机器人产业现状研究分析

机器人产业现状研究分析

2013年5月

一、全球机器人产业发展情况

(一) 机器人产业概述

1、机器人属高端装备制造业，工业机器人产业较成熟

机器人是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统，能完成任意定位的复杂运动。联合国标准化组织定义为：一种可以反复编程的、多功能的、用来搬运材料、零件、工具的操作机。

国际上从应用环境出发将机器人分为工业机器人和服务与仿人型机器人。工业机器人应用于制造环境，是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人；服务机器人多应用于非制造环境，分为专用服务机器人和家用服务机器人。

机器人产业涉及机器人研发、结构件生产、机器人单体制造、系统集成和售后服务及应用领域等多维度内容，其中以工业机器人产业发展比较成熟，工业机器人产业属高端制造装备业，是衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。本文主要以工业机器人作为研究对象。

表1 国家/协会机构机器人定义表

数据来源：赛迪顾问整理，2013.04

2、机器人属短产业链产业，龙头企业全产业链型居多

机器人产业链由零部件研发及设计、生产及制造、系统集成、销售、服务以及上游核心硬件及软件供应商，下游服务运营商和终端客户等环节构成。产业链环节较短，但是其中涉及的技术横跨软件、硬件、服务、精密制造等多个高新技术领域。

图1机器人产业链图

数据来源：赛迪顾问整理，2013.04

产业链的关键结构件环节，向中游厂商提供机器人软件系统和硬件系统，该环节对企业技术投入和研发要求高，属于高新技术企业范畴。关键结构件包括高精度机器人减速机，高性能交直流伺服电机和驱动器，高性能控制器等，关键结构件技术多被国际主流机器人产商控制，如高精度减速机一半以上市场份额由两家日本减速机公司垄断。

机器人整机制造环节，向机器人销售代理商或集成商提供工业机器人和服务机器人，该环节对企业技术要求较关键结构环节有所降低。目前国际上主流机器人制造商以覆盖全产业链型居多。除自行制造整机机器人外，龙头企业亦涉猎上游环节，主导核心技术，提供关键结部件，并且基于竞争加剧、利润收窄的状态，龙头企业正尝试跳过下游企业，直接面对用户。

在机器人集成及配套服务环节，系统集成商直接面向客户，覆盖技术咨询、项目规划、工程设计、系统编程、生产调试、设备交付和工业维保等技术服务和支持环节，满足客户的不同需求。该环节技术要求不高，属于工程师密集型行业。

3、产业规模超百亿美元，产量现快速增长态势

机器人产业持续发展壮大，其中工业机器人产业发展较为成熟，服务机器人作为新兴产业有待培育。

全球工业机器人产业在后金融危机背景下实现了快速增长，成为全球产业的新亮点。由于2011年全球工业机器人市场需求的快速增长，带动了工业机器人产业发展，2012年全球工业机器人产量达183000台，同比增长31.37%，机器人单体市场规模约为100亿美元，包括软件、系统集成和外围设备在内的工业机器人全系统市场规模约为300亿美元。

表2 2010－2012年全球工业机器人产量及增速

数据来源：赛迪顾问整理2013.04

图22010—2012年全球工业机器人产量及增速

数据来源：赛迪顾问整理 2013.04

(二) 机器人产业现状

1、发展周期逾半世纪，现已进入第三阶段

机器人从上世纪中叶诞生，经历了半个世纪的发展，工业机器人成为制造业中不可少的核心装备，服务机器人作为新兴产业进入到非制造领域进行服务。

目前，第一代示教型机器人已经普及，第二代感知型机器人成为了主流安装机型，而最新具有智能功能的第三代机器人占有比重逐渐上升。

表3机器人发展里程碑

数据来源：赛迪顾问整理 2013.04

2、日美欧位居世界领先，其他国家竞相追逐

目前，以日、美、欧洲等国家和区域的机器人产业日趋成熟和完善，其所生产的机器人已成为一种标准在全球得到广泛应用。成熟的工业机器人产业表现非常明显：日本工业机器人的发展令人瞩目，素有“机器人王国”之称，普及度较高，全世界工业机器人总量三分之一装置于日本，使用密度明显高于全球平均水平；美国是机器人的诞生地，技术研究先进，是世界机器人强国之一。受到制造业的“回流”和第三次工业革命蓝图的影响，美国工业机器人产业在金融危机后有了进一步的发展；德国是传统工业机器人强国，其研究和应用在世界处于领先地位，工业机器人保有量居世界第三位，仅次于日本和美国。

