升级换代工业机器人到底差在哪里？

2023-07-18 06:22:09

　　升级换代工业机器人到底差在哪里？

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys我国机器人行业典型研讨会

　　尽管我国机器人消费市场需求量很大，机器人消费市场也非常火热，但是尽管高端技术的缺失，很多需求商宁愿从Nashik、ABB等外国机器人生产商处出口二手机器人，而非订货升级换代工业机器人来投入到生产线当中。这到底是怎么一回事呢？升级换代机器人和欧美国家机器人差别到底有多大？

　　工业机器人消费市场被欧美国家占有大半

尽管人形机器人的四足平衡技术相较于轻型、轻型机器人更加繁杂，必然带来相当高昂的生产成本，而且在可靠性各方面还不如轻型、轻型机器人。因此，相较于大家在电影中见到的闪电侠T800这种人形机器人，现在机器人消费市场上占主流的却是“五彩斑斓”的工业机器人。

　　早在2013年，我国就已成为世界第一大工业机器人消费市场。2014年销售量达到5.7万部，环比快速增长56%，占亚洲地区销售量的1/4，环比快速增长55%，保有量快速增长至19万部。

　　然而，就在机器人消费市场持续火热的情况下，ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA占有亚洲地区工业机器人绝大部份消费市场占有率。亚洲地区机器人民营企业和欧美国家ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA四大巨擘差别较大。

2014年，独立自主国际品牌工业机器人销售量为1.7万部，占亚洲地区工业机器人总销售量的7.45%；2015年，独立自主国际品牌工业机器人销售量为2.2万部，亚洲地区消费市场占有率依然严重不足20%，在亚洲地区工业机器人消费市场中的交易额依然严重不足两位数。2016年，欧美国家国际品牌占有了我国工业机器人消费市场60％以内的交易额，在相较高端的四轴以内的多下肢机器人各方面，欧美国家国际品牌占有的消费市场占有率超过了80％。

尽管国家对机器人产业发展的大力扶持，亚洲地区民营企业中也不乏借着政策更有甚者的民营企业。许多民营企业玩概念上市融资或者骗取政策，真正有核心理念技术的相较较少。而且整个产业发展还存在小而散的问题，我国工业机器人相关民营企业数量达到1000余家，但超过90%的机器人公司产值在1亿以下，很多厂家每年销售量都不超过1000台（只有年产量破千才能初步形成规模效应），即便是像沈阳大泽这样的亚洲地区机器人龙头民营企业，2015年营业收入也只有16.9亿，2016年1季度实现营业收入3.54亿，与欧美国家巨擘动辄上百亿的营业收入相比差别明显（2016年韩国FANUC公司的拉沙泰格赖厄县流量就有6866亿日元，约为415亿人民币）。

　　核心理念技术和欧美国家差别较大

　　机器人的核心理念技术有人机交互技术、掌控技术、环境感知和传感技术、材料技术、人工智能等各方面，关键性的零部件有精密减速机、磁盘、转换器电机以及高性能磁盘等，而上述关键性零部件很大程度依赖出口，以占机器人硬体生产成本比例最高的减速器为例：

　　精密减速器可以分为增益曲轴减速器、抛物线针轮木星减速器、RV减速器、精密木星减速器和低通滤波器曲轴减速器等等，是工业机器人的核心理念零部件，占机器人整机生产成本的35%以内。

目前，亚洲地区精密减速器消费市场大半被韩国民营企业占有，韩国Harmonic是增益减速器应用领域的领头羊，占有了约亚洲地区15%的消费市场占有率，韩国Nabtesco是亚洲地区最大的RV减速器和抛物线针轮减速器制造商，在RV减速器应用领域的亚洲地区消费市场占有率约为60%……

　　尽管在我国着力于精密减速器升级换代化研究后，涌现出一些单位或民营企业，并可以在高精度抛物线针轮减速器和增益减速器应用领域局部替换欧美国家产品，但在2015年，依然有75%精密减速器从韩国出口。

　　磁盘相当于机器人的大脑，用来发布和传递动作指令，包括硬体和软件两部份：

硬体就是工业掌控GX620，包括一些INS13ZD单元、电子学部份等电路。尽管许多独立自主国际品牌已经掌握了磁盘的相关技术，并研发出如前所述CPU、DSP和FPGA的工业机器人磁盘，但所选用的CPU大多是ARM，所选用DSP和FPGA许多是源自美国德州仪器和伊士曼，尽管有如前所述TK的机器人磁盘，但尽管产品推出时间较长，目前还鲜有厂商订货。

