均为66台/万人。我国的机器人保有密度不仅与先进工业国家有差距有十倍之多,与全球平均水平相比都有翻番空间,这种差距也间接的显示了未来工业机器人的需求空间。

从机器人的成本回收期看,会。根据国家统计局的数据,我国制造业城镇单位就业人员的年平均工资从2010年都 30916万元增长到2014年的51369万元,年均增速达到13%。根据中国产业信息网的资料,工业机器人的成本逐年递减4%。以165KG 的六轴机器人为例,其回收周期将由2010年4.96年下降到2016年1.22年。随着人力成本的上升、老龄化的加剧,我国数量庞大、低成本劳动力优势在逐渐丧失,基础性工作招人越来越难。工业机器人成本的下降,机器人的投资回收期还将进一步缩短,将有助于机器人逐步实现劳动力替代。

机器人换人的节奏仍然没有结束,随着人工成本进一步提升,机器人价格进一步下滑,机器人在下游应用的领域逐步拓宽,机器人需求仍然保持景气向上。

2.2.3. 国产机器人迎来巨大替代空间

工业机器人的市场目前被日本四大家垄断,国产化的替代空间还很大。我国工业机器人产业发展较晚,受零部件供应、相关技术和加工工艺等因素影响,中国市场上工业机器人基本被以ABB、库卡、发那科和安川四大巨头为主的国外机器人品牌占据着,国产机器人品牌仅占约8%的市场份额。中国处于工业机器人生产的产业链下游,多数厂商承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。随着我国工业机器人市场需求的迅速扩大,国内企业的自主研发投入的不断加大,研发能力不断提升,未来几年将拉近与国际厂商的差距,国产机器人将填补巨大的替代空间。

3.工业机器人产业链分析

3.1. 工业机器人产业链

工业机器人具备在高危环境下生产、生产效率高、稳定性强、精度高等特点,它是通过编程或示教方式实现自动化,同时具备拟人形态及功能的装置,主要由本体、伺服电机、减速机、控制器、传感器等核心零部件构成,操作系统包括伺服系统、控制系统、视觉系统等。

机器人自动化行业按产业链分为上游、中游和下游。上游生产核心零部件:包括减速器、伺服系统、控制器;中游是本体生产商,包括工业机器人本体、服务机器人本体。下游是系统集成商,包括单项系统集成商、综合系统集成商。

工业机器人优于传统的机械设备的原因主要在于上游的关键基础部件。从结构上来看,工业机器人由控制系统、驱动系统和执行机构组成,分别对应控制器、伺服电机和减速器等核心零部件。从成本上来看,核心零部件占工业机器人成本大头,约72%左右。多轴工业机器人的成本构成中,机械本体约占22%;伺服系统约占24%;减速器系统约占36%;控制系统约占12%;其他外设约占6%。

我国工业机器人主要集中在本体和集成端,原因在于核心零部件缺失严重抬高国内工业机器人成本,制约行业发展。多数厂商承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。关键基础部件中,减速器控制器在国内大部分知名机器人本体制造企业均已实现自主生产,但和国际水平仍有差距;而另两个关键基础部件——伺服电机和减速器,仍大量依赖进口。全球减速器行业集中度很高,两家日本公司纳博特斯(Nabtesco)和哈默纳科(Harmonic Drive)控制的全球机器人减速器市场超过75%(工业机器人用减速器轴承的开发与应用,《机械工程师》2015年第5期),包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在内的国际主流机器人厂商的减速器均由以上两家公司提供。国内机器人市场主要采购以上两家企业的减速器,但采购成本往往较高,这成为了制约国产机器人发展的主要瓶颈之一。

国产机器人比进口机器人贵,原因在零部件上。根据产业信息网发布的《2014-2019年中国钕铁硼永磁材料产业市场分析及投资前景预测报告》,目前一台165kg焊接机器人成本国内约为29.9万元,而国外大约为16.86万元。零部件成本差异是造成国内外机器人成本差距的最大因素,其中减速器是成本差异最大部分,国内和国外和成本比达到4.4,控制器的国内外成本比,达2.6,伺服电机(驱动)的国内外成本比为1.68(1.95)。国内的材料消耗也更大,如在永磁同步伺服电机中钕铁硼材料成本,国内单体用量比国外高接近1倍。

