欢迎光临~华体会体育官方网站app
华体会体育最新官方入口服务热线
华体会体育最新官方入口全国客服热线:

13813676517

行业新闻

工业机器人行业:东风将至看国产崛起——近看复苏远看成长(上)

发布时间:2022-09-07 05:55:33 来源:华体会体育最新官方入口 作者:华体会体育vip版

内容简介:  我国工业企业产成品周期持续时间约为3-4年,每轮周期平均上行1-2年、下行2年。新一轮周期从16年起上行运行至18年年中,随后转入下行期。若不考虑疫情,库存周期有望在今年下半年结束下行、开启上行周期。年初以来的疫情抑制了下游需求,一定程度上推迟了库存周期的反转时间,但不会改变库存周期的趋势。现在疫情逐渐得到控制,我们判断主动补库存幅度有望加速上行。工业机器人是典型的通用设备、持续低迷近2年,19年10月起连续三个月增速为正、增幅逐月加大,这个反转信号预示制造业复苏在即。  我国工业机器人密度仍低于全球均值,密度提升空间大。借鉴日本...


  我国工业企业产成品周期持续时间约为3-4年,每轮周期平均上行1-2年、下行2年。新一轮周期从16年起上行运行至18年年中,随后转入下行期。若不考虑疫情,库存周期有望在今年下半年结束下行、开启上行周期。年初以来的疫情抑制了下游需求,一定程度上推迟了库存周期的反转时间,但不会改变库存周期的趋势。现在疫情逐渐得到控制,我们判断主动补库存幅度有望加速上行。工业机器人是典型的通用设备、持续低迷近2年,19年10月起连续三个月增速为正、增幅逐月加大,这个反转信号预示制造业复苏在即。

  我国工业机器人密度仍低于全球均值,密度提升空间大。借鉴日本经验,预计2019-2024年工业机器人销量复合增速为18.5%。

  据我们测算,2018年我国工业机器人密度实际仅为64台/万人,仍低于全球均值81台/万人,更远落后于发达国家,未来仍有较大提升空间。目前我国机器人销量增速中枢和机器人密度都与日本上个世纪八十年代中期水平具有相似之处。参考日本经验,我们预计未来5年我国工业机器人仍将保持中速发展,预计2024年我国工业机器人销量达34.2万台、本体市场规模达557亿元、系统集成市场达1672亿元;预计2019-2024年本体销量复合增速18.5%,本体与系统集成市场复合增速约12.6%。另外,机器人作为智能生产和工业互联的核心载体,将成为集大数据、云计算、人工智能等为一体的超融合产品,超越传统机械设备的概念,远期成长空间大。

  市场就是硬道理,我国是全球最大的工业机器人消费市场;且我国制造业结构多元,工业机器人应用长尾效应明显,这利于国产厂商暂时避免与“四大家族”正面交锋,逐步积累并突破核心技术,从而实现弯道超车。随着国产品牌持续的人才和研发投入,国内产业链逐步完善,国产化率有望逐步提升。远期看,我国具备市场和工程师红利两大核心优势,未来有望诞生出国际化的工业机器人巨头。

  随着2020年工业机器人行业逐步复苏,国产机器人有望凭借行业东风、实现规模快速扩张,国产替代弹性较大。我们看好掌握运控核心技术的本体龙头埃斯顿、具快速扩张能力的系统集成龙头拓斯达以及快克股份、赛腾股份、瀚川智能;另外建议关注机器人及自动化领域布局的产业链公司,包括中大力德、机器人、亿嘉和、克来机电、江苏北人、博实股份、瑞松科技。

  工业机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”,是带动产业转型升级的强劲动力,同时也是提升国家实力与竞争力的关键所在。近年来,在人口红利不断消散、自动化需求日益增强的背景下,同时随着人工智能、5G、工业互联等新技术的应用,工业机器人的应用场景和市场规模迅速扩张,发展前景一片蓝海。

  5月份工业机器人产量同比增长17%,行业复苏拐点已现。国内工业机器人产量增速自2017年末开始持续下降,2018年9月开始负增长,持续低迷,但19年10-12月连续三个月增速为正,且增幅逐月加大,预示国内工业机器人行业复苏迹象。日本工业机器人订单19年11月份以来增速持续为正,也佐证了工业机器人行业复苏的迹象。

