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从“跟随”到“并跑”:中国工业机器人补短板

日期: 2021-03-05
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从“跟随”到“并跑”:中国工业机器人补短板


2月初,工信部的官方微信公众号发布消息称,2020年1-12月,全国工业机器人完成产量237068台,同比增长19.1%。19.1%的同比增长率,已经是近3年来中国工业机器人完成产量的最高增长幅度。另外,国家统计局的数据显示,2019年1-12月,全国工业机器人产量累计增长为-6.1%,2018年1-12月则为4.6%。


工业机器人产量取得长足发展的2020年,也是中国稳居全球最大工业机器人应用市场地位的第8个年头。中国是制造大国,工业机器人是先进制造业的关键支撑设备,中国自然对工业机器人需求量大,国家发改委的文件指出,自2013年起,中国就已成为世界第一大工业机器人应用市场。


但中国工业机器人的密度还有待提升。国际机器人联合会(IFR)发布的《2020世界机器人报告》中的数据显示,2019年中国制造业的机器人密度在全球排名第15,每万名工人拥有机器人187台(则密度为187),远低于排名第一的新加坡,但已经超过世界平均水平:新加坡的机器人密度为918,世界平均密度则为113。


工业机器人有“制造业皇冠上的明珠”之美誉,世界上第一台工业机器人诞生于1959年,而中国对机器人的研发相对晚,起步于20世纪70年代。1982年,时任中科院沈阳自动化研究所所长的蒋新松带领科研团队研制出中国第一台工业机器人,蒋新松是中国工程院首批院士之一,有“中国机器人之父”之称。


经过半个多世纪的发展,中国的工业机器人产业目前发展得如何呢?存在哪些短板或瓶颈,又应该如何突围呢?

工业机器人的应用与制造

中国应用工业机器人的情况在过去数年里得到快速提升,尽管在2019年,中国的工业机器人密度对比新加坡还有较大差距,但在2014年,中国的工业机器人密度仅为36,低于世界平均密度。


而中国对工业机器人的购买量(或者说装机量),相当庞大。IFR的报告显示,2019年全球工业机器人销售量为37.3万台,其中销往中国的为14.05万台,约占全球销量的37.6%,中国的购买量不光在全球排名第一,而且比排名第二的日本(4.99万台)、排名第三的美国(3.33万台)、排名第四的韩国(2.79万台)、排名第五的德国(2.05万台)加起来的总量还要高。


在国内,汽车、3C、家电、金属加工等行业是最早应用工业机器人的领域,其中汽车和3C领域应用的工业机器人数量能占到中国工业机器人应用的半壁江山。


那么,中国购买的工业机器人中,有多少是“中国造”的?“中国造”的工业机器人,市场竞争力如何?


由中国科学院沈阳自动化研究所控股的上市公司机器人在2021年1月中旬发布的向特定对象发行股票并在创业板上市募集说明书(注册稿)提供了一些观察数据:2019年上半年,我国的工业机器人市场中,国产自主品牌的市场份额为36%,瑞士ABB的市场份额为13%,日本安川的市场份额为12%,日本发那科的市场份额为16%,德国库卡的市场份额为13%,剩下的10%是其他品牌。日本的安川、发那科,德国的库卡和瑞士的ABB,被业内称为工业机器人四大家族,是全球知名的工业机器人制造商。


机器人这家上市公司,成立于2000年,布局了工业机器人、协作机器人、移动机器人、特种机器人和服务机器人五大系列百余种产品,产品累计出口40多个国家和地区。


机器人公司向经济观察报记者介绍,目前中国的机器人制造已实现了由跟随到并跑阶段的跨越,一个比较大的竞争劣势是企业发展历程比较短,行业市场应用经验积累没有国外企业丰富,还需深度挖掘细分领域,积累经验。“拓展国外客户的困难在于外资企业对中国企业品牌认知度不高,需要大量行业业绩作为支撑。另外,对于公司来讲,国际化人才也比较短缺,真正理解客户需求需要一定时间。近几年国内遇到的问题主要集中在市场激烈竞争,上有高端壁垒,下有国内追兵,导致市场无序竞争。”机器人方面向经济观察报记者介绍称。“品牌”和“服务”也是戴家鹏跟经济观察报记者谈中国工业机器人竞争力话题时提到的两个关键词。戴家鹏博士毕业于麻省理工学院,曾在通用汽车制造发展部门设计自动化设备,2004年加入富士康后带领集团的自动化机器人团队直至退休,2016年获得约瑟夫·恩格尔伯格机器人大奖,在工业机器人行业工作多年,对该行业有很深的观察。


在戴家鹏看来,评价中国造的工业机器人的竞争力,不能一概论之,要分产业领域、应用场景,“如果说是汽车这种传统应用领域,中国造的工业机器人竞争力是不够的,品牌、服务的可靠度都需要时间积累,但在搬运等对精度、灵敏度要求低一些的领域,中国造的工业机器人竞争力很大。”“我国工业机器人的优势是性价比较高,薄弱点主要是在精度、稳定性和使用寿命方面。国产工业机器人目前的主要应用领域是搬运和上下料,在高端的汽车制造、3C等领域普遍采用国外的6轴或以上工业机器人。”华南智能机器人创新研究院博士李文威则如是向经济观察记者介绍。


戴家鹏认为,价格肯定是衡量竞争力的一个重要指标,中国造有一个特色,就是很容易出现价格破坏者,“价格破坏者不一定是坏的,它可能促进行业的发展,但它的出现对于国内外厂商都是一个压力。”


