全球視角下工業(yè)機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)力解析

□文/趙巧敏

全球視角下工業(yè)機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)力解析

□文/趙巧敏

全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，有力地支撐了美、日、德、英等國(guó)成為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)?，F(xiàn)在，中國(guó)作為最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，發(fā)展的新機(jī)遇擺在了我們面前，要想完成從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”的歷史性跨越，借鑒“四大家族”的成功經(jīng)驗(yàn)，就成為我們必須完成的功課。

從工業(yè)機(jī)器人銷售鏈條來(lái)看，目前整個(gè)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)主要分為上游零部件、中游本體和中下游系統(tǒng)集成三部分。機(jī)器人零部件主要包括伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、減速機(jī)等。

世界工業(yè)機(jī)器人萌芽于 20 世紀(jì) 40-50年代,美國(guó)橡樹(shù)嶺等國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了機(jī)器人方面的初步探索。此時(shí)，機(jī)構(gòu)理論和伺服理論逐步發(fā)展。1954年，第一臺(tái)可編程機(jī)器人誕生，初步具備了機(jī)器人雛形。

20世紀(jì)60-70年代，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展的初級(jí)階段。1960年，美國(guó)AMF公司生產(chǎn)了圓柱坐標(biāo)機(jī)器人Versatran，這是世界上第一種用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人。同時(shí)，日本、德國(guó)面臨勞動(dòng)力短缺，他們開(kāi)始投入巨資研發(fā)機(jī)器人，機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展。此后，日本一舉超越機(jī)器人起源地美國(guó)，成為世界機(jī)器人第一強(qiáng)國(guó)。

20世紀(jì)80-90年代是機(jī)器人迅速發(fā)展的階段。計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，讓機(jī)器人開(kāi)始具備了初步的感知、反饋能力。工業(yè)機(jī)器人首先在汽車制造業(yè)流水線生產(chǎn)中被大規(guī)模應(yīng)用。隨后，日、美、德等制造業(yè)強(qiáng)國(guó)開(kāi)始在其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中也大量采用機(jī)器人作業(yè)。

21世紀(jì)初期，機(jī)器人步入了智能化的新階段。隨著制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、工業(yè)自動(dòng)化水平提升，世界各國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)機(jī)器換人的熱潮。在技術(shù)指標(biāo)方面，工業(yè)機(jī)器人的自由度發(fā)展到3-6個(gè)，定位精度達(dá)到1mm。此時(shí)，邏輯思維等人工智能發(fā)展得愈發(fā)快速，服務(wù)機(jī)器人開(kāi)始走向家庭。

近幾年，六軸機(jī)器人逐漸普及，制造業(yè)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)人機(jī)融合。技術(shù)指標(biāo)上，工業(yè)機(jī)器人的自由度可達(dá)6個(gè)以上，最高甚至可以達(dá)到15個(gè)，定位精度已達(dá)到0.01mm，作業(yè)范圍擴(kuò)大至2500mm，最大工作速度達(dá)到6m/s，最大承載能力高達(dá)1.5噸。

世界工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

根據(jù) IFR統(tǒng)計(jì)(World Robotics 2014 Industrial Robots)，2013年全球范圍內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷售量達(dá)到17.9萬(wàn)臺(tái)，全年較2012年增長(zhǎng)12%，而2014年這個(gè)數(shù)字達(dá)到了20萬(wàn)臺(tái)，較2013年增長(zhǎng)11.7%，而在2015年預(yù)期會(huì)有持續(xù)的增長(zhǎng)。在2012年工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)份額中，中國(guó)占其中的20%。而2013年，中國(guó)、日本、德國(guó)、美國(guó)等幾個(gè)國(guó)家占據(jù)了市場(chǎng)份額的70%。根據(jù)IFR2014年的統(tǒng)計(jì)報(bào)告（World Robotics 2014）中的預(yù)測(cè)，2015年到2017年，世界工業(yè)機(jī)器人銷量的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到12%。其中美國(guó)和歐洲為6%，而亞洲市場(chǎng)將高達(dá)16%，預(yù)計(jì)到2017年將有200萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人在全球的工廠中服役。

圖1 2003-2014年世界工業(yè)機(jī)器人銷量變化

圖2 2012-2017年全球工業(yè)機(jī)器人各區(qū)域銷量變化

數(shù)據(jù)顯示，2012年全球機(jī)器人保有量為124萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)7.1%，按年銷量增長(zhǎng)9%，機(jī)器人平均使用壽命10年估算，2015年世界機(jī)器人保有量能達(dá)到150萬(wàn)臺(tái)，2020年保有量將超過(guò)250萬(wàn)臺(tái)。

工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、物流等諸多領(lǐng)域。目前工業(yè)機(jī)器人下游主要集中在電子(19%)、汽車制造(18%)及零部件(12%)行業(yè)。