日、美、欧工业机器人发展位居世界领先水平，自动化程度明显高出其他国家区域。基于自动化生产的迫切需求，新兴市场的国家或区域如金砖四国、东南亚等国家和区域对工业机器人需求旺盛，正积极推动工业机器人产业的发展，弥补与发展成熟国家的差距，提高国家的自动化生产程度。

3、机器人综合多学科领域，技术成熟度参差不齐

机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科领域技术，工业机器人和服务机器人技术类似。

机器人各项技术成熟度不一，主要有硬件/软件架构平台技术、移动技术、人机互动技术、操作机构技术、感知义肢技术、感测与认知技术、网络化多元代理技术、智能架构与环境技术、认知技术等几大类技术体系组成。

表4世界工业机器人产业技术水平

数据来源：赛迪顾问 2013.04

4、传统应用领域逐步深化，新兴应用领域不断拓展

机器人应用领域的不断深化和扩展。工业机器人已由传统制造业推广到新兴应用领域；服务机器人向非制造领域进军，应用领域涉及拓展到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。

工业机器人大量应用于制造领域。其中最大的应用领域是汽车制造领域，主要应用包括汽车总装到汽车及其零部件的焊接，汽车零部件的装配与检测到汽车

零部件自动搬运等；工业机器人大量应用于机械加工行业，规模以上工程机械企业纷纷引进智能输送成套设备，实现生产线、物流系统自动化，解决“地摊式生产”的局面；工业机器人在电子电气行业的应用，满足制造柔性要求高和生产高速性的要求，实现了电子组装高精度、高效的生产。

除广泛应用在汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业等制造业等领域外，工业机器人应用范围逐步深化到新的领域，如光伏产业、动力电池制造业，食品工业，以及化纤、玻璃纤维、砖瓦制造、五金打磨、冶金浇铸、医药等行业。

服务机器人拓展了机器人应用领域，可以分为家庭服务用和专业服务应用，家庭应用包括家庭作业应用、娱乐休闲应用、残障辅助应用、住宅安全和监视应用；专业服务机器人应用于专业清洁领域、医用领域、物流用领域、建筑领域以及军用领域等。

(三) 机器人产业影响分析

1、应用领域影响：提高生产效率，缩减企业成本

机器人的使用提高自动化生产效率和自动化程度，缩减企业生产成本，为企业带来更多利润空间。机器人作为自动化生产的主要执行者，生产效率是人工的数倍，缩短了整个生产时间，提高自动化生产效率；机器人可以长时间连续工作，缩短产品的生产周期；机器人的使用降低废品率，提高机床的利用率，满足整个生产工艺的高精准度，为企业最大限度的节约成本。

2、产业结构影响：改善产业结构，促进产业发展

机器人作为先进制造技术和自动化装备的代表，其在传统领域的逐步深化应用，推动了产业向自动化、数字化、智能化的方向发展，改善产业结构，促进“制造”向“智造”的转变。机器人的使用是推动制造业升级的重要举措，随着机器人的引用，制造业的生产流程和管理方式将进行适应性调整，促进劳动型密集行业向技术型密集行业的转变，促进制造业的产业高端化。

机器人产业需要信息化、网络化等各种高科技的支撑，机器人产业的快速发展，本身也将对控制、微电子、传感、新材料等技术发展带来极大的促进作用。另外机器人作为自动化装备行业的代表，其本身的发展也促进了高端装备产业的发展。

3、社会环境影响：减少劳力使用，催生新兴岗位

机器人的应用释放了生产力，创造出其他的用工需求，催生新的就业岗位。机器人将取代许多简单繁重甚至危险的低端劳动岗位，同时又将创造许多更需要创新精神的高端技术职位，将会增加知识型员工的需求，也会相应地带动生产性服务业从业人员的增加。机器人的引入可以将人从生产线上大量解放出来，学习操控机器人软件、应用和维修，变为机器人的应用工程师和软件工程师。

二、中国机器人产业发展情况

(一) 中国机器人产业概述

1、政策重点支持发展，园区建设方兴未艾

国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定中明确指出，将“高端装备制造产业”列为七大战略性新型产业之一。2012年《智能制造科技发展“十二五”重点专项规划》的出台，为实现我国从制造大国向制造强国转变奠定技术基础。机器人产业作为智能制造装备的重要组成部分，迎来了战略性的发展契机。我国各地对机器人产业也制定了相关政策，予以支持与鼓励。上海作为中国最早开展机器人研究的地方，也是中国最主要的机器人产业集聚区之一。《上海中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》提到要大力发展工业机器人和服务机器人。

