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机器人行业发展研究

来源:国泰君安 2015-11-27 09:50:00打印

作者:李悦

机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”机器人既是先进制造业的关键支撑装备,也是改善人类生活方式的重要切入点,其研发及产业化应用是衡量一个国家科技创新、高端制造发展水平的重要标志。

随着近年来我国人口红利逐步消失,劳动力成本不断上升,大规模应用机器人取代人工的必要性日益凸显,同时随着我国居民生活水平的提高,居民生活消费类机器人的需求日益强烈。因此,大力发展我国机器人产业,对于我国推动工业转型升级,加快制造强国建设,改善人民生活水平具有重要意义。

、行业监管体制、行业政策

1、行业主管部门和监管体制

我国机器人行业的主管部门是国家工信部,工信部负责制订我国机器人行业的产业政策、产业规划、行业技术体制和技术标准,对行业的发展方向进行宏观调控,推动机器人行业发展及自主创新。同时,机器人行业也受国务院、国家发改委、国家科技部等部门的宏观调控。

本行业以行业协会形式进行自律管理,主要为中国机械工业联合会。中国机械工业联合会是在我国工业管理体制改革中由机械工业全国性协会、地区性协会、具有重要影响的企事业单位、科研院所和大中专院校等自愿组成的综合性行业协会组织,负责调查研究行业经济运行、企业发展方向,为政府部门制定行业技术经济政策、贸易政策和行业结构调整等提供建议和咨询服务;同时负责制定行规行约,促进行业自律,维护行业整体利益和消费者的合法权益。2013年4月中国机械工业联合会组织成立中国机器人产业联盟,在我国机器人产、学、研、用等多方面推动了行业发展,加速了机器人技术与产品在各行业中的普及应用。

2、主要法规和行业政策

机器人行业一直是我国政府重点鼓励发展的产业,国家相继出台了一系列支持、鼓励机器人产业发展的政策,具体如下:



行业发展现状和前景

1、机器人行业分类

根据机器人应用方向和服务功能的不同,机器人行业可以分为工业机器人和服务机器人等。工业机器人又大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车(AGV)机器人、净室机器人等。

服务机器人又可以划分为个人/家用机器人以及专业服务机器人。个人/家用服务机器人这类贴近消费者端的产品销量大、单价便宜,市场份额占比不断提升,近年来获得了较快的发展,个人/家用机器人主要包括家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等。专业服务机器人主要包括场地机器人、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人,以及国防、营救和安全应用机器人等。

教育机器人是工业机器人的一个具体细分,主要指在教学活动中应用的机器人。相对于工业机器人、服务机器人而言,教育机器人行业细分较小。

机器人行业的主要分类具体可参见下图:


2、机器人行业产业链

服务机器人应用的领域广泛,上下游产业链构成也各异,因此本报告重点介绍工业机器人的产业链情况。

工业机器人行业的产业链主要包括研发、零配件生产、机器人本体制造、系统集成和售后服务。工业机器人行业所需的原材料主要包括铸铁、铝合金、不锈钢等传统材料以及碳纤维、尼龙树脂等复合新材料,零部件主要包括减速机、伺服电机和控制器等;其中,上游的铝材、钢材、五金件等竞争较为充分,生产所用的原材料均可以从国内得到充足的供应,生产过程中所用到的某些关键零部件可从海外公司或其设在中国的生产基地得到充足的供应。

机器人行业中游本体制造商负责工业机器人支柱、手臂、底座等部件与精密减速机等零部件生产加工组装,并负责机器人的直销;系统集成商负责工业机器人软件系统开发和集成,是工业机器人自动作业的重要构成,市场规模超过本体制造商。

机器人行业下游主要是合作商、代理商和第三方服务机构,主要承担厂商的系统二次开发、定制末端执行器、售后服务,承担工业机器人品牌的代理、分销,负责工业机器人的使用、维护、教育培训等。

本行业产品直接服务的客户领域较广,应用领域包括汽车、电子电器、金属加工、陶瓷卫浴、橡胶及塑料等,因此易受下游景气度影响。一方面,生产制造型企业在生产自动化方面需求的提升对本行业起到了直接的拉动作用;另一方面,生产制造型企业对自动化系统性能指标要求在不断提高,为确保产品符合客户不断提升的需求,本行业必须不断加大在技术研发领域和自主创新领域的投入。下图为工业机器人行业的上下游产业链情况:


