工業(yè)機(jī)器人:繼汽車電子、人工智能之后的新風(fēng)口
前言
工業(yè)機(jī)器人是一種面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置,其主要功能是通過自動(dòng)控制來(lái)執(zhí)行各種任務(wù),從而替代人類進(jìn)行單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。這種機(jī)器人依賴于自身的動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能。工業(yè)機(jī)器人由三個(gè)基本部分組成:主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。主體包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還配備有行走機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過接收指令來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走和工作,而控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)發(fā)出指令并監(jiān)控機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)。工業(yè)機(jī)器人可以接受人類的指揮,也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)進(jìn)行自主決策和行動(dòng)。
自1962 年,年首臺(tái)工業(yè)機(jī)器人由美國(guó)公司Unimate制成,并在通用汽車初步實(shí)踐以來(lái),工業(yè)機(jī)器人就逐漸開始工廠提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本的重要手段之一。1967 年,日本開始引進(jìn)美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù),通過不斷的研發(fā)和創(chuàng)新,于1980 年成為世界工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)銷量第一。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代,德國(guó)和韓國(guó)制造業(yè)的強(qiáng)勁表現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。這兩個(gè)國(guó)家在制造業(yè)上的投入和創(chuàng)新,使得工業(yè)機(jī)器人技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用和推廣。特別是在汽車、電子等行業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人的使用大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。到了21 世紀(jì)初,中國(guó)作為“世界工廠”,在政策推動(dòng)和工廠需求的雙重因素下,工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)迅速擴(kuò)大,成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。中國(guó)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,尤其是在汽車、電子、機(jī)械等領(lǐng)域,對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求日益增長(zhǎng)。同時(shí),中國(guó)政府也出臺(tái)了一系列政策,鼓勵(lì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用,為這一領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支持。
2019-2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量
而目前,隨著近期人工智能技術(shù)的高速發(fā)展、工業(yè)國(guó)家人口老齡化等等原因的影響,工業(yè)機(jī)器人有望在繼汽車電子、人工智能之后迎來(lái)一波長(zhǎng)久的市場(chǎng)增長(zhǎng)期。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028 年全球及中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)深度調(diào)查及投融資戰(zhàn)略研究報(bào)告》顯示,全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的市場(chǎng)規(guī)模由2018 年的1094 億元增至2022 年的1312 億元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率為4.65%。中商產(chǎn)業(yè)研究院分析師預(yù)測(cè),2023 年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1420 億元,2024 年將達(dá)到1544 億元。
1 全球工業(yè)機(jī)器人概況
對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō),亞太地區(qū)是其最主要的使用地區(qū),預(yù)期未來(lái)還將繼續(xù)主導(dǎo),預(yù)計(jì)今年(2024 年)收入將超過250.8 億美元,其中中國(guó)、日本和韓國(guó)將共同推動(dòng)這個(gè)市場(chǎng);歐洲是全球僅次于亞太的重要市場(chǎng),主要由汽車工業(yè)和德國(guó)(德國(guó)已經(jīng)是全球第五大工業(yè)機(jī)器人國(guó)家)來(lái)推動(dòng);此外,由于延續(xù)“將所有的制造和運(yùn)營(yíng)保留在內(nèi)部”的政策,以及持續(xù)的生產(chǎn)自動(dòng)化模式,讓北美的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)值穩(wěn)居全球第三,預(yù)計(jì)今年可達(dá)61.9億美元。
