工業(yè)機器人行業(yè)運行情況及發(fā)展趨勢分析

柳昕

我國已經(jīng)連續(xù)八年成為全球最大的工業(yè)機器人消費國，在勞動力人口下降和“用工荒”的背景下，“機器換人”成為我國制造業(yè)自動化改造、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。由工業(yè)和信息化部等15個部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，到2025年，我國成為全球機器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地。同時，伴隨下游需求端制造業(yè)回暖、新能源和醫(yī)療器械等領(lǐng)域快速發(fā)展、制造業(yè)對自動化改造需求大幅增加、疊加我國核心零部件配套能力逐步提升，預(yù)計我國工業(yè)機器人行業(yè)在未來幾年行業(yè)發(fā)展空間較大。

一、工業(yè)機器人行業(yè)概況

（一）工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈分析

工業(yè)機器人行業(yè)上游為核心零部件環(huán)節(jié)（包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器等），中游為工業(yè)機器人本體制造環(huán)節(jié)，下游為系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)。

核心零部件環(huán)節(jié)附加值最高。據(jù)頭豹研究院統(tǒng)計，上游核心零部件中控制器與減速器兩項成本占比超70%，本體制造環(huán)節(jié)約占20%左右。這主要是由于工業(yè)機器人的核心功能主要由控制系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)提供，而控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)屬于工業(yè)機器人核心零部件環(huán)節(jié)，且技術(shù)壁壘相對其他環(huán)節(jié)更高，因此核心零部件制造環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本占比更高。

中游本體制造商眾多且競爭激勵，且國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè)生產(chǎn)成本顯著高于國際企業(yè)，難以形成價格優(yōu)勢，因此，中游本體制造環(huán)節(jié)，我國企業(yè)市場份額相對較少。我國下游系統(tǒng)集成商雖然企業(yè)數(shù)量較多但普遍規(guī)模較小，但在中低端領(lǐng)域具備價格與服務(wù)優(yōu)勢。

（二）總體運行情況分析

1.消費端：下游應(yīng)用場景不斷豐富。

汽車制造與3C電子行業(yè)是工業(yè)機器人使用量最高的兩大行業(yè)。但近年來對工業(yè)工業(yè)機器人新增需求有所降低。以汽車制造業(yè)為例，2020年汽車制造業(yè)工業(yè)累計安裝量較2019年降低21.46%。但隨著科學與技術(shù)的發(fā)展，機器人的應(yīng)用場景在不斷豐富，整體呈現(xiàn)出在下游應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域間不斷延伸拓展的趨勢。

據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CRIA）統(tǒng)計，2020年我國自主品牌機器人在食品制造、塑料和化學制品、非金屬礦物制品和汽車行業(yè)市場份額上升且自主品牌工業(yè)機器人應(yīng)用行業(yè)繼續(xù)擴大，已涵蓋國民經(jīng)濟56個行業(yè)大類和171個行業(yè)中類，釋放出更多的市場需求。例如，湖北華強科技股份有限公司與新松機器人公司合作完成新冠肺炎疫苗瓶裝丁基膠智慧工廠的整體布局；新松機器人公司為寧德時代新能源公司研發(fā)適用于電池生產(chǎn)環(huán)境下應(yīng)用的AGV機器人。

2.供給端：工業(yè)機器人國產(chǎn)化自主進程提速。

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2020-2021年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量連續(xù)兩年維持較高增長水平，2021年全年工業(yè)機器人產(chǎn)量達36.6萬臺，較2020年增長44.9%。具體來看，2021年1-6月，工業(yè)機器人累計產(chǎn)量173630套，同比增長69.80%，同時6月工業(yè)機器人單月產(chǎn)量為全年峰值。而2021年6月之后，工業(yè)機器人產(chǎn)量增速開始放緩，2021年12月工業(yè)機器人單月產(chǎn)量35175臺，同比增長15.1%。究其原因，工業(yè)機器人產(chǎn)量的變化與后疫情時代的產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇存在著較大的關(guān)系。2020年4月開始，我國開啟了后疫情時代的復(fù)蘇進程，工業(yè)機器人產(chǎn)量自此開始了連續(xù)四個季度的高增長，而到2021年二季度末，迎來新一輪的拐點，復(fù)蘇接近尾聲，增速開始緩慢下行。

