http://m.casecurityhq.com 2023-08-11 15:02 來源:虎嗅智庫
核心觀點(diǎn):
自我國提出要打造自主可控的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系以來,各行各業(yè)便在攻克技術(shù)難關(guān),加快國產(chǎn)替代的步伐。工業(yè)機(jī)器人作為制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化的重要組成,無疑是國產(chǎn)替代的重點(diǎn)領(lǐng)域。
中國市場作為全球工業(yè)機(jī)器人最大的消費(fèi)市場,占據(jù)全球出貨量50%以上,但在全球最大的單一市場(國內(nèi)市場)國外廠商依舊占據(jù)明顯優(yōu)勢。具體來看,附加值較低的中低端制造業(yè)國產(chǎn)化率較高,占據(jù)超過50%以上的市場份額,但在附加值較高的制造業(yè)國產(chǎn)化率維持較低水平;分類型來看,自由度高且精度控制難度較大的機(jī)器人市場占比較低;從制造業(yè)環(huán)節(jié)來看,機(jī)器人應(yīng)用的主要制造環(huán)節(jié)的市場占比均未超過50%。
我國對工業(yè)機(jī)器人核心零部件的研究起步較晚,與國外技術(shù)有一定差距,造成不能完全自給自足的局面,一定程度上致使中上游生產(chǎn)成本居高不下,進(jìn)而影響下游差異化、定制化應(yīng)用集成的進(jìn)程。所以,在供應(yīng)鏈安全、成本可控、差異化/定制化等需求背景下,國產(chǎn)替代勢在必行。
虎嗅智庫將從工業(yè)機(jī)器人的上游核心零部件、中游本體和下游集成三個(gè)環(huán)節(jié)拆解國產(chǎn)替代的核心突破點(diǎn),并對未來工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)替代路徑作出研判。
上游核心零部件技術(shù)基本盤薄弱,采取從“低端”到“高端”的逐步替代
工業(yè)機(jī)器人上游核心零部件主要有三種,分別是減速器、控制器和伺服系統(tǒng),三者合計(jì)成本占據(jù)機(jī)器人本體總成本的約60%以上,對于工業(yè)機(jī)器人成本下探和性能影響比較大。
數(shù)據(jù)顯示,工業(yè)機(jī)器人上游三大件國產(chǎn)化率近些年均有不同程度地上升,但國外廠商依舊占據(jù)一半以上的市場份額。具體來看,減速器的國產(chǎn)化率較高,且每年的滲透幅度也最為明顯,而伺服系統(tǒng)國產(chǎn)化進(jìn)程表現(xiàn)較差。
減速器屬于高精密度產(chǎn)品,技術(shù)門檻高,行業(yè)壁壘大,是我國的薄弱環(huán)節(jié)之一。減速器主要分為諧波減速器和RV減速器。諧波減速器方面,國產(chǎn)諧波減速器易發(fā)生筒體斷裂、柔輪輸出軸扭轉(zhuǎn)剛性不足、齒面磨損等情況,其使用壽命和精度受以下四個(gè)方面因素的影響:
相比諧波減速器,RV減速器的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,由于其承載能力大等特點(diǎn),對加工工藝的要求更為苛刻。目前,RV減速器仍面臨零部件定位不精準(zhǔn)、精度標(biāo)準(zhǔn)化低、難以量產(chǎn)等問題。
設(shè)計(jì)難度方面,在RV減速器設(shè)計(jì)過程中需要反復(fù)測試和校正零部件、齒形來實(shí)現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定性,對數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)精度的要求比較高。加工裝配方面,RV減速器對零部件裝配精度、齒面熱處理、成組技術(shù)等方面要求非常高,不同零部件需要保持相同的運(yùn)動(dòng)公差,但我國目前難以達(dá)到P4級別水平。
伺服系統(tǒng)方面,國內(nèi)差距主要在于高精度伺服驅(qū)動(dòng)器和編碼器的設(shè)計(jì)和工藝,這導(dǎo)致了高端伺服系統(tǒng)的性能、質(zhì)量和穩(wěn)定性方面的差異。其背后的核心原因在于以下四個(gè)方面:
在控制器方面,國內(nèi)外技術(shù)差距主要體現(xiàn)在軟件層面。具體來看,軟件底層算法通常是非公開的,各家企業(yè)自定參數(shù),在底層軟件構(gòu)架和核心控制算法仍有不足,這會(huì)導(dǎo)致在一些場景下機(jī)器人的穩(wěn)定性、運(yùn)行精度會(huì)受到一定影響;控制算法和二次開發(fā)等方面的差距使得國內(nèi)產(chǎn)品在控制平臺的易用性、響應(yīng)速度等方面存在差距。
雖然,當(dāng)前我國工業(yè)機(jī)器人核心零部件國產(chǎn)替代在逐步進(jìn)行,產(chǎn)品基本參數(shù)表現(xiàn)已幾乎持平,但在高精度領(lǐng)域仍有較大差距,芯片和核心產(chǎn)品技術(shù)仍有待突破。從開發(fā)難度上看,減速器難度最高,伺服系統(tǒng)中上,控制器中下,三者共同構(gòu)成工業(yè)機(jī)器人核心競爭力。除此之外,三者同時(shí)存在固定資產(chǎn)投入大、客戶實(shí)際驗(yàn)證周期長等客觀因素,制約本土廠商的技術(shù)發(fā)展。
中下游停留在中低端,沖擊中高端市場面臨重重阻礙
近年來國產(chǎn)替代浪潮興起,國內(nèi)崛起一批新興玩家,蠶食掉四大家族的部分市場份額,但仍未能撼動(dòng)其市場地位。
根據(jù)MIR數(shù)據(jù),2021年四大家族仍牢牢占據(jù)我國工業(yè)機(jī)器人市場份額前四名,合計(jì)市場份額約40%。盡管國產(chǎn)份額由2015年的18%提升至2021年的33%,但集中度較為分散且暫未出現(xiàn)頭部企業(yè)。
中游國產(chǎn)替代進(jìn)程緩慢,主要受限于核心技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)環(huán)境。本土廠商產(chǎn)品存在“四低”——低技術(shù)、低品質(zhì)、低價(jià)格、低應(yīng)用等問題。
