工業(yè)機器人行業(yè)未來有哪些趨勢?工業(yè)機器人未來發(fā)展從以下幾點來說明。
工業(yè)機器人發(fā)展的宏觀環(huán)境
政策上
政策力度加強,方向上從“引進+專項突破”轉為“國產化、智能化”;目標上提出到2025年,制造業(yè)機器人密度較2020年實現翻番。
技術上
機器視覺、傳感器等相關技術的發(fā)展及與工業(yè)機器人深度結合,促進工業(yè)機器人的可用性和易用性。
需求上
1、潛在勞動力不足,“機器替人”成大勢所趨;
2、目前國內工業(yè)機器人主要依賴進口,其密度與發(fā)達相比有提升空間,國內工業(yè)機器人空間潛力大。同時,新能源等行業(yè)在國產化的浪潮下,為國內工業(yè)機器人企業(yè)的發(fā)展與滲透提供一定先發(fā)優(yōu)勢。
工業(yè)機器人的產業(yè)鏈情況
上游-零部件情況
1.減速器:市場集中度很高,高端市場為國外品牌壟斷,故廠商議價能力強,約占機器人成本的 25%-30%。整體供貨周期長,國內一般4-6個月;
2.伺服:高端市場依賴進口,中低端市場可自主覆蓋。國內廠商中,伺服占機器人成本比重約25%-30%;
3.控制器:本體廠商紛紛自主研發(fā),但大部分還是需要購買第三方產品??刂破髡紮C器人成本比重約20%-25%。
中游-本體情況
1.保有量:2022年中國工業(yè)機器人保有量135.7萬臺,主要為多關節(jié)機器人和S CARA機器人,其占比 分別為60%,40%左右;
2.競爭格局:市場格局較為集中,整體國外品牌占比高,約七成左右;
3.國內廠商主要打法:通過零部件自研來控制成本結構、發(fā)展協(xié)作機器人增加產品應用場景、拓展家具等新行業(yè)、積極布局出海等。
主要廠商評價
從市場上看
1.本體、其他(視覺定位、追蹤、檢測、激光雷達等業(yè)務企業(yè))、全產業(yè)鏈是主要投資方向;
2.零部件中伺服+控制較熱,本體中協(xié)作機器人較熱。
從本體和系統(tǒng)集成商的評價看
李桉華老師寫本文主要考慮了廠商的需求前瞻力(即市場空間)和產品執(zhí)行力(即需求滿足能力)。
1.針對本體,主要看產品及品牌:“四大家族”占據行業(yè)領導地位;新松、埃斯頓憑借高零部件自主率、高行業(yè)景氣度躋身 行業(yè)之列,協(xié)作機器人廠商則通過拓展行業(yè)和場景的廣度來提高競爭力;
2.針對系統(tǒng)集成商,雖然主要看行業(yè)服 務經驗,但就競爭而言,需求前瞻和產品執(zhí)行需雙向發(fā)力,其中產品執(zhí)行力是需求前瞻力的基礎。
下游-系統(tǒng)集成商情況
1.市場格局較為分散(企業(yè)數量多、規(guī)模?。?,其中國內系統(tǒng)集成商占比90%以上;
2.機器視覺、3D相機等新興的集成生態(tài)伙伴助力工業(yè)機器人“眼/腦”發(fā)展,解鎖更多、更精應用場景;
3.傳統(tǒng)系統(tǒng)集成商向綜合解決方案廠商邁進,即向上拓展本體能力,向下拓展機器視覺、柔性夾爪等周邊技術。
工業(yè)機器人未來發(fā)展趨勢
從發(fā)展方向上看:未來工業(yè)機器人的發(fā)展以提升應用廣度和深度為方向,其中運動控制技術、控制系統(tǒng)技術促進產品性能提升,AI相關技術促進智能化提升,未來工業(yè)機器人向著智能化、精細化、柔性化、平臺化等方向發(fā)展。
從行業(yè)發(fā)展?jié)摿矗浩囍圃?、電子和半導體制造仍然是主要應用行業(yè);鋰電/光伏制造是新增市場的主要行業(yè)。除此之外,航空航天、家電制造業(yè)等制造業(yè)應用潛力也比較大。
工業(yè)機器人是智能制造中的重要一環(huán),且當前處于市場空間大、應用場景可拓展可精進的階段,具有研究價值觀察中國工業(yè)機器人的市場特征、挖掘新的發(fā)展路徑,既受當前環(huán)境驅動,也是未來市場所需,深圳市三人行管理咨詢有限公司品牌營銷專家、首席咨詢李桉華老師認為其原因主要有二:
1.工業(yè)機器人發(fā)展歷史悠久,但我國仍有研究價值和探索空間。自20世紀60年代 工業(yè)機器人問世以來,在50年內經歷了巨大進步,已經廣泛應用于航空航天、汽車、軍事等領域。
而在我國,從“七五”科技攻關開始,工業(yè)機器人正式被列入的科技計劃,也已經有了20余年的發(fā)展歷史。但我國工業(yè)機器人面臨著技術基礎薄弱、自主品牌市占率低等問題;
