在中國，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)取得國家層面的戰(zhàn)略重視。得益于政策利好，工業(yè)機器人行業(yè)將進一步發(fā)展。2021年12月，工信部發(fā)布《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出重點推進工業(yè)機器人等產(chǎn)品的研制及應用，提高性能、質(zhì)量和安全性，推動產(chǎn)品高端化智能化發(fā)展。2021年4月《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》亦提出，實施智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展行動，百科智能立/臥式五軸加工中心、車銑復合加工中心高精度數(shù)控磨床等工作母機;智能焊接機器人、智能移動機器人、半導體(潔凈)機器人等工業(yè)機器人。同時開展工業(yè)機器人創(chuàng)新產(chǎn)品發(fā)展行動，完善《工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范條件》，加大實施和采信力度。
資本市場為何減少對國產(chǎn)機器人的關注？
資本市場對國產(chǎn)機器人關注減少的原因主要是產(chǎn)品實力較弱?！叭醍a(chǎn)品”造成了我國市場份額多被為日本企業(yè)占據(jù)，反映了核心零部件仍依賴進口的尷尬現(xiàn)實。雖然國產(chǎn)品牌占領了一定市場份額，但有一點無法否認，由于工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)屬于高技術壁壘產(chǎn)業(yè)，行業(yè)門檻高，因此大部分國內(nèi)企業(yè)不得不選擇技術要求相對較低的中下游發(fā)展。
反過來看，以發(fā)那科、ABB、安川電機為代表的日本品牌，占領了中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)56%以上的市場份額，并以提前入局的先發(fā)優(yōu)勢和領先的科研水平，占據(jù)著利潤較高的高端市場，持續(xù)享受著我國“大市場”快速發(fā)展的行業(yè)紅利。
不僅如此，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)全球重要專利申請人中也不見中國本土企業(yè)的身影。
據(jù)了解，日本的安川電機公司和發(fā)那科公司分別以5823項4512項專利申請位居全球前兩位，ABB有2231項、三星2016項、日立1907項。這也進一步驗證了中國工業(yè)機器人目前技術積累薄弱，產(chǎn)能相對偏中低端。對中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)而言，還需在技術和產(chǎn)品上優(yōu)化升級。若想要進軍產(chǎn)業(yè)上游，那必須從本質(zhì)上獲得突破，需要付出更多的耐心和投入。
另根據(jù)MIRDATA統(tǒng)計，國產(chǎn)工業(yè)機器人品牌在國內(nèi)的出貨量市占率從2020年29%提升至2021第一季度到第三季度的31%，已經(jīng)達到國產(chǎn)替代的臨界點。臨界點產(chǎn)業(yè)生命周期線上的一個拐點，發(fā)展條件具備了可以超越上行，反之則原地徘徊。
我國工業(yè)機器人在全球發(fā)展情況如何？
歐洲和日本是工業(yè)機器人主要供應商，ABB、庫卡(KUKA)、發(fā)那科(FANUC)、安川電機(YASKAWA)四家占據(jù)著工業(yè)機器人主要的市場份額。四大家族工業(yè)機器人占全球市場份額約50%。
從國內(nèi)各地區(qū)發(fā)展情況來看，長三角地區(qū)在我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展中依然處于領先位置，珠三角地區(qū)機器人應用市場發(fā)展較為成熟，京津冀地區(qū)智能機器人自主創(chuàng)新能力持續(xù)加強，東北地區(qū)龍頭企業(yè)表現(xiàn)強勁，帶動區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚度持續(xù)提升，中部地區(qū)注重引入其他地區(qū)機器人產(chǎn)業(yè)外溢資源，西部地區(qū)機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模與質(zhì)量實現(xiàn)明顯提升，后發(fā)潛力巨大。
《2021中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》顯示，2021年，我國機器人市場規(guī)模預計為839億元，其中工業(yè)機器人445.7億元，預計到2023年，將突破589億元;到2023年，我國工業(yè)機器人市場規(guī)模將突破100億美元(約638億人民幣)。
2022年疫情的影響或將逐漸消退，市場的需求更多呈現(xiàn)結構性分化態(tài)勢，依然堅持整體無“爆發(fā)”可能性的判斷，預計中國工業(yè)機器人市場全年銷量增速15%-20%左右，國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升，2022年有望超41%。
需要具備什么條件才能突破臨界點上行？
發(fā)展工業(yè)機器人當務之急是翻越“三座大山”，這“三座大山”是工業(yè)機器人的核心零部件，分別是減速器，伺服電機和控制器。
從機器人成本構成來看，這三部件成本占70%左右，即減速器占成本構成35%左右，伺服電機占23%左右，控制器占12%左右，而機械加工本體約占20%左右，其他10%則是應用。如前文提及，三大核心零部件被國外品牌所控制。國內(nèi)工業(yè)機器人市占率已經(jīng)達到了31%的臨界點，但其中約85%的減速器、70%的伺服電機、超過80%的控制器，仍然需要依賴進口。
第一，伺服電機競爭激烈，國外品牌掌握話語權。伺服電機在機器人中用作執(zhí)行單元，是影響機器人工作性能的主要因素。
伺服市場，既小又大。
小在體量：直到2021年，中國伺服電機市場規(guī)模也只有180億元，勉強能和當年一季度，電子商務獨角獸“興盛優(yōu)選”的D輪融資金額對等。
大在玩家：既有百年豪門，如安川、松下、西門子；又有近年新銳，如匯川、禾川、臺達。份額餅圖上夠資格報數(shù)的廠牌就有十多家，本土品牌總數(shù)不下300。外資國資，成分駁雜，各有戰(zhàn)略，廝殺激烈。
小市場、大玩家，怪格局的成因在于，中國工業(yè)自動化正在快速發(fā)展，而伺服電機作為機械自動控制的基礎元件，未來幾乎所有設備都將成為下游市場。
中國設備制造業(yè)即將走進“伺服時代”——誰掌握了中國伺服市場，誰就拿捏住中國自主設備的命門。
然而，中國本土伺服品牌的突圍之路，卻深陷泥沼。這一次，我們的突圍與壟斷無關，難度卻遠勝壟斷。伺服電機雖然與減速器同列于機器人三大核心部件，但從技術和市場的角度看，減速器更重“突變”，伺服電機則依靠“演變”。?
