仰望與不惑：中國工業(yè)機器人四十年

　　4 月中旬，綠的諧波 ( SH:688017 ) 公告與三花智控 ( SZ:002050 ) 簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，雙方將在三花墨西哥工業(yè)園成立合資公司，主營業(yè)務(wù)為諧波減速器相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)制造及銷售。公告一出，再次為機器人添了一把火。

　　就在去年 9 月底，特斯拉人形機器人 "Optimus" 完成全球首秀，將人形機器人市場推向新高度，引來無數(shù)粉絲為馬斯克搖旗吶喊。

　　實際上，綠的諧波的產(chǎn)品主要用于工業(yè)機器人，而工業(yè)機器人和人形機器人是兩個概念。

　　在外形上看，工業(yè)機器人不是我們在電影里看到的 " 終結(jié)者 " 形象，而是以機器臂為主;再就是應(yīng)用場景，工業(yè)機器人強調(diào)精度和承載力，用于高強度、高精度要求的工作場景。

　　更關(guān)鍵的，相比商業(yè)化前期的人形機器人，工業(yè)機器人正是看得見的星辰大海。

　　在去年的《你看好人形機器人嗎?》中，我們討論過人形機器人的過去和未來，本篇我們主要聚焦在國產(chǎn)工業(yè)機器人。

　　01 開局：落后二十年，從無到有

　　從零起步

　　1959 年，美國 Unimation 公司推出世界第一臺工業(yè)機器人，當時的功能還十分簡單，只能用于定點搬運東西。不過，這并不影響工業(yè)機器人概念迅速席卷日韓、歐洲多國。

　　1967 年，日本從美國引進第一臺工業(yè)機器人，開啟自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化之路。在那之后的二十年，日本的工業(yè)機器人出現(xiàn)爆發(fā)式增長，并孕育了工業(yè)機器人 " 四大家族 " 的兩巨頭：發(fā)那科和安川電機。

　　德國庫卡在 1973 年研發(fā)出世界上第一臺采用機電六軸驅(qū)動的機器人—— FAMULUS。次年，日本 ABB 研發(fā)了全球第一臺全電控式工業(yè)機器人—— IRB6。緊隨其后的安川電機也在 1977 年開發(fā)出日本第一臺全電動的工業(yè)用機器人——莫托曼 1 號。

　　但在我國，工業(yè)機器人尚屬新生物種。

　　圖 1：工業(yè)機器人四大家族：發(fā)那科、ABB、庫卡、安川電機，資料來源：百度

　　那么我國第一臺工業(yè)機器人是誕生在什么時候?答案是 1982 年。這一年，中科院沈陽自動化所研制出國內(nèi)第一臺工業(yè)機器人，拉開了中國機器人產(chǎn)業(yè)化的序幕。

　　也就是說，中國的工業(yè)機器人起步整整晚了二十年。而彼時，海外發(fā)達國家的工業(yè)機器人正在快速升級，并逐漸成為一種常見機械設(shè)備被制造業(yè)廣泛使用。

　　進入十年摸索期

　　在研制國內(nèi)第一臺工業(yè)機器人的過程中，時任沈陽自動化所所長的蔣新松主持制定了《中國科學(xué)院沈陽自動化研究所 1981-1990 十年科研發(fā)展規(guī)劃》。但是國產(chǎn)工業(yè)機器人的起步期并不順利。

　　十年下來，國內(nèi)工業(yè)機器人沒有出現(xiàn)厚積薄發(fā)的一幕，仍然局限在產(chǎn)業(yè)化摸索和科研階段。

　　歸根結(jié)底，在上世紀八十年代，中國的制造業(yè)基礎(chǔ)還非常薄弱，比如汽車制造業(yè)、電子電器等工業(yè)機器人最常見的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是星星點點。相比之下，歐美、日韓等國的汽車、電子等行業(yè)已經(jīng)十分發(fā)達。

　　從人才角度，工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、傳感器等跨多學(xué)科技術(shù)的高技術(shù)壁壘行業(yè)，需要大批專業(yè)人才。而當時國內(nèi)高端人才供給嚴重不足，難以滿足工業(yè)機器人的科研需求，甚至連進口設(shè)備的調(diào)試、維修也受制于人。

　　由于產(chǎn)業(yè)化條件的限制，也沒有實現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用的基礎(chǔ)，國內(nèi)工業(yè)機器人研究難以取得實質(zhì)性突破。在 1993 年末，全世界的工業(yè)機器人約有 61 萬臺，其中日本占 60%，歐洲占 17%，美國占 8%，而中國的工業(yè)機器人數(shù)量還遠遠排不上號。