  虽然年初以来爆发的疫情对整个经济都造成了一定的冲击,但是产业复苏的趋势不变,并且自动化程度较高的企业在复工复产方面的进度明显快于劳动力密集型的企业,我们判断,疫情的催化有望增加企业主购置自动化设备来替代人工的需求。

  国内工业机器人密度指标较发达国家仍有较大提升空间。根据我们重新测算结果, 2018年我国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为64台、仍低于全球水平,而韩国、日本、德国、美国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量分别为774台、327台、338台、217台。与制造业发达国家相比,我国自动化水平远低于发达国家,潜在提升空间仍然巨大。

  通过复盘日本工业机器人产业发展历史以及人口结构,我们认为,2018年我国工业机器人发展水平类似于日本1985年。参考日本经验,我国工业机器人行业有望从2020年起行业企稳复苏,随后进入中速发展阶段,预计2019-24这五年我国工业机器人发展轨迹类似于日本1986-1990年。关键假设如下:

  我们预计2024年我国工业机器人销量达34.2万台,本体市场规模达557亿元,系统集成市场达1672亿元。根据我们测算,预计到2024年我国工业机器人密度达200台/万人,密度复合增速20.5%;预计2019-2024年本体销量复合增速18.5%,本体与系统集成收入复合增速将达12.6%。

  市场就是硬道理——我国持续多年是全球最大工业机器人消费市场,2018年全球占比约36.5%。作为世界第一制造大国,我国工业机器人市场发展较快,自2013年开始,连续6年成为了全球最大的工业机器人需求市场。

  我国制造业结构多元,工业机器人应用领域不断扩大,我国工业机器人企业能够暂时避免与“四大家族”的正面交锋,在长尾应用领域积累经验、逐渐实现弯道超车。我国制造业结构复杂而多元,包含汽车,电子、食品饮料、金属加工、化工、设备制造等诸多细分领域,工业机器人应用领域长尾效应明显。目前汽车产业和电子产业仍是工业机器人份额最大的两个应用下游市场,一直以来均被国际工业机器人“四大家族”所占据。而除此之外的其他行业需求量较大、但较为分散,一直以来都不是行业巨头重点布局的方向,国产品牌逐渐有望在这些领域逐渐竞争积累技术经验。

  国产品牌机器人在一般制造业中优势明显,产品结构从低端逐渐往高端化切入,长期看,国产品牌有望逐渐由国产替代逐步走向国际。面对工业机器人行业广阔的市场前景,我国机器人企业虽然发展起步晚,但我国机器人企业发展却很迅速,持续进行研发投入,尤其是骨干企业的研发生产能力不断提高,同时不断进行海外并购,引进吸收逐步突破核心技术。自2017年美的公司并购工业机器人巨头KUKA开始,国内工业机器人企业已进行十几宗海外收购,各项核心技术有望借并购平台实现进一步突破。以埃斯顿为例,公司深耕于工业机器人领域,依靠多年的技术研发和并购拓展,其工业机器人产品近80%的核心零部件已可以实现自供。从各个行业国产率看,国产机器人在在金属加工和塑料化工的行业国产占比分别为73.4%、64.8%,可以看出在一般制造业中国产机器人并不落后于外资企业。长期看,国产品牌在本土充分竞争庞大市场的培育下,技术实力逐渐增强,产品竞争力持续提升,有望逐渐实现国产替代,并具备走向国际的潜力。

  1.1.1疫情或推迟制造业主动补库存周期来临,但不改新一轮补库存上行周期走向

  疫情或推迟制造业新一轮补库存上行周期的来临,但不改补库存周期走向。我国自2000年工业化以来,工业企业产成品存货共经历了6轮周期,周期持续时间约为3-4年。每轮周期平均上行1-2年左右,下行2年。2016年起开始新一轮库存周期,产业复苏,企业预期良好、积极增加库存,周期上行至2018年年中。若不考虑疫情,根据历史周期,我们判断产品存货周期有望在今年下半年结束下行周期、开启新一轮补库存上行周期。20年1-4月产成品库存累计同比为10.6%,而19年全年为2%,我们认为短期的库存大幅上行主要是受疫情扰动,疫情短期抑制了下游需求从而导致下游被动加库存,但这不是真正意义上的主动补库存。主动补库存周期一定程度上受疫情影响有所推迟,但趋势不变。若疫情得到控制,主动补库存幅度有望加速上行。

