工業(yè)機(jī)器人行業(yè)運行情況及發(fā)展趨勢分析

柳昕

我國已經(jīng)連續(xù)八年成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費國，在勞動力人口下降和“用工荒”的背景下，“機(jī)器換人”成為我國制造業(yè)自動化改造、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。由工業(yè)和信息化部等15個部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，到2025年，我國成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地。同時，伴隨下游需求端制造業(yè)回暖、新能源和醫(yī)療器械等領(lǐng)域快速發(fā)展、制造業(yè)對自動化改造需求大幅增加、疊加我國核心零部件配套能力逐步提升，預(yù)計我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)在未來幾年行業(yè)發(fā)展空間較大。

一、工業(yè)機(jī)器人行業(yè)概況

（一）工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析

工業(yè)機(jī)器人行業(yè)上游為核心零部件環(huán)節(jié)（包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器等），中游為工業(yè)機(jī)器人本體制造環(huán)節(jié)，下游為系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)。

核心零部件環(huán)節(jié)附加值最高。據(jù)頭豹研究院統(tǒng)計，上游核心零部件中控制器與減速器兩項成本占比超70%，本體制造環(huán)節(jié)約占20%左右。這主要是由于工業(yè)機(jī)器人的核心功能主要由控制系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)提供，而控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)屬于工業(yè)機(jī)器人核心零部件環(huán)節(jié)，且技術(shù)壁壘相對其他環(huán)節(jié)更高，因此核心零部件制造環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本占比更高。

中游本體制造商眾多且競爭激勵，且國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)生產(chǎn)成本顯著高于國際企業(yè)，難以形成價格優(yōu)勢，因此，中游本體制造環(huán)節(jié)，我國企業(yè)市場份額相對較少。我國下游系統(tǒng)集成商雖然企業(yè)數(shù)量較多但普遍規(guī)模較小，但在中低端領(lǐng)域具備價格與服務(wù)優(yōu)勢。

（二）總體運行情況分析

1.消費端：下游應(yīng)用場景不斷豐富。

汽車制造與3C電子行業(yè)是工業(yè)機(jī)器人使用量最高的兩大行業(yè)。但近年來對工業(yè)工業(yè)機(jī)器人新增需求有所降低。以汽車制造業(yè)為例，2020年汽車制造業(yè)工業(yè)累計安裝量較2019年降低21.46%。但隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用場景在不斷豐富，整體呈現(xiàn)出在下游應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域間不斷延伸拓展的趨勢。

據(jù)中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CRIA）統(tǒng)計，2020年我國自主品牌機(jī)器人在食品制造、塑料和化學(xué)制品、非金屬礦物制品和汽車行業(yè)市場份額上升且自主品牌工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)繼續(xù)擴(kuò)大，已涵蓋國民經(jīng)濟(jì)56個行業(yè)大類和171個行業(yè)中類，釋放出更多的市場需求。例如，湖北華強(qiáng)科技股份有限公司與新松機(jī)器人公司合作完成新冠肺炎疫苗瓶裝丁基膠智慧工廠的整體布局；新松機(jī)器人公司為寧德時代新能源公司研發(fā)適用于電池生產(chǎn)環(huán)境下應(yīng)用的AGV機(jī)器人。

2.供給端：工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化自主進(jìn)程提速。

根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020-2021年我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量連續(xù)兩年維持較高增長水平，2021年全年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)36.6萬臺，較2020年增長44.9%。具體來看，2021年1-6月，工業(yè)機(jī)器人累計產(chǎn)量173630套，同比增長69.80%，同時6月工業(yè)機(jī)器人單月產(chǎn)量為全年峰值。而2021年6月之后，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量增速開始放緩，2021年12月工業(yè)機(jī)器人單月產(chǎn)量35175臺，同比增長15.1%。究其原因，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量的變化與后疫情時代的產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇存在著較大的關(guān)系。2020年4月開始，我國開啟了后疫情時代的復(fù)蘇進(jìn)程，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量自此開始了連續(xù)四個季度的高增長，而到2021年二季度末，迎來新一輪的拐點，復(fù)蘇接近尾聲，增速開始緩慢下行。

