工業機器人產業：現狀、產業鏈及發展模式分析

陳春春

在新一輪技術革命和產業變革的時代背景下，全球各主要經濟主體積極圍繞以工業機器人為主的智能制造業展開激烈競爭。可以預期，工業機器人將為我國全面提升社會生產力提供支持，并為我國加快經濟轉型、建成創新型國家做出重要貢獻。

在新一輪技術革命和產業變革的時代背景下，全球各主要經濟體積極圍繞以工業機器人為主的智能制造業展開激烈競爭。順應趨勢，國家相關部門陸續頒布《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》《智能制造發展規劃（2016-2020年）》《新一代人工智能發展規劃》等文件，這使推動工業機器人產業的發展得以上升為國家戰略。可以預期，工業機器人將為我國全面提升社會生產力提供支持，并為我國加快經濟轉型、建成創新型國家做出重要貢獻。

工業機器人產業的國內發展現狀

國內工業機器人產業的發展階段

國內的工業機器人產業起步于上世紀70年代，大致可分為以下幾個階段：第一階段是1970年～1985年的“萌芽期”，此階段主要側重于工業機器人的理論研究;第二階段是1986年～1990年的“技術研發期”，此階段政府加大了對工業機器人研究的支持力度，并制定出詳細的工業機器人技術攻關計劃;第三階段是1991年～2000年的“原型開發期”，此階段國內對焊接機器人、計算機數控機床等相關技術和設備進行了優先開發，并以此奠定了國產機器人商品化和工業化推廣的基礎。同時，一些工業機器人制造商也在市場中嶄露頭角，如：新松機器人、博實股份、北京機械工業自動化所及廣州數控等。第四階段是2001年～2010年的“初步工業化期”，此階段國內首次對工業機器人進行了規模化使用，重點包括深海載人、高精切割、危險作業、反恐軍械等領域。第五階段是2011年～現在的“快速發展期”，此階段工業機器人的采購、生產和應用開始激增。2013年，中國超越日本成為全球最大的工業機器人市場;2016年，中國工業機器人企業的數量達到1500家，僅廣東省就超過了280家;2017年，中國工業機器人的銷售數量接近10萬臺，占全球工業機器人市場的1/3。不僅如此，長三角、珠三角、環渤海和中西部地區還分別形成了各自具有代表性的工業機器人產業聚集區域。

國內工業機器人產業的產量狀況

得益于產業政策的激勵和市場需求的帶動，近年來我國工業機器人的產量快速增長。根據《中國工業機器人行業市場深度評估及投資前景評估報告》，在2012年，我國工業機器人的產量僅為5763套;到2013年，就已達到9548套;再到2014年，已為12050套。三年來，增長了109%。此后，我國工業機器人的產量增長更加強勁：2015年為32996套，2016年為72426套，2017年為131079套。具體如圖1所示。

國內工業機器人產業的應用情況

從這些工業機器人的應用領域來看，國內的工業機器人主要分布于汽車行業、3C電子電氣行業、金屬加工行業、塑料及化學制品行業、食品飲料及煙草行業等（如圖2所示）。

其中，汽車行業的占比最高，約為33.25%;其次是3C電子電氣行業，約為27.65%;第三是金屬加工行業，約為10.76%;第四是塑料及化學制品行業，約為7.85%;第五是食品飲料及煙草行業，約為2.27%。其余行業，占比18.22%。

目前國內工業機器人產業的領頭羊公司概況

目前，國內工業機器人產業的領頭羊公司主要有：新松機器人、博實股份、北京機械工業自動化研究所、廣州數控等。

新松機器人

新松機器人成立于2000年，是一家以機器人技術為核心、提供全智能產品及服務的高科技公司，隸屬于中國科學院。該公司是全球機器人產品線最全的廠商之一，也是目前國內最大的機器人產業化基地。公司主要以機器人及其軟、硬件技術為主，引領中國機器人產業的發展。新松機器人不僅是國內機器人行業第一家上市的公司，也是中國機器人產業聯盟理事長單位。

