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2017中国工业机器人市场研究报告

2017-04-27 14:26:35 出版:2017年《伺服与运动控制》第二期

一、机器人行业概述

(一)机器人基本知识介绍

A.机器人的分类

对于机器人的分类,国际上没有统一的标准,可分别按照应用领域、用途、结构形式、自由度、负载以及控制方式等标准进行分类。

按照应用领域的不同,目前我国的机器人主要有两种,即工业机器人和特种机器人。根据目前工业市场特点,本次报告主要关注的是中国工业机器人市场。

工业机器人,即面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

按用途来分,工业机器人可分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动导引车(AGV)机器人和净室机器人等。

按结构形式来分,工业机器人可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人和关节型机器人三种,其中关节型工业机器人以4-6轴为主。

按照负载来分,工业机器人可分为小型负载机器人(负载小于20Kg)、中型负载机器人(负载在20~100Kg之间)和大型负载机器人(负载大于100Kg)。

特种机器人,是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。

包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。

B.机器人的基本构成

工业机器人主要由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

(二)机器人行业发展状况

A.全球工业机器人发展概述

1.全球工业机器人发展现状

2016年,全球工业机器人销量增长了12%。

亚洲仍是全球工业机器人使用量最大的地区,占世界范围内机器人使用的66%,其次是美洲(包括北美、南美)和欧洲。分国家来看,中国继续站稳全球领先地位,销量占全球总供应量的31%。

汽车工业仍为工业机器人首要用户。由于日本、德国、美国与韩国均是汽车工业大国,中国国内厂家生产的机器人30%以上提供给汽车行业,可见工业机器人首要需要仍在于汽车工业。另一主要驱动力为电子行业,2016年全球销往电子行业的工业机器人超过5.5万台。

2.全球工业机器人主要国家发展状况

(1)日本

2016全年日本工业机器人国内销量占比23.5%,出口销量占比76.5%。日本的工业机器人一大半用于出口,堪称是工业机器人的出口大国,这在很大程度上得益于像中国这样的工业发展大国以及其他新兴市场对于工业机器人需求的大幅增长。

目前日本工业机器人产业面临的重大挑战是如何拓展应用领域。日本近年工业机器人在食品、药品、化妆品“三品产业”领域有较快发展,与汽车和电子产业不同,“三品产业”的卫生标准更高,解决卫生标准需要更先进的技术支持。

(2)美国

美国是全球工业机器人第三大市场。受到生产自动化的发展趋势以及美国重振制造业的战略影响,2016年美国工业机器人销量较2015年增长了7.5%。但是机器人本体利润少、技术含量低,美国制造机器人本体的制造商较少,更多的企业注重于技术方面的研发。为满足美国制造厂商的现代化生产线需求,美国本土加速机器人的安装工作。

(3)韩国

目前韩国是全球工业机器人第四大市场。2013年,韩国知识经济部基于该战略制定了《第二次智能机器人行动计划(2014-2018年)》,提出2018年韩国机器人国内生产总值要达到20万亿韩元,出口达到70亿美元,占据全球20%市场份额的目标。韩国工业机器人主要集中在汽车零部件,特别是电子零部件领域。

(4)德国

德国是欧洲最大的机器人市场,也是世界第五大机器人市场。2013-2016年,德国工业机器人年均销量增长率约为7%,主要推动力是汽车产业。

3.全球工业机器人发展趋势

工业机器人与信息技术深入融合。信息技术的快速发展将工业机器人与网络融合,组成复杂性强的生产系统,各种算法如蚁群算法、免疫算法等可以逐步应用于机器人应用中,使其具有类人的学习能力,多台机器人协同技术使一套生产解决方案成为可能。

工业机器人产品易用性与稳定性提升。一是机器人的应用领域已经从较为成熟的汽车、电子产业延展至食品、医疗、化工等更广泛的制造领域,服务领域和服务对象不断增加,工业机器人本体向体积小、应用广的特点发展。二是人机关系发生深刻改变。例如,工人和机器人共同完成目标时,工业机器人能够通过简易的感应方式理解人类语言、图形、身体指令,免除工人复杂的操作。

新型智能机器人市场需求增加。第一,下一代智能机器人的精细作业能力被进一步提升,对外界的适应感知能力不断增强。第二,市场对工业机器人灵活性方面的需求不断提高。第三,工业机器人与人协作能力的要求不断增强。未来机器人能够靠近工人执行任务,新一代智能机器人采用声呐、摄像头或者其他技术感知工作环境是否有人,如有碰撞可能它们会减慢速度或者停止运作。

B.中国工业机器人发展概述

中国已成为世界第一大的工业机器人需求国,市场发展稳定,汽车及其零部件制造仍然是工业机器人的主要应用领域,随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移,我国的机器人市场会进一步加大,市场扩展的速度也会进一步提高。

