現階段核心零部件雖然由國內有企業研制出來,但是技術方面與國外差距較大,還需要不斷突破。業內稱,國內機器人成功之道在于打通上下游產業鏈,生產經濟型機器人本體。
(一)國產機器人本體未來發展路徑
現階段國內機器人廠商在高端領域不能直接與國外企業競爭,國內機器人的成功之道在于打通上下游產業鏈,生產經濟型機器人本體,尤其要突破減速機等關鍵零部件。
1.國產機器人本體成功路徑--打通上下游產業鏈
國產機器人本體的“成功五要素”:國內機器人本體要發展的好,在“伺服系統”、“控制器”、“核心算法”、“精密減速器”,以及“應用和集成技術”這五大領域至少要有2-3個是擅長的。
這五大核心技術被稱為機器人本體的“成功五要素”。國產機器人本體要發展的好,在這五大領域至少要有2-3個是擅長的。首先伺服系統和控制器這兩塊要吃透,然后在核心算法方面需要做到比較好。高精度機械傳動(即減速機)可以采用外購。應用和集成可以本體企業自己實施,也可以給集成商來完成。
2.打通上下游產業鏈--“核心零部件”
(1)國內機器人各核心零部件現狀
現階段雖然核心零部件國內有企業研制出來,但是技術方面與國外有差距,還需要突破,特別是減速機。
伺服電機歐美品牌最高端,日本企業的質量也很好,整體來講國外供應商可選擇比較多,議價能力相對弱一些。國內伺服電機進步最大的是埃斯頓、廣數和匯川技術。
控制器是國內企業比較拿手的,目前國內做得比較好的企業有固高、眾為興、埃斯頓、廣數等企業,也有哈工大、北航等科研院所。
國外機器人企業和納博、HarmoNIc兩家主要減速機企業,有長期戰略合作伙伴關系,而且它們需要的采購量也大,可以以較低的成本采購減速機。國內企業議價能力弱,采購成本比國外通常貴3-5倍。三大關鍵零部件當中,減速機利潤空間最大,因此實現減速機國產化是國內機器人企業降低本體成本,實現國產機器人本體銷售放量增長的關鍵。
需要重點講下貝加萊和KEBA,因為這兩家企業不僅僅可以提供伺服系統和控制器,還可以提供整套機器人系統解決方案,國內很多機器人本體企業剛開始就是依靠貝加萊和KEBA。
(2)在所有關鍵零部件中,減速機國產化是重中之重。
全球減速機市場容量估計100多億,RV減速機和諧波減速機按數量看,兩者是6:4,RV減速機主要用于20公斤以上的機器人關節,諧波用在20公斤以下機器人關節,RV減速機由于組成零件更復雜,承載強度更高,難度要比諧波減速機大,而且RV減速機生產線投資規模遠大于諧波減速機。世界范圍內RV減速機企業主要包括納博特斯克、Spinea和住友,以納博特斯克為主;諧波主要是Harmonic。
國內正在研制減速機,或者打算研制減速機的企業很多,RV減速機企業包括南通振康、秦川發展、山東帥克等,諧波減速機企業包括江蘇綠的和中技克美。目前看諧波減速機可能比較快實現國產化,RV減速機實現國產可能還需要一些時間。如果諧波減速機能夠較快突破,可以配合國內機器人本體企業,滿足國內3C等行業對20公斤以下小型通用六軸機器人強勁需求,推動機器人本體國產化的進程。
考慮到國內工藝水平以及企業經驗欠缺,估計未來減速機實現國產化之后,在使用壽命和精度方面仍然會與國際一流產品有一定差距。
(3)國內機器人本體企業突破關鍵零部件有兩種思路。
思路一:走關鍵零部件自主研發路線,國內南京埃斯頓、廣州數控等企業利用原來在機床數控系統和伺服系統方面的經驗,自主研發機器人控制器和伺服系統。
思路二:走深度合作路線,即打通機器人產業上下游。埃夫特等企業,聯合上游關鍵零部件廠商,如固高、南通振康等,共同突破減速機等關鍵零部件。
3.打通上下游產業鏈--“機器人本體”
與國外類似,國內許多機器人廠商起源于上下游相關產業,且大多在近5年內進入機器人行業。另外,與國外不同的是,新松機器人和博實股份起源于科研院所轉型,是我國進入機器人行業較早的企業。
(1)國內外機器人企業關注點不同
中外機器人企業關注點不同:國外企業更關注前沿技術的發展,國內企業關注核心零部件的突破以及在低端產能行業中尋求規模突破。
國外機器人在國內市場也已經占據了穩固的地位,但是因為國內外對機器人的要求不一樣,國內機器人企業也是有機會的。國外要求機器人可以運營10-15 年,但成本很高,國內客戶的可能注重要求在兩年內就可以把成本收回來了。所以中國的機器人市場可能就是對壽命的要求不高,但是對成本收回期要求高。要求把人減下來的同時,回收期越短越好。
(2)經濟型本體是主要發展方向