  中游装备制造业公司业绩与下游制造业景气度和需求直接相关。设备制造业的公司处于产业链中游,产品大多为资本品,主要为下游扩产投资所用,因此公司业绩与下业景气度和需求直接相关。

  工业机器人产量同比增速连续三个月为正,行业复苏拐点已现。国内工业机器人产量增速自2017年末开始持续下降,2018年9月开始负增长,持续低迷,但19年10-12月连续三个月增速为正,且增幅逐月加大,预示国内工业机器人行业复苏在即。日本工业机器人订单19年11月份连续三个月大幅正增长,也佐证了工业机器人行业复苏的迹象。

  汽车刺激政策或成2020年稳内需首选,汽车工业固定资产投资增速有望触底回升。2019年汽车制造行业利润总额同比增速已跌至低点,汽车工业固定资产投资增速滞后于汽车行业利润增速。疫情爆发后,2月份汽车销量下滑79%,受挫显著。讲话提出:要积极稳定汽车等传统大宗消费,鼓励汽车限购地区适当增加汽车号牌配额,促进汽车及相关产品消费。目前已有十余个城市陆续出台汽车消费刺激政策。随着汽车行业刺激政策在逐步明朗,消费者购车信心有望逐步恢复,从而带动汽车工业固定资产投资触底回升。

  疫情或加快我国5G的建设,计算机、通信和其他电子设备制造业固定资产投资有望重整旗鼓。2020年作为部署5G的关键年,年初以来,国内各大终端厂商相继发布了自己的5G新品。在疫情影响下,5G在远程医疗、高清直播、智能机器人等场景的创新应用,让人们感受到了5G技术应用所带来的效率提升,看到了5G产业的广阔前景。疫情过后,5G建设及其在垂直行业的应用还将迎来新的高峰。疫情虽对供需有所冲击,但需求端为确定性市场,5G、AI、IoT仍是未来长期赛道。在国内5G建设全面推进背景下,5G手机的普及和换机潮必然加速到来,有望带动计算机、通信、消费电子行业的固定资产投资,进而拉动工业机器人需求向上。

  工业机器人行业低迷主要原因是下游汽车、3C电子等行业周期性投资减少。工业机器人市场趋于疲软只是暂时性现象,“倒春寒”后或迎春天。从2018年下半年开始到2019年上半年,我国汽车市场、智能手机市场,销量和产量确实有所下降;但是2019年10月起行业已出现明显的复苏迹象。汽车和3C终端销量经历过阶段性下滑之后有望逐渐回暖,带动新一轮产能投资,从而刺激工业机器人需求的再一次高增。

  疫情期间,自动化程度较高的企业在复工复产方面的进度明显快于劳动力密集型的企业,因此,我们判断在疫情得到控制后,企业会增加购置自动化设备来替代人工。

  日本是全球第一的工业机器人生产和出口国。日本素有“机器人王国”的美誉,曾多年雄踞全球工业机器人第一大生产和消费大国的宝座。直到2013年,中国超越日本成为工业机器人全球消费第一大国。但日本仍是当今全球最大的出口国,2019年日本工业机器人出口金额约159.2亿美元,远超德国、美国等发达国家。

  日本工业机器人从诞生到普及用了23年时间。机器人诞生于美国,快速发展于日本。1962年,美国研制出世界上第一台工业机器人。但那时美国政府担心发展机器人会造成更多人失业、并未把工业机器人列入重点发展项目,仅立足于研究阶段。与此同时,十九世纪七十年代的日本正面临着严重的劳动力短缺,这个问题已成为制约其经济发展的一个主要问题。毫无疑问,工业机器人在日本得到了快速应用及普及。而日本工业机器人国内市场从诞生到全面普及仅用了23年时间,发展阶段如下:

  第一阶段:摇篮期(1967-1970年):1967年,日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术,试制出第一台日本产的unimate机器人。同年召开了日本首届机器人学术会。1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。

  第二阶段:初级发展期(1970-1980年):1970年以后,日本机器人的研究得到迅速广泛的普及,10年间日本工业机器人销量复合增速约38%,发展速度较快、但波动性较大。