机器人的热潮带动机器人产业园的新建，到目前为止，全国已有上海、常州等近十个城市建成机器人产业园区，还有徐州、重庆等20个城市均着手开建机器人产业园区。中国机器人市场需求总量将成为世界上规模最大的机器人市场。如果中国要达到和德国、日本相同的机器人密度，那么接下来几年里，将需要大量新的机器人，市场前景十分广阔。

2、市场需求持续增加，产业规模日趋增长

中国汽车工业迅速发展，2012年汽车产销量分别达到1927万辆和1931万辆，连续4年位居全球第一，汽车及零配件行业的发展急需大量的工业机器人设备。同时中国作为世界主要的消费电子产销国也需要大量的工业机器人设备。近年来，服务机器人领域各类热门产品不断涌现，全国的市场规模也在不断扩大。

2012年中国工业机器人产量达22737台，同比增长16.6%。在经历了受金融危机严重影响的2009年后，中国工业机器人产量均实现了高速增长。

图32010年—2012年中国工业机器人产量及增速

数据来源：赛迪顾问整理 2013.04

2012年，中国工业机器人的安装保有量达到96500台，继2011年突破7万台大关后再上一个新台阶。2012年产量与保有量占全球比重仅分别为14.3%和8.0%，提升空间巨大。

图4 2010年—2012年中国工业机器人保有量及增速

数据来源：赛迪顾问整理 2013.04

3、区域发展各有特色，发达地区优势明显

东北地区：历史悠久的工业机器人研发基地。辽宁作为东北重工业基地的代表省份之一，依托于国家建立的机器人产业化基地和科研基地，奠定了坚厚的产业基础。沈阳自动化研究所的新松机器人公司、哈尔滨工业大学的博实机器人公司等实习雄厚的国内机器人代表企业快速发展，产品应用覆盖弧焊、点焊、搬运、装配、码垛、研磨抛光和自动导引车等，填补了国内空白，结束了机器人没有出口的历史。

长三角地区：汽车产业优势明显的智能装备产业基地。长江三角洲聚集了两省一市的产业，包括上海、南京、苏州、扬州、镇江、杭州、宁波、湖州、嘉兴、舟山、绍兴等城市。其中上海已成为中国最大的机器人产业集聚区，昆山、常州已经有多家机器人公司投产运营。

京津唐地区：龙头企业聚集的自动化制造基地。京津地区依托于北京、天津等高校、研究所提供的技术优势，工业机器人产业有了一定的发展。覆盖领域包括工业机器人及其自动化生产线、工业机器人集成应用、工业机器人技术咨询等产品和服务。天津滨海新区工业机器人、焊接搬运机器人、喷涂堆垛机器人、水平多关节机器人、单轴、多轴机械手臂等一大批高尖端数控成果被批量化生产，并应用于各大支柱产业，西门子、欧姆龙、众为兴等自动化制造巨头纷纷落户于此。

珠三角地区：制造业密集的核心部件生产基地。珠三角产业经近30年的发展，依靠自身优势，抓住国际产业转移的浪潮，逐步形成了一个以劳动密集型、轻工业、装配加工工业为主的制造业生产基地，是中国本土制造业的源头之一，

为工业机器人的大规模应用提供生长土壤。珠三角形成自己的机器人产业特色，在电机、控制器、驱动器、减速器等关键部件技术研究方面有一定突破。

中西部地区：成本优势明显的机器人生产基地。我国工业机器人在珠三角、长三角、京津等东部经济发达地区积累了一定的产业基础，而在我国中西部地区，工业机器人产业发展相对落后，不过一些中心城市也成立了工业机器人基地，以赶上国家工业转型升级发展契机。世界上知名的机器人公司如KUKA、ABB等都在重庆设有办事处，为重庆发展机器人产业打下了良好基础。

4、核心零部件技术不足，系统集成占有优势

与国际厂商相比，在减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域，国内厂商在技术和产品上均存在巨大差距。此外，由于企业规模化程度较低，因此国内企业在生产成本上也相对较高，性价比上并不占有优势。

