智能制造是中國制造2025的核心，工業(yè)機(jī)器人是智能制造騰飛的重要基礎(chǔ)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，是立國之本和強(qiáng)國之基。在全球產(chǎn)業(yè)競爭格局發(fā)生重大調(diào)整，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的背景下，我國頒布了制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年綱領(lǐng)《中國制造2025》。智能制造是中國制造2025的核心，從《中國制造2025》重點(diǎn)突破領(lǐng)域可以看到智能制造的核心地位。智能制造是從端到網(wǎng)的層層遞進(jìn)發(fā)展，可以細(xì)分著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品、推進(jìn)生產(chǎn)過程智能化和深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用三個方向。智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的端，工業(yè)機(jī)器人則是智能制造的重要基礎(chǔ)。
■中國是最具發(fā)展?jié)摿Φ?span id="ss8s80s" class="showtag" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">工業(yè)機(jī)器人國家，但競爭也更激烈。工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，日本和德國憑借先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)積淀在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域具備領(lǐng)先優(yōu)勢，四大家族占據(jù)了工業(yè)機(jī)器人約50%的市場份額。我國工業(yè)機(jī)器人的需求增速近5年一直處在較高水平，2014年一舉成為全球最大工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場。我們認(rèn)為我國人力成本上升、工業(yè)機(jī)器人成本回收期的縮短、工業(yè)機(jī)器人密度的差距都將維持我國工業(yè)機(jī)器人的景氣度，中國還是最有發(fā)展?jié)摿Φ?span id="ssss8s4" class="showtag" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">工業(yè)機(jī)器人國家。預(yù)計(jì)未來幾年中國機(jī)器人產(chǎn)能將成倍上升，但競爭將進(jìn)一步加劇。
■工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心零部件的受限于進(jìn)口嚴(yán)重限制了我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，突破核心零部件生產(chǎn)的本土企業(yè)具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，在競爭中具備優(yōu)勢。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游分別為零部件、本體和集成，我國企業(yè)大多集中在集成端，承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。這是由于核心零部件尤其是RV減速器的進(jìn)口抬高了我國工業(yè)機(jī)器人的成本，嚴(yán)重制約了我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人零部件亟需國產(chǎn)化突破，并且是規(guī)模化量產(chǎn)的突破，否則沒有意義。國內(nèi)具有機(jī)器人零部件研制、本體制造和系統(tǒng)集成能力的機(jī)器人企業(yè)才具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，能在接下來的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
■風(fēng)險提示：機(jī)器人下游應(yīng)用領(lǐng)域需求不景氣的風(fēng)險，核心零部件不能得到量產(chǎn)的風(fēng)險
報告內(nèi)容
1.談智能制造，離不開工業(yè)機(jī)器人
1.1. 中國制造2025，締造“制造強(qiáng)國”戰(zhàn)略
《中國制造 2025》，是我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。為推進(jìn)我國從制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)，國務(wù)院組織編制并于2015年5月8日正式發(fā)布了《中國制造2025》，對我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展作了整體部署。《中國制造2025》提出通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到 2025 年邁入制造強(qiáng)國行列;第二步，到 2035 年我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平;第三步，到新中國成立一百年時，我制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。
1.2. 智能制造是中國制造2025的靈魂
1.2.1. “智能制造”愿景描述
