中國工業(yè)機器人跨越式發(fā)展下的三大困難

□文/宋曉剛 姚之駒

中國工業(yè)機器人跨越式發(fā)展下的三大困難

□文/宋曉剛 姚之駒

近年來，工業(yè)機器人技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展越來越受到各方的關(guān)注，而中國也已經(jīng)成為全球機器人的最大市場。但擺在中國工業(yè)機器人創(chuàng)新面前的現(xiàn)狀和問題到底是什么？解剖工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)這一高端制造業(yè)的重要課題，必須先從認識現(xiàn)狀開始。

機器人作為“智能制造”的主力軍，雖然產(chǎn)業(yè)規(guī)模不大，但其研發(fā)、制造、應(yīng)用各個環(huán)節(jié)已成為衡量一個國家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標志。近年來，美、日、德、韓等發(fā)達工業(yè)國家都將機器人作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)來重點發(fā)展，試圖利用機器人技術(shù)彌補高成本勞動力所帶來的壓力，實現(xiàn)“制造業(yè)的回歸”，保持其在高端制造領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。

機器人在我國也越來越受到政府、企業(yè)、金融機構(gòu)等各方面的重視。利用機器人技術(shù)提升我國制造業(yè)水平，實現(xiàn)從制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變，提高人民生活質(zhì)量等已逐漸成為全社會共識。

中國成全球第一大工業(yè)機器人市場

我國對機器人的研究始于20世紀70年代，先后經(jīng)歷了20世紀80、90年代的原型和示范階段，以及21世紀初的產(chǎn)業(yè)化階段，2010年以后，我國機器人裝機量逐年遞增，開始發(fā)展機器人全產(chǎn)業(yè)鏈。其間，我國政府陸續(xù)出臺了若干鼓勵機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施，且支持的力度逐年加大，支持的手段也愈發(fā)有效，促進了我國機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。盡管我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，但核心技術(shù)薄弱、產(chǎn)品附加值低、自主品牌機器人市場份額和品牌知名度不高等問題凸顯，各地倉促上馬的機器人項目使行業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)能過剩等問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在多重風險。近5年來，中國機器人市場快速增長。2009年至2013年，中國工業(yè)機器人市場銷量以年均60.7%超高速增長。經(jīng)過“十二五”時期的快速發(fā)展，中國已經(jīng)成為全球工業(yè)機器人重要市場。2011年，中國工業(yè)機器人銷量達到22577臺，同比增長50.7%，在全球排名第四。2012年中國工業(yè)機器人銷量為26135臺，同比增長15.8%。2013年中國工業(yè)機器人銷量達到36860臺，同比增長41%。中國已超越日本成為全球第一大機器人市場。中國工業(yè)機器人市場需求的高速增長帶動了全球工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，這一發(fā)展態(tài)勢令全球矚目。

雖然中國已經(jīng)成為全球工業(yè)機器人最大的市場，但制造業(yè)工業(yè)機器人密度仍然偏低。2013年中國的工業(yè)機器人密度僅為30臺/萬人，不足世界平均水平的一半，與工業(yè)自動化程度較高的韓國（437臺/萬人）、日本（323臺/萬人）和德國（282臺/萬人）相比，差距依然很大，但同時也說明市場需求的潛力巨大。

自主品牌機器人未成規(guī)模

圖1 2009-2013年中國工業(yè)機器人銷量

近十多年間，在“十五”、“十一五”攻關(guān)計劃和863計劃等的支持與工業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求的拉動下，我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)開始加速發(fā)展。其設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)已基本掌握，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從產(chǎn)業(yè)孕育期進入了產(chǎn)業(yè)形成期。國內(nèi)很多大學(xué)和科研院所在機械、驅(qū)動和控制等方面開展了大量工作，取得了豐富的成果，為國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。同時，國內(nèi)一大批企業(yè)也積極進入到工業(yè)機器人的研發(fā)領(lǐng)域，并堅持走自主發(fā)展之路，開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等各種工業(yè)機器人。