近年來，工業(yè)機器人減速器、控制器、伺服電機等核心零部件逐漸取得突破。部分企業(yè)以下游的系統(tǒng)集成作為切入點，依靠深入的業(yè)務(wù)及場景理解能力，逐步開展機器人中上游技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)，與國外先進技術(shù)的差距不斷縮小。但三大核心零部件中的國產(chǎn)控制器產(chǎn)品在軟件方面較國際一流水準仍有差距，具體表現(xiàn)為響應(yīng)速度、易用性和穩(wěn)定性方面的不足，而國產(chǎn)控制器硬件平臺在處理性能和長時間穩(wěn)定性方面已經(jīng)與國外產(chǎn)品水平相當。

除控制器外，在國外企業(yè)原來占據(jù)較大優(yōu)勢的伺服系統(tǒng)和減速器領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年積累和技術(shù)沉淀，已經(jīng)逐步獲得國際市場認可，產(chǎn)品競爭力及銷售量不斷上升。例如綠的諧波已掌握諧波減速器多項核心技術(shù)，圍繞抗磨新材料、潤滑新技術(shù)、獨特材料處理等領(lǐng)域，擁有9項發(fā)明專利和72項實用新型專利。秦川機床工具集團牽頭已研制出5種機器人關(guān)節(jié)減速器核心零件專用加工裝備，形成年產(chǎn)10000套工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器的能力。

（三）工業(yè)機器人行業(yè)政策環(huán)境

國家在工業(yè)機器人領(lǐng)域及焊接設(shè)備領(lǐng)域出臺了一系列政策，如《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》。地方政府同樣重視機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，各省（市）十四五規(guī)劃綱要中也多次提及工業(yè)機器人，要求推動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)，培育工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈。例如，北京提出圍繞新一代信息技術(shù)、醫(yī)藥健康、機器人與智能裝備等領(lǐng)域發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)；上海重點支持智能機器人研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；廣東重視打造智能機器人產(chǎn)業(yè)集群，支持廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、中山等地開展機器人研發(fā)創(chuàng)新和生產(chǎn)，集中力量突破減速器、伺服電機和系統(tǒng)以及控制器等關(guān)鍵零部件和集成應(yīng)用技術(shù)。江蘇實施“531”產(chǎn)業(yè)鏈遞進培育工程，著力培育工業(yè)機器人等50條重點產(chǎn)業(yè)鏈，做強工業(yè)機器人等30條優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈。

圖1 2019-2021年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量

二、工業(yè)機器人核心環(huán)節(jié)發(fā)展趨勢

（一）核心零部件之減速器

工業(yè)機器人主要使用RV減速器和諧波減速器兩種精密減速器。RV減速器技術(shù)上通過多級減速傳遞運動，具有高剛性與高扭矩承載能力，適用于機器人大臂、基座等重負載部分，價格區(qū)間在5000-8000元，代表廠商為日本納博特斯克。諧波減速器技術(shù)上通過柔輪的彈性變形減速傳遞運動，具有體積小、運動精度高的特點，適用于機器人小臂、腕部、手部等需要精細化操作的部位，價格區(qū)間在1000-5000元，代表廠商為日本哈默納科。RV減速器與諧波減速器的應(yīng)用場景有所區(qū)別，RV減速器應(yīng)用場景集中于汽車加工、金屬加工等行業(yè)，而諧波減速器適用于醫(yī)療、食品飲料、3C電子等輕負載行業(yè)。

當前，綠的諧波、南通振康、中大力德等企業(yè)具備了減速器規(guī)模化量產(chǎn)能力。總體來看，諧波減速器國產(chǎn)化進程較快，RV減速器國產(chǎn)化仍然較低。