2.智能制造、新技術為工業(yè)機器人賦能推動工業(yè)機器人行業(yè)進一步深化。目前,國內智能制造正進行得如火如荼,尤其是疫情后,我國首先打破障礙,復蘇制造業(yè)生產。
工業(yè)機器人作為重要一環(huán),需求進一步擴大。同時AI、云計算等技術與工業(yè)機器人的深度結合,將為工業(yè)機器人帶來新的應用場景及方向及工業(yè)機器人市場潛力。
工業(yè)機器人的發(fā)展歷程
美國,日本實現產業(yè)化,中國接棒成為市場1962年首臺工業(yè)機器人由美國公司Unimate制成,并在通用汽車初步實踐。1967年日本企業(yè)引進美國技術,1980年因勞動力短缺、多項技術(如交流電驅、微處理器等)突破,日本工業(yè)機器人產銷量在首位;
20世紀90年代,德韓兩國制造業(yè)的強勁表現帶動工業(yè)機器人發(fā)展。2010年后,中國作為“世界工廠”,工業(yè)機器人在政策推動、工廠需求等因素推動下,成為市場。
不斷加碼,促發(fā)展
政策力度加強,“引進+專項突破”轉為“國產化、智能化”改革開放后,制造業(yè)雖進入上升期,但受限于物質和科研條件,早期工業(yè)機器人研究由少數科研所負責,政策支持力度小。入世后,我國技術明顯落后,外資加速在華布局,這時期我國政策主要有兩個特點:
1.支持企業(yè)引進海外先進技術和設備;
2.扶持國內龍頭企業(yè),對核心技術和工段定點突破。2016年前后,我國步入產業(yè)升級階段,工業(yè)機器人屬于智能裝備重點領域,這時期的政策綜合性明顯增強。通過設立行業(yè)標準、優(yōu)化營商環(huán)境、建立創(chuàng)新中心等多項措施來推進產業(yè)國產化、智能化。
提升可用性和易用性
技術的成熟與融合推動工業(yè)機器人的應用深度,其中與機器視覺相關的AI助力工業(yè)機器人更加智能化,現階段影響不同技術對工業(yè)機器人的推動作用不同,AI主導智能、云計算主導“外腦”發(fā)展與共享、AR/VR主導交互。
目的是讓工業(yè)機器人更智能、更好用。近年來,國內底層技術,尤其是AI、云計算,發(fā)展強勁,使得傳統(tǒng)機器人有機會向著“機器人+”方向邁進,工業(yè)機器人將實現更高的智能化、網絡化和交互性。
機器替人
潛在勞動力不足,人口成本走高與機器人價格下行形成對比,“機器替人”成大勢所趨“機器替人”主要由兩點促成:
1.人力方面
其一,制造業(yè)潛在勞動力市場的適齡人口持續(xù)減少的現象或將維持10年以上;
其二,制造業(yè)從業(yè)者成本不斷走高。
2.工業(yè)機器人方面。與人對比之下,工業(yè)機器人具有兩大優(yōu)勢:
一,能在高危環(huán)境中生產,且具有規(guī)模效應。值得注意的是,伴隨著技術升級,工業(yè)機器人將更穩(wěn)、更精、更智能,可應用的場景也越多,未來可應用潛力大。
二,售價逐年降低,雖在去年受供應鏈影響略有漲價,但成本降低是趨勢。
市場空間大
國內工業(yè)機器人市場空間巨大,國內廠商經過20余年的積累,在國產化的浪潮下具備一定先發(fā)優(yōu)勢國內工業(yè)機器人市場空間巨大,具體表現為:
1.與發(fā)達相比,國內工業(yè)機器人應用密度雖然低但近年來增勢較猛,CAGR達到37.9%,位列首位,且已經提出要在2025年實現制造業(yè)機器人較2020年翻番的目標;
2.雖然目前仍然依賴于進口國外品牌,但經過20余年的發(fā)展,國內工業(yè)機器人廠商在國產化的背景下,在鋰電、光伏等新方向具有先發(fā)優(yōu)勢,且未來將會逐步走向國產替代。
新能源汽車工業(yè)與光伏產業(yè)。成為工業(yè)機器人增長主引擎。2022年,3C電子與食品飲料行業(yè)受消費不振影響,增速放緩,取而代之的是汽車、光伏、儲能等新能源相關產業(yè)的穩(wěn)定增長。從數據上看,國內新能源汽車在電動化的大勢下,即便受原材料價格上漲和補貼退坡影響。
在2021、2022年產銷量仍保持高速增長。光伏裝機量在宏觀政策的推動下一直保持高景氣度,同時,海外市場受缺電、電價高企影響,光伏產品需求攀升,成為近年來我國光伏產品出口的重要支撐因素。上述兩個行業(yè)的高景氣度,成為國內工業(yè)機器人需求增長的主引擎。
未來3年穩(wěn)定增長