  第三阶段:全面普及期(1980-1990年):1980年被称为日本的“机器人普及元年”,日本开始在各个领域推广使用机器人,这大大缓解了市场劳动力严重短缺的社会矛盾。再加上日本政府采取多方面鼓励政策,工业机器人得到广泛应用。1993年末,全世界安装的工业机器人有61万台,其中日本占60%,美国仅占8%。10年间日本工业机器人销量复合增速约27%,且增速较第二阶段平稳许多。

  第四阶段:国内市场平稳期、逐渐转出口(1990-至今):进入90年代以后,日本国内工业机器人已经进入平稳阶段,近30年的销量中枢保持在3.4万台,国内增速在零附近上下波动。此外,日本机器人逐步输出全球市场,海外成为拉动日本机器人产业增长的重要力量。2010年以后,日本工业机器人出口占比一直在70%以上。

  日本人力成本上升迫使加速自动化升级。日本经济上世纪六十年代起进入高速增长阶段,而劳动力增速却不到1%,整个工业面临严重的劳动力短缺问题,人力成本急剧上升。为了满足经济增长的要求,提高生产效率成为日本产业升级的必然选择,因而日本工业以工业机器人为代表的自动化设备迅速得到大规模应用。

  日本人口老龄化比中国早约30年,从人口结构看,我国现在相当于日本上个世纪九十年代。国际上,通常把65岁以上人口占总人口的比重达到7%的国家或地区,定义为“老龄化社会”,而超过了14%就被称为“老龄社会”。据相关资料统计,1970年日本65岁以上的人口已经占到社会总人口的7.06%,正式进入“老龄化社会”;1995年这一比例升至14.54%,进入深度“老龄社会”。中国在2001年就已开始进入了老龄化社会,预计2025年进入老龄社会。

  工业机器人密度是指每万名制造业人数所配有的工业机器人数量,用于衡量一国或地区的制造业自动化水平的高低。根据IFR统计数据,1980-1985年,日本工业机器人密度快速增长,5年时间从11台/万人增长到65台/万人,销量复合增速是37.7%。1987年,日本工业机器人密度首次突破100台/万人,1989年突破150台/万人。

  从工业机器人密度看,2018年我国工业机器人密度与日本上个世纪八十年代中期水平相当。IFR测算我国工业机器人密度采用的制造业工人人数是我国城镇单位制造业就业人员数量,而我国城镇单位不含私营单位,因此IFR测算出的我国工业机器人密度结果偏高。另外IFR采用的工业机器人使用寿命是12年,我们根据国内使用情况,采用10年使用寿命重新测算了我国及全球工业机器人保有量水平。根据我们测算结果,中国在2012-2018年,工业机器人实际上密度从11台/万人增长到64台/万人,用了6年时间,销量复合增速是37.3%,无论是销量增速中枢还是机器人密度都是与日本上个世纪八十年代中期水平相当。

  通过复盘日本工业机器人产业发展历史以及人口结构,我们可以得出,我国工业机器人当前发展阶段类似于日本上个世纪80年代中期至九十年代之间。日本工业机器人在1985年之前都是高速发展,1986年行业短暂调整后,仍然保持中高速增长至1990年,随后行业进入1991、1992、1993年三年的低谷调整,之后就保持平稳发展。而我国工业机器人在2017年以前也是高速发展,2018年产业开始调整。参考日本经验,我国工业机器人有望从2020年起行业企稳复苏,随后进入中速发展阶段。

  根据上文日本类比,2018年我国工业机器人发展水平类似于日本1985年,而日本工业机器人密度1993年约270台/万人,1985至1993年这8年时间工业机器人密度约增长了3.1倍。因而,我们预计2019-24这五年我国工业机器人发展轨迹类似于日本1986-1990年。关键假设如下:

  我们预计2024年我国工业机器人销量达34.2万台,本体市场规模达557亿元,系统集成市场达1672亿元。根据我们测算,预计到2024年我国工业机器人密度达200台/万人,密度复合增速20.5%;预计2019-2024年本体销量复合增速18.5%,本体与系统集成收入复合增速将达12.6%。

  人口老龄化和劳动力成本上升是两大不可逆的趋势。我国总人口上涨趋缓,劳动力人口比例在2011年达到拐点,14-65岁人口占总人口比例达到74.5%的顶峰,人口红利逐渐消失。2010年-2019年,我国制造业城镇单位就业人员年平均工资复合增长率达9.7%,劳动密集型代工生产为核心的制造业务面临着劳动成本快速上涨的挑战,因而机器人替换人工是大势所趋、迫在眉睫。

