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智能制造景气度上升,国产工业机器人如何发力?

时间:2022-05-11

来源:贤集网

导语:菲律宾太阳娱城app近日,人民日报一篇《加紧谋划布局机器人产业》的指导性文章在朋友圈引发关注,传递出了看好新时期工业机器人发展的明确信号。

       近日,人民日报一篇《加紧谋划布局机器人产业》的指导性文章在朋友圈引发关注,传递出了看好新时期工业机器人发展的明确信号。

  由于宏观经济增速放缓,制造业下游终端领域需求受新冠疫情、原材料涨价以及出口海运受阻等因素影响较大,在2021年第三、四季度,工业机器人行业增速一度放缓。但从2021年11月国常会提出要加强跨周期调节,中国制造业PMI 开始止跌回暖以来,已经连续4个月维持了合理区间,2022年1-2月制造业PMI新订单指数分别为49.3、50.7,景气度已经出现明显的回升。

  受益于下游制造业景气度提升,固定资产投资不断上涨,2022年前2个月,工业机器人在去年历史新高的基数累计上,同比增长29.6%产量达76381台,增速虽然相较去年有所放缓,但向好态势依旧明显。

  纵观全球制造产业随着智能化技术的发展,工业化进程持续加快,各行各业也逼近需要重新整合变革的关口。因此,机器人作为高端制造业中有具备较高技术含量的行业,也作为一个更加有竞争力、能带来更大的附加值的产业,必然是一个国家的核心发展趋势,是提高一个国家国际竞争力的重要途径。

  当前,随着新产业的需求爆发,机器人行业的增长率仍然在不断提升,可以判断,随着疫情影响逐渐消散、制造业投资的不断复苏,未来工业机器人产销数据有望持续改善,工业机器人产业链将迎来国产替代的黄金时期。同时,这样的背景对中国机器人产业来说,其实也是一个能孕育新产业、新模式、新业态的更好机遇期。

  制造业景气度持续提升

  作为一个融合了信息化与自动化的新兴产业,宏观而言机器人产业发展离不开四大驱动,即需求驱动、政府驱动、竞争驱动、技术驱动。其中需求驱动会是未来5-10年保持机器人行业增速的核心。

菲律宾太阳娱城app  从需求层面而言,渗透率是反映行业发展情况的重要指标。摩根士丹利2021年的一份报告显示,目前全球机器人渗透率为0.9%,机器人占劳动力市场比例约为1%,2040年机器人渗透率将达到7%-18%,机器人占劳动力市场比例预计将达到8%-21%。

菲律宾太阳娱城app  中国作为全球最大制造业生产国,是近十年工业机器人装机量榜首,但与其他制造行业渗透率相比,工业机器人在国内下游制造业渗透率相对低,尤其在传统汽车产业这一主要应用行业,国内的渗透率与发达国家水平相比还有较大差距。虽然汽车行业的集成商仍然偏向采用更具品牌优势的国外产线,但就整体市场容量而言,可以预见工业机器人销量仍有较大上升空间。

  不仅是传统汽车产业,全球汽车行业正朝着新能源板块迈进,新造车势力崛起,汽车行业的转型升级需求在催生机器人换机和新购热潮,已经为国产机器人带来赶超机遇。

  根据中汽协的数据,2021年全年我国新能源汽车销量达352.1万台,同比增长约160%。而根据EVTank发布的《中国新能源汽车行业发展白皮书(2021年)》数据预测,2025年全球新能源汽车的销量将达1640万辆,整体渗透率有望超过20%。

菲律宾太阳娱城app  虽然新能源汽车需求不断提升,中美两个汽车销量大国将迎来新一轮持续增长,但目前的渗透率仍不足10%,行业整体仍处于推广期。中信证券研究部新能源汽车组测算,未来5年中国和海外电动汽车产量CAGR分别为57%和40%,中国增速显著高于全球,这为本土机器人势力提供了更大可能。

菲律宾太阳娱城app  受到新能源整车赛道加持,机器人行业长期成长空间将持续打开。对此,渤海证券的研报数据也表明,工业机器人方面,2月制造业固定资产投资累计同比增长20.9%,其中下游主要应用场景中,2022年前2月,汽车制造业固定资产投资累计同比增长11.3%,而这一数据在2021年则是同比下降3.7%,增速有了明显提升。