圖3 全球工業(yè)機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用分布比例

“四大家族”的成功之道

瑞典ABB

ABB集團(tuán)系全球500強(qiáng)企業(yè)，集團(tuán)總部位于瑞士蘇黎世。ABB由兩個(gè)國(guó)際性企業(yè)瑞典的阿西亞公司（ASEA）和瑞士的布朗勃法瑞公司（BBC Brown Boveri）在1988年合并而成。ABB是電力和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商，致力于為工業(yè)、能源、電力、交通和建筑行業(yè)客戶提供解決方案，業(yè)務(wù)遍布全球100多個(gè)國(guó)家，擁有15萬(wàn)名員工，2013年銷售收入約為420億美元。ABB同時(shí)也是全球領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商，提供機(jī)器人產(chǎn)品、模塊化制造單元及服務(wù)，截至2013年，在世界范圍內(nèi)安裝了超過(guò)20萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人。

ABB主營(yíng)業(yè)務(wù)有五項(xiàng)，分別是電力產(chǎn)品、電力系統(tǒng)、低壓產(chǎn)品、離散自動(dòng)化與運(yùn)動(dòng)控制以及過(guò)程自動(dòng)化。由于看好中國(guó)廣闊的市場(chǎng)， ABB進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)一百多年，最近二十多年在中國(guó)共投資18億美元，取得了相當(dāng)大的發(fā)展。2013年其在華銷售收入達(dá)56億美元，占其全球銷售收入420億美元的13.4%。中國(guó)已成為ABB全球第二大市場(chǎng)，目前其業(yè)務(wù)范圍已經(jīng)擴(kuò)展到中國(guó)近60個(gè)大中城市。此外，ABB在中國(guó)還擁有東莞市力生機(jī)械設(shè)備有限公司等多個(gè)戰(zhàn)略合作伙伴。伴隨著中國(guó)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的不斷加快，其機(jī)器人本體在中國(guó)的質(zhì)量有下降趨勢(shì)。但在機(jī)器人眾巨頭中，ABB最為突出的優(yōu)勢(shì)是集團(tuán)優(yōu)勢(shì)，擁有強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力。ABB可以憑借在電氣、自動(dòng)化和系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)提供完整的解決方案。同時(shí)，遍布全球的銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為ABB帶來(lái)了更多的潛在客戶。

日本發(fā)那科

發(fā)那科FANUC是專門研究數(shù)控系統(tǒng)的公司，產(chǎn)品占據(jù)了全球70%的市場(chǎng)份額。也是當(dāng)今世界上數(shù)控系統(tǒng)科研、設(shè)計(jì)、制造、銷售實(shí)力最強(qiáng)大的企業(yè)，總?cè)藬?shù)4549人。發(fā)那科2013年集團(tuán)整體業(yè)務(wù)收入達(dá)到53億美元，其2013年公開(kāi)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)顯示，凈利潤(rùn)率超過(guò)20%，是其他凈利率只有2%-3%的機(jī)器人企業(yè)的10倍左右。發(fā)那科凈利率比較高的原因主要有兩個(gè)：一是發(fā)那科機(jī)器人的伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)自制，且可以享受與機(jī)床業(yè)務(wù)零部件協(xié)同帶來(lái)的規(guī)模效應(yīng);二是發(fā)那科還有大量的高毛利率的軟件業(yè)務(wù)，比如機(jī)床CNC系統(tǒng)。

發(fā)那科機(jī)器人主要應(yīng)用在裝配、搬運(yùn)、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在中國(guó)的市場(chǎng)占有率為23%。2013年，發(fā)那科裝機(jī)量突破33萬(wàn)臺(tái)。

日本安川

安川電機(jī)FANUYASKAWA（安川株式會(huì)社）是日本最大的工業(yè)用機(jī)器人公司，研發(fā)、制造伺服電機(jī)、變頻器、工業(yè)開(kāi)關(guān)等機(jī)器人重要部件，同時(shí)也生產(chǎn)機(jī)器人，是日本第一家做伺服電機(jī)的公司。安川創(chuàng)立于1915年，總公司在福岡縣的北九州市。業(yè)務(wù)領(lǐng)域與產(chǎn)品包括運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人自動(dòng)化、系統(tǒng)工程，處于全球領(lǐng)先地位。在日本，安川伺服多年來(lái)占據(jù)了最大的市場(chǎng)份額。2013年，安川的最大銷售市場(chǎng)是日本，占安川總銷量的41%。其次是占19%市場(chǎng)份額的中國(guó)。

