《電子技術(shù)應(yīng)用》
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緊扣工業(yè)4.0時(shí)代脈博 我國機(jī)器人行業(yè)延續(xù)高景氣

2015-12-16

  繼上一個(gè)電子信息化3.0之后,,全球正日益融入網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代,,其中網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在工業(yè)制造領(lǐng)域的滲透,正加速新一代以智能制造為引領(lǐng)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的革新,。工業(yè)4.0即是德國政府于2011年提出的一項(xiàng)高科技戰(zhàn)略工程,,旨在提升制造業(yè)的計(jì)算機(jī)化水平,。美國的制造業(yè)復(fù)興計(jì)劃也與此類似,其核心驅(qū)動(dòng)是工業(yè)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提升;同時(shí),,CPS(cyber-physicalsystems,,網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng))與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用,帶來的工業(yè)機(jī)器人+物理互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化生產(chǎn)方式,,將構(gòu)建出更富彈性,、更趨扁平、信息指令雙向流動(dòng)的智能化制造時(shí)代,。

  國內(nèi)機(jī)器化率水平提升空間廣闊,,正駛?cè)氤砷L(zhǎng)快車道:據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年中國萬名工人的機(jī)器人擁有量是23臺(tái),,全球平均水平是58臺(tái),,不及全球平均水平的40%。近10年來機(jī)器人成本以每年5%的速度下降,,而勞動(dòng)力成本以每年10%的速度增長(zhǎng),,前者的比價(jià)優(yōu)勢(shì)愈發(fā)突出。

  隨著人口紅利逐步消失,,近年來我國工業(yè)機(jī)器人每年新增裝機(jī)數(shù)量超30%,,全球同期在10%。2013年中國成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),,實(shí)現(xiàn)銷售額109億元,,同比增長(zhǎng)31.3%,銷量約37000臺(tái),,其中國產(chǎn)份額占比1/4,。在機(jī)器替代人工與國產(chǎn)替代進(jìn)口的時(shí)代背景下,國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將緊扣中國工業(yè)4.0時(shí)代的嶄新脈動(dòng),。


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  中國制造迎來機(jī)器人時(shí)代

  工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵:中國經(jīng)濟(jì)面臨新挑戰(zhàn),增速幾乎降至24年以來最低,,投資減少,,信貸收縮,工業(yè)減產(chǎn),;勞動(dòng)力市場(chǎng)上,,中國人口結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)倒金字塔,勞動(dòng)力成本上升,,自動(dòng)化成本下降,,機(jī)器人成本和勞動(dòng)力成本趨于一致;同時(shí),,中國的自動(dòng)化水平只有發(fā)達(dá)國家平均水平的67%,,提高生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)環(huán)境的安全性、并幫助解決環(huán)境問題的挑戰(zhàn),,是中國需要采取的應(yīng)對(duì)措施,。

  研究表明,機(jī)器人密度與工業(yè)生產(chǎn)率正相關(guān),;中國制造業(yè)環(huán)境尚處于嬰兒期,,機(jī)器人時(shí)代還未真正到來。而工業(yè)機(jī)器人有望解決中國制造業(yè)的現(xiàn)實(shí)困境,,生產(chǎn)周期方面,,柔性生產(chǎn)技術(shù)使制造商有能力及時(shí)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化,縮短生產(chǎn)周期,,提高競(jìng)爭(zhēng)力,;生產(chǎn)效率方面,機(jī)器人可以提高產(chǎn)能,,改善產(chǎn)品穩(wěn)定性,,節(jié)省空間,減少招工困難,;能源效率方面,,機(jī)器人可以降低單位產(chǎn)品能耗及成本。

  機(jī)器人應(yīng)用范圍將持續(xù)擴(kuò)大:一方面,,工業(yè)機(jī)器人將從“高大上”的汽車,、裝備等應(yīng)用行業(yè)延伸到傳統(tǒng)制造業(yè);另一方面,,傳統(tǒng)服務(wù)行業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)目前幾乎尚未被開發(fā),。2014年中國機(jī)器人市場(chǎng)中,按照應(yīng)用行業(yè)分類,,工業(yè)機(jī)器人仍主要由汽車行業(yè)的需求驅(qū)動(dòng),,汽車及零配件行業(yè)市場(chǎng)份額占據(jù)半壁江山,食品加工等服務(wù)類機(jī)器人雖有加快增長(zhǎng),,但國內(nèi)真正運(yùn)用機(jī)器人的服務(wù)型企業(yè)數(shù)量不足1%,,機(jī)器人向服務(wù)領(lǐng)域的延伸發(fā)展前景廣闊,市場(chǎng)潛力巨大,。類似的應(yīng)用可能是鐵路旅客的餐飲,、大型連鎖酒店的大型會(huì)議餐飲制作等,此類大規(guī)模的,、普及化的,、標(biāo)準(zhǔn)化的工作,都存在服務(wù)機(jī)器人的替代可能,。