對(duì)此,分析機(jī)構(gòu)表示:“自全球大規(guī)模疫情以來(lái),為工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用提供了一個(gè)強(qiáng)有力的佐證案例,從而確保各地區(qū)持續(xù)使用的勢(shì)頭。雖然在2020 年,全球?qū)I(yè)機(jī)器人的投資減少,但我們認(rèn)為,從2021 年開始,市場(chǎng)工業(yè)機(jī)器人的需求將大幅上升?!?/p>
2 工業(yè)機(jī)器人核心部件產(chǎn)業(yè)分析
對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō),其核心構(gòu)成部分包括減速器、伺服電機(jī)、控制器和機(jī)器人本體。從成本構(gòu)成角度來(lái)看,工業(yè)機(jī)器人的主要成本來(lái)自于其三大核心部件:減速器、伺服電機(jī)和控制器,它們分別占據(jù)了機(jī)器人總成本的35%、20%和15%,三者合計(jì)成本大約占據(jù)了機(jī)器人總成本的70%。
作為世界上最大的工業(yè)國(guó)家,工業(yè)機(jī)器人對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)至關(guān)重要。我國(guó)從“七五”科技攻關(guān)開始,工業(yè)機(jī)器人正式被列入國(guó)家級(jí)的科技計(jì)劃,也已經(jīng)有了20余年的發(fā)展歷史,但我國(guó)依舊面臨工業(yè)機(jī)器人技術(shù)起步晚、基礎(chǔ)薄弱、自主品牌市占率低等問題。目前,國(guó)內(nèi)智能制造正處于蓬勃發(fā)展的階段,特別是在疫情之后,我國(guó)正在迎接挑戰(zhàn),制造業(yè)正在復(fù)蘇。工業(yè)機(jī)器人作為這一進(jìn)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其需求進(jìn)一步擴(kuò)大。與此同時(shí),AI、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人的深度融合,為工業(yè)機(jī)器人開辟了新的應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展方向。這種技術(shù)融合不僅提升了工業(yè)機(jī)器人的智能化水平,還拓展了其在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用范圍。隨著這些技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的潛力將進(jìn)一步釋放,為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支持。
在減速器領(lǐng)域,隨著智能制造和高端裝備領(lǐng)域的迅猛進(jìn)步,特別是工業(yè)機(jī)器人和高端數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用,諧波減速器和RV減速器已經(jīng)嶄露頭角,成為高精密傳動(dòng)領(lǐng)域的核心組件。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2022 年中國(guó)減速器行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了1321億元,同比增長(zhǎng)5.01%。展望未來(lái),隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大,預(yù)計(jì)今年,這一市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步增長(zhǎng)至1447 億元,展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)前景。
在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局方面,中國(guó)RV 減速器市場(chǎng)呈現(xiàn)出較高的集中度。其中,納博特斯克以顯著優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,擁有53%的市場(chǎng)占有率。緊隨其后的是國(guó)內(nèi)企業(yè)雙環(huán)傳動(dòng),以14%的市場(chǎng)占有率位列第二。日本住友、飛馬傳動(dòng)、中大力德、南通振康、智同、秦川機(jī)床等企業(yè)則分別位列第三至第八位,共同構(gòu)成了RV減速器市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)力量;而在諧波減速器市場(chǎng),哈默納科以其強(qiáng)大的品牌實(shí)力和技術(shù)優(yōu)勢(shì),占據(jù)最大的市場(chǎng)份額,達(dá)到了38%。緊隨其后的是國(guó)產(chǎn)企業(yè)綠的諧波,其市場(chǎng)份額為26%,展現(xiàn)出了國(guó)內(nèi)品牌在諧波減速器領(lǐng)域的強(qiáng)勁勢(shì)頭。值得注意的是,隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)的不斷技術(shù)創(chuàng)新和品質(zhì)提升,國(guó)產(chǎn)品牌在市場(chǎng)占有率上正逐步實(shí)現(xiàn)突破,與海外品牌在減速比、輸出轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)精度等方面的差距也在逐漸縮小。這種競(jìng)爭(zhēng)格局的變化不僅推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展,也為國(guó)內(nèi)企業(yè)提供了更廣闊的發(fā)展空間和機(jī)遇。
