工業(yè)機(jī)器人是制造業(yè)無(wú)人化自動(dòng)化的基礎(chǔ)
機(jī)器人簡(jiǎn)介
機(jī)器人（Robot）包括一切模擬人類(lèi)行為或思想與模擬其他生物的機(jī)械（如機(jī)器狗，機(jī)器貓等）。隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來(lái)越豐富，定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。機(jī)器人包括工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。
工業(yè)機(jī)器人：是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備，起源于1962年美國(guó)研制的世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。
服務(wù)機(jī)器人：服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的一個(gè)年輕成員，根據(jù)Wind分類(lèi)可以分為專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域服務(wù)機(jī)器人（國(guó)防應(yīng)用、場(chǎng)地、醫(yī)療、物流）和個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護(hù)保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護(hù)等工作，在智能制造時(shí)代也將有更大的用武之地。
自2014年以來(lái)，“機(jī)器換人”這一概念逐漸升溫，吸引了眾多飽受人工成本上升、招工困難企業(yè)的關(guān)注。2014年，全球工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)量為22.5萬(wàn)臺(tái)，中國(guó)銷(xiāo)量約占四分之一，是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。
工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)
工業(yè)機(jī)器人已廣泛用于汽車(chē)、電子電氣等領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)工廠“自動(dòng)化、無(wú)人化”的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段，工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電氣、金屬和機(jī)械等領(lǐng)域，機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來(lái)制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的保障。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人景氣度較高，發(fā)展前景仍廣闊
中國(guó)已是工業(yè)機(jī)器人最大市場(chǎng)，但滲透率遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家；我國(guó)已成為世界上最大的工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)售市場(chǎng)。2010年以來(lái)，受到科技和政策驅(qū)動(dòng)，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量增長(zhǎng)迅猛。2013年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量一舉成為全球最高， 2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量達(dá)到57096臺(tái)，同比增長(zhǎng)56.7%，銷(xiāo)量第一的市場(chǎng)位置繼續(xù)保持。從中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量全球占比來(lái)看，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量全球占比呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，已經(jīng)連續(xù)三年銷(xiāo)量全球占比超過(guò)20%。2015年，全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量達(dá)到了24.76萬(wàn)臺(tái)，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量為6.6萬(wàn)臺(tái)，占比達(dá)26.66%。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的人均擁有量遠(yuǎn)低于全球平均水平，有巨大提升空間。憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)、技術(shù)積淀和環(huán)境驅(qū)動(dòng)，日本、德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和滲透率優(yōu)勢(shì)明顯。2014年先進(jìn)工業(yè)國(guó)家工業(yè)機(jī)器人的人均保有密度領(lǐng)先我國(guó)有十倍之多，這種差距也間接的顯示了未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的需求空間。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的時(shí)代背景
人口紅利缺失，機(jī)器換人成趨勢(shì) 參照國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，人口紅利缺失、人力成本上升會(huì)帶來(lái)工業(yè)機(jī)器人需求的大幅提升。進(jìn)入二十一世紀(jì)，中國(guó)的汽車(chē)、電子等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，與日本相似，隨著勞動(dòng)力成本上升和產(chǎn)能需求的擴(kuò)大，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)迅速崛起。截至2013年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人購(gòu)買(mǎi)量已超過(guò)3萬(wàn)臺(tái)，位居全球首位。適齡勞動(dòng)力減少，人工成本上漲速度超GDP增速，人口紅利拐點(diǎn)來(lái)臨，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展。過(guò)去多年，由于國(guó)內(nèi)低廉勞動(dòng)力的幾乎無(wú)限量供應(yīng)，使得國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)通過(guò)人口紅利取得了競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)先地位。但隨著國(guó)內(nèi)勞動(dòng)年齡人口連續(xù)下降，勞動(dòng)力供應(yīng)短缺局面可能會(huì)長(zhǎng)期存在。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)：1）勞動(dòng)年齡人口占比持續(xù)降低：截至2014年底， 65歲以上人群占比為10.10%，已連續(xù)20年增長(zhǎng)。我國(guó)已正式進(jìn)入老齡化社會(huì)。2012-2014年，國(guó)內(nèi)勞動(dòng)年齡人數(shù)占比分別為69.2%、67.6%、67%，勞動(dòng)年齡人口連續(xù)三年下降；2）勞動(dòng)力工資則出現(xiàn)了超越GDP增速的增長(zhǎng)趨勢(shì)：2014年，國(guó)內(nèi)GDP增速7.4%，城鎮(zhèn)居民可支配收入增長(zhǎng)9%，農(nóng)民居民收入更增長(zhǎng)了11.2%。用工成本上漲加上適齡勞動(dòng)力人口減少， 使東部沿海地區(qū)出現(xiàn)的“招工難” 等現(xiàn)象，近年來(lái)在中西部地區(qū)也頻繁出現(xiàn)，我國(guó)的人口紅利在逐漸消失，這些成為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展的主要推手。
