国内外工业机器人产业竞争力分析研究报告.pdf

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1、. . 工业机器人产业竞争力分析研究 本文基于产业竞争理论五个要素- 生产要素、 市场需求要素、 技术竞争力、企业竞争力和政策因素，从市场、技术、企业、 政策和人才五个方面对全球工业机器人产业发展竞争力进行分 析，最后提出促进我国工业机器人产业发展的对策建议。 一、工业机器人市场竞争分析 2017 年全球工业机器人销量为38.1 万台，而中国、日本、 韩国、美国和德国等五大市场占据总市场的73% 。 中国的工业机器人市场占据全球市场的37% ，完成了13.8 万台的销量， 超过欧洲和美洲市场总和，而随着工业转型升级、 劳动力成本不断攀升及机器人生产成本下降，今后中国工业机 器人市场仍将维持増势

2、。 37% 12% 10% 9% 5% 27% 图1 全球工业机器人市场份额 中国 日本 韩国 美国 德国 其他 . . 日本拥有安川电机、川崎、欧地希、不二越、爱普生等领 导厂商， 2017年供应了全球57% 的工业机器人产品，比2016 增长了 45% 。 其机器人产品大多销往北美洲、中国、韩国和欧洲。 此外，日本工业机器人在本土的销量与上一年度相比增长18% ， 为 45566 台。 韩国是全球工业机器人占有率最高的国家，超过全球平均 数的 8 倍。 但是 2017 年韩国工业机器人出货量下降4% ， 为 39732 台。 美国作为机械化程度较高的国家，2017 年保持了七年的工 业机器

3、人连续增长，达到33192 台，增长 6% 。 德国作为全球第五大工业机器人市场，2017 年的工业机器 人销量达到21404 台，较上一年增加7% ，稳居欧洲第一。 二、工业机器人企业竞争情况 工业机器人行业按产业链分为上游、中游和下游。上游生 产核心零部件：包括减速器、伺服系统、控制器；中游是本体 生产商，包括工业机器人本体。下游是系统集成商，包括单项 系统集成商、综合系统集成商。控制器、减速机和伺服电机三 大核心部件在工业机器人成本中所占比重较大，分别为 39% ， 28% ， 本体制造占比为22% 。 . . 图 2 企业产业链分布 日本发那科、安川、德国库卡、瑞典ABB “四大家族”

4、在国 内市场占据份额分别为18% 、12% 、14% 、13.5%，合计近 60%。 众多国产机器人企业只能在剩余35% 的市场份额中争抢， 同时由 于国内关键零部件发展相对滞后，技术水平较低，因此，国内 产商大多进口国外的核心零部件，自主品牌机器人只占据不到 10% ，高端领域国产工业机器人的份额不到5% 。 . . 2017 年在政策引导、市场需求等因素的带动下，新松、埃 斯顿、埃夫特、广州数控、新时达、拓斯达、巨星科技、华昌 达等国内本土品牌日益崛起，逐步推进核心零部件国产化。 减速器：国产减速机企业快速发展，取得较好业绩成绩。 国内市场主要减速机厂商销量大增，如苏州绿的、南通振康等 企

5、业的出货量均实现100% 以上增长，其中，苏州绿的在国内机 器人谐波减速器市场的渗透率超过80%;国产减速机企业纷纷增 资扩产，以抢占更多市场份额，如秦川机床建成年产量可达6 万件的减速机数字化车间，双环传动完成14 个型号的减速机定 型定标。 伺服电机：国内伺服电机市场规模进一- 步扩大，国产同服 产品技术及自主配套能力有所提升，中小功率伺服电机的国产 化步伐加快，汇川技术、埃斯顿等企业表现较为突出。 18.0% 12.0% 14.0% 13.5% 8.0% 34.5% 图3 “四大家族”占据中国工业机器人市场份额 日本发那科 日本安川 德国库卡 瑞士 ABB 国产自主 其他外资 . . 控