在國內外對機器人行業的關注點不同的情況下,經濟型本體是國產機器人本體現階段發展方向,包括低成本的六軸通用機器人和三、四軸專用機器人。從廣義上來講,可以自由編程的自動化設備都算機器人,可以很好地實現人工替代。
由于國外機器人行業伴隨汽車行業的成長,而且汽車行業對機器人精度、效率和穩定性要求都非常高。在汽車領域,國內企業短期不能和國外企業競爭。因此,國內企業應側重開發應用于汽車產業以外一般制造業的經濟型機器人。
所謂經濟型本體分為兩類:一是國產核心零部件可以突破,國內機器人企業可以批量化生產降低成本的通用六軸關節機器人;二是應用于某一領域的專用機器人。比如,用于電子行業的scara機器人、桌面機器人就屬于經濟型本體中的專機。另外,用于機床上下料的桁架機器人也是專機。這類專用機器人通常三、四軸,國外通常稱為機械手。
桁架機器人、桌面機器人的等專用機器人,通常可以避開關節零部件受制于國外企業的弊病。例如,桁架機器人關節是并聯,每個關節的誤差不會累計,不像六軸通用機器人那樣關節是串聯的,對每個關節精度要求都很高,每個關節誤差會累計,會導致終端作業誤差很大。因此,專機可以采用精度較低的傳動裝置。
(3)可自由編程的自動化設備
從廣義上來講,可以自由編程的自動化設備都算機器人,可以很好地實現人工替代。以AGV為例,一臺普通標配的AGV可以抵三個搬運工和一個司機加一臺運輸車,人工替代效果明顯。從2010年開始,國內 AGV市場需求成倍增長,預計2014年國內AGV的需求量將達到5萬臺,是2010年的10倍,總裝機量將達到25萬臺,成為全球AGV第一大消費國。目前AGV應用最多的是汽車行業,其次是3C行業。
新松機器人的優勢不僅僅在系統集成比較強,而且在嘗試各種類型的自動化設備,新松的AGV已經是拳頭產品,未來可以把其它專用機器人和可編程的自動化設備發展起來,比如真空清潔機械手,以及自動碼垛設備等。
4.看好能研制本體的機器人企業
我們長期看好能研制出適合中國市場需求的本體的機器人企業,因為機器人本體是自動化技術集大成者,在機器人產業鏈上議價能力最強,可以有效整合上游零部件企業和下游系統集成商。
從國外機器人企業發展經驗來看,通常既有本體和零部件,又有集成業務的機器人企業規模會比單純做集成,或者只有零部件業務的企業規模要大很多。機器人本體是自動化技術的集大成者,在整個機器人產業鏈上面占據最為重要的位置,有最大的議價能力。機器人本體企業可以利用這種優勢地位,整合上游零部件企業和下游系統集成企業。
當然,研制機器人本體只完成1/3的工作,還需要將機器人本體,與工藝和集成技術結合起來,才能最終滿足客戶需要,建立穩固的競爭優勢。
我們認為未來國內可能出現的機器人優勢企業,肯定是能夠研制出世界領先水平的機器人本體的企業,而且也會從事系統集成業務,甚至還有零部件業務。
5.國內服務機器人前沿
與國外類似,醫療機器人是我國服務機器人產業化的先行者,哈工大機器人所和北航機器人所的手術機器人國內領先。在家用機器人領域,蘇州科沃斯被譽為中國的“IROBOT”,其產品由于價格比國外便宜,并迅速占領國內市場。
(1)國內服務機器人的產業化先行者:醫療機器人
哈工大的腹腔鏡手術機器人已經完成動物活體取膽試驗,估計2年內進行臨床試驗。哈工大手術機器人性能和美國直覺外科公司的達芬奇機器人接近,但是有更為先進的地方,比如哈工大手術機器人能夠做到手術時的反饋力,進一步提高醫生的手術質量。
另外,以蘇州博時為代表的國內機器人企業,在積極探索其它類型的醫療機器人,比如康復機器人、伽馬刀機器人和腸道手術機器人。以上產品都有望在未來5-10年真正實現產業化。
(2)科沃斯:中國的IROBOT
蘇州科沃斯原來是伊萊克斯吸塵器的代工企業,從2009年開始推出“地寶”掃地機器人,價格約為IROBOT的ROOMBA一半,迅速占領國內市場。估計2013年營收已達10個億規模,國內市場份額超50%。
據專家估計,目前家用掃地機器人在國內的滲透率只有0.4%,而同類產品由于進入美國市場的時間要比中國早的多,從2001年至今已經過了12年的發酵,美國現在滲透率達到了16%,因此,以掃地機器人為代表的家庭服務機器人市場前景看好。
(二)系統集成商“天生”規模小
1.我國系統集成商現狀
(1)國內主要集成企業與國外同行營收規模對比
國外系統集成商因為專注于機器人普及率高,且目前系統集成需求最大的汽車行業,通常與汽車廠商有長期合作關系,營收規模可以做到接近100億。以柯馬為例,其在中國的客戶也主要是汽車企業,不僅有外資汽車客戶,也包括長安、奇瑞和江淮等國內客戶。
