工業(yè)機器人產業(yè)：現(xiàn)狀、產業(yè)鏈及發(fā)展模式分析機械制造專業(yè)

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1、工業(yè)機器人產業(yè)：現(xiàn)狀、產業(yè)鏈及發(fā)展模式分析 （導語）在新一輪技術革命和產業(yè)變革的時代背景下，全球各主要經(jīng)濟主體積極圍繞以工業(yè)機器人為主的智能制造業(yè)展開激烈競爭。順應趨勢，國家相關部門陸續(xù)頒布《機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020)》、《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020)》、《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等文件，這使推動工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展得以上升為國家戰(zhàn)略。可以預期，工業(yè)機器人將為我國全面提升社會生產力提供支持，并為我國加快經(jīng)濟轉型、建成創(chuàng)新型國家做出重要貢獻。 1. 工業(yè)機器人產業(yè)的國內發(fā)展現(xiàn)狀 第一，國內工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展階段。 國內的工業(yè)機器人產業(yè)起步于上世紀70

2、年代，大致可分為以下幾個階段：第一階段是1970年~1985年的“萌芽期”，此階段主要側重于工業(yè)機器人的理論研究；第二階段是1986年~1990年的“技術研發(fā)期”，此階段政府加大了對工業(yè)機器人研究的支持力度，并制定出詳細的工業(yè)機器人技術攻關計劃；第三階段是1991年~2000年的“原型開發(fā)期”，此階段國內對焊接機器人、計算機數(shù)控機床等相關技術和設備進行了優(yōu)先開發(fā)，并以此奠定了國產機器人商品化和工業(yè)化推廣的基礎。同時，一些工業(yè)機器人制造商也在市場中嶄露頭角，如：新松機器人、博實股份、北京機械工業(yè)自動化所及廣州數(shù)控等。第四階段是2001年~2010年的“初步工業(yè)化期”，此階段國內首次對工業(yè)機器人進

3、行了規(guī)?；褂茫攸c包括深海載人、高精切割、危險作業(yè)、反恐軍械等領域。第五階段是2011年~現(xiàn)在的“快速發(fā)展期”，此階段工業(yè)機器人的采購、生產和應用開始激增。2013年，中國超越日本成為全球最大的工業(yè)機器人市場；2016，中國工業(yè)機器人企業(yè)的數(shù)量達到1500家，僅廣東省就超過了280家；2017年，中國工業(yè)機器人的銷售數(shù)量接近10萬臺，占全球工業(yè)機器人市場的三分之一。不僅如此，長三角、珠三角、環(huán)渤海和中西部地區(qū)還分別形成了各自具有代表性的工業(yè)機器人產業(yè)聚集區(qū)域。 第二，國內工業(yè)機器人產業(yè)的產量狀況。 得益于產業(yè)政策的激勵和市場需求的帶動，近年來我國工業(yè)機器人的產量快速增長。根據(jù)《中國工業(yè)機

4、器人行業(yè)市場深度評估及投資前景評估報告》，在2012年，我國工業(yè)機器人的產量僅為5763套；到2013年，就已達到9548套；再到2014年，已為12050套。三年來，增長了109%。此后，我國工業(yè)機器人的產量增長更加強勁：2015年為32996套，2016年為72426套，2017年為131079套。具體如圖1所示。 圖1 2012年-2017年中國國產工業(yè)機器人產量(單位：套) 第三，國內工業(yè)機器人產業(yè)的應用情況。 從這些工業(yè)機器人的應用領域來看，國內的工業(yè)機器人主要分布于汽車行業(yè)、3C電子電氣行業(yè)、金屬加工行業(yè)、塑料及化學制品行業(yè)、食品飲料及煙草行業(yè)等。如圖2所示。