  机器人是智能生产和工业互联的关键要素。当前全球经济增速放缓,制造业模式面临的四大难题:即劳动力短缺且成本上升,全球产能过剩,市场需求个性化以及技术产品迭代更新速度快。这些问题驱使传统制造模式批量、刚性和大规模退出舞台,进入一个新的智能制造时代和工业4.0时代。工业互联时代,工业机器人强调的不仅仅是效率、质量和成本,更多的是强调柔性、智能、资源。

  长期看,机器人成长空间存在重大机遇。中国正在进入一个智能+的时代,机器人恰恰是智能+的巨大平台,可以支撑制造业、国防安全、生活消费、医疗、教育、交通智慧城市等等方面的发展,而且并不只是简单的替代,而是一个颠覆和变革。信息技术和生产技术方面的突破融合使得机器人能够超越传统机械设备的概念,成为一个集大数据、云计算、人工智能为一体的产品,从而赋予机器人以成长性,带动传统的工业机器人不断往其它领域拓展延伸,担当工业互联体系的核心载体。

  工业机器人本质上是一种面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,靠自身动力和控制能力来实现各种功能。工业机器人产业链上游是核心零部件:包括减速器、伺服系统、控制器;中游是机器人本体制造,下游是系统集成。

  高端核心零部件成本占比约70%以上,产业链中盈利能力最高。从工业机器人成本构成来看,三大零部件是产业链中技术壁垒最高、成本占比最大的环节:控制器、伺服电机和精密减速器,成本占比分别为12%、24%、36%。从盈利水平看,上游零部件的毛利率也相对较高,其中减速器毛利率为40%,伺服系统为35%,控制器为25%;中游机器人本体毛利率最低、为15%;下游系统集成毛利率为35%。

  工业机器人核心零部件技术壁垒较高,成本占比也较大。因此,零部件供应能够实现国产化,对于我国整个工业机器人产业发展至关重要。

  减速器是一种精密的动力传达机构,其利用齿轮的速度转换器,使伺服电机在一个合适的速度下运转,并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度,提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。

  大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。RV减速器由于具有更高的刚度和回转精度,一般放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置,而谐波减速器一般放置于放置在小臂、腕部或手部。

  日本两大减速器巨头垄断全球市场份额接近75%。对于高精度机器人减速器,日本具备绝对领先优势,目前全球机器人行业75%的精密减速机被日本的Nabtesco和Harmonic Drive两家垄断,包括ABB、FANUC、KUKA等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。

  从具体技术来看,减速器属于纯机械精密部件,材料、热处理工艺和高精度加工机床缺一不可。我国减速器研究起步较晚,核心难点在于建立起背后庞大的配套工业体系。RV减速器制造核心难点在各项工艺的密切配合,包括:齿面热处理、加工精度、零件对称性、成组技术、装配精度等,这些工艺总装公差总分配带来的结果是产品的磨损和寿命。谐波减速机的技术难点主要体现在柔轮寿命和加工精度上。

  减速器巨头目前存在产能瓶颈,日本的减速器出现供货周期延后的现象,最长的供货周期已经达到6个月以上,日本纳博特斯克的供货周期已从原来的2-3个月延长到现在的4-6个月,无法满足不断扩大的市场需求。

  国产谐波减速器进步相对明显、国产RV减速器接受度不断提高。从产品类型来看,国产谐波减速器进步相对明显,目前已经涌现如绿的、来福、大族精密等优质厂商,2018年国产化率约达36%,较2016年提升12pct。RV减速器有较高的技术和投资门槛,具备量产能力的厂商也不在少数,例如南通振康、双环、中大力德等,2018年国产RV减速器占比约为25%。

  机器人行业的下行对于国产零部件厂商而言机会大于挑战,从面向的客户群分布来看,虽然外资机器人厂商依然占据市场的主导地位,但外资巨头厂商面临更大的业绩增长压力和盈利压力;相对而言,国产厂商则是更加开放与灵活,并在细分领域不断获得稳步增长,在大环境下行的当下,亦是破局与突围的良机。

