我国工业机器人市场概况及发展规划

  作者:迎 九 时间:2019-10-29来源:电子产品世界

  迎 九 (《电子产品世界》,北京 100036)

  摘 要:2019年8月“北京机器视觉助力智能制造创新发展大会”上,中国机器人产业联盟(CRIA)统计与信息工作部的领导介绍了中国机器人产业的发展概况,以及产业政策规划进展和产业发展预判。其数据来源涵盖了我国国民经济的47个行业大类、129个行业分类。

  关键词:机器人;六轴;四轴;坐标;蜘蛛手

  1 中国工业机器人市场概况

  近几年我国整个工业机器人市场处于快速增长阶段。如图1,从2013年开始的连续6年,我国都是全球最大的工业机器人消费市场。2013年的销售量约为3.7万台,到2017年达到一个峰值——14万台。但是2018年出现了转折,虽然也销售了13.5万台,但是增速第一次出现了负增长,同比下降3.75%。但这种现象并不意外,因为从2018年3季度开始,工业机器人的生产数据就已经出现了负增长,且一直延续到4季度,所以全年出现负增长是意料之中的。

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  1.1 市场数据表象之后的原因

  1.1.1 市场结构的维度

  开始时外资品牌占有较大优势,本土机器人产业正在逐步发展壮大。如图2,2018年我国自主品牌销售了4.36万台,同比增长16.2%。外资机器人在华销售9.2万台,同比下降10.98%。可见,造成整体市场下降的主要原因是外资品牌销售的显著下降。

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  另外,通过历年数据的比较,还可以发现这样一种现象:如果这个市场总体好,外资的市场占有率会迅速提高;当市场销量一般甚至是下降时,外资品牌的市场占有率也会下降。可见外资本身波动比较大,而内资品牌基本上是一个平稳发展的状态。

  1.1.2 机械结构维度

  根据工业机器人的结构可以分成几大类:多关节型,也就是6轴/5轴及以上的机器人;另外是SCARA(平面多关节机器人)/四轴机器人,一般用于电子业;还有坐标型机器人,包括小型的直角坐标,大型机架的三轴机器人;还有一些工厂物流机器人(注:这里不包括仓储和物流行业的平台);最后是并联机器人/蜘蛛手。

  如图3,2018年平面多关节和并联机器人保持了增长,而其他的诸如多关节、坐标机器人和工厂物流机器人的销量下降。从市场占有率看,多关节型机器人占了最大的比重,有60%左右的市场份额,但2018年其增速下滑了11.7%。

  不过,内资品牌的多关节机器人实现了18.1%的增长,对应的是国内市场-11.7%的增长,这说明多关节的国内品牌还是保持了较好的增长态势。这也和整个自主品牌2018年实现了16.2%的增长是合拍的。

  其中自主品牌的多关节机器人的市场占比在提高,这也是2017年开始发生的变化。最开始,国内更多的是做坐标类,特别是小型坐标类机器人;通过2017年努力,特别是“十三五”规划纲要提出以后,把多关节机器人提成了一个明确的发展目标以后,这种类型机器人的增长实现了快速推进。

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  在市场占有率方面,国内品牌的机器人是上升的,其中坐标机器人占比提高了7.41个百分点,并联机器人占比提高7.88个百分点,多关节型机器人占比提高5.91个百分点,SCARA占比提高3.94个百分点。

  但是,虽然本土品牌都是上升的,在多关节、SCARA市场中,外资品牌仍占有绝对优势(如图4)。更多的内资品牌集中在坐标型机器人,特别是一些小型的三轴,例如电子行业的点胶机之类的机器人。

  1.1.3 应用维度

  使用机器人所做的工作通常分为6类,如图5,有搬运和上下料,焊接和钎焊,装配和拆卸,涂层和胶封,加工(一般指激光切割),洁净室(一般用于平板显示类相关的领域)。

  在中国市场,2018年销量增长的两类机器人是:装配及拆卸、涂层与封胶。其中,装配和拆卸的增长,是和整个产业的技术发展密切相关的。CRIA(中国机器人产业联盟)在2017年时进行过分析,2017年时一些大型家电企业想引入机器人来进入装配环节,但是那时机器人还不能满足所需的精度标准,因此2018年的增长主要是和机器人的技术水平提升有很大关系。

  涂层和胶封为何增长得快?涂层主要用于喷漆,涉及防爆/安全性。封胶主要和电子行业相关,也跟安全生产、安全作业、环保相关。

  但是搬运和焊接的在下降,反映了传统的需求不足。

  自主品牌的表现如图6。除了加工以外,自主品牌在其他应用领域都实现了较快的增长。特别是在焊接和钎焊。焊接和钎焊一直是机器人的传统应用领域,主要是跟汽车行业密切相关,特别是汽车行业里的点焊(整车制造用)。国内品牌机器人2018年在焊接和钎焊上实现了20%的增长。这并不是因为在政策上有所突破,而主要是在汽车零部件的弧焊方面的突破和被大量采用。主要是焊工越来越难找,成本越来越高,一个焊工的普通月薪约是1万元~1.5万元的工资水平,而且离职率非常高,促使了弧焊在汽车零部件和相关基础类焊接业的需求量的释放。

