2015年全球機器人產業快速發展,產業規模與市場空間不斷擴大,亞洲成為最重要的市場,工業機器人繼續保持產銷國高度集中態勢,各國高度重視技術創新,產品日益模塊化、智能化和系統化,技術發展呈現人機協作、自主化、信息化、網絡化四大趨勢。我國機器人產業實現健康、快速發展,產業集聚初步形成,本土企業快速成長,創新創業熱潮推動產業蓬勃發展,新企業和新產品不斷涌現。同時自主創新能力不強、產品以中低端為主、企業成本壓力大、自主品牌認可度不高等問題依然突出。
本文大致梳理全球和我國機器人產業發展的近況,對國內外機器人產業的重點應用、企業發展、政策環境及相應特點進行了詳細闡述和歸納總結。在提出當前我國機器人產業發展存在問題的基礎上,對行業發展進行展望,并提出發展建議。
一、全球機器人產業發展狀況
(一)產業規模
機器人市場規模不斷擴大,產品需求大幅增加。據國際機器人聯合會(IFR)統計,2014年全球工業機器人銷量為22.9萬臺,比2013年增長29%,其中亞洲銷量約占三分之二,中國、韓國、日本、美國和德國五大市場的銷量占全球工業機器人總銷量的75%左右。2005-2014年,全球工業機器人銷量年均增速約為14%。其中2005-2008年,工業機器人年均銷量約11.5萬臺;而2010-2014年,年均銷量達到17.1萬臺左右,較2005-2008年增長約48%。近17年全球工業機器人銷量見下圖所示。
1998-2014年全球工業機器人銷量
2014年全球專用服務機器人銷量為2.4萬臺,較2013年同比增長11.5%;銷售額達到37.7億美元,較2013年同比增長3%。2014年,全球個人/家用服務機器人銷量約為470萬臺,較2013年同比增長28%;銷售額達到22億美元。
(二)區域分布
1、日本:自2013年以來,日本成為全球工業機器人第二大市場,近年來保持增長態勢。據日本工業機器人協會統計,2014年日本的工業機器人生產和安裝總量為12.7萬臺,同比增長30.5%;工業機器人產值達到49.2萬億日元,同比增長24.2%。2014年工業機器人新裝機量為2.9萬臺,同比增長17%,達到2008年以來最高銷量。2005-2009年,日本工業機器人市場規模呈現下降趨勢,2005年市場規模為4.4萬臺,2009年下降到只有1.28萬臺。2010-2014年間,市場規模增長了8%。
2012-2014年日本工業機器人新裝機量情況
2014年,日本生產的工業機器人按應用領域劃分如下:噴漆機器人4.2萬臺,占總量的33%;原材料運輸機器人2.6萬臺,占總量的20.2%;裝配機器人2.1萬臺,占總量的16.5%;清潔機器人0.7萬臺,占總量的5.7%。按工業分支劃分的產量如下:應用于汽車及自動化零部件工業的比例為35.1%;應用于電子機械制造工業的比例為27.3%;應用于塑料制品工業的比例為9.7%。對數據進行分析可得出,日本生產的工業機器人在汽車及自動化零件工業和電子機械制造工業的應用比例高達62.4%,這兩個產業為工業機器人的生產提供了強勁動力。
2、美國:美國是全球工業機器人第三大市場,2014年市場規模達到2.6萬臺,同比增長11%,主要歸因于生產自動化的發展趨勢以及美國啟動制造業回歸等。由于機器人本體利潤較低,美國做機器人本體的企業很少,很多美國企業更加關注技術方面的突破,機器人更多地應用到軍事、宇宙、海洋、核工程等方面。
2012-2014年美國工業機器人新裝機量情況
從2010年開始,為了滿足國內工廠現代化的需求,美國加速了機器人的安裝工作。2010-2013年,美國機器人年銷售額的復合年增長率平均值為18%。2013年美國工業機器人的保有量為21萬臺,制造業的工業機器人密度為152臺/萬人。在部分自動化工業領域,工業機器人密度可以達到每1111臺/萬人。
3、韓國:韓國是全球工業機器人第四大市場,2014年市場規模達到2.47萬臺,同比增加16%,為歷史第二高值,比2011年的2.55萬臺略低。汽車零部件供應商繼續增加了機器人的使用量,而其他行業幾乎都減少了機器人購買量。2010-2014年,韓國機器人產業或多或少處于停滯狀態。