在伺服電機(jī)領(lǐng)域,其被譽(yù)為工業(yè)機(jī)器人的“心臟”,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它負(fù)責(zé)執(zhí)行控制命令,驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行精確的動(dòng)作。近年來(lái),隨著智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展,中國(guó)伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年中國(guó)伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到181億元,同比增長(zhǎng)7.1%,并預(yù)計(jì)到2024年,這一市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大至223億元。我國(guó)在伺服電機(jī)領(lǐng)域起步晚、基礎(chǔ)弱,盡管困難重重,目前主要以國(guó)外品牌為主導(dǎo),外資品牌的市場(chǎng)份額占比高達(dá)65%。但值得注意的是,國(guó)產(chǎn)品牌匯川技術(shù)在伺服電機(jī)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展,其在市場(chǎng)份額排名第一,占率達(dá)到15.9%,展現(xiàn)出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力和良好的發(fā)展勢(shì)頭。此外,其他外資品牌如安川、臺(tái)達(dá)、松下及三菱等也占據(jù)了相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額,分別為11.9%、8.9%、8.8% 和8.3%。
伺服電機(jī)競(jìng)爭(zhēng)格局
在工業(yè)機(jī)器人控制器領(lǐng)域,控制器的功能是負(fù)責(zé)控制整個(gè)機(jī)器人按照設(shè)定好的程序運(yùn)行,其主要任務(wù)是接收來(lái)自視覺、力覺等傳感器的檢測(cè)信號(hào),驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī),從而實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人在工作空間中的位置、姿態(tài)、速度。據(jù)智研咨詢測(cè)算,2019 年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模為15.32 億元,同比增長(zhǎng)23.6%;2020 年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模為19.02 億元,同比增長(zhǎng)24.2%。
為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研發(fā)往往由機(jī)器人本體制造商主導(dǎo)并自主研發(fā)。因此,在市場(chǎng)份額的分布上,工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的市場(chǎng)份額與機(jī)器人本體的市場(chǎng)份額呈現(xiàn)出高度的一致性。根據(jù)市場(chǎng)份額的數(shù)據(jù),發(fā)那科、庫(kù)卡、ABB、安川等知名機(jī)器人制造商在控制系統(tǒng)市場(chǎng)同樣占據(jù)了前四名的位置,顯示了其在整個(gè)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的綜合實(shí)力和市場(chǎng)影響力。
對(duì)于本土企業(yè)來(lái)說(shuō),為了突破外資品牌的圍堵,運(yùn)控一體化成為了一個(gè)必要的趨勢(shì)和選擇。通過整合機(jī)器人本體與控制系統(tǒng),本土企業(yè)可以更加深入地理解并滿足用戶的需求,從而提供更加貼合實(shí)際應(yīng)用的解決方案。目前,一些具有代表性的企業(yè)如廣州數(shù)控、埃斯頓等,已經(jīng)開始著手研制運(yùn)動(dòng)控制一體化產(chǎn)品。這些企業(yè)的共同特點(diǎn)是擁有扎實(shí)的數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ),通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和積累,逐步推出了適用于工業(yè)機(jī)器人的專用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品,并已經(jīng)開始在行業(yè)內(nèi)部進(jìn)行推廣和應(yīng)用。
不僅如此,國(guó)內(nèi)還涌現(xiàn)出了一批專注于運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè),如固高科技等。這些企業(yè)的服務(wù)對(duì)象主要聚焦于小型工業(yè)機(jī)器人廠商,通過提供高性能、可靠穩(wěn)定的控制系統(tǒng)平臺(tái),助力這些廠商提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過與工業(yè)機(jī)器人集成商緊密合作,這些企業(yè)不僅能夠深入了解市場(chǎng)需求,還能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行定制化開發(fā),為用戶提供更加完善的解決方案。
最后,我們來(lái)看看機(jī)器人本體制造領(lǐng)域的情況。除了最關(guān)鍵的三大關(guān)鍵零部件,本體制作負(fù)責(zé)將各種零部件組裝和集成,最終生產(chǎn)出能夠執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人,這自然也是工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中主要的一環(huán)。目前,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人高端市場(chǎng)仍然被外資品牌所占據(jù),其中“四大家族”(發(fā)那科、庫(kù)卡、ABB、安川)尤為突出。這些外資品牌在技術(shù)、品質(zhì)和服務(wù)等方面具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,因此在市場(chǎng)上占據(jù)了較大份額。不過,隨著國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷提升和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng),國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在市場(chǎng)上的表現(xiàn)也越來(lái)越出色。