工業(yè)機(jī)器人是制造業(yè)無人化自動(dòng)化的基礎(chǔ)
機(jī)器人簡介
機(jī)器人（Robot）包括一切模擬人類行為或思想與模擬其他生物的機(jī)械（如機(jī)器狗，機(jī)器貓等）。隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。機(jī)器人包括工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。
工業(yè)機(jī)器人：是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備，起源于1962年美國研制的世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。
服務(wù)機(jī)器人：服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的一個(gè)年輕成員，根據(jù)Wind分類可以分為專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)機(jī)器人（國防應(yīng)用、場地、醫(yī)療、物流）和個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護(hù)保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護(hù)等工作，在智能制造時(shí)代也將有更大的用武之地。
自2014年以來，“機(jī)器換人”這一概念逐漸升溫，吸引了眾多飽受人工成本上升、招工困難企業(yè)的關(guān)注。2014年，全球工業(yè)機(jī)器人年銷量為22.5萬臺，中國銷量約占四分之一，是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場。
工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)
工業(yè)機(jī)器人已廣泛用于汽車、電子電氣等領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)工廠“自動(dòng)化、無人化”的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段，工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、金屬和機(jī)械等領(lǐng)域，機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是未來實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的保障。
我國工業(yè)機(jī)器人景氣度較高，發(fā)展前景仍廣闊
中國已是工業(yè)機(jī)器人最大市場，但滲透率遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家；我國已成為世界上最大的工業(yè)機(jī)器人銷售市場。2010年以來，受到科技和政策驅(qū)動(dòng)，中國工業(yè)機(jī)器人銷量增長迅猛。2013年，我國工業(yè)機(jī)器人銷量一舉成為全球最高， 2014年我國工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到57096臺，同比增長56.7%，銷量第一的市場位置繼續(xù)保持。從中國工業(yè)機(jī)器人銷量全球占比來看，中國工業(yè)機(jī)器人銷量全球占比呈逐年增長態(tài)勢，已經(jīng)連續(xù)三年銷量全球占比超過20%。2015年，全球工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到了24.76萬臺，中國工業(yè)機(jī)器人銷量為6.6萬臺，占比達(dá)26.66%。
我國工業(yè)機(jī)器人的人均擁有量遠(yuǎn)低于全球平均水平，有巨大提升空間。憑借先發(fā)優(yōu)勢、技術(shù)積淀和環(huán)境驅(qū)動(dòng)，日本、德國、美國等發(fā)達(dá)國家工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和滲透率優(yōu)勢明顯。2014年先進(jìn)工業(yè)國家工業(yè)機(jī)器人的人均保有密度領(lǐng)先我國有十倍之多，這種差距也間接的顯示了未來工業(yè)機(jī)器人的需求空間。
我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的時(shí)代背景
人口紅利缺失，機(jī)器換人成趨勢 參照國際經(jīng)驗(yàn)，人口紅利缺失、人力成本上升會(huì)帶來工業(yè)機(jī)器人需求的大幅提升。進(jìn)入二十一世紀(jì)，中國的汽車、電子等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，與日本相似，隨著勞動(dòng)力成本上升和產(chǎn)能需求的擴(kuò)大，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)迅速崛起。截至2013年，中國工業(yè)機(jī)器人購買量已超過3萬臺，位居全球首位。適齡勞動(dòng)力減少，人工成本上漲速度超GDP增速，人口紅利拐點(diǎn)來臨，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展。過去多年，由于國內(nèi)低廉勞動(dòng)力的幾乎無限量供應(yīng)，使得國內(nèi)相關(guān)行業(yè)通過人口紅利取得了競爭領(lǐng)先地位。但隨著國內(nèi)勞動(dòng)年齡人口連續(xù)下降，勞動(dòng)力供應(yīng)短缺局面可能會(huì)長期存在。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)：1）勞動(dòng)年齡人口占比持續(xù)降低：截至2014年底， 65歲以上人群占比為10.10%，已連續(xù)20年增長。我國已正式進(jìn)入老齡化社會(huì)。2012-2014年，國內(nèi)勞動(dòng)年齡人數(shù)占比分別為69.2%、67.6%、67%，勞動(dòng)年齡人口連續(xù)三年下降；2）勞動(dòng)力工資則出現(xiàn)了超越GDP增速的增長趨勢：2014年，國內(nèi)GDP增速7.4%，城鎮(zhèn)居民可支配收入增長9%，農(nóng)民居民收入更增長了11.2%。用工成本上漲加上適齡勞動(dòng)力人口減少， 使東部沿海地區(qū)出現(xiàn)的“招工難” 等現(xiàn)象，近年來在中西部地區(qū)也頻繁出現(xiàn)，我國的人口紅利在逐漸消失，這些成為我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展的主要推手。
