從“跟隨”到“并跑”：中國工業機器人補短板
2021-3-3 16:17:50 點擊：
2月初，工信部的官方微信公眾號發布消息稱，2020年1-12月，全國工業機器人完成產量237068臺，同比增長19.1%。19.1%的同比增長率，已經是近3年來中國工業機器人完成產量的最高增長幅度。另外，國家統計局的數據顯示，2019年1-12月，全國工業機器人產量累計增長為-6.1%，2018年1-12月則為4.6%。
工業機器人產量取得長足發展的2020年，也是中國穩居全球最大工業機器人應用市場地位的第8個年頭。中國是制造大國，工業機器人是先進制造業的關鍵支撐設備，中國自然對工業機器人需求量大，國家發改委的文件指出，自2013年起，中國就已成為世界第一大工業機器人應用市場。
但中國工業機器人的密度還有待提升。國際機器人聯合會（IFR）發布的《2020世界機器人報告》中的數據顯示，2019年中國制造業的機器人密度在全球排名第15，每萬名工人擁有機器人187臺（則密度為187），遠低于排名第一的新加坡，但已經超過世界平均水平：新加坡的機器人密度為918，世界平均密度則為113。
工業機器人有“制造業皇冠上的明珠”之美譽，世界上第一臺工業機器人誕生于1959年，而中國對機器人的研發相對晚，起步于20世紀70年代。1982年，時任中科院沈陽自動化研究所所長的蔣新松帶領科研團隊研制出中國第一臺工業機器人，蔣新松是中國工程院首批院士之一，有“中國機器人之父”之稱。
經過半個多世紀的發展，中國的工業機器人產業目前發展得如何呢？存在哪些短板或瓶頸，又應該如何突圍呢？
工業機器人的應用與制造
中國應用工業機器人的情況在過去數年里得到快速提升，盡管在2019年，中國的工業機器人密度對比新加坡還有較大差距，但在2014年，中國的工業機器人密度僅為36，低于世界平均密度。
而中國對工業機器人的購買量（或者說裝機量），相當龐大。IFR的報告顯示，2019年全球工業機器人銷售量為37.3萬臺，其中銷往中國的為14.05萬臺，約占全球銷量的37.6%，中國的購買量不光在全球排名第一，而且比排名第二的日本（4.99萬臺）、排名第三的美國（3.33萬臺）、排名第四的韓國（2.79萬臺）、排名第五的德國（2.05萬臺）加起來的總量還要高。
在國內，汽車、3C、家電、金屬加工等行業是最早應用工業機器人的領域，其中汽車和3C領域應用的工業機器人數量能占到中國工業機器人應用的半壁江山。
那么，中國購買的工業機器人中，有多少是“中國造”的？“中國造”的工業機器人，市場競爭力如何？
由中國科學院沈陽自動化研究所控股的上市公司機器人（300024.SZ）在2021年1月中旬發布的向特定對象發行股票并在創業板上市募集說明書（注冊稿）提供了一些觀察數據：2019年上半年，我國的工業機器人市場中，國產自主品牌的市場份額為36%，瑞士ABB的市場份額為13%，日本安川的市場份額為12%，日本發那科的市場份額為16%，德國庫卡的市場份額為13%，剩下的10%是其他品牌。日本的安川、發那科，德國的庫卡和瑞士的ABB，被業內稱為工業機器人四大家族，是全球知名的工業機器人制造商。
機器人這家上市公司，成立于2000年，布局了工業機器人、協作機器人、移動機器人、特種機器人和服務機器人五大系列百余種產品，產品累計出口40多個國家和地區。
機器人公司向經濟觀察報記者介紹，目前中國的機器人制造已實現了由跟隨到并跑階段的跨越，一個比較大的競爭劣勢是企業發展歷程比較短，行業市場應用經驗積累沒有國外企業豐富，還需深度挖掘細分領域，積累經驗。“拓展國外客戶的困難在于外資企業對中國企業品牌認知度不高，需要大量行業業績作為支撐。另外，對于公司來講，國際化人才也比較短缺，真正理解客戶需求需要一定時間。近幾年國內遇到的問題主要集中在市場激烈競爭，上有高端壁壘，下有國內追兵，導致市場無序競爭。”機器人方面向經濟觀察報記者介紹稱。“品牌”和“服務”也是戴家鵬跟經濟觀察報記者談中國工業機器人競爭力話題時提到的兩個關鍵詞。戴家鵬博士畢業于麻省理工學院，曾在通用汽車制造發展部門設計自動化設備，2004年加入富士康后帶領集團的自動化機器人團隊直至退休，2016年獲得約瑟夫·恩格爾伯格機器人大獎，在工業機器人行業工作多年，對該行業有很深的觀察。
在戴家鵬看來，評價中國造的工業機器人的競爭力，不能一概論之，要分產業領域、應用場景，“如果說是汽車這種傳統應用領域，中國造的工業機器人競爭力是不夠的，品牌、服務的可靠度都需要時間積累，但在搬運等對精度、靈敏度要求低一些的領域，中國造的工業機器人競爭力很大。”“我國工業機器人的優勢是性價比較高，薄弱點主要是在精度、穩定性和使用壽命方面。國產工業機器人目前的主要應用領域是搬運和上下料，在高端的汽車制造、3C等領域普遍采用國外的6軸或以上工業機器人。”華南智能機器人創新研究院博士李文威則如是向經濟觀察記者介紹。
戴家鵬認為，價格肯定是衡量競爭力的一個重要指標，中國造有一個特色，就是很容易出現價格破壞者，“價格破壞者不一定是壞的，它可能促進行業的發展，但它的出現對于國內外廠商都是一個壓力。”