3.2. 核心零部件——市场需求广阔,亟需国产化突破

国内减速器、伺服电机市场需求广阔。一般而言,一套工业机器人的一个手臂需要配备一个减速器和伺服电机,那一套工业机器人需要配备4-6个减速器/伺服电机和1套控制系统。根据世界机器人协会的预测, 2015-2017年我国工业机器人销量将保持12%的年增长率,分别达到6.395万台、7.162万台和8.022万台。假设平均一台工业机器人平均配备5个减速器/伺服电机,工业机器人精密减速器/伺服电机的2015-2017年的需求量将达到31.98万套、35.8万套和40.1万套。

工业机器人零部件亟需国产化突破,并且是规模化量产的突破,否则没有意义。减速器是国内机器人产业必须攻克的关卡,尽管研发过程漫长充满挑战,也有少数公司经过多年研发,生产出了减速器,但未大规模量产。日本减速器掌握减速器市场的绝大份额,大规模量产,生产成本低,掌握了定价权。根据我们的草根调研,国外进口RV减速器价格是国内企业减速器产品的3倍,他们还有很大的降价空间挤压中国品牌。国内即使研发出合格的减速器,也得量产才有意义。否则没有量,就算技术达到日本标准,日本四大家机器人公司同样不会买中国的。

3.2.1. 减速器——机器人的关节,不能缺失之痛

减速器对机器人意味着什么?精密减速器,是一种精密的动力传达机构,它利用齿轮的速度转换器,将电机的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的装置,从而降低转速,增加转矩。精密减速器是工业机器人最重要的零部件,工业机器人运动的核心部件“关节”就是由它构成,每个关节都要用到不同的减速机产品。

按结构不同,工业机器人用精密减速器可以分为五类,RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。精密减速器按照结构的不同,可以分为谐波齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、RV减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器五类。在精度、扭矩、刚度、传送效率等衡量减速器的各个性能指标上,它们各有不同。其中,RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。

RV减速器和谐波减速器是工业机器人中使用最主要的减速器,RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的趋势。世界75%的精密减速器市场被日本的Harmonica Drive 和Nabtesco占领,其中Nabtesco生产RV减速器,约占60%的份额,Hamonica Drive生产谐波减速器,约占15%的份额。RV减速机主要用于20公斤以上的机器人关节,谐波用在20公斤以下机器人关节。RV减速器不像谐波减速器那样随着使用时间的增长,运动精度会显著降低,在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的趋势。但由于RV减速机组成零件更复杂,承载强度更高,不光制造难度要比谐波减速机大,其生产线投资规模远大于谐波减速机。

回顾减速器两巨头的前世今生,他们的减速器业务都经过了数十年的发展。如Nabtesco的RV减速器,前身正是帝人精机的主流产品。70年代开始,帝人精机减速器作为挖掘设备驱动马达的核心部件使用。80年代早期,应世界主要机器人制造商要求,帝人精机改进了RV减速器,使之更加精准可靠,符合机器人制造行业的严格要求。取得了精密摆线针轮RV减速机专利后,于1986年开始批量生产,从此开始为现代工业机器人的关节应用进行配套。可见,减速器是需要时间积淀成功的。

我国精密减速器为起步晚,逆袭挑战重重。相比日本巨头几十年的积淀,中国的工业机器人用精密减速器研究开始较晚,技术不成熟,形成了精密减速器不能自给自足的局面,严重依赖进口。RV减速器需要传递很大的扭矩,承受很大的过载冲击,保证预期的工作寿命,因而在设计上使用了过定位结构,加工十分困难。看似简单的RV减速器,实则是对我国工业基础系统的挑战。昂贵进口的通用机床不一定能生产出精密零部件,不是仅仅引进几台进口设备就可以生产制造出来的,没有吃透相关材料、热处理、工艺等是不可能生产出精密减速器的。国内有部分公司在技术水平上取得了重大突破,目前也未形成较大的销售规模。

国内涉足RV精密减速器的公司有上市公司秦川机床、上海机电、巨轮股份,新三板公司有唯一标的恒华股份,非上市公司有南通振康、恒丰泰、武汉精华、上海精华、山东帅克等,涉足谐波减速器的有非上市公司苏州绿的谐波传动科技有限公司、北京中技美克谐波传动有限公司等。

3.2.2. 伺服电机:工业机器人的必不可少的关键零部件

机器人电动伺服驱动系统是利用各种电机产生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构,通常由伺服电机以及伺服驱动器组成。除了可以进行速度与转矩控制外,伺服系统还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补充马达间接变速装置,它将电压信号转化为转矩和转速,以驱动控制对象,可使控制速度、位置精度非常准确。

