仰望与不惑:中国工业机器人四十年

4月中旬,绿的谐波(SH:688017)公告与三花智控(SZ:002050)签署《战略合作框架协议》,双方将在三花墨西哥工业园成立合资公司,主营业务为谐波减速器相关产品的研发、生产制造及销售。公告一出,再次为机器人添了一把火。

就在去年9月底,特斯拉人形机器人“Optimus”完成全球首秀,将人形机器人市场推向新高度,引来无数粉丝为马斯克摇旗呐喊。

实际上,绿的谐波的产品主要用于工业机器人,而工业机器人和人形机器人是两个概念。

在外形上看,工业机器人不是我们在电影里看到的“终结者”形象,而是以机器臂为主;再就是应用场景,工业机器人强调精度和承载力,用于高强度、高精度要求的工作场景。

1959年,美国Unimation公司推出世界*台工业机器人,当时的功能还十分简单,只能用于定点搬运东西。不过,这并不影响工业机器人概念迅速席卷日韩、欧洲多国。

1967年,日本从美国引进*台工业机器人,开启自主研发和产业化之路。在那之后的二十年,日本的工业机器人出现爆发式增长,并孕育了工业机器人“四大家族”的两巨头:发那科和安川电机。

德国库卡在1973年研发出世界上*台采用机电六轴驱动的机器人——FAMULUS。次年,日本ABB研发了全球*台全电控式工业机器人——IRB6。紧随其后的安川电机也在1977年开发出日本*台全电动的工业用机器人——莫托曼1号。

那么我国*台工业机器人是诞生在什么时候?答案是1982年。这一年,中科院沈阳自动化所研制出国内*台工业机器人,拉开了中国机器人产业化的序幕。

也就是说,中国的工业机器人起步整整晚了二十年。而彼时,海外发达国家的工业机器人正在快速升级,并逐渐成为一种常见机械设备被制造业广泛使用。

在研制国内*台工业机器人的过程中,时任沈阳自动化所所长的蒋新松主持制定了《中国科学院沈阳自动化研究所1981-1990十年科研发展规划》。但是国产工业机器人的起步期并不顺利。

十年下来,国内工业机器人没有出现厚积薄发的一幕,仍然局限在产业化摸索和科研阶段。

归根结底,在上世纪八十年代,中国的制造业基础还非常薄弱,比如汽车制造业、电子电器等工业机器人最常见的应用领域仍然是星星点点。相比之下,欧美、日韩等国的汽车、电子等行业已经十分发达。

从人才角度,工业机器人是集机械、电子、控制、传感器等跨多学科技术的高技术壁垒行业,需要大批专业人才。而当时国内高端人才供给严重不足,难以满足工业机器人的科研需求,甚至连进口设备的调试、维修也受制于人。

由于产业化条件的限制,也没有实现规模化应用的基础,国内工业机器人研究难以取得实质性突破。在1993年末,全世界的工业机器人约有61万台,其中日本占60%,欧洲占17%,美国占8%,而中国的工业机器人数量还远远排不上号。

进入21世纪,中国经济发展进入高速轨道,制造业迎来黄金时期,工业机器人在国内得到广泛关注。2006年2月,国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,首次将机器人列入长期发展规划。

国内工业机器人企业如雨后春笋般诞生。同时,中国作为制造大国和人口大国,巨大发展潜力无时无刻不在吸引海外工业机器人巨头。以四大家族为代表的海外品牌相继进入国内市场,很快便凭借技术和规模优势独占鳌头。

由于起步晚,国内机器人企业无法直面海外巨头的竞争,施展拳脚的空间也非常有限,只能从低端市场谋求突破。虽然国内相继研制出了点焊、喷漆、切割、搬运等用途的工业机器人。但是受限于技术水平和研发能力,这个阶段国内的工业机器人主要目标是为了满足低端应用需求。低价、高性价比成为国产工业机器人的标签。

工业机器人的产业链上中下游分别为零部件、机器人本体和集成系统。其中控制器、伺服电机、减速器等关键部件的核心技术都被国外企业把持着,以控制器为例,海外巨头长期控制着国内超过80%的市场份额。

更艰难的是,工业机器人“四大家族”长时间占据国内机器人产业70%以上的市场份额,并且几乎垄断了汽车焊接等高端应用领域。

由于核心技术的缺失,国内很多企业只能集中在下游集成端,承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。也就是说,国内企业只能发挥“组装”优势,将已接近成品的各部分模块组合到一起。

相比进口工业机器人,没有自身核心技术的国产组装产品自然而然成为市场的诟病对象。

但是,组装并不是意味着妥协,中国工业机器人落后国外20年的差距,成为无数企业的追赶动力——大量年轻企业前赴后继地加入国产化突围战队,挑战海外老牌企业。

在模仿和组装的过程中,国产工业机器人技术水平不断向国外一流水平靠拢。随着技术突破,国内企业一次次地在关键零部件打破海外垄断。根据MIR数据,从2017-2021年,中国工业机器人国产化率由24.2%提升至32.8%,并且还在不断提升。

与此同时,国内企业开始从低端市场杀向中高端市场,已经出现埃斯顿、汇川技术、绿的谐波等一批领军企业。他们在核心零部件具备了和国外品牌硬碰硬的底气,同时在价格和售后等方面具备明显优势。比如埃斯顿和汇川技术的市场份额从2019年的2%提升至2022年的5%左右。

面对“四大家族”和海外二线品牌的夹击之势,中国企业正在用自主创新予以回击。尤其是埃斯顿、汇川技术、绿的谐波等头部企业释放的“头雁”效应,让国产工业机器人保持着持续稳定的创新节奏。

复盘日本、德国工业机器人巨头的成功发展路径,其实是在科研投入、人才培养、产业配套和政策支持等多方面促进下成长的。也就是说,从技术到市场、从人才到资本,工业机器人产业并不是单一要素的较量。

作为后来者,国产工业机器人如何追赶?人工替代需求、智能制造升级、国家政策成为拉动国产工业机器产业不断前行的三驾马车。

2010年前后,人工成本急剧上升的大背景下,中国作为世界工厂的成本优势将不复以往,同时人口红利逐步消失加剧了工业机器人替换人工的迫切需求。在汽车制造、电子装配、仓储物流以及家装建材等行业,工业型机器人替代人工的需求更为强烈。

再谈智能制造,更是离不开工业机器人。工业机器人是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化和智能化的有力保障。可以说,弧焊机器人、焊接机器人、搬运机器人等已经成为工厂的标配。

最后,政策导向工业机器人的趋向也愈加明显。2016年,机器人产业发展被写入“十三五”规划,中央及地方密集出台工业机器人产业的支持政策,从鼓励突破核心技术壁垒角度出发,寄期提高国产工业机器人在国际市场的占有率与线部门联合印发《“十四五”机器人产业发展规划》,明确提出到2025年,我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地,机器人产业营业收入年均增长超过20。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注