中国工业机器人 追赶者已经起跑
2018-10-19

未来,当技术与标准得到进一步提升,我国的工业机器人产业将成为制造业转型升级的强力支撑。

| 文 · 林言

 

智能制造时代的工厂,早已变了模样。一个车间里可以一人不留,所有环节都由机器完成已经不是幻想。从前几米一个工人的流水线,如今被一只只机械手臂代替;识别产品合格率不再依靠人眼而是依靠摄像头;生产线配备的传感器,采集生产流程各阶段中产品与设备的相关数据,最终确定何时进行设备维护。

从劳动力的角度看,我国工业生产的自动化与智能化是不可避免的趋势。其一,社会老龄化越发严重,有数据显示到2025年,我国60岁以上人口将达到3亿。其二,随着国民受教育水平的提升,一些年轻人不愿意到工厂就业,工人招募也变得更加困难。因此,在劳动力稀缺的情况之下,用机器来替代人类劳动是不二之选。

用最简单的方式来理解工业机器人,它指的是为工业领域服务的智能机械设备,它与其他领域的机器人一样,通过接受和执行指令完成任务。

工业是机器人的应用领域之一,广义上的工业机器人可以是数控机床,或者是简单的机械手,只不过随着智能化的提升,工业机器人能做的事情越来越多。

其实,被认可的最早的工业机器人诞生于1937年。这是一款五轴机器人,样子更像是带着一个发动机的吊车状的模型。

随后的几十年,企业一直在钻研机器人的工业应用。第一家以机器人制造为主营业务的公司是Unimation,Unimation的机器人也被称为可编程移机,其最初的主要用途是把对象从一个点传递到另一个点。1961年,Unimation生产的工业机器人第一次应用在工厂里。在美国特伦顿的通用汽车公司,这台机器人安装运行,用于生产汽车的车门、车窗把柄、换档旋钮、灯具固定架,以及汽车内部的其他硬件等。很快,通用汽车、菲亚特等汽车企业也开始使用工业机器人。Unimation把技术授权给川崎重工和吉凯恩(GKN),分别在日本和英国制造机器人。之后,美国与欧洲的企业都开始涉足机器人制造,尤其在欧洲,发展出两家工业机器人的领军企业:ABB与库卡。ABB推出IRB 6型机器人,是全球第一台全电力驱动、由微处理器控制的机器人。库卡在1973年研发出了自己的第一款名为FAMULUS的工业机器人,是世界上第一台机电6轴驱动机器人。

之后,随着全球工业化的发展,工业机器人运用范围越来越广泛,在发达国家的工厂中,工业机器人早已司空见惯。今天,工业机器人领域迎来了又一个高潮——智能制造。

智能制造的持续深入带动了机器人工业领域应用的快速发展,不论从需求层面、供给层面,或是资本市场,都对工业机器人产业显示出前所未有的关注。

 

争夺全球最大机器人市场

近年来,我国工业机器人产业进入发展快车道,市场规模迅速扩大。作为全球最大的工业机器人市场,中国工业机器人市场规模已经占到全球市场的1/3,从2013年到2018年,年均增长率接近30%。随着制造业改造升级,对于工业机器人的需求日益旺盛,预计未来我国工业机器人市场还将进一步扩张。

根据工信部数据,2015年,中国工业机器人产量约为3.3万台,到2016年,中国工业机器人产量达到7.24万台,增长119.5%;2017年前三季度中国工业机器人产量为95351套,同比增长69.4%。中国工业机器人2017年的销量达到14.1万台,连续5年成为全球第一大应用市场,预计2018年中国工业机器人销量将达到14.7万台,占全球工业机器人销量的37%。

国际机器人联合会(IFR)预计,2018年-2020 年全球工业机器人销售额预计从168亿美元增长到232亿美元,年复合增长率为14.6%,伴随着制造业的转型升级,工业机器人的装配量将会稳固上升,中国市场份额有望持续扩大。

中国工业机器人百亿美元市场的大蛋糕对于任何企业而言都是极具诱惑力的。因此,工业机器人行业的领军企业,全球机器人“四大家族”安川、库卡(KUKA)、ABB、发那科(FANUC)早早就开始行动了。