由于看好中國機器人當前和未來的廣闊市場空間，國際機器人巨頭紛紛進入該領(lǐng)域。以ABB、庫卡、安川電機、發(fā)那科四大家族為代表的國外機器人企業(yè)占據(jù)了中國工業(yè)機器人85%的市場份額。為了進一步搶占市場份額，四家外資與合資企業(yè)甚至展開了“價格戰(zhàn)”，對我國自主品牌機器人的發(fā)展構(gòu)成了極大威脅。這導(dǎo)致我國自主品牌生產(chǎn)企業(yè)的市場空間被大大壓縮，企業(yè)規(guī)模普遍較小，即便是龍頭企業(yè)年銷售規(guī)模也僅在20億元左右，遠低于國際機器人巨頭超百億元的業(yè)務(wù)規(guī)模，未能形成規(guī)模效應(yīng)，難以獲取市場話語權(quán)。國內(nèi)市場競爭激烈，自主品牌機器人培育和發(fā)展需求尤顯迫切，發(fā)展壯大我國自主品牌機器人已成為當務(wù)之急。

三大原因推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展

圖2 2013年中國工業(yè)機器人市場競爭格局

據(jù)不完全統(tǒng)計，在各地政府的大力支持下，不到幾年的時間我國各地已出現(xiàn)40多個機器人產(chǎn)業(yè)園，具有代表性的城市有上海、沈陽、昆山、唐山、哈爾濱、重慶、青島、蕪湖等，并且還在以每周平均兩家新企業(yè)的速度增長。以“機器人+智能制造”為核心的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式正在全國展開，大有群起之勢。

在這種“大干快上”的局面下，部分企業(yè)抱有投機心理，還未找準產(chǎn)品定位便盲目投入，產(chǎn)品以組裝為主要生產(chǎn)方式。這樣做不僅忽略了研發(fā)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，還造成了大量的低端產(chǎn)能，無疑將讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展雪上加霜。

總體來看，當前我國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心動力主要來自三個方面：人工成本逐年提高，老齡化社會快速形成，一線產(chǎn)業(yè)工人減少趨勢不可逆轉(zhuǎn)；國際國內(nèi)競爭環(huán)境日益激烈，客戶定制、柔性制造、成本效率以及全球資源整合成為核心要素；在航空航天、國防軍工、精細外科和危險作業(yè)領(lǐng)域，機器人更具備優(yōu)勢?；谶@三方面原因，中國工業(yè)機器人的發(fā)展已成為制造業(yè)升級的關(guān)鍵路徑。

汽車、電子是主要應(yīng)用行業(yè)

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，近年來，搬運機器人中的碼垛機器人需求增長突出，過去5年的復(fù)合增長率超過40%。2013年，搬運機器人超過焊接機器人成為國內(nèi)銷量最多的工業(yè)機器人，其銷量達到14475臺；排在第二位的是焊接機器人，2013年銷量為13028臺。搬運機器人和焊接機器人大約占據(jù)了75%左右的國內(nèi)工業(yè)機器人市場份額。此外，主要應(yīng)用于電子電氣行業(yè)的裝配機器人和潔凈機器人過去幾年的增長也很快。未來，工業(yè)機器人在我國其他行業(yè)的應(yīng)用也將逐步展開。

從應(yīng)用行業(yè)來看，汽車、電子工業(yè)是國內(nèi)工業(yè)機器人主要的應(yīng)用行業(yè)。汽車工業(yè)是國內(nèi)工業(yè)機器人最大的應(yīng)用行業(yè)，占比達到38%。汽車工業(yè)也是工業(yè)機器人使用密度最高的行業(yè)。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會估算，2012年我國汽車工業(yè)每萬名工人擁有機器人臺數(shù)約為213臺，幾乎是我國制造業(yè)平均水平的10倍。除汽車行業(yè)外的其他工業(yè)每萬名工人擁有機器人臺數(shù)僅為11臺。隨著我國工廠自動化的發(fā)展，工業(yè)機器人在其他工業(yè)行業(yè)中也得到快速推廣，如電子、橡膠塑料、軍工、航空制造、食品工業(yè)、醫(yī)藥設(shè)備、金屬制品等行業(yè)。隨著技術(shù)的進步，工業(yè)機器人在軍事、精細外科和危險作業(yè)等方面的應(yīng)用也將逐步展開，而在這些方面，工業(yè)機器人具有不可替代的作用。

