工业机器人“机器换手”是未来实现智能制造的重要环节。工业机器人被广泛使用。工业本领域的多关节机械手或多自由度机械装置具有一定的自动性,依靠自身的动力和控制能力可以实现多种。工业加工和制造功能。
在下游需求和政策支持的推动下,中国已经并将继续成为世界第一。机器人市场的位置。
根据中国的说法工业机器人中国工业发展白皮书(2020年)。工业机器人2017-2019年市场规模增速有所放缓,但未来几年,随着下游行业需求的提升,我国制造业智能化转型升级需求日益凸显。工业机器人需求依然强劲。IFR预测,到2023年,中国将工业机器人市场规模将超过100亿美元。
工业机器人工业链条
工业机器人经过30多年的发展,该行业已经形成了完整的产业链。
上游是三个主要部件:减速器、控制系统和伺服系统。
中游是机器人本体,即立场和执行。机构,包括手臂、手腕等。根据结构形式,本体可分为直角坐标、球坐标、柱坐标、关节坐标等类型。
下游是系统集成商,主要是自动化设备制造商(即系统集成商),涵盖焊接,机械加工,装配、搬运、分拣、喷涂和其他生产领域。
最终客户包括汽车、电子、金属、塑料、食品、生化等行业。
上游:三个主要组件
上游核心组件包括工业机器人关键环节占据工业机器人整机的大部分成本和利润也是技术上的核心和难点,这就是冲击。机器人性能最重要的部分。
控制器、伺服电机和减速器的成本占。工业机器人总成本在70%左右,其中减速器占35%左右,伺服占20%左右,控制器占15%左右,车身和其他部分分别只占15%和15%。
控制器:工业机器人大脑
控制器组件工业机器人三个主要组件之一是工业机器人大脑,对吗机器人性能起着决定性的作用。控制器主控制机器人工作空间中的运动位置、姿态和轨迹,操作顺序和动作时间等。
由于其“神经中枢”的地位和相对较低的门槛,控制器是成熟的机器人厂商一般自己开发产品,保证稳定性,维护技术体系。因此,控制器与本体之间的绑定作用是强烈的,也是主流的。机器人厂家都有自己的控制系统与之匹配,还有国产的。工业机器人控制器市场多被日系和欧美品牌占据。
Yifanake,安川以库卡、ABB为代表的四大家族普遍采用自产自用的生产模式,在中国。工业机器人控制器市场的占比与其在本体市场的占比基本一致,达到40%以上。
控制器包括硬件和软件:控制器的硬件芯片依赖进口,软件算法差异较大。
国内厂商的控制器硬件方案已经达到国际水平,但材料有限,底层芯片依赖进口。世界上有强大的制造商,如巴克、Befo和B&R,它们提供控制器的底层平台。单纯做控制器的国内企业很难突破。
在软件领域,国际工业机器人品牌起步早,经验和数据丰富。国产品牌在稳定性、响应速度、易用性上还是有一些差距的。
控制器的未来趋势是标准化和开放化。机器人接口的统一是大势所趋,未来可能会有平台企业提供控制器模块。
伺服系统:工业机器人电力的主要来源
伺服系统是用来精确跟踪或再现某一过程的反馈控制系统,由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成。工业机器人力量的主要来源。
伺服系统四大阵营竞争激烈。中国伺服市场分为日系、欧美系、中国台湾省系、国产品牌四大阵营。
目前我国伺服电机高端市场主要被国外企业垄断,进口产品在国内。工业机器人伺服系统市场份额70%以上,主要来自日本和欧美。
其中,日本产品以超过50%的市场份额位居第一。日本品牌依靠良好的产品性能和高度的竞争力价格垄断了中小型OEM(设备制造)市场,与松下、安川、三菱、三洋为代表;这些是老式的日本。工业自动化设备厂商技术全面,产品性能好。价格比率和高可靠性取得了稳定和持续的客户来源。
以西门子、施耐德、博世力士乐等为代表的欧美品牌产品。过载能力高,动态响应好,驱动开放性强,但价格价格贵,体积大,重量大,在高端设备和生产线上更有竞争力。
中国台湾省品牌产品价格并且技术水平定位在外资品牌和国产品牌之间,以台达和东元为代表。
目前,中国大陆企业已经能够在低端伺服领域实现量产,以性价比优势满足中小型、经济型用户的需求,如汇川科技、埃斯顿、英威达、华中数控、广州数控等企业的伺服驱动和电机产品已进入量产阶段,技术路线接近日本产品,整体竞争力不断提升。
缓速器:机器人核心部件
如同机器人减速器是纯机械部分,是最核心、成本最大、技术含量最高的部分。主要在于高精度数控机床等设备的投入,热处理,精密加工等工艺。
精密减速器的制造对材料、设备、工艺等环节都有严格的要求,造成极高的投资和技术壁垒。
工业机器人通常使用RV减速器和谐波减速器,其中RV(旋转矢量)减速器由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成。其中,谐波减速器属于齿轮减速器的一种。
减速器竞争模式
