作為信息技術(shù)、控制技術(shù)和智能制造技術(shù)集成創(chuàng)新的重大成果,國際上有輿論認為,機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,是智能制造的重要載體。
今年世界機器人大會最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2018年我國工業(yè)機器人的產(chǎn)量達到14.8萬臺套,占全球產(chǎn)量的比重超過38%,位居全球第一。
工業(yè)機器人發(fā)展歷程
工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器裝置,可以代替人類完成自動化生產(chǎn)的需求。歷史上流水線生產(chǎn)方式的誕生使得批量生產(chǎn)成為現(xiàn)實,為了滿足大量的生產(chǎn)需求,各國開始研發(fā)能夠替代人類生產(chǎn)的自動化設備。
世界上第一臺可編程機器人1956年誕生于美國,并于1961年首次運用于工業(yè)現(xiàn)場。使用數(shù)控機床生產(chǎn)汽車零部件的過程中。70年代,日本日立開發(fā)出具備動態(tài)視覺的機器人,隨后開始搭載微處理器,并廣泛應用于工業(yè)。
工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈梳理
工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要包括下游系統(tǒng)集成、中游本體制造和上游核心零部件(主要是減速器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng))。
上游核心零部件:長期看減速器有望打破日本壟斷
核心零部件主要包括伺服電機、減速器以及控制器。制造核心零部件的關鍵材料包括制造伺服電機的釹鐵硼永磁材料、鋁鎂合金;制作減速器的渦輪、蝸桿、壓鑄鋁合金、鑄鐵機身、齒輪等。由于技術(shù)壁壘較高,所以上游也是整個產(chǎn)業(yè)鏈的利潤中心。
核心零部件是國產(chǎn)機器人進口替代的關鍵環(huán)節(jié)工業(yè)機器人的三大核心零部件分別是控制器、伺服系統(tǒng)、減速器,占到制造成本的70%,是制約中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。
控制器:國產(chǎn)已實現(xiàn)較大突破,但單純做控制器機會較小控制器國產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)突破??刂葡到y(tǒng)成本占比12%,相當于機器人的大腦,包括硬件和軟件兩部分,硬件部分國產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握,基本可以滿足需求;軟件部分,國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應速度、易用性等還有一些差距。
伺服系統(tǒng):市場格局穩(wěn)定,競爭激烈,國產(chǎn)向上突圍難度大伺服系統(tǒng)四大陣營競爭激烈。中國伺服市場分為日系、歐美系、臺灣系、國產(chǎn)品牌四個陣營。日系品牌憑借良好的產(chǎn)品性能與極具競爭力的價格壟斷了中小型OEM(設備制造業(yè))市場,以松下、安川、三菱為代表;西門子、施耐德、博世等歐美品牌占據(jù)高端,下游以大型機械為主;臺灣品牌產(chǎn)品價格和技術(shù)水平定位于外資品牌和國產(chǎn)品牌之間,以臺達及東元為代表;
國產(chǎn)企業(yè)以匯川技術(shù)、埃斯頓、廣州數(shù)控為代表,產(chǎn)品功率范圍多在22KW以內(nèi),技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近,整體競爭力不斷提高。2018年國產(chǎn)占比25%。2018年,歐美系份額從18.7%提高到19%,日臺份額從59%略降到56%,國產(chǎn)廠商份額從22.3%增長到25%。其中份額占比最高日臺系廠商業(yè)績普遍下滑,和其優(yōu)勢電子、機床等行業(yè)景氣度下滑有關;歐美系廠商份額略有增長,最具代表的是西門子和施耐德;以匯川、埃斯頓為代表的國產(chǎn)伺服依然增長迅速,但主要集中在低端終端突破。