安川是典型的綜合型機(jī)器人企業(yè)，擁有包括上游零部件生產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)控制部門在內(nèi)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上的各主要部門。其生產(chǎn)的Motoman工業(yè)機(jī)器人是世界上使用最廣泛的工業(yè)機(jī)器人之一;運(yùn)動(dòng)控制部提供各式運(yùn)動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)裝置等，以實(shí)現(xiàn)高效率與高生產(chǎn)力的生產(chǎn)系統(tǒng);系統(tǒng)工程為不同類型的工廠提供合適的機(jī)器人外圍設(shè)備構(gòu)建，使得安川電機(jī)各個(gè)業(yè)務(wù)相互配合緊密。近兩年，安川正不斷整合內(nèi)部資源，主要投入運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器人本部。

德國(guó)庫(kù)卡

庫(kù)卡（KUKA）柔性系統(tǒng)制造有限公司，原名為KUKA焊接設(shè)備有限公司，是為汽車制造、航天、能源及工業(yè)領(lǐng)域提供柔性自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的公司。如今，庫(kù)卡（KUKA）柔性系統(tǒng)制造有限公司和KUKA機(jī)器人有限公司附屬于位于德國(guó)奧格斯堡的KUKA股份集團(tuán)公司。庫(kù)卡是“最純粹”的機(jī)器人公司，也是世界領(lǐng)先的機(jī)器人制造商之一。在2007年進(jìn)行了業(yè)務(wù)重組后，庫(kù)卡的業(yè)務(wù)部分為機(jī)器人部和系統(tǒng)集成部。2007年庫(kù)卡開(kāi)發(fā)出了當(dāng)時(shí)最強(qiáng)大的工業(yè)機(jī)器人“Titan”。

庫(kù)卡機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)主要集中在汽車行業(yè)，核心客戶包括戴姆勒、大眾、寶馬、通用汽車、克萊斯勒、福特及奔馳等汽車生產(chǎn)商，同時(shí)也應(yīng)用于空中客車、博西家用電器等其他領(lǐng)域客戶。

“四大家族”對(duì)比分析

表1 工業(yè)機(jī)器人四大家族比較

2013年，縱觀ABB、發(fā)那科、安川、庫(kù)卡這四大家族的機(jī)器人發(fā)展歷程，ABB和安川電機(jī)最早從事電力電機(jī)設(shè)備，發(fā)那科從事數(shù)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)，庫(kù)卡專注于焊接設(shè)備生產(chǎn)，在逐漸掌握了機(jī)器人本體和核心零部件的生產(chǎn)技術(shù)后，成為機(jī)器人巨頭。

圖4 四大家族銷售收入

圖5 四大家族收入增速對(duì)比

圖6 四大家族息稅前利潤(rùn)

圖7 四大家族息稅前利潤(rùn)增速對(duì)比

四大家族側(cè)重點(diǎn)不同凈利水平各異。ABB是電力電機(jī)設(shè)備巨頭，機(jī)器人業(yè)務(wù)僅占很小的比重，不到5%，其他三家的機(jī)器人比重相對(duì)較高。四家公司凈利潤(rùn)差距也較大，由于在數(shù)控領(lǐng)域的絕對(duì)霸主地位，2013年發(fā)那科的凈利潤(rùn)率達(dá)到了極高的24.5%，ABB在電力方面的領(lǐng)先地位也讓它的凈利潤(rùn)率也達(dá)到了15%，而機(jī)器人業(yè)務(wù)比重較大的庫(kù)卡和安川的凈利潤(rùn)率則分別只有3.3%，4.7%。

就價(jià)格而言,四大家族的機(jī)器人產(chǎn)品也各有特點(diǎn)。庫(kù)卡機(jī)器人廣泛應(yīng)用在汽車生產(chǎn)線上，價(jià)格適中。而ABB機(jī)器人的售價(jià)在四大家族中是最高的，安川的Motorman系列機(jī)器人價(jià)格相對(duì)低。

從銷售收入來(lái)看，ABB的規(guī)模最大，2013年的銷售收入就達(dá)到450億美元。但就增速而言，安川增長(zhǎng)的較快，2013年銷售收入同比增長(zhǎng)20%，而發(fā)那科的銷售額增長(zhǎng)為負(fù)數(shù)。

從利潤(rùn)及增長(zhǎng)率來(lái)看，ABB利潤(rùn)最大，其次是發(fā)那科。就增速而言，庫(kù)卡的增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，而安川的增速波動(dòng)較大，彈性也較大。

IFR對(duì)裝備制造業(yè)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力總結(jié)為：

1.新材料技術(shù)的應(yīng)用和能源使用效率的提高。例如，碳素材料的推廣，需要更先進(jìn)的機(jī)器人。

2.全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)要求，各國(guó)須在質(zhì)量和生產(chǎn)率上面脫穎而出。

3.為了減少生命周期對(duì)產(chǎn)品的影響，提供更多樣化的產(chǎn)品線，這需要更加靈活可調(diào)整的自動(dòng)化裝備。

4.機(jī)器人作業(yè)質(zhì)量的提高，使他們可以承擔(dān)更多對(duì)人類而言繁重、危險(xiǎn)、惡劣，甚至是人力無(wú)法完成的工作。

