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　　升級換代工業機器人到底差在哪里？

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　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys我國機器人行業典型研討會

　　盡管我國機器人消費市場需求量很大，機器人消費市場也非常火熱，但是盡管高端技術的缺失，很多需求商寧愿從Nashik、ABB等外國機器人生產商處出口二手機器人，而非訂貨升級換代工業機器人來投入到生產線當中。這到底是怎么一回事呢？升級換代機器人和歐美國家機器人差別到底有多大？

　　工業機器人消費市場被歐美國家占有大半

盡管人形機器人的四足平衡技術相較于輕型、輕型機器人更加繁雜，必然帶來相當高昂的生產成本，而且在可靠性各方面還不如輕型、輕型機器人。因此，相較于大家在電影中見到的閃電俠T800這種人形機器人，現在機器人消費市場上占主流的卻是“五彩斑斕”的工業機器人。

　　早在2013年，我國就已成為世界第一大工業機器人消費市場。2014年銷售量達到5.7萬部，環比快速增長56%，占亞洲地區銷售量的1/4，環比快速增長55%，保有量快速增長至19萬部。

　　然而，就在機器人消費市場持續火熱的情況下，ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA占有亞洲地區工業機器人絕大部份消費市場占有率。亞洲地區機器人民營企業和歐美國家ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA四大巨擘差別較大。

2014年，獨立自主國際品牌工業機器人銷售量為1.7萬部，占亞洲地區工業機器人總銷售量的7.45%；2015年，獨立自主國際品牌工業機器人銷售量為2.2萬部，亞洲地區消費市場占有率依然嚴重不足20%，在亞洲地區工業機器人消費市場中的交易額依然嚴重不足兩位數。2016年，歐美國家國際品牌占有了我國工業機器人消費市場60％以內的交易額，在相較高端的四軸以內的多下肢機器人各方面，歐美國家國際品牌占有的消費市場占有率超過了80％。

盡管國家對機器人產業發展的大力扶持，亞洲地區民營企業中也不乏借著政策更有甚者的民營企業。許多民營企業玩概念上市融資或者騙取政策，真正有核心理念技術的相較較少。而且整個產業發展還存在小而散的問題，我國工業機器人相關民營企業數量達到1000余家，但超過90%的機器人公司產值在1億以下，很多廠家每年銷售量都不超過1000臺（只有年產量破千才能初步形成規模效應），即便是像沈陽大澤這樣的亞洲地區機器人龍頭民營企業，2015年營業收入也只有16.9億，2016年1季度實現營業收入3.54億，與歐美國家巨擘動輒上百億的營業收入相比差別明顯（2016年韓國FANUC公司的拉沙泰格賴厄縣流量就有6866億日元，約為415億人民幣）。

　　核心理念技術和歐美國家差別較大

　　機器人的核心理念技術有人機交互技術、掌控技術、環境感知和傳感技術、材料技術、人工智能等各方面，關鍵性的零部件有精密減速機、磁盤、轉換器電機以及高性能磁盤等，而上述關鍵性零部件很大程度依賴出口，以占機器人硬體生產成本比例最高的減速器為例：

　　精密減速器可以分為增益曲軸減速器、拋物線針輪木星減速器、RV減速器、精密木星減速器和低通濾波器曲軸減速器等等，是工業機器人的核心理念零部件，占機器人整機生產成本的35%以內。

目前，亞洲地區精密減速器消費市場大半被韓國民營企業占有，韓國Harmonic是增益減速器應用領域的領頭羊，占有了約亞洲地區15%的消費市場占有率，韓國Nabtesco是亞洲地區最大的RV減速器和拋物線針輪減速器制造商，在RV減速器應用領域的亞洲地區消費市場占有率約為60%……

　　盡管在我國著力于精密減速器升級換代化研究后，涌現出一些單位或民營企業，并可以在高精度拋物線針輪減速器和增益減速器應用領域局部替換歐美國家產品，但在2015年，依然有75%精密減速器從韓國出口。

　　磁盤相當于機器人的大腦，用來發布和傳遞動作指令，包括硬體和軟件兩部份：

硬體就是工業掌控GX620，包括一些INS13ZD單元、電子學部份等電路。盡管許多獨立自主國際品牌已經掌握了磁盤的相關技術，并研發出如前所述CPU、DSP和FPGA的工業機器人磁盤，但所選用的CPU大多是ARM，所選用DSP和FPGA許多是源自美國德州儀器和伊士曼，盡管有如前所述TK的機器人磁盤，但盡管產品推出時間較長，目前還鮮有廠商訂貨。