6、制器：国产控制器所采用的硬件平台和国外产品差距不 大，差距主要在软件中的核心算法与二次开发。目前，国内控 制器市场尚未形成明显竞争格局，国产厂商随着技术的发展， 市场份额不断扩大，如以控制器为主营方向的成都卡诺普，立 足中端市场， 在国产控制器市场中占有率达45% ；同时，国内本 体企业积极布局控制器领域，如埃斯顿收购世界运动控制器前 十大品牌供应商之- - TRIOMOTION, 埃夫特收购意大利运动控制 生产商 ROBOX 。 表 1 国内工业机器人优秀企业 国内企业产业链布局下游领域竞争优势 新松机器人本体、集成 航空航天、食品、烟草、 3C、卫陶 隶属中科院， 国产机器人龙头， 产品线

7、最全 埃斯顿零部件、本体、集成 汽车、压铸、家电、3C、 酿酒、制药 自主技术和核心零部件的国产 机器人主力军 埃夫特本体、集成 汽车、卫陶、五金、3C、 酿酒 大规模产业化应用迈向研发制 造 新时达零部件、本体、集成汽车 自主研发核心零部件，汽车柔 性机器人生产整线 广州数控零部件、本体家电、 3C、汽车自主研发核心零部件 拓斯达本体、集成 注塑、3C、 家电、汽车、 医疗 自主研发6 轴机器人，注塑领 域差异化竞争 博实股份本体、集成 石化、 化工、 食品、 医 疗 自主研发机器人本体、控制器， 石化行业渗透率高 华中数控零部件、本体、集成锂电、物流、包装 自主研发核心零部件，收购江 苏锦

8、明切入集成领域 汇川技术零部件机器人 核心部件伺服系统、控制系统、 工业视觉系统 华昌达集成汽车汽车机器人领域客户资源优质 巨星科技本体、集成物流、安防（服务） 物流机器人和安防机器人领域 客户资源优质 . . 瑞松科技本体、集成3C、汽车、 电梯、 核电 国内最具规模的汽车智能装备 技术研发制造商 大富配天零部件、本体、集成 搬运、 码垛、激光加工、 焊接、喷漆 高端 6 轴机器人研发生产 广州启帆本体、集成冲床、油压、锻压 冲床、油压拉伸、锻压自动化 领域龙头 苏州绿的零部件机器人 自主研发精密谐波减速器，实 现进口替代 固高科技零部件机器人 国内控制系统与伺服驱动系统 技术领先 南通振康

9、零部件机器人、焊接 自主研发RV减速机，某些性能 超越进口产品 秦川机床本体机器人、机床、塑机与 ABB有初步合作 卡诺普集成机器人 8 轴和 4 轴工业机器人控制系 统 三、工业机器人技术创新分析 截至 2017 年 12 月年全球涉及工业机器人的专利/ 申请共 计 304883 件。 中国和日本是工业机器人领域的重点专利布局国， 其中中国的专利布局量最大，占全球总量的 36.5% 。其次是日 本，其专利布局量占全球总量的 24.4% ，这两国专利布局量占 比高达 61%，占据绝对重要的技术地位。美国是工业机器人领 域最早研发也是最早进行专利布局的国家，虽然其专利布局总 量排名第三，但专利布

10、局仅占全球总量的不到 10%。韩国与德 国在工业机器人领域也进行了一定数量的专利申请，但就数量 而言，与中国和日本差距较大，两个国家在该领域的申请量占 总量的 13.3% 。从专利分布分析，进一步可以看出中国工业机 器人市场占全球第一。 . . 从技术构成来看：工业机器人总体涵盖面比较广，包括机 械本体、控制系统、驱动机构和感知系统四大部分。从世界工 业机器人专利技术构成可以看出机械本体的专利布局量最大， 达到 140790 件，占工业机器人总量的 37.7% ；其次是控制系 统，其专利布局量为 130301 件，占工业机器人总量的 34.9% ， 驱动机构和感知系统分别占 19.2% 和 8

