工業(yè)機器人：繼汽車(chē)電子、人工智能之后的新風(fēng)口

前言

工業(yè)機器人是一種面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節機械手或多自由度的機器裝置，其主要功能是通過(guò)自動(dòng)控制來(lái)執行各種任務(wù)，從而替代人類(lèi)進(jìn)行單調、頻繁和重復的長(cháng)時(shí)間作業(yè)。這種機器人依賴(lài)于自身的動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現各種功能。工業(yè)機器人由三個(gè)基本部分組成：主體、驅動(dòng)系統和控制系統。主體包括臂部、腕部和手部，有的機器人還配備有行走機構。驅動(dòng)系統通過(guò)接收指令來(lái)驅動(dòng)機器人行走和工作，而控制系統則負責發(fā)出指令并監控機器人的運行狀態(tài)。工業(yè)機器人可以接受人類(lèi)的指揮，也可以按照預先編排的程序運行。隨著(zhù)人工智能技術(shù)的發(fā)展，現代的工業(yè)機器人還可以根據人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)進(jìn)行自主決策和行動(dòng)。

自1962 年，年首臺工業(yè)機器人由美國公司Unimate制成，并在通用汽車(chē)初步實(shí)踐以來(lái)，工業(yè)機器人就逐漸開(kāi)始工廠(chǎng)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(kāi)始引進(jìn)美國的工業(yè)機器人技術(shù)，通過(guò)不斷的研發(fā)和創(chuàng )新，于1980 年成為世界工業(yè)機器人的產(chǎn)銷(xiāo)量第一。進(jìn)入20 世紀90 年代，德國和韓國制造業(yè)的強勁表現進(jìn)一步推動(dòng)了工業(yè)機器人的發(fā)展。這兩個(gè)國家在制造業(yè)上的投入和創(chuàng )新，使得工業(yè)機器人技術(shù)得到了更廣泛的應用和推廣。特別是在汽車(chē)、電子等行業(yè)中，工業(yè)機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 世紀初，中國作為“世界工廠(chǎng)”，在政策推動(dòng)和工廠(chǎng)需求的雙重因素下，工業(yè)機器人的市場(chǎng)迅速擴大，成為全球最大的工業(yè)機器人市場(chǎng)。中國制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是在汽車(chē)、電子、機械等領(lǐng)域，對工業(yè)機器人的需求日益增長(cháng)。同時(shí)，中國政府也出臺了一系列政策，鼓勵工業(yè)機器人的研發(fā)和應用，為這一領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支持。

2019-2021年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量

而目前，隨著(zhù)近期人工智能技術(shù)的高速發(fā)展、工業(yè)國家人口老齡化等等原因的影響，工業(yè)機器人有望在繼汽車(chē)電子、人工智能之后迎來(lái)一波長(cháng)久的市場(chǎng)增長(cháng)期。根據中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028 年全球及中國工業(yè)機器人行業(yè)深度調查及投融資戰略研究報告》顯示，全球工業(yè)機器人市場(chǎng)的市場(chǎng)規模由2018 年的1094 億元增至2022 年的1312 億元，年均復合增長(cháng)率為4.65%。中商產(chǎn)業(yè)研究院分析師預測，2023 年全球工業(yè)機器人市場(chǎng)規模將達到1420 億元，2024 年將達到1544 億元。

1 全球工業(yè)機器人概況

對于工業(yè)機器人來(lái)說(shuō)，亞太地區是其最主要的使用地區，預期未來(lái)還將繼續主導，預計今年（2024 年）收入將超過(guò)250.8 億美元，其中中國、日本和韓國將共同推動(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(chē)工業(yè)和德國（德國已經(jīng)是全球第五大工業(yè)機器人國家）來(lái)推動(dòng)；此外，由于延續“將所有的制造和運營(yíng)保留在內部”的政策，以及持續的生產(chǎn)自動(dòng)化模式，讓北美的工業(yè)機器人產(chǎn)值穩居全球第三，預計今年可達61.9億美元。

