寰球工業機器人年銷量由2001年的7.8萬臺增加至2016年的29.4萬臺,增幅277%,遠6年來(2010-2016),CAGR達16%,行業呈現出加速開展的趨向。估計2020年寰球功用工業機器人銷售量將瀕臨50.9萬臺。
1、多因素助推中國工業機器人開展加速
1.1產業進級,國度政策攙扶增長行業確定性
比年我國對于開展智能制造及工業機器人行業的次要政策:
1.2工業機器人跟人工成本剪刀差擴展,“機械換人”拐點到來
從2011年起頭,我國休息歲數人口總數逐年下滑,人口老齡化比例回升。制造業范疇工人工資程度不休回升,波士頓征詢的講述《寰球制造業的經濟年夜挪移》對2004跟2014年間的數據停止剖析,發明中國的制造本錢曾經與美國相差無幾。寰球出口量排名前25位的經濟體,以美國為基準(100),中國的制造本錢指數是96單方差異曾經大幅縮小中國生齒盈余漸漸損失。
而跟著工業機器人產業范圍的漸漸加大跟部門零部件趨于標準化,比來幾年,工業機器人生產成本跟售價呈降低趨向。依據羅蘭貝格的講述,2015年工業機器人單元工夫均勻本錢約20歐元,而單元工夫人力本錢約18歐元,差異較小。再思量到工業機器人更下的操縱精度,愈來愈多的細分行業起頭加大產線中工業機器人用量。
下工資水平回升,機器人價錢下行,機械換人經濟性凸顯:
1.3估計2020年中國機器人年銷量將達21萬臺,超計劃預期
中國工業機器人年銷量由2001年的700臺增加至2016年的8.7萬臺,增加遠123倍,CAGR到達了38%;中國工業機器人年銷量占寰球工業機器人年銷量比例也由2010年的12%增加至2016年的30%,市場份額逐年擴展,自2013年起曾經成為寰球工業機器人銷量最大的國度。估計2020年中國年銷量約達21萬,占比超40%,大超當局計劃預期。依據產業計劃,若自立機器人產量2020年到達10萬臺以上,悉數發賣的話,國產機器人銷量占比便可以到達48%。
2、工業機器人產業鏈三大環節剖析
工業機器人依照產業鏈上中下游可分為焦點零部件,工業機器人本體,使用端集成三個環節。
工業機器人的焦點零部件包羅減速器、伺服跟控制器。
工業機器人本體可以明白為一個機器手臂。分歧布局的機器手臂靈巧水平跟善于舉措分歧。機器人本體也稱為機器人裸機。
機器人集成是指正在上述機器人本體上加裝夾具及其他配套體系實現特定功用。可以將上述機器人本體明白為一只手臂,那么系統集成就是給那只手臂裝置上腳(夾具),龐大的系統集成借須要集成視覺節制、力度節制等實現響應舉措及功用。
從全部產業鏈來看,上游焦點零部件是工業機器人本錢中間,占比最高。系統集成本錢較低,近似于輕資產行業。
從紅利才能來看,產業鏈上游焦點零部件、中游本體跟卑鄙集成的毛利率程度根本合乎“微笑曲線”軌跡,上游、卑鄙毛利較下,中游本體毛利最低。上游下毛利次要來源于技術壁壘,卑鄙下毛利次要來自于品牌溢價及客戶資源壁壘。
2.1機器人擁有三大焦點零部件
機器人本體的焦點零部件包羅伺服、減速器跟控制器。以六軸樞紐型機器人為例,每臺機器人標配六臺伺服,六臺減速器跟一個控制器。
機電(axismotor)與減速器(reductiongear)正在機器人外部。控制器也就是控制柜,經由過程電纜與機器人本體相連。
機器人本體企業的出產形式,從某種意義上道,是對零部件停止組裝。機器人的節制進程是由控制器收指令給伺服驅動,驅動伺服電機扭轉,經由過程減速機履行舉措。此中,技巧門坎最高的是減速機,其次是伺服電機跟驅動,再次是控制器。但這里道的門坎是指功能性的門坎,也就是做出來的門坎。