1.工业机器人发展现状

据MIR睿工业2016年研究显示,2016年,中国市场工业机器人市场中以六轴多关节机器人为最,销量占比近50%。预计未来几年将继续维持较高增长率。

中国劳动力价格上涨推高生产成本,被认为是工业机器人快速进入生产的原因之一。自2008年1月1日,新劳动法实施以来,中国各地上调了最低工资水平,沿海地区劳动力成本不断攀升,出现民工荒,中国人口红利渐失,一些生产型企业开始外迁。并且近几年中国机器人自动化生产线已经不断出现,其中最为典型的是汽车及电子行业。随着中国工业企业自动化水平的不断提高,机器人自动化线的市场也会越来越大,并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。

我国机器人自动化生产线装备的市场刚刚起步,而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期,这就给机器人自动化生产线研究开发者带来巨大商机。

人工替代和产业升级被认为是推动我国工业机器人市场快速发展的驱动因素,与此同时,我国目前的机器人密度(每万名生产工人占有的机器人数量)相对较低也给未来市场的开拓提供了余地。

2.工业机器人的应用领域

经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。

随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。

3.工业机器人技术发展

从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展,其发展趋势主要为:结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

4.工业机器人产业发展模式

纵观世界各国在发展工业机器人产业过程,可归纳为三种不同的发展模式,即日本模式、欧洲模式和美国模式:

(1)日本模式——此种模式的特点是:各司其职,分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标,并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统,并完成交钥匙工程。

(2)欧洲模式——此种模式的特点是:一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造,全部由机器人制造厂商自己完成。

(3)美国模式——此种模式的特点是:采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人,企业需要时机器人通常由工程公司进口,再自行设计、制造配套的外围设备,完成交钥匙工程。

(三)工业机器人业务模式

目前,中国市场上工业机器人厂家很多,市场发展较快。各工业机器人厂家的销售方式略有不同。欧美工业机器人厂家开拓中国市场时,采用直接面向客户销售和机器人系统集成销量为主的双向业务模式,存在少量代理商或代理店,如ABB直接销售机器人和通过系统集成商销售机器人的方式各占50%,史陶比尔则全部通过系统集成商销售机器人。日韩系的机器人厂商一般会在国内铺设广大的经销商代理网络以扩大机器人在中国的占有率,也有相当一部分的厂商也会通过系统集成商合作的形式销售产品,如安川。

在中国机器人市场上,系统集成商占据相当重要的地位,由于工业机器人在国内发展历史较短,应用程度不如PLC或变频器这样的自动化产品广泛,所以还没建立起稳定而完备的销售网络,各大机器人厂家对系统集成商有一定的依赖性。

 

二、工业机器人整体市场分析

A.中国工业机器人市场规模及增长趋势

2016年,中国工业机器人市场规模整体增幅略有放缓,销量同比增长26.5%,销售额同比增长21.4%。

中国市场需求的增长是机器人销量持续见涨的主要因素。一方面,汽车、电子行业等已有市场的需求保持稳定增长;另一方面,一些新的应用行业需求涌现,如应用在陶瓷卫浴行业的喷釉机器人、医药行业的洁净机器人等。中国工业机器人市场远未饱和,预计2017年中国工业机器人销量将超过10万台,未来几年均保持稳定增长,增速逐渐放缓。

总体而言,中国工业机器人市场销售额的增速缓于销量的增速。随着工业机器人的技术趋向成熟,市场竞争日渐激烈,工业机器人的价格呈逐年下降趋势。(见表1、2,图1、2)

B.中国外资和国产品牌工业机器人市场分析

2016年,外资品牌工业机器人的市场仍处于主导地位,外资品牌占比71.4%,国产品牌占比28.6%。相较2015年,国产品牌机器人市场份额上升了3.5个百分点。越来越多的国产品牌机器人厂商进入市场,如上海欢颜等,以其自身的渠道优势、价格优势快速增长,逐步提高国产品牌工业机器人的市场份额。(见表3、图3)

C.中国不同负载工业机器人市场分析

从负载来看,2016年中国所销售的工业机器人中,以小型负载工业机器人为主,中型负载和大型负载工业机器人相对较少。相较小型负载机器人而言,中大型负载机器人尤其是大型负载机器人主要用于大型物件的搬运,需求量要远小于应用更广价格更低的小型负载机器人。(见表4、图4)

D.中国不同机型工业机器人市场分析

从机型来看,2016年中国所销售的工业机器人中,以六轴多关节机器人和水平多关节机器人为主,六轴多关节机器人销量占比达到48%,水平多关节机器人销量占比达到15%,二者销量之和达到总体销量的63%。六轴多关节机器人销量最大的主要原因在于其主要应用在汽车领域,汽车领域是机器人应用最为成熟的领域。水平多关节机器人主要应用在电子行业,加之较低的价格,水平多关节机器人成为市场份额仅次于六轴多关节机器人的机型。(见表5、图5)