對此，分析機構表示：“自全球大規模疫情以來(lái)，為工業(yè)機器人的運用提供了一個(gè)強有力的佐證案例，從而確保各地區持續使用的勢頭。雖然在2020 年，全球對工業(yè)機器人的投資減少，但我們認為，從2021 年開(kāi)始，市場(chǎng)工業(yè)機器人的需求將大幅上升?！?/p>

2 工業(yè)機器人核心部件產(chǎn)業(yè)分析

對于工業(yè)機器人來(lái)說(shuō)，其核心構成部分包括減速器、伺服電機、控制器和機器人本體。從成本構成角度來(lái)看，工業(yè)機器人的主要成本來(lái)自于其三大核心部件：減速器、伺服電機和控制器，它們分別占據了機器人總成本的35%、20%和15%，三者合計成本大約占據了機器人總成本的70%。

作為世界上最大的工業(yè)國家，工業(yè)機器人對我國實(shí)現制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級至關(guān)重要。我國從“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始，工業(yè)機器人正式被列入國家級的科技計劃，也已經(jīng)有了20余年的發(fā)展歷史，但我國依舊面臨工業(yè)機器人技術(shù)起步晚、基礎薄弱、自主品牌市占率低等問(wèn)題。目前，國內智能制造正處于蓬勃發(fā)展的階段，特別是在疫情之后，我國正在迎接挑戰，制造業(yè)正在復蘇。工業(yè)機器人作為這一進(jìn)程的關(guān)鍵環(huán)節，其需求進(jìn)一步擴大。與此同時(shí)，AI、云計算等先進(jìn)技術(shù)與工業(yè)機器人的深度融合，為工業(yè)機器人開(kāi)辟了新的應用場(chǎng)景和發(fā)展方向。這種技術(shù)融合不僅提升了工業(yè)機器人的智能化水平，還拓展了其在各個(gè)行業(yè)中的應用范圍。隨著(zhù)這些技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人市場(chǎng)的潛力將進(jìn)一步釋放，為制造業(yè)的轉型升級提供有力支持。

在減速器領(lǐng)域，隨著(zhù)智能制造和高端裝備領(lǐng)域的迅猛進(jìn)步，特別是工業(yè)機器人和高端數控機床的廣泛應用，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。據權威數據統計，2022 年中國減速器行業(yè)的市場(chǎng)規模達到了1321億元，同比增長(cháng)5.01%。展望未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷創(chuàng )新和市場(chǎng)的持續擴大，預計今年，這一市場(chǎng)規模將進(jìn)一步增長(cháng)至1447 億元，展現出巨大的發(fā)展潛力和市場(chǎng)前景。

在企業(yè)競爭格局方面，中國RV 減速器市場(chǎng)呈現出較高的集中度。其中，納博特斯克以顯著(zhù)優(yōu)勢占據市場(chǎng)主導地位，擁有53%的市場(chǎng)占有率。緊隨其后的是國內企業(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、秦川機床等企業(yè)則分別位列第三至第八位，共同構成了RV減速器市場(chǎng)的主要競爭力量；而在諧波減速器市場(chǎng)，哈默納科以其強大的品牌實(shí)力和技術(shù)優(yōu)勢，占據最大的市場(chǎng)份額，達到了38%。緊隨其后的是國產(chǎn)企業(yè)綠的諧波，其市場(chǎng)份額為26%，展現出了國內品牌在諧波減速器領(lǐng)域的強勁勢頭。值得注意的是，隨著(zhù)國內企業(yè)的不斷技術(shù)創(chuàng )新和品質(zhì)提升，國產(chǎn)品牌在市場(chǎng)占有率上正逐步實(shí)現突破，與海外品牌在減速比、輸出轉速、傳動(dòng)精度等方面的差距也在逐漸縮小。這種競爭格局的變化不僅推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展，也為國內企業(yè)提供了更廣闊的發(fā)展空間和機遇。

