繼上一個電子信息化3.0之后,,全球正日益融入網(wǎng)絡(luò)化的時代,,其中網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在工業(yè)制造領(lǐng)域的滲透,,正加速新一代以智能制造為引領(lǐng)的工業(yè)自動化技術(shù)的革新,。工業(yè)4.0即是德國政府于2011年提出的一項高科技戰(zhàn)略工程,,旨在提升制造業(yè)的計算機化水平,。美國的制造業(yè)復(fù)興計劃也與此類似,,其核心驅(qū)動是工業(yè)自動化水平的進一步提升,;同時,,CPS(cyber-physicalsystems,網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng))與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用,,帶來的工業(yè)機器人+物理互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化生產(chǎn)方式,,將構(gòu)建出更富彈性、更趨扁平,、信息指令雙向流動的智能化制造時代,。
國內(nèi)機器化率水平提升空間廣闊,正駛?cè)氤砷L快車道:據(jù)統(tǒng)計,,2013年中國萬名工人的機器人擁有量是23臺,,全球平均水平是58臺,不及全球平均水平的40%,。近10年來機器人成本以每年5%的速度下降,,而勞動力成本以每年10%的速度增長,前者的比價優(yōu)勢愈發(fā)突出,。
隨著人口紅利逐步消失,,近年來我國工業(yè)機器人每年新增裝機數(shù)量超30%,全球同期在10%,。2013年中國成為全球最大的工業(yè)機器人市場,,實現(xiàn)銷售額109億元,同比增長31.3%,,銷量約37000臺,,其中國產(chǎn)份額占比1/4,。在機器替代人工與國產(chǎn)替代進口的時代背景下,國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將緊扣中國工業(yè)4.0時代的嶄新脈動,。
中國制造迎來機器人時代
工業(yè)機器人的發(fā)展為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵:中國經(jīng)濟面臨新挑戰(zhàn),,增速幾乎降至24年以來最低,投資減少,,信貸收縮,,工業(yè)減產(chǎn);勞動力市場上,,中國人口結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)倒金字塔,,勞動力成本上升,自動化成本下降,,機器人成本和勞動力成本趨于一致,;同時,中國的自動化水平只有發(fā)達國家平均水平的67%,,提高生產(chǎn)力和效率,、提高產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)環(huán)境的安全性、并幫助解決環(huán)境問題的挑戰(zhàn),,是中國需要采取的應(yīng)對措施,。
研究表明,機器人密度與工業(yè)生產(chǎn)率正相關(guān),;中國制造業(yè)環(huán)境尚處于嬰兒期,,機器人時代還未真正到來。而工業(yè)機器人有望解決中國制造業(yè)的現(xiàn)實困境,,生產(chǎn)周期方面,,柔性生產(chǎn)技術(shù)使制造商有能力及時應(yīng)對市場變化,縮短生產(chǎn)周期,,提高競爭力,;生產(chǎn)效率方面,機器人可以提高產(chǎn)能,,改善產(chǎn)品穩(wěn)定性,,節(jié)省空間,減少招工困難,;能源效率方面,,機器人可以降低單位產(chǎn)品能耗及成本,。
機器人應(yīng)用范圍將持續(xù)擴大:一方面,,工業(yè)機器人將從“高大上”的汽車、裝備等應(yīng)用行業(yè)延伸到傳統(tǒng)制造業(yè),;另一方面,,傳統(tǒng)服務(wù)行業(yè)機器人市場目前幾乎尚未被開發(fā),。2014年中國機器人市場中,按照應(yīng)用行業(yè)分類,,工業(yè)機器人仍主要由汽車行業(yè)的需求驅(qū)動,,汽車及零配件行業(yè)市場份額占據(jù)半壁江山,食品加工等服務(wù)類機器人雖有加快增長,,但國內(nèi)真正運用機器人的服務(wù)型企業(yè)數(shù)量不足1%,,機器人向服務(wù)領(lǐng)域的延伸發(fā)展前景廣闊,市場潛力巨大,。類似的應(yīng)用可能是鐵路旅客的餐飲,、大型連鎖酒店的大型會議餐飲制作等,此類大規(guī)模的,、普及化的,、標(biāo)準(zhǔn)化的工作,都存在服務(wù)機器人的替代可能,。
工業(yè)機器人的高速增長將延續(xù):預(yù)計中國工業(yè)機器人在2015~2018年的銷量分別為75000臺,、95000臺、120000臺,、150000臺,,年均增長率25%左右。機器換人的優(yōu)先領(lǐng)域包括危險,、惡劣,、有害的作業(yè)環(huán)境(炸藥、核輻射,、焊接,、拋光打磨),勞動密集的工序(裝配,、手工作業(yè)),,勞動強度大的工種(鍛造、搬運),,高精密,、高清潔的作業(yè)(半導(dǎo)體、平板顯示器制造),,自動化生產(chǎn)線上下料(機加工,、熱加工),超常態(tài)制造(極高溫,、極低溫,、極高壓)。