日本安川电机2017年开始投建的常州第三工厂在2018年中旬开业,公司称第三工厂将通过开发不同于日本的原装机器人,为中国市场提供最佳产品。德国的库卡于2018年初启用上海第二期厂房,并规划在2019年前于广东建厂,欲将整体产能提升4倍,目标行业为汽车及电子产业。ABB在中国拥有全球最大的生产基地,继珠海之后,建立青岛、重庆机器人应用中心,提升销售和在地服务的水准。日本发那科投资630亿日元在现有的筑波工厂邻近地区兴建新厂,新工厂投入运行后,发那科的整体月产能将提高至目前的1.5倍,至9000台。

在2018世界机器人大会上,工业和信息化部副部长辛国斌预计,到2020年中国机器人需求将占到全球需求的40%,这将深刻影响中国制造业,使中国在全球更具竞争力并实现可持续发展。他表示,中国工业机器人的应用领域,正从汽车、电子、食品包装等传统领域向酿酒、陶瓷等特色领域加快拓展。

 

国产工业机器人整装待发

中国工业机器人市场发展如火如荼,本土机器人企业自然不会放过这个大好机遇。国产品牌虽然起步晚,但是追赶速度快,已经出现了新松、埃夫特、埃斯顿、沃迪等企业,在竞争中占据了一席之地。

政策的支持是驱动工业机器人行业发展的强劲动力。2014年,工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,明确提出要培育3家〜5家具有国际竞争力的龙头企业,8个〜10个配套产业集群。2016年,由工信部、国家发展改革委、财政部联合发布的《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,提出至2020年,国内工业机器人产量将要达到10万台以上。

《规划》公布两年之后,在工业机器人产业上下游的某些领域,国产品牌已经实现突破,具备了与国际企业竞争的实力。

以工业机器人上游核心零部件之一——减速器为例。减速机与交直流伺服电机和控制器并列,是工业机器人技术的3个主要核心零部件之一,技术水平和产品质量直接决定了产品的性能。

预计2018年中国工业机器人减速器需求将超过40万台,市场容量将超过30亿元。在过去,减速器行业80%的市场被外资公司占据,更值得注意的是,中国企业采购外资品牌的减速器在价格上较“四大家族”要高出许多。现在,形式大为好转,2017年,中国工业机器人市场上,RV减速器出货量最大的前10名企业中,有5家中国企业;谐波减速器出货量前10位中,有8家中国企业。

世界知名咨询公司麦肯锡(McKinsey)的一位高级合伙人卡雷尔·埃罗特(Karel Eloot)在接受CNBC采访时表示,10年前,中国的机器人公司只满足了他们国家5%的需求,不过,自那时以来,这个行业已经发展起来,现在,中国企业提供了约1/3的工业机器人。

中国电子学会的《中国机器人产业发展报告(2018)》称,当前,我国机器人企业已经具备一定技术、市场和资金实力,打造产业链已成为扩大市场和影响力的重要途径,其中部分骨干企业已陆续通过合作或并购的方式加紧扩展自己的产业版图。

2018年1月,新松斥资6.4亿元收购韩国SHINSUNG自动化业务分公司80%的股权,力图通过海外并购在研发、技术、销售等跨领域协作方面与海外公司进行深度资源共享和合作,进一步扩大海外市场的竞争实力和市场占有率,加速国际化进程。自2016年以来,埃斯顿先后发起4次跨国并购,已形成从核心零部件到机器人整机再到高端系统集成领域的全产业链协同发展格局。

2017年,国内工业机器人企业也交出了漂亮的成绩单:拓斯达营收增长76.5%,净利润增长78%;埃斯顿营收同比增长59%,净利润同比增长39%;华中数控营收增长21%,净利润增长达146.8%等。

除了市场表现喜人之外,我国在工业机器人基础理论和关键技术方面也取得了进展。法国科学院院士阿布德拉赫曼·赫达尔说,中国的机器人无论在学界还是业界,都已走在世界最前沿,尤其近几年发展的速度非常快,态势很好,很多技术已不比欧美国家差。“根据《自然》杂志的排名,目前科研能力排名第一的是法国科学院,第二就是中国科学院。未来几年,中科院肯定会成为第一,这一点是我们公认的,只是时间问题。”