（二）核心零部件之伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是一種以機械位置或角度為控制對象的自動控制系統(tǒng)，通常由伺服驅(qū)動器與伺服電機組成。伺服系統(tǒng)整體仍以外資企業(yè)為主，尤其是高端市場主要被西門子、松下等外資品牌把控。我國本土品牌持續(xù)采取定制化與低價策略搶占外資品牌的份額，在部分細分市場上表現(xiàn)出明顯的競爭優(yōu)勢，隨著本土廠商在產(chǎn)品技術(shù)及市場推廣上的提升，以匯川技術(shù)為代表的本土企業(yè)正在加速崛起。匯川技術(shù)在我國伺服電機市場份額排名第四，市占率為10%，整體行業(yè)CR5高達51%，行業(yè)頭部效應(yīng)較為明顯（見圖2）。

圖2 伺服系統(tǒng)競爭格局

除工業(yè)機器人領(lǐng)域外，伺服系統(tǒng)還可應(yīng)用于機床、電子制造設(shè)備、包裝機械、防治機械、塑料機械等行業(yè)，其中應(yīng)用最大的領(lǐng)域是機床，占比達到20.4%。目前，我國伺服系統(tǒng)處于市場成長期，未來智能制造對伺服系統(tǒng)的需求持續(xù)高漲。據(jù)MIR DATABANK統(tǒng)計，2020年伺服系統(tǒng)市場規(guī)模達202億元，2021年市場規(guī)模約為225億元，預(yù)計2022年市場規(guī)模將達到250億元，2023年將突破300億元。隨著國產(chǎn)化進程不斷加深，本土企業(yè)不斷加大研發(fā)投入，以技術(shù)優(yōu)勢及成本優(yōu)勢搶占市場，伺服系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展空間將進一步打開。

（三）核心零部件之控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)負責控制整臺機器人的運動，主要任務(wù)是接收來自視覺、力覺等傳感器的檢測信號，驅(qū)動伺服電機，從而實現(xiàn)控制機器人在工作空間中的位置、姿態(tài)、速度。據(jù)智研咨詢測算，2019年我國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模為15.32億元，同比增長23.6%；2020年我國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模為19.02億元，同比增長24.2%。

為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)一般由機器人本體制造商自主研發(fā)。因此，從市場份額來看，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的市場份額與本體制造市場份額基本保持一致，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川分別占據(jù)前四名。綁定機器人本體的運控一體化將是本土企業(yè)突圍的必要趨勢和選擇。以廣州數(shù)控、埃斯頓等擁有數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)的代表性企業(yè)已經(jīng)開始研制運動控制一體化產(chǎn)品，其中機器人專用運動控制產(chǎn)品也逐步向行業(yè)推廣并走向成熟，并以此為契機進入機器人行業(yè)。此外，國內(nèi)也誕生了以固高科技為代表的專注于運動控制產(chǎn)品的企業(yè)，服務(wù)對象聚焦小型工業(yè)機器人廠商，主要業(yè)務(wù)為向工業(yè)機器人集成商提供控制系統(tǒng)平臺。

（四）本體制造

工業(yè)機器人本體制造生產(chǎn)商主要負責工業(yè)機器人本體的組裝和集成。目前我國工業(yè)機器人高端市場仍然被“四大家族”（發(fā)那科、庫卡、ABB、安川）占據(jù)。根據(jù)MIR DATABANK統(tǒng)計，2020年“四大家族”出貨量占我國工業(yè)機器人出貨量的36%。國產(chǎn)龍頭埃斯頓市場份額為3%，為前十名中唯一一家本土品牌。2015—2020年，國產(chǎn)機器人本體市場占有率由18.6%提高至28.6%。從本體結(jié)構(gòu)上來看，我國工業(yè)機器人銷量第一、二位分別為坐標機器人和關(guān)節(jié)機器人，總占比達到80%（見圖3）。

圖3 本體制造競爭格局

（五）系統(tǒng)集成

工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商處于工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用端，為終端客戶提供應(yīng)用解決方案，并負責工業(yè)機器人應(yīng)用二次開發(fā)和自動化。系統(tǒng)集成商主要參與者主要有機器人本體制造商、機器人貿(mào)易企業(yè)、自動化設(shè)備企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)自動化部門。機器人本體制造商與自動化設(shè)備企業(yè)在該領(lǐng)域中有較強競爭力。本體制造商對機器人本體性能較為了解且具有機器人定價權(quán)的優(yōu)勢，自動化設(shè)備企業(yè)則在工程項目方面有經(jīng)驗積累，集成能力較強。相對來說，機器人貿(mào)易企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)自動化部門對機器人產(chǎn)品熟悉度低且集成能力較弱。