  工業(yè)機(jī)器人的高速增長(zhǎng)將延續(xù):預(yù)計(jì)中國工業(yè)機(jī)器人在2015~2018年的銷量分別為75000臺(tái),、95000臺(tái),、120000臺(tái)、150000臺(tái),,年均增長(zhǎng)率25%左右,。機(jī)器換人的優(yōu)先領(lǐng)域包括危險(xiǎn)、惡劣,、有害的作業(yè)環(huán)境(炸藥,、核輻射、焊接,、拋光打磨),,勞動(dòng)密集的工序(裝配、手工作業(yè)),,勞動(dòng)強(qiáng)度大的工種(鍛造,、搬運(yùn)),高精密,、高清潔的作業(yè)(半導(dǎo)體,、平板顯示器制造),自動(dòng)化生產(chǎn)線上下料(機(jī)加工,、熱加工),,超常態(tài)制造(極高溫、極低溫,、極高壓),。

  中國制造2025需要實(shí)施并型戰(zhàn)略:全球制造業(yè)處于重大變革之中,我國已經(jīng)成為制造業(yè)大國,,但是仍然存在各種問題,,亟待轉(zhuǎn)型升級(jí);我國處于工業(yè)化的中后期,、還是一個(gè)發(fā)展中國家,,制造業(yè)產(chǎn)品大部分屬于勞動(dòng)密集、附加值較低的產(chǎn)品,,我國制造業(yè)的整體生產(chǎn)力水平處于工業(yè)2.0走向工業(yè)3.0的階段,;中國制造2025的并行戰(zhàn)略包括,工業(yè)2.0補(bǔ)課,,工業(yè)3.0普及,工業(yè)4.0示范,;以智能制造的方向和技術(shù),,融入工業(yè)2.0補(bǔ)課和工業(yè)3.0普及中,加快向工業(yè)4.0邁進(jìn),,并在工業(yè)4.0示范中,,發(fā)揮引領(lǐng),、移植的雙重作用。

  服務(wù)機(jī)器人有望成為新藍(lán)海:服務(wù)機(jī)器人可以分為個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人,;專業(yè)服務(wù)機(jī)器人包括醫(yī)療,、農(nóng)牧、國防,、檢修,、物流、救援,、公共,;其本質(zhì)在于“服務(wù)”,有別于工業(yè)機(jī)器人的“生產(chǎn)”,。未來服務(wù)機(jī)器人的行業(yè)規(guī)?;?qū)⒊^工業(yè)機(jī)器人,成為新藍(lán)海,。

  我國服務(wù)機(jī)器人發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn):機(jī)遇主要包括市場(chǎng)廣闊,、政策支持、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),。市場(chǎng)方面,,人口老齡化趨勢(shì)嚴(yán)重、殘疾人群體數(shù)量巨大催生助殘機(jī)器人需求,、機(jī)器人進(jìn)入家庭成為必然趨勢(shì),。政策支持方面,國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要,、智能制造科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃專題,、發(fā)改委及地方政府的政策及基金支持。

  產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面,,互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展全球領(lǐng)先,、智能產(chǎn)品的研發(fā)制造銷售形成體系、大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新形成的投資創(chuàng)業(yè)環(huán)境,。挑戰(zhàn)主要包括核心技術(shù)欠缺,,創(chuàng)新不足,產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的技術(shù),、價(jià)格,、人才瓶頸。服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)包括人機(jī)交互,、導(dǎo)航及路徑規(guī)劃,、多機(jī)器人協(xié)調(diào)、人工智能,、云計(jì)算等,,具體涉及語音,、語義、處理器,、算法,、通訊、大數(shù)據(jù),、互聯(lián)網(wǎng)等,,以實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人的自主性、適應(yīng)性,、智能型,。

  醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人即將爆發(fā):醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域?qū)C(jī)器人的需求包括健身、急性期康復(fù),、恢復(fù)期康復(fù),、步行訓(xùn)練、移乘移動(dòng)輔助等多個(gè)階段,。老齡化社會(huì),,醫(yī)護(hù)人員急劇減少,催生大量醫(yī)療機(jī)器人的需求,,到2025年,,老齡化將成為全球共同的社會(huì)問題。護(hù)理行業(yè)現(xiàn)狀:護(hù)理人員的時(shí)間及體力上負(fù)擔(dān)較重,,為了護(hù)理而辭職的人數(shù)增加,,對(duì)于未來護(hù)理人員不足的擔(dān)憂(機(jī)器人護(hù)理設(shè)備目前幾乎沒有實(shí)際使用的產(chǎn)品,機(jī)器人與非機(jī)器人護(hù)理設(shè)備的界限模糊),。

  康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展路徑及特征:康復(fù)機(jī)器人的一般發(fā)展路徑為裝具-電刺激-電動(dòng)馬達(dá)輔助-康復(fù)機(jī)器人,;康復(fù)機(jī)器人的特征是擁有傳動(dòng)器等能動(dòng)機(jī)構(gòu),應(yīng)用機(jī)器人技術(shù),,能對(duì)動(dòng)作進(jìn)行編程的康復(fù)機(jī)器,;能根據(jù)狀況進(jìn)行靈活修正;利用人工智能技術(shù)等ICT,,能夠?qū)崟r(shí)與人溝通,。其實(shí)現(xiàn)需要的核心難點(diǎn)在于:高扭矩小型伺服馬達(dá)、輕便小巧的穿著型設(shè)備,、實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作柔和,、適用醫(yī)療器械的安全性、可靠性,。

  機(jī)器人在工業(yè)4.0中的作用:工業(yè)4.0要解決的問題是產(chǎn)品批量的減少,、產(chǎn)品更新?lián)Q代的快速響應(yīng)、成本控制等;中國智能制造四部曲是生產(chǎn)制造自動(dòng)化,、流程管理數(shù)字化、企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)化,、智能制造云端化,;工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的變革是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的必要條件,而工業(yè)智能化機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要一環(huán),。工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)需要分三步走,,第一步中機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造自動(dòng)化的關(guān)鍵工具,為產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)速度的提高起關(guān)鍵作用,;第二步中機(jī)器人必須有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口,,使得機(jī)器人的所有運(yùn)行狀況和工藝情況及時(shí)送入管理層;第三步中機(jī)器人建立CPS,,實(shí)現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器的通信,。

  四大因素支撐機(jī)器人行業(yè)延續(xù)高景氣

  我國機(jī)器人行業(yè)正處在高速發(fā)展初期,四大因素支持其在未來五年繼續(xù)延續(xù)高景氣:(1)近年來由于環(huán)境污染,、能源枯竭,、人口紅利逐步消失等原因,由投資和出口為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式向消費(fèi)為主導(dǎo)的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變是經(jīng)濟(jì)向后工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì),,因此投資領(lǐng)域?qū)l(fā)生重大改變,,國家將重點(diǎn)扶持包括機(jī)器人在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);(2)政策和市場(chǎng)雙重驅(qū)動(dòng)人力成本不斷上升,。從政策上看,,人均最低工資標(biāo)準(zhǔn)不斷上升,從人口結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)供求看,,勞動(dòng)力供給結(jié)構(gòu)性短缺導(dǎo)致勞動(dòng)力成本提高,;(3)規(guī)模效益和進(jìn)口替代驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備采購成本趨勢(shì)下降;(4)企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)生需求,。

  從美日機(jī)器人發(fā)展歷史看,,全球機(jī)器人市場(chǎng)已進(jìn)入平穩(wěn)增長(zhǎng)期。

  根據(jù)IFR數(shù)據(jù)顯示,,2013年全球工業(yè)機(jī)器人銷售量17.9萬臺(tái),,同比增長(zhǎng)12.33%,行業(yè)總產(chǎn)值約為275億美元,,創(chuàng)歷史高峰,。汽車和電子是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多的領(lǐng)域,合計(jì)占比高達(dá)59%,。四大工業(yè)機(jī)器人巨頭占全球市場(chǎng)份額約50%,,兩家日本公司壟斷機(jī)器人減速器70%以上的全球市場(chǎng)份額。