智能制造是指在生產(chǎn)過程中，將智能裝備通過通信技術(shù)有機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化;并通過各類感知技術(shù)收集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)，通過工業(yè)以太網(wǎng)等通信手段，上傳至工業(yè)服務(wù)器，在工業(yè)軟件系統(tǒng)的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并與企業(yè)資源管理軟件相結(jié)合，提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案或者定制化生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
智能制造不是空穴來風(fēng)，它與德國提出的“工業(yè) 4.0”方向趨同，是我國乃至世界制造業(yè)的發(fā)展方向。智能制造的提出遠(yuǎn)早于《中國制造2025》，最早是以“改造和提升制造業(yè)”的形式提出。
1.2.2. 智能制造是中國制造2025的核心
《中國制造2025》要推動的是智能化升級。自動化是我們所處的工業(yè)3.0版本，《中國制造2025》更強(qiáng)調(diào)的是推動信息化升級，達(dá)到智能化。在智能制造中，“端”——智能裝備通過通信技術(shù)有機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，通過各類感知技術(shù)收集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)，通過“網(wǎng)”——工業(yè)以太網(wǎng)等通信手段，上傳至“云”——工業(yè)服務(wù)器，在工業(yè)軟件系統(tǒng)MES的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并與企業(yè)資源管理軟件ERP相結(jié)合，優(yōu)化生產(chǎn)方案、實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)，形成“設(shè)計(jì)-開發(fā)-質(zhì)量管理-服務(wù)”的閉環(huán)。
從《中國制造2025》重點(diǎn)突破領(lǐng)域可以看到智能制造的核心地位。制造業(yè)覆蓋很廣，必須堅(jiān)持整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破?！?span id="ssss8s0" class="showtag" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">中國制造2025》圍繞經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全重大需求，選擇 10 大優(yōu)勢和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)作為突破點(diǎn)，力爭到 2025 年達(dá)到國際領(lǐng)先地位或國際先進(jìn)水平。它們是：新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械。我們對著十大領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)/應(yīng)用示范工程，七大領(lǐng)域?qū)?span id="ssss68s" class="showtag" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">智能制造有著明確相關(guān)要求。
1.3. 智能制造，工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)舞
1.3.1. 智能制造是從端到網(wǎng)的智能連接
根據(jù)我們對行業(yè)的實(shí)際訪談，得知：智能制造發(fā)展不是一蹴而就的，而是“自動信息化”、“互聯(lián)化”到“智能化”層層遞進(jìn)、演變發(fā)展的。產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋智能裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)軟件及將上述環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的自動化系統(tǒng)集成及生產(chǎn)線集成等。
1.3.2. 工業(yè)機(jī)器人是智能制造的重要基礎(chǔ)
智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的實(shí)現(xiàn)端，工業(yè)機(jī)器人是智能裝備的重要基礎(chǔ)。智能制造實(shí)際是信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合發(fā)展，可以細(xì)分著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品、推進(jìn)生產(chǎn)過程智能化和深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用三個方向。三個方向中，智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的實(shí)現(xiàn)端，智能裝備和產(chǎn)品中，最為重要的體現(xiàn)則是工業(yè)機(jī)器人。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)自動化、數(shù)字化、智能化的保障。圍繞汽車、機(jī)械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等應(yīng)用需求，工業(yè)機(jī)器人將為智能制造中智能裝備的普及代表。
2.中國是最具潛能的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展國家