三大焦點零部件的減速器、伺服跟控制柜本錢離別占機器人本錢的30%-50%,20%-30%,10%-20%。
三大焦點零部件是機器人本錢焦點:
2.1.1減速器:本錢占比最高,毛利最高,難度最大
減速器分類:諧波減速器跟RV減速器。
減速器原理:把機電的轉速降低,從而失掉年夜的轉矩。可以等同于汽車正在上坡時須要減速的情理。
減速器本錢:均勻占機器人本體本錢的30%。因為減速器供應商較少,近乎把持,故海內機器人本體的減速機洽購價錢更高,減速機占本體比例可達40%-50%。
諧波減速器,用于小型機器人或大型機器人的末尾幾個軸。特色是體積小、重量輕、承載能力年夜、運動精度高,單級傳動比年夜。諧波減速器的三個組件是:剛輪、柔輪、波發生器。
其難點在于因為柔輪要蒙受較大頻率的形變,因此對柔輪資料的抗疲勞強度、加工跟熱處理要求較下,工藝龐大。
而關于機器人用諧波減速器,HarmonicDrive簡直把持了全部工業機器人諧波減速器范疇。現階段寰球市場占有率高達80%。日本是于70年月引進美國的諧波技巧,1978年,HarmonicDrive正在測驗考試將諧波減速器利用到工業機器人傍邊時,為了知足工業機器人關于壽命、精度的極下要求,公司經由過程改進,將諧波齒形計劃出IH齒形,使諧波減速器可能順應工業機器人的要求。
海內諧波減速器的產業開展中,以綠的現階段奔忙的最快,曾經與部門國產機器人以至外資機器人廠家供貨試用。RV減速器合用于正在重載機器人。普通使用于重載機器人的腿部腰部跟肘部三個樞紐。
比擬諧波減速器,RV減速器存在更下的疲勞強度、剛度跟壽命,不像諧波傳動那樣跟著利用工夫增加,運動精度會顯著降低,其缺陷是重量重,外形尺寸較大。RV減速器的關鍵在于加工工藝跟拆卸工藝。
小黃人分揀機器人是什么日本的納博特斯克(帝人)正在RV減速器市場占領寰球60%的市場份額,寰球機器人銷量最大的四大機器人品牌:ABB、發那科、庫卡、安川皆是它的客戶。排名第二的日本住友占領寰球約30%的市場份額。
海內廠家中南通振康現階段正在RV減速器海內品牌中位于前列。其他國產廠家也顯示不俗,本年中鼎力德與伯朗特簽定沒有低于30000套RV減速機購銷合同;雙環傳動與埃夫特簽定10000套減速機合同。南通振康離別向上海歡顏、埃夫特供貨15000套跟3000套減速機,借助2017年行業減速機緊缺之風,國產減速機歷程較著加速.
2.1.2伺服:有能夠實現國產化替換的零部件
所謂“伺服”,源于希臘語“仆從”的意義。“伺服機構”就是一個隨心所欲的順服對象,效用節制旌旗燈號的要求而舉措。正在旌旗燈號來到之前,轉子靜止不動;旌旗燈號來到之后,轉子立刻遷移轉變;旌旗燈號消失,轉子能即時自行停轉。
機器人所利用的伺服電機,只占到伺服電機中很小的一部分,是伺服電機中的高端產物。那是由機器人的控制結構決意的。
機器人用伺服電機要求控制器與伺服之間的總線通信速率快;伺服的精度高;此外對根底資料有加工要求。伺服電動機必需存在較下的可靠性跟穩定性,能禁受得起苛刻的運轉前提,可停止非常頻仍的正反向跟減減速運轉,并能正在短時間內蒙受過載。
伺服中次要的三大零部件為:馬達、驅動器、編碼器。現階段海內正在馬達跟驅動器制造方面皆有所突破,而編碼器的出產制造程度另有差異。現階段海內伺服市場次要以日本的松下、安川、三菱為主,三家占領40%以上市場份額。
2.1.3控制器:機器人大腦,算法是焦點