　　軟件部份主要是Bilaspur、二次開發等，獨立自主國際品牌已經解決了有無的問題，但在穩定性、響應速度、可用性等各方面和歐美國家還有差別。

　　另外，在轉換器電機各方面，美系公司約占亞洲地區消費市場占有率的40%，西門子、Bosch、富勒等德系國際品牌占有亞洲地區消費市場占有率的30%以內。而亞洲地區公司整體交易額大約占10%以內。在磁盤各方面，亞洲地區80%的磁盤從歐美和韓國出口。

　　運用應用領域和歐美國家機器人的差別

盡管之前提到的技術差別各方面的原因，歐美國家機器人在技術純潔性和適用性上優于升級換代機器人，在相較較繁雜的多下肢機器人消費市場，歐美國家公司占有亞洲地區消費市場的90%以內，諸如汽車制造、焊接等高端行業應用領域的四軸或以內高端工業機器人消費市場主要被韓國和歐美民營企業占有，升級換代四軸工業機器人占全國工業機器人新裝機量嚴重不足10%。

　　相比之下，升級換代工業機器人多集中于低端應用應用領域，比如搬運、碼垛等低端機器人，應用應用領域多在家電、基礎制造應用領域，附加值偏低。進而導致近些年，盡管我國機器人消費市場需求和亞洲地區機器人民營企業產品銷售量雙雙快速增長，但許多機器人民營企業卻處于虧損狀態。

　　生產成本掌控存在一定問題

之前提到，盡管很多升級換代機器人的關鍵性零部件依賴出口，這導致很多亞洲地區民營企業要以高出歐美國家本土廠商的價格去購買減速器和轉換器電機等零部件。而且亞洲地區民營企業訂貨歐美國家減速器的價格一度曾經是歐美國家本土廠商訂貨價的3倍，訂貨歐美國家轉換器電機的價格一度是歐美國家本土廠商的2倍……盡管減速器、轉換器電機、磁盤分別占機器人整機生產成本的35%、25%、15%以內，導致我國機器人民營企業生產生產成本掌控的難度相當高。

　　相比之下，歐美國家工業機器人廠商很多本身就是核心理念部件的提供商——韓國發那科是世界上最大的專業數控系統生產廠商，安川和松下都是亞洲地區最大的電機制造商之一，這使得歐美國家機器人廠商生產成本上具有天然優勢。

　　另外，歐美國家機器人廠商還能以巨大的訂貨量和簽署排他性協議獲得比較優惠的訂貨價格。這些因素共同導致我國機器人民營企業如果要和歐美國家同類產品保證相同的產品質量，在價格上就很難與歐美國家民營企業競爭。

　　差別的歷史原因

對于機器人產業發展和歐美國家的差別，大家應該拿平常心來對待，切不可以局部落后否定整個我國制造業。在機器人產業發展上落后于人一各方面是歷史原因造成的，也有長期以來在資源投入各方面和西方國家存在差別的因素。

　　現代工業機器人的發展開始于20世紀中期，最初的直接發展動力之一是為了在核輻射環境下作業。1947年美國阿爾貢研究所研發了可以在核輻射環境下作業的遙控操作機械手。1948年，又研制出機械式主從機械手。

1954年，美國的戴沃爾設計出第一臺電子可編程序的工業機器人。1965年，美國麻省理工大學成功研制出一種具有視覺傳感器并能對簡單積木進行識別、定位的機器人系統。1967年，韓國川崎重工業公司從美國引進機器人及技術，建立生產廠房，并于1968年試制出第一臺韓國產通用機械手機器人，隨后在各個應用領域中推廣機器人。

　　至80年代，工業機器人開始在亞洲地區汽車制造業廣泛應用。至90年代，盡管選用工業機器人可以避免工人身體攜帶的塵埃污染車間環境，進而在半導體產業發展等對車間環境要求較高應用領域得到應用。

　　正是經過數十年如一日的技術積累，歐美國家機器人民營企業積累了豐富的行業經驗和技術，這是其在當今國際機器人消費市場叱咤風云的原因所在。相比之下，亞洲地區在機器人產業發展上的發展就要晚很多，在20世紀70年代初期才起步，自然在技術上和歐美國家存在一定差別。