2.1. 工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)獲得快速發(fā)展
機(jī)器代人熱潮使工業(yè)機(jī)器產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人誕生于上世紀(jì)40年代的實(shí)驗(yàn)室里，20多年后才在日本開始產(chǎn)業(yè)化。 21 世紀(jì)以來，隨著勞動力成本的不斷提高，技術(shù)的不斷進(jìn)步，各國陸續(xù)進(jìn)行制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，出現(xiàn)了機(jī)器人替代人的熱潮，工業(yè)機(jī)器人自動化裝備備得到了快速發(fā)展。據(jù)國際機(jī)器人工業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計(jì)， 2014年全球工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到22.92萬臺，同比增長28.7%。2008年至2014 年，工業(yè)機(jī)器人期間復(fù)合增長率達(dá)到30.7%，正處在快速發(fā)展期。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，在機(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)，是未來實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化、數(shù)字化、智能化的保障。
日本、德國的工業(yè)機(jī)器人水平全球領(lǐng)先，四大家族為全球主要的工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商，這主要因?yàn)樗麄兙邆湎劝l(fā)優(yōu)勢和技術(shù)沉淀。日本在工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件(減速機(jī)、伺服電機(jī)等)的研發(fā)方面具備較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。德國工業(yè)機(jī)器人在原材料、本體零部件和系統(tǒng)集成方面有一定優(yōu)勢。從全球來看，日本和歐洲是工業(yè)機(jī)器人的主要產(chǎn)地，ABB、發(fā)那科(FANUC)、庫卡(KUKA)和安川電機(jī)(YASKAWA)這四家企業(yè)是工業(yè)機(jī)器人的四大家族，成為全球主要的工業(yè)機(jī)器人供貨商，2013 年四大家族工業(yè)機(jī)器人收入合計(jì)約為50 億美元，占據(jù)全球約50%的市場份額。
2.2. 工業(yè)機(jī)器人在中國還有很高發(fā)展?jié)撃?/p>
2.2.1. 我國已成為工業(yè)機(jī)器人最大的消費(fèi)市場，景氣度仍在提升
對比工業(yè)發(fā)達(dá)的日本、德國和美國，我國工業(yè)機(jī)器人需求增速的走向與他們大致相同，但增速一直較高。在2013年以前，日本一直是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場，但自2011年以來日本工業(yè)機(jī)器人的增速較為平緩。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。
2.2.2. 未來這種趨勢會保持嗎?
從機(jī)器人保有密度上看，會。取每萬人擁有的機(jī)器人數(shù)量為機(jī)器人保有密度指標(biāo)，我國2014年為36臺/萬人，日本為314臺/萬人，德國為292臺/萬人，韓國為478臺/萬人，中國臺灣為138臺/萬人，全球平均為66臺/萬人。我國的機(jī)器人保有密度不僅與先進(jìn)工業(yè)國家有差距有十倍之多，與全球平均水平相比都有翻番空間，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。
從機(jī)器人的成本回收期看，會。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，我國制造業(yè)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員的年平均工資從2010年都 30943萬元增長到2014年的51369萬元，年均增速達(dá)到13%。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的資料，工業(yè)機(jī)器人的成本逐年遞減4%。以435KG 的六軸機(jī)器人為例，其回收周期將由2010年4.96年下降到2043年1.22年。隨著人力成本的上升、老齡化的加劇，我國數(shù)量龐大、低成本勞動力優(yōu)勢在逐漸喪失，基礎(chǔ)性工作招人越來越難。工業(yè)機(jī)器人成本的下降，機(jī)器人的投資回收期還將進(jìn)一步縮短，將有助于機(jī)器人逐步實(shí)現(xiàn)勞動力替代。
機(jī)器人換人的節(jié)奏仍然沒有結(jié)束，隨著人工成本進(jìn)一步提升，機(jī)器人價格進(jìn)一步下滑，機(jī)器人在下游應(yīng)用的領(lǐng)域逐步拓寬，機(jī)器人需求仍然保持景氣向上。
2.2.3. 國產(chǎn)機(jī)器人迎來巨大替代空間
工業(yè)機(jī)器人的市場目前被日本四大家壟斷，國產(chǎn)化的替代空間還很大。我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，受零部件供應(yīng)、相關(guān)技術(shù)和加工工藝等因素影響，中國市場上工業(yè)機(jī)器人基本被以ABB、庫卡、發(fā)那科和安川四大巨頭為主的國外機(jī)器人品牌占據(jù)著，國產(chǎn)機(jī)器人品牌僅占約8%的市場份額。中國處于工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈下游，多數(shù)廠商承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。隨著我國工業(yè)機(jī)器人市場需求的迅速擴(kuò)大，國內(nèi)企業(yè)的自主研發(fā)投入的不斷加大，研發(fā)能力不斷提升，未來幾年將拉近與國際廠商的差距，國產(chǎn)機(jī)器人將填補(bǔ)巨大的替代空間。
