我国机器人产业化分析

一、机器人产业规模与我国爆发增长的突破口

1.全球机器人市场规模

机器人按大类主要可分为工业机器人和服务机器人。其中：工业机器人40年间全球约有160 万台套装机量。2012年全球新装工业机器人18.2万台，主机市场80 亿~100 亿美元，并带动约3 倍左右软件集成、周边配套设备、系统工程等系统集成市场，总计约260亿~330亿美元，工业机器人中焊接、搬运两类应用集中了70%的市场份额。

目前，成熟机器人本体制造商全球范围约30家，细分行业的成熟系统集成商全球有数百家。减速器为机器人本体制造商唯一需要统一外购的零部件，目前全球只有日本纳博和住友2家成熟供应商。

服务机器人：全球服务型机器人用了5~10年时间形成了超42亿美元的市场总值，美国公司占据该行业60%市场份额。目前专业机器人保有量11万台，年增长率30%，家政、教育、娱乐方面等家用机器人增长率20%。

欧洲、日本牢牢占据着工业机器人天下，ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA四大巨头全球市占率超60%，他们在中国市占率更高。

美国服务机器人技术则非常强劲，其中军用、医疗与家政服务机器人产业占绝对优势，占服务机器人市场份额的60%。其他机器人大类目前还都处于研发阶段，还没形成产品，特别是关于生物和航空等方面。

2.中国工业机器人市场规模

2010年开始中国工业机器人需求激增，2012 年中国已成为仅次于日本的全球第二大机器人市场，2012年中国工业机器人销量26902台，产值约85亿元，相关配套产值近200亿元（机器人系统市场规模一般为机器人单体的3倍）。据IFR预测到2014年中国将成为世界规模最大的工业机器人市场，预计2015年中国工业机器人每年新装机量将达3.5万台，占全球销量比重16.9%。

我国目前工业机器人使用密度仍然远远低于全球平均水平（中国与马来西亚、泰国的机器人密度相当，都约20台/万名员工），离日本、韩国、德国等更是有很大差距。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家，每一万名工人中拥有机器人数量347台、日本339台、德国251台、中国仅为21台，不及国际平均水平55台的一半。目前工业机器人应用在我国比例为6% 、日本33% 、美国16% 、德国14%。我国仍是世界上工业自动化相对比较落后的国家，未来工业机器人市场还有很大的增长空间。

3.中国机器人发展进入到机遇期

市场需求发生明显变化。作为替代一般工业、一般劳动力需求的工业机器人将拥有广阔的市场前景；市场格局改变，吸引了国内企业的积极参与。除新松外，还有广数、埃夫特、华恒、博实等企业不断加入到国内机器人厂商队伍中；国家已开始整体布局构建机器人全产业链，科技部于2010年投资1亿人民币组织实施“工业机器人工程化产品及自动化生产线”重大项目。

二、中国机器人产业化发展模式与难点

1.中国机器人产业化发展可行的模式—三步走

中国机器人市场基础差、市场大。中国机器人产业化模式较可行的是从集成起步至成熟阶段采用分工模式。即美国模式（集成）—日本模式（核心技术）—德国模式（分工合作）。

全国都在积极探索机器人产业如何发展。1999 年，我国已建立了9 个机器人产业化基地和7个科研基地，包括沈阳自动化研究所的新松机器人公司、哈尔滨工业大学的博实自动化设备有限公司、北京机械工业自动化研究所机器人开发中心、海尔机器人公司等。上海、武汉、常州、徐州、天津和昆山等地也已建成或规划建设机器人工业园区。目前抚顺、重庆和青岛3大机器人产业基地也正在规划建设中。

2.机器人产业化的五大难点

（1）规模化市场应用是前提—100台才刚刚开始盈利。机器人只是一个平台工具，需要对接产品操作环境、工艺才能为企业提供方便。机器人应用工程往往先行，工程应用工艺必须优先，从我们调研情况看，100台套产能起步，500台套持平，1000台套才开始盈利。因此行业领域方向选择至关重要，并应大力发展应用集成商。

截止至2012 年，国内企业中拥有百台以上制造能力的企业也仅东莞启帆（台资）、安徽埃夫特、上海沃迪、广州数控、沈阳新松等几家，但年产量均小于500台。

（2）主机成本与可靠性是核心—国产化最大障碍需要经验积累去化解。机器人产业化更重要要求可靠性，自动化智能化的效益是通过高可靠性体现的。企业第一要求的自动化效益包括投入产出比、无故障时间，其次再考虑机器人本身型号与性能。