中國制造2025需要實施并型戰(zhàn)略:全球制造業(yè)處于重大變革之中,,我國已經(jīng)成為制造業(yè)大國,,但是仍然存在各種問題,,亟待轉(zhuǎn)型升級;我國處于工業(yè)化的中后期,、還是一個發(fā)展中國家,,制造業(yè)產(chǎn)品大部分屬于勞動密集、附加值較低的產(chǎn)品,,我國制造業(yè)的整體生產(chǎn)力水平處于工業(yè)2.0走向工業(yè)3.0的階段,;中國制造2025的并行戰(zhàn)略包括,工業(yè)2.0補課,,工業(yè)3.0普及,,工業(yè)4.0示范;以智能制造的方向和技術(shù),,融入工業(yè)2.0補課和工業(yè)3.0普及中,,加快向工業(yè)4.0邁進,并在工業(yè)4.0示范中,,發(fā)揮引領(lǐng),、移植的雙重作用。
服務(wù)機器人有望成為新藍海:服務(wù)機器人可以分為個人/家庭服務(wù)機器人和專業(yè)服務(wù)機器人,;專業(yè)服務(wù)機器人包括醫(yī)療,、農(nóng)牧、國防,、檢修,、物流、救援,、公共,;其本質(zhì)在于“服務(wù)”,有別于工業(yè)機器人的“生產(chǎn)”,。未來服務(wù)機器人的行業(yè)規(guī)?;?qū)⒊^工業(yè)機器人,成為新藍海,。
我國服務(wù)機器人發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn):機遇主要包括市場廣闊,、政策支持、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),。市場方面,,人口老齡化趨勢嚴(yán)重、殘疾人群體數(shù)量巨大催生助殘機器人需求,、機器人進入家庭成為必然趨勢,。政策支持方面,國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要、智能制造科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃專題,、發(fā)改委及地方政府的政策及基金支持。
產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面,,互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展全球領(lǐng)先,、智能產(chǎn)品的研發(fā)制造銷售形成體系、大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新形成的投資創(chuàng)業(yè)環(huán)境,。挑戰(zhàn)主要包括核心技術(shù)欠缺,,創(chuàng)新不足,產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的技術(shù),、價格,、人才瓶頸。服務(wù)機器人的核心技術(shù)包括人機交互,、導(dǎo)航及路徑規(guī)劃,、多機器人協(xié)調(diào)、人工智能,、云計算等,,具體涉及語音、語義,、處理器,、算法、通訊,、大數(shù)據(jù),、互聯(lián)網(wǎng)等,以實現(xiàn)服務(wù)機器人的自主性,、適應(yīng)性,、智能型。
醫(yī)療護理機器人即將爆發(fā):醫(yī)療護理領(lǐng)域?qū)C器人的需求包括健身,、急性期康復(fù),、恢復(fù)期康復(fù)、步行訓(xùn)練,、移乘移動輔助等多個階段,。老齡化社會,醫(yī)護人員急劇減少,,催生大量醫(yī)療機器人的需求,,到2025年,老齡化將成為全球共同的社會問題,。護理行業(yè)現(xiàn)狀:護理人員的時間及體力上負擔(dān)較重,,為了護理而辭職的人數(shù)增加,對于未來護理人員不足的擔(dān)憂(機器人護理設(shè)備目前幾乎沒有實際使用的產(chǎn)品,機器人與非機器人護理設(shè)備的界限模糊),。
康復(fù)機器人的發(fā)展路徑及特征:康復(fù)機器人的一般發(fā)展路徑為裝具-電刺激-電動馬達輔助-康復(fù)機器人,;康復(fù)機器人的特征是擁有傳動器等能動機構(gòu),應(yīng)用機器人技術(shù),,能對動作進行編程的康復(fù)機器,;能根據(jù)狀況進行靈活修正;利用人工智能技術(shù)等ICT,,能夠?qū)崟r與人溝通,。其實現(xiàn)需要的核心難點在于:高扭矩小型伺服馬達、輕便小巧的穿著型設(shè)備,、實現(xiàn)人體動作柔和,、適用醫(yī)療器械的安全性、可靠性,。
機器人在工業(yè)4.0中的作用:工業(yè)4.0要解決的問題是產(chǎn)品批量的減少,、產(chǎn)品更新?lián)Q代的快速響應(yīng)、成本控制等,;中國智能制造四部曲是生產(chǎn)制造自動化,、流程管理數(shù)字化、企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)化,、智能制造云端化,;工業(yè)自動化技術(shù)的變革是實現(xiàn)工業(yè)4.0的必要條件,而工業(yè)智能化機器人是實現(xiàn)自動化的重要一環(huán),。工業(yè)4.0的實現(xiàn)需要分三步走,,第一步中機器人是實現(xiàn)生產(chǎn)制造自動化的關(guān)鍵工具,為產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)速度的提高起關(guān)鍵作用,;第二步中機器人必須有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口,,使得機器人的所有運行狀況和工藝情況及時送入管理層;第三步中機器人建立CPS,,實現(xiàn)機器與機器的通信,。
四大因素支撐機器人行業(yè)延續(xù)高景氣