政策助力，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加速成長
攻關(guān)三十余載，見證工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃興起。機(jī)器人是衡量現(xiàn)代科技和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志,也是搶占智能社會(huì)發(fā)展先機(jī)的戰(zhàn)略領(lǐng)域。我國工業(yè)機(jī)器人的研究開始于上個(gè)世紀(jì)70年代，直到80年代中期，政府開始注重對機(jī)器人的研究支持，1985 年政府將機(jī)器人列入科技攻關(guān)發(fā)展計(jì)劃。隨著信息化、工業(yè)化不斷融合,以機(jī)器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)也已蓬勃興起。
政策加碼推動(dòng)“機(jī)器換人”，無人工廠普及進(jìn)行時(shí)。2013年12月30日，工信部發(fā)布關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見，意見指出，工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的自動(dòng)化裝備，代表著未來智能裝備的發(fā)展方向。無人工廠又稱自動(dòng)化工廠，其主要的一線生產(chǎn)活動(dòng)均由電子計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人來完成，隨著“機(jī)器換人”進(jìn)程的推進(jìn)，無人工廠也將在制造業(yè)越來越普及。
《中國制造2025》和“互聯(lián)網(wǎng)+”的頂層發(fā)展戰(zhàn)略，將有力促進(jìn)機(jī)器人新興市場的成長。在我國人口紅利逐步消失的背景下，我國實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”和《中國制造2025》，這將有力促進(jìn)機(jī)器人新興市場的成長，創(chuàng)造世界上最大的機(jī)器人市場。一系列政策描繪出我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖：到2020年，我國工業(yè)機(jī)器人年銷量將達(dá)到15萬臺，保有量達(dá)到80萬臺，將較“十二五”末新增40萬臺；到2025年，工業(yè)機(jī)器人年銷量將達(dá)到26萬臺，保有量達(dá)到180萬臺，較“十二五”末增加140萬臺。目前我國已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場，未來10年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將迎來萬億市場規(guī)模。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
一個(gè)完整的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括上游、中游和下游。上游是核心零部件，主要的是電機(jī)、控制器、伺服系統(tǒng)和減速器，這相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”，中游是機(jī)器人本體，就是機(jī)器人的“身體”，下游是系統(tǒng)集成商。其中，上游的核心零部件產(chǎn)業(yè)價(jià)值最高，最核心的部位就是控制系統(tǒng)，只有周密的設(shè)計(jì)經(jīng)過多次試驗(yàn)后才能有嚴(yán)密的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 4.1. 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游——減速機(jī)為核心
減速機(jī)
減速機(jī)為機(jī)器人上游產(chǎn)業(yè)的核心。電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)需要用減速器將速度減成機(jī)器人適用的速度，它是一種精密的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。精密減速器是工業(yè)機(jī)器人最重要的零部件，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的核心部件“關(guān)節(jié)”就是由它構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機(jī)產(chǎn)品。一般一臺機(jī)器人本體上一般有6個(gè)減速機(jī)。
我國精密減速器為起步晚，逆襲挑戰(zhàn)重重。相比日本巨頭幾十年的積淀，中國的工業(yè)機(jī)器人用精密減速器研究開始較晚，技術(shù)不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過載沖擊，保證預(yù)期的工作壽命，因而在設(shè)計(jì)上使用了過定位結(jié)構(gòu)，加工十分困難。看似簡單的RV減速器，實(shí)則是對我國工業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。昂貴進(jìn)口的通用機(jī)床不一定能生產(chǎn)出精密零部件，不是僅僅引進(jìn)幾臺進(jìn)口設(shè)備就可以生產(chǎn)制造出來的，沒有吃透相關(guān)材料、熱處理、工藝等是不可能生產(chǎn)出精密減速器的。國內(nèi)有部分公司在技術(shù)水平上取得了重大突破，目前也未形成較大的銷售規(guī)模。
伺服電機(jī)
伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置，可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對象。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)，控制驅(qū)動(dòng)器多采用快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。