　　软件部份主要是Bilaspur、二次开发等，独立自主国际品牌已经解决了有无的问题，但在稳定性、响应速度、可用性等各方面和欧美国家还有差别。

　　另外，在转换器电机各方面，美系公司约占亚洲地区消费市场占有率的40%，西门子、Bosch、富勒等德系国际品牌占有亚洲地区消费市场占有率的30%以内。而亚洲地区公司整体交易额大约占10%以内。在磁盘各方面，亚洲地区80%的磁盘从欧美和韩国出口。

　　运用应用领域和欧美国家机器人的差别

尽管之前提到的技术差别各方面的原因，欧美国家机器人在技术纯洁性和适用性上优于升级换代机器人，在相较较繁杂的多下肢机器人消费市场，欧美国家公司占有亚洲地区消费市场的90%以内，诸如汽车制造、焊接等高端行业应用领域的四轴或以内高端工业机器人消费市场主要被韩国和欧美民营企业占有，升级换代四轴工业机器人占全国工业机器人新装机量严重不足10%。

　　相比之下，升级换代工业机器人多集中于低端应用应用领域，比如搬运、码垛等低端机器人，应用应用领域多在家电、基础制造应用领域，附加值偏低。进而导致近些年，尽管我国机器人消费市场需求和亚洲地区机器人民营企业产品销售量双双快速增长，但许多机器人民营企业却处于亏损状态。

　　生产成本掌控存在一定问题

之前提到，尽管很多升级换代机器人的关键性零部件依赖出口，这导致很多亚洲地区民营企业要以高出欧美国家本土厂商的价格去购买减速器和转换器电机等零部件。而且亚洲地区民营企业订货欧美国家减速器的价格一度曾经是欧美国家本土厂商订货价的3倍，订货欧美国家转换器电机的价格一度是欧美国家本土厂商的2倍……尽管减速器、转换器电机、磁盘分别占机器人整机生产成本的35%、25%、15%以内，导致我国机器人民营企业生产生产成本掌控的难度相当高。

　　相比之下，欧美国家工业机器人厂商很多本身就是核心理念部件的提供商——韩国发那科是世界上最大的专业数控系统生产厂商，安川和松下都是亚洲地区最大的电机制造商之一，这使得欧美国家机器人厂商生产成本上具有天然优势。

　　另外，欧美国家机器人厂商还能以巨大的订货量和签署排他性协议获得比较优惠的订货价格。这些因素共同导致我国机器人民营企业如果要和欧美国家同类产品保证相同的产品质量，在价格上就很难与欧美国家民营企业竞争。

　　差别的历史原因

对于机器人产业发展和欧美国家的差别，大家应该拿平常心来对待，切不可以局部落后否定整个我国制造业。在机器人产业发展上落后于人一各方面是历史原因造成的，也有长期以来在资源投入各方面和西方国家存在差别的因素。

　　现代工业机器人的发展开始于20世纪中期，最初的直接发展动力之一是为了在核辐射环境下作业。1947年美国阿尔贡研究所研发了可以在核辐射环境下作业的遥控操作机械手。1948年，又研制出机械式主从机械手。

1954年，美国的戴沃尔设计出第一台电子可编程序的工业机器人。1965年，美国麻省理工大学成功研制出一种具有视觉传感器并能对简单积木进行识别、定位的机器人系统。1967年，韩国川崎重工业公司从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于1968年试制出第一台韩国产通用机械手机器人，随后在各个应用领域中推广机器人。

　　至80年代，工业机器人开始在亚洲地区汽车制造业广泛应用。至90年代，尽管选用工业机器人可以避免工人身体携带的尘埃污染车间环境，进而在半导体产业发展等对车间环境要求较高应用领域得到应用。

　　正是经过数十年如一日的技术积累，欧美国家机器人民营企业积累了丰富的行业经验和技术，这是其在当今国际机器人消费市场叱咤风云的原因所在。相比之下，亚洲地区在机器人产业发展上的发展就要晚很多，在20世纪70年代初期才起步，自然在技术上和欧美国家存在一定差别。