从行业来看，更多的国内公司选择了纵向一体化，如软控股份、长荣股份、蓝英装备、达意隆等在过去十年呈现了高速增长，他们的规模扩张方向主要是以自身所在的行业为主，提供整体行业的解决方案。富士康目前已经开始生产机器人，而富士康选择的方式就是凭借自身拥有庞大下游市场的优势采用向后一体化战略。

(二)中国机器人产业发展机遇与挑战

1、发展机遇

（1）结构升级加快步伐，产业发展环境改善

工业和信息化结构升级是我国经济结构调整的表现和必然趋势，在产业结构的调整中，会出现一批新的产业，如装备制造业、IT行业等新兴产业，都吸纳了

新的就业人员。在劳动力成本上涨的背景下，用机器取代人工，有助于提升我国制造业的效率和国际竞争力。工业流水线上的工作逐渐被机械甚至机器人替代，产业操作工人的岗位将急剧减少，但机器运转过程中需要维护和保养，这样的专业技术人才需求会提升。

（2）应用范围逐渐扩大，产业发展潜力无限

工业机器人是生产过程的关键设备，可用于安装、制造、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车及汽车零部件、电气电子、化工等工业领域。近年来应用范围逐渐扩大，覆盖到工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业。工业机器人最大的应用领域是汽车制造领域，近期随着中国汽车工业和电子制造业的壮大，工业机器人行业得到迅速发展，产业的市场规模也迅速增长。

服务机器人领域各类热门产品不断涌现。特种作业机器人、医疗康复机器人、家政服务与教育娱乐机器人等都有新产品。我国已初步形成了水下自主机器人、消防机器人、搜救/排爆机器人、仿人机器人、医疗机器人、机器人护理床和智

能轮椅、烹饪机器人等系列产品，显示出一定的市场前景。随着应用领域的发展，产业的整体规模在稳步增长。

（3）国家政策重点支持，产业发展前途明朗

工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志，国家各部委十分重视工业机器人的研发。国家工信部重点扶持以工业机器人为代表的智能制造，实现我国高端装备制造的重大跨越。国家科技部先后从工业机器人高附加关键功能部件进行部署，对量大面广经济型的工业机器人成套产品产业化进行了布局，重点包括物流、码垛、服

务等搬运型机器人，焊接、机械、修磨、注塑等加工型机器人等。2012年4月，科技部发布《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，同时，针对机器人领域发布了《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，整个产业的发展前景越来越明朗。

（4）技术积累日渐深厚，产业发展支撑有力

我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步，经过二十年余年的努力，已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。我国目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。同时，应汽车、建筑等行业需求，超大型机器人应运而生，如焊接数十米长、10吨以上大构件的弧焊机器人。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额有了一定的突破。

2、面临挑战

（1）核心技术门槛过高，企业发展阻力明显

技术创新能力薄弱，关键零部件存在产业化瓶颈。工业机器人产业创新能力薄弱，核心技术和核心关键部件尚未形成产业化实力。创新能力不足制约机器人市场的拓展。我国在机器人行业有很多关键技术没能突破，如高速重载，快速运行抖动等问题。另一方面技术实力不足制约了规模的发展，而规模较小也反过来制约了技术的产业化，许多技术还处在实验室阶段，制约了机器人产业化进程。基础零部件制造能力差，无论从质量产品系列方面还是批量化供给方面，与国外存在较大差距。关键零部件依赖进口，制约了机器人企业成熟和国际竞争力。

（2）企业转变观念不足，产业推广速度较慢

虽然工业机器人产业发展迅速，但是工业机器人的全面落地，还有一段很长的路要走。国内工业机器人产业起步晚晚，基础技术单薄，有些核心部件如伺服电机需要从国外进口，而国外工业机器人公司起步早，有多年的技术积累，并有一定的壁垒保护，这势必影响中国工业机器人产业的发展速度。由于工业机器人产品开发过程中需要持续的投入大量的研发资金，这就使得一些中小企业无法实现持续的创新，同时由于市场规模的限制，很多企业无法形成规模效应，这在一定程度上提升了产品的成本，导致价格居高不下，使企业在选择产品时也受到了更多的限制。