　　02 出擊：以日德為師，尋求突破

　　順勢而為，從低端領(lǐng)域開始

　　進入 21 世紀，中國經(jīng)濟發(fā)展進入高速軌道，制造業(yè)迎來黃金時期，工業(yè)機器人在國內(nèi)得到廣泛關(guān)注。2006 年 2 月，國務(wù)院發(fā)布《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020 年)》，首次將機器人列入長期發(fā)展規(guī)劃。

　　國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè)如雨后春筍般誕生。同時，中國作為制造大國和人口大國，巨大發(fā)展?jié)摿�無時無刻不在吸引海外工業(yè)機器人巨頭。以四大家族為代表的海外品牌相繼進入國內(nèi)市場，很快便憑借技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢獨占鰲頭。

　　由于起步晚，國內(nèi)機器人企業(yè)無法直面海外巨頭的競爭，施展拳腳的空間也非常有限，只能從低端市場謀求突破。雖然國內(nèi)相繼研制出了點焊、噴漆、切割、搬運等用途的工業(yè)機器人。但是受限于技術(shù)水平和研發(fā)能力，這個階段國內(nèi)的工業(yè)機器人主要目標是為了滿足低端應(yīng)用需求。低價、高性價比成為國產(chǎn)工業(yè)機器人的標簽。

　　圖 2：2008 年海外品牌主導(dǎo)國內(nèi)工業(yè)機器人市場，資料來源：CRR，國金證券

　　" 新勢力 " 與 " 老霸主 " 的正面較量

　　工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游分別為零部件、機器人本體和集成系統(tǒng)。其中控制器、伺服電機、減速器等關(guān)鍵部件的核心技術(shù)都被國外企業(yè)把持著，以控制器為例，海外巨頭長期控制著國內(nèi)超過 80% 的市場份額。

　　更艱難的是，工業(yè)機器人 " 四大家族 " 長時間占據(jù)國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè) 70% 以上的市場份額，并且?guī)缀鯄艛嗔似�車焊接等高端�?yīng)用領(lǐng)域。

　　由于核心技術(shù)的缺失，國內(nèi)很多企業(yè)只能集中在下游集成端，承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。也就是說，國內(nèi)企業(yè)只能發(fā)揮 " 組裝 " 優(yōu)勢，將已接近成品的各部分模塊組合到一起。

　　圖 3：工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈，資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，招商證券

　　相比進口工業(yè)機器人，沒有自身核心技術(shù)的國產(chǎn)組裝產(chǎn)品自然而然成為市場的詬病對象。

　　但是，組裝并不是意味著妥協(xié)，中國工業(yè)機器人落后國外 20 年的差距，成為無數(shù)企業(yè)的追趕動力——大量年輕企業(yè)前赴后繼地加入國產(chǎn)化突圍戰(zhàn)隊，挑戰(zhàn)海外老牌企業(yè)。

　　在模仿和組裝的過程中，國產(chǎn)工業(yè)機器人技術(shù)水平不斷向國外一流水平靠攏。隨著技術(shù)突破，國內(nèi)企業(yè)一次次地在關(guān)鍵零部件打破海外壟斷。根據(jù) MIR 數(shù)據(jù)，從 2017-2021 年，中國工業(yè)機器人國產(chǎn)化率由 24.2% 提升至 32.8%，并且還在不斷提升。

　　與此同時，國內(nèi)企業(yè)開始從低端市場殺向中高端市場，已經(jīng)出現(xiàn)埃斯頓、匯川技術(shù)、綠的諧波等一批領(lǐng)軍企業(yè)。他們在核心零部件具備了和國外品牌硬碰硬的底氣，同時在價格和售后等方面具備明顯優(yōu)勢。比如埃斯頓和匯川技術(shù)的市場份額從 2019 年的 2% 提升至 2022 年的 5% 左右。

　　面對 " 四大家族 " 和海外二線品牌的夾擊之勢，中國企業(yè)正在用自主創(chuàng)新予以回擊。尤其是埃斯頓、匯川技術(shù)、綠的諧波等頭部企業(yè)釋放的 " 頭雁 " 效應(yīng)，讓國產(chǎn)工業(yè)機器人保持著持續(xù)穩(wěn)定的創(chuàng)新節(jié)奏。

　　圖 4：國內(nèi)頭部企業(yè)開始嶄露頭角，資料來源：MIR，申萬宏源

　　三駕馬車共同出力

　　復(fù)盤日本、德國工業(yè)機器人巨頭的成功發(fā)展路徑，其實是在科研投入、人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)配套和政策支持等多方面促進下成長的。也就是說，從技術(shù)到市場、從人才到資本，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)并不是單一要素的較量。