3、机器人市场规模情况

(1)工业机器人市场规模

近几年,我国在工业机器人应用领域得到了迅速发展,据国际机器人联合会(IFR)发布的统计报告,截至2014年底,全球工业机器人保有量和我国工业机器人保有量分别为1,480,778台和189,358台,2005年至2014年的年复合增长率分别为4.84%和32.26%。


据国际机器人学联合会(IFR)的统计数据显示,目前我国已成为全球最大的工业机器人市场,同时我国对工业机器人的需求将继续保持迅猛增长,一个重要原因是当前我国的工业机器人密度仍相对较低,截至2014年底,在中国每1万名工人仅拥有约36个机器人,世界平均水平是每万名工人拥有约66个机器人,而韩国、德国、日本等发达国家的机器人密度是中国的8倍之多,达到每万名工人约300台机器人。作为世界制造大国,我国社会人口逐步进入老龄化阶段,工厂用工成本逐年高涨,随着产业结构转型升级,未来我国在工业机器人领域将拥有更加广阔的市场。

根据国际机器人联合会(IFR)估计,2015年全球工业机器人销量达到约24.80万台,是目前机器人行业的主要应用方向;其中我国已成为全球工业机器人的最大市场,销量达到约8.20万台,销售额达到128.20亿元。根据赛迪顾问预计,到2020年全球工业机器人销量将突破43万台,年均增长率保持将在12%左右;未来中国工业机器人市场将继续保持稳定增长,到2020年中国工业机器人市场规模将突破16万台,年均复合增长率在19.50%左右。


工业机器人与自动化成套装备是生产过程中的关键设备,能够用于制造、安装、检测、物流等多个生产环节,因此,工业机器人广泛应用于汽车、电子、塑料、食品、金属加工等行业。汽车和电子是我国工业机器人应用最多的两个行业,我国2015年上述两个产业占到47.5%的市场份额。随着工业机器人向着更深更远的方向发展以及智能化水平的提高,工业机器人的应用将从传统制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿、建筑、农业等各种非制造行业。

(2)服务机器人市场规模

随着我国社会逐步进入老龄化阶段,人力成本不断增加,服务机器人经济性提高,恶劣作业环境需要更多服务机器人代替人类,我国服务机器人爆发式增长的现实需求越来越强烈。同时,支撑服务机器人爆发式增长的技术日趋成熟,其中包括环境感知等各类传感器使得服务机器人已经获得越来越接近于人类的感知能力;大数据、云计算技术使服务机器人可以轻松获取大量信息资源,在作决策时方案优选的能力越来越强,人工智能水平不断提高;生物材料的发展使得服务机器人的人机互动性越来越好。

根据国际机器人联合会(IFR)统计,2014年全球服务机器人市场销售额约59.7亿美元,其中个人/家庭服务机器人2014年全球销量约为470万台,销售额22亿美元;专业服务机器人2014年全球销量约为2.42万台,销售额37.7亿美元。

在个人/家庭服务机器人领域,随着社会进步以及机器人技术的发展与成熟,过去五年行业保持高速增长,2010年至2014年全球销售额年平均增长率约为37.8%。目前家庭服务机器人销量最大、销量市场占比约为71.7%。家庭服务机器人主要包括家务机器人、娱乐用教育机器人、残障辅助机器人等,家务机器人和娱乐机器人销量大致占99.9%的市场份额,残障辅助机器人市场份额很小,但潜力大,因为当前许多国家正在运作此类项目和计划以推广残障辅助机器人的技术和使用率。个人服务机器人将是继个人计算机之后的一个新兴产业,将是第三个以超规模速度走向家庭的产品,具有广阔的发展空间。


在专业服务机器人领域,过去五年行业增长速度较慢,2010-2014年全球专业服务机器人销售额年均复合增速约为3%;2014年全球专业服务机器人销售额为37.70亿美元,同比增长5.60%,销量为24,207台,同比增长11.50%;近几年专业服务机器人的销量虽然增长很快,但由于专业服务机器人价格的降低,销售额增长相对缓慢。根据国际机器人学联合会(IFR)报告中的预测,2015年至2018年期间,专业服务型机器人的销售量会增加到15.20万台左右,市场规模会上升至196亿美元,接近2014年市场规模的5倍。