三、中国机器人产业发展基础与核心问题分析

(一) 中国机器人产业发展基础

1、产业结构调整转型，装备产业重点发展

产业转型升级推动高端装备发展。国内外经济环境的变化倒逼产业转型升级，制造业向高端发展是必经之路，我国制造业从依靠人力、资源的比较优势向依靠全要素生产率提高转变。工业机器人是我国制造业转型与提升必不可少的高端装备。以工业机器人等为代表的高端装备是我国“十二五”规划中重点发展的七大战略性新兴产业之一，也是其他新兴产业发展的重要基础。随着我国产业转型升级的逐步推进，对机器人为代表的智能装备需求必将迎来一个爆发期。

2、人力成本逐渐上升，替代制造需求增加

老龄化社会发展趋势释放市场容量。人口红利消弱引起制造业人力成本上升，制造业人力替代需求将释放巨大的工业机器人市场。第六次全国人口普查数据显示，我国人口老龄化现象已经明显呈现，同时劳动力价格大幅提升，我国制造业成本优势减弱。在这样背景下，如何通过提高制造业的国际竞争力，平稳度过制造业的转型升级期，成为中国制造业难以回避的课题。工业机器人作为自动化智能装备的特性决定了其在重复性、危险性、高精密性工作场景中极具人力替代优势，并且大规模采用自动化、智能化设备有利于提高全要素生产率。

3、基础技术已经具备，核心技术有待提升

工业机器人产业是新兴的高新技术产业和智能化产业，国内机器人企业已经具有一般的高新技术产业所表现的技术特点：机械、电子、自动控制、计算机、通讯与网络等多个高新技术发展成果的综合集成。但是一些关键技术还未达到国际先进水平，还有待继续提升，比如人工智能化，伺服电机技术等。

(二) 中国机器人产业发展核心问题分析

1、核心构件缺乏，国内精密制造难以支撑

机器人技术属于综合型、跨领域复合技术，严重依赖于国家整体技术水平。以比较成熟的工业机器人产业为例：机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术受制于精密制造整体水平不高，关键零部件制造存在缺陷，严重依赖进口，特别是在高性能交流伺服电机和高精密减速器方面的差距尤为明显，造成国产工业机器人成本居高不下，严重制约了产业的成熟及国际竞争力的形成。

除此之外，过分追求部分环节高指标、高性能成为部分研究机构或企业争取国家项目资助的方式，这导致了缺乏整体考虑，成本过高，造成产品无法推广应用的局面；同时机器人诸多技术仍然停留在仿制层面，创新能力不足，制约了机器人市场的拓展。而近10年过分强调机器人软性研发，忽视关键技术突破，使得机器人某些核心技术处于实验室阶段，制约了机器人产业化进程。

2、传统观念强势，国内传统企业畏惧改变

中国是世界“制造工厂”而不是“创造工厂”，制造业以组装为主，缺乏技术含量和创新动力。机器人尤其是工业机器人的介入，会改变原有的生产流程和生产模式，在低端制造业长期发展的过程中形成的固有思维短期内很难接受革新式的生产方式。

另一方面，中国目前的人力成本仍然较低，除了大型的密集生产之外，使用机器人仍然是一项较大投资，而且定制、安装、折旧和维修等费用超过了人工成本，带来的利益不足以冲抵投入，因此国内企业对使用机器人持有疑虑，产业难

以迅速壮大。

3、专业人才稀少，国内科研成果难以转化

我国有近百家从事工业机器人研究生产的高校院所和企业，现行的体制造成各家研究过于独立封闭，机器人研究、研发分散，未能形成合力，产学研的各自为战，无统一标准，低水平重复研究，而基础技术体系的普及、共享及高端技术的研究不够。

机器人产业既需要技术人才，也需要其他人才。由于缺乏专业性的管理、运营、产品人才，即使弥补了技术人才的缺陷，木桶效应仍然显著。历史发展显示，过多的强调技术人才虽然促进了技术的积累和突破，但是对于产业并没有较好的帮助，高校、科研院所的研究成果与成型产品之间存在巨大的鸿沟，需要专业的产品及运营型人才。正是由于这一类专业人才短缺，造成科研成果转化效率低下，产业增速发展不明显。

4、前期投资巨大，国内资本市场缺乏关注

机器人涉及大量的精密制造型设备以及高端知识人才投入，前期需要大量的资金铺垫。与之相反的是大量投入之后的回收投资期比较漫长，而且风险较大。其次，机器人产业缺乏核心部件技术，导致大量生产周期消耗于等待进货等环节，致使整体资金链较长，资金沉淀较多，流动不频繁。目前为止，国内上市企业寥寥无几，资本市场对其关注度亦远逊其他行业。