“受制于人”國產機器人“出路”何在

時間:2016-09-02

來源:中國傳動網

導語:面對如此巨大的差異,以及核心零部件過度依賴進口的尷尬,國產機器人要想摘取這顆“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,出路何在?

隨著德國“工業(yè)4.0”的不斷推進,機器人產業(yè)如雨后春筍在全球范圍內遍地開花,生產自動化成為了時代潮流,“機器換人”概念漸成現實,建設智能工廠成為大勢所趨。為了進一步貫徹落實《中國制造2025》,打破中國制造業(yè)“大而不強”的局面,讓“中國制造”走向“中國智造”,中國政企也緊跟潮流。今年4月,工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財政部等三部委聯合印發(fā)了《機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》,為“十三五”期間我國機器人產業(yè)發(fā)展描繪了清晰的藍圖。

當前,“機器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個重要切入點和增長點,將會影響全球制造業(yè)格局,其市場前景是可期的。機器人作為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,其研發(fā)、生產、制造、應用的全過程是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造水平的重要標志。隨著我國工業(yè)自動化的不斷深入發(fā)展,機器人產業(yè)已形成了較為完善的產業(yè)基礎,在很多行業(yè)中都得到了快速發(fā)展,并發(fā)揮了重要作用。但與發(fā)達國家相比,我國機器人產業(yè)仍存在較大差距,特別是核心零部件零部件嚴重依賴進口,使得機器人成本居高不下,產業(yè)化更是面臨巨大挑戰(zhàn)。面對如此巨大的差異,以及核心零部件過度依賴進口的尷尬,國產機器人要想摘取這顆“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,出路何在?

分析原因,正視現狀
三大核心零部件過度依賴進口

中國作為全球最大的機器人市場,已得到了機器人大國的稱號,但是機器人產業(yè)的實力離“強國”還很遙遠。相較于國外先進的機器人技術,我國機器人行業(yè)技術基礎相對薄弱,在一些生產機器人的外企眼中,“中國產品的品質和性能還很不夠”。主要表現是高端產品缺乏,核心零部件技術弱,產品穩(wěn)定性差,這些成為了制約中國機器人產業(yè)的主要瓶頸?!皽p速機、伺服電機、控制器”作為工業(yè)機器人的三大核心零部件,占到了工業(yè)機器人成本的70%,其核心技術仍然被國外所掌控。當前,國內企業(yè)也在努力追趕,伺服驅動成為了率先取得突破的領域之一。未來,在核心技術以及零部件領域的進一步突破成為了取勝的關鍵。

減速機

減速器在機械傳動領域是連接動力源和執(zhí)行機構之間的中間裝置,在兩者之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用,使用它的目的是降低轉速,傳輸更大的力矩,對機器人的精度影響很大。

減速機可以分為兩種,安裝在機座、大臂、肩膀等重負載位置的RV減速機和安裝在小臂、腕部或手部等輕負載位置的諧波減速機。RV減速機是純機械的精密部件,材料、熱處理工藝和高精度加工機床缺一不可;諧波減速機僅有三個基本零部件,結構相對簡單。工業(yè)和基礎是RV減速機的核心和難點,將200多個零部件組合在一起,而且不能出現過大偏差,這種苛刻的精度要求需要多年行業(yè)經驗的積累,我國在這幾個方面長期落后。相反,國產諧波減速機跟國外相比差距不算大,并在國產機器人上面有廣泛應用。

 機器人用精密減速器是工業(yè)機器人中最關鍵的功能部件,是機器人產業(yè)鏈至關重要的應用環(huán)節(jié),也是目前我國機器人產業(yè)發(fā)展需要突破的瓶頸。目前國際機器人所配套的減速器中,RV減速器占比70%以上,諧波減速器占比20%左右,RV減速器成為制約全球機器人發(fā)展的核心部件。目前,全球能夠提供規(guī)?;倚阅芸煽康木軠p速器生產企業(yè)不算多,基本被日本公司壟斷,連abb、發(fā)那科、安川、庫卡等著名的國際“工業(yè)機器人四大家族”都一直用日本的哈默納科和納博特斯克這兩家公司的減速機。據資料顯示,2015年約有75%的精密減速器由日本進口,主要供應商是哈默納科、納博特斯克和住友公司等。

相比國外先進技術,我國的研究較晚,技術不成熟,與國外存在較大差距,形成了精密減速器不能自給自足的局面,嚴重依賴進口,制約了我國工業(yè)機器人的發(fā)展,特別是在我國工業(yè)機器人逐漸產業(yè)化時期,精密減速機的關鍵技術突破顯得更加迫切。鑒于這種現狀,我國企業(yè)也在需求突破,開始不斷深入介入國產減速機產品的研發(fā)銷售。包括秦川機床、雙環(huán)傳動、大族激光、巨輪股份、恒豐泰、南通振康、武漢精華、正上科技等數家企業(yè)都在大力發(fā)展國產減速機產品。