根據(jù)MIRDATABANK的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2020 年“四大家族”在我國(guó)工業(yè)機(jī)器人出貨量中的占比達(dá)到了36%,雖然相比之前有所下降,但仍然占據(jù)重要地位。相比之下,國(guó)產(chǎn)龍頭埃斯頓的市場(chǎng)份額為3%,雖然相對(duì)較低,但已經(jīng)是前十名中唯一一家本土品牌,顯示出國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在市場(chǎng)上的逐漸崛起。從2015 年到2020 年,國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體市場(chǎng)占有率由18.6% 提高至28.6%,呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這一成績(jī)的取得,離不開國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)開拓,也反映了國(guó)內(nèi)制造業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求日益增長(zhǎng)。從本體結(jié)構(gòu)上來(lái)看,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量第一、二位分別為坐標(biāo)機(jī)器人和關(guān)節(jié)機(jī)器人,總占比達(dá)到80%。這兩種機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、可靠性好等特點(diǎn),因此在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
3 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)
首先,工業(yè)機(jī)器人本體制造和系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)對(duì)電子電器元器件和核心零部件的依賴是一個(gè)重要的風(fēng)險(xiǎn)隱患。這些關(guān)鍵部件的質(zhì)量和供應(yīng)穩(wěn)定性直接影響到工業(yè)機(jī)器人的性能和交貨期。隨著潛在市場(chǎng)需求的增加,對(duì)電子電器元器件和核心零部件的需求也將大幅上升,但如果產(chǎn)能無(wú)法有效匹配,就可能出現(xiàn)供應(yīng)短缺的問題。另外,控制器關(guān)鍵原材料供貨緊張以及國(guó)際上的不可抗力因素也為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了不確定性。這些因素可能導(dǎo)致原材料價(jià)格上漲、供應(yīng)鏈中斷或交貨期延長(zhǎng),進(jìn)而影響到工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)成本和交貨時(shí)間。
其次,雖然國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)在近年來(lái)的快速發(fā)展確實(shí)令人矚目,相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)數(shù)量也在不斷增加,但是以“四大家族”為主的國(guó)外企業(yè)也在積極擴(kuò)充國(guó)內(nèi)產(chǎn)能和銷售渠道,加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。如何挑戰(zhàn)國(guó)外企業(yè)原本的強(qiáng)大地位,這對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,未來(lái)繼續(xù)研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品,提高自主化率,降低對(duì)外部技術(shù)的依賴,將會(huì)成為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)能否突出重圍的關(guān)鍵之一。
最后,下游市場(chǎng)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)也需要相關(guān)從業(yè)人員和企業(yè)警惕,汽車及零部件行業(yè)、金屬加工行業(yè)、3C 電子行業(yè)等,是工業(yè)機(jī)器人的主要下游應(yīng)用領(lǐng)域,這些行業(yè)的波動(dòng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的裝機(jī)需求具有顯著影響。以汽車行業(yè)為例,2022 年上半年受到新冠肺炎疫情的沖擊,汽車行業(yè)遭受了嚴(yán)重的供應(yīng)鏈中斷和生產(chǎn)延遲。這不僅影響了新能源汽車主機(jī)廠的回款周期,還導(dǎo)致了芯片短缺和動(dòng)力電池價(jià)格上漲,進(jìn)一步增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本;同時(shí),消費(fèi)端的消費(fèi)動(dòng)能不足也導(dǎo)致了汽車需求的下降,進(jìn)而影響了汽車的生產(chǎn)和銷售。這些因素在短期內(nèi)對(duì)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)生了不利影響,因?yàn)槠囆袠I(yè)是工業(yè)機(jī)器人的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一,汽車產(chǎn)量的下降直接導(dǎo)致了工業(yè)機(jī)器人的需求減少。然而,從長(zhǎng)期來(lái)看,隨著疫情的逐步控制和經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇,以及新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展,汽車行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求有望恢復(fù)增長(zhǎng)。但是,其隱藏的風(fēng)險(xiǎn)暗流依然需要企業(yè)時(shí)刻注意,特別是國(guó)內(nèi)市占率還不理想的企業(yè)來(lái)說(shuō)。
(本文來(lái)源于《EEPW》2024.3)
評(píng)論