  装配和拆卸没有整体市场平均增速高,但在未来也有一个广阔的发展空间。

  涂层和胶封中,内资品牌更多地集中在胶封。因为喷涂对安全性防爆的要求比较高,技术难度较大。

  关于内外资市场占有率的变化,2018年自主品牌机器人在洁净室、胶封、加工、搬运和焊接领域的市场份额都是有提高的,但是外资品牌在装配和拆卸领域的销售比例略有扩大,CRIA认为外资抓到了很好的先机,因为装配和拆卸是未来机器人发展的一个重要方向。此外,外资品牌在装配及拆卸、焊接方面具有绝对的优势,市场占有率超过80%。

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  1.2 工业机器人的热门应用行业

  如图7,前两位分别是电子电气和汽车。这也是从2017年开始发生的转变,因为传统上,机器人的第一大应用是汽车行业,特别是整车的大工业制造,但是从2017年开始首次变成了电子电气/3C(计算机、通信和消费)类产品。但是2018年中国市场上,这两大行业的销售额都是下降的,而且下降的幅度不少,例如电子类下降了8.4%,汽车制造业下降了25.4%,可谓大幅下滑。

  金属加工业指机械制造,像通用机械类的机床等组装类的机械制造;塑料和化学制品业相对好一些,另外是食品制造业,非金属矿物制品一般包括玻璃、建材、陶瓷等行业。

  关于自主品牌的情况。自主品牌和外资品牌在中国市场也发生了明显的变化。一个就是电子电气类,合资品牌的销量实现了微幅的增长,汽车实现了26.2%的增长,其原因刚才有提及。同样是在汽车行业,但是内资品牌主要对应的是汽车零部件相关的企业,而外资品牌主要对应的是整车的生产和加工,应用的企业和应用的工种不同,具体到焊接,其应用点也是不一样的。另外作为自主品牌,金属加工也是一个重要的应用行业,还有机床或机械设备的基本制造也是重要的行业。

  关于内外资市场占有率的对比。如上所述,自主品牌机器人2018年在汽车和电子设备制造业的市场份额是略有增长的。在非矿物制品和塑料制品技术加工的占比是比较高的,但是外资企业在汽车、食品制造和电子电气设备等重要领域的市场占有率依旧非常突出,特别是在汽车业,因为汽车有个特点,例如合资品牌,和哪国企业合资关系很大,如果是和日系汽车合作,会以日本机器人为主。内资机器人在汽车产业的发展机会主要在汽车零部件类,另外整车类的突破是因为这两年国内发展较好的新能源汽车,因为很多新能源汽车是由国内企业主导,本土机器人就有参与的机会。

  2 “机器人产业发展规划”的实施进展

  “十三五”机器人产业发展规划始于2016年,当时CRIA受工信部委托起草,原因是2013年、2014年我国机器人行业兴起,外资持续关注,不断有建厂计划,内资企业的资本投入等原因,处于打乱仗的局面,很多本土企业引入外资品牌的零部件,在国内一组装,就销售出去了,导致整个市场价格持续下滑,因此当时需要有一套完整的产业规划,明确发展方向和目标。

  为此,2016年CRIA做了规划,从产业规模、技术水平、关键部件和应用4个维度明确了发展目标。以下从产业规模角度来看一看该规划的实施情况。

  第1个目标是自主品牌的机器人年产量目标,到2020年能够达到10万台以上。但是2018年时,我们的产销量只有4.36万台,因此2019、2020年实现10万台的目标存在一定的压力。

  第2个目标是自主品牌6轴以上/多关节机器人的产销目标是5万台。但是2018年时,虽然我们很努力,也只有1.88万台,所以2019年和2020年这两年的发展任务比较艰巨。

  第3个目标是制造业机器人密度,目标到2020年的时候是每万人150台。2018年IFR(国际机器人联合会)的数据,我国已达到137,所以这个目标的完成应该没有过多的困难。

  3 对中国市场的发展态势预判

  3.1 短期预计(2019年)

  2019年上半年国内的整个经济增长是6.3%,其中一季度6.7%,二季度6.2%,特别是7、8月的数据,延续了一个下行的压力。

  从投资角度看,2019年1—7月,全国固定资产投资的增长是5.7%,这时我国就已经提出了要稳定投资。其中的设备工器具购置的投资,也就是更应对于机器人设备的采购市场方面的投资,增速下降了2.1%,2019年以来持续是在负增长,反映出了尽管宏观经济基本稳定,但是设备采购市场总体比较冷淡。

