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【深度】目前各国机器人产业的发展现状分析

时间:2019-07-19 来源:机器人在线

制霸全球——德国


作为工业化领先的德国,自然是不得不提的一个国家,早在19世纪70年代也就是第一次工业革命时期,德国便开始了“机器换人”过程,因此这也让德国在早期便具备了极高的自动化水准。


以代表性的kuka Roboter Gmbh公司(目前全球工业机器人“四大家族”成员之一)为例,这家企业起源于1898年,起初他们仅专注在室内及城市照明技术上,但不久后KUKA便将业务拓展至了焊接工具及设备领域,并在1936年制造出了第一台点焊产品——Selecta圆形针织机,至今库卡还不断发展着自己的焊接技术。


随后的1973年,KUKA开发了全球第一台电驱动的6轴工业机器人Famulus,20年后KUKA又成为首家推出基于PC的开放式控制器的机器人制造商。


2013年,库卡展示了世界上第一个工业级轻型机器人LBR IIWA,这个机器人的诞生,拉开了新一代机器人产业的帷幕。


这便是在7个轴上均集成了敏感的扭矩传感器的IIWA,其可根据实际状况进行感知、检测和响应,并智能化连接,灵敏程度甚至可以确保如鸡蛋般脆弱的物体不被打破。


从IIWA上,让人们看到了德国机器人产业的不凡表现,目前KUKA 家的机器人已在物流运输、食品、建筑、玻璃制造、铸造和锻造、木材、金属加工、石材等行业被广泛运用。


而最有意思的一个花边是,由于其工艺与技术过于先进,致使很多好莱坞大片都邀请“它”一同出演,比如在《新铁金刚之不日杀机》中,KUKA机器人亲自为汤姆·汉克斯递上了一个装有密码筒的箱子。


在国内市场上,KUKA也不断开展着自己的业务,去年1月KUKA在上海投产第2家工厂,同期3月又在顺德开启了全球第二大制造工厂,以此来提升自家的产能。


据前瞻产业研究院整理的数据显示,2016年中国工业机器人市场份额中,外资品牌占据了67.1%的市场,其中KUKA拿下了14%份额。


可以说,虽然德国在机器人数量方面并不位列榜首,但论技术、研究与应用上绝对是个制霸全球的国家。因此,在国内不断推进工业4.0进程中,如何面对“四大家族”的竞争,都是当下机器人企业有待深思的问题。


机器人王国——日本



再来看一下日本方面,日本的机器人元年并不是近期才拉开的,早在1980年日本便迎来了自己的机器人元年,随后的11年间,日本机器人生产额达到其历史第一个峰值6003亿日元,至此日本被冠上了机器人王国的美称。


而其代表企业——安川电机,也位列在上述所提到的全球工业机器人“四大家族”之中。成立于1915年的安川电机在两年后拿下了自己第一个感应电机订单,1917年自家三相感应电机正式产品化。


在随后的发展中,安川电机将自己的主营业务拓展至了变频器、伺服电机、控制器、机器人、各类系统工程设备等领域。


要知道的是,工业机器人产品,是个封闭且高度可靠的标准化产品,关键部位包括伺服电机、减速器、机器本体。而这些大量关键部位均在安川电机的主营业务当中。


而在机器人领域,安川电机的两大重要节点分别是,1977年面市的全电动型工业机器人MOTOMAN-L10,以及2007年新一代工业机器人(双腕机器人、7轴机器人)的产品化。


可以说日本高度发达的机器人产业底蕴是不可忽视的,一方面日本把“世界第一的机器人应用国家”定为了核心战略,另一方面正如大前研一《低欲望社会》一书所言,人口减少、超高龄化、失去上进心和欲望的年轻人越来越多。面对自己日益严重的老龄化社会问题,机器人将对日本未来起到重要影响。


欲挺进前三的——韩国

同样面临相同社会问题的韩国,也意识到了机器人产业发展的重要性。当然在此前的发展中,韩国并没有太过出名的机器人企业,起步更是晚于日本,直至2004年受到当地政府项目推动,才让这一产业迎来了高速发展。尤其在去年的冬奥会上,更是让全球看到了韩国想要赶超的野心。


在冬奥会滑雪机器人挑战赛中,汉阳大学、韩国庆北国立大学、国民大学等在内的多个知名学院以及技术融合协会纷纷带来了自家参赛选手,这一次韩国想要滑出的,是自己机器人产业的速度。


要知道在工业机器人市场中,韩国是仅次于日美德之后的第四大市场,从2014年统计来看,韩国工业机器人企业占全球5%份额。据《金融时报》数据显示,2016年韩国一跃成为工业机器人产业密度最高的国家,销售额达269亿人民币,成为了最喜欢用机器人的国家之一。


但韩国的野心是挺进世界机器人三大强国之列。IDC数据显示,2019年全球机器人产业年复合增长率达17%规模在1350亿美元左右,面对这个大好的市场韩国显然不希望将蛋糕瓜分


国产工业机器人现状:自主品牌有差距

 

  近年来,随着劳动力人口比例逐渐减小,“机器人换人”渐成趋势。2015年5月,富士康公司将其位于昆山的一家大型工厂内11万名员工裁掉6万人,代之以数千台工业机器人。自2013年以来,我国连续多年保持工业机器人全球最大市场。根据国际机器人联盟(IFR)数据显示,2018年全球工业机器人市场规模为168.2亿美元,其中我国工业机器人市场规模为62亿美元,2013年~2018年平均增长率接近30%。