博實股份

博實股份成立于1997年，其產品和服務以工業機器人及系統解決方案為主，大多應用于治金、化工、食品和汽車等行業，是國內少數幾家既有自主研發、又有成套生產條件的企業之一。博實股份的產品出口歐洲、非洲等十多個國家，產品指標達到國內領先、國際先進水平。2009年，博實股份入選“福布斯中國最具潛力中小型企業”200強;2014年，博實股份進入“福布斯中國上市潛力企業”100強;2017年，博實股份成為“中國人工智能企業TOP100”及“中國智能制造百強企業”。

北京機械工業自動化研究所

北京機械工業自動化研究所創建于1954年，系原機械工業部直屬的專業科研機構，現轉制為中央直屬大型科技企業，隸屬于機械科學研究總院。幾十年來，自動化所專注于制造業自動化和信息化的單元技術、集成技術、機器人技術等相關配套技術及系統與設備的研究、開發與生產，現已成為發展制造業綜合自動化和信息化技術為目標的多專業綜合性高新技術企業。自動化所擁有經國家批準建立的“國家‘863'計劃智能機器人產業化基地”、“制造業自動化國家工程研究中心”、“機械工業自動化生產力促進中心”等國家級的科研、開發基地，曾為長春客車、重慶力帆、濰柴動力等多家著名企業提供工業機器人的開發服務。

廣州數控

廣州數控是廣東省20家重點裝備制造企業之一，是國家863重點項目《中檔數控系統產業化支撐技術》的主要承擔企業。廣州數控自2006年開始進行工業機器人的研發，現已完全實現系列化的工業機器人生產，其中包括50kg以下的搬運機器人，以及400kg以下的碼垛機器人。這些機器人能夠應用于搬運、裝卸、焊接以及噴涂等工序，以實現多種生產工藝的自動化需求。2016年，廣州數控獲得“廣東省機器人骨干企業證書”;同年，廣州數控又獲評“廣州創新百強企業”。

中國工業機器人的產業鏈分析

根據工業機器人產業鏈的構成情況和上下游關系，我國工業機器人產業鏈主要由原材料、零部件（上游）、機器人本體（中游）、系統集成（下游）以及行業應用等幾個環節組成，具體如圖3所示。

首先，原材料環節。工業機器人的原材料比較簡單，包括傳統原材料和新型材料兩部分。其中，傳統原材料主要有：鑄鐵、鋁合金和不銹鋼等;而新型材料主要有：樹脂、尼龍和碳纖維等。

其次，零部件（上游）環節。零部件（上游）環節主要包括：控制器、伺服電機、減速機以及執行系統等。其中，控制器、伺服電機和減速機是生產工業機器人的關鍵零部件，也是國內外工業機器人著力打造的核心競爭力之所在。就開發的難易程度而言，控制器是工業機器人開發的配套設備，開發難度中等;伺服電機是工業機器人的核心驅動機構，開發難度中上;減速機是封閉在工業機器人剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，開發難度最高。

再次，機器人本體（中游）環節。機器人本體（中游）環節，主要負責工業機器人的支柱、手臂、底座等部件與減速機等零部件的加工和組裝。按照機械結構形式的不同，工業機器人又可分為直角坐標型工業機器人、圓柱坐標型工業機器人、并聯型工業機器人以及關節型工業機器人。在中游環節，關節型工業機器人的功能最強大，用量也最多（幾乎占到機器人本體市場規模的八成以上），因此大多工業機器人企業都把重點放在關節型工業機器人，甚至很多企業只研發、生產關節型工業機器人。

從次，系統集成（下游）環節。系統集成（下游）環節，主要負責工業機器人應用系統的開發和集成，也即，在各類工業機器人（本體）上安置不同的執行機構，實現不同的應用功能。按應用方向的不同，工業機器人又可細分為焊接機器人、噴涂機器人、裝配機器人、搬運機器人、碼垛機器人等多種類型。

