工業(yè)機器人產業(yè)鏈及發(fā)展趨勢

工業(yè)機器人市場

機器人包括了工業(yè)機器人、服務機器人和特種機器人。2019年工業(yè)機器人市場規(guī)模189億美元，占機器人總體營收的54%。中國工業(yè)機器人銷售額為57億美元，約占全球市場的1/3。

2015-2019年，國內工業(yè)機器人行業(yè)銷售額平均增速高于全球水平。2015-2019年全球工業(yè)機器人市場的平均增速為12%，而中國市場的平均增速達到17%。主要原因是不同市場所處的發(fā)展階段不同，目前國內機器人行業(yè)密度遠低于主要發(fā)達國家，但是隨著中國人口紅利的逐漸消失，生產制造更加依賴技術進步，工業(yè)機器人密度提升成為必然趨勢。

行業(yè)具有明顯的周期性，2019Q4-2020H1工業(yè)機器人產量增速企穩(wěn)回升。2018年以來，全球實體經(jīng)濟增長乏力，中國汽車行業(yè)、中小企業(yè)景氣度不高，削弱了汽車工業(yè)、通用工業(yè)企業(yè)的固定資產投資計劃，自動化資本支出下滑。我國工業(yè)企業(yè)產成品周期持續(xù)時間約為3-4年，每輪周期平均上行1-2年、下行2年。

全球工業(yè)機器人市場集中度較高，四大家族借助汽車產業(yè)升級，奠定全球領先地位。全球機器人市場主要以工業(yè)機器人“四大家族”為代表的歐、日系企業(yè)占領，包括發(fā)那科（FANUC）、安川（Yaskawa）、ABB、庫卡（KUKA），市場份額合計達到50%以上。發(fā)那科成立于1956年，為日本企業(yè)，主營專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產，其工業(yè)機器人精度高，工藝控制敏捷，小型化優(yōu)勢明顯。安川電機成立于1915年，同樣為日本企業(yè)，以關鍵零部件伺服和運動控制器起家。ABB為瑞士企業(yè)，其生產的工業(yè)機器人廣泛運用于焊接、裝配、鑄造等很多領域。庫卡為德國企業(yè)，其工業(yè)機器人應用廣泛，涉及到汽車、自動化、金屬加工、食品和塑料等產業(yè)。汽車和3C市場仍然是工業(yè)機器人的主要市場，占總體規(guī)模60%以上。以工業(yè)機器人四大家族為代表的歐、日系工業(yè)機器人產品目前主要以汽車工業(yè)機器人為主。原因是汽車和電子制造行業(yè)標準化程度較高，屬于單件大批量制造，是比較適合機器人的應用場景。根據(jù)四大家族的產業(yè)鏈供給情況，除庫卡的伺服電機還需要外購外，其余均可以實現(xiàn)伺服電機、控制系統(tǒng)的自產，從而大幅降低整機成本，提升毛利率，最終創(chuàng)造公司的核心競爭力。

工業(yè)機器人應用領域

工業(yè)機器人在汽車、電子、金屬制品、塑料及化工產品等行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應用。汽車、3C領域以外的行業(yè)，由于產品非標準化程度高，自動化率普遍不高，國內外企業(yè)處于同一起跑線。目前在通用行業(yè)部分領域，工業(yè)機器人應用發(fā)展迅速，國內機器人制造企業(yè)具有相對優(yōu)勢。由于客戶規(guī)模小，非標準化嚴重，相對于汽車、3C市場而言，巨頭暫未充分涉足，國內企業(yè)面臨的競爭壓力相對較小。2017年國內金屬加工機器人銷量同比增長99%，從國內的市場份額來看，內資企業(yè)占據(jù)優(yōu)勢。2017年非金屬礦物、塑料和化學制品業(yè)、金屬加工業(yè)國產化率分別達到86%、74%、52%。

工業(yè)機器人產業(yè)鏈

整個工業(yè)機器人產業(yè)鏈包括上游核心零部件、中游整機制造以及下游系統(tǒng)集成。工業(yè)機器人核心零部件包括減速器、伺服電機與控制器，分別約占整機成本的30%、20%和20%。本體包括關節(jié)型機器人、并聯(lián)型機器人、直角坐標機器人和SCARA機器人。