  美國雖是世界首個(gè)工業(yè)機(jī)器人的誕生地,,但由于美國當(dāng)時(shí)失業(yè)率高而導(dǎo)致政府沒有采取有力的機(jī)器人引導(dǎo)和扶持政策而錯(cuò)過了機(jī)器人的黃金發(fā)展期,。日本由于戰(zhàn)后勞動(dòng)力短期政府積極支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,,并恰逢日本經(jīng)濟(jì)繁榮期,固定資產(chǎn)投資加速使得日本成為世界公認(rèn)的“機(jī)器人王國”,。發(fā)達(dá)國家的歷史經(jīng)驗(yàn)顯示:(1)勞動(dòng)力短缺及成本上升是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)初期發(fā)展的最主要內(nèi)生因素,;(2)政府扶持在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期同樣扮演重要的角色;(3)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)作為價(jià)格昂貴的投資設(shè)備,,其快速發(fā)展與制造業(yè)投資密切相關(guān),;(4)發(fā)達(dá)國家機(jī)器人行業(yè)發(fā)展后期主要依賴于全球擴(kuò)張。

  國內(nèi)將形成千億級(jí)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)

  2013年中國已超越日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),,估計(jì)2020年中國的機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2000億,,大部分需求將來自于汽車以外的一般制造業(yè)。而國內(nèi)一般制造業(yè)的自動(dòng)化需求分為三個(gè)階段:2008年以前主要是具有國際視野的大企業(yè)有需求,;2008年以后是國內(nèi)大企業(yè)逐漸在推動(dòng)自動(dòng)化改造,,直接原因是人工短缺和人力成本飆升;估計(jì)2-3年以后會(huì)進(jìn)入第三個(gè)階段,,廣大中小型制造企業(yè)大規(guī)模使用機(jī)器人,,屆時(shí)國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)將走向成熟。

  今年是工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化元年,。一方面,,關(guān)鍵零部件有所突破,例如,,蘇州綠的的諧波減速機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。另外一方面,埃夫特等國產(chǎn)機(jī)器人本體銷量今年有望同比實(shí)現(xiàn)高增長(zhǎng),,正在逐步逐步接近盈虧平衡點(diǎn),。參照富士康機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),估計(jì)未來幾年可能出現(xiàn)本體年銷量超萬臺(tái)的國產(chǎn)機(jī)器人企業(yè),。

  長(zhǎng)期來看,,估計(jì)國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域,有望出現(xiàn)百億級(jí)的龍頭企業(yè),。目前國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè),,如新松機(jī)器人、埃夫特,、博實(shí)股份等,,目前體量相對(duì)較小,仍有很大的增量空間,。

  參考PC和工業(yè)計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)容量對(duì)比,,未來服務(wù)機(jī)器人有望達(dá)到千億美元級(jí)的市場(chǎng)。目前服務(wù)機(jī)器人還處于產(chǎn)業(yè)化前期,掃地機(jī)器人和無人機(jī)等單功能服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,。另外,,人口老齡化正在推動(dòng)醫(yī)療及護(hù)理機(jī)器人快速產(chǎn)業(yè)化。美國已經(jīng)有手術(shù)機(jī)器人上市公司直覺外科,,以及外骨骼機(jī)器人上市公司REWALK,,預(yù)計(jì)國內(nèi)未來3-5年內(nèi)會(huì)出現(xiàn)成規(guī)模的醫(yī)療或護(hù)理機(jī)器人企業(yè)。

  我們認(rèn)為未來服務(wù)機(jī)器人的終極目標(biāo)是人形機(jī)器人,,將隨著人工智能的成熟而產(chǎn)業(yè)化。由于服務(wù)機(jī)器人兼具標(biāo)準(zhǔn)品和消費(fèi)品的屬性,,成長(zhǎng)爆發(fā)程度遠(yuǎn)高于工業(yè)機(jī)器人,,這點(diǎn)從近幾年科沃斯掃地機(jī)器人和大疆無人機(jī)增速可以得到驗(yàn)證。而且市場(chǎng)空間更大,,因此未來服務(wù)機(jī)器人將給相關(guān)上市公司帶來巨大的估值空間,。


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