另外，在早些年国家对机器人产业发展的资金投入相较于西方国家在同时期的投入而言也相较偏少。就以韩国为例，韩国在引进美国机器人技术后，曾不惜血本发展和推广，而欧盟则耗费巨资支持机器人新研究项目，覆盖从技术研发到产品部署的完整价值链，并与产业发展界和学术界达成战略合作。

　　升级换代机器人的许多问题并不是机器人制造民营企业本身的问题，而是我国工业基础薄弱的问题。何况机器人是综合了计算机、机械工程、电子、信息传感器、掌控理论、材料、人工智能、仿生等诸多学科而形成的高新技术，作为工业后发国，在当下这个时间节点上，我国民用机器人相较于欧美和韩国处于劣势，其根源在于过去数十年的人力、物力、财力投入差别，以及我国和西方在工业基础上的差别，国人不必因暂时的落后自怨自艾。

　　能否重复从模仿到超越的历程

在官方《机器人产业发展发展规划（2016-2020 年）》中指出，要重点攻克高精密减速器、高性能机器人专用转换器电机和磁盘、高速高性能磁盘、传感器、末端执行器等核心理念零部件，最终实现核心理念零件的升级换代化替代。

　　该规划强调，要突破弧焊机器人、真空（洁净）机器人、全独立自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV、消防救援机器人、手术机器人、智能型公共服务机器人、智能护理机器人十大标志性产品。

　　那么，和欧美国家的技术差别摆在这里，具体有哪些措施呢？

　　针对现在亚洲地区许多所谓机器人民营企业并非真心实意的在做技术，反而颇有从政策和股市中套利的情况，应当加强审核力度，减少各地借政策的东风一窝蜂的上项目，避免资源的分散和浪费，实现好钢用在刀刃上，实现资源整合优化。

另外，现在整个机器人产业发展存在一个问题，那就是机器人需求商更愿意订货欧美国家巨擘的二手机器人而非升级换代机器人。同样，亚洲地区机器人整机厂商价格合适的情况下，更愿意订货欧美国家核心理念零部件而非升级换代零部件（许多亚洲地区零部件价格也不便宜）……进而使亚洲地区做精密减速机、磁盘、转换器电机以及高性能磁盘的公司很难在消费市场上立足。因此，政府应该加强宏观统筹协调，通过资金和政策扶持，引导整个产业发展链从局部开始逐步尝试从核心理念零部件到机器人整机，再到整条生产线的全面升级换代化替代。

政府还可以出台优惠财税政策，比如利用科技扶持资金，或者给予税收优惠，给亚洲地区真正做技术的机器人民营企业有充足的资金用于技术研发。同时，政府可以拓宽投融资渠道，引导民间资本进入该行业，支持符合条件的机器人民营企业直接融资和并购。

最后，机器人行业落后于西方的关键性是在于基础工业，而基础工业要进步就必须有赖于鼓励国有民营企业独立自主研发，并结合民营民营企业做大做强。韩国和韩国尽管本国消费市场狭小，民营企业稍微做大一点就必须开拓国际消费市场，直面国际竞争，因此有比较高的积极性致力于向国际产业发展分工的上游拓展。而我国消费市场大，商业消费市场纵深大，线下模式破碎。人力资源和矿产资源丰富而且相较西方便宜，政治安定政策连续，尽管经济亚洲地区化浪潮早已来临，民营民营企业生存依然相较容易，受外来冲击不强。加上机器人产业发展民营民营企业存在小而散的问题，大多数民营民营企业在研发基础核心理念的技术各方面无论在意愿上，还是能力上相较而言都存在先天严重不足的问题。相比之下，国有民营企业既面临国际竞争，又有消费市场经验，还集中了科技人才，可以放心大力鼓励和培育它们进行创新，这些国有民营企业能够提升我国的基础工业技术水平，通过技术转让，形成国有民营企业做强，民营民营企业做大的格局。

　　尽管我国坐拥亚洲地区最大的机器人消费市场，而且随着人工生产成本逐年上涨和人口老龄化的大趋势，用工荒的问题会越来越显著，机器人消费市场潜力巨大，国家以政策、资金扶持，加上去年美的收购德国Nashik，有实现局部技术转移的可能性。笔者祝愿，随着时间的沉淀和技术积累，我国机器人产业发展也能复制我国白色家电、通信产业发展、电子产品整机制造等行业从模仿到超越的历程。

　　( 文章来源：互联网 )

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