在工業(yè)機器人領域，從核心零部件、本體到系統(tǒng)集成，中國都具備一定的實力。

控制器

2018年中國運動控制器市場規(guī)模超20億元，工業(yè)機器人控制器行業(yè)比較特殊，控制需要和工業(yè)機器人本體密切關聯(lián)，國際主流的工業(yè)機器人本體廠商一般自行開發(fā)控制器，從而保證機器人的穩(wěn)定性和技術體系。因此，控制器市場與機器人本體市場高度關聯(lián)?？刂破骱退欧到y(tǒng)關聯(lián)緊密，運動控制一體化是未來應用趨勢，但需結合本體使用，本體企業(yè)在達到一定體量后，都會傾向于自主生產運動控制，單純做運動控制很難生存。

減速器

減速器是工業(yè)機器人最為關鍵的核心部件，全球市場高度集中，CR3高達85%。其中日本納博特斯克（RV減速器）市場占比60%，日本哈默納科（諧波減速器）市場占比15%。GGII數(shù)據(jù)顯示，國內機器人減速器70%以上的市場份額被外資減速器企業(yè)壟斷（Nab、HD、住友、新寶等），國產化率不足30%。

減速器廠商經(jīng)歷了2017年“供不應求”的黃金時代，2018年“供過于求”的白銀時代，2019年“求生存”的青銅時代。傳統(tǒng)中帶著“高精尖”的外衣光環(huán)，過去一直吸引著眾多企業(yè)和資本躍躍欲試。市場變化的速度遠遠超出想象，量價齊跌的當下，減速器行業(yè)作為重資產投資的典型代表，眾多已入局的企業(yè)面臨進退維谷的境地。

新增的工業(yè)機器人需求必然能帶動減速器產業(yè)的快速發(fā)展。同時，減速器本身有額定的使用壽命，需要定期更換。工業(yè)機器人的工作壽命一般為8-10年，期間減速器作為傳動、承重部件，磨損不可避免，其使用壽命通常在兩年左右，因而，當前保有的工業(yè)機器人維修保養(yǎng)亦需要大量的減速器替換。GGII預計，2020-2023年，工業(yè)機器人用減速器需求量超360萬臺。

從產品類型來看，國產諧波減速器進步相對明顯，目前已經(jīng)涌現(xiàn)如綠的、來福、大族精密等廠商，從品牌度和市場份額上均有較大的提升；國產RV減速器發(fā)展相對緩慢，雖然具備量產能力的廠商不在少數(shù)，但是從市場占比和品牌度來看，稍顯弱勢，國產廠商中尚無綜合優(yōu)勢較為突出的廠商代表，年產銷量在2萬臺左右的廠商屈指可數(shù)，尚難以對外資巨頭構成直接威脅。從另一方面來看，RV減速器市場格局的不確定性強于諧波減速器市場，RV減速器的高技術和高投資是主要的門檻，在一定程度上對入局者提出更高的要求。

國內企業(yè)在減速器領域有所突破，上市公司中，中大力德、巨輪智能、秦川機床、昊志機電等都在研發(fā)。綠的諧波在諧波減速器領域有所技術突破，成功登陸科創(chuàng)版。南通振康目前也具備了年產3萬臺的產能，并已向國內工業(yè)機器人廠商埃夫特等供貨。整體來講，國產減速器有所突破，但知名度和市占率仍有待進一步提高。

伺服器

2018年國內伺服系統(tǒng)市場規(guī)模60億元，我國工業(yè)機器人伺服電機主要被國外品牌壟斷，其中日系品牌約占50%、歐美品牌約30%、中國臺灣品牌約10%，大陸企業(yè)約10%。日系企業(yè)包括安川、三菱、三洋、歐姆龍、松下等公司，主要是小型功率和中型功率產品；歐美系品牌包括西門子、博世力士樂、施耐德等公司，在大型伺服具有優(yōu)勢地位；國產品牌主要包括匯川、臺達、埃斯頓等公司，主要為中小型伺服。

雖然工業(yè)基本盤的投資陸續(xù)回升，但短期內需求傳導依然面臨一定的障礙，不確定風險因素依然存在，尤其是汽車行業(yè)，處于產業(yè)變革的長周期內，GGII認為，未來幾年工業(yè)機器人整體大爆發(fā)的可能性微乎其微，細分領域高增長則是大概率事件。從細分產品看：