顏色分揀機器人單片機快遞分揀機器人培訓機器人控制系統是機器人的緊張組成部分,用于對機器人停止節制,以實現特定的事情使命。絕對于減速器,控制器市場集中度略低,四各人共計占領約50%市場份額。
物流分揀機器人包含哪些傳感器分揀機器人的原理控制器的基本功能包羅位臵伺服、示教、供給各類接口、坐標設臵、存儲、故障診斷平安護衛等。
控制器硬件部門占機器人本體本錢10%-20%,但軟件部門卻負擔著機器人大腦的職責。
自動分揀機器人的市場規模可以道,外資機器人利用的硬件零部件近似,洽購本錢也類似。而分歧品牌的機器人精度速率各有劣勢,究其根本原因是分歧品牌的機器人對零部件的操作把持計劃與控制算法的分歧。這才是分歧品牌的機器人正在技巧層面的焦點競爭力。
對國產機器人廠家而言,減速器與伺服現階段難以沖破的焦點在于根底工業,如資料、熱處理工藝、精加工工藝等。而這些,并不是自動化廠商想要做好便可能做好的,須要全部根底工業跟加工水平的晉升。而那須要工夫與履歷的兩重堆集。
2.2看好國產工業機器人從中低端沖破
2.2.1機器人分類跟將來標的目的
工業機器人本體依照機器布局分,可分為直角坐標機器人,SCARA機器人,樞紐型機器人,并聯機器人及其他。
直角坐標機器人的三個軸的運動線性且彼此自力。布局簡略,節制便利,定位精度下;但運動速率低,占地面積年夜,密封性欠好。這類機器布局較為罕見,之前并不歸為機器人一類。
SCARA機器人也叫程度多樞紐機器人,存在兩個扭轉運動軸跟一個垂直運動軸,事情規模年夜,占地面積小,但控制系統絕對龐大。
并聯機器人輕量、速率快,精度偏差不會累積。多用于拾取搬運等操縱樞紐型型機器人可以實現多標的目的的自由運動,事情空間年夜,但節制波及龐大耦合問題。是最為通用也是最為龐大的一種機器人。普通計劃為六軸或四軸。經由過程六個軸或許四個軸的耦合運動去實現某項功用。
柔性機器人也稱人機交互機器人,是從機器人計劃角度,使機器人制止斷絕,可能與人交互實現某項事情。
機器人產物將來之一:工業部件化,使用傻瓜化
工業機器人將來會成為像PLC一樣罕見的工業界的通用零部件。正在那一進程中,一方面會隨同工業機器人銷量的進一步增加,另一方面則會呈現以簡化機器人使用為目標的各種編程軟件跟仿真軟件。
機器人產物將來之二:跨界效勞機器人
工業機器人所擁有的技術儲備可以支持其向效勞機器人標的目的的拓展。工業機器人巨子ABB及KUKA均正在客歲宣布了人機協作機器人。雖然其現階段仍是次要使用于工業范疇,但曾經從空間隔離到空間同享,邁出了緊張的一步。
2.2.2寰球工業機器人市場次要為樞紐型機器人
從寰球市場看,將來3-5年中國市場仍是工業機器人,特殊是樞紐型機器人的最大市場。
2.2.3現階段我國樞紐機器人占比力下
2016年中國市場發賣工業機器人8.7萬臺,此中國產機器人占比從2012年的10%增長到31%擺布,海內機器人企業漸漸開展,但外資品牌占比仍高達69%。從工業機器人類型來看,2016年中國市場機器人銷量中,約63%是樞紐型機器人,這一占比遠高于國際平均水平。究其原因,次要源于兩方面。
一方面是中國的工業自動化制造根底絕對單薄,機器人的使用常常沒有具有成熟的配套情況,故而正在機器人選型進程中偏向于靈活性最高的樞紐型機器人。
另一方面在于一部分工業機器人的最終用戶對機器人各類布局一定有十分深化的相識,故而正在工業機器人解決方案的拔取上一定可能找到最優性價比的組合。
2.2.4國產廠商從易至易,看好從中低端機器人放量突圍