2012-2014年韓國工業機器人新裝機量情況
目前,韓國的工業機器人生產商已占全球5%左右的市場份額。韓國現代重工集團主要供應焊接、搬運、密封、碼垛、沖壓、打磨、上下料等領域的機器人,大量應用于汽車、電子、通信產業,大大提高了韓國工業機器人的自給率。但整體而言,韓國技術仍與日本、歐洲等領先國家存在較大差距。
4、德國:德國是世界第五大機器人市場,同時也是歐洲最大的機器人市場。2014年,工業機器人市場規模達到約2萬臺,同比增加10%,達到有史以來最高紀錄。2010-2014年間年均增速約為9%,增長的主要驅動力是汽車工業,其中汽車供應商增加了機器人的安裝量,而汽車零部件供應商則減少了機器人的安裝量。自2009年以來其他工業領域的需求低迷,2013年機器人的安裝量繼續減少。盡管德國工業機器人密度已經比較高,2008-2013年工業機器人供應量仍保持了約4%的年復合增長率。
2012-2014年德國工業機器人新裝機量情況
1、工業機器人產銷國高度集中
日本、韓國和德國是工業機器人主要產銷國,其保有量和年度新增量都位居全球前列。2014年,日本、韓國、德國機器人市場規模分別為2.9萬臺、2.1萬臺、2萬臺,三國市場之和占全球的30.9%,相比2013年的36.3%有所下降。日本機器人制造商國際競爭力強,在全球機器人制造商四大家族中獨占兩席。2013年日本、韓國、德國機器人保有量分別為30.4萬臺、15.6萬臺、16.8萬臺。韓國、日本的機器人密度在全球居前兩位,2013年,韓國每萬名工人工業機器人擁有量為437臺,日本為323臺。相比之下,我國是工業機器人主要的銷售國而不是生產國,2013年我國機器人的新增量和保有量分別為3.7萬臺和13.3萬臺。
2、亞洲成為最重要市場
據IFR統計,亞洲(包括澳大利亞和新西蘭)是目前最大的機器人市場。2014年工業機器人的銷量達到約13.9萬臺,同比增長41%。中國、日本和韓國的工業機器人新裝機量分別在全球排名第一、第二和第四,三個國家工業機器人市場規模占全球工業機器人銷量的47%。臺灣自2013年以來,在工業機器人市場規模中排名第六。2010-2014年,機器人新裝機量大幅增加,年均增長率達到20%。2014年工業機器人市場規模增加27%,達到約6900臺,但遠低于排名第五位德國的2萬臺。泰國也是亞洲一個不斷增長的機器人市場,其工業機器人市場規模排名世界第8位,2014年約為3700臺,占全球銷量不到2%。
2014年全球工業機器人市場分布情況
3、各國高度重視技術創新
面對機器人產業的蓬勃發展,各國不斷深化技術研究。2015年日本國家機器人革命小組發布了《機器人新戰略》,高度重視對機器人產業發展影響重大的下一代技術和標準,具體推進人工智能、模式識別、機構、驅動、控制、操作系統和中間件等方面的下一代技術研發。美國2013年公布的《機器人路線圖》部署了未來要攻克的機器人關鍵技術,包括非結構環境下的感知操作、類人靈巧操作、能與人類一起工作、具備在人類生產或生活真實場景中的自主導航能力、能自動理解人的行為和心理狀態、具備人機交互能力、具備良好的安全性能等。2014年歐委會和歐洲機器人協會下屬的180個公司及研發機構共同啟動全球最大的民用機器人研發計劃“SPARC”,計劃到2020年,歐委會投資7億歐元,會投資21億歐元,共同推動機器人研發。
4、產品向模塊化等方向發展
從近幾年全球推出的機器人產品來看,新一代工業機器人正在向模塊化、智能化和系統化方向發展。首先,機器人結構的模塊化和可重構化趨勢日益明顯,例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化,由關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機;其次,工業機器人控制系統向著基于PC機的開放型控制器方向發展,伺服驅動技術的數字化和分散化,多傳感器融合技術的實用化,工作環境設計的優化和作業的柔性化,以及系統的網絡化和智能化等成為重要的發展趨勢;再次,工業機器人技術不斷擴散延伸,正在嵌入工程機械、食品機械等傳統裝備,信息、材料的嵌入與應用,成為機器人的前沿技術。