國內(nèi)領先企業(yè)也把提升產(chǎn)能作為應對競爭、搶占市場份額的重要手段。根據(jù)MIR DATABANK對2017年中國機器人銷量的監(jiān)測,國內(nèi)本體銷量第一梯隊的企業(yè)包括埃夫特、埃斯頓、眾為興、廣州啟帆、新時達、新松機器人、李群自動化、歡顏等,一方面不斷在擴產(chǎn)能,另一方面產(chǎn)能利用率不斷在爬坡。
中游本體:國產(chǎn)份額持續(xù)上升,外資地位動搖
中游主要是工業(yè)機器人本體制造,從廣義的角度來說,工業(yè)自動化裝備包括高檔數(shù)控機床、工業(yè)機器人、智能儀器儀表、自動化成套裝備、智能物流與倉儲裝備等智能裝備,集機械系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、傳感器等多種技術(shù)于一體。
機器人本體的硬件技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,主要在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和使用體驗的提升;外資巨頭的優(yōu)勢逐漸向軟件轉(zhuǎn)移,給了國產(chǎn)本體追趕的窗口期。掌握自主運控技術(shù)、提升附加值是不斷被驗證的國產(chǎn)出路。
多關節(jié)、SCARA、直角坐標、是應用最多的機器人本體三種應用最廣泛的工業(yè)機器人本體為多關節(jié)(6軸為主)、直角坐標何SCARA。根據(jù)CRIA數(shù)據(jù),2017年中國銷售13.8萬臺工業(yè)機器人,其中多關節(jié)9.1萬臺(占比66%)、直角坐標2.1萬臺(占比15%)、SCARA2萬臺(占比14%),三類合計占比95%。
外資仍壟斷高端市場,中低端國產(chǎn)化率提升。發(fā)那科、ABB、安川、庫卡是全球機器人四大家族,市場份額合計占比超過50%。國內(nèi)工業(yè)機器人市場來看,高端市場基本為四大家族壟斷,國產(chǎn)份額在23.7%,主要是中低端市場滲透率提升。
下游系統(tǒng)集成:國產(chǎn)實現(xiàn)逆襲,選好應用領域至關重要
下游是系統(tǒng)集成商,根據(jù)不同的應用場景和用途進行有針對性地系統(tǒng)集成和軟件二次開發(fā),自動化設備只有通過系統(tǒng)集成之后,才能投入到下游的汽車、電子、金屬加工等產(chǎn)業(yè),為終端客戶所用。
在搬運碼垛等低端工藝應用領域,本土集成商占據(jù)絕對主導;在裝配、揀選、焊接等中端工藝應用領域,本土集成商占據(jù)優(yōu)勢,在噴涂、視覺監(jiān)測AOI等高端工藝應用領域,本土集成商也在不斷滲透。
系統(tǒng)集成領域國內(nèi)企業(yè)占據(jù)主導。根據(jù)MIR DATABANK統(tǒng)計的1092家集成商樣本數(shù)據(jù),本土集成商占比95%以上。中游本體制造國產(chǎn)化率約有30%左右,而上游零部件中減速器和伺服系統(tǒng)國產(chǎn)化率最低,約10%左右,控制系統(tǒng)國產(chǎn)化率約為15%。
發(fā)那科、ABB、安川、庫卡并稱工業(yè)機器人“四大家族”。全球市占率合計超50%,其中發(fā)那科是當之無愧的世界機器人龍頭。發(fā)那科與ABB分別占有17.30%與15.70%的份額,安川電機與庫卡其次,分別占有12.90%與12.10%的市場份額。
四大家族的機器人業(yè)務都起步于20世紀70年代,發(fā)展至今發(fā)那科發(fā)展最好,而KUKA的體量最小、發(fā)展最差(已被美的收購,2018年凈利潤下滑80%)。
國內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場競爭力,部分本體生產(chǎn)廠家的控制器需要通過外購。但在發(fā)展過程中仍然涌現(xiàn)出一批具有代表性的企業(yè),比如匯川技術(shù)、埃斯頓、新時達、固高、新松、華中數(shù)控等企業(yè)較有優(yōu)勢。
運動控制技術(shù)是工業(yè)機器人的基礎/核心技術(shù)
工業(yè)機器人是“易用型的數(shù)控機床”。相比高精度數(shù)控機床,工業(yè)機器人在具有基本相同的運動結(jié)構(gòu)前提下,技術(shù)壁壘較低,通用性更強,更易操作和維護。兩者不同點主要在于外部形態(tài):生產(chǎn)線上數(shù)控機床一般作為工作母機,處于中心位置,工業(yè)機器人屬于輔助設備,價格更低。