  伺服系统(servo mechanism)又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置等达到灵活方便的效果。一个典型的伺服系统包含有伺服驱动器和伺服电机,以及伺服反馈装置(编码器)。目前编码器通常嵌入于伺服电机。

  目前我国伺服供应商由国外品牌主导,国内企业处于成长阶段、市占率提升明显。在2018年的伺服市场中,前三名仍被日系伺服品牌牢牢占据,合计占比达40%,其中安川占比14.9%,排名第一位,紧随其后的是松下(13.6%)和三菱(12.0%)。2018年份额占比最高的日台系厂商业绩普遍下滑,下降到62.9%;欧美系厂商份额占比为17.4%,较2017年略有增长;国内伺服企业在大环境退温的背景下,增长依然迅速,2018年市场份额达19.7%,较2017年增长3.1个百分点。国内品牌中比较典型的是汇川和埃斯顿,2018年国内市场份额分别为4.8%、2.3%。

  工业机器人用的伺服电机是伺服电机中的高端产品、占比约9.3%。伺服电机作为工业机器人的配套部件,与工业机器人出货量比例为1:1。根据IFR数据显示,2018年国内工业机器人伺服电机装机量为15.4万套,三年的平均复合增长率为17%。

  我国高端伺服电机与日系/欧美系相比表现为快速响应性、功率密度、稳定性和工作精度等指标较弱。其中,电机编码器芯片依赖进口是导致国产伺服电机不能完全替代进口产品的主要原因,国产伺服电机在复杂工况环境时的性能大打折扣,也是阻碍国产伺服电机进军高端市场的重要原因之一。

  国产品牌伺服电机的发展迅速,伺服电机自主配套能力已现雏形。目前我国企业在中低端伺服领域已经可以实现大规模量产,以性价比的优势满足中小型和经济型用户的需求,涌现出埃斯顿、广州数控设备、英威腾、汇川技术等20余家较大规模的伺服电机品牌,许多国产产品在技术上与日系产品接近。

  机器人控制系统相当于机器人的大脑,对机器人的性能起着决定性的影响,主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹,操作顺序及动作的时间等。它同时具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。在工业机器人领域,控制器与本体一样,一般由机器人厂家自主设计研发,以保证稳定性和维护技术体系。

  控制器的市场份额基本和机器人本体保持一致。相对于减速器而言,控制器市场集中度略低。以发那科、安川、库卡、ABB为代表的四大家族普遍采用自产自用的生产模式,四大家族的控制器合计占据约53%的市场份额,其中发那科占比为16%,库卡占比为14%,ABB为12%,安川为11%。国内控制器份额约为16%。

  我国机器人控制器行业发展相对成熟,是机器人行业中与国外技术差距最小的关键零部件产品。控制器包括硬件和软件两部分,国内企业对硬件部分领域技术已经掌握;软件部分主要包括控制算法、二次开发等,国内企业产品在其开发平台的稳定性、响应速度与易用性等方面与国际先进水平相比还存在一定差距。

  国内知名的工业机器人生厂商均自主研发了自家的控制系统,包括新松机器人、埃斯顿、华中数控、新时达、广州数控、汇川技术等公司,也诞生了一批专业的控制系统服务商如固高科技、英威腾、卡诺普等。

  机器人本体结构是机体结构和机械传动系统,由传动部件、机身及行走机构、臂部、腕部、手部五部分组成。

  工业机器人本体按照坐标形式可分为直角坐标型、SCARA型、多关节型、并联型等。目前国内主流的工业机器人有三类,分别为多关节机器人、SCARA机器人和直角坐标机器人。

  多关节机器人是当今工业领域中最常见的工业机器人形态之一,适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。它具有固定基座和4~6轴的关节,机械手臂末端工具也可以提供更多的运动选项,也可利用3D激光器和机器视觉进行精确、可重复的定位。应用包括焊接、喷漆、钻孔、攻丝、切割、取放、物料搬运、包装和组装。

  SCARA机器人是一种圆柱坐标型的特殊的工业机器人,主要职能是搬取零件和装配工作。它具有四个轴和四个运动自由度,1轴和2轴具有转动特性,3轴和4轴可以根据工作需要的不同,制造成相应多种不同的形态。SCARA的另一个特点是其串接的两杆结构,类似人的手臂,可以伸进有限空间中作业然后收回,适合于搬动和取放物件,如集成电路板等。