5、 圖2 2017年中國國產工業(yè)機器人的應用領域 其中，汽車行業(yè)的占比最高，約為33.25%；其次是3C電子電氣行業(yè)，約為27.65%；第三是金屬加工行業(yè)，約為10.76%；第四是塑料及化學制品行業(yè)，約為7.85%；第五是食品飲料及煙草行業(yè)，約為2.27%。其余行業(yè)，占比18.22%。 2. 目前國內工業(yè)機器人產業(yè)的領頭羊公司概況 目前，國內工業(yè)機器人產業(yè)的領頭羊公司主要有：新松機器人、博實股份、北京機械工業(yè)自動化研究所、廣州數(shù)控等。 第一，新松機器人。 新松機器人成立于2000年，是一家以機器人技術為核心、提供全智能產品及服務的高科技公司，隸屬于中國科學院。

6、該公司是全球機器人產品線最全的廠商之一，也是目前國內最大的機器人產業(yè)化基地。公司主要以機器人及其軟、硬件技術為主，引領中國機器人產業(yè)的發(fā)展。新松機器人不僅是國內機器人行業(yè)第一家上市的公司，也是中國機器人產業(yè)聯(lián)盟理事長單位，中國十大品牌企業(yè)。 第二，博實股份。 博實股份成立于1997年，其產品和服務以工業(yè)機器人及系統(tǒng)解決方案為主，大多應用于治金、化エ、食品和汽車等行業(yè)，是國內少數(shù)幾家既有自主研發(fā)、又有成套生產條件的企業(yè)之一。博實股份的產品出口歐洲、非洲等十多個國家，產品指標達到國內領先、國際先進水平。2009年，博實股份入選“福布斯中國最具潛力中小型企業(yè)”200強；2014年，博實股份獲得“

7、福布斯中國上市潛力企業(yè)”100強；2017年，博實股份成為“中國人工智能企業(yè)TOP100”及“中國智能制造百強企業(yè)”。 第三，北京機械工業(yè)自動化研究所。 北京機械工業(yè)自動化研究所創(chuàng)建于1954年，原系機械工業(yè)部直屬的專業(yè)科研機構，現(xiàn)轉制為中央直屬大型科技企業(yè)，隸屬于機械科學研究總院。幾十年來，自動化所專注于制造業(yè)自動化和信息化的單元技術、集成技術、機器人技術等相關配套技術及系統(tǒng)與設備的研究、開發(fā)與生產，現(xiàn)已成為發(fā)展制造業(yè)綜合自動化和信息化技術為目標的多專業(yè)綜合性高新技術企業(yè)。自動化所擁有經(jīng)國家批準建立的“國家‘863計劃智能機器人產業(yè)化基地”、“制造業(yè)自動化國家工程研究中心”、“機械工業(yè)自

8、動化生產力促進中心”等國家級的科研、開發(fā)基地，曾為長春客車、重慶力帆、濰柴動力等多家著名企業(yè)提供工業(yè)機器人的開發(fā)服務。 第四，廣州數(shù)控。 廣州數(shù)控是廣東省20家重點裝備制造企業(yè)之一，國家863重點項目《中檔數(shù)控系統(tǒng)產業(yè)化支撐技術》的主要承擔企業(yè)。廣州數(shù)控自2006年開始進行工業(yè)機器人的研發(fā)，現(xiàn)已完全實現(xiàn)系列化的工業(yè)機器人生產，其中包括50kg以下的搬運機器人，以及400kg以下的碼垛機器人。這些機器人能夠應用于搬運、裝卸、焊接以及噴涂等工序，以實現(xiàn)多種生產工藝的自動化需求。2016年，廣州數(shù)控獲得“廣東省機器人骨干企業(yè)證書”；同年，廣州數(shù)控又獲評“廣州創(chuàng)新百強企業(yè)”。 3. 中國工業(yè)