政策助力，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加速成長(zhǎng)
攻關(guān)三十余載，見(jiàn)證工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃興起。機(jī)器人是衡量現(xiàn)代科技和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志,也是搶占智能社會(huì)發(fā)展先機(jī)的戰(zhàn)略領(lǐng)域。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研究開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)70年代，直到80年代中期，政府開(kāi)始注重對(duì)機(jī)器人的研究支持，1985 年政府將機(jī)器人列入科技攻關(guān)發(fā)展計(jì)劃。隨著信息化、工業(yè)化不斷融合,以機(jī)器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)也已蓬勃興起。
政策加碼推動(dòng)“機(jī)器換人”，無(wú)人工廠普及進(jìn)行時(shí)。2013年12月30日，工信部發(fā)布關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)，意見(jiàn)指出，工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的自動(dòng)化裝備，代表著未來(lái)智能裝備的發(fā)展方向。無(wú)人工廠又稱(chēng)自動(dòng)化工廠，其主要的一線生產(chǎn)活動(dòng)均由電子計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人來(lái)完成，隨著“機(jī)器換人”進(jìn)程的推進(jìn)，無(wú)人工廠也將在制造業(yè)越來(lái)越普及。
《中國(guó)制造2025》和“互聯(lián)網(wǎng)+”的頂層發(fā)展戰(zhàn)略，將有力促進(jìn)機(jī)器人新興市場(chǎng)的成長(zhǎng)。在我國(guó)人口紅利逐步消失的背景下，我國(guó)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”和《中國(guó)制造2025》，這將有力促進(jìn)機(jī)器人新興市場(chǎng)的成長(zhǎng)，創(chuàng)造世界上最大的機(jī)器人市場(chǎng)。一系列政策描繪出我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖：到2020年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)量將達(dá)到15萬(wàn)臺(tái)，保有量達(dá)到80萬(wàn)臺(tái)，將較“十二五”末新增40萬(wàn)臺(tái)；到2025年，工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)量將達(dá)到26萬(wàn)臺(tái)，保有量達(dá)到180萬(wàn)臺(tái)，較“十二五”末增加140萬(wàn)臺(tái)。目前我國(guó)已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)，未來(lái)10年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)萬(wàn)億市場(chǎng)規(guī)模。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
一個(gè)完整的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括上游、中游和下游。上游是核心零部件，主要的是電機(jī)、控制器、伺服系統(tǒng)和減速器，這相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”，中游是機(jī)器人本體，就是機(jī)器人的“身體”，下游是系統(tǒng)集成商。其中，上游的核心零部件產(chǎn)業(yè)價(jià)值最高，最核心的部位就是控制系統(tǒng)，只有周密的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后才能有嚴(yán)密的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 4.1. 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游——減速機(jī)為核心
減速機(jī)
減速機(jī)為機(jī)器人上游產(chǎn)業(yè)的核心。電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)需要用減速器將速度減成機(jī)器人適用的速度，它是一種精密的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。精密減速器是工業(yè)機(jī)器人最重要的零部件，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的核心部件“關(guān)節(jié)”就是由它構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機(jī)產(chǎn)品。一般一臺(tái)機(jī)器人本體上一般有6個(gè)減速機(jī)。
我國(guó)精密減速器為起步晚，逆襲挑戰(zhàn)重重。相比日本巨頭幾十年的積淀，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人用精密減速器研究開(kāi)始較晚，技術(shù)不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口。RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過(guò)載沖擊，保證預(yù)期的工作壽命，因而在設(shè)計(jì)上使用了過(guò)定位結(jié)構(gòu)，加工十分困難。看似簡(jiǎn)單的RV減速器，實(shí)則是對(duì)我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。昂貴進(jìn)口的通用機(jī)床不一定能生產(chǎn)出精密零部件，不是僅僅引進(jìn)幾臺(tái)進(jìn)口設(shè)備就可以生產(chǎn)制造出來(lái)的，沒(méi)有吃透相關(guān)材料、熱處理、工藝等是不可能生產(chǎn)出精密減速器的。國(guó)內(nèi)有部分公司在技術(shù)水平上取得了重大突破，目前也未形成較大的銷(xiāo)售規(guī)模。
伺服電機(jī)
伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置，可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)，控制驅(qū)動(dòng)器多采用快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國(guó)西門(mén)子、美國(guó)科爾摩根和日本松下及安川等公司。