11、.3% 。 从工业机器人中国专利技术构成可以看出，机械本体、控 制系统申请量最多，相差不大，驱动机构排第三，感知系统的 专利布局量最少。 111306 74541 29712 23221 17371 14903 12826 11126 6291 3021 565 36.5% 24.4% 9.7% 7.6% 5.7% 4.9% 4.2% 3.6% 2.1% 1.0% 0.2% CN JP US KR DE WO EP RU FR GB CH 图4 中国工业机器人领域技术分布分析 . . 结合产业链和技术专利分布看，我国基本掌握了本体设计 制造、控制系统软硬件、运动规划等工业机器人相关技术，但 总

12、体技术水平与国外相比，仍存在差距。核心及关键技术的原 创性成果和创新理念，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尤为突出。 表 2 中、美、欧、日工业机器人技术水平对比 日本美国欧洲中国 整机工业机器人非常先进非常先进先进落后 相关技术 系统集成先进先进先进先进 人机对话落后非常先进非常落后非常落后 智能化技术落后非常先进落后非常落后 感应测量、认知非常先进非常先进先进落后 移动技术非常先进先进先进落后 机械控制非常先进先进非常先进先进 传动装置、机械装置非常先进先进非常先进先进 关键零部 件 精密减速器非常先进先进先进落后 伺服驱动器非常先进先进先进落

13、后 伺服电机非常先进非常先进非常先进落后 140790 130301 71595 31113 44740 46886 38806 10619 机械本体控制系统驱动系统感知系统 图5 工业机器人中国专利技术构成 世界中国 . . 四、产业政策因素 ( 一) 主要国家和地区政策 当前，世界主要经济体将发展机器人产业上升为国家战略， 并作为保持和重获制造业优势的重要手段，美国、欧盟、日本 和韩国都分别制定了适合本国工业机器人发展的政策。 表 3 主要国家和地区政策 国家或 地区 优势政策 美国 在系统 集成、医 疗机器 人和国 防军工 机器人 等方面 存在优 势 2011 年正式启动“先进制造业伙伴

14、计划1.0 ”，计划投入7000 万美元支持新一代机器 人研发，重点发展工业、医疗、宇航机器人等。2012 年制定了“美国先进制造业国家战 略计划”，提出要发展包括机器人在内的先进智能制造技术，力图抢占全球先进制造业 制高点。 2013 年，美国发布了机器人技术路线图：从互联网到机器人，该路线图强 调了机器人技术在美国制造业和卫生保健领域的重要作用，同时也描绘了机器人技术在 创造新市场、 新就业岗位和改善人们生活方面的潜力。2014 年又启动 “先进制造业伙伴 计划 2.0 ”，瞄准 1.0 计划制定的目标，提出了加快创新、确保人才输送管道和改善商 业环境三大战略措施。2015 年以来，美国白

15、宫科技政策办公室连续发布的(为人工智能 的未来做好准备国家人工智能研究和发展战略计划和人工智能、自动化与经济 报告 3 份重量级报告。 2016 年 5 月，美国白宫推动成立了机器学习与人工智能分委会 (MLAD,专门负责跨部门协调人工智能的研究与发展工作，并就人工智能相关问题提出技 术和政策建议，同时监督各行业、研究机构以及政府的人工智能技术研发。2017 年 1 月，美国国家科学基金会联合美国国防部等政府机构发布了国家机器人计划2.0 ， 宣布将在先期计划基础上重点发展协作式机器人。为实现国家机器人计划2.0 的愿 景，该计划将划拨出资金支持机器人科学与技术基础研究，以及集成机器人系统领域