這些特點大大擴展了工業(yè)機器人的使用范圍,可以把它看做是“易用型的數(shù)控機床”。運動控制技術(shù)是機器人的核心。精度、速度、穩(wěn)定性是數(shù)控機床和工業(yè)機器人性能關鍵指標,這些指標都建立在運動控制技術(shù)的基礎上。工業(yè)機器人的三大核心零部件(減速機、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng))都可以歸結(jié)到運動控制技術(shù)。對運動控制技術(shù)的掌握程度,決定了機器人所能達到的高度。
中國有望比肩發(fā)達國家,引領機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展
中國工業(yè)機器人商業(yè)模式百花齊放。經(jīng)過數(shù)年發(fā)展,國內(nèi)公司參與工業(yè)機器人行業(yè)的模式多種多樣,包括純零部件、純本體、純集成、零部件+本體、本體+集成、零部件+本體+集成等。中國工業(yè)機器人銷售量/銷售額/保有量均全球第一。
IFR,2018年全球工業(yè)機器人銷量為38.4萬臺/yoy+0.7%。IFR預計,全球工業(yè)機器人2021年銷量將達到63萬臺,三年CAGR為17.94%,預計行業(yè)增長平穩(wěn)。假設18-21年,全球工業(yè)機器人均價保持每年5%的降幅,由此推算,全球工業(yè)機器人銷售額將由2017年的162億美元增至2021年的218億美元,四年CAGR為7.7%,市場空間依然廣闊。
成為世界第三個具備機器人完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家
十年前,中國是待開發(fā)的市場,外資巨頭占據(jù)絕對優(yōu)勢地位,國際二線品牌也有各自的優(yōu)勢領域,國產(chǎn)機器人基本沒有產(chǎn)業(yè)化,主要是給外資做代理或者系統(tǒng)集成,處于價值鏈的最低環(huán)節(jié)。十年后的現(xiàn)在,中國已經(jīng)成為全球最重要的機器人市場,全球機器人產(chǎn)業(yè)鏈加速向大陸轉(zhuǎn)移。外資品牌地位動搖,二線品牌彼此整合或者被整合;國際四大家族變?yōu)槿蠹易?其中德國KUKA已經(jīng)被中國企業(yè)美的收購。國產(chǎn)機器人已經(jīng)具備從產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)跟外資直接競爭的實力。
中國從上游核心零部件到中游本體再到下游系統(tǒng)集成,成為世界上第三個具備完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家(另外兩個是日本、韓國,美國和德國均缺乏核心減速器企業(yè))。
2017年年底,市場上出現(xiàn)了伯朗特28500元的六軸機器人裸機,廣州啟帆39000元協(xié)作機器人、天太機器人30000元以內(nèi)的SCARA機器人、獵豹29999七軸機械手以及慧靈科技8000元以內(nèi)的協(xié)作機械臂。其中伯朗特2018年出貨量5129臺,躍居國產(chǎn)機器人銷量第一。
2018年聚友光機作為廣州啟帆下探中低端領域的銷售渠道之一,再次推出整機定價為19900元的SCARA;歡顏機器人在7月初推出出廠價為39800元的首款協(xié)作機器人,在預定期間“買十送五”;2014年以前,一臺普通的AGC可以賣16萬元左右,現(xiàn)在有些企業(yè)只賣不到4萬元。
過去國內(nèi)AGV價格普遍為十幾萬到一百萬元不等,但如今也有企業(yè)推出了3萬以內(nèi)的AGV。長久以來,價格也被視作國產(chǎn)機器人的競爭優(yōu)勢,國產(chǎn)機器人低價頻現(xiàn)一定程度上有利于國產(chǎn)機器人的普及。
2020年,是機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷爆發(fā)后市場趨于冷靜的一年。年初開始,基于對上一年機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展景氣度延續(xù)的預期,多數(shù)機器人企業(yè)側(cè)重于提升產(chǎn)能、延伸產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)布新產(chǎn)品等,整個行業(yè)市場熱度持續(xù);隨后由于一些生產(chǎn)技術(shù)瓶頸尚未突破、下游制造業(yè)的固定資產(chǎn)投資收緊明顯、擴產(chǎn)加劇競爭、產(chǎn)業(yè)鏈資金壓力增加等因素影響,包括核心外資廠商在內(nèi)的諸多廠商均出現(xiàn)業(yè)績下滑,下半年機器人市場行情急轉(zhuǎn)直下。在2020年度,整個機器人產(chǎn)業(yè)市場呈現(xiàn)出高開低走的態(tài)勢,機器人行業(yè)進入階段性調(diào)整期