伺服電機

伺服電機是將機器人大腦發(fā)出的運動指令轉換為運動動作的部件,在機器人中用作執(zhí)行單元,作為影響機器人工作性能的主要因素,相當于人體肌肉的作用,是工業(yè)機器人的動力系統,一般安裝在機器人的“關節(jié)”處,是機器人運動的“心臟”。伺服電機主要分為步進、交流和直流,機器人行業(yè)應用最多的是交流伺服電機。

 不可否認的是伺服電機市場競爭激烈,外資企業(yè)依然優(yōu)勢明顯,國外品牌占據了中國伺服電機市場近75%的市場份額,市場主要來自日本和歐美。其中,日系產品以約45%的市場份額居首,包括松下、三菱電機、安川、三洋、富士等,其產品特點是技術和性能水平比較符合中國用戶的需求,憑借良好的產品性能、極具競爭力的價格和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源,占據了大量市場份額,在中小型OEM市場上尤其具有壟斷優(yōu)勢。雖然國產伺服系統在市場上的比重比較低,但是,相對于減速器,伺服電機和驅動器市場未形成主要廠商壟斷現象。特別是近幾年國產品牌伺服系統的發(fā)展也很迅速,獲得了一定的市場認可,比較具有代表性的企業(yè)主要有華中數控、廣州數控等。同時還有一大批相關企業(yè)也進入到了伺服系統行業(yè),比如深圳的英威騰、匯川科技,大連的安迪等。國產伺服系統在技術與性能上與國外品牌有較大的差距,并且產品質量與穩(wěn)定性也不能同國外品牌同日而語,但國產伺服系統廠商為中小型制造加工企業(yè)提供了價格低廉的伺服產品與快捷迅速的售后服務,很好的滿足了經濟型企業(yè)用戶的需求。目前,國內的一些公司在伺服電機和驅動器領域也取得了一定的成績,我國的伺服系統自主配套能力不斷增強,產品質量追趕國際廣商,市場份額正在逐步擴大。

隨著國內裝備制造業(yè)整體性的產業(yè)升級,其自動化、數控化、智能化的發(fā)展方向為伺服電機產品提供了十分廣闊的市場空間。據十三五規(guī)劃期指出,未來3-5年,機器人伺服系統占比將升至第一位,市場規(guī)模超16億元,未來,伺服電機前景是可期的。

控制器

機器人控制器是根據指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務的裝置,它是影響機器人性能的關鍵部分之一,并從一定程度上影響著機器人的發(fā)展,控制器作為機器人的大腦,決定了機器人性能的優(yōu)劣??刂破髯顬橹匾氖瞧溥\行的軟件模塊,通過動力學算法控制機器人的動作和響應各種信號,進行人機交互,實現高精度的運動和定位。

單從技術的角度來看,控制器國內外差距是最小的??刂破靼ㄓ布蛙浖刹糠郑河布褪枪I(yè)控制板卡,包括一些主控單元、信號處理部分等電路,這一方面國產品牌已經掌握主動權;軟件部分主要是控制算法、二次開發(fā)等,國產品牌在穩(wěn)定性、響應速度、易用性等方面還存在一定的差距。由于機器人控制器“神經中樞”的地位和門檻相對較低,不同于其他部件,它與本體一樣,成熟機器人廠商一般會自行開發(fā)控制器,用以保證機器人的穩(wěn)定性和維護技術體系,因此控制器的市場份額基本跟機器人本體一致,這也是為什么國內專業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)與國外存在一定差距的原因。

當前,現有的機器人控制器封閉構造,帶來開放性差、軟件獨立性差、容錯性差、擴展性差、缺乏網絡功能等缺點,已不能適應智能化和柔性化要求。隨著市場大環(huán)境的不斷變化,開發(fā)模塊化、標準化機器人控制器,各個層次對用戶開放成為了機器人控制器的一個發(fā)展方向。我國863計劃也已經立項,機器人接口統一是大趨勢,未來可能會出現提供控制器模塊的平臺型企業(yè)??梢赃@么說,我國專業(yè)研發(fā)控制器企業(yè)的機會在于標準化和開放性。

進入研發(fā)難度較低的控制器行業(yè),我國企業(yè)優(yōu)勢明顯??刂破骱退欧到y關聯緊密,用戶選擇的排序分別是可靠穩(wěn)定性、價格、服務,從服務和性價比入手是國內企業(yè)突破的方向。在我國,華中數控、新松、新時達、南京埃斯頓、匯川技術、廣州數控、廣泰數控等企業(yè)多年來堅持對運動控制領域長期深入的研究,大量資金、人才、技術的投入,經過市場長時間的驗證,國內企業(yè)在控制器領域都已取得了長足的發(fā)展。