目前國內(nèi)高端市場主要被國外名企占據(jù)，主要來自日本和歐美，未來國產(chǎn)替代空間大。目前國外品牌占據(jù)了中國交流伺服市場近 80%的市場份額，日系產(chǎn)品以約 50%的市場份額居首。未來五年，我國伺服系統(tǒng)行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級的影響，將保持較快增長，國產(chǎn)替代空間還很大。中國內(nèi)較大的伺服品牌市場包括上市公司埃斯頓、匯川技術(shù)、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、和利時(shí)、新時(shí)達(dá)，新三板公司北超伺服。
國產(chǎn)伺服產(chǎn)品將重現(xiàn)國產(chǎn)變頻器的光輝歷程，進(jìn)口替代加速迚行。起步相對較早的國產(chǎn)變頻器已經(jīng)在 OEM 市場取得較好成績，而國產(chǎn)伺服產(chǎn)品技術(shù)正在不斷進(jìn)步，我們認(rèn)為本土伺服產(chǎn)品未來有望復(fù)制國產(chǎn)變頻器的發(fā)展路線，在 OEM 進(jìn)口替代市場取得較大突破。
控制器
控制器(英文名稱:controller)是指按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和反向的主令裝置。由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成，它是發(fā)布命令的"決策機(jī)構(gòu)"，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。控制器的市場份額基本和機(jī)器人保持一致，國內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成較大市場份額
在中國工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，精密減速機(jī)、控制器、伺服系統(tǒng)以及高性能驅(qū)動(dòng)器等機(jī)器人核心零部件大部分依賴進(jìn)口，而這些零部件占到整體生產(chǎn)成本70%以上。現(xiàn)階段國內(nèi)機(jī)器人廠商在高端領(lǐng)域不能直接與國外企業(yè)競爭，國內(nèi)機(jī)器人的成功之道在于打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人本體，尤其要突破減速機(jī)等關(guān)鍵零部件。 未來幾年中國國產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。隨著中國工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，具有較強(qiáng)研發(fā)能力的公司會(huì)具備更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中游——國產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型本體企業(yè)突圍
工業(yè)機(jī)器人按本體結(jié)構(gòu)可分為四類，多關(guān)節(jié)機(jī)器人具備高效、精度高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢，是運(yùn)用最為廣泛的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)可分為四類：直角坐標(biāo)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)機(jī)器人、球坐標(biāo)機(jī)器人和多關(guān)節(jié)機(jī)器人。其中多關(guān)節(jié)機(jī)器人以自由度高的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂、汽車、電子、食品等行業(yè)。2014年我國工業(yè)機(jī)器人本體市場規(guī)模84億，預(yù)計(jì)2018 年機(jī)器人本體市場規(guī)模為300 億，還有2.7倍的空間。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈下游——制造業(yè)為核心，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，機(jī)器人本體（單元）是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而下游系統(tǒng)集成則是機(jī)器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。只有機(jī)器人裸機(jī)是不能完成任何工作的，需要通過系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。系統(tǒng)集成方案解決商處于機(jī)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，其負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人軟件系統(tǒng)開發(fā)和集成，是工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)作業(yè)的重要構(gòu)成。在我國，系統(tǒng)集成商多是從國外購置機(jī)器人整機(jī)，根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求，制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。
中國的機(jī)器人公司多集中在機(jī)器人系統(tǒng)集成領(lǐng)域，普遍規(guī)模較小，年產(chǎn)值不高，面臨強(qiáng)大的競爭壓力。 根據(jù)高工產(chǎn)研機(jī)器人研究院（GGII）的數(shù)據(jù)顯示，截至2014年9月，中國機(jī)器人相關(guān)企業(yè)428家，其中系統(tǒng)集成商就占88%，并且從相關(guān)市場數(shù)據(jù)來看，現(xiàn)階段國內(nèi)集成商規(guī)模都不大，銷售收入1個(gè)億以下的企業(yè)占大部分，能做到5個(gè)億的就是行業(yè)的佼佼者，10個(gè)億以上的全國范圍屈指可數(shù)。由于硬件產(chǎn)品價(jià)格逐年下降、利潤也越來越薄，僅靠項(xiàng)目帶動(dòng)硬件產(chǎn)品的銷售模式已經(jīng)成為過去時(shí)，同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)集成這個(gè)領(lǐng)域的門檻越來越低，競爭就更為激烈。系統(tǒng)集成的壁壘相對較低，與上下游議價(jià)能力較弱，毛利水平不高，但其市場規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本體市場。
朱先生