菲律宾太阳娱城app  新能源车也带动了其上下游产业链的快速发展,新能源市场的景气和可见的自动化技术升级优势为机器人行业带来订单持续增长。例如新能源车产业发展将大幅增加动力电池需求,动力电池是新能源汽车的核心部件。随着新能源汽车渗透率提升,全球动力电池产能扩产也加速在即,动力电池制造规模化、自动化、智能化也成为趋势。

  中信证券就预计2025年全球动力电池需求有望达到1400GWh,同时产能利用率将会逐年提高,这对于机器人产线提出了全面要求。中信证券也指出,近年来车企自建PACK产线已经成为重要趋势,这会更需要完善生产链,对机器人设备厂商形成重大利好。

  除了产线实现自动化更加智能化之外,作为智慧生产重要组成部分——智慧物流更成为动力电池现代化智能工厂的标志性配置之一,受到各大电池厂商欢迎,这又对于工业板块的移动机器人提出了高需求。

  不单单是汽车行业,今年1-2月,作为主要增长点之一的3C行业固定资产投资累计增速也较去年增长12.8个百分点达到35.1%。而在此之前,电气电子设备和器材制造业连续第五年都是中国工业机器人的第一大应用行业,2020 年销量接近6.4万台,同比增长50.2%,占中国市场总销量的37%。

  根据2021年IFR 的数据,国产工业机器人在汽车领域的渗透率很低,但在金属、机械、橡胶和塑料等领域的占有率超过进口工业机器人,在电子、食品等行业领域的占有率也较高。从具体下游领域来看,2021年新能源、电商、医疗、半导体等先进制造下游已经成为国产机器人行业新的沃土,2021年出货量增速均超过70%。

  中长期来看,高自动化生产线才能够适配更多不同的需求,线价值量紧密相关。从整体需求层面而言,自动化、信息化的多元化需求推动了机器人行业快速增长,也是工业集成的大势所趋。

菲律宾太阳娱城app  从社会层面来说,人口红利消失带动机器换人需求激增,而工业机器人可以提升工艺稳定性和产品可靠性,也真切帮助传统制造业解决了用工成本高、生产环境危险、提高产品效率等难题。工业机器人作为我国智能制造2025 的核心抓手,一直以来是我国机器换人、制造业产业升级的核心环节。

菲律宾太阳娱城app  就需求层面综合而言,我国工业机器人产业发展中长期推动力仍然是我国制造业分批次地升级,自动化、智能化、网络化、数字化作为我国制造业发展的努力方向,中长期看仍具有较大的增长空间。

  机器人产业链整体向好

菲律宾太阳娱城app  中国机器人产销量的成绩也与我国的机器人产业链整体升级息息相关。

菲律宾太阳娱城app  企业数量是反映行业热度的最好证明,根据天眼查最新发布数据显示,我国目前工业机器人相关企业超11.4万家,其中,2021年新增注册工业机器人相关企业超4.6万家,增速达到72.97%。这意味着国内的机器人企业对产业链的掌控能力和话语权正不断提升。

  虽然国内机器人产业起步较晚,但自“十三五”以来,企业收入盈利两增速明显。营收利润增长的同时,研发投入也在逐年递增。在饱和式研发和庞大的资金投入下,中国机器人产业链上下游尤其是数字化技术水平已经显著提升。“十三五”期间,我国机器人产业年均复合增长率约15%,工业机器人应用领域已经覆盖52个行业大类,机器人产业营业收入突破1000亿元。

  不仅如此,工信部装备工业一司王卫明司长就曾提到,国内的精密减速器、高性能伺服驱动系统、智能控制器、智能一体化关节等关键技术和部件正加快突破,创新成果不断涌现。在原先国内高精尖机器人市场长期靠外购国外主机和零部件,如今国产替代进口已经成为大趋势。

  但也要看到的是,当前完全实现核心零件的国产化以及高质量的产业化,仍需要一定时间的摸索。王卫明表示,与世界先进水平相比,我国机器人产业还存在一定差距。这表现为技术积累不足,原创性研究、理论研究、正向设计能力欠缺,产业基础薄弱,关键零部件质量稳定性、可靠性还不能满足高性能整机的需求等多个方面。

菲律宾太阳娱城app  去年底,《“十四五”机器人产业发展规划》印发,提出到2025年成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地的新目标。具体到各省市,也有例如山东省的《工业技改提级2022年行动计划》,浙江省的《机器人产业链标准体系建设指南》等政策出台,不断推进智能化、高端化技改提级。可见工业机器人作为制造业高质量升级的核心抓手,已经得到从国家到地方高度重视和各方面的战略配置,中国“十四五”时期机器人产业发展正在拥抱新机遇。