破局之路,任重道遠

國產機器人積極謀求“出路”

近年來,在人力資本、招工難、提高生產效率等多重因素影響下,許多行業(yè)都在機器換人,應用工業(yè)機器人、智能機器人等成為我國傳統制造業(yè)企業(yè)轉型的首選方案。隨著我國產業(yè)轉型升級的不斷深入,工業(yè)機器人的應用范圍也越來越廣。當前,我國已成為世界上最大的機器人市場。

在我國,機器人擁有如此巨大的市場,但國產機器人的技術卻跟不上市場的需求。有數據顯示,國外機器人占據了超過90%的市場份額,在機器人高端應用市場,更是看不到國產機器人的蹤影,我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外的相比還有很大的距離。目前,國內機器人產業(yè)無論在單體還是核心零部件上仍然落后于日、美、韓等發(fā)達國家。面對如此尷尬境地,國產機器人如何破局,怎樣謀求“出路”;又如何在后來居上,怎樣在競爭中完美“逆襲”;以及我國如何由機器人“大國”成為機器人產業(yè)的實力“強國”,這些都成為了國內企業(yè)必須思考的問題。

“出路”之一——突破核心技術,培養(yǎng)專業(yè)人才

機器人產業(yè)“破局”,首先需要攻克核心技術。2015年,工信部發(fā)布了《關于推進工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展的指導意見》,強調要在核心技術及零部件上實現突破,為我國工業(yè)機器人企業(yè)發(fā)展指明了方向。

目前,我國機器人產業(yè)發(fā)展水平相對較低,雖然也有一定的科研實力和人才儲備,但仍處于低端水平,真正有技術、有規(guī)模、能實現大批量生產工業(yè)機器人的企業(yè)鳳毛麟角。

因此,國產機器人企業(yè)要想擺脫這一困境,加大自身核心零部件的研發(fā)投入具有重要的戰(zhàn)略意義。同時,產學研結合是加快突破技術瓶頸的另一條途徑。我國雖然有近百家從事工業(yè)機器人研究的高校院所和企業(yè),但是現行的體制造成各家研究過于獨立封閉,研究分散未能形成合力。產學研各自為戰(zhàn),無統一標準,低水平重復研究。而在基礎技術體系的普及、共享及高端技術的研究等方面,我國的研究力量投入還遠遠不夠。此外,工業(yè)機器人產業(yè)既需要技術人才,又需要專業(yè)性的管理、運營、產品人才。即培養(yǎng)掌握工業(yè)機器人應用與維護專業(yè)基礎理論知識和操作技能,能獨立從事大型機電設備,工業(yè)機器人的安裝、編程、調試、維修、運行和管理等方面的工作任務,具有較好的實踐經驗,能進行生產管理及創(chuàng)新精神和服務精神,適應機器人系統維護和保養(yǎng),機器人工作站安裝、調試、維修與運行管理第一線需要的高機能人才。

“出路”之二——堅持政府主導,企業(yè)參與創(chuàng)新

中國有如此巨大的機器人市場,但是產業(yè)創(chuàng)新弱、產業(yè)相對落后、競爭能力差,成為中國機器人產業(yè)的發(fā)展“瓶頸”。十八屆五中全會提出,要構建產業(yè)新體系,加快建設制造強國,實施《中國制造2025》,實施智能制造工程,構建新型制造體系,促進新一代高檔數控機床和機器人等產業(yè)發(fā)展壯大。可以這么說,堅持創(chuàng)新理念既是國產機器人企業(yè)破解難題的方法也是其發(fā)展的目標。

企業(yè)的創(chuàng)新體系是伴隨著企業(yè)的發(fā)展壯大而建立起來的,對于國內初創(chuàng)的機器人公司,堅持創(chuàng)新理念包括創(chuàng)新戰(zhàn)略、創(chuàng)新戰(zhàn)術、創(chuàng)新流程、創(chuàng)新規(guī)劃、創(chuàng)新人才、創(chuàng)新制度。國產機器人企業(yè)只有不斷堅持創(chuàng)新發(fā)展,靠創(chuàng)新塑造增長新動力、打造發(fā)展新引擎,才能為引領經濟發(fā)展新常態(tài),為企業(yè)實現轉型升級提供堅實支撐和強勁動力。

創(chuàng)新驅動促進未來機器人技術和產業(yè)化進程,必須從多種途徑尋求“突圍”和趕超,從市場、企業(yè)、政府等幾方面探索機器人產業(yè)發(fā)展的最優(yōu)路徑。