“機器換人”是重要驅(qū)動力

勞動力成本快速上漲、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級倒逼，以及老齡化社會等因素，都促使我國成為全球最大的機器人需求國。它們?yōu)槲覈鴻C器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了發(fā)展的大好機會。與此同時，隨著人工智能技術(shù)與新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加速滲透、亞洲地區(qū)市場需求的快速擴張，全球機器人產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢。發(fā)達國家已經(jīng)開始加緊進行新一輪的產(chǎn)業(yè)布局，以搶占機器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個制高點。來自國際的壓力給我國尚處于孕育、初創(chuàng)期的中國機器人產(chǎn)業(yè)帶來重重挑戰(zhàn)。

《人力資源藍皮書：中國人力資源發(fā)展報告（2013）》指出，盡管中國勞動年齡人口絕對數(shù)量開始下降，但勞動力供給總量充足，勞動參與率仍處于高位水平，經(jīng)濟活動人口的總量還沒有大幅減少。但就業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾更加突出，主要原因是勞動者能力素質(zhì)與經(jīng)濟社會發(fā)展需要不適應(yīng)。技能人才總量不足，特別是高技能人才嚴重短缺問題愈加明顯。有數(shù)據(jù)顯示，我國技能勞動者占從業(yè)人員的比例不足13%，僅為城鎮(zhèn)從業(yè)人員的1/3。另外，一些崗位雖然對技術(shù)水平要求不高，但工作強度較大、工作環(huán)境惡劣。這些原因造成了很多企業(yè)出現(xiàn)“招工難”的現(xiàn)象。

圖3 2013年全球主要國家和地區(qū)工業(yè)機器人密度

圖4 2009-2013年中國工業(yè)機器人保有量

我國工業(yè)機器人市場能夠?qū)崿F(xiàn)快速增長，最主要的驅(qū)動力便是“機器”代替“工人”，以緩解工業(yè)各領(lǐng)域勞動力，尤其是產(chǎn)業(yè)技術(shù)工人短缺的壓力。一方面，工業(yè)機器人的廣泛應(yīng)用能夠起到替代熟練技術(shù)工人的作用，那些能夠通過工業(yè)機器人的引入形成規(guī)模效應(yīng)進而大幅提高生產(chǎn)效率并降低人工成本的企業(yè)將從中獲益。另一方面，工業(yè)機器人的應(yīng)用還能夠使工人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來，促進勞動力向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。在汽車、造船、衛(wèi)浴等領(lǐng)域，采用工業(yè)機器人代替人工，避免了打磨、噴涂過程中產(chǎn)生的噪音、飛濺液體、粉塵等對人體健康的影響，減少了事故隱患。在民爆行業(yè)，工業(yè)機器人的引入更是極大地降低了生產(chǎn)、制造、施工、檢測等環(huán)節(jié)對人身安全的危害程度。

圖5 2011-2013年中國各應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機器人銷量情況

拉動機器人市場的新動力

近兩年，隨著技術(shù)的不斷進步以及人們對生活質(zhì)量要求的提高，無人機、掃地機、送餐機器人等越來越多的服務(wù)型機器人走進人們的生活。服務(wù)機器人在需求增長、消費水平提升雙重因素的驅(qū)動下，增速實現(xiàn)了對工業(yè)機器人的超越，成為拉動機器人行業(yè)增長的新動力。

首先，老齡化的加速使人們更多地求助“機器人”養(yǎng)老。根據(jù)民政部的數(shù)據(jù)，截至2013年，全國60歲以上老年人口占全國人口比重已從2005年的11%增至14.9%；全國老齡辦預(yù)計，到2020年全國60歲以上老年人口將達2.48億，老齡化水平為17%，我國在可預(yù)見的未來對于養(yǎng)老護理的需求極大，這是機器人應(yīng)用的一大重要市場。

其次，我國的殘疾人總數(shù)巨大。2013年，我國殘疾人人口總數(shù)已經(jīng)與德國總?cè)丝跀?shù)相當，對殘障機器人和康復(fù)機器人的需求總量大。同時，我國也是地震、洪澇等自然災(zāi)害多發(fā)國，搶險救災(zāi)機器人市場也較大。

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，在過去的10年內(nèi)，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入大幅升高，國民生活水平和消費水平不斷提高，越來越多的家庭具有購買家用機器人的能力。因此，在中國這樣一個高速發(fā)展的人口大國，服務(wù)機器人未來的市場空間是巨大的。