机器人对关节驱动电机的要求非常严格,交流伺服电机在工业机器人中得到广泛应用。机器人对伺服电机的严格要求:1)快速响应性,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好。2)起动转矩惯量比大,在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转矩大,转动惯量小。3)控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比,调速范围宽,能使用于1:1000~10000的调速范围。4)体积小、质量小、轴向尺寸短,以配合机器人的体形。5)能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受数倍过载。交流伺服驱动器因其具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点,在工业机器人中得到广泛应用。

目前国内高端市场主要被国外名企占据,主要来自日本和欧美,未来国产替代空间大。目前国外品牌占据了中国交流伺服市场近 80%的市场份额,主要来自日本和欧美。其中,日系产品以约 50%的市场份额居首,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等,其产品特点是技术和性能水平比较符合中国用户的需求,以良好的性价比和较高的可靠性获得了稳定且持续的客户源,在中小型 OEM 市场上尤其具有垄断优势。未来五年,我国伺服系统行业受益于产业升级的影响,将保持较快增长,国产替代空间还很大。

国产伺服产品将重现国产发频器癿光辉历程,进口替代加速迚行。起步相对较早的国产变频器已经在 OEM 市场取得较好成绩,而国产伺服产品技术正在不断进步,我们认为本土伺服产品未来有望复制国产变频器的发展路线,在 OEM 进口替代市场取得较大突破。

中国内较大的伺服品牌市场包括上市公司埃斯顿、汇川技术、华中数控、广州数控、和利时、新时达,新三板公司北超伺服。其中,汇川技术提供的机器人解决方案中伺服电机和数控系统基本实现自给,新时达、埃斯顿部分型号机器人开始使用自行研制的控制器和伺服系统,北超伺服能够为客户提供电机与驱动器一体化产品。 

3.2.3. 控制器:与国际差距最小的机器人零部件

机器人控制器是机器人控制系统的核心大脑。控制器的主要任务是对机器人的正向运动学、逆向运动学求解,以实现机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的相互转换,完成机器人的轨迹规划任务,实现高速伺服插补运算、伺服运动控制。机器人控制器由机器人控制器硬件和机器人控制器软件组成。机器人控制器的软件部分是工业机器人的“心脏”,随着科技的发展,工业机器人从下位机到上位机的应用软件方面都有了不同程度的研究成果。

控制器的市场份额基本和机器人保持一致,国内企业控制器尚未形成较大市场份额。控制器、软件与本体一样,一般由机器人厂家自主设计研发。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此控制器的市场份额基本和机器人保持一致,国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。

国内企业机器人控制器产品已经交为成熟,是机器人产品中与国外产品差距最小的关键零部件,国内控制器与国外产品存在的差距主要在控制算法和二次开发平台的易用性方面。控制系统的开发涉及较多的核心技术,包括硬件设计,底层软件技术,上层功能应用软件等,随着技术和应用经验的积累,国内机器人控制器所采用的硬件平台和国外产品相比并没有太大差距,差距主要体现在控制算法和二次开发平台的易用性方面。

未来几年中国国产机器人将得到快速发展,国产机器人控制器应用市场面临较好的发展契机,尤其是在运动控制领域深耕多年的企业。机器人轴数越多,对控制器性能要求也越高:机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目,关节数愈多,自由度越高,位移精准度也越高,其所使用的伺服电机数量就相对较多,即越精密的工业型机器人所用的伺服电机数量愈多。一般每台多轴机器人由一套控制系统控制,也意味着控制器性能要求越高。随着中国工业机器人的快速发展,具有较强研发能力的公司会具备更强的竞争优势。

本体:打通上下游产业链,体现于入口价值

机器人本体是什么?机器人本体属于设备集成的范畴。按照机械结构分,机器人本体可分为直角坐标机器人、SCARA机器人、关节型机器人、并联机器人及其他。不同种类或行业的机器人,对技术指标有不同的侧重要求。如汽车行业的焊接机器人对关节型机器人本体有较高精度和速度和要求,而码垛类机器人、搬运机器人则对负载能力要求比较高,应用于电子行业较多的SCARA 机器人则对精度和速度要求比较高。全球工业机器人市场主要为关节型全球工业机器人。

机器人本体企业可以有效整合上游零部件企业和下游系统集成商。机器人本体制造商负责工业机器人支柱、手臂、底座等部件与精密减速器等零部件生产加工组装及销售,应用和集成可以本体企业自己实施,也可以给集成商来完成,本体企业具有有效整合上游零部件和下游系统集成商的入口能力。国际上的工业机器人本体制造商包括库卡、ABB、发那科、安川电机等。国内包括新松机器人、广州数控、锐奇股份、埃斯顿、埃夫特、佳士科技、亚威股仹等。国内大多数机器人本体公司以采购集成为主。