专业服务机器人领域目前主要分为四类,即国防应用机器人、场地机器人、医疗机器人和物流系统机器人。2014年,全球国防应用机器人销售额10.23亿美元,同比增长29.17%,销量11,100台,同比增长15.97%;场地机器人销售额9.89亿美元,同比增长12%,销量5,700台,同比减少3.39%;医用机器人销售额为13.17亿美元,同比减少9.17%,销量为1,224台,同比减少6.15%;物流机器人销售额2.61亿美元,同比减少42%,销量2,664台,同比增长38.95%。在专业服务机器人中,国防应用机器人是需求最大的专业服务机器人,而医用和物流用途机器人是增长潜力最大的两类专业服务机器人。

2013年12月,工信部发布的《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》指出到2020年,我国需形成较为完善的工业机器人产业体系,培育3-5家具有国际竞争力的龙头企业和8-10个配套产业集群;工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强,高端产品市场占有率提高到45%以上,机器人密度达到100台以上,基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。2015年5月,国务院发布的《中国制造2025》中指出未来我国围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人,以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求,积极研发新产品,促进机器人标准化、模块化发展,扩大市场应用。突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。在国家产业政策的引导下,我国机器人行业将迎来重大发展机遇。

4、机器人行业发展前景

目前对“机器人”已经很难再精确定义,从“变形金刚”到纳米机器人,从工业机械手臂到网络虚拟;从高度类人形到动物形态,未来随着人工智能的发展,一切有智能的感知、分析、执行功能的器物都可以是机器人。机器人是各种先进技术的深度融合,将是智能社会、智慧地球发展中不可或缺的重要支撑。未来,人工智能将赋予机器人自主决策、自我控制能力,甚至使其像人一样思考和想象,进而成为人类未来生产和生活中的重要伙伴。机器人的主要作用也从替代人工,到辅助帮助人类,再到服务人类,康复、增强人类不断演化。下一代的工业机器人是人机协作、人机共融,下一代服务机器人主要体现在高智能。

在工业机器人领域,中国工业机器人需求快速扩张。结合发达国家制造业回归与转型升级,未来10年,全球工业机器人行业将进入一个前所未有的高速发展期。随着中国核心零部件技术的不断突破,中国自主生产的机器人产品与国外产品相比价格竞争优势凸显,机器人工业应用具有更高的经济性,应用领域范围将远超前期,市场进一步扩张,同时会促进我国各类机器人技术的研发进程。未来我国机器人行业将在良性循环中高速发展。

在服务机器人领域,随着人工智能的突破,未来将是一个万亿美元的巨大市场。目前来看,服务机器人整体尚处在导入期,其中家庭服务机器人、军事机器人、医疗机器人已初步实现产业化。未来或将代替电脑、手机等职能终端的服务机器人将彻底改变人类的生活方式,成为连接虚拟世界和物理世界的重要桥梁。

三、行业风险特征

1、人才缺乏、自主创新能力不足

机器人行业属于技术密集型产业,人才优势是行业内企业的核心竞争力之一。机器人产业各业务环节均需要专业型人才,而全系列专业人才的培养需要多年实践经验。由于我国在机器人技术研发领域起步较晚,目前与发达国家相比存在较大差距,未来我国如果无法拥有大量上述专业人才,会严重影响我国在机器人领域的自主创新能力,在高端技术产品上的缺失将严重影响我国机器人行业整体市场竞争力。一旦面临人才流失、丧失持续创新能力的局面,将对企业的持续经营产生重大影响。

2、行业竞争加剧

近些年,各主要发达国家均发布了一系列促进本国机器人行业发展的政策,而早在十几年前,国际机器人行业“四大家族”就开始进入中国,通过建立中国办公室、寻找并培育代理商、组建合资公司、建立研发中心、工程中心,最终建立生产基地和国内分公司,逐步完成在我国的机器人产业布局,占据了主要的机器人市场份额。根据OFweek行业研究中心数据统计,截至2015年12月底,国内机器人企业数量达到1,026家。其中广东、浙江和江苏的机器人厂商最多,分别达到285家、156家和125家。这些企业多数出现在2014年国家及各地方政府“机器换人”政策推出前后,约20%是本体制造商,众多机器人企业的涌现使得未来行业面临更加严峻的竞争环境。