機器人即服務 中國經(jīng)濟迎來跳躍式發(fā)展
2020年,是不平凡的一年。
受新冠疫情影響,國際經(jīng)濟進入低迷狀態(tài),上百個國家和地區(qū)經(jīng)濟出現(xiàn)大幅下挫,對應GDP總量以縮減為主,世界各國工業(yè)、制造業(yè)、投資、消費、進出口貿(mào)易、服務業(yè)等主要產(chǎn)業(yè)均遭遇寒冬,大多數(shù)國家全年經(jīng)濟呈現(xiàn)負增長。此外,隨著美國大選,全球經(jīng)濟格局發(fā)生微妙變化,國際經(jīng)濟形式呈現(xiàn)不明朗態(tài)勢,時代周刊甚至稱2020是最糟糕的一年,并在《時代周刊》最新封面給2020打上紅叉,系史上第五次出現(xiàn)這個標記。
作為中國“十三五”的收官之年,2020年,中國在面對復雜多變的國際環(huán)境及疫情反復不斷的情況下,樂觀向前,狠抓機遇,出臺“新基建”政策,鼓勵企業(yè)大力發(fā)展信息科技產(chǎn)業(yè),加速新行業(yè)、新業(yè)態(tài)及新商業(yè)模式成型,為中國經(jīng)濟增添活力。據(jù)國際貨幣基金組織預測,中國將成為2020年GDP唯一正增長的主要經(jīng)濟體,同比增長1.9%。據(jù)預測,2020年GDP規(guī)模將突破100萬億元,為2010年的2.4倍。
中國經(jīng)濟的跳躍式發(fā)展,得益于5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)加速落地。技術(shù)的迭代更新助推了智能化和高端化快速滲透至百行千業(yè)和生活的方方面面,加快了數(shù)字經(jīng)濟的進程,賦予全行業(yè)新的業(yè)務模式,除步入正軌的“互聯(lián)網(wǎng)+”外,“機器人+”也逐漸成為主流。
后疫情時代,機器人產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展高光期。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,工業(yè)機器人需求自3月以來持續(xù)復蘇,9月單月產(chǎn)量達2.32萬臺,同比增長51.4%,產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高;服務機器人產(chǎn)量也實現(xiàn)了單月70%以上的同比增速。那么,這些瘋狂暴走的機器人產(chǎn)品都去哪兒了?
機器人即服務(RaaS),機器人憑借其應用場景靈活多變及“親民”的交互設計成為驅(qū)動產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟又好又快增長的新引擎。
"機器人即服務(RaaS)"業(yè)務模式降低了用戶通過機器人實現(xiàn)自動化的門檻,客戶不需要對硬件進行投資,所以公司不需要有固定資金、固定成本,也不需要專門的機器人操作員。
今年以來,服務機器人進一步深入到醫(yī)療、家居、餐飲、物流倉儲、環(huán)衛(wèi)等方面。享受“小AI同學”和掃地機器人的服務已經(jīng)成為尋常百姓家的日常,餐飲機器人也出現(xiàn)在一些單位食堂或者餐飲店。碧桂園位于廣州珠江新城花城匯的Foodom機器人中餐廳在今年1月12日正式開業(yè),位于佛山順德的機器人餐廳綜合體也于今年6月面世,該餐廳涵蓋了中餐、火鍋、快餐三大業(yè)態(tài)。
在面對萬億級的餐飲市場需求,“機器人+餐飲”不僅極大解決了餐飲行業(yè)現(xiàn)存的成本高,招人難,留人難等棘手問題,同時為中國經(jīng)濟提供了新的增長點,助推第三產(chǎn)業(yè)又好又快地發(fā)展。據(jù)國家統(tǒng)計局顯示,2019年我國僅餐飲業(yè)收入就高達46721億元,比2018年增長9.4%,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化和餐飲機器人的廣泛應用,預計至2020年年底,我國餐飲市場規(guī)模有望突破5萬億元。目前餐飲機器人主要有送餐機器人、炒菜機器人、回盤機器人、消毒機器人和外賣機器人。