菲律宾太阳娱城app  这一机遇具体而言则是产业链开始体现出有序性以及可持续增长韧性,国产替代力度和逻辑加强。十四五计划中具体要求,一批机器人核心技术和高端产品取得突破,整机综合指标达到国际先进水平,关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平。

菲律宾太阳娱城app  同时,《“十四五”机器人产业发展规划》中也提及,要求机器人产业营业收入年均增速超过20%,形成一批具有国际竞争力的领军企业及一大批创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业,还要建成3—5个有国际影响力的产业集群,实现制造业机器人密度翻番。由此可见,国产工业机器人必然将目光投向国际竞争的同时,也意味着整体产业链将同步进入发展“快车道”。

  国开证券分析师表示,未来政策层面将加大对制造业企业的市场化和普惠式帮扶力度,相关措施逐步显效,有助于制造业企业业绩的提升,进而进一步加大固定资产投资力度。在政策支持下,中国工业机器人企业可借助优惠产业政策加大研发投入力度、加快科研人员和技术引进,协同行业内企业或公共研发平台,布局前瞻性技术和下一代机器人技术,进一步增强核心竞争力。机器人作为制造业向高端化转型升级的关键载体,中长期市场潜力较大。

  被外资垄断的机器人市场

菲律宾太阳娱城app  在我国对工业机器人高需求的背后,却潜藏巨大的危机,因为,我国工业机器人市场被三家外资企业所掌控。

菲律宾太阳娱城app  根据国际机器人联合会公布的数据显示,在2021年,中国工业机器人市场主要被外资企业所主导,其中发那科、爱普生以及ABB位居中国工业机器人市场前三。

菲律宾太阳娱城app  去年全球工业界经历了零部件供应难和招工难,掌控了机器人和自动化装备市场的日本企业的价值正在受到重新评估。日本的工厂自动化企业是将从汽车工厂的生产设备到半导体工艺所需的传感器、检验设备等综合在一起的全球工业机器人市场的核心。据国际机器人联合会披露,在过去的10年里,工业机器人增加了3倍,每年新增需求的45%由日本供货,中国和韩国的市场占有率分别只有12%和7%。

菲律宾太阳娱城app  虽然最近全球技术企业的股价下跌,但日本4大机器人和自动化企业——基恩士、发那科、SMC和雷傣光的总市值比5年前增长了2.5倍。世界上唯一一家生产超微半导体工艺所必需的极紫外光(EUV)检测设备的雷傣光,2018年的公司总市值仅为10亿美元,但截至2021年2月18日暴增至168亿美元。4大企业的销售额也在经历新冠疫情后迅速增长。发那科去年的销售额为58亿美元,比2019年(45亿美元)上涨了28.9%。同期SMC从46亿美元增至57亿美元,增长了24%。

菲律宾太阳娱城app  日本四大工业机器人企业的特点是营业利润率高。作为中小企业的基恩士总市值相对较高,原因是该公司的营业利润率超过50%。但其余3家企业的营业利润率也都高于20%。基恩士和雷傣光通过委托外部生产的方式节省了成本。发那科则使用公司的机器人运营工厂,降低了生产成本。据悉,该公司最大的工厂可以在1个月里不动用任何人力进行运营。

  国产工业机器人如何突围?

  就目前来看,我国工业机器人产业的发展势头良好,创新成果不断涌现,而在精密的减速器、高性能的伺服电机以及控制器等关键零部件,已经实现技术突破,但与国际水平相比,国产工业机器人还是存在一定的技术差距,尤其是关键零部件的稳定性和性能,都存在一定的缺陷。

菲律宾太阳娱城app  所以,针对工业机器人核心零部件的研究,我国相关企业需要不断进行技术迭代,进一步缩短与国际巨头之间的差距。

  不仅如此,国内工业机器人企业需要洞察制造业的需求,进一步突破工业机器人相关技术的开发。

菲律宾太阳娱城app  与此同时,相关部门要积极鼓励头部科技企业开展工业机器人核心技术的研发,推出相关产品的系统标准化,进一步提升研发效率。

  目前,这两条路都有了一定的成果。

  1. 拓展增量:测温机器人成功了,更多服务机器人正在蓄力。

  新冠疫情出现后不过两三个月,机器人行业已经回过味来,消杀机器人、测温机器人迎来爆发。单单中智卫安一家公司,去年测温门岗机器人的销量就达到了1万台。已经有越来越多的服务机器人,开始与我们直接接触了。