　　作為后來者，國產(chǎn)工業(yè)機器人如何追趕?人工替代需求、智能制造升級、國家政策成為拉動國產(chǎn)工業(yè)機器產(chǎn)業(yè)不斷前行的三駕馬車。

　　2010 年前后，人工成本急劇上升的大背景下，中國作為世界工廠的成本優(yōu)勢將不復(fù)以往，同時人口紅利逐步消失加劇了工業(yè)機器人替換人工的迫切需求。在汽車制造、電子裝配、倉儲物流以及家裝建材等行業(yè)，工業(yè)型機器人替代人工的需求更為強烈。

　　再談智能制造，更是離不開工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是未來實現(xiàn)工業(yè)自動化、數(shù)字化和智能化的有力保障�？梢哉f，弧焊機器人、焊接機器人、搬運機器人等已經(jīng)成為工廠的標配。

　　最后，政策導(dǎo)向工業(yè)機器人的趨向也愈加明顯。2016 年，機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展被寫入 " 十三五 " 規(guī)劃，中央及地方密集出臺工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的支持政策，從鼓勵突破核心技術(shù)壁壘角度出發(fā)，寄期提高國產(chǎn)工業(yè)機器人在國際市場的占有率與話語權(quán)。

　　2021 年，工信部等 15 部門聯(lián)合印發(fā)《" 十四五 " 機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確提出到 2025 年，我國成為全球機器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地，機器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增長超過 20%，制造業(yè)機器人密度實現(xiàn)翻番。

　　為了給工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)輸送更多高端人才，自從 2015 年教育部首次東南大學(xué)成立首個 " 機器人工程 " 本科專業(yè)以來，發(fā)展到今天已有超過 300 所本科院校開設(shè)機器人相關(guān)專業(yè)。

　　在供需兩端的雙重促進下，國內(nèi)工業(yè)機器人的銷量快速增長。根據(jù) IFR 數(shù)據(jù)，從 2012 到 2021 年，中國工業(yè)機器人的銷量從 2.3 萬臺增長至 26.8 萬臺，10 年增長超過 10 倍。

　　圖 5：全球和中國工業(yè)機器人銷售量(萬臺)，資料來源：IFR，中信證券

　　走出國門，融合海外一流技術(shù)

　　國產(chǎn)工業(yè)機器人成長的另一典型路徑是積極融合海外一流技術(shù)。實際上，這也一直貫穿國產(chǎn)工業(yè)機器人的發(fā)展始末。

　　早在 1985 年，沈陽自動化所就引進美國有纜中型觀察用水下機器人生產(chǎn)技術(shù)，在消化、吸收的基礎(chǔ)上研制出具有水下作業(yè)功能的有纜遙控中型水下機器人 RICON-IV-300-SIA。

　　在 1991 年，為實現(xiàn)潛深 6000 米的目標，沈陽自動化所與俄羅斯遠東海洋技術(shù)問題研究所合作開發(fā) CR-01 型水下機器人。最終，耗時僅用 3 年、不到 2000 萬元人民幣，沈陽自動化所就研制出國外用 10 年、3000 萬美元才能完成的深海潛水器。

　　除此之外，類似的成功案例在民營企業(yè)中不在少數(shù)。他們的啟發(fā)效應(yīng)為行業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻。

　　比如埃斯頓在 2019 年收購焊接機器人百年品牌德國 Cloos 之后，成為焊接機器人領(lǐng)域的頭部企業(yè)。通過吸收 Cloos 的技術(shù)，埃斯頓順利推出三檔焊接機器人，獲得 1+1>2 的效應(yīng)。

　　再比如美的集團收購德國庫卡的案例。從 2016 年年初開始，美的開始向庫卡發(fā)起收購要約，并在 2017 年最終完成收購。如今庫卡已經(jīng)全面屬于美的，美的正在快速消化吸收庫卡的技術(shù)，加速實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，有望促進中國的工業(yè)機器人制造技術(shù)再上一個臺階。

　　從 2014 年以來，我國已連續(xù) 9 年成為全球最大的工業(yè)機器人消費國，工業(yè)機器人的身影遍布各行各業(yè)。但相比歐美等發(fā)達國家，國內(nèi)工業(yè)機器人使用密度仍然較低，仍有長遠的發(fā)展空間。

　　根據(jù)申萬宏源的市場測算，預(yù)計 2026 年中國工業(yè)機器人出貨量分別約為 60.6 萬臺，市場規(guī)模約 1212 億元。

　　圖 6：2026 年工業(yè)機器人市場規(guī)模測算，資料來源：IFR，申萬宏源

　　03 沖刺：技術(shù)還是商業(yè)?