政策的鼓励激发了工业机器人研发应用的热潮。机器人大讲堂等联合发布的《中国机器人产业发展研究》显示,截至2017年年底,全国机器人相关企业已达6500余家,机器人产业园达60余个。机器人企业如雨后春笋,产业园遍地开花,然而一片繁华的表象之下,仍有隐忧。产能过剩极可能成为下一个问题,多个研究机构预测,到2020年,中国工业机器人市场需求量大约为25万台。而随着国内、国际品牌纷纷扩产,新开工工厂将在2018年、2019年实现量产,OFweek行业研究中心认为,未来3年,国内工业机器人产量在目前基础上还会翻番,到2020年国内工业机器人产量或将超过预计的25万台需求量。

 

技术与规范都需要提升

尽管我国工业机器人行业的进步有目共睹,但是整体产业还处于追赶阶段,技术水平和市场集中度偏低也是不容忽视的现实。

中国机器人产业联盟发布数据,2017年国产工业机器人的市场份额下降至27%以下,同比降低6个百分点,是5年以来的首次下降。新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎说,我国机器人产品还存在应用低端化现象。“绝大多数国产机器人应用于搬运、码垛等低端领域,在多自由度机器人、交互型机器人、全自主移动机器人等领域却成果不明显。”

多年来,机器人“四大家族”占据了全球市场的半壁江山,也代表着产业发展的方向,更左右着产业链。自身不强、竞争对手太强,使得中国的工业机器人企业,对产业链掌控能力相对较弱,更多上游零部件一直处于进口状态,对上游零部件厂商不具备议价优势;企业大多以组装和代加工为主,处于产业链低端,且总体规模小。

到了高端的工业机器人领域,优良的产品质量已经不仅仅是采购高质量的原材料能够实现的了。作为工业级产品,衡量机器人优劣主要有两个标准:稳定性和精确性。核心控制器是影响稳定性的关键部件,是工业机器人的“大脑”。软件相当于语言,把“大脑”的想法传递出去。“语言”应用得好坏,直接影响了产品的表现。想要“语言”圆满完成任务,则需要底层核心算法。“四大家族”的核心算法是绝不外传的。我国的机器人制造企业的核心算法与国际一流水平的差距导致了国产机器人稳定性不佳,故障率居高不下。

类似核心算法这样的秘籍,中国的机器人企业还需要长期努力才能达到国际领先水平。

“世界最大市场”与“全球产业领导者”之间的距离,不仅有技术,还有营商环境、行业标准等等。

工业机器人领域所面临的情况并不陌生。工业和信息化部部长苗圩指出,虽然机器人产业得到了快速发展,但我们仍面临诸多挑战,核心技术尚待突破,应用领域有待拓展,法律法规体系亟待完善。

与其他发展过快而没来得及形成规范和标准的行业一样,我国工业机器人领域标准缺失和滞后导致产品和技术发展缺乏指向标。

目前,我国已发布和正在制定的工业机器人相关国家标准多达100余项,其中比较重要的有:基础标准27项,检测评定方法标准22项,零部标准11项,工业机器人整机标准20项。同时我国多个标准机构和行业组织都在积极推动标准建设,国内多位标准制定专家也参与到国际标准的制定之中。

然而,已经制定的标准在实际应用中也存在一些不足,比如标准体系不够完善、标准交叉重复现象严重、某些传统类机器人标准还需修订提升、系统集成和检测评定方法标准有待补充、新型产品和技术标准需要跟进等问题。

管起步晚,但是我国工业机器人产业的潜力值得肯定。天津市科学学研究所工程师赵绘存认为,当前我国机器人研发和产业发展逐渐趋于理性,在此情况下,产业将面临一个优胜劣汰的过程,一批拥有自主知识产权、有实力的科技企业优势将更加明显。

未来,当技术与标准得到进一步提升,我国的工业机器人产业将成为制造业转型升级的强力支撑。