在本體下游的集成方面,我國內(nèi)資集成商占比約80%,但其中大部分的業(yè)務(wù)處于中低端或體量較小的細(xì)分領(lǐng)域,玩家呈現(xiàn)出數(shù)量多、規(guī)模小、工藝偏中低端的現(xiàn)狀。在汽車整車、電子電器和器材制造等體量大、高端工藝的領(lǐng)域,相較于“四大家族”等海外服務(wù)商,自主品牌的優(yōu)勢并不明顯。
產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)阻礙逐個(gè)擊破,加速國產(chǎn)化進(jìn)程
工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈冗長,涉及的技術(shù)環(huán)節(jié)眾多,僅靠單一環(huán)節(jié)的優(yōu)化提升無法產(chǎn)生質(zhì)變。
工業(yè)機(jī)器人的核心價(jià)值是幫助企業(yè)創(chuàng)造更多的業(yè)務(wù)價(jià)值,提升企業(yè)的綜合運(yùn)營管理能力,這種價(jià)值導(dǎo)向的發(fā)展路徑需要產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的協(xié)同發(fā)展,從技術(shù)、產(chǎn)品、行業(yè)等多因素共同驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用廣度與深度,實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈條的互惠共贏,推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化格局產(chǎn)生質(zhì)變。
上游核心零部件:控制算法突破,加速國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人智能化進(jìn)程,形成差異化競爭力,以推動(dòng)國產(chǎn)替代進(jìn)程
上文中提到上游三大件的核心差距所在,而其中控制器的控制算法尤為被國內(nèi)企業(yè)重視。
控制算法方面的優(yōu)化迭代和機(jī)器視覺的加持將驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品走向智能化,是形成國產(chǎn)機(jī)器人廠商差異化競爭力的關(guān)鍵路徑??刂扑惴ǖ華I算法將從內(nèi)部優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和智能決策等能力,推動(dòng)伺服系統(tǒng)和控制器的智能化以及軟硬件工藝的成熟。
目前,我國在機(jī)器視覺算法上具備一定的優(yōu)勢,因此在控制算法取得突破后,國產(chǎn)廠商必然能夠在機(jī)器人智能化時(shí)代具備比較強(qiáng)的競爭力,從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的國產(chǎn)替代。
中游本體:攻克高附加值制造業(yè)場景,需彌補(bǔ)本體產(chǎn)品類型的短板,六軸機(jī)器人性能提升成攻克重點(diǎn)
中游本體制造廠商將聚焦大六軸機(jī)器人等當(dāng)前較為薄弱的領(lǐng)域。目前,大六軸機(jī)器人主要用于下游對機(jī)器人載重、精度、穩(wěn)定性等性能要求較高的場景。該產(chǎn)品技術(shù)壁壘較高,目前也主要被“四大家族”所壟斷。
根據(jù)IFR數(shù)據(jù),我國2022年大六軸機(jī)器人的國產(chǎn)化率僅為17%,遠(yuǎn)低于其他類型機(jī)器人。在邁向國產(chǎn)化的路徑中,產(chǎn)品性能要不斷精進(jìn),由小規(guī)模走向大體量,由低端走向高端,大六軸機(jī)器人的國產(chǎn)替代勢在必行。
下游集成:利用本土優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用集成標(biāo)準(zhǔn)化,部分領(lǐng)域彎道超車
就前文所述,集成商普遍面臨應(yīng)用非標(biāo)的問題,形成開發(fā)成本與滿足客戶訴求之間的矛盾。
解決上述問題有兩種路徑可選。第一種是扎根于某一個(gè)或某幾個(gè)行業(yè)領(lǐng)域,不斷深耕,通過項(xiàng)目案例的積累來覆蓋掉絕大多數(shù)的定制化場景,將這些定制化需求“標(biāo)準(zhǔn)化”;第二種則是將各個(gè)行業(yè)的基礎(chǔ)性、通用性能力“標(biāo)準(zhǔn)化”,并以此覆蓋更多行業(yè)及場景,有助于實(shí)現(xiàn)解決方案快速部署,降低成本的同時(shí),降低開發(fā)應(yīng)用門檻,僅對特定行業(yè)訴求進(jìn)行定制化開發(fā)。
從實(shí)際成本和商業(yè)模式來看,更多廠商選擇第二種方式來降低工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的復(fù)雜性和多樣性,在定制化中逐漸提煉出“4S”(性能、穩(wěn)定性、安全性、智能性)等標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容,以降低集成商方案開發(fā)和客戶使用的門檻。在標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)到一定程度后,國產(chǎn)廠商會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域快速擴(kuò)張,加速國產(chǎn)化率。
另外,近年來,鋰電、光伏等新能源行業(yè)興起,同時(shí)國外又發(fā)展緩慢,對于此類行業(yè),外資品牌的優(yōu)勢并不大,國產(chǎn)品牌有望利用本土化的服務(wù)與資源優(yōu)勢,彌補(bǔ)在技術(shù)或產(chǎn)品性能上的不足,在鋰電、光伏等行業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車。