另外，在早些年國家對機器人產業發展的資金投入相較于西方國家在同時期的投入而言也相較偏少。就以韓國為例，韓國在引進美國機器人技術后，曾不惜血本發展和推廣，而歐盟則耗費巨資支持機器人新研究項目，覆蓋從技術研發到產品部署的完整價值鏈，并與產業發展界和學術界達成戰略合作。

　　升級換代機器人的許多問題并不是機器人制造民營企業本身的問題，而是我國工業基礎薄弱的問題。何況機器人是綜合了計算機、機械工程、電子、信息傳感器、掌控理論、材料、人工智能、仿生等諸多學科而形成的高新技術，作為工業后發國，在當下這個時間節點上，我國民用機器人相較于歐美和韓國處于劣勢，其根源在于過去數十年的人力、物力、財力投入差別，以及我國和西方在工業基礎上的差別，國人不必因暫時的落后自怨自艾。

　　能否重復從模仿到超越的歷程

在官方《機器人產業發展發展規劃（2016-2020 年） 》中指出，要重點攻克高精密減速器、高性能機器人專用轉換器電機和磁盤、高速高性能磁盤、傳感器、末端執行器等核心理念零部件，最終實現核心理念零件的升級換代化替代。

　　該規劃強調，要突破弧焊機器人、真空（潔凈）機器人、全獨立自主編程智能工業機器人、人機協作機器人、雙臂機器人、重載AGV、消防救援機器人、手術機器人、智能型公共服務機器人、智能護理機器人十大標志性產品。

　　那么，和歐美國家的技術差別擺在這里，具體有哪些措施呢？

　　針對現在亞洲地區許多所謂機器人民營企業并非真心實意的在做技術，反而頗有從政策和股市中套利的情況，應當加強審核力度，減少各地借政策的東風一窩蜂的上項目，避免資源的分散和浪費，實現好鋼用在刀刃上，實現資源整合優化。

另外，現在整個機器人產業發展存在一個問題，那就是機器人需求商更愿意訂貨歐美國家巨擘的二手機器人而非升級換代機器人。同樣，亞洲地區機器人整機廠商價格合適的情況下，更愿意訂貨歐美國家核心理念零部件而非升級換代零部件（許多亞洲地區零部件價格也不便宜）……進而使亞洲地區做精密減速機、磁盤、轉換器電機以及高性能磁盤的公司很難在消費市場上立足。因此，政府應該加強宏觀統籌協調，通過資金和政策扶持，引導整個產業發展鏈從局部開始逐步嘗試從核心理念零部件到機器人整機，再到整條生產線的全面升級換代化替代。

政府還可以出臺優惠財稅政策，比如利用科技扶持資金，或者給予稅收優惠，給亞洲地區真正做技術的機器人民營企業有充足的資金用于技術研發。同時，政府可以拓寬投融資渠道，引導民間資本進入該行業，支持符合條件的機器人民營企業直接融資和并購。

最后，機器人行業落后于西方的關鍵性是在于基礎工業，而基礎工業要進步就必須有賴于鼓勵國有民營企業獨立自主研發，并結合民營民營企業做大做強。韓國和韓國盡管本國消費市場狹小，民營企業稍微做大一點就必須開拓國際消費市場，直面國際競爭，因此有比較高的積極性致力于向國際產業發展分工的上游拓展。而我國消費市場大，商業消費市場縱深大，線下模式破碎。人力資源和礦產資源豐富而且相較西方便宜，政治安定政策連續，盡管經濟亞洲地區化浪潮早已來臨，民營民營企業生存依然相較容易，受外來沖擊不強。加上機器人產業發展民營民營企業存在小而散的問題，大多數民營民營企業在研發基礎核心理念的技術各方面無論在意愿上，還是能力上相較而言都存在先天嚴重不足的問題。相比之下，國有民營企業既面臨國際競爭，又有消費市場經驗，還集中了科技人才，可以放心大力鼓勵和培育它們進行創新，這些國有民營企業能夠提升我國的基礎工業技術水平，通過技術轉讓，形成國有民營企業做強，民營民營企業做大的格局。

　　盡管我國坐擁亞洲地區最大的機器人消費市場，而且隨著人工生產成本逐年上漲和人口老齡化的大趨勢，用工荒的問題會越來越顯著，機器人消費市場潛力巨大，國家以政策、資金扶持，加上去年美的收購德國Nashik，有實現局部技術轉移的可能性。筆者祝愿，隨著時間的沉淀和技術積累，我國機器人產業發展也能復制我國白色家電、通信產業發展、電子產品整機制造等行業從模仿到超越的歷程。

　　( 文章來源：互聯網 )

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