3、技术、产品研发风险

未来几年,下一代机器人产品需要有更高的技术支撑,最终应用终端客户也将对机器人的技术先进性、产品稳定性、持续升级换代等提出更高要求。为保持新产品研发在行业中的领先优势,适应下游客户特殊的需求,行业内公司依托技术与人才优势,不断加大研发投入,持续增强自身的研发能力。尽管如此,行业企业仍可能面临因技术和产品研发不能及时、完全满足客户需求或竞争对手推出更先进、更具竞争力的技术和产品,从而导致产品市场占有率下降和产品利润率下滑的风险。

四、机器人行业市场竞争格局

目前世界上至少有48个国家在发展机器人产业,发展处于前列的国家中,西方国家以美国、德国和法国为代表,亚洲以日本和韩国为代表。

机器人四大家族包括ABB、安川、发那科、KUKA,占据了行业第一梯队。机器人四大家族由于进入机器人行业较早,当前生产规模大、成本低,产品线丰富,能应对各种主流应用,产品性能代表世界先进水平,系统集成占据高端和主导地位,当前市场占有率超过50%。机器人四大家族内部各有自己竞争优势的领域,如ABB在工程集成和冲压自动化领域,安川在非汽车产业焊接领域,发那科在本体和机加工、物流,KUKA在汽车焊装等领域。

机器人行业第二梯队主要由国际二线品牌占据,包括意大利柯马、日本OTC、NACHI、三菱、EPSON、川崎、法国史陶比尔、美国ADEPT等,以及德国杜尔、CLOOS等重要的系统集成商。这些企业整体实力虽不如机器人四大家族,但在一些细分领域超过机器人四大家族。如史陶比尔的本体速度精度最高,在激光和高端装配领域应用广泛;杜尔在全球机器人涂装领域占有超过60%的市场份额;三菱、EPSON的小型机器人具有较高的性价比链。

机器人行业第三梯队以国内大中型机器人企业为代表,包括沈阳新松、广州数控、埃夫特、埃斯顿、新时达等国内知名企业。这些企业的产品跟第一梯队差距较大,部分接近第二梯队。第三梯队主要由之前从事数控、集成等相关领域的公司进入机器人产业后形成,有技术背景和应用渠道,资金实力强,是国产机器人发展水平的代表。

国内其他中小型机器人企业或新进企业属于机器人行业第四梯队,特点是数量多且增长快,很多是2014年后受国家政策刺激进入,普遍处于野蛮生长的状态。但这些机器人企业大多缺乏技术积累,以组装为主,产品偏低端,同质化竞争现象突出;其优势在于能应对中小客户个性化需求或在某些行业领域有应用渠道。

国内厂商业务主要集中在系统集成方面,对机器人本体、核心零部件等附加值高的领域渗透率较低,其中减速器、伺服机等核心零部件缺失,国内厂商对国际厂商的依赖度非常高,采购溢价严重。

五、结语

在工业机器人领域,由于我国起步较晚,与发达国家相比技术水平存在较大差距。但目前我国工业机器人行业的发展迅速,将是我国顺利实现供给侧改革、实现《中国制造2025》的重要推动力。在服务机器人领域,服务机器人与信息技术深度结合,逐步迈向精细化分工和跨界整合,有可能成为继电脑、手机等下一代智能终端。目前,抢占服务机器人行业发展先机已经受到了各国政府及行业领导者的充分重视。未来很长一段时期内,我国机器人行业产品需求仍会快速扩张。同时还需注意到随着国际机器人行业“四大家族”逐步完成在我国的机器人产业布局,占据了主要的机器人市场份额,行业市场竞争加剧;机器人行业属于技术密集型产业,人才优势是行业内企业的核心竞争力之一,我国机器人厂商应不断加大研发投入,持续增强自身的研发能力。


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