一是制定我國機器人技術和產業(yè)發(fā)展規(guī)劃。通過加強頂層設計,制定符合我國發(fā)展實際的“機器人技術路線圖”,明確技術發(fā)展的步驟、重點突破的關鍵核心技術、工藝與零部件以及產業(yè)化路徑。二是走中國特色的差異化機器人發(fā)展道路。相較于工業(yè)機器人,在服務機器人和新型機器人領域,國內外差距較小。未來我國機器人產業(yè)要想實現“彎道超車”,最可能的途徑就是發(fā)展服務機器人。三是組織編制中國機器人產業(yè)行業(yè)標準體系結構圖和標準明細表,用加大對機器人產業(yè)的資金支持力度和政策扶持等方式,扶持機器人產業(yè)健康發(fā)展。

“出路”之三——瞄準細分市場,尋求“差異化”突圍

差異化發(fā)展是指企業(yè)在有限的資源條件下,為取得最大的競爭優(yōu)勢,以自己的差異化產品為中心,發(fā)揮自身優(yōu)勢,充分利用外部資源,對外部資源和力量進行有效整合,達到降低成本、提高競爭力的目的,這就是差異化競爭。差異化的競爭策略要求企業(yè)管理者突出強調企業(yè)的個性,要求企業(yè)在產品質量、價格或者服務、促銷等一切競爭手段上選擇較少的幾項,開發(fā)具有特色的長時期利基市場。這是企業(yè)尋求競爭優(yōu)勢,構造競爭堡壘的基礎。

縱觀機器人行業(yè),一個不爭的事實是國外企業(yè)在機器人行業(yè)起步較早,現如今其產業(yè)已形成規(guī)?;瘍?yōu)勢,并且在研發(fā)設計、核心零部件等領域都形成了標準化流程,具有較強的領先優(yōu)勢。相較之下,國產機器人企業(yè)由于起步較晚,普遍存在規(guī)模小、創(chuàng)新能力薄弱等問題。在伺服系統和減速器等核心零部件上,對國外的依賴程度仍然較高,就目前來看,外資企業(yè)仍然占據著產業(yè)鏈的主導地位,國產機器人企業(yè)在此方面毫無優(yōu)勢可言。

“強龍難壓地頭蛇”這句話不無道理。雖然國產機器人企業(yè)綜合實力有限,但在中國,國產機器人企業(yè)優(yōu)勢更明顯,本地化屬性使國產機器人企業(yè)更加了解國內應用企業(yè)的實際需求,能夠為國內需求企業(yè)提供量身定做的產品和服務,也比外資企業(yè)更“接地氣”。就當前大形勢以及機器人產業(yè)發(fā)展現狀來看,國產機器人企業(yè)只有瞄準細分市場,有針對性的地開發(fā)、提供差異化產品與服務,才能在夾縫中尋求突圍之道。

產品要有特色、要與眾不同,這是中國機器人產業(yè)發(fā)展唯一的出路。其中“特色”二字是關鍵,企業(yè)必須要有自己的細分客戶群,不然很難生存下去。上升到行業(yè)的角度來講,國產機器人作為“后來者”,要想在工業(yè)機器人行業(yè)分一杯羹,國產機器人企業(yè)必須要結合市場的需求以及公司本身的狀況,找到一條適合自己公司發(fā)展的運行模式?,F如今,企業(yè)為了在激烈的競爭中存活,必須發(fā)展與其他企業(yè)不同的生存能力,必須懂得“任何優(yōu)勢都來自于差異化競爭”這個道理,拓展并利用一切可利用的資源去填補企業(yè)生態(tài)系統中的生態(tài)空缺,找到最能發(fā)揮自己作用的位置,從而發(fā)現生存和發(fā)展空間。

例如國產機器人企業(yè)可以生產那些經濟實用、針對細分和專業(yè)領域的機器人,可以很好地滿足客戶的特殊需求,依然會有廣闊的市場前景。同時,國產機器人可以選擇關注機器人周邊產品的技術集成,如工業(yè)視覺,生產出高技術含量高水準的機器人,在集約化集成化方面有所突破。面對未來可能的價格戰(zhàn),立足自身產品,找準市場需求點,這些都是國產機器人企業(yè)在市場中立于不敗之地的理想應對策略。

面對機器人應用這一廣闊空間,國家從頂層設計和政策等多方面為機器人產業(yè)發(fā)展帶來了便利,“十三五規(guī)劃”的出臺也為機器人發(fā)展指明了方向。在未來,機器人產業(yè)將成為中國經濟轉型升級下的新產業(yè)增長點,其發(fā)展的核心方向是人機共融,即要求機器人更加靈活,適應更多的作業(yè),成為更高效的設備;同時,智能硬件是發(fā)展趨勢,核心動力是發(fā)展關鍵,服務機器人市場將更廣闊。

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