工业机器人行业发展分析及存在问题

国际金属加工网 2019年08月02日

1、工业机器人自动化设备行业

首先,我国正处于经济结构调整时期,随着刘易斯拐点的到来,人口红利正逐渐消失,劳动力成本不再低廉,传统制造业的生产线将面临人工向机器自动化的改革。其次,工业机器人自动化设备可以有效提高生产效率,降低重复机械工作的人力投入和次品率,在极端环境下的应用能避免和改善生产安全问题。例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。第三,在我国经济增速放缓的转型阶段,由低端制造业大国向高端制造业强国的转变需求已迫在眉睫。因此,未来随着经济转型、产业升级的不断推进,制造业生产自动化、智能化改造需求将进入快车道。

现代机器人的起源上世纪中叶,以美国为代表的发达国家进行了方面的初步探索,50-60 年代,随着机构理论和伺服理论的发展,机器人进入了使用化阶段。在 1960 年诞生了世界第一台工业机器人,该机器人是由美国 amf公司生产的圆柱坐标型机器人。在60-70年代,德国和日本工业蓬勃发展,但是受战后劳动力短缺的影响,开始工业机器人的初期研发。进入 80 年代以后,计算机技术和传感器技术高速发展,使工业机器人具备反馈和初步感知能力,开始在工业中广泛应用。当前伴随信息产业的进步,尤其是人工智能和机器学习领域的突破,工业机器人朝着智能化的方向发展。

相关报告:北京普华有策信息咨询有限公司《工业机器人行业发展战略分析及市场前景预测研究报告》

过去 30 余年,在人口红利的推动之下,中国制造业规模已扩张到全球 22%的比例,位居世界第一,gdp 以年均约 10%的增速升至世界第二位。但单纯人口红利可以推动经济规模快速增长,而无法实现知识体系、技术体系、产业体系的升级,这也是当前中国经济增长模式面临的核心挑战,也是传统制造业在人口红利逐渐衰竭后急需解决的问题。

2、行业发展情况

自 20 世纪 60 年代开始,经过近六十年的迅速发展,随着对产品加工精度要求的提高以及人力成本的逐渐提升,关键工艺生产环节逐步由工业机器人代替工人操作。另外,由于某些高危、有毒等恶劣的工作环境也要求由工业机器人进行替代作业,工业机器人的市场需求进一步提升。工业机器人已逐渐成为现代生产工艺的重要组成部分及未来发展趋势。

中国已成为工业机器人第一市场:2012 年到 2014 年间,中国工业机器人销售量一路攀升,到 2014 年,中国已经成为全球工业机器人销售量最大的国家。2012 到 2014 年间,工业机器人销售额占比重也逐年上升,行业地位逐步提升。保有量和人均保有量仍处于较低水平:2014 年中国的机器人密度仅为 30 台每万人,远低于世界平均水平的 62 台每万人;从总保有量看,相比日本、德国、韩国等发达国家,中国的机器人保有量仍旧处于较低水平。

现阶段,我国主要的工业机器人为焊接、搬运和喷涂机器人等。我国工业机器人主要的应用领域为电子电气行业与汽车行业;其中电子电气行业的工业机器人使用量占国内所有工业机器人使用量的 31%,汽车整车和汽车零部件行业的工业机器人使用量分别占比 15%和 18%。在目前中国制造业转型升级的大背景下,工业机器人具备巨大的成长潜力。

3、产业价值链的构成

工业机器人产业链可以分为上游核心零部件、中游工业机器人本体生产企业、下游系统集成商,此外还有贯穿于整个产业链的物流、销售商等。产业链上游为核心零部件制造。工业机器人的核心零部件包括减速机,伺服驱动/电机和控制器,对于整个工业机器人的性能指标起着极其关键的作用。这些核心零部件支持、完成了工业机器人的主要运作,控制器在接收到指令之后,将指令信号转换为路径控制信号发送到伺服驱动,伺服驱动控制电机转动,电机通过减速机带动执行机构运动。国内目前核心零部件缺失,国内厂商对国际厂商的依赖度仍非常高。

工业机器产业链的中游为机器人本体生产商,主要负责工业机器人支柱、手臂、底座等工业机器人主体机械结构部分的生产与组装。根据机械结构形式,工业机器人可以分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、并联机器人、关节型机器人等。其中关节型机器人功能最为强大,适用范围最广。工业机器人产业链下游为系统集成。机器人系统集成是指在机器人本体的基础上,根据机器人的不同应用类型为其安装不同的执行装置,将机器人本体和附属设备进行系统集成。按照应用类型的不同,工业机器人可以分为焊接机器人、搬运机器人码垛机器人装配机器人、喷涂机器人、切割机器人等。

目前工业机器人业务为产业链下游系统集成商。从产业链角度看,下游的系统集成是机器人商业化、规模化普及的关键。

4、行业未来发展趋势

目前,传统工业机器人主要是解决传统制造业的效率问题,特点是工作于静态、结构化、确定性的无人环境中,以固定时序完成重复性作业,这种机器人的工作特点在于空间相对隔离、与人非接触、预编程或示教再现控制、需要外部安全保障。

未来工业机器人的产业趋势伴随制造业本身的升级和转型也将发生变化,小批量、多品种、短周期、个性化会成为新兴制造业的显著特点,也是未来制造业的主要生产模式。因此对于工业机器人来讲,下一代工业机器人是一种可融入人类生产、生活环境、与人优势互补、合作互助,进而成为具备可变作业能力的人类助手型机器人。

5、行业发展存在的问题

(1)行业标准尚未建立

机器人产业链的中游本体制造和下游集成开发的厂商竞争激烈,但是由于工业机器人的应用场景较多,例如冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等,下游市场需求分散,因此暂时没有建立有效的细分标准和技术规范。这使得行业在短期内将继续处于完全竞争状态。

(2)核心技术有待提高

在工业机器人方面,我国工业机器人行业发展起步较晚,技术相对落后,国内企业普遍存在自主创新意识不足、研发投入不够等问题,这削弱了国内企业在面对国外竞争对手时的核心竞争力。例如,在机器人核心零部件的制造技术方面,国内企业与国外大型企业的差距明显,在目前国内的核心零部件市场、高端机器人市场,国外大型企业依然占主导地位。但近年来,我国政府已开始重视机器人等智能自动化装备的技术研发,并陆续出台了《智能制造科技发展“十三五”专项规划》等支持政策。


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