5、技術發展呈現四大趨勢
一是人機協作,隨著對人類意圖理解、人機友好交互等技術進步,機器人從與人保持距離作業向與人自然交互并協同作業方面發展。二是自主化,隨著執行與控制、自主學習與智能發育等技術進步,機器人從預編程、示教再現控制、直接控制、遙操作等被操縱作業模式向自主學習、自主作業方向發展。三是信息化,隨著傳感與識別系統、人工智能等技術進步,機器人從被單向控制向自己存儲、自己應用數據方向發展,像計算機、手機一樣成為信息終端。四是網絡化,隨著多機器人協同、控制、通信等技術進步,機器人從獨立個體向相互聯網、協同合作方向發展。
二、我國機器人產業發展狀況
(一)產業規模
據中國機器人產業聯盟最新統計數據,2015年國產工業機器人市場總體保持穩定增長。2015年上半年共銷售工業機器人11275臺,同比增長76.8%,按可比口徑銷量增長27%,是去年全年銷售量的66.5%,其中工廠用AGV銷售631臺,占總銷量的5.6%,三軸及以上工業機器人銷售10644臺。預計2015年全年國產工業機器人銷售總量將超過22000臺,同比增長30%左右。2014年,我國工業機器人市場規模達到5.7萬臺,約占全球銷量的1/4,同比增長56%。其中,中國機器人供應商裝機量約1.6萬臺,同比增長78%。國外機器人供應商裝機量約4.1萬臺,同比增長49%。
2010-2014年我國工業機器人市場規模
?。ǘ﹨^域分布
近年來,在需求快速擴張及國家自主創新政策作用下,國內一大批企業或自主研制或與科研院所合作,進入機器人研制和生產行列,我國工業機器人和服務機器人分別進入了初步產業化和產業孕育階段。其中,工業機器人發展已形成環渤海、長三角、珠三角和中西部四大產業集聚區。我國工業機器人總體布局和特點如下頁圖所示。
1、長三角地區實力雄厚,發展水平較高長三角地區憑借良好的電子信息產業基礎,在發展機器人產業方面擁有得天獨厚的先發優勢,機器人產業發展較早、實力雄厚。該地區以上海、無錫、昆山、南京、蘇州、杭州為中心,通過引進國外公司,工業機器人發展水平較高,其中安川、ABB、庫卡、發那科四大家在上海均有建廠。國內代表企業有埃斯頓、華恒焊接、沈陽新松(上海)分公司。研究機構有上海交大、上海大學、上海電氣中央研究院等。
我國工業機器人區域分布
2、珠三角地區控制系統占有優勢,市場應用空間大控制系統占有優勢,廣州數控作為中國南方數控產業基地,一直致力于控制系統研究,是國內技術領先的專業成套機床數控系統供應商,是國內最大的機床數控系統研發和生產基地,年產銷數控系統連續13年全國第一,占國內同類產品市場的1/2份額。國內代表企業有廣州數控、固高、深圳新松、瑞松等。研究機構有中國科學院深圳先進技術研究院、廣州機械科學研究院等。沿海經濟發達地區是國內工業機器人的主要市場,我國工業機器人的使用主要集中在廣州、江蘇、上海、北京等地,其工業機器人擁有量占全國一半以上,珠三角地區市場應用空間大。
3、環渤海地區科研實力較強,龍頭企業牽引作用明顯:環渤海地區以北京、哈爾濱、沈陽為代表,科研實力較強,研究機構有中國科學院沈陽自動化研究所、中科院自動化研究所、哈工大、北航等,在機器人方面取得顯著科研成果,具有人才培養優勢。國內代表企業有沈陽新松、哈工大集團、哈博實等,均屬于行業龍頭企業,龍頭企業牽引作用明顯。
4、中西部地區借助外部科技資源,發展勢頭強勁:中西部地區機器人產業起步較晚,近年來借助外部科技資源,發展勢頭強勁。典型案例有安徽埃夫特依托哈工大科技資源,近年來發展迅猛,快速成長為行業龍頭企業。國內代表企業有埃夫特、武漢奮進、長沙長泰、安徽巨一等。研究機構有重慶中科院等,本地科研資源不足。
(三)典型機器人產業園