当前全局工业机器人减速机市场寡头垄断,行业集中度高。
从供给侧来看,由于技术含量高、资产投入重、验证周期长,国际上只有Nabtesco、住友、捷克SPINEA、Harmonic等少数公司可以批量提供减速器,呈现出日本公司占主导地位的高度集中局面。
日本纳博茨克是生产RV减速器的世界巨头,约占全球减速器市场份额的60%。工业机器人在该领域,其RV减速机产品在全球RV减速机市场的占有率超过90%。
日本哈默纳科公司在谐波减速器领域占有绝对优势,约占全球减速器市场份额的15%。
此外,住友占有10%的市场份额,其产品包括FINECYCLO系列精密摆线减速器,无侧隙。
相比日企,国内企业切入减速机领域的时间更短。GGII数据显示,国内机器人减速机70%以上的市场份额被国外减速机企业垄断,国产化率不足30%。
在减速器的国产化过程中,虽然已经有上海机电,苏州绿色,幸运,南通许多减速器制造商,如振康、秦川机床、双环传动、仲达立德等。,已经实现量产,市场接受度逐年提高。但是他们和日本还是有一定差距的,主要体现在他们产品的综合性能上,比如精度,稳定性,使用寿命。
由于日本主要企业处于不同的发展阶段,面临着各自的问题,这也给了中国企业迎头赶上的机会。
国产RV减速器的长期逻辑:供小于求
中游:机器人本体——国产替代有望加速。
工业机器人本体按坐标形式可分为直角坐标型、SCARA类型,多关节型,并联类型等
各种类型的工业机器人中型、多接头型和SCARAa型用量最大,应用领域最广。
从市场结构来看,多方联合机器人和SCARA机器人使忙碌工业机器人销售的主要份额,其中多方联合机器人销售额占比59.64%,SCARA机器人销售额占比21.48%。
从本体市场结构来看,现阶段,中国的工业机器人市场仍处于高速增长阶段,高端市场仍被基础外资企业垄断。发那科、ABB、安川,库卡全球机器人四大家族的市场份额合计占50%以上。
中国大部分本体都是中心化的。码垛,装载和卸载,以及搬运以及其他相对低端的领域。根据中国MIR数据库机器人销量监测,本体销量第一梯队的国内企业有Eft、埃斯顿、中兴兴、广州宋新新世达樊棋机器人一方面国内企业在不断扩大产能,另一方面产能利用率也在不断攀升。
下游:系统集成——模式分散。
工业机器人系统集成负责不同的应用场景和用途。机器人本体二次开发,并配套外围设备,实现工业申请。
相对于上游核心组件和中游本体,下游系统集成的技术壁垒最低,具有本地化服务的竞争优势。这个环节有大量的本地集成商,竞争非常激烈。
中国有完整的产业链,汽车工业和3C工业只是国内制造业的一部分。在纺织、煤炭等传统行业,由于技术非常成熟,工业机器人渗透性低。在新能源锂电池、光伏等新兴产业中,工业机器人还在切入制造过程中,渗透率目前处于一个稳定增长的过程中。
从历史上看,由于汽车工业的流水线作业过程,对于工业机器人需求高,也是自动化改造比较成熟的领域。汽车领域的系统集成厂商主要有科莱机电、新时达、哈工大智能、HKUST智能等。
3C电子领域的系统集成商主要包括安徽巨一自动化、智云、雅威、赛腾、深圳日东电子等。新能源领域的主要参与者包括李诺和东方精工。
而国内集成商规模并不大,营收过亿的企业不超过100家,大部分企业的系统集成不超过3000万元。其中,营收超过3亿元的企业主要集中在汽车领域。焊接在集成领域,整体市场竞争格局相对分散。
根据MIR数据库统计的1092家集成商样本数据,本土集成商占95%以上。对903家集成商的行业覆盖分析显示,573家集成商覆盖汽车行业(占比63.5%),372家集成商覆盖3C电子(占比41.2%,其中家电171家,消费电子112家,电子89家),186家集成商覆盖食品饮料行业(占比20.6%),114家集成商覆盖医疗行业(占比12.6%)。通过对903家集成商的流程覆盖分析发现,在汽车、3C电子、食品饮料、医疗、新能源等头部行业,几乎已经覆盖了所有的流程环节,在其他长尾行业,流程环节覆盖也在迅速扩大。
基于资源整合能力、行业理解积累、资本规模三大核心竞争力,长尾集成商将不断被淘汰,企业数量将大幅减少,系统集成细分领域的行业龙头将更加强大,享受新一轮自动化景气周期。
近年来,工业机器人替代劳动力的经济效应拐点已经出现。工业机器人市场需求在增长。
亚太地区目前是全球性的。机器人消费量最大、增长率最高的地区。近年来,工业机器人四家已计划在中国增加产能,预计未来也将是增长潜力最大的地区。国内的工业机器人企业也在通过不断的市场开拓,市场份额在逐渐增加。
将来的工业对自动化的需求将蔓延到低渗透率行业,如锂电池、食品加工、家用电器等。,而这些行业的资本扩张有望成为驱动因素。目前,中国的经济增长属性依然突出。在新兴产业资本扩张的小周期波动下,中国工业机器人需求将呈现周期与增长相结合的趋势。