在技術(shù)挑戰(zhàn)面前，各經(jīng)濟強國已經(jīng)開始行動，以圖搶占先進機器人技術(shù)的發(fā)展先機。2013年，美國谷歌公司收購包括波士頓動力公司在內(nèi)的8家機器人公司，正是瞄準這一趨勢所做出的戰(zhàn)略布局。在美、日、德等技術(shù)強國的大力推進下，新一代機器人樣機、示范應(yīng)用，乃至實用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，機器人儼然成為大國實力競爭的重要手段。

急需解決三大問題

盡管中國工業(yè)機器人已經(jīng)具備一定的發(fā)展基礎(chǔ)，但在核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性研究、高可靠性基礎(chǔ)功能部件的批量生產(chǎn)與應(yīng)用等方面，我國距發(fā)達國家還有相當?shù)牟罹唷＿\動控制器、伺服電機及驅(qū)動器、精密減速器等關(guān)鍵部件大量依賴進口，這一局面如不盡快打破，我國機器人產(chǎn)業(yè)將面臨產(chǎn)業(yè)空心化風險。由于缺乏足夠的競爭優(yōu)勢，國產(chǎn)高端機器人供應(yīng)能力明顯不足，嚴重制約了國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。2013年，國產(chǎn)六軸及以上工業(yè)機器人的銷量占全國工業(yè)機器人總銷量的比重只有6%，而外資品牌的同類產(chǎn)品占比則高達62%。

總體來看，中國本土工業(yè)機器人產(chǎn)品與外資產(chǎn)品技術(shù)差距在10年以上。同發(fā)達國家相比，國內(nèi)機器人生產(chǎn)企業(yè)市場份額相對較小，個體企業(yè)普遍存在規(guī)模較小、創(chuàng)新能力薄弱等問題。

部分關(guān)鍵零部件依賴進口

在關(guān)鍵零部件方面，目前我國雖然已有部分企業(yè)在減速器、伺服電機和控制器等工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件研制方面取得進展，但是技術(shù)方面與國外仍然存在差距。其中精密減速器是目前我國工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件中最薄弱的環(huán)節(jié)。由于其制造技術(shù)難度大，致使其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差、精度較低和使用壽命較短，造成該類產(chǎn)品沒有真正實現(xiàn)國產(chǎn)化的批量生產(chǎn)，成為制約我國工業(yè)機器人發(fā)展的主要瓶頸。

企業(yè)規(guī)模偏小，成本壓力大

目前我國工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，即便是龍頭企業(yè)規(guī)模也僅在20億元左右，難以形成規(guī)模效應(yīng)，令企業(yè)人力、研發(fā)和營銷成本居高不下。加之關(guān)鍵零部件大量依賴進口，導(dǎo)致國產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本比國外企業(yè)的生產(chǎn)成本高出很多。例如，國內(nèi)企業(yè)購買減速機、運動控制器的價格是國外企業(yè)價格的將近4倍，伺服驅(qū)動器的價格將近2倍。這種情況就導(dǎo)致同等質(zhì)量的工業(yè)機器人，國內(nèi)企業(yè)可獲得的利潤空間較小。

以165公斤六軸關(guān)節(jié)機器人為例，國產(chǎn)品牌的生產(chǎn)成本比國外品牌要高出44%，導(dǎo)致我國機器人生產(chǎn)企業(yè)與外資品牌在價格競爭中處于不利地位。

品牌說服力差距過大，內(nèi)資尚缺乏驗證期

過去10年，外資機器人公司通過在中國市場的飛速發(fā)展已經(jīng)建立起了遍布全國的龐大營銷網(wǎng)絡(luò)以及本土化的生產(chǎn)基地。

以ABB、安川為代表的全球工業(yè)機器人巨頭企業(yè)在汽車行業(yè)等高端應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢地位非常顯著，且均在中國市場積極擴產(chǎn)。而當前國內(nèi)機器人需求中近一半的企業(yè)來自對設(shè)備品質(zhì)要求最高的汽車及汽車零部件制造業(yè)，這些下游企業(yè)已習(xí)慣使用外國品牌，缺乏項目經(jīng)驗的本土品牌需要更長時間的驗證期，最終導(dǎo)致已經(jīng)形成技術(shù)突破的零部件和本體不能盡快投入市場，即便有成功經(jīng)驗的產(chǎn)品也難以實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

圖6 2014年全球工業(yè)機器人應(yīng)用行業(yè)結(jié)構(gòu)

宋曉剛 中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 秘書長

姚之駒 中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 副秘書長