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工业机器人系统集成现状与未来趋势分析

上传时间:2016/12/26

 

        目前中国工业机器人产业化的模式与美国接近,即本身生产的机器人较少,众多企业集中于机器人系统集成这一块。其中原因是工业机器人关键零部件的核心技术主要掌握在几家国际巨头手中,机器人本体生产成本过高。

 一、机器人系统集成介绍

1、机器人工业化模式

    工业机器人系统集成商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成,是工业机器人自动化应用的重要组成。只有机器人本体是不能完成任何工作的,需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。

     相较于机器人本体供应商,机器人系统集成供应商还要具有产品设计能力、对终端客户应用需求的工艺理解、相关项目经验等,提供可适应各种不同应用领域的标准化、个性化成套装备。从产业链的角度看,机器人本体(单元)是机器人产业发展的基础,而下游系统集成则是机器人商业化、大规模普及的关键。本体产品由于技术壁垒较高,有一定垄断性,议价能力比较强,毛利较高。而系统集成的壁垒相对较低,与上下游议价能力较弱,毛利水平不高,但其市场规模要远远大于本体市场。

  工业机器人产业化过程中,可以归纳为三种不同的发展模式,即日本模式、欧洲模式和美国模式。 

日本模式:各司其职,分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标,并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统,并完成交钥匙工程;

欧洲模式:一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造,全部由机器人制造厂商自己完成;

美国模式:采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人,企业需要时机器人通常由工程公司进口,再自行设计、制造配套的外围设备,完成交钥匙工程中国与美国类似,机器人公司集中在机器人系统集成领域。

     目前,国内的机器人企业多为系统集成商。根据国际经验来看,国内的机器人产业发展更接近于美国模式,即以系统集成为主,单元产品外购或贴牌,为客户提供交钥匙工程。与单元产品的供应商相比,系统集成商还要具有