5.人類消費(fèi)欲望的增長(zhǎng)需要不斷擴(kuò)展生產(chǎn)能力。

6.技術(shù)進(jìn)步使得中小型機(jī)器人的使用成為可能。

7.產(chǎn)品質(zhì)量的要求更高，需要更加精密的生產(chǎn)者。

工業(yè)機(jī)器人未來(lái)將關(guān)注人機(jī)協(xié)作

2010-2013年以來(lái)，汽車工業(yè)在機(jī)器人裝備上的投資額持續(xù)且顯著地增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)率達(dá)到22%。中國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是貢獻(xiàn)最大的三個(gè)主要的國(guó)家。2014年汽車工業(yè)對(duì)機(jī)器人裝備的訂單量繼續(xù)保持高水平。

一般來(lái)說(shuō)，汽車工業(yè)的投資是具有周期性的。然而，自從2010年開(kāi)始，汽車工業(yè)的投資一直保持持續(xù)增長(zhǎng)，并沒(méi)有體現(xiàn)出明顯的周期效應(yīng)。正如IFR主席Dr.Stefan Markus Baginski所說(shuō),BMW這樣的領(lǐng)先汽車制造商一直致力于在汽車制造里應(yīng)用更多的機(jī)器人。而汽車機(jī)器人中的PLCs（程序邏輯控制系統(tǒng)）和機(jī)器人控制器的能力尚未達(dá)到技術(shù)潛能的極限。Baginski認(rèn)為：“機(jī)器人在汽車制造業(yè)等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用對(duì)從業(yè)人員提出了很多新要求，他們需要學(xué)習(xí)編程、使用機(jī)器人。這需要他們擁有更多的相關(guān)知識(shí)，因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器人供應(yīng)商都有自己的編程語(yǔ)言?！彼吹搅嗽O(shè)計(jì)一種開(kāi)源的PLC標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言是多么重要。另外，先進(jìn)的人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)可以使人類與機(jī)器人之間直接互動(dòng)，這些技術(shù)目前還只是處于初級(jí)階段。在汽車領(lǐng)域的實(shí)踐將為機(jī)器人廠商提供更多的經(jīng)驗(yàn)。

高性能電池需求增加的原因主要是由于電動(dòng)車的普及，以及用于緩沖可再生能源電網(wǎng)波動(dòng)的電力儲(chǔ)存基站的應(yīng)用需求。這類電池與一般消費(fèi)用電池相比更為復(fù)雜，高精度、高生產(chǎn)率以及高質(zhì)量等產(chǎn)品特征更適合于工業(yè)機(jī)器人來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)于電動(dòng)車行業(yè)來(lái)說(shuō)，關(guān)于使用電池更換站模式來(lái)取代充電站模式來(lái)解決能源問(wèn)題的爭(zhēng)論由來(lái)已久，這正是制造電池機(jī)器人的新機(jī)遇。

電子產(chǎn)品工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人投資增長(zhǎng)體現(xiàn)為增加自動(dòng)化程度和重新安排生產(chǎn)過(guò)程。未來(lái)其他工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人訂單增長(zhǎng)也有相同的特征，特別是在橡膠和塑料工業(yè)、制藥行業(yè)、食品和零食行業(yè)、機(jī)械制造和金屬冶煉業(yè)。

更易使用（Easy to use）、更易裝卸（Easy to integrate）將會(huì)開(kāi)啟一個(gè)廣泛的客戶需求空間和機(jī)器人新應(yīng)用方式。一個(gè)主要的例子就是機(jī)器人子類中的“人機(jī)協(xié)作（humanmachine-collaboration）”模式，指的是人類工人與機(jī)器人在同一個(gè)工廠或者非生產(chǎn)部門里面共處，它會(huì)增加擬人機(jī)器（如聲音、動(dòng)作、外貌）對(duì)模塊化一些易用裝卸的電子元件的要求。這使得非專業(yè)人士根據(jù)一些流程去編程或者拆卸機(jī)器人。然而，廣泛應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)是安全性，因?yàn)闄C(jī)器人是沒(méi)有防護(hù)地近距離接觸人類的。一些有視覺(jué)導(dǎo)向集成和傳感器集成模塊的輕量級(jí)機(jī)器人（Lightweight robot）是一個(gè)可以應(yīng)用并且可以持續(xù)改進(jìn)的新分支。ISO組織正在有助于人機(jī)協(xié)作工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)專門化上進(jìn)行努力，旨在滿足更加可靠、更加安全的工業(yè)需求。對(duì)人機(jī)協(xié)同領(lǐng)域的突破尚在起步階段。

趙巧敏 廣州廣證恒生證券投資咨詢有限公司高級(jí)分析師