  坐标型机器人通常可以操控比多关节或SCARA机器人更重的负载,且成本更低。它在x、y和z轴上进行线性运动,同时也被限制在框架内运动,不过框架的长度可达成百上千米或英尺,它也可利用框架结构分担负载重量。可在多领域进行应用,有超大行程、组合能力强等优点。

  多关节机器人需求最大。从市场结构看,2018年国内多关节、SCARA、坐标机器人销量合计占比超94%。其中,多关节机器人全年销售9.72万台,同比增长6.53%,占比为62%。应用于装配作业的机器人手臂SCARA机器人实现了52%的较高增速,实现销售3.3万台,占比为21%。坐标机器人销售总量不足2万台,同比下降17%,占比约为12%。

  坐标机器人国产化率超70%,SCARA和多关节进口替代空间大。2018年国内机器人总销量为15.4万台,其中,多关节机器人是最主要的机器人类型,2018年销量为9.7万台,占比为63%,国产化率保持在20%左右,其轻小负载产品(负载≤20kg)同质化严重,是内外资工业机器人厂商较量的主战场。SCARA机器人销量为3.3万台,属于高增长的领域,占比21%,2018年国产化率为34%;坐标机器人销量占比为11%,国产化率为73%、维持往年水平。

  国内不断涌现技术型本土企业,国产化率不断提升。经过多年发展,国产核心零部件体系已经基本构建完毕,国产本体的迅速起量,据CRIA与IFR统计,2018年中国自主品牌机器人销售4.36万台,同比增长15.3%;外资机器人销售11万台,同比下降7.2%,两者占比分别为28.3%和71.7%。

  国产品牌产能扩张,未来加速国产替代可期。从具体本土品牌来看,国产机器人企业中,埃斯顿、埃夫特、新松、广州数控、新时达等都已经在产业链中游和上游进行拓展,迅速布局全产业链,通过自主研发或外延并购等方式掌握零部件和本体的研发技术。“中国制造2025”国家战略指出,到2020年培育出2-3家年产万台以上的机器人龙头企业,各家企业正积极响应国家战略,应对市场需求,大幅提升产能。

  我国机器人相关企业中,90%为机器人系统集成企业。机器人系统集成商是连接上游零部件企业、本体企业和下游制造企业的主要桥梁,为终端客户提供应用解决方案,标准化的机器人本体不能完成任何工作,集成商做完工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成后,才能为终端客户所用。

  工业机器人应用常见于四大领域,分别是搬运、加工、检查及组装领域,各领域又分为多个工艺。其中,搬运是精度和负载要求相对较低的工艺,终端用户的集成需求没有那么高,目前运用最为广泛。

  不同行业的系统集成商需要工艺的覆盖程度不同。以汽车行业为例,MIR分析了涉及汽车行业的工业机器人系统集成商发现,汽车行业所覆盖的细分领域最多,涉及的企业数量也最多。结果表明共有464家集成商汽车行业的工业机器人系统集成商,平均每家覆盖5项以上工艺,比较主要的几项是焊接、加工及上下料、设备间搬送、涂装和一般组装。其他行业平均每家企业覆盖工业也达到了3~4项。

  一般工业应用领域如3C电子行业为集成商创造新的增长动力。据MIR数据显示,系统集成商中有464家覆盖汽车行业,占比33%;204家覆盖电子行业,占比15%;122家覆盖家电行业,占比9%;112家覆盖食品饮料行业,占比8%。目前中国汽车行业趋于饱和,但其子行业电动汽车行业的发展将会为集成商市场提供了新的增长动力。此外,在一般工业应用领域的布局热点和突破点主要在于3C电子、金属、食品饮料及其他细分市场。

  系统集成领域是国产化最大红利所在。系统集成业务是工业机器人制造商的必经之路,系统集成环节的技术难度比工业机器人本体、核心零部件等环节低,但其商业模式更倾向于轻资产模式,市场空间大约是本体环节的3-4倍,是大多数国产的工业机器人厂商必然会拓展的环节。国产厂商凭借对细分行业的深度理解,相对外资企业而言,本土化服务更具有性价比优势,包括渠道优势、价格优势、工程师红利等。目前,集成商在做方案时依然大部分采用进口的机器人品牌,但已经开始尝试使用应用效果不错的国产品牌来降低成本,可以预见,产业链整合是趋势。