可靠性受材料、设计、部件、制造、工艺处理、老化调试、使用习惯的影响，产业链长，投入大，需要长期发展才能在业内形成客户信赖的品牌。据统计，目前国产机器人最容易出故障的是高速转动结构件的精度、接口插件、经常操作按钮开关、元器件故障等、制造故障（虚焊，加工精度没有达到设计要求等）。

（3）核心零部件是关键—零部件国产化自主化是必须。工业机器人关键零部件主要包括精密减速机、高性能交直流伺服电机和驱动器、高性能控制器等。机器人的4大组成部分中，本体成本占22%，伺服系统占24%，减速器占36%，控制器占12%。三大关键零部件决定了产品的性能、质量及价格，是机器人产业发展必不可少的一环。由于我国在基础工业的落后，使得关键零部件上在精度、成本等方面与国外存在一定差距，为了生产符合标准的机器人，必须进口相应的关键零部件，关键零部件的高价格与高进口比例制约了国产机器人量产化。

（4）技术与商务创新是出路—打造品牌溢价是核心任务。品牌，是效益价值和可靠性的体现。当前国内机器人需求中近一半来自于对设备品质要求最高的汽车行业（整车+零部件），缺乏项目经验的本土品牌需要更长时间的验证期，下游企业已习惯使用外国品牌。

（5）软件开发成本越来越高—软件设计必须工程化。工业机器人领域中，软件设计必须工程化，在设计阶段、仿真阶段、调试阶段、试用阶段、运行阶段以及维护阶段全面实施。当前，成套应用工艺设计、用户使用方便与示教、改变不同功能用途以及可靠性水平成为机器人软件技术的开发重点。

软件开发成本越来越高。1980-2010年机器人用软件成本占比从10%升至40%，电子电器成本占比从10%升至25%，机械成本持续下降。

3.工业机器人：成本与市场的难题应靠外力打破

机器人成本的快速下降将为其赢得市场。目前工业机器人的成本正逐年递减4%，而劳动力成本正逐年9%递增，预计在单台机器人成本=单个劳动力成本时，机器人需求将出现爆发式增长。此外，工业机器人行业由于500台产量开始盈亏平衡，1000台后赚钱；因此上规模后，部件采购成本会下降很多。打通上下游，降低机器人及成套设备的成本是加速上述拐点到来，支撑市场井喷发展的必由之路。

一旦机器人成本下降，机器人的成本回收周期也将大幅缩短，回收周期的缩短将更有助于机器人逐步实现劳动力替代。以汽车行业常用的165公斤焊接机器人为例，回收周期将由2010 年4.7 年下降到2015 年1.8 年。

打通上下游的方法：外力介入，双管齐下。我们认为必须借助外力1—政府补贴给用户或采用租赁，降低用户投资门槛；外力2—高端制造业需要长期投入，实现部件国产化、自主化，大幅度降低成本，降低定价。

（1）外力1：政府补贴、租赁，降低投资门槛。作为世界顶尖的机器人制造强国，日本70~80 年代机器人产业的腾飞与政府的积极扶植政策，尤其是对中小企业的经济优惠政策密不可分：一是由政府银行向企业发放针对机器人项目的低息贷款；二是鼓励成立“机器人长期租赁公司”；三是将特定型号机器人定为优惠产品推广等。韩国2000 年以后机器人产业进入第二轮高速增长期的一个重要原因是将机器人列入“十大未来成长动力产业”重点培育，每年仅用于机器人技术研究的投入就高达5 亿元人民币。日韩的产业扶持政策孕育并壮大了发那科、安川、现代重工等一批世界知名的自动化设备企业。

近几年，国家陆续出台相关政策支持机器人产业化的发展，尤其是2009 年后中国政府明显加快了扶持高端智能装备的政策出台速度。2012年5月，《高端装备制造业“十二五”发展规划》明确将重点发展高端装备制造、新材料等七大新兴行业，提出实现工业机器人及其核心部件产业化的目标；明确“十二五”期间首台套产品可获得平均25%~30%的项目补贴（最高50%）；每年圈定一批国家拨款支持的智能装备项目，2013年进一步将数字化车间列为财政扶持的对象。

（2）外力2：零部件国产化、自主化，大幅降低成本和定价。内资企业规模普遍较小，采购模式为小批量、多品种，导致企业与供应商合作处于被动局面。而ABB、FANUC等国际巨头很早开始与日本纳博特斯克（帝人机械）等企业合作，加上采购量每月可达上千套形成规模化优势，其采购价格远低于内资企业。同时，进口零部件的关税也很高，势必造成国产工业机器人价格较高，导致多数内资企业单体机器人成本与外资品牌差距不大（售价约低10%）。此外，尽管外资品牌的单体价格高，但若批量订货，外资单台平均成本会直线下降，这是外资品牌竞争优势之一。