近年來，工業(yè)機(jī)器人減速器、控制器、伺服電機(jī)等核心零部件逐漸取得突破。部分企業(yè)以下游的系統(tǒng)集成作為切入點，依靠深入的業(yè)務(wù)及場景理解能力，逐步開展機(jī)器人中上游技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)，與國外先進(jìn)技術(shù)的差距不斷縮小。但三大核心零部件中的國產(chǎn)控制器產(chǎn)品在軟件方面較國際一流水準(zhǔn)仍有差距，具體表現(xiàn)為響應(yīng)速度、易用性和穩(wěn)定性方面的不足，而國產(chǎn)控制器硬件平臺在處理性能和長時間穩(wěn)定性方面已經(jīng)與國外產(chǎn)品水平相當(dāng)。

除控制器外，在國外企業(yè)原來占據(jù)較大優(yōu)勢的伺服系統(tǒng)和減速器領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年積累和技術(shù)沉淀，已經(jīng)逐步獲得國際市場認(rèn)可，產(chǎn)品競爭力及銷售量不斷上升。例如綠的諧波已掌握諧波減速器多項核心技術(shù)，圍繞抗磨新材料、潤滑新技術(shù)、獨特材料處理等領(lǐng)域，擁有9項發(fā)明專利和72項實用新型專利。秦川機(jī)床工具集團(tuán)牽頭已研制出5種機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器核心零件專用加工裝備，形成年產(chǎn)10000套工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的能力。

（三）工業(yè)機(jī)器人行業(yè)政策環(huán)境

國家在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域及焊接設(shè)備領(lǐng)域出臺了一系列政策，如《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》。地方政府同樣重視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，各?。ㄊ校┦奈逡?guī)劃綱要中也多次提及工業(yè)機(jī)器人，要求推動工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)，培育工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。例如，北京提出圍繞新一代信息技術(shù)、醫(yī)藥健康、機(jī)器人與智能裝備等領(lǐng)域發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)；上海重點支持智能機(jī)器人研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；廣東重視打造智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群，支持廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、中山等地開展機(jī)器人研發(fā)創(chuàng)新和生產(chǎn)，集中力量突破減速器、伺服電機(jī)和系統(tǒng)以及控制器等關(guān)鍵零部件和集成應(yīng)用技術(shù)。江蘇實施“531”產(chǎn)業(yè)鏈遞進(jìn)培育工程，著力培育工業(yè)機(jī)器人等50條重點產(chǎn)業(yè)鏈，做強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人等30條優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈。

圖1 2019-2021年我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量

二、工業(yè)機(jī)器人核心環(huán)節(jié)發(fā)展趨勢

（一）核心零部件之減速器

工業(yè)機(jī)器人主要使用RV減速器和諧波減速器兩種精密減速器。RV減速器技術(shù)上通過多級減速傳遞運動，具有高剛性與高扭矩承載能力，適用于機(jī)器人大臂、基座等重負(fù)載部分，價格區(qū)間在5000-8000元，代表廠商為日本納博特斯克。諧波減速器技術(shù)上通過柔輪的彈性變形減速傳遞運動，具有體積小、運動精度高的特點，適用于機(jī)器人小臂、腕部、手部等需要精細(xì)化操作的部位，價格區(qū)間在1000-5000元，代表廠商為日本哈默納科。RV減速器與諧波減速器的應(yīng)用場景有所區(qū)別，RV減速器應(yīng)用場景集中于汽車加工、金屬加工等行業(yè)，而諧波減速器適用于醫(yī)療、食品飲料、3C電子等輕負(fù)載行業(yè)。

當(dāng)前，綠的諧波、南通振康、中大力德等企業(yè)具備了減速器規(guī)?；慨a(chǎn)能力。總體來看，諧波減速器國產(chǎn)化進(jìn)程較快，RV減速器國產(chǎn)化仍然較低。