16、的 创新研究。 欧盟 在工业 机器人 和医疗 机器人 领域处 于领先 地位 2013 年欧委会和以壳牌公司为首的10 家企业联合启动了石油化工检测机器人研发项目 (PETROBOT) ，旨在研发能够替代人类的机器人，检测用于石油、天然气、化工行业的压 力容器和存储罐。 2014 年欧委会和欧洲机器人协会下属的180 个公司及研发机构共同启 动全球最大的民用机器人研发计划“SPARC ”。计划到2020 年，欧委会投资7 亿欧元， 协会投资 21 亿欧元，共同推动机器人研发。 英国 2014 年发布机器人战略RAS2020 ，目的是通过发展使其机器人产业能够和全球领 先的国家竞争，到2025 年

17、，市场份额达到全球产值1200 亿美元的 10% 。 德国政府 20 世纪 70 年代中后期在推行 “改善劳动条件计划”中，强制规定部分有危险、 有毒、有害的工作岗位必须以机器人来代替人工，为机器人的应用开启了初始市场。2012 年德国推行了以“智能工厂”为重心的“工业4.0 计划”，工业机器人推动生产制造向 灵活化和个性化方向转型。2015 年 9 月联邦政府内阁通过了联邦交通部提交的“自动与 互联汽车”国家战略。德国顶尖大学和研究机构对传感器、车载智能系统、连通性、数 . . 字基础和验证测试进行的广泛研发使德国在技术领域又一次走在前沿。德国以设备制造 商和大学的紧密科研合作为特点，通过公

18、共补贴项目，支持更高水平的自动驾驶大规模 研发。 日本 在机器 人生产、 应用、主 要零部 件供给 和研究 等各方 面全球 优势明 显 2004 年 5 月日本发布的 “新产业发展战略” 指出重点发展包括机器人在内的7 个产业领 域，同时在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中把机器人放在 使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上。2013 年，日本在神奈川县、茨城县建 立“机器人特区”，分别投资5 亿日元，并给予税收优惠等特殊的财政金融政策，推动 看护机器人、 救灾机器人等服务机器人的研发及应用。2015 年 1 月，日本国家机器人革 命推进小组发布了机器人新战略，计划用5

19、 年时间完成成立机器人革命促进会、发 展面向下一代技术、实施全球标准化战略等八项重点任务。目标是到2020 年使日本成 为世界机器人创新基地，实现日本机器人应用广度世界第一，迈向领先世界的机器人新 时代。 2017 年日本发布制造业白皮书，建议大规模利用机器人和人工智能，提升企 业生产效率。 韩国 机器人 产业起 步较晚， 但目前 已跻身 机器人 强国行 列 2008 年将服务机器人列为未来战略性产业，并制定了智能机器人促进法，在人才培 育、质量品牌和平台搭建等方面进行了顶层设计。2009 年发布了第一个智能机器人开发 五年计划， 重点培育产品开发和推广产业架构。2010 年发布了 服务型机器

20、人产业发展 战略，提出积极培育服务型机器人产业，计划至2018 年将韩国机器人的全球市场份 额提升至 20% 。2012 年发布了机器人未来战略展望2022，焦点为支持韩国企业进军 国际市场，抢占智能机器人产业化的先机，计划到 2022 年实现 25 万亿韩元的产业规模。 2014 年发布了第二个智能机器人开发五年计划，侧重于通过技术与其他产业如制造业和 服务业的融合实现扩张，首要发展服务机器人。 ( 二) 我国产业政策 近年来，我国陆续出台了一系列支持机器人产业发展的政 策。 2012 年国家在多个“十二五”专项规划中对机器人产业的 发展进行部署；2013 年出台了关于推进工业机器人产业发展

21、 的指导意见；2015 年发布的中国制造 2025 及其重点领域 技术路线图，进一步明确了我国机器人产业的发展方向；2016 年发布的机器人产业发展规划(2016-2020 年) 为机器人产 业在“十三五”期间的发展起到指导作用。 表 4 我国机器人产业政策 出台时间发布机构文件名称 2018.11 工信部新一代人工智能产业创新重点任务揭榜工作方案 . . 2017.12 工信部 促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020 年） 2017.11 国务院 关于深化 “互联网 +先进制造业” 发展工业互联网的指导 意见 2017.10 工信部高端智能再制造行动计划（2018-202