在伺服電機領(lǐng)域，其被譽(yù)為工業(yè)機器人的“心臟”，在自動(dòng)控制系統中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，它負責執行控制命令，驅動(dòng)工業(yè)機器人的各個(gè)關(guān)節進(jìn)行精確的動(dòng)作。近年來(lái)，隨著(zhù)智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，中國伺服電機市場(chǎng)規模呈現出持續增長(cháng)的態(tài)勢。據統計，2022年中國伺服電機市場(chǎng)規模已達到181億元，同比增長(cháng)7.1%，并預計到2024年，這一市場(chǎng)規模將進(jìn)一步擴大至223億元。我國在伺服電機領(lǐng)域起步晚、基礎弱，盡管困難重重，目前主要以國外品牌為主導，外資品牌的市場(chǎng)份額占比高達65%。但值得注意的是，國產(chǎn)品牌匯川技術(shù)在伺服電機領(lǐng)域取得了顯著(zhù)進(jìn)展，其在市場(chǎng)份額排名第一，占率達到15.9%，展現出強勁的競爭力和良好的發(fā)展勢頭。此外，其他外資品牌如安川、臺達、松下及三菱等也占據了相當的市場(chǎng)份額，分別為11.9%、8.9%、8.8% 和8.3%。

伺服電機競爭格局

在工業(yè)機器人控制器領(lǐng)域，控制器的功能是負責控制整個(gè)機器人按照設定好的程序運行，其主要任務(wù)是接收來(lái)自視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器的檢測信號，驅動(dòng)伺服電機，從而實(shí)現控制機器人在工作空間中的位置、姿態(tài)、速度。據智研咨詢(xún)測算，2019 年我國工業(yè)機器人控制器市場(chǎng)規模為15.32 億元，同比增長(cháng)23.6%;2020 年我國工業(yè)機器人控制器市場(chǎng)規模為19.02 億元，同比增長(cháng)24.2%。

為確保系統的穩定性和可靠性，工業(yè)機器人控制系統的研發(fā)往往由機器人本體制造商主導并自主研發(fā)。因此，在市場(chǎng)份額的分布上，工業(yè)機器人控制系統的市場(chǎng)份額與機器人本體的市場(chǎng)份額呈現出高度的一致性。根據市場(chǎng)份額的數據，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川等知名機器人制造商在控制系統市場(chǎng)同樣占據了前四名的位置，顯示了其在整個(gè)工業(yè)機器人領(lǐng)域的綜合實(shí)力和市場(chǎng)影響力。

對于本土企業(yè)來(lái)說(shuō)，為了突破外資品牌的圍堵，運控一體化成為了一個(gè)必要的趨勢和選擇。通過(guò)整合機器人本體與控制系統，本土企業(yè)可以更加深入地理解并滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，從而提供更加貼合實(shí)際應用的解決方案。目前，一些具有代表性的企業(yè)如廣州數控、埃斯頓等，已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手研制運動(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)的數控技術(shù)基礎，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng )新和積累，逐步推出了適用于工業(yè)機器人的專(zhuān)用運動(dòng)控制產(chǎn)品，并已經(jīng)開(kāi)始在行業(yè)內部進(jìn)行推廣和應用。

不僅如此，國內還涌現出了一批專(zhuān)注于運動(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)對象主要聚焦于小型工業(yè)機器人廠(chǎng)商，通過(guò)提供高性能、可靠穩定的控制系統平臺，助力這些廠(chǎng)商提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競爭力。通過(guò)與工業(yè)機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，還能夠根據實(shí)際應用場(chǎng)景進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)，為用戶(hù)提供更加完善的解決方案。