由于政策的引導,目前全國各地都在搞機器人產業園區。據不完統計,目前全國在建籌建超過40個機器人產業園(如下圖)
1、上海機器人產業園
上海機器人產業園位于上海市寶山區,成立于2012年,占地面積4635畝,園區以建設裝備制造產業技術創新引領示范區為目標,經過多年的發展,園區產業規模不斷擴大,其中工業機器人、醫療制造機器人、安全防衛機器人、教育服務機器人等行業均有顯著突破。預計到2017年,園區計劃招商引資額度超過200億元,引進國內外相關企業600家左右,就業人數超過3萬人。
2、常州武進機器人及智能裝備產業園
常州武進機器人及智能裝備產業園位于江蘇武進高新區,規劃面積高達6.15平方公里。常州武進機器人及智能裝備產業園已形成了以智能紡機、數控機床、工程機械、軌道交通等為代表的產業集群,集聚企業超過50余家。2015年1-8月,常州武進機器人及智能裝備產業園完成總投資193億元,超過工業總投資的50%。
3、蕪湖機器人產業園
蕪湖機器人產業園位于安徽省蕪湖市,規劃面積超過3.5平方公里,成立于2013年底,園區產業類別涵蓋機器人本體、核心零部件的制造研發體系及系統成套裝備集成應用、研發中心、機器人主題公園等。截至2015年末,園區已有49家企業落戶,累計實施機器人產業重點項目61個,總投資超過100億元;在建項目52個,累計投資68億元,產業集群效應不斷增強。
4、哈南工業新城機器人產業園
哈南工業新城機器人產業園位于哈爾濱市,成立于2012年,規劃面積3平方公里,其中一期規劃規模10萬平方米,總投資3億元,重點開展機器人訂制廠房、研發中心、中試基地及生產基地等工程建設,為孵化成功和后續涌入的機器人產業化項目提供承接載體。截至2015年末,園區已有工業機器人、服務機器人和特種機器人三大類型50家企業入駐研發生產,注冊資本突破3億元。2014年,哈南機器人產業園企業銷售收入突破1億元,2015年將突破5億元。
(四)主要特點
1、本土企業快速成長
經過多年的發展,工業機器人方面,沈陽新松、埃夫特、廣州數控、哈博實、新時達、埃斯頓和巨一焊接等一批本土機器人制造骨干企業得到快速成長;服務機器人方面,骨干企業主要有科沃斯、康力優藍、納恩博、風行天下、優必選等。根據OFweek行業研究中心數據統計,截至2015年末,國內機器人相關企業數量達到1026家,其中廣東省聚集的機器人廠商最多,達到285家,其次是浙江省156家,位列第二;其它地區如江蘇、山東、上海、北京、安徽、遼寧和重慶分別達到125家、89家、108家、58家、56家、45家和40家。
2、外企加速在我國布局
2015年,各大外資廠商加速在我國的戰略布局。國外機器人企業在我國的投資大體呈現兩個特征。一是從借助銷售渠道發展到全產業鏈進入。國外機器人企業一般是從代理銷售、提供售后服務(機器人的保養、維護、維修等)和技術支持開始進入我國市場,逐步發展到把生產、研發、工程中心轉移到我國,提供全套系列的機器人系統。例如ABB、安川電機、KUKA、徠斯等。二是從整機組裝深入到關鍵部件生產。ABB、安川電機等均已在我國建立了生產基地,安川電機在江蘇省常州市建設的產業機器人工廠,不僅生產用來組裝汽車、搬運、溶接及涂裝等的機器人,而且設計附屬品、零部件的開發、設計、生產;2015年日本納博特斯克株式會社與上海機電聯合投資,落戶武進高新區,計劃2016年底投產,年產20萬臺精密減速機;庫卡機器人工程中心簽約入駐順德;ABB在珠海設立全資子公司并開展機器人應用集成業務;安川電機聯合美的集團,全面進軍中國家電制造市場。
3、本體企業業務盈利能力較低
盡管在國家政策大力推動下,國產機器人廠商業務規模不斷擴大,但核心零部件技術的缺失導致企業生產成本高企,企業的盈利能力不容樂觀。并且,為應對新崛起的國產品牌,外資廠商紛紛采取降價的手段進一步削弱國產機器人的市場競爭力。OFweek行業研究中心統計數據顯示,2015年,中國機器人行業本體業務規??傮w呈現增長態勢,其中上半年80%以上廠商本體業務出現同比增長,僅有20%的廠商同比下降;但從盈利能力來看,70%以上的企業的本體業務處于虧損狀態。