在中國市場，目前國產工業(yè)機器人市場份額只有約32.8%，排名靠前的國內機器人公司包括廣州啟帆、埃夫特、新松、埃斯特、廣州數(shù)控、新時達等。

多關節(jié)機器人

多關節(jié)機器人因為與汽車行業(yè)的高關聯(lián)度，受汽車行業(yè)不景氣的影響較大。相比之下，輕小負載產品的市場增速高于中大負載產品。但同時，輕小負載產品（負載≤20kg）同質化嚴重，價格競爭愈演愈烈，系內外資工業(yè)機器人廠商較量的主戰(zhàn)場；中大負載產品（負載＞20kg）國產廠商開始著重布局，但與外資差距尚存差距，針對細分領域的定制化開發(fā)本體或有較大機會。

SCARA

SCARA機器人是受3C行業(yè)帶動的市場。從新品和價格看競爭，GGII統(tǒng)計顯示，2019年國內外共計13家企業(yè)相繼推出了新功能或新型號的SCARA機器人產品。2019年年初，市場上出現(xiàn)了售價僅為15000元的SCARA機器人單品?？梢钥闯鯯CARA本體企業(yè)之間的競爭日趨殘酷，在一定程度上加劇了行業(yè)內的“白熱化”。2020年受益于3C行業(yè)需求帶動，增長明顯，2020H1市場增速在30%以上，部分頭部廠商增速超過50%。新入局者的持續(xù)增加，尤其是六軸機器人玩家的入局，無疑增加了SCARA機器人領域的熱度，在成本日趨透明的當下，過去單純的產品銷售策略會漸漸失效，系統(tǒng)解決方案的能力將是各廠商都需要長期補足和提升的能力要素。

并聯(lián)機器人

2019年，中國并聯(lián)機器人廠商數(shù)量超過60家，并聯(lián)機器人市場的發(fā)展速度堪比其工作運行速度。并聯(lián)機器人由于在航空、金屬加工、食品、醫(yī)療等行業(yè)的需求日趨穩(wěn)定，一直呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。

曾經(jīng)的“小眾”市場逐漸走向“潮流”，雖然各玩家彼此的差距尚小，但以勃肯特為代表的國產廠商已經(jīng)在產品創(chuàng)新上取得較大進步，如針對芯片、珠寶、手表等精密部件的理料分揀，推出微米級直線驅動機器人，可以滿足更多高精度、高速度、高剛度的應用要求；此外還有協(xié)作并聯(lián)機器人，可以滿足多機協(xié)作的要求。

在并聯(lián)機器人細分賽道，國產的市場張力進一步凸顯，市場份額穩(wěn)步提升。藍皮書數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年國產并聯(lián)機器人市場份額分別為55.00%、68.22%和75.32%。

系統(tǒng)集成

汽車和3C電子領域，仍然是外資為主的市場。而在需要非標定制化、充分理解和接觸下游行業(yè)客戶的市場（食品、飲料、物流等），已經(jīng)出現(xiàn)國內廠商主導的局面。

工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商經(jīng)過多年的發(fā)展，行業(yè)屬性與工藝屬性特征明顯，同時也在不斷的交叉滲透，因為這個群體呈較為明顯的“長尾”特性。

在硬件日益趨同的當下，各廠商逐漸聚焦在軟件實力的比拼上。如果說硬件是集成商的基礎課程，那么軟件則是集成商的進階課程，其中最大的難點在于將各行業(yè)各類技術工藝機理模型的建立，并最終轉化為數(shù)字化的模型。

發(fā)展趨勢

工業(yè)機器人更小、更輕、更靈活

當前，工業(yè)機器人的應用場景愈加廣泛，苛刻的生產環(huán)境對機器人的體積、重量、靈活度等提出了更高的要求。與此同時，隨著研發(fā)水平不斷提升、工藝設計不斷創(chuàng)新，以及新材料相繼投入使用，工業(yè)機器人正向著小型化、輕型化、柔性化的方向發(fā)展，類人精細化操作能力不斷增強。例如，日本SMC 致力于為機器人研制高品質的末端執(zhí)行器，研發(fā)的新型汽缸體積縮小了40% 以上，質量最高減輕了69%，耗氣量最高減少了29%。日本愛普生首款新型折疊手臂六軸機器人N2，可在現(xiàn)有同級別機械臂60% 的工位空間內完成靈活操作；折疊手臂六軸機器人N6 采用內部走線設計，其折疊手臂可自然進入高層設備、機器、架子等狹窄空間；T3 緊湊型SCARA 機器人將控制器內置，避免了在設置和維護過程中進行復雜的布線，大大提高了成本效率并保持較低的總運行成本。德國費斯托（Festo）的新型全氣動驅動機械臂，將剛性的“抓取”轉變?yōu)槿嵝缘摹皣　?，能完成靈活抓取不同大小部件的任務。