依據國際機器人聯合會頒布的數據,2016年我國入口工業機器人均價為1.68萬美元,遠高于出口均價0.52萬美元,那解釋我國工業機器人產物仍以低價錢的中低端產物為主。從海內市場工業機器人類型來看,直角坐標機器人、并聯機器人跟圓柱坐標機器人國產占比力下。
非樞紐機器人方面,國產機器人市場份額占比超一半,緣故原由次要有兩點:一來黑白樞紐型機器人的技巧門坎絕對較低。二來是中低端市場較為疏散,是主流外資機器人品牌防衛較為單薄的區域。而國產機器人廠商,也可以借此機會從易至易慢慢霸占技術難題。
2.3較強的集成商將先于本體制造企業開展
工業機器人系統集成計劃辦理商處于智能設備的卑鄙使用端,為終端客戶供給使用解決方案,擔任工業機器人軟件系統開辟跟集成。現階段我國工業機器人體系集成商多是從外洋采辦機器人整機,依據分歧行業或客戶的需要,擬定合乎出產需要的解決方案。營業情勢次要以大型項目(關鍵設備生產線的集成,如機器人事情島)跟工場的產線技術改造為載體,對現有設備停止進級跟聯網,供給工業節制、傳動、通信、出產與經管信息等方面的體系計劃、體系成套、設備集成及EPC工程等效勞。
2.3.1工業系統集成成為鞭策智能制造快捷開展最焦點的產業
系統集成存在使用范圍廣的特點,現階段次要應用領域為工業、制造業、金融等多個行業;工業智能制造是基于新一代信息通訊技巧與進步前輩制造技巧深度融會,貫串于計劃、出產、經管、效勞等制造舉止的各個環節,存在自感知、自學習、自決議計劃、自履行、自順應等功用的新型生產方式。工業智能制造的快捷開展離不開工業系統集成等多方法的整合。特殊正在中國2025、德國4.0等寰球鞭策智能化出產情況中,傳統制造業進級改革、新興產業發達鼓起,工業系統集成成為鞭策智能制造快捷開展最焦點的產業,此中工業系統集成的焦點在于工業機器人系統集成,工業機器人系統集成行業屬于技巧密集型產業,核心技術的堆集跟技術創新是鞭策其取得競爭劣勢的關鍵因素。
2.3.2看好集成商先于本體制造企業開展
中國市場產業鏈齊備,行業細分浩繁,各類細分范疇愈來愈較著,體系集成商的細分也愈來愈細化,不單單顯示正在細分行業的系統集成,以至有些體系集成商起頭專注于某一個工藝,好比噴涂、焊接、注塑、搬運、沖壓、拆卸這些工藝,現階段是良多體系集成商重點結構的范疇。比擬外洋企業,海內集成商企業更相識行業跟工藝,從而存在較強的競爭劣勢。
比擬于機器人本體,系統集成的壁壘絕對較低,毛利程度不高,但其市場范圍要遠遠大于本體市場。一般來講,系統集成市場范圍普通可達機器人本體市場范圍的兩到四倍。2016年我國機器人集成市場范圍瀕臨千億。依據IFR估計,2020年中國工業機器人市場銷量無望到達21萬臺,按均價20萬測算,2020年機器人本體市場范圍可達420億左右,則系統集成市場范圍則無望到達1680億元擺布,市場空間極大。
總結來講,絕對于外洋的體系集成商來講,海內體系集成商擁有外鄉的許多比力劣勢,包羅渠道劣勢、價格優勢、工程師盈余等。此中最緊張的是工程師,也就是對行業跟工藝的明白,是海內集成商企業的焦點競爭力,絕對于外洋企業對高端本體的技巧把持,海內集成商企業造成了本人的壁壘,以是海內集成商企業的開展將比本體制造企業更快。機器人體系集成商專注于某一行業的工藝,有助于將機器人集成模塊化、功能化、進而作為尺度設備去供給。行業細分化帶來的一個成果就是正在某一個細分范疇,正在一個區域內將來將有能夠呈現“獨角獸”
3、集成商行業跟工藝是門坎,看好中國企業發展壯大