4、創新創業熱潮推動產業蓬勃發展
機器人作為戰略新興產業,擁有非常廣闊的市場空間,不管是工業機器人,還是服務機器人,都為創業者提供了很好的市場條件,大眾創業萬眾創新推動機器人產業迅猛發展。2015年世界機器人大會在北京召開,李克強總理在大會上指出:“中國正在實施創新驅動發展戰略,大力推動大眾創業萬眾創新、互聯網+和中國制造2025,這將有力促進機器人新興市場的成長,創造世界上最大的機器人市場?!苯鼉赡隀C器人公司大量涌現,如哈工大集團、優必選、中科諾晟、博強等紛紛成立。在孵化政策的鼓勵與投資資本的支持下,這些公司在科研技術、營銷推廣、金融管理服務方面都已步入正軌。2015年,這些創業公司均已初步獲得了穩定的市場空間,并通過資源整合以及交流推廣活動,真正開始推動機器人產業向前發展,并產生很大的經濟與社會效益。
三、國內外重點應用
?。ㄒ唬┕I機器人
目前,工業機器人廣泛應用于汽車、機械加工、電氣/電子、橡膠及塑料、食品、物流等諸多工業行業,其中,汽車產業和電氣/電子行業是增長主要驅動力。根據其具體應用環節可以分為焊接、裝配、搬運、上料/卸料、鑄造、沖壓和噴漆等工業機器人品種。
2014年全球工業機器人應用行業分布
2015年上半年,我國工業機器人應用呈現以下特點:從應用環節看,搬運上下料機器人銷量占總銷量的53%,位居第一位,同比增長109%;焊接與釬焊機器人銷量占比為19%,位居第二位,同比增長32%。從應用行業看,化學原料和化學制品制造業、汽車制造業、橡膠和塑料制品業及電氣機械和器材制造業應用較為集中,占銷售總量的58%。其中,黑色金屬冶煉和壓延工業、教育、橡膠和塑料制品業、醫藥制造業、專用設備制造業、家具制造、服裝、服飾業以及酒、飲料和精制茶制造業應用增速較快。2015年,國產工業機器人的應用進一步拓展了貨幣銀行服務、通用儀器儀表制造、有色金屬鑄造、生物藥品制造等行業。
2015年上半年我國工業機器人應用領域分布
(二)服務機器人
目前,服務機器人按照其應用領域劃分,主要包括專用服務機器人和個人/家用服務機器人。其中,專用服務機器人主要包括國防機器人、擠奶機器人、野外機器人、醫療機器人、物流機器人等;個人/家用服務機器人主要包括掃地機器人、修草坪機器人、擦窗戶機器人及娛樂機器人等。
根據IFR統計,2014年全球專用服務機器人銷量構成中,國防和野外機器人成為主體,占專用服務機器人銷量的69%。國防機器人銷售1.1萬臺,占專用服務機器人銷量的45%,其中無人機同比增長7%達到9022臺,地面無人駕駛平臺同比下降9%達到1629臺。野外機器人銷售5700臺,占專用服務機器人銷量的24%,銷售額同比增長12%達到9.89億美元。醫療機器人同比增長5%達到1224臺,占專用服務器人銷量的5%,銷售額占專用服務機器人銷售額的35%。物流機器人銷量為2644臺,同比增長27%,占專用服務機器人銷量的7%。2014年全球個人/家用服務機器人共銷售約470萬臺,其中家政機器人包括掃地機器人、修草坪機器人、擦窗戶機器人等銷售約330萬臺,銷售額達12億美元,同比增長24%。娛樂機器人銷售約130萬臺,同比增長40%。
2014年全球專用服務機器人應用領域分布
從國內來看,服務機器人應用領域和產品主要集中在清潔機器人、教育機器人、娛樂機器人、醫療機器人和安防機器人。其中清潔機器人在國內已經初具規模,市場容量也在快速增大。目前國內市場上銷售的清潔機器人有科沃斯機器人科技(蘇州)有限公司的地寶機器人、深圳銀星智能科技有限公司的kv8家用清潔機器人、北京利而浦電器有限責任公司的福瑪特保潔機器人等。其中科沃斯“智能清潔機器人”占全國市場份額的55%,2015年銷售額已經超過10億元。隨著國內老齡化社會服務、醫療康復、救災救援、公共安全、教育娛樂、重大科學研究等領域對服務機器人的需求日益增大,服務機器人應用也呈現出快速發展的趨勢。
(審核編輯: 智匯小蟹)
分享