我國機器人行業(yè)正處在高速發(fā)展初期,四大因素支持其在未來五年繼續(xù)延續(xù)高景氣:(1)近年來由于環(huán)境污染,、能源枯竭,、人口紅利逐步消失等原因,由投資和出口為主導(dǎo)的經(jīng)濟發(fā)展模式向消費為主導(dǎo)的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變是經(jīng)濟向后工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢,,因此投資領(lǐng)域?qū)l(fā)生重大改變,,國家將重點扶持包括機器人在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);(2)政策和市場雙重驅(qū)動人力成本不斷上升,。從政策上看,,人均最低工資標(biāo)準(zhǔn)不斷上升,,從人口結(jié)構(gòu)和市場供求看,勞動力供給結(jié)構(gòu)性短缺導(dǎo)致勞動力成本提高,;(3)規(guī)模效益和進口替代驅(qū)動自動化設(shè)備采購成本趨勢下降,;(4)企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)生需求。
從美日機器人發(fā)展歷史看,,全球機器人市場已進入平穩(wěn)增長期,。
根據(jù)IFR數(shù)據(jù)顯示,2013年全球工業(yè)機器人銷售量17.9萬臺,,同比增長12.33%,,行業(yè)總產(chǎn)值約為275億美元,,創(chuàng)歷史高峰,。汽車和電子是工業(yè)機器人應(yīng)用最多的領(lǐng)域,合計占比高達59%,。四大工業(yè)機器人巨頭占全球市場份額約50%,,兩家日本公司壟斷機器人減速器70%以上的全球市場份額。
美國雖是世界首個工業(yè)機器人的誕生地,,但由于美國當(dāng)時失業(yè)率高而導(dǎo)致政府沒有采取有力的機器人引導(dǎo)和扶持政策而錯過了機器人的黃金發(fā)展期,。日本由于戰(zhàn)后勞動力短期政府積極支持機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并恰逢日本經(jīng)濟繁榮期,,固定資產(chǎn)投資加速使得日本成為世界公認的“機器人王國”,。發(fā)達國家的歷史經(jīng)驗顯示:(1)勞動力短缺及成本上升是機器人產(chǎn)業(yè)初期發(fā)展的最主要內(nèi)生因素;(2)政府扶持在機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期同樣扮演重要的角色,;(3)工業(yè)機器人行業(yè)作為價格昂貴的投資設(shè)備,,其快速發(fā)展與制造業(yè)投資密切相關(guān);(4)發(fā)達國家機器人行業(yè)發(fā)展后期主要依賴于全球擴張,。
國內(nèi)將形成千億級工業(yè)機器人市場
2013年中國已超越日本成為全球最大的工業(yè)機器人市場,,估計2020年中國的機器人市場規(guī)模將達到2000億,大部分需求將來自于汽車以外的一般制造業(yè),。而國內(nèi)一般制造業(yè)的自動化需求分為三個階段:2008年以前主要是具有國際視野的大企業(yè)有需求,;2008年以后是國內(nèi)大企業(yè)逐漸在推動自動化改造,直接原因是人工短缺和人力成本飆升,;估計2-3年以后會進入第三個階段,,廣大中小型制造企業(yè)大規(guī)模使用機器人,屆時國內(nèi)工業(yè)機器人市場將走向成熟,。
今年是工業(yè)機器人國產(chǎn)化元年,。一方面,關(guān)鍵零部件有所突破,,例如,,蘇州綠的的諧波減速機已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。另外一方面,埃夫特等國產(chǎn)機器人本體銷量今年有望同比實現(xiàn)高增長,,正在逐步逐步接近盈虧平衡點,。參照富士康機器人的發(fā)展經(jīng)驗,估計未來幾年可能出現(xiàn)本體年銷量超萬臺的國產(chǎn)機器人企業(yè),。
長期來看,,估計國內(nèi)工業(yè)機器人領(lǐng)域,有望出現(xiàn)百億級的龍頭企業(yè),。目前國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè),,如新松機器人、埃夫特,、博實股份等,,目前體量相對較小,仍有很大的增量空間,。
參考PC和工業(yè)計算機的市場容量對比,,未來服務(wù)機器人有望達到千億美元級的市場。目前服務(wù)機器人還處于產(chǎn)業(yè)化前期,,掃地機器人和無人機等單功能服務(wù)機器人已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,。另外,人口老齡化正在推動醫(yī)療及護理機器人快速產(chǎn)業(yè)化,。美國已經(jīng)有手術(shù)機器人上市公司直覺外科,,以及外骨骼機器人上市公司REWALK,預(yù)計國內(nèi)未來3-5年內(nèi)會出現(xiàn)成規(guī)模的醫(yī)療或護理機器人企業(yè),。
我們認為未來服務(wù)機器人的終極目標(biāo)是人形機器人,,將隨著人工智能的成熟而產(chǎn)業(yè)化。由于服務(wù)機器人兼具標(biāo)準(zhǔn)品和消費品的屬性,,成長爆發(fā)程度遠高于工業(yè)機器人,,這點從近幾年科沃斯掃地機器人和大疆無人機增速可以得到驗證。而且市場空間更大,,因此未來服務(wù)機器人將給相關(guān)上市公司帶來巨大的估值空間,。