以负载为165 公斤的安川焊接机器人为例，其制造成本仅17万元，在日本离岸约24万，系统集成价格约29万元，国内含税售价34~35万元；同级别ABB售价约50万元，库卡40万元；而国内企业单台制造成本约32.1万元，可获利空间较小。目前点焊机器人国外大概单台售价在35~40万元，国产品牌要想有竞争力售价应该定在20~25万元。

减速器成本占总成本一般约1/3，四大工业机器人具体一般采购RV减速机的成本为3000~5000元人民币，6轴机器人一般需要6个减速机，平均成本约3万元人民币。而国内机器人公司一般6轴机器人6个减速机需要约12万人民币的单体采购成本。一旦减速机、伺服电机和控制器等关键零部件全部实现国产化，假设平均降低30%的成本，则机器人单机制造成本可至少降低20%，内资品牌即可和外资品牌在定价上拉开差距。

零部件国产化，一方面可以通过优化配套厂家资源；另一方面可以提高批量材料加工件效率，如165公斤焊接机器人同类型进口机器人价格在30~40万元，具备一定规模的全国产化（年产量1000台左右）机器人的硬件成本可从32.1万元降到18.7万元，降幅达42%。

此外，我国工业机器人的可靠性还比较低，且由于机器人应用工程起步比较晚，应用领域相对比较狭窄，生产线系统技术方面与国外差距也比较大。在核心算法、软件控制系统等软的方面，国产工业机器人总体问题不是很大，但在减速机和伺服电机等硬的方面却差距明显，落后的局面短期内难以改变。国内虽有伺服电机的技术，但产业化能力不行，而减速机几乎就没有产业化。目前中国有些减速器已经研发出来在机器人主机上进行测试。

高端制造业的产业链较长，机器人的发展依赖于国家装备制造业的提高，这是系统性问题。加工工艺的差距涵盖了基础材料和制造工艺水平两方面差距。可靠性非常复杂同时也非常重要，包含设计、加工处理（需要高精度机床）、装配（需要高精度测量设备）等流程。减速机对轴承、齿轮的精度要求非常高，国内材料也无法满足机器人要求，而齿轮加工精度取决于高端数控机床能力，与数控机床等设备的精度密切相关，在数控机床领域，中国尚处于技术追赶阶段。

当本土机器人主机批量不大时，做配套零部件的企业很艰苦。从该角度来看，不利于支持基础材料、基础零部件。所以，国家应该在产业政策上要均衡考虑。

三、产业投资发展总结与建议

展望我国的机器人产业，国内机器人企业未来有四大发展趋势。我们认为国内发展机器人产业园区的思路可以围绕其进行。

一段时间内工业机器人还是会以国外主流产品为主，外资产品的可靠性有品牌溢价和多年的服务经验；机器人产业化，还得国家政策推动，看好落户在机器人产业基地的先行，尤其是周边工业发达、人力成本较高的地区。

有较强技术能力的集成公司会先于机器人制造企业发展，具有行业经验的应用公司会有更进一步发展；通过承接系统集成项目突破高端客户，最终实现全系列产品渗透是本土品牌切实可行的策略。由于工业机器人应用场合的复杂性，很多机器人厂家并不掌握针对某个细分行业的核心技术和工艺，因此，通用机器人需与系统集成商结合，涵盖多个行业需求。从国外经验看，一家机器人厂商至少要有80 家以上系统集成商，才能存活下来。

低端制造业造就巨大潜在市场，行业机器人可能最易打开市场。中国有发达国家普遍不具备的低端制造业（全球产业转移中国），物流、食品饮料、医药、卫浴、冲压、打磨等这些行业的简单重复劳动非常适合机器人替代人工，相比通用机器人，行业机器人或将最先打开市场。贴近产业链终端，抓住行业要髓、抓住客户应会有市场。自动化领域一定是由需求推动。国家有财政补贴去竞争，而中小企业只有做好自己所熟悉的行业，做好专业化产品，力求和大企业进行合作，才有空间。国产机器人优势在细分应用领域，对行业的理解深入，满足客户差异性需求才能存活甚至做大。国内企业要存活，必须找一个立足的行业。应用带动产品成熟是国内机器人企业发展的很好模式。

人工智能工业机器人时代潮流已近，核心零部件攻克至关重要。工业机器人即将迈入人工智能工业机器人阶段，需要国内加大力气攻克核心技术，专业分工也是一种很好的发展模式。目前国内企业开发的控制器目前可满足功能需求。国外机器人未来可能90%都会采用国内电机。但目前国内精密减速机的技术还亟待攻克，国内研发核心零部件市场，可采用国际专业分工模式，相关合作可以展开。

（作者单位：南京证券股份有限公司）