最后，應用環節。應用環節，顧名思義將工業機器人應用于自動化生產線，是利用以工業機器人為主的自動化設備，完成搬運、分揀、上下料、裝配、焊接、噴涂、檢測等其中一部分或大部分生產線上的工作，達到減少人員使用、實現生產自動化的目的，其最高形式是自動化技術和信息數字化技術相結合的智慧工廠。

應該承認，目前中國工業機器人的產業鏈還存在不少問題：1）在上游環節，工業機器人關鍵零部件包括控制器、高性能伺服電機和精密減速機等因缺乏核心技術，產品的性價比較差，嚴重存在進口依賴;2）在中游環節，工業機器人的本體市場被外資品牌占領，發那科、安川、庫卡、ABB 等四大工業機器人巨頭在中國工業機器人市場的份額已超過60%;3）在下游環節，目前眾多國內工業機器人企業集中在系統集成領域，競爭激烈，議價能力弱、利潤空間不大。這些問題，對我國工業機器人產業的發展帶來了不少挑戰。

我國創新發展工業機器人產業的模式選擇和支持政策

目前，在我國工業機器人產業的發展過程中，知識的嵌入、產學研的協同和創新普遍存在，協同已成為推動產業發展的關鍵因素，并且具有明顯的網狀特征。因此，與美國的自然成長模式、歐洲的橫向集群模式和日本的國際外向型模式不同，我國大力發展工業機器人產業，應該選擇一條“網絡協同創新”的道路。這里的“網絡協同創新”應當包括以下要點：

第一，構建跨行業、跨產業鏈的合作網絡。創新，本質上是多個不同屬性的主體通過合作網絡共同協作的結果，例如，特定產業、高校、研究機構以及下游產品的使用者，可共同確定研究的目標和技術攻關的問題，通過分工各行其責。

第二，在多個市場主體、甚至多個政府主體和企業主體之間進行資源的交換和整合，以實現創新要素的協同;同時，將產業布局、產業結構和產品市場相結合，以推動工業機器人產業鏈的上中下游網絡協同創新發展。

第三，以核心技術為抓手，突破材料、驅動、傳感器、控制器等的技術壁壘，在機器人學習、認識、人機交互與協作等諸多基礎領域得到提升，強化工業機器人與新一代信息技術的整合，為高性能工業機器人核心部件、工業機器人傳感器、工業機器人軟件等提供強有力的保障。

“網絡協同創新”模式，既關注了工業機器人產業鏈的協同發展，又注重了工業機器人核心技術的研發和突破，有助于我國工業機器人產業的健康持續發展。當然，好的發展模式還需要有好的社會政策給予支持，主要包括產業結構、產業組織和技術創新等方面。

首先，在產業結構的支持政策方面，應設立與機器人控制器、伺服器和減速器相關的重大項目，對制約工業機器人產業發展的戰略性科技領域進行集中攻關，著力促進工業機器人本體產業取得階段性進展。此外，還應通過網絡協同創新，盡快形成一批具有自主知識產權的核心芯片，力爭在移動通信、信息安全、汽車電子、傳感器技術等重點領域取得突破。

其次，在產業組織的支持政策方面，我們主張，重點支持大企業牽頭組織創新網絡，積極開展對國外工業機器人企業的并購。同時，各地方工業機器人產業的主管部門也要爭取相應的產業政策，集中力量扶持實力相當、成長性好的大企業，對這些大企業給予適當的政策優惠和照顧。同時，在面對發達國家設置的技術標準、專利技術貿易壁壘時，我們也應冷靜應對，提前建立有效的貿易爭端解決機制。

最后，在技術創新的支持政策方面，應改變過去多年來由國家作為創新主體的創新體系，確立以企業作為創新主體的新型創新體系。不可否認，國家在技術創新體系中起到推動、協調和財政支持的重要作用;但是，應該意識到，企業才是工業機器人產業的創新主體，應推動企業建立完善的激勵機制和技術轉移機制，釋放企業活力，讓其為工業機器人產業的發展做出更大貢獻。