目前國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)主要被國(guó)外名企占據(jù)，主要來(lái)自日本和歐美，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代空間大。目前國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)交流伺服市場(chǎng)近 80%的市場(chǎng)份額，日系產(chǎn)品以約 50%的市場(chǎng)份額居首。未來(lái)五年，我國(guó)伺服系統(tǒng)行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級(jí)的影響，將保持較快增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代空間還很大。中國(guó)內(nèi)較大的伺服品牌市場(chǎng)包括上市公司埃斯頓、匯川技術(shù)、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、和利時(shí)、新時(shí)達(dá)，新三板公司北超伺服。
國(guó)產(chǎn)伺服產(chǎn)品將重現(xiàn)國(guó)產(chǎn)變頻器的光輝歷程，進(jìn)口替代加速迚行。起步相對(duì)較早的國(guó)產(chǎn)變頻器已經(jīng)在 OEM 市場(chǎng)取得較好成績(jī)，而國(guó)產(chǎn)伺服產(chǎn)品技術(shù)正在不斷進(jìn)步，我們認(rèn)為本土伺服產(chǎn)品未來(lái)有望復(fù)制國(guó)產(chǎn)變頻器的發(fā)展路線，在 OEM 進(jìn)口替代市場(chǎng)取得較大突破。
控制器
控制器(英文名稱(chēng):controller)是指按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和反向的主令裝置。由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成，它是發(fā)布命令的"決策機(jī)構(gòu)"，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成較大市場(chǎng)份額
在中國(guó)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，精密減速機(jī)、控制器、伺服系統(tǒng)以及高性能驅(qū)動(dòng)器等機(jī)器人核心零部件大部分依賴(lài)進(jìn)口，而這些零部件占到整體生產(chǎn)成本70%以上。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商在高端領(lǐng)域不能直接與國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)機(jī)器人的成功之道在于打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人本體，尤其要突破減速機(jī)等關(guān)鍵零部件。 未來(lái)幾年中國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場(chǎng)面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。隨著中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，具有較強(qiáng)研發(fā)能力的公司會(huì)具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中游——國(guó)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型本體企業(yè)突圍
工業(yè)機(jī)器人按本體結(jié)構(gòu)可分為四類(lèi)，多關(guān)節(jié)機(jī)器人具備高效、精度高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是運(yùn)用最為廣泛的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)可分為四類(lèi)：直角坐標(biāo)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)機(jī)器人、球坐標(biāo)機(jī)器人和多關(guān)節(jié)機(jī)器人。其中多關(guān)節(jié)機(jī)器人以自由度高的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂、汽車(chē)、電子、食品等行業(yè)。2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模84億，預(yù)計(jì)2018 年機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模為300 億，還有2.7倍的空間。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈下游——制造業(yè)為核心，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，機(jī)器人本體（單元）是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而下游系統(tǒng)集成則是機(jī)器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。只有機(jī)器人裸機(jī)是不能完成任何工作的，需要通過(guò)系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶(hù)所用。系統(tǒng)集成方案解決商處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用端，為終端客戶(hù)提供應(yīng)用解決方案，其負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和集成，是工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)作業(yè)的重要構(gòu)成。在我國(guó)，系統(tǒng)集成商多是從國(guó)外購(gòu)置機(jī)器人整機(jī)，根據(jù)不同行業(yè)或客戶(hù)的需求，制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。
中國(guó)的機(jī)器人公司多集中在機(jī)器人系統(tǒng)集成領(lǐng)域，普遍規(guī)模較小，年產(chǎn)值不高，面臨強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。 根據(jù)高工產(chǎn)研機(jī)器人研究院（GGII）的數(shù)據(jù)顯示，截至2014年9月，中國(guó)機(jī)器人相關(guān)企業(yè)428家，其中系統(tǒng)集成商就占88%，并且從相關(guān)市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)集成商規(guī)模都不大，銷(xiāo)售收入1個(gè)億以下的企業(yè)占大部分，能做到5個(gè)億的就是行業(yè)的佼佼者，10個(gè)億以上的全國(guó)范圍屈指可數(shù)。由于硬件產(chǎn)品價(jià)格逐年下降、利潤(rùn)也越來(lái)越薄，僅靠項(xiàng)目帶動(dòng)硬件產(chǎn)品的銷(xiāo)售模式已經(jīng)成為過(guò)去時(shí)，同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)集成這個(gè)領(lǐng)域的門(mén)檻越來(lái)越低，競(jìng)爭(zhēng)就更為激烈。系統(tǒng)集成的壁壘相對(duì)較低，與上下游議價(jià)能力較弱，毛利水平不高，但其市場(chǎng)規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本體市場(chǎng)。
朱先生