三、中国工业机器人区域市场分析

从区域来看,2016年中国所销售的工业机器人,集中于华东、华南、华北三地,三地销量超过中国工业机器人全国总销量的85%。中国工业机器人的区域分布与下游行业的分布密切相关。例如,上海、武汉、长春、广州是中国汽车生产基地最为密集的4大地区,同时,上海、广州也是电子行业的发达地区,在以上地区,2016年工业机器人的销量占比最大。(见表6、图6)

A.不同区域工业机器人应用特点

从工业机器人生产研发等产业的角度来看,目前我国工业机器人产业主要在长三角、环渤海地区发展较好。长三角地区是中国汽车制造业、电子制造企业集中地,也是重要的机器人自动化公司集聚地。环渤海地区中,东北是国内老工业基地,是最早从事于工业机器人生产的地区;京津冀地区因其技术优势,机器人产业也有所发展。

在东北、华北的环渤海地区,汽车行业、医药行业、电子行业、塑料橡胶行业较发达,表现出对点焊机器人、装配机器人等工业机器人的需求较为旺盛。

在长三角地区,各行业对工业机器人的需求量均较大,中国国产工业机器人厂商集聚,FANUC、ABB等外资厂商也多布局于此。

在珠三角地区,电子行业最为发达,深圳华为、富士康等电子行业的最终用户对工业机器人的需求量大。

B.不同区域工业机器人发展趋势分析

与工业发展相类似,中国工业机器人市场也面临区域分布不均匀的问题。制造业及发展较好的地区是中国工业机器人应用的主战场,也是拉动工业机器人发展的驱动力。目前,长三角地区和珠三角地区是我国经济最发达的两个地区,其中长三角地区在制造业中所占的比例越来越大。长三角地区的企业资金与技术实力雄厚、对产品质量和劳动生产率要求高,这促使长三角地区工业机器人的使用需求越来越强。

从应用行业来看,受国家宏观政策调控及市场供需结构变化的影响,中国工业机器人最大应用行业汽车行业出现产能过剩态势,近年增长速度有所放缓。相比之下,一些新兴市场规模迅速扩大,如光伏、风电等新能源行业、家电行业、轨道交通行业、五金行业、医药行业等,对工业机器人的市场需求处于快速上升阶段。由于光伏、风电等新能源行业集中于西南地区,家电行业集中于华南地区,轨道交通行业目前在华东、华北地区快速发展,五金、医药行业在华北、西南地区增速较快,预计未来3年内,中国工业机器人市场华东、华南地区仍将保持快速发展,西南、华北地区增速将会有所上升。

四、中国工业机器人行业市场分析

工业机器人与自动化成套装备是生产过程中的关键设备,能够用于制造、安装、检测、物流等多个生产环节,因此,工业机器人广泛应用于汽车、电子、塑料、食品、金属加工等行业。近几年,中国工业机器人市场主要受汽车行业发展带动,目前主要以“汽车+电子”双轮驱动的形式进行发展。中国汽车行业趋于饱和,但其子行业电动汽车行业的发展为中国工业机器人市场提供了新的增长动力。

与此同时,随着工业机器人向着更深更远的方向发展以及智能化水平的提高,工业机器人的应用从传统制造业推广到了其他制造业,如陶瓷卫浴行业。喷釉是中国陶瓷卫浴生产过程一个重要工序,目前,中国陶瓷卫浴的喷釉工序主要靠人工作业完成,其作业环境恶劣,劳动强度大,质量差,生产效率低,品质难于统一。陶瓷卫浴行业的生产现状催生了对工业机器人的需求,2016年,陶瓷卫浴行业销量占比约为1%,预计未来几年将继续保持快速增长。(见表7、图7)

五、外资品牌工业机器人市场分析

工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而,相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司,目前在我国应用的机器人主要分日系、欧系和国产三种。日系中主要有YASKAWA、OTC、Panasonic、FANUC、Nachi、KAWASAKI等公司的产品。欧系中主要有德国KUKA、瑞典ABB、意大利COMAU,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。在国内,工业机器人产业起步较晚,但增长的势头非常强劲。国产机器人主要是安徽埃夫特、沈阳新松、南京埃斯顿、广州数控等公司产品。

对比不同外资厂商2016年的销售情况,外资厂商仍以四大家族为首,即FANUC、ABB、YASKAWA和KUKA。四家厂商合计占外资品牌总销量的比例接近60%,其中,FANUC销量最高。(见表8、图8)

六、国产品牌工业机器人市场分析

2016年国产品牌工业机器人销量最高的是富士康,目前富士康工业机器人不对外销售,但均用于中国工厂,故MIR睿工业仍将其计入中国工业机器人市场。作为中国雇员规模最大的电子行业代表性代工厂,富士康存在人工成本不断上升和生产技术亟待提升的困境,近年积极实施“机器换人”政策,工业机器人用量逐年增加。对比不同国内厂商2016年的销售情况,其他市场表现较好的国内厂商分别是安徽埃夫特、沈阳新松、南京埃斯顿和广数控,相较其他本土厂商,这4家厂商起步较早,目前都已具备一定规模和技术实力。(见表9、图9)

供稿:2017年《伺服与运动控制》第二期

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