技術含量、對高精度零部件的掌控力，目前是中國工業機器人面臨的挑戰。工業機器人的生產產業鏈，可以大概劃分為上中下游，上游是零部件的制造，特別是減速器、控制器、伺服電機等核心零部件的制造；中游是機器人本體的制造，下游是系統集成，在機器人本體的基礎上，結合開發出來的智能化軟件，布置生產線，使工業機器人真正投入使用。
國產工業機器人的另一龍頭企業埃斯頓（002747.SZ）在1月中旬發布的2021年度非公開發行A股股票預案里介紹，減速器、伺服系統、控制器這三個核心零部件是工業機器人的核心技術壁壘，分別約占工業機器人成本構成的36%、24%和12%，合計占比超過70%。
機器人公司則向經濟觀察報記者介紹，在工業機器人的整個產業鏈中，整機制造的毛利率最低，控制器是工業機器人的大腦，決定著工業機器人的優勝劣汰，技術含量高，毛利率也最高，毛利率次高的是伺服系統，伺服系統包括伺服電機和伺服驅動器，減速器也非常重要，但國產減速器的毛利率很低。
埃斯頓在上述非公開發行股票的預案里介紹，目前，國內約85%的減速器市場、70%的伺服系統市場和超過80%的控制器市場均被國外品牌占據，國產核心部件與國外品牌性能指標存在一定差異，如果無法突破高精度減速器、高靈敏度伺服系統和高性能控制器的關鍵技術，不僅侵蝕國內工業機器人產品的利潤水平，也不能從根本上提升國產機器人的性能和可靠性水平。
早在十三五規劃開局之年，國家發改委發布的機器人產業發展規劃（2016-2020年）里就指出，我國工業機器人產業跟工業發達國家存在的一個較大差距是機器人產業鏈關鍵環節缺失，零部件中高精度減速器、伺服電機和控制器等依賴進口，此外，相關企業“小、散、弱”問題突出，缺乏產業競爭力。
目前看來，上述兩個差距還未取得著有成效的改善。工信部的數據顯示，2020年全國規模以上工業機器人制造企業營業收入為531.7億元。國內比較有名氣的工業機器人上市公司機器人的市值為186億元、埃斯頓的市值為261億元。
補短板與突圍
回溯歷史，戴家鵬認為，包括工業機器人四大家族在內等國際知名機器人制造商崛起的一個關鍵因素是，它們跟汽車廠商密切合作多年，從滿足汽車制造所需的點焊、噴涂、搬運等需求起家，找到了應用場景，并根據客戶所需開發新產品。“我覺得兩化融合的提法說得特別好。”戴家鵬稱。所謂的“兩化”指的是信息化和工業化，兩化融合就是要讓信息化和工業化高度結合，以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化。戴家鵬認為，很多人都意識到技術的重要性，信息化就強調技術，但光有技術還不行，技術要有用武之地，從用武之地孵化出來的技術，才最有生命力。
為技術找到用武之地、從應用場景倒逼技術的進步，也是一些工業機器人從業者的經驗之談。華南智能機器人創新研究院有在做工業機器人打磨、焊接、噴釉等領域的技術研發，當經濟觀察報記者問起企業對研究院的技術成果的接受度情況時，院長曹永軍告訴記者，客戶看重的不是研究院取得的專利情況，關鍵是看能不能解決生產線上的實際問題。
機器人公司則向記者介紹，公司旗下的工業機器人在港珠澳大橋的焊接上取得突破，2020年公司新推了針對焊接的火弧焊機器人系列，市場需求明顯。“充分印證了要在細分重點領域精耕細作后才能獲得突圍，可以說近幾年眾多國產工業機器人就是通過這樣的方式在不斷拓展市場應用領域。”機器人公司方面稱。
對于后續的發展，機器人公司方面認為，必須突破核心零部件的國產替代化，核心零部件仍然是制約國產機器人發展的瓶頸，如果不把核心零部件掌握在自己手里，隨著行業競爭的加劇，外資品牌降價，國產品牌會很被動。
此外，機器人公司方面指出，目前行業不僅存在高端人才缺口，而且人才培養結構存在問題，重研發輕應用。
“在核心零部件和本機制造領域，掌握核心技術的研發技術人員及具備豐富經驗積累的裝配人員較為缺乏；在系統集成領域，缺乏具備跨學科能力的專業人才，現場調試、維護操作與運行管理等應用型人才的培養力度依然欠缺。以往單純依托對口專業學校輸送專業人才的培養機制已難滿足未來行業人才需求，需要政府、企業、教育機構、第三方行業組織共同推動中國工業機器人行業的人才培養與發展。”機器人公司方面稱。
戴家鵬則強調基礎能力的建設。他認為，還需從軟件方面加強，這些軟件，包括底層控制軟件、機器人整體控制軟件、設計分析軟件、工業通訊軟件以及仿真軟件。在產業鏈補短板方面，戴家鵬建議，除開加強機器人制造商與應用行業的協作之外，也要注重發揮二階供應商（即供應商的供應商）的力量。
工業機器人從誕生至今，已經走過了三代發展歷程，從第一代的示教再現，只能重復預裝程序里的指定動作，到第二代的離線計算編程，顯著提高適應力，再到第三代的智能化，感知能力、自主決策力、抗干擾能力增強，逐步滲透制造業場景。“不要小看齒輪、軸承、感應器、光感、氣動等零部件企業。”戴家鵬稱，這些零部件企業的產品不僅可以提供給工業機器人，也可以提供給其他自動化設備，它們的發展繁榮度應該要走在機器人整機制造前面。
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