2023年中國工業(yè)機器人保有量有望突破150萬臺。由于工業(yè)機器人的實際價格與客戶購買的量有極大的關系,業(yè)內一般用臺數來反應市場發(fā)展情況,采用保有量。從工業(yè)機器人的保有量來講,2023年我國工業(yè)機器人保有量將突破150萬臺,預計未來三年將保持穩(wěn)定增長。
從工業(yè)機器人的主要增長驅動來講,2020-2021年的增長驅動主要得益于新能源汽車需求爆發(fā),工業(yè)機器人保有量增速較高。2022年因疫情大范圍停擺,增速下滑。
未來幾年,受《“機器人+”應用行動實施方案》和經濟去化的影響,中國工業(yè)機器人市場可能以相對穩(wěn)定的增速平穩(wěn)增長。從工業(yè)機器人的類型來講,2022年仍以多關節(jié)和S CARA為主,其中多關節(jié)占60%左右,S CARA占40%左右。
控制器-關鍵指標及難點
控制器直接決定本體的軌跡、位置、位姿、速度、加速度、操作順序及動作的時間等??刂破骺刂频谋举|是,根據運動要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯、數學 運算后,將正確的控制信號傳遞給伺服系統(tǒng)或其他動力裝置,執(zhí)行單元執(zhí)行運動要求。國內外控制器的性能差距主要由兩方面決定:
軟件方面
其一,成熟廠商的控制器是“黑匣子”,國內算法模型參數設定可借鑒性弱;
其二,研發(fā)與實際應用是兩回事,實際應用晚且量小,與運動控制、路徑規(guī)劃等相關的底層算法,無法依靠大量的工業(yè)機器人的生產實踐所積累的數據進行訓練優(yōu)化;
硬件方面
控制器的底層芯片、配套設備(如伺服電機、編碼器、減速器)等都需要進口,與本體的磨合度不夠。
伺服系統(tǒng)-關鍵指標及難點
轉速、扭矩和慣量直接指標,但驅動器、編碼器性能尤為重要工業(yè)機器人的伺服系統(tǒng)主要由驅動器、電機、編碼器所組成,其目的主要是驅動執(zhí)行機構完成控制器的指令,這要求伺服系統(tǒng)具有響應速度快、精度高、穩(wěn)定性強、適應頻繁加減速等特性。目前國內伺服系統(tǒng)的高端市場被國外壟斷,其主要差距源于以下兩點:
1.與驅動器相關的高精度芯片為國外所壟斷,如DSP芯片;
2.編碼器的核心技術掌握在外企手中。同時,傳感器作為編碼器的核心元器件,高精度傳感器也依賴于進口。值得注意的是,伺服系統(tǒng)作為一個整體,轉矩、扭矩、 慣量是其主要性能指標,但在配置時,要綜合考慮伺服電機的規(guī)格和機械末端的位置、速度、精度、動態(tài)性能等要求。
減速器-關鍵指標及難點
器件壽命及穩(wěn)定性相關指標是核心;目前在產品設計、生產 工藝、裝配等方面都存在難點,其中工藝/裝配條件、工藝/ 裝配流程是重中之重。
中國工業(yè)機器人本體企業(yè)參與方多樣,具有基因雜、布局廣的特點,從時間維度上主要以2008年為節(jié)點。2008年,隨著“十一五”期間重啟機器人計劃的項目落地,我國才逐步邁入工業(yè)機器人市場化時代,開始技術積累。因此,2008年以前成立的公司主要有兩類:
1.其他業(yè)務轉型機器人和下游公司單獨出的機器人企業(yè),即“行業(yè)基因”公司;
2.從高校孵化出的“技術基因”公司。2008年以后,國內機器人技術較為成熟,才真正誕生出“純正”的機器人公司。此后隨著下游一些成熟行業(yè)的發(fā)展, 如汽車,利用底層技術的可復用性也開始布局機器人市場,但尚未實現量產。
如何提升服務“邊界”呢?深圳市三人行管理咨詢有限公司品牌營銷專家、首席咨詢李桉華老師認為:
工業(yè)機器人受行業(yè)要求所限,其產品一致性非常高,故在價格、渠道競爭白熱化的同時,跨界布局是企業(yè)主要差異點,機器人在工業(yè)領域和消費級領域的發(fā)展邏輯非常不同。消費級機器人強調產品的交互、個性化服務,并且要求快速占領市 場,故其發(fā)展邏輯更加關注產品的功能迭代與推陳出新,是典型的C端市場打法。
而在工業(yè)領域,強調“穩(wěn)”,確保穩(wěn)健生產是重點,產品發(fā)展邏輯需要兼顧性能穩(wěn)定性與應用場景的適配性,故當前整個工業(yè)機器人市場呈現出非常高的產品一致性。因此,本土企業(yè)在歷經價格戰(zhàn)、優(yōu)勢行業(yè)渠道爭奪等激烈競爭后,企圖通過研發(fā)新產品、增加產品覆蓋廣度等方式拓展新業(yè)務,比如布局醫(yī)療、教育機器人等消費級領域。
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