（二）核心零部件之伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是一種以機(jī)械位置或角度為控制對象的自動控制系統(tǒng)，通常由伺服驅(qū)動器與伺服電機(jī)組成。伺服系統(tǒng)整體仍以外資企業(yè)為主，尤其是高端市場主要被西門子、松下等外資品牌把控。我國本土品牌持續(xù)采取定制化與低價策略搶占外資品牌的份額，在部分細(xì)分市場上表現(xiàn)出明顯的競爭優(yōu)勢，隨著本土廠商在產(chǎn)品技術(shù)及市場推廣上的提升，以匯川技術(shù)為代表的本土企業(yè)正在加速崛起。匯川技術(shù)在我國伺服電機(jī)市場份額排名第四，市占率為10%，整體行業(yè)CR5高達(dá)51%，行業(yè)頭部效應(yīng)較為明顯（見圖2）。

圖2 伺服系統(tǒng)競爭格局

除工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域外，伺服系統(tǒng)還可應(yīng)用于機(jī)床、電子制造設(shè)備、包裝機(jī)械、防治機(jī)械、塑料機(jī)械等行業(yè)，其中應(yīng)用最大的領(lǐng)域是機(jī)床，占比達(dá)到20.4%。目前，我國伺服系統(tǒng)處于市場成長期，未來智能制造對伺服系統(tǒng)的需求持續(xù)高漲。據(jù)MIR DATABANK統(tǒng)計，2020年伺服系統(tǒng)市場規(guī)模達(dá)202億元，2021年市場規(guī)模約為225億元，預(yù)計2022年市場規(guī)模將達(dá)到250億元，2023年將突破300億元。隨著國產(chǎn)化進(jìn)程不斷加深，本土企業(yè)不斷加大研發(fā)投入，以技術(shù)優(yōu)勢及成本優(yōu)勢搶占市場，伺服系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展空間將進(jìn)一步打開。

（三）核心零部件之控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制整臺機(jī)器人的運動，主要任務(wù)是接收來自視覺、力覺等傳感器的檢測信號，驅(qū)動伺服電機(jī)，從而實現(xiàn)控制機(jī)器人在工作空間中的位置、姿態(tài)、速度。據(jù)智研咨詢測算，2019年我國工業(yè)機(jī)器人控制器市場規(guī)模為15.32億元，同比增長23.6%；2020年我國工業(yè)機(jī)器人控制器市場規(guī)模為19.02億元，同比增長24.2%。

為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)一般由機(jī)器人本體制造商自主研發(fā)。因此，從市場份額來看，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的市場份額與本體制造市場份額基本保持一致，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川分別占據(jù)前四名。綁定機(jī)器人本體的運控一體化將是本土企業(yè)突圍的必要趨勢和選擇。以廣州數(shù)控、埃斯頓等擁有數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)的代表性企業(yè)已經(jīng)開始研制運動控制一體化產(chǎn)品，其中機(jī)器人專用運動控制產(chǎn)品也逐步向行業(yè)推廣并走向成熟，并以此為契機(jī)進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)。此外，國內(nèi)也誕生了以固高科技為代表的專注于運動控制產(chǎn)品的企業(yè)，服務(wù)對象聚焦小型工業(yè)機(jī)器人廠商，主要業(yè)務(wù)為向工業(yè)機(jī)器人集成商提供控制系統(tǒng)平臺。

（四）本體制造

工業(yè)機(jī)器人本體制造生產(chǎn)商主要負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人本體的組裝和集成。目前我國工業(yè)機(jī)器人高端市場仍然被“四大家族”（發(fā)那科、庫卡、ABB、安川）占據(jù)。根據(jù)MIR DATABANK統(tǒng)計，2020年“四大家族”出貨量占我國工業(yè)機(jī)器人出貨量的36%。國產(chǎn)龍頭埃斯頓市場份額為3%，為前十名中唯一一家本土品牌。2015—2020年，國產(chǎn)機(jī)器人本體市場占有率由18.6%提高至28.6%。從本體結(jié)構(gòu)上來看，我國工業(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%（見圖3）。

圖3 本體制造競爭格局

（五）系統(tǒng)集成

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商處于工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用端，為終端客戶提供應(yīng)用解決方案，并負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用二次開發(fā)和自動化。系統(tǒng)集成商主要參與者主要有機(jī)器人本體制造商、機(jī)器人貿(mào)易企業(yè)、自動化設(shè)備企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)自動化部門。機(jī)器人本體制造商與自動化設(shè)備企業(yè)在該領(lǐng)域中有較強(qiáng)競爭力。本體制造商對機(jī)器人本體性能較為了解且具有機(jī)器人定價權(quán)的優(yōu)勢，自動化設(shè)備企業(yè)則在工程項目方面有經(jīng)驗積累，集成能力較強(qiáng)。相對來說，機(jī)器人貿(mào)易企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)自動化部門對機(jī)器人產(chǎn)品熟悉度低且集成能力較弱。