3.1集成商普通依照行業跟使用分別
機器人集成可以依照使用跟行業兩個維度停止分別:按使用分,可分為焊接使用,噴涂使用,搬運使用,拆卸使用,切割使用,打磨使用等等。按行業分,可分為汽車工業,普通工業。普通工業中又可以分為食品飲料,石化,金屬加工,醫藥,3C,塑料,白家電等等。
3.2機器人從下滲透率行業向低滲透率分散
機器人是一個尺度產物,而機器人的詳細使用次要經由過程體系集成商去實現,中國制造業工業機器人滲透率低,自動化改革有十分年夜的空間。我國制造業自動化程度較低,從利用密度(每萬名工人對應工業機械人數)看,我國與外洋成熟市場比擬仍處于較低水平。2016年中國工業機器人利用密度僅為68臺/萬人,落后于國際平均水平74臺/萬人。橫向比照發達國家,韓國的工業機器人利用密度為631臺/萬人,日本為303臺/萬人,德國為309臺/萬人。發達國家工業機器人利用密度遠高于中國,中國制造業的工業機器人滲透率仍有晉升空間。現階段我國制造業自動化改革的發展趨勢正從較下滲透率的汽車行業向3C行業跟其他普通制造業分散。
3.3汽車行業:機器人集成使用開展較好,自動化率穩步晉升
汽車行業是寰球也是我國工業機器人使用最早、使用數目最多、使用才能最強的行業。汽車出產的流水化功課得當機器人的導入;汽車企業資金雄厚,其焊接、噴涂等工藝得當采取機器人進步產品質量并終極降低成本;汽車企業技巧力氣強,可能利用好機器人這類龐大的自動化產物并不休提出新的技巧需要。從產業鏈來看,雖然海內車企工業機器人使用程度較下,但其配套的零部件供應商的使用程度絕對較低。而外洋進步前輩國度是汽車齊產業鏈的工業機器人使用程度皆下,零部件供應商跟車企本身不差異。
汽車產業系統集成對資金要求下。汽車名目遍及周期較長,從方案設計、裝置調試到交鑰匙常常須要半年或許一年以上,須要投入大批的人力本錢。整車廠也依照名目周期采用分批付款的方法,361或3331較為遍及,集成商洽購配套的舉措措施卻常常須要款到發貨或許貨到付款。對系統集成商來講流動資金是比力年夜的壓力,缺乏資金實力難以承接汽車名目。
我國汽車行業機器人使用開展較好,但仍與蓬勃地域使用程度存在差異,從密度上看,仍有晉升空間,2013-2016年汽車行業機器人保有量合乎增加10.8%,咱們估計依然將汽車行業自動化率仍將穩步晉升。
3.43C行業:機器人滲透率仍低,處快捷晉升階段
汽車產業格式不變,面對商務關聯、技巧跟資金三重壁壘,海內企業難以進一步拓展,3C行業系統集成是時機。3c行業里,海內系統集成企業存在劣勢。中國是寰球最大的3C制造基地,自動化進級需要強勁,無望跨越汽車行業成為第一年夜機器人市場;3C行業機器人使用多樣,外資品牌難以復制正在汽車產業的履歷,海內企業已實現部門反超,是拉近差異的最好時機。
我國3C行業機器人滲透率仍處于低位。高工產研機器人研究所(GGII)數據顯現,中國3C電子制造業正在寰球占比70%,同時3C行業對機器人需要茂盛,現階段3C行業的工業機器人銷量為4.85萬臺,保有量為12.65萬臺,行業機器人利用密度為15臺/萬人,僅為韓國1/75,中國機器人密度遠遠不夠,行業空間廣漠。3C行業是典范的勞動密集型,人工成本的大幅回升與勞動力生齒的快捷降低對行業的影響較深,從而倒逼行業內的企業降低生產本錢,進步出產服從。
正在汽車行業滲透率曾經較下,滲入速率放緩的環境下,3C行業正成為機器人次要發力滲入的范疇,從銷量占比看,3C行業的機器人裝置量占總裝置量比重曾經從2013年的18%回升到2016年的34%,2013年到2016年3C行業機器人保有量增長率約為18.6%,增速曾經跨越汽車行業。