3.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
3.1. 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈
工業(yè)機(jī)器人具備在高危環(huán)境下生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)，它是通過編程或示教方式實(shí)現(xiàn)自動化，同時具備擬人形態(tài)及功能的裝置，主要由本體、伺服電機(jī)、減速機(jī)、控制器、傳感器等核心零部件構(gòu)成，操作系統(tǒng)包括伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等。
機(jī)器人自動化行業(yè)按產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游和下游。上游生產(chǎn)核心零部件：包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器;中游是本體生產(chǎn)商，包括工業(yè)機(jī)器人本體、服務(wù)機(jī)器人本體。下游是系統(tǒng)集成商，包括單項(xiàng)系統(tǒng)集成商、綜合系統(tǒng)集成商。
工業(yè)機(jī)器人優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備的原因主要在于上游的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。從結(jié)構(gòu)上來看，工業(yè)機(jī)器人由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，分別對應(yīng)控制器、伺服電機(jī)和減速器等核心零部件。從成本上來看，核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本大頭，約72%左右。多軸工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，機(jī)械本體約占22%;伺服系統(tǒng)約占24%;減速器系統(tǒng)約占36%;控制系統(tǒng)約占12%;其他外設(shè)約占6%。
我國工業(yè)機(jī)器人主要集中在本體和集成端，原因在于核心零部件缺失嚴(yán)重抬高國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人成本，制約行業(yè)發(fā)展。多數(shù)廠商承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。關(guān)鍵基礎(chǔ)部件中，減速器控制器在國內(nèi)大部分知名機(jī)器人本體制造企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，但和國際水平仍有差距;而另兩個關(guān)鍵基礎(chǔ)部件——伺服電機(jī)和減速器，仍大量依賴進(jìn)口。全球減速器行業(yè)集中度很高，兩家日本公司納博特斯(Nabtesco)和哈默納科(HarmoNIc Drive)控制的全球機(jī)器人減速器市場超過75%(工業(yè)機(jī)器人用減速器軸承的開發(fā)與應(yīng)用，《機(jī)械工程師》2015年第5期)，包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在內(nèi)的國際主流機(jī)器人廠商的減速器均由以上兩家公司提供。國內(nèi)機(jī)器人市場主要采購以上兩家企業(yè)的減速器，但采購成本往往較高，這成為了制約國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展的主要瓶頸之一。
國產(chǎn)機(jī)器人比進(jìn)口機(jī)器人貴，原因在零部件上。根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2014-2019年中國釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)市場分析及投資前景預(yù)測報告》，目前一臺435kg焊接機(jī)器人成本國內(nèi)約為29.9萬元，而國外大約為43.86萬元。零部件成本差異是造成國內(nèi)外機(jī)器人成本差距的最大因素，其中減速器是成本差異最大部分，國內(nèi)和國外和成本比達(dá)到4.4，控制器的國內(nèi)外成本比,達(dá)2.6，伺服電機(jī)(驅(qū)動)的國內(nèi)外成本比為1.68(1.95)。國內(nèi)的材料消耗也更大，如在永磁同步伺服電機(jī)中釹鐵硼材料成本，國內(nèi)單體用量比國外高接近1倍。
3.2. 核心零部件——市場需求廣闊，亟需國產(chǎn)化突破
國內(nèi)減速器、伺服電機(jī)市場需求廣闊。一般而言，一套工業(yè)機(jī)器人的一個手臂需要配備一個減速器和伺服電機(jī)，那一套工業(yè)機(jī)器人需要配備4-6個減速器/伺服電機(jī)和1套控制系統(tǒng)。根據(jù)世界機(jī)器人協(xié)會的預(yù)測， 2015-2017年我國工業(yè)機(jī)器人銷量將保持12%的年增長率，分別達(dá)到6.395萬臺、7.432萬臺和8.022萬臺。假設(shè)平均一臺工業(yè)機(jī)器人平均配備5個減速器/伺服電機(jī)，工業(yè)機(jī)器人精密減速器/伺服電機(jī)的2015-2017年的需求量將達(dá)到31.98萬套、35.8萬套和40.1萬套。
