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工业机器人产业发展空间巨大,国内企业突围途径有限

www.cechina.cn2016.07.04阅读 1481

  随着各地方政府工业机器人发展策略的制定,以及国内外工业机器人企业和众多专业人才的积极参与,工业机器人发展前景将更加广阔。2015年,中国工业机器人产业得到进一步快速发展。产业利好政策不断释放,产业规模保持稳定增长,下游服务环节向多元化进军,应用领域也在稳步拓展。
  2016年,我国工业机器人正呈现出技术开发迎合市场需求、产品功能满足主导行业、应用领域不断拓宽深化等发展趋势。欣欣向荣的工业机器人背后,机器人产业发展空间巨大,但国内企业如何突围?哪些行业还可以深入开发?怎样与行业进行深度融合?中国中投证券研究总部机械首席刘菁针对机器人及集成做了详细报告www.cechina.cn,以下是机器人及集成报告全文:
  对于工业机器人而言,全球的增长在中国,中国的发展在当下,本体的核心在控制,短期机会在中低端机器人,突围外资垄断机会在集成,集成的关键在于渠道与非标标准化。
  工业机器人按照产业链上中下游可分为核心零部件,工业机器人本体,应用端集成三个环节。


  图表 1工业机器人产业链

  一、零部件
  工业机器人的核心零部件包括减速器伺服控制器。减速器成本占比最高,伺服次之。工业机器人用减速器与伺服比通用减速器和通用伺服的技术要求高且通用性不强。


  图表 2 工业机器人零部件的市场分布及品牌

  国内减速器和伺服厂商遇到的问题,往往不是自动化的问题,而是材料和工艺的问题。其中涉及热处理、精加工、润滑甚至装配等各个方面。而这却并不是自动化厂商擅长的领域。故机器人零部件的产业发展需要统筹多门学科,并且需要有足够的资金支持相对长的研发周期。这一特性上,减速器比伺服更突出。
  目前外资机器人厂商普遍采用的模式是:减速器和伺服外购,控制器自行研发。控制器控制工程网版权所有,相当于机器人的大脑。机器人是否能达到足够的精度、速度、长期运行下来的稳定程度等因素,都更大程度上取决于控制器。
  减速器、伺服和控制器的市场取决于机器人本体的市场。一般一台六轴工业机器人标配六个减速器、六个伺服和一个控制器。
  二、机器人本体
  工业机器人本体可以理解为一个机械手臂。不同结构的机械手臂灵活程度和擅长动作不同。机器人本体也称为机器人裸机,有多种形式。最常用的为六轴关节型机器人。


  图表 3  机器人本体按结构分类

  2013 年,全球工业机器人销售量达到17.9 万台www.cechina.cn,销售额增加至95亿美元,达到历史高峰。其中约10 万台安装在亚洲和澳洲。2017年全球机器人销售量将接近30万台。


  图表 4  全球通用型工业机器人销售量及增长率

  2013 年,中国销售3.7 万台工业机器人,同比增长60%,是2013年销售量最大的国家。这个数据还不包括台湾装机的0.5万台以及富士康内部生产的机器人数量。富士康生产的机器人在大陆的安装数量很难在公开资料中获得,据IFR推测,约1万台-3万台。即使不算这些,2008-2013 年间,中国机器人销量年均增长率36%。预计到2017年,中国工业机器人销售量将达到10万台。


  图表 5  全球机器人的增长主要在中国

  从保有量上来说,截至2013年底控制工程网版权所有,中国工业机器人保有量至少13.3万台。据IFR推测中国未来将先后超越德国、韩国、美国和日本,并于2017年超过40万台。


  图表 6  中国机器人保有量将由2013年的16.2万台增加到2017年42.8万台

  机器人密度是指每万名产业工人对应的机器人保有量。世界上机器人密度最高的国家是韩国。2013年其机器人密度高达437台/万名工人。世界平均机器人密度为62,而中国的机器人密度仅为30。国家的相关产业规划是预计到2020年中国工业机器人的产业体系要具备3至5家具有国际竞争力的企业,8至10个产业配套集群,机器人密度达到100以上。


  图表 7  中国2020机器人密度将达100以上

  2013年的外资机器人品牌在中国市场的销量占比达到75%。外资品牌中84%是关节型机器人,这一占比远高于国际平均水平。
  究其原因,主要源于两方面。
  一方面是中国的工业自动化制造基础相对薄弱,机器人的应用往往不具备成熟的配套环境,故而在机器人选型过程中倾向于灵活性最高的关节型机器人。
  另一方面在于一部分工业机器人的最终用户对机器人各种结构未必有非常深入的了解,故而在工业机器人解决方案的选取上未必能够找到最优性价比的组合。


  图表 8  中国工业机器人外资占据75%份额(亿元)

  国产机器人销售数量最多的是直角坐标机器人,占总销量的比重高达43%;销售数量第二位为scara机器人,占比25%;其销售额占比28%。这两种中低端机器人的销量占到国产机器人份额的68%。对于国际上用量最多的关节型机器人,国产销售量仅占23%。


  图表 9 2013年国产机器人低端机型占主导

  2013年国内市场上,直角坐标机器人、并联机器人和圆柱坐标机器人占比在63%-65%,有一定优势。SCARA市场中,国产机器人占55%,外资占45%。


  图表 10 2013国产直角坐标及并联机器人相对外资具优势

  非关节机器人方面,国产机器人可以占有50%左右的市场份额。原因两点:
  一来是非关节型机器人的技术门槛相对较低。
  二来是中低端市场较为分散,是主流外资机器人品牌防守较为薄弱的区域。
  而国产机器人厂商,也的确可以借此机会从易至难逐步攻克技术难题。
  三、机器人集成
  机器人集成是指在上述机器人本体上加装夹具及其他配套系统完成特定功能。
  机器人本体是标准品,可理解为一只手臂。
  系统集成就是给这只手臂安装上手(夹具),复杂的系统集成还需要安装眼睛(视觉控制)、触觉(力控)等完成相应动作及功能。甚至提供工作站或配套生产线。
  2013年,机器人与其相关软件及系统的全球总交易为290亿美元,其中中国交易量为95亿美元,为全球最大机器人市场。 预计到2020年国内机器人系统集成市场将达2000亿元。
  3.1机器人集成按应用分
  机器人按照应用分,可分为焊接应用,喷涂应用,搬运应用,装配应用,切割应用,打磨应用等等。国产品牌在搬运、喷涂等不需要高精度的领域已经有所渗透。对于焊接、装配、打磨等对工艺要求相对高的领域,渗透较慢。


  图表 11 国产机器人在简单应用中渗透较快

  3.2机器人集成按行业分
  机器人下游最终用户可以按照行业分为:汽车工业,一般工业。一般工业中又可以分为食品饮料,石化,金属加工,医药CONTROL ENGINEERING China版权所有,3C,塑料,白家电等等。
  其中汽车行业的自动化程度已经较高,中国汽车行业机器人密度高达281。而在非汽车工业(也称一般工业)中其机器人密度仅为14,机器人应用潜力巨大。


  图表 12 中国汽车行业机器人密度281


  图表 13 中国非汽车工业机器人密度仅14

  故这一轮由智能制造驱动的机器人在工业领域的广泛应用,主要增量在于一般工业(非汽车行业)。
  对于工业机器人而言,全球的增长在中国,中国的发展在当下,本体的核心在控制,短期机会在中低端机器人,突围外资垄断机会在集成,集成的关键在于渠道与非标标准化。

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