技术含量、对高精度零部件的掌控力,目前是中国工业机器人面临的挑战。工业机器人的生产产业链,可以大概划分为上中下游,上游是零部件的制造,特别是减速器、控制器、伺服电机等核心零部件的制造;中游是机器人本体的制造,下游是系统集成,在机器人本体的基础上,结合开发出来的智能化软件,布置生产线,使工业机器人真正投入使用。


国产工业机器人的另一龙头企业埃斯顿在1月中旬发布的2021年度非公开发行A股股票预案里介绍,减速器、伺服系统、控制器这三个核心零部件是工业机器人的核心技术壁垒,分别约占工业机器人成本构成的36%、24%和12%,合计占比超过70%。


机器人公司则向经济观察报记者介绍,在工业机器人的整个产业链中,整机制造的毛利率最低,控制器是工业机器人的大脑,决定着工业机器人的优胜劣汰,技术含量高,毛利率也最高,毛利率次高的是伺服系统,伺服系统包括伺服电机和伺服驱动器,减速器也非常重要,但国产减速器的毛利率很低。


埃斯顿在上述非公开发行股票的预案里介绍,目前,国内约85%的减速器市场、70%的伺服系统市场和超过80%的控制器市场均被国外品牌占据,国产核心部件与国外品牌性能指标存在一定差异,如果无法突破高精度减速器、高灵敏度伺服系统和高性能控制器的关键技术,不仅侵蚀国内工业机器人产品的利润水平,也不能从根本上提升国产机器人的性能和可靠性水平。


早在十三五规划开局之年,国家发改委发布的机器人产业发展规划(2016-2020年)里就指出,我国工业机器人产业跟工业发达国家存在的一个较大差距是机器人产业链关键环节缺失,零部件中高精度减速器、伺服电机和控制器等依赖进口,此外,相关企业“小、散、弱”问题突出,缺乏产业竞争力。


目前看来,上述两个差距还未取得著有成效的改善。工信部的数据显示,2020年全国规模以上工业机器人制造企业营业收入为531.7亿元。国内比较有名气的工业机器人上市公司机器人的市值为186亿元、埃斯顿的市值为261亿元。

补短板与突围

回溯历史,戴家鹏认为,包括工业机器人四大家族在内等国际知名机器人制造商崛起的一个关键因素是,它们跟汽车厂商密切合作多年,从满足汽车制造所需的点焊、喷涂、搬运等需求起家,找到了应用场景,并根据客户所需开发新产品。“我觉得两化融合的提法说得特别好。”戴家鹏称。所谓的“两化”指的是信息化和工业化,两化融合就是要让信息化和工业化高度结合,以信息化带动工业化,以工业化促进信息化。戴家鹏认为,很多人都意识到技术的重要性,信息化就强调技术,但光有技术还不行,技术要有用武之地,从用武之地孵化出来的技术,才最有生命力。


为技术找到用武之地、从应用场景倒逼技术的进步,也是一些工业机器人从业者的经验之谈。华南智能机器人创新研究院有在做工业机器人打磨、焊接、喷釉等领域的技术研发,当经济观察报记者问起企业对研究院的技术成果的接受度情况时,院长曹永军告诉记者,客户看重的不是研究院取得的专利情况,关键是看能不能解决生产线上的实际问题。


机器人公司则向记者介绍,公司旗下的工业机器人在港珠澳大桥的焊接上取得突破,2020年公司新推了针对焊接的火弧焊机器人系列,市场需求明显。“充分印证了要在细分重点领域精耕细作后才能获得突围,可以说近几年众多国产工业机器人就是通过这样的方式在不断拓展市场应用领域。”机器人公司方面称。


对于后续的发展,机器人公司方面认为,必须突破核心零部件的国产替代化,核心零部件仍然是制约国产机器人发展的瓶颈,如果不把核心零部件掌握在自己手里,随着行业竞争的加剧,外资品牌降价,国产品牌会很被动。


此外,机器人公司方面指出,目前行业不仅存在高端人才缺口,而且人才培养结构存在问题,重研发轻应用。


“在核心零部件和本机制造领域,掌握核心技术的研发技术人员及具备丰富经验积累的装配人员较为缺乏;在系统集成领域,缺乏具备跨学科能力的专业人才,现场调试、维护操作与运行管理等应用型人才的培养力度依然欠缺。以往单纯依托对口专业学校输送专业人才的培养机制已难满足未来行业人才需求,需要政府、企业、教育机构、第三方行业组织共同推动中国工业机器人行业的人才培养与发展。”机器人公司方面称。


戴家鹏则强调基础能力的建设。他认为,还需从软件方面加强,这些软件,包括底层控制软件、机器人整体控制软件、设计分析软件、工业通讯软件以及仿真软件。在产业链补短板方面,戴家鹏建议,除开加强机器人制造商与应用行业的协作之外,也要注重发挥二阶供应商(即供应商的供应商)的力量。


工业机器人从诞生至今,已经走过了三代发展历程,从第一代的示教再现,只能重复预装程序里的指定动作,到第二代的离线计算编程,显著提高适应力,再到第三代的智能化,感知能力、自主决策力、抗干扰能力增强,逐步渗透制造业场景。“不要小看齿轮、轴承、感应器、光感、气动等零部件企业。”戴家鹏称,这些零部件企业的产品不仅可以提供给工业机器人,也可以提供给其他自动化设备,它们的发展繁荣度应该要走在机器人整机制造前面。


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