9、機器人的產業(yè)鏈分析 根據(jù)工業(yè)機器人產業(yè)鏈的構成情況和上下游關系，我國工業(yè)機器人產業(yè)鏈主要由原材料、零部件(上游)、機器人本體(中游)、系統(tǒng)集成(下游)以及行業(yè)應用等幾個環(huán)節(jié)組成，具體如圖3所示。 圖3 中國工業(yè)機器人的產業(yè)鏈分析 原材料 零部件 本體 系統(tǒng)集成 應用 傳統(tǒng)材料、新型材料 控制器、伺服電機、減速器、執(zhí)行系統(tǒng) 直角、圓柱、并聯(lián)、關節(jié) 焊接、噴涂、裝配、搬運、碼垛 搬運、分揀、上下料、噴涂、檢測、智慧工廠 首先，原材料環(huán)節(jié)。工業(yè)機器人的原材料比較簡單，包括傳統(tǒng)原材料和新型材料兩部分。其中，傳統(tǒng)原材料主要有：鑄鐵、

10、鋁合金和不銹鋼等；而新型材料主要有：樹脂、尼龍和碳纖維等。 其次，零部件(上游)環(huán)節(jié)。零部件(上游)環(huán)節(jié)主要包括：控制器、伺服電機、減速機以及執(zhí)行系統(tǒng)等。其中，控制器、伺服電機和減速機是生產工業(yè)機器人的關鍵零部件，也是國內外工業(yè)機器人著力打造的核心競爭力之所在。就開發(fā)的難易程度而言，控制器是工業(yè)機器人開發(fā)的配套設備，開發(fā)難度中等；伺服電機是工業(yè)機器人的核心驅動機構，難度中上；減速機是封閉在工業(yè)機器人剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，開發(fā)難度最高。 再次，機器人本體(中游)環(huán)節(jié)。機器人本體(中游)環(huán)節(jié)，主要負責工業(yè)機器人的支柱、手臂、底座等部件與

11、減速機等零部件的加工和組裝。按照機械結構形式的不同，工業(yè)機器人又可分為直角坐標型工業(yè)機器人、圓柱坐標型工業(yè)機器人、并聯(lián)型工業(yè)機器人以及關節(jié)型工業(yè)機器人。在中游環(huán)節(jié)，關節(jié)型工業(yè)機器人的功能最強大，用量也最多（幾乎占到機器人本體市場規(guī)模的八成以上），因此大多工業(yè)機器人企業(yè)都把重點放在關節(jié)型工業(yè)機器人，甚至很多企業(yè)只研發(fā)、生產關節(jié)型工業(yè)機器人。 第四，系統(tǒng)集成(下游)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)集成(下游)環(huán)節(jié)，主要負責工業(yè)機器人應用系統(tǒng)的開發(fā)和集成，也即，在各類工業(yè)機器人(本體)上安置不同的執(zhí)行機構，實現(xiàn)不同的應用功能。按應用方向的不同，工業(yè)機器人又可細分為焊接機器人、噴涂機器人、裝配機器人、搬運機器人、碼垛機

12、器人等多種類型。 最后，應用環(huán)節(jié)。應用環(huán)節(jié)，顧名思義將工業(yè)機器人應用于自動化生產線，是利用以工業(yè)機器人為主的自動化設備，完成搬運、分揀、上下料、裝配、焊接、噴涂、檢測等其中一部分或大部分生產線上的工作，達到減少人員使用、實現(xiàn)生產自動化的目的，其最高形式是自動化技術和信息數(shù)字化技術相結合的智慧工廠。 應該承認，目前中國工業(yè)機器人的產業(yè)鏈還存在不少問題：1)在上游環(huán)節(jié)，工業(yè)機器人關鍵零部件包括控制器、高性能伺服電機和精密減速機等因缺乏核心技術，產品的性價比較差，嚴重存在進口依賴；2)在中游環(huán)節(jié)，工業(yè)機器人的本體市場被外資品牌占領，發(fā)那科、安川、庫卡、ABB 等四大工業(yè)機器人巨頭