此外,機器人+醫(yī)療也蘊藏著巨大潛力,醫(yī)療服務機器人可以用于協(xié)助處理醫(yī)院物流、導診、手術(shù)等事宜。在物流配送方面,雙十一期間,物流機器人表現(xiàn)出了驚人的作用和戰(zhàn)績,在物流倉快速分揀包裹、獨立承擔高校配送任務等。11月1日-11日,全國郵政、快遞企業(yè)共處理快件39.65億件,其中11月11日當天共處理快件6.75億件,同比增長26.16%,阿里“小蠻驢”機器人11天僅在浙江大學校內(nèi)就完成了3萬件包裹的配送?;谌斯ぶ悄艿燃夹g(shù)的強大支撐,天貓雙十一成交額達到4982億元,彰顯了中國經(jīng)濟的強大韌性和巨大活力。
在智能制造方面,工業(yè)機器人加速了“中國制造”向“中國智造”的發(fā)展,據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示,中國智能硬件2020年將踏入萬億市場。隨著經(jīng)濟快速增長、老齡化人口漸增,人口紅利逐步消失,2020—2050年機器替代人工或?qū)⒊蔀榇_定性較高的長期發(fā)展趨勢,以此加劇工業(yè)機器人在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自動化、設備智能化的重要作用。此外,工業(yè)機器人品類及作業(yè)方式也愈發(fā)豐富,正在將傳統(tǒng)的能夠精準處理任務的籠式機器人,和能與人一起安全工作的新型協(xié)作機器人結(jié)合,實現(xiàn)二者協(xié)同工作,促使制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
在數(shù)據(jù)收集和應用方面,機器人通過數(shù)據(jù)收集可以提升建筑物安全性,助力倉庫高效管控,驅(qū)動新零售好又快發(fā)展。例如,使用機器人巡邏建筑物可以比傳統(tǒng)的人員警衛(wèi)節(jié)省多達65%的費用,將收集的數(shù)據(jù)反饋到人工智能算法,通過算法可以對癥下藥,幫助改善安全系統(tǒng);在電商促銷節(jié)需求激增期間,商家通常會要求倉庫運營商尋找足夠的工人,借助RaaS系統(tǒng),可以緩解勞動力不足;商超中的服務機器人,通過收集用戶交互數(shù)據(jù),分析用戶喜好,完善商品品類、優(yōu)化商品陳設以提升服務質(zhì)量,促進商超收入增長。截止8月,獵豹移動旗下機器人互動營銷網(wǎng)絡“AiM目標營銷”體系實現(xiàn)了精準觸達日均客流6240萬,機器人日總交互次數(shù)超566.7萬,日臺均交互次數(shù)908次,將大型商場、機場等線下超級流量池進行了深度融合,全方位提升營銷額。
機器人產(chǎn)業(yè)進一步增長帶動新零售爆發(fā)式增長,促使中國經(jīng)濟處于發(fā)展風口之上。
根據(jù)最新預測數(shù)據(jù),2020年中國工業(yè)機器人銷量將從2018年,2019年兩年的負增長,再次轉(zhuǎn)入正增長的情況。2020年年度,中國工業(yè)機器人總量將達到15.66萬臺,同比2019年將實現(xiàn)4.5%左右的正增長。此外,據(jù)中國電子學會則預計,2020年我國服務機器人市場規(guī)模有望突破40億美元。
發(fā)展迅猛的機器人產(chǎn)業(yè)不僅本身暗藏著巨大的經(jīng)濟實力,還為其他行業(yè)的發(fā)展提供了助燃劑,新零售就是典型代表。新零售的核心是線上+線下+物流的融合,即包括信息軟件、制造業(yè)、交通運輸業(yè)等在內(nèi)的多產(chǎn)業(yè)融合,也就意味著新零售發(fā)展狀態(tài)可以作為檢驗經(jīng)濟良好與否發(fā)展的重要指標。
美國“新零售之父”喬·韋曼曾于2017年斷言:中國新零售將成為新零售全球領跑者,這一斷言在2020年已經(jīng)實現(xiàn),僅生鮮電商數(shù)據(jù)顯示,2020年上半年生鮮電商交易額就高達1821.2億元,同比增長137.6%。新零售的顛覆性發(fā)展反映中國經(jīng)濟正處于發(fā)展的風口上,經(jīng)濟的爆發(fā)式增長,也將促使智慧城市、智能工廠提前報道,屆時工廠、倉庫、商店甚至駕駛艙中的“工作人員”將以機器人為主,全面實現(xiàn)信息化和智能化運轉(zhuǎn)。
機器人領域投資浪潮回高,眾多企業(yè)的進入,“三新”(新行業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式)的涌現(xiàn),機器人市場是否真的能在未來長時間帶動中國經(jīng)濟實現(xiàn)跳躍式發(fā)展?答案有待商榷,但可以獲知的是,機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然對經(jīng)濟的增長起到一定的推力作用。