國際工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商主要集中在高端市場，而我國系統(tǒng)集成商多數(shù)集中在中低端領(lǐng)域，主要服務(wù)于食品飲料、醫(yī)療、物流等行業(yè)。此類領(lǐng)域由于需求多樣化，定制化程度較高，價值量相對較低，我國系統(tǒng)集成商具備價格與服務(wù)優(yōu)勢。目前，MIR DATABANK數(shù)據(jù)庫共收錄9456家系統(tǒng)集成商，長三角、珠三角為兩大集聚區(qū)域，兩地區(qū)廠商合計占比為七成，與工業(yè)機(jī)器人區(qū)域分布特點基本吻合。

■蜂隨香來｜趙來清/攝

系統(tǒng)集成與機(jī)器人其他環(huán)節(jié)相比行業(yè)壁壘較低，市場規(guī)模也遠(yuǎn)大于本體制造市場。分行業(yè)來看，汽車、電子、金屬加工為占比最大的三個行業(yè)，分別占比29.8%、21.0%、10.9%。其中，外資系統(tǒng)集成商在汽車整車、倉儲物流等高端領(lǐng)域具備優(yōu)勢，本土系統(tǒng)集成商則在金屬加工、汽車電子、電子等中低端領(lǐng)域具備優(yōu)勢。但本土系統(tǒng)集成商也在從汽車焊裝等領(lǐng)域?qū)Ω叨耸袌鲞M(jìn)行滲透。此外，食品飲料、醫(yī)療用品等定制化要求高的領(lǐng)域則基本被本土系統(tǒng)集成商所壟斷。

三、工業(yè)機(jī)器人行業(yè)潛在的風(fēng)險

（一）毛利率下滑風(fēng)險

近年來，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)快速發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)數(shù)量不斷增加。同時，“四大家族”等國外企業(yè)不斷擴(kuò)充國內(nèi)產(chǎn)能和銷售渠道。若未來本土企業(yè)無法通過技術(shù)升級提高自主化率，或者自主研發(fā)產(chǎn)品無法得到客戶認(rèn)可，則會面臨市占率下降、盈利能力下降的風(fēng)險，從而失去市場競爭力。

（二）原材料供應(yīng)風(fēng)險

工業(yè)機(jī)器人本體制造、系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)依賴于外購電子電器元器件、核心零部件。潛在市場需求的增加會帶動工業(yè)機(jī)器人行業(yè)未來幾年的高速發(fā)展，但電子電器元器件、核心零部件產(chǎn)能可能無法有效匹配行業(yè)發(fā)展需求。此外，2020年開始，控制器關(guān)鍵原材料新篇出現(xiàn)供貨緊張，疊加國際其他不可抗力因素，為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展帶來不確定性。

（三）下游市場波動風(fēng)險

汽車及零部件行業(yè)、金屬加工行業(yè)、3C電子行業(yè)為工業(yè)機(jī)器人主要下游應(yīng)用領(lǐng)域。下游行業(yè)波動，將會影響工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)需求。以汽車行業(yè)為例，2022年上半年受新冠肺炎疫情影響，我國部分新能源汽車主機(jī)廠回款周期延長，芯片短缺、動力電池價格上漲，進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)成本，且消費端消費動能不足，短期內(nèi)會對工業(yè)機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)生不利影響。

①AGV機(jī)器人指復(fù)合移動機(jī)器人，是指由移動平臺、操作機(jī)（以機(jī)械臂為主）、視覺模組、末端執(zhí)行器等組成，利用多種機(jī)器人學(xué)，傳感器融合定位與導(dǎo)航、移動操作、人工智能等技術(shù)，集成了移動機(jī)器人與操作機(jī)功能的新型機(jī)器人。與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，復(fù)合移動機(jī)器人可以集成更多功能，同時能串聯(lián)更多環(huán)節(jié)工作，機(jī)械臂的作業(yè)地點也不再受限。