2014年我国工业机器人本体市场规模84亿,预计2018 年机器人本体市场规模为300 亿,还有2.7倍的空间。根据世界机器人协会的最新数据和《中国制造 2025》工业机器人技术路线图,预计我国机器人市场未来 4 年复合增速约为 30%,若以 20万元/台的测算,则 2018 年我国机器人本体市场规模为 300亿,是2014年的 2.67 倍。

经济型本体是国产机器人本体的发展方向。国外机器人行业伴随汽车行业的成长,而且汽车行业对机器人精度、效率和稳定性要求都非常高。在汽车领域,国内机器人企业短期不能和国外企业竞争。开发应用于汽车产业以外一般制造业的经济型机器人是国产机器人本体现阶段的发展方向。经济型本体包括低成本的六轴通用机器人和三、四轴专用机器人。经济型本体分为两类:1)国产核心零部件可以突破,国内机器人企业可以批量化生产降低成本的通用六轴关节机器人;2)应用于某一领域的专用机器人,如用于电子行业的SCARA机器人、桌面机器人就属于经济型本体中的专机,这类专用机器人通常三、四轴(国外通常称为机械手)。在电子、家电制造、金属制造、塑料化工、食品等行业,外资机器人企业行业经验和客户基础优势并不明显,客户更加注重机器人产品的性价比,这是国产机器人的超车机会。

长期看好能研制出适合中国市场需求的,具备成功五要素的机器人企业。 “伺服系统”、“控制器”、“核心算法”、“精密减速器”,以及“应用和集成技术”这五大核心技术被称为机器人本体的“成功五要素”。国内机器人本体要发展的好,在这五大领域至少要有2个是擅长的。首先伺服系统和控制器这两块要吃透,然后在核心算法方面需要做到比较好。高精度机械传动(即减速机)可以采用外购。应用和集成可以本体企业自己实施,也可以给集成商来完成。 

3.2.4. 集成:目前大多数国内机器人厂商业务集中于此,竞争激烈

从产业链的角度看,机器人本体(单元)是机器人产业发展的基础,而下游系统集成则是机器人商业化、大规模普及的关键。只有机器人裸机是不能完成任何工作的,需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。系统集成方案解决商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人软件系统开发和集成,是工业机器人自动作业的重要构成。在我国,系统集成商多是从国外购置机器人整机,根据不同行业或客户的需求,制定符合生产需求的解决方案。

中国与美国类似,机器人公司集中在机器人系统集成领域。在工业机器人产业化的过程中,世界形成了三种不同的发展模式:日本模式、欧洲模式和美国模式。目前中国工业机器人产业化的模式与美国接近,即本身生产的机器人较少,众多企业集中于机器人系统集成这一块。其中原因是工业机器人关键零部件的核心技术主要掌握在几家国际巨头手中,机器人本体生产成本过高。

机器人系统集成商作为中国机器人市场上的主力军,普遍规模较小,年产值不高,面临强大的竞争压力。 根据高工产研机器人研究院(GGII)的数据显示,截至2014年9月,中国机器人相关企业428家,其中系统集成商就占88%,并且从相关市场数据来看,现阶段国内集成商规模都不大,销售收入1个亿以下的企业占大部分,能做到5个亿的就是行业的佼佼者,10个亿以上的全国范围屈指可数。由于硬件产品价格逐年下降、利润也越来越薄,仅靠项目带动硬件产品的销售模式已经成为过去时,同时进入系统集成这个领域的门槛越来越低,竞争就更为激烈。系统集成的壁垒相对较低,与上下游议价能力较弱,毛利水平不高,但其市场规模要远远大于本体市场。

系统集成想从小做大规模并不容易。系统集成企业的工作模式是非标准化的,从销售人员拿订单到项目工程师根据订单要求进行方案设计,再到安装调试人员到客户现场进行安装调试,最后交给客户使用,不同行业的项目都会有其特殊性,很难完全复制。如果专注于某个领域,可以获得较高的行业壁垒,但这个壁垒也使系统集成企业很难跨行业去扩张,其规模也很难上去。

尽管存在诸多障碍,近年来国内还是涌现一批系统集成行业的佼佼者。国际机器人系统集成企业主要有KUKA、ABB、发那科、科马、徕斯等。国内涉足下游集成应用领域的上市公司包括新松机器人、博实股份、天奇股份、广州数控、埃斯顿等,其中新松机器人为国内最大的系统集成商,主要从事工业机器人及自动化成套装备系统的研发、制造。新三板公司有伯朗特、林克曼、拓斯达等。

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