最后，我們來(lái)看看機器人本體制造領(lǐng)域的情況。除了最關(guān)鍵的三大關(guān)鍵零部件，本體制作負責將各種零部件組裝和集成，最終生產(chǎn)出能夠執行復雜任務(wù)的工業(yè)機器人，這自然也是工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)中主要的一環(huán)。目前，我國工業(yè)機器人高端市場(chǎng)仍然被外資品牌所占據，其中“四大家族”（發(fā)那科、庫卡、ABB、安川）尤為突出。這些外資品牌在技術(shù)、品質(zhì)和服務(wù)等方面具有較強的競爭力，因此在市場(chǎng)上占據了較大份額。不過(guò)，隨著(zhù)國產(chǎn)工業(yè)機器人技術(shù)的不斷提升和市場(chǎng)需求的增長(cháng)，國產(chǎn)機器人在市場(chǎng)上的表現也越來(lái)越出色。根據MIRDATABANK的統計數據，2020 年“四大家族”在我國工業(yè)機器人出貨量中的占比達到了36%，雖然相比之前有所下降，但仍然占據重要地位。相比之下，國產(chǎn)龍頭埃斯頓的市場(chǎng)份額為3%，雖然相對較低，但已經(jīng)是前十名中唯一一家本土品牌，顯示出國產(chǎn)工業(yè)機器人在市場(chǎng)上的逐漸崛起。從2015 年到2020 年，國產(chǎn)機器人本體市場(chǎng)占有率由18.6% 提高至28.6%，呈現出穩步增長(cháng)的趨勢。這一成績(jì)的取得，離不開(kāi)國內機器人企業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新和市場(chǎng)開(kāi)拓，也反映了國內制造業(yè)對工業(yè)機器人的需求日益增長(cháng)。從本體結構上來(lái)看，我國工業(yè)機器人銷(xiāo)量第一、二位分別為坐標機器人和關(guān)節機器人，總占比達到80%。這兩種機器人具有結構簡(jiǎn)單、精度高、可靠性好等特點(diǎn)，因此在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。

3 國內工業(yè)機器人市場(chǎng)的風(fēng)險

首先，工業(yè)機器人本體制造和系統集成環(huán)節對電子電器元器件和核心零部件的依賴(lài)是一個(gè)重要的風(fēng)險隱患。這些關(guān)鍵部件的質(zhì)量和供應穩定性直接影響到工業(yè)機器人的性能和交貨期。隨著(zhù)潛在市場(chǎng)需求的增加，對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，就可能出現供應短缺的問(wèn)題。另外，控制器關(guān)鍵原材料供貨緊張以及國際上的不可抗力因素也為工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了不確定性。這些因素可能導致原材料價(jià)格上漲、供應鏈中斷或交貨期延長(cháng)，進(jìn)而影響到工業(yè)機器人的生產(chǎn)成本和交貨時(shí)間。

其次，雖然國內工業(yè)機器人企業(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)數量也在不斷增加，但是以“四大家族”為主的國外企業(yè)也在積極擴充國內產(chǎn)能和銷(xiāo)售渠道，加劇了市場(chǎng)競爭。如何挑戰國外企業(yè)原本的強大地位，這對我國工業(yè)機器人企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，未來(lái)繼續研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，提高自主化率，降低對外部技術(shù)的依賴(lài)，將會(huì )成為我國工業(yè)機器人企業(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)險也需要相關(guān)從業(yè)人員和企業(yè)警惕，汽車(chē)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)機器人的主要下游應用領(lǐng)域，這些行業(yè)的波動(dòng)對工業(yè)機器人的裝機需求具有顯著(zhù)影響。以汽車(chē)行業(yè)為例，2022 年上半年受到新冠肺炎疫情的沖擊，汽車(chē)行業(yè)遭受了嚴重的供應鏈中斷和生產(chǎn)延遲。這不僅影響了新能源汽車(chē)主機廠(chǎng)的回款周期，還導致了芯片短缺和動(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)，消費端的消費動(dòng)能不足也導致了汽車(chē)需求的下降，進(jìn)而影響了汽車(chē)的生產(chǎn)和銷(xiāo)售。這些因素在短期內對工業(yè)機器人行業(yè)產(chǎn)生了不利影響，因為汽車(chē)行業(yè)是工業(yè)機器人的重要應用領(lǐng)域之一，汽車(chē)產(chǎn)量的下降直接導致了工業(yè)機器人的需求減少。然而，從長(cháng)期來(lái)看，隨著(zhù)疫情的逐步控制和經(jīng)濟的復蘇，以及新能源汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展，汽車(chē)行業(yè)對工業(yè)機器人的需求有望恢復增長(cháng)。但是，其隱藏的風(fēng)險暗流依然需要企業(yè)時(shí)刻注意，特別是國內市占率還不理想的企業(yè)來(lái)說(shuō)。

（本文來(lái)源于《EEPW》2024.3）