　　四十年不懈追趕，中國已經(jīng)成為全球第三個具備工業(yè)機器人完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家，從核心零部件到機器人本體，再到系統(tǒng)集成，都有不少杰出的企業(yè)代表。可以說，我國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已從當年仰慕海外品牌蛻變到現(xiàn)在自強自信的 " 不惑 " 階段。

　　從競爭格局來看，我國工業(yè)機器人大片市場仍被外資品牌占據(jù)，從數(shù)據(jù)上看，2021 年，工業(yè)機器人 " 四大家族 " 共占據(jù) 41.5% 市場。

　　相信有人會感嘆，這么多年過去了，為什么外資品牌還在牌桌上面?國內(nèi)一些領(lǐng)域的機器人已經(jīng)做到完全國產(chǎn)化，早已可以 " 上天入海 "，比如 " 潛龍 " 系列深海自主水下機器人和 " 嫦娥三號 " 月球車。國產(chǎn)工業(yè)機器人何時到達沖刺階段?

　　國外的工業(yè)化起步早，工業(yè)機器人有產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，具備長期先發(fā)優(yōu)勢和深厚技術(shù)沉淀。畢竟工業(yè)機器人 " 四大家族 " 已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)深耕數(shù)十年。

　　工業(yè)機器人是典型 B2B 的行業(yè)，穩(wěn)定可靠性是關(guān)鍵指標，需要經(jīng)過長期的驗證才能逐步獲得市場和客戶的認可。

　　講完技術(shù)，成本也同樣重要。科考項目可以不用太考慮成本，但對于工業(yè)化的產(chǎn)品，一旦工業(yè)機器人成本過高，企業(yè)的設(shè)備攤銷成本就高得嚇人，替代人工的價值被大打折扣。所以，國產(chǎn)工業(yè)機器人亟需國產(chǎn)化突破，并且是規(guī)�；�量產(chǎn)的突破，才能在接下來的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

　　更關(guān)鍵的，工業(yè)機器人的技術(shù)升級和良好的商業(yè)環(huán)境是相輔相成的。

　　工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，但是汽車及汽車零部件行業(yè)占據(jù) 40% 以上的工業(yè)機器人需求。換句話說，工業(yè)機器人的發(fā)展與汽車行業(yè)休戚相關(guān)。

　　海外工業(yè)機器人巨頭與日本和歐洲的汽車整車廠早已形成長期合作關(guān)系，并相互成就。以日本為例，作為汽車制造大國，早在 2008 年，豐田汽車的工業(yè)機器人普及率達到了 85%。在美國汽車行業(yè)的鼎盛時期，有超過 60% 的工業(yè)機器人是用于汽車制造。

　　圖 7：2008 年新安裝的工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域分布，資料來源：IFR，國金證券

　　言歸正傳，我們需要正視當前所面臨的短板與技術(shù)差距。同時，我們更想強調(diào)一下，國產(chǎn)工業(yè)機器人的趕超之路不能操之過急，前景是可期的。

　　一方面，國內(nèi)傳統(tǒng)制造業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)越來越多領(lǐng)軍企業(yè);另一方面，我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展釋放了國產(chǎn)工業(yè)機器人的大量需求，工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍正在不斷延伸到光伏、鋰電、風(fēng)電等新興制造業(yè)。一句話形容就是，國產(chǎn)工業(yè)機器人的商業(yè)環(huán)境越來適宜。

　　從技術(shù)上看，工業(yè)機器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。國內(nèi)在人工智能、3D 視覺、圖像識別等前沿技術(shù)領(lǐng)域的布局，勢必成為我國工業(yè)機器人智能化發(fā)展的有力支撐。面向智能工業(yè)機器人的新時代，中國隊已經(jīng)率先拿到了入場券。

　　從零起步到以日德為師，再到現(xiàn)在越來越多的企業(yè)實現(xiàn)進口替代，未來工業(yè)機器人的世界格局有望被重塑。中國工業(yè)機器人的精彩篇章正在書寫。

　　未來，技術(shù)底蘊深厚、產(chǎn)業(yè)鏈布局完善的頭部企業(yè)，能夠繼續(xù)搶占外資品牌的份額，持續(xù)壯大。同時，在我國從制造大國向制造強國的進程中，他們還將承擔(dān)更多歷史任務(wù)。