菲律宾太阳娱城app  2. 国产替代:有突破,但与国际水准依然差距明显

  目前,核心的零部件都能找到国产替代,只是性能上与国际厂商存在差距。北京工业大学张跃明教授带领其团队经过四年的努力,成功攻克了减速器齿轮磨损的问题,研制出齿轮修行技术模型。同时,张跃明教授团队研发的RV减速器已经在精度保持性、刚性、使用寿命等指标方面均达到检测标准。除了教授团队之外,武汉精工、巨轮智能、中大力德等中国企业都已经实现RV减速器量产。这意味着,我国的RV减速器在源头上取得突破性进展,中国减速机从此踏上追赶日本的快车道。

  创新能力成为最大助推力

  随着人工智能、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的快速发展,机器人智能化也在多维升级。

菲律宾太阳娱城app  据中国机器人产业联盟执行理事长兼秘书长宋晓刚介绍,当前国际领先的机器人技术呈现诸多新特点。

菲律宾太阳娱城app  比如,从单一感知向全域感知提升。六维力传感器、激光雷达、三维视觉传感器等机器人专用传感器的大量应用,让机器人对周边环境的感知更加全面。再有,从感知智能向认知智能升级。例如基于深度学习系统,能够训练机器人适应不同的运行环境,并实时作出应变决策。此外,还有从单机智能向集群智能演进、从围栏操作向人机协作跃迁等特征。“波士顿动力公司的仿人机器人、机器狗汇聚在一起,可以演出一套协调优美的舞蹈。发那科公司推出10公斤负载新型协作机器人,能与工人共享工作空间,针对小型部件的搬运、装配等应用需求,提供精准、灵活、安全的人机协作方案。”宋晓刚举例称。

菲律宾太阳娱城app  技术更迭日新月异,在这样的背景下,国产工业机器人必须加紧提升产业创新能力。

  《“十四五”机器人产业发展规划》部署的主要任务中,首要一项就是“提高产业创新能力”。其中指出,要加强核心技术攻关,突破机器人系统开发、操作系统等共性技术,研发仿生感知与认知、生机电融合等前沿技术,推进人工智能、5G、大数据、云计算等新技术与机器人技术的融合应用。建立健全创新体系,推动重点研发机构加强技术研究和成果转化,鼓励骨干企业协同推动软硬件系统标准化和模块化,支持企业加强技术中心建设。

菲律宾太阳娱城app  不同的企业在自主创新道路上正积极探索合适的路径。

菲律宾太阳娱城app  据韩峰涛介绍,珞石机器人自主研发的软件控制系统xCore是目前国产控制系统中的佼佼者。“这是一个底层系统。机器人怎么工作、如何感知,今后怎样增加视觉、触觉以及进行不同的任务学习,这所有的控制都可以集成在软件当中。”

  借助xCore系统,珞石机器人实现了对工业机器人和柔性协作机器人的同时控制,这在业界还是首创。“一般的工业机器人是在封闭的车间进行自动作业。协作机器人是能和人协同作业,在共同的工作空间中有近距离直接接触。柔性协作机器人又在协作机器人的基础上,增加了丰富的力与视觉传感器。”韩峰涛表示,由珞石机器人生产的柔性协作机器人,每个关节处都配置了高精度扭矩传感器,最大程度复现了人类手臂般的灵活运动,能够完成更多复杂的、高精度的工作。

  过去,工业机器人核心零部件持续依赖进口,只有扭转这一局面才能真正提升国产机器人的研发能力。为此,多年来,埃斯顿致力于将自主创新深入至工业机器人制造全产业链。

菲律宾太阳娱城app  “公司基于高度自主的核心部件技术积累了优势,实现机器人关键零部件的自主研发,如控制器、伺服电机及驱动器和部分减速机等。”采访中,钱巍向记者介绍了该公司多项代表性成果,如高性能串联六关节机器人控制系统,机器人智能化功能实现等。“埃斯顿已经把工业机器人最核心的控制器及控制算法,提升到一定的高度,使国产工业机器人在节拍、精度等方面达到了国际领先水平。”

  “埃斯顿坚持走自主创新的技术道路,研发投入占比保持在营收的10%左右。”钱巍表示,现在公司机器人核心部件自主化率已达到80%以上。

  针对更多国内机器人企业的创新研发,宋晓刚提出建议,一方面要聚焦产业发展需求,突破机器人系统开发、操作系统等共性技术;另一方面要鼓励骨干企业联合开展机器人协同研发,推动软硬件系统标准化和模块化,提高新产品研发效率。

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