國內集成企業與國外同行相比較,發展時間較短,而且在汽車領域通常競爭不過國外集成商,因此,規模相對小很多。
(2)國內主要集成企業與國外同行對比
國外大型系統集成商通常是在某種工藝里面具有很強的競爭優勢,例如杜爾在汽車涂裝生產線集成方面具有非常強的競爭優勢。當然杜爾也拓展了系統集成以外的業務,比如清潔和過濾系統。
國內系統集成企業通常并不局限于某種工藝,但是主要專注于某個行業。只有集成能力最強的新松,可以跨出汽車行業拿到其它行業的很多訂單,當然新松除了系統集成業務,還有物流與倉儲成套設備和交通自動化系統等業務。在業務多元化方面,新松和杜爾類似。
(3)國內系統集成商的比較優勢
然而,與國內本體廠商面對國外企業強大的競爭不同,國內系統集成商卻擁有本土的許多比較優勢,包括渠道優勢、價格優勢、工程師紅利等。
2.系統集成商“天生”規模小
四大因素決定集成商規模小
系統集成項目是非標準化的,每個項目都不一樣,不能100%復制,所以比較難上規模。能上規模的一般都是可以復制的,比如研發一個產品,定型之后就很少改了,每個型號產品都一樣,通過生產和銷售就能大量復制上規模。而且由于需要墊資,集成商通常要考慮同時實施項目的數量及規模。
由于機器人是二次產品,需要熟悉下游行業的工藝,要完成重新編程、布放等工作。國內系統集成商,如果聚焦于某個領域,通常可以獲得較高行業壁壘,生存沒問題,但是同樣由于行業壁壘,很難實現跨行業拓展業務,通過并購也行不通,因此規模做大很難。機器人系統集成商本來就該是小的,起碼現階段國內集成商規模都不大。一般1個億,5個億和10個億是門檻。1個億以下的企業占大部分,能做到5個億的就是行業的佼佼者,10個億以上的全國范圍屈指可數。
(1)系統集成商是以人為核心的訂單型企業
系統集成商的核心競爭力是人才,其中,最為核心的是銷售人員、項目工程師和現場安裝調試人員,銷售人員負責拿訂單,項目工程師根據訂單要求進行方案設計,安裝調試人員到客戶現場進行安裝調試,并最終交付客戶使用。幾乎每個項目都是非標的,不能簡單復制上量。
系統集成商實際是輕資產的訂單型工程服務商,核心資產是銷售人員、項目工程師和安裝調試人員,因此,系統集成商很難通過并購的方式擴張規模。
(2)系統集成商需要墊資
系統集成的付款通常采用“3331”的方式,即圖紙通過審核后拿到30%,發貨后拿到30%,安裝調試完畢拿到30%,最后剩10%的質保金。按照這樣一個付款流程,系統集成商通常需要墊資。
一般來講集成商資金壓力不會太大,但是如果幾個項目同時進行,或者說單個項目金額太大,就會存在資金壓力,畢竟集成商很多業務也是外包,需要付給供應商貨款,有的外購件是要求貨到付款。
3.系統集成商未來發展方向
(1)汽車行業以外的其它行業集成業務迅速增加從機器人各個領域銷量可以看到,系統集成業務分布的變化。現階段,汽車工業是國內工業機器人最大的應用市場。隨著市場對機器人產品認可度的不斷提高,機器人應用正從汽車工業向一般工業延伸。根據IFR的數據,2011年國內食品加工工業、金屬加工工業的機器人銷量增幅明顯高于汽車工業,說明汽車以外其它領域的系統集成正在迅速增加。
(2)系統集成行業集中度降低,標準化水平提升由于國內制造業自動化需求迅速增加,自動化集成行業也非常熱。根據草根調研獲得的數據,僅蘇州地區從事自動化系統集成的企業就超過200家,而4-5年前僅有不到 30家。由于汽車以外的行業系統集成項目越來越多,細分領域增加會導致系統集成商數量進一步增加。可以預知,未來幾年行業集中度會進一步降低。參考國外經驗,未來擁有核心競爭力且能夠把3C等大體量行業集成業務做精的系統集成商將脫穎而出,規模達到數十億。
系統集成另外一個趨勢是項目標準化程度將持續提高,將有利于集成企業上規模。如果系統集成只有機器人本體是標準的,整個項目標準化程度僅為30%-50%。現在很多集成商在推動機器人本體加工藝的標準化,未來系統集成項目的標準化程度有望達到75%左右。
(3)系統集成的未來是智慧工廠
智慧工廠是現代工廠信息化發展的一個新階段,智慧工廠的核心是數字化。信息化數字化將貫通生產的各個環節,從設計到生產制造之間的不確定性降低,從而縮短產品設計到生產的轉化的時間,并且提高產品的可靠性與成功率。
系統集成商的業務未來向智慧工廠或數字化工廠方向發展,將來不僅僅做硬件設備的集成,更多是頂層架構設計和軟件方面的集成。新松機器人近期數字化工廠訂單增加,充分說明這一趨勢。