  再看看跟机器人行业更相关的工业经济情况(如图8)。2019年上半年时规模以上的工业实现的利润同比下降了2.4%。可见没有收入、没有利润,投资动力自然不足。

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  在41个工业大类里,有26个行业利润总额同比是增加的,但是有15个行业的利润在减小,而这15个里,包括汽车、工业机器人等非常重要的应用行业。汽车现在的降幅约有20%,其投资意愿可想而知。与此相对应的是汽车的产销数据,从2019年以来每个月的汽车产销数据降幅都在10%以上,例如1—7月的降幅下降13%,销售下降11%。此外,3C行业/电子行业,例如手机、存储器的出货量都是下降的,所以整个市场需求形势是严峻的。

  关于工业机器人目前的月度生产情况,据国家统计局公布的统计,2019年以来工业机器人的月度产量也是跟上述的宏观数据相匹配的,延续了2018年的一个持续下滑的态势,2019年以来持续负增长。2019年上半年的产量负增长在10%左右。但是短期(1—7月)内这个降幅有所收窄,产量同比的降幅收窄到6.3%。对于全年的销售预计,CRIA在7月对会员企业进行了调查,同样跟IFR合作,对于外资的主要供应商调查,现在内资品牌反应认为2019年预计还能够保持在15%的增长水平,外资企业预计也不会像2018年下跌得那么狠。

  所以综合以上几个因素,包括CRIA了解到的一些市场反馈,例如传统汽车不好,新能源汽车有一定的量,以及人们原来可能不太重视的铸造等行业,2019年因为受到环保压力,包括人才流失/人们不愿意从事这个艰苦的行业,铸造锻造要加大对新设备的采购,这些因素综合起来,CRIA预计2019年的销量还是能够增长5%左右,即不再延续2018年的下降趋势,能有一定的回升。

  3.2 长期预测

  CRIA持续看好整个工业机器人的发展。原因几个。

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  首先来看一下全球机器人销量的变化。可分为几个段,就是100万台一个段。如图9,前期第1个100万台,从工业机器人产生以来,一直到2009年。但是第2个100万台只用了从2010年到2015年的6年时间。第3个100万台的时间就更短了,只用了从2016年到2018年的短短3年。

  所以整个机器人的使用量是在一个提速的过程中。

  其次关于工业机器人的密度。因为全球的数据出来得较晚,上文提到的167/万人是国内2018年的数据,但是IFR公布的还是2017年的数据(如图10)。可以看到,全球工业机器人密度平均,每万人是85台,2017年中国是97台,可见2017年中国第一次超过了世界的平均线。但是和工业强国相比,我国的密度还是较低的,换句话,我国的市场容量潜力是非常大的。

  第三,机器人行业。即使以往的这些工业强国,诸如日韩的密度比较高,也是因为跟他们的汽车行业密切相关,在其他行业的工业性因素上并没有更多的优势和经验。但是中国有更加广阔和完备的工业体系,因此我国工业机器人的使用市场潜力很大。

  第 四 , 从 “ 机 器 +人”到柔性机器人的转变。之前叫工业机器人,过去更多体现的是机器的要素,即“机器+人”,一起工作。例如2015年CRIA部分会员去国外参会时,看到行业大佬展示的还是工业机器人能翻转整台汽车,即更多的表现还是机器的属性,包括能力、负载、转动等;但是2019年再去参观的时候,发现更多强调的是人机互动和安全性,机器人不再关在笼子里,会有一定的触觉、视觉的传感和判断,即更多地引入人的特点,更像机器人,而不是“机器+人”。

  相信随着整个机器人产业更多地向智能制造方向发展,其应用领域和行业会持续地扩展。因为原来更多的是在一条流水线上,很多机器人排列在一起,流水线把它们串联起来。但是最近的发展往往是一个工作站,对应的是使机器人制造有更多的柔性。

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  除了工业机器人,以后机器人会更多地应用在医疗、健康、服务、国防等领域。随着机器人的发展成熟,服务机器人、特种机器人、家庭机器人的丰富和发展,特别是走向成熟,相信机器人产业的整体发展应该是非常有前景的。

  参考文献

  [1] 周万木.运动控制与机器人[J].电子产品世界,2016(10):8-12.

  [2] 张凌燕.我国工业机器人产业化发展战略思考[J].电子产品世界,2016(6):3-5.

  [3] 高焕堂.多机器人的创新组合开发技术[J].电子产品世界,2018(11): 81-83.

  [4] 王沛东,秦宇飞,王俭.基于ARM Cortex-A8处理器的工业机器人示教器设计[J],电子产品世界,2016(8):47-50.

  [5] 李志瑞,潘青慧,申庆超.基于STM32的智能清障灭火机器人设计[J].电子产品世界,2016(9):27-29.

  本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第11期第4页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

关键词: 201911 机器人 六轴 四轴 坐标 蜘蛛手

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