3.5機器人將來開展時機正在汽車行業中的普通制造業
機器人卑鄙最終用戶次要為制造業,占比90%以上。其又可以依照行業分為:汽車工業,普通工業。普通工業中又可以分為食品飲料,石化,金屬加工,醫藥,3C,塑料,白家電等等。咱們斷定,現階段國產機器人開展時機次要正在汽車之外的普通制造業。次要緣故原由剖析以下:
(1)我國普通制造業機器人密度絕對汽車行業與發達國家差異更大。比照機器人密度,中國汽車行業機器人密度為505,而非汽車行業僅為33。與其他國度比擬,韓國、德國汽車行業的機器人密度離別為中國的2.6跟4.2倍。韓國、德國非汽車行業的機器人密度離別為中國的14.4跟5.5倍。故非汽車行業與發達國家比擬自動化程度更差,市場空間與增加潛能更大。
(2)汽車行業工業機器人技巧要求下、客戶綁定大型外資企業,市場門坎下。大部分外資整車廠商的生產線尺度及機器人選型是寰球同一的。國產機器人難有時機。而正在現階段國產機器人技巧還沒有完整成熟的環境下,國產整車廠也不敢冒然利用國產機器人實現緊張工位的自動化操縱。且現階段次要的汽車主機廠均與外資四大工業機器人廠家綁定,長時間協作,改換供應商概率小,如群眾次要用KAKA,通用次要供應商為發那科,歐系品牌車企次要利用ABB。
(3)絕對于汽車行業,3C行業產業進級技巧迭代頻次下,自動化進級可塑性下,需要茂盛。
3C行業市場集中度較下,現階段家電范疇競爭劇烈,新產物新陳代謝快,電子行業蘋果技巧門路更新動員產業進級加速,新產線結構需要茂盛。且3C產物半成品規格月零配件重量適中,標準化水平絕對較下,應用工業機器人等通用型智能設備停止自動化改革的可塑性下。
寰球電子/電氣行業工業機器人銷量從2013年的24.4萬臺增長至2016年的40.7萬臺,CAGR到達19%;而中國市場電氣/電子行業工業機器人數目從6725臺增長至2016年29979臺,CAGR更是到達了65%。那次要得益于近年來半導體等行業出產基地從歐洲向大陸轉移且我國的光伏、鋰電等行業鼓起,拉動工業機器人需要。
(4)現階段我國工業機器人正在普通制造業國產化率顯著高于汽車行業,技巧研發投入初見成效,范圍擴展可期。
從工業機器人的國產化角度來看,相較于國際成熟廠商正在汽車范疇的絕對優勢,海內廠商的產物更多地使用于花費電子等相關范疇,我國金屬制造跟化工等范疇對工業機器人需要曾經到達60%-70%的國產化率,
相比而言汽車制造國產化率僅為16.8%,電子產品國產化率35.1%,我國工業機器人咋普通工業市占率遠高于汽車行業,更有開展時機。海內企業大多奔忙中低端產物門路。
絕對于汽車行業利用較多的六軸多樞紐機器人等高端工業機器人,普通制造業對坐標機器人、并聯機器人等中低端機器人需要較下。國產化率來看,我國坐標機器人國產化率遠70%,并聯機器人國產化率遠47%,遠高于其他類型。
(5)工業機器人本錢回收期縮短,人工成本上漲,機械換人經濟性拉動普通制造業對工業機器人需要。
普通制造業多屬勞動力密集型產業,跟著中國生齒盈余消失,工人平均工資逐年上漲,而工業機器人本錢漸漸降低,本錢回收期縮短,機械換人經濟性浮現,普通制造業對工業機器人有較下需要。
綜合以上因素,咱們斷定,將來3-5年,海內工業機器人企業開展時機次要看普通制造業。
食品分揀機器人哪家好分揀機器人框架結構全球最快的垃圾分揀機器人