22、0 ） 2017.10 科技司中国人工智能产业发展联盟成立大会 2016.12 工信部工业机器人行业规范条件 2016.12 工信部智能制造发展规划（2016-2020 年） 2016.03 工信部、发改委机器人产业发展规划（2016-2020 年） 五、人才竞争力 生产要素划分为初级生产要素和高级生产要素。高级生产 要素是指基础设施、高端研发人才等要素。随着社会的发展， 高端人才要素对产业竞争力影响越来越大。全球共有367 所具 有人工智能研究方向的高校，美国拥有168 所，占据全球的 45.7%，独占鳌头，加拿大、中国、印度、英国位于第二梯队。 当前，领英数据分析显示，领英平台上的全球人工

23、智能人才数 量约为 25 万，主要分布在美国、欧洲、印度及中国。 图 6 全球人工智能高校数量分布图 . . 我国机器人产业优秀研发人才数量为1011 人。按照人才所 在城市进行统计，全国优秀人才分布在39 个城市， 53% 的人才 分布在北京、黑龙江和辽宁；长三角地区位于第二梯队，占比 分别为上海8.4%，江苏 7.3%，浙江 3.3%。 六、建议 工业机器人产业已成为我国重点发展的战略新兴产业，地 方政府也都出台了相应的扶持政策大力支持本地发展机器人产 业，虽然我国工业机器人发展取得了巨大进步，但与国际先进 水平相比依然有较大差距。根据以上分析，为加速工业机器产 业发展，提出以下几点建议

24、在全球工业4.0 的大背景下，我国是全球最大工业机器人 市场，应鼓励企业瞄准高端技术领域加大并购浪潮，使用已经 成熟的专利和技术， 掌握研发核心， 同通过海外并购拓展全球 30.6% 11.5% 11.0% 8.3% 7.3% 5.2% 5.0% 4.4% 3.3% 3.1% 10.3% 图7 我国机器人产业优秀人才省市分布图 北京黑龙江辽宁上海江苏山东 广东陕西浙江天津其他 . . 市场，实现国际化进程。 在技术上，国内外相差最大的为减速器，国内RV减速器至 今无批量生产，国产化进程缓慢。谐波减速器现已量产并获得 了国内市场初步的认可，但在传动精度和效率、扭转强度、输 入转速等性能方面与日本

25、产品相比依然有差距。建议在基础材 料、加工技术、 装配技术等方面加快突破，加强关键技术研发。 尽快突破工业机器人减速器、控制器、伺服驱动系统各类高精 度传感装置等关键零部件研发和系统配套，打通产业链上下游， 实现关键零部件国产化。 尽管国家自上而下制定了机器人产业政策，对机器人产业 从财税、示范应用推广?等角度给予扶持，地方政府和园区也提 供了用地、资金补偿机制，但还存在各地利用优惠政策吸引企 业的现象。建议建立财税优惠政策评估和退出机制，对执行效 果不明显的政策，及时提出调整或取消的意见。 国内机器人企业的系统集成的非标性，使得每个项目都是 不同的，无法复制，国内厂商专注于特定行业，无法跨行业拓 展业务。建议学习国外系统集成商由聚焦特定行业转为特定工 艺，在某个工艺领域建立起竞争优势。 加大机器人领域高技能人才教育培训力度，培养从系统集 成、安装调试、操作维护到运行管理的多层次、多类型应用型 人才。积极搭建校企交流平台，鼓励重点企业与国内外高等院 校、研究机构建立人才联合培养机制，探索实施“ 校企合作、工 . . 学结合 ” 的人才培养模式，实现人才培养与企业需求良好对接， 针对社会和市场需求共同制定人才培养计划，切实为机器人企 业输送培养一批高素质、高技能的应用型人才。