國際工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商主要集中在高端市場，而我國系統(tǒng)集成商多數(shù)集中在中低端領(lǐng)域，主要服務(wù)于食品飲料、醫(yī)療、物流等行業(yè)。此類領(lǐng)域由于需求多樣化，定制化程度較高，價值量相對較低，我國系統(tǒng)集成商具備價格與服務(wù)優(yōu)勢。目前，MIR DATABANK數(shù)據(jù)庫共收錄9456家系統(tǒng)集成商，長三角、珠三角為兩大集聚區(qū)域，兩地區(qū)廠商合計占比為七成，與工業(yè)機器人區(qū)域分布特點基本吻合。

■蜂隨香來｜趙來清/攝

系統(tǒng)集成與機器人其他環(huán)節(jié)相比行業(yè)壁壘較低，市場規(guī)模也遠大于本體制造市場。分行業(yè)來看，汽車、電子、金屬加工為占比最大的三個行業(yè)，分別占比29.8%、21.0%、10.9%。其中，外資系統(tǒng)集成商在汽車整車、倉儲物流等高端領(lǐng)域具備優(yōu)勢，本土系統(tǒng)集成商則在金屬加工、汽車電子、電子等中低端領(lǐng)域具備優(yōu)勢。但本土系統(tǒng)集成商也在從汽車焊裝等領(lǐng)域?qū)Ω叨耸袌鲞M行滲透。此外，食品飲料、醫(yī)療用品等定制化要求高的領(lǐng)域則基本被本土系統(tǒng)集成商所壟斷。

三、工業(yè)機器人行業(yè)潛在的風險

（一）毛利率下滑風險

近年來，國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè)快速發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)數(shù)量不斷增加。同時，“四大家族”等國外企業(yè)不斷擴充國內(nèi)產(chǎn)能和銷售渠道。若未來本土企業(yè)無法通過技術(shù)升級提高自主化率，或者自主研發(fā)產(chǎn)品無法得到客戶認可，則會面臨市占率下降、盈利能力下降的風險，從而失去市場競爭力。

（二）原材料供應(yīng)風險

工業(yè)機器人本體制造、系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)依賴于外購電子電器元器件、核心零部件。潛在市場需求的增加會帶動工業(yè)機器人行業(yè)未來幾年的高速發(fā)展，但電子電器元器件、核心零部件產(chǎn)能可能無法有效匹配行業(yè)發(fā)展需求。此外，2020年開始，控制器關(guān)鍵原材料新篇出現(xiàn)供貨緊張，疊加國際其他不可抗力因素，為工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展帶來不確定性。

（三）下游市場波動風險

汽車及零部件行業(yè)、金屬加工行業(yè)、3C電子行業(yè)為工業(yè)機器人主要下游應(yīng)用領(lǐng)域。下游行業(yè)波動，將會影響工業(yè)機器人裝機需求。以汽車行業(yè)為例，2022年上半年受新冠肺炎疫情影響，我國部分新能源汽車主機廠回款周期延長，芯片短缺、動力電池價格上漲，進一步提高企業(yè)生產(chǎn)成本，且消費端消費動能不足，短期內(nèi)會對工業(yè)機器人行業(yè)產(chǎn)生不利影響。

①AGV機器人指復(fù)合移動機器人，是指由移動平臺、操作機（以機械臂為主）、視覺模組、末端執(zhí)行器等組成，利用多種機器人學，傳感器融合定位與導航、移動操作、人工智能等技術(shù)，集成了移動機器人與操作機功能的新型機器人。與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，復(fù)合移動機器人可以集成更多功能，同時能串聯(lián)更多環(huán)節(jié)工作，機械臂的作業(yè)地點也不再受限。