 

  与全球工业机器人最大市场不匹配的是,我国工业机器人的自主品牌有待培育和发掘。目前,发达国家已经建立起完善的工业机器人产业体系,核心技术与产品应用均处在领先地位,并形成了少数几个占据全球主导地位的机器人龙头企业,如以日本的发那科、安川,德国库卡,瑞典ABB为代表的“四大家族”,占据了中国工业机器人市场份额的近60%。


 

  相比之下,我国工业机器人在国内市场占有率明显偏低。尽管我国机器人研发起步于20世纪70年代,但囿于技术发展较慢和市场需求不够迫切,相关技术研发没有取得巨大突破性进展。近年来,在一系列政策支持及市场需求的拉动下,我国机器人产业步入快速发展阶段。高工产研机器人研究所(GGII)数据显示,2015 年至2018年,国内涉及协作机器人市场共计有18起融资案例。从融资轮次来看,以天使轮、Pre-A 及A 轮为主,融资主要用于实现机器人的量产,扩大产品销售渠道,提高市场占有率。


 

  但与工业发达国家相比,我国机器人产业还存在较大差距,主要表现在:机器人零部件中高精度减速器、伺服电机和控制器等依赖进口;核心技术创新能力薄弱,高端产品质量可靠性低;企业“小散弱”问题仍然较为突出,产业竞争力缺乏。


 

  “机器人移动操作臂的抓取是多品种少批量产品柔性制造中关键技术,近年来已成为行业研究的热点。”上海交通大学机器人研究所常务副所长曹其新教授表示。在深圳众为兴技术股份有限公司市场总监王亮看来,虽然在某些领域已经出现少数“拔尖”的国产机器人企业,但“价格战”依旧让众多机器人厂商“受伤”。


 

原因:专利布局偏薄弱

 

  “究其原因,专利布局和产品的关联度不够紧密是制约我国工业机器人企业发展的重要因素之一。”哈尔滨工业大学(深圳)教授朱晓蕊,部分企业还没有真正形成对知识产权的尊重和有效保护。


 

  相比而言,优傲ABB、库卡等国外品牌不仅拥有自己的控制器、伺服电机等关键零部件技术,而且每家企业在关键零部件方面都有核心技术优势,并进行了知识产权布局。以在协作机器人领域最为突出的公司优傲为例,其最早于2006年就进行了专利布局,截至目前已经提交相关专利申请34件,涉及机器人一体化关节结构等众多核心专利技术,专利和产品的匹配度较高。

 

  超凡知识产权高级检索分析师李康经过专利检索后发现,目前国内部分机器人公司如遨博、达明、节卡、新松从2013年开始都进行了专利布局,专利数量和质量都有所提升。但总体技术水平与国外相比,仍然存在较大差距。我国缺乏核心关键技术的原创性成果,尤其在精密减速器、伺服电机、伺服驱动器、控制器等高可靠性基础功能部件方面的技术差距较大,导致国内企业在核心零部件方面长期依赖进口,而主要从事机器人本机的组装以及为其他行业提供一体化解决方案等方面的工作。另外,单纯从技术参数看,国产工业机器人在负载、负载重量比、重复定位精度、重量、易用性等方面,部分技术指标已经接近国外厂商水平,但在安全性、可靠性、长时间运行稳定性方面,与国外产品相比还存在差距。


 

  这些因素在一定程度上导致国内机器人企业议价能力较弱。业内人士指出,国内机器人生产厂商采购核心零部件的单价通常是国际巨头的1.5到3倍,巨大价差提高了国产机器人制造成本,同时在产品性能的稳定性上也和“四大家族”的产品存在一定差距,产品竞争力明显不足。


 

突破:未来发展早部署

 

  面对差距,国产工业机器人应如何突破?在王亮看来,唯有各家机器人企业明确自身定位,深耕细作,通过细分行业来凸显优势,才能让自身立于不败之地。既要实现机器人关键零部件和高端产品的重大突破,又要实现机器人质量可靠性、市场占有率和龙头企业竞争力的大幅提升;既要以企业为主体,又要促进产学研用协同创新,打造机器人全产业链竞争能力,形成具有中国特色的机器人产业体系,为制造强国建设打下坚实基础。


 

  北京航空航天大学机械学院教授贠超表示,无论是在引进的国外机器人作业系统上学习研究,还是国内科研机构和企业的自主合作研究,国内机器人企业仍有很多的东西要学,很长的路要走。朱晓蕊也希望有朝一日国内企业能通过拥有核心专利技术打败同质化的竞争对手。


 

  针对相关问题,业内专家表示,国内企业应积极跟踪机器人未来发展趋势,提早布局新一代机器人技术的研究:一方面加强机器人共性关键技术研究,另一方面提高机器人关键零部件及高端产品的质量可靠性,提升自主品牌核心竞争力。重点做好以下三点:首先,加强共性关键技术研究。针对智能制造和工业转型升级对工业机器人的需求,重点突破制约我国机器人发展的共性关键技术。其次,建立健全机器人创新平台。充分整合和利用现有科技资源和研发力量,组建面向全行业的机器人创新中心,打造政产学研用紧密结合的协同创新载体。最后,加强机器人技术创新、专利布局与产品之间的关联度,构建和完善机器人产业标准体系,积极参与国际标准的制定。




关键字: 机器人
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