13、在中國工業(yè)機器人市場的份額已超過60%；3)在下游環(huán)節(jié)，目前眾多國內工業(yè)機器人企業(yè)集中在系統(tǒng)集成領域，競爭激烈，議價能力弱、利潤空間不大。這些問題，對我國工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展帶來了不少挑戰(zhàn)。 4. 我國創(chuàng)新發(fā)展工業(yè)機器人產業(yè)的模式選擇和支持政策 目前，在我國工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展過程中，知識的嵌入、產學研的協(xié)同和創(chuàng)新普遍存在，協(xié)同已成為推動產業(yè)發(fā)展的關鍵因素，并且具有明顯的網(wǎng)狀特征。因此，與美國的自然成長模式、歐洲的橫向集群模式和日本的國際外向型模式不同，我國大力發(fā)展工業(yè)機器人產業(yè)，應該選擇一條“網(wǎng)絡協(xié)同創(chuàng)新”的道路。這里的“網(wǎng)絡協(xié)同創(chuàng)新”應當包括以下要點： 第一，構建跨行業(yè)、跨產業(yè)鏈

14、的合作網(wǎng)絡。創(chuàng)新，本質上是多個不同屬性的主體通過合作網(wǎng)絡共同協(xié)作的結果，例如，特定產業(yè)、高校、研究機構以及下游產品的使用者，可共同確定研究的目標和技術攻關的問題，通過分工各行其責。 第二，在多個市場主體、甚至多個政府主體和企業(yè)主體之間進行資源的交換和整合，以實現(xiàn)創(chuàng)新要素的協(xié)同；同時，將產業(yè)布局、產業(yè)結構和產品市場相結合，以推動工業(yè)機器人產業(yè)鏈的上中下游網(wǎng)絡協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展。 第三，以核心技術為抓手，突破材料、驅動、傳感器、控制器等的技術壁壘，在機器人學習、認識、人機交互與協(xié)作等諸多基礎領域得到提升，強化工業(yè)機器人與新一代信息技術的整合，為高性能工業(yè)機器人核心部件、工業(yè)機器人傳感器、工業(yè)機器人軟

15、件等提供強有力的保障。 “網(wǎng)絡協(xié)同創(chuàng)新”模式，既關注了工業(yè)機器人產業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，又注重了工業(yè)機器人核心技術的研發(fā)和突破，有助于我國工業(yè)機器人產業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。當然，好的發(fā)展模式還需要有好的社會政策給予支持。 首先，在產業(yè)結構的支持政策方面，應設立與機器人控制器、伺服器和減速器相關的重大項目，對制約工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性科技領域進行集中攻關，著力促進工業(yè)機器人本體產業(yè)取得階段性進展。此外，還應通過網(wǎng)絡協(xié)同創(chuàng)新，盡快形成一批具有自主知識產權的核心芯片，力爭在移動通信、信息安全、汽年電子、傳感器技術等重點領域取得突破。 其次，在產業(yè)組織的支持政策方面，我們主張，重點支持大企業(yè)牽頭組織創(chuàng)

16、新網(wǎng)絡，積極開展對國外工業(yè)機器人企業(yè)的并購。同時，各地方工業(yè)機器人產業(yè)的主管部門也要爭取相應的產業(yè)政策，集中力量扶持實力相當、成長性好的大企業(yè)，對這些大企業(yè)給予適當?shù)恼邇?yōu)惠和照顧。同時，在面對發(fā)達國家設置的技術標準、專利技術貿易壁壘時，我們也應冷靜應對，提前建立有效的貿易爭端解決機制。 最后，在技術創(chuàng)新的支持政策方面，應改變過去多年來由國家作為創(chuàng)新主體的創(chuàng)新體系，確立以企業(yè)作為創(chuàng)新主體的新型創(chuàng)新體系。不可否認，國家在技術創(chuàng)新體系中起到推動、協(xié)調和財政支持的重要作用；但是，應該意識到，企業(yè)才是工業(yè)機器人產業(yè)的創(chuàng)新主體，應推動企業(yè)建立完善的激勵機制和技術轉移機制，釋放企業(yè)活力，讓其為工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展做出更大貢獻。