人機協(xié)作成為重要發(fā)展方向

隨著機器人易用性、穩(wěn)定性以及智能水平的不斷提升，機器人的應用領域逐漸由搬運、焊接、裝配等操作型任務向加工型任務拓展，人機協(xié)作正在成為工業(yè)機器人研發(fā)的重要方向。傳統(tǒng)工業(yè)機器人必須遠離人類，在保護圍欄或者其他屏障之后，以避免人類受到傷害，這極大的限制了工業(yè)機器人的應用效果。人機協(xié)作將人的認知能力與機器人的效率結合在一起，從而使人可以安全、簡便的進行使用。例如，瑞士ABB的雙臂人機協(xié)作機器人YuMi 可與工人一起協(xié)同工作，在感知到人的觸碰后，會立刻放慢速度，最終停止運動。德國庫卡（KUKA）的協(xié)作機器人LBR iiwa 可以以每秒10 毫米或50 毫米的速度抵近物體，并在遇到阻礙后立刻停止運動。優(yōu)傲e-Series 協(xié)作式機器人可設定機械臂保護性停止的停止時間和停止距，并內置力傳感器提高精度和靈敏度，滿足更多應用場景的需求。

工業(yè)機器人與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結合日趨緊密

隨著新一代信息技術與制造業(yè)進一步加速融合，制造業(yè)愈加顯著地表現(xiàn)出網(wǎng)絡化、智能化的前沿發(fā)展趨勢，機器人龍頭企業(yè)紛紛落子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，例如，庫卡機器人可與基于云技術的庫卡 Connect 相連，實現(xiàn)機器人與設備的聯(lián)網(wǎng)，實時查看和分析工業(yè)機器人的運行狀態(tài)，減少系統(tǒng)停機時間、進行預測性維護等，并通過大數(shù)據(jù)分析持續(xù)提高生產率、質量和靈活性。ABB 推出ABBAbility 工業(yè)云平臺，并與華為展開合作聯(lián)合研發(fā)機器人端到端的數(shù)字解決方案，實現(xiàn)機器人遠程監(jiān)控、配置和大數(shù)據(jù)應用，進一步提升生產效率和節(jié)約成本。發(fā)那科（Fanuc）設立Fanuc Intelligent Edge Link andDrive（FIELD）平臺，能實現(xiàn)自動化系統(tǒng)中的機床、機器人、周邊設備及傳感器的連接并進行數(shù)據(jù)分析，提高生產過程中的生產質量、效率、靈活度以及設備的可靠性。

硬件技術趨于成熟，難有顛覆創(chuàng)新。國內廠商迎來追趕良機

結合巨頭發(fā)展經(jīng)驗和產業(yè)現(xiàn)狀，掌握運動控制核心技術，提升本體附加值的頭部企業(yè)優(yōu)勢會越來越大。

下游用戶企業(yè)逐漸轉型自供機器人

由于采購規(guī)模增長和企業(yè)轉型需求，產業(yè)鏈下游重點領域的龍頭企業(yè)開始加快并購和研發(fā)進程，進一步向上游延伸。例如，美的集團通過收購庫卡公司迅速布局機器人領域的中游總裝環(huán)節(jié)，積累下游應用經(jīng)驗，建立起明顯的競爭優(yōu)勢，并在收購德國庫卡公司后，與以色列運動控制系統(tǒng)解決方案提供商Servotronix 達成戰(zhàn)略合作，進一步增強在工業(yè)機器人領域的研發(fā)實力。碧桂園集團成立子公司博智林機器人，進軍機器人領域，開發(fā)研制應用于建筑業(yè)、餐飲、物業(yè)管理、醫(yī)療、農業(yè)等領域的機器人產品。娃哈哈新成立了一家人工智能機器人公司，加大智能機器人研發(fā)力度，已實現(xiàn)對集團內部子公司的自主供貨，并開展對外銷售。

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