技術端：伺服電機起源于上世紀80年代，是伴隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，逐漸演化、集結而成，各國先發(fā)的電氣廠商相繼推出類似產(chǎn)品。
當前的伺服電機仍然沒有脫出這一藩籬，只是將更先進的永磁體電機、驅動器、控制器集成為全數(shù)字控制的“電機系統(tǒng)”。
換句話說，伺服電機是一個國家工控、數(shù)控、電機等技術發(fā)展之下的必然產(chǎn)物，后發(fā)模仿的優(yōu)勢固然存在，但畢竟缺少逐步完善和更新的過程，標準化、一致性的產(chǎn)品“地基”還需時間才能打牢。
中國企業(yè)技術上的劣勢在于：日系伺服品牌經(jīng)過數(shù)十年技術積淀，產(chǎn)品穩(wěn)定性穩(wěn)占上風；德系的西門子，早已將伺服電機，即工業(yè)自動化元件和FCS（總線控制系統(tǒng)）、PLC（可編程邏輯控制器）等上位系統(tǒng)深度結合——這都是后發(fā)品牌需要經(jīng)過長時間的研發(fā)摸索、艱難的市場競爭才可能完成的目標。
市場端：伺服電機面對的是，設備，不加任何定語的設備——機床、機器人、紡織機械、造紙設備、印刷設備……以及這些設備延申而出的無數(shù)細分賽道。比如機床有鏜銑磨削，機器人有工業(yè)、服務兩大板塊和從中衍生的各個變種。
中國伺服，需要“投機”。
中國本土伺服品牌從早期發(fā)展，到2013年后積極進取、2015年后技術追趕，不可避免會一點點蠶食原本日系、德系的客戶和市場。在一系列過程中，外資品牌卻仿佛集體啞火，并沒有在技術壟斷或是價格戰(zhàn)上，給本土品牌的擴張帶來大麻煩。這其中，一方面是本土品牌的確有著不可阻擋的優(yōu)勢，另一方面則是外資品牌由于各自的遠見或偏見，形成兩極分化的應對態(tài)度，為本土品牌創(chuàng)造了生存空間。
外資伺服品牌里，在中國市場最有代表性和影響力的是四巨頭：日系安川、松下、三菱，德系是西門子。
四巨頭最后殊途同歸在對于中國設備市場、本土品牌的“重點關照”，這勢必會讓本土伺服未來的爬坡之路，行進得更加困難——機會的蛹殼再一次包圍中國伺服——但外資品牌的遠見與偏見，已經(jīng)指明了破繭的方向。
遠見代表著本土品牌的優(yōu)勢：在未來，中國新興設備產(chǎn)業(yè)提供的原動力將持續(xù)存在，本土伺服所要做的，是在新興市場繼續(xù)打好“本末倒置、投機取巧、人海戰(zhàn)術”三板斧，如此才能跟上中國設備迭代的步伐，進而完成在技術和市場上的自我升級。
第二，減速機市場壟斷程度較高，國產(chǎn)減速機無法實現(xiàn)全面進口替代。
無論是基于原理、技術創(chuàng)新的正向研發(fā)還是逆向工程，國產(chǎn)廠商絞盡腦汁地想要實現(xiàn)減速機的國產(chǎn)化替代，至于哪條道路能夠通向成功，尚需驗證。
在機器人的全球應用中，精密減速器主要可分為RV減速機、諧波減速機和SPINEA 減速機，三者的市場銷售數(shù)量占比約為40%、40%、20%。從應用占比來看，RV減速機、諧波減速機作為關鍵核心零部件，基本掌握了工業(yè)機器人的“命脈”，將對未來機器人競爭格局的走向產(chǎn)生深遠影響。
據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2021年1-7月工業(yè)機器人累計產(chǎn)量為205094套，同比增長64.6%。在中國機器人產(chǎn)銷兩旺的大背景下，減速器的供貨正在面臨著較大的不確定性。
據(jù)六環(huán)傳動副總經(jīng)理李濤表示，在需求高漲的當下，受貿(mào)易、技術、管理等問題影響，日本減速器出現(xiàn)了供貨周期延后的現(xiàn)象，有些長的供貨周期已經(jīng)達到6個月以上。以納博特斯克為例，其供貨周期已經(jīng)由原來的2-3個月延長到現(xiàn)在的4-6個月，大概率將對國產(chǎn)機器人供應鏈產(chǎn)生波動。
在時勢背景影響下，減速機的國產(chǎn)化替代迫在眉睫。
相較于RV減速器攻克的高難度，國產(chǎn)諧波減速器目前無論是在技術還是應用方面，都已經(jīng)打開了突破口，培育了具有一定影響力的國產(chǎn)廠商，RV減速器則顯得有些任重道遠。
李濤指出，RV減速器需要傳遞大扭矩，承受較大的過載沖擊，為了保證其達到預期工作壽命，一般在設計上采用過定位結構，使其精密加工異常困難?？此浦皇且粋€小小的RV減速器，實則是對我國工業(yè)基礎系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。這不僅僅是依靠引進昂貴的精加工設備就可以完成生產(chǎn)制造，沒有吃透相關材料、熱處理、工藝等基礎科學是很難批量生產(chǎn)出穩(wěn)定可靠的精密減速器。
因此，如果依舊在日本等廠商主導的老路上追趕，成效如何尚且不論，時間成本也是非常高昂的。
此外，RV減速器也同樣存在自身難以克服的缺陷。李濤表示，從原理上來講，RV減速器并不是一個具備非常高精度、高剛度、高靈敏性的產(chǎn)品，但工業(yè)機器人的發(fā)展是朝著高精度、高剛度、高靈敏方向遞進的。不管是用更好的產(chǎn)品來彌補RV減速機現(xiàn)有不足還是布局未來技術升級，李濤認為：“唯有另辟蹊徑，從根本原理上突破，用一種更為先進的產(chǎn)品進行迭代，才能使我們國家機器人行業(yè)走向自主創(chuàng)新的道路。”國產(chǎn)減速器廠商近年來有一定的進步，近年來逐步開始進入國際主流機器人廠商進行測試，有望在未來1-2年內(nèi)實現(xiàn)快速放量。而在RV減速器領域，由于其復雜且精密的機械結構，加工難度較大，國產(chǎn)RV減速器廠商與日系品牌還有很大差距。
第三，控制器國內(nèi)外差距相對較小。
控制器是機器人的大腦，負責控制整臺機器人的運動，核心技術集中于軟件算法?？刂破髯钅荏w現(xiàn)各個廠商的調(diào)教水平與風格，一般由機器人廠家自主設計研發(fā)，是各個機器人廠商的“軟實力”。
對于硬件和軟件兩部分：硬件就是工業(yè)控制板卡，包括一些主控單元、信號處理部分等電路，國產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握；軟件部分主要是控制算法、二次開發(fā)等，國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應速度、易用性等還有差距。控制器的問題在于，由于其“神經(jīng)中樞”的地位和門檻相對較低，成熟機器人廠商一般自行開發(fā)控制器，以保證穩(wěn)定性和維護技術體系。因此控制器的市場份額基本跟機器人本體一致。
國內(nèi)部分知名的機器人制造企業(yè)均已實現(xiàn)了控制器的自主生產(chǎn)。與國際先進水平相比，國產(chǎn)控制器還存在較大差距，主要體現(xiàn)在核心底層算法上，例如參數(shù)自整定，抑震算法，轉矩波動補償?shù)?，導致國產(chǎn)工業(yè)機器人精確性、穩(wěn)定性、故障率和易用性等關鍵指標不如國外產(chǎn)品。
當前工業(yè)機器人需要實現(xiàn)的動作愈加復雜，想要在高速的運動中實現(xiàn)精準的控制，其背后需要的是長期的多軸聯(lián)動控制技術積累，控制器必須足夠“聰明”，而先進核心算法的缺失使國產(chǎn)控制器要想從“能用”到“好用”還有很長的路要走。形象地講，如果工業(yè)機器人是一片連綿的山脈，“三座大山”僅僅是其中幾個山頭，此外還有材料、工藝、軟件、算法等諸多“險峰”。如果我們看得更長遠些，還有核心部件的核心部件、關鍵制造設備、以及使用關鍵設備的工藝與技術等一系列難題均需攻克。
《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，雖然我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但由于起步晚且技術積累不足，機器人產(chǎn)業(yè)總體依然處于發(fā)展的初期階段，很多關鍵核心技術仍然有待進一步突破，高端供給仍然不足，行業(yè)應用水平有待進一步提高。我國機器人從無到有發(fā)展了兩個10年，從2000年萌芽到現(xiàn)如今茁壯發(fā)展，每10年就上一個臺階。
現(xiàn)今到2035年還有10余年時間，下一個10年，我國工業(yè)機器人能否再上一個臺階，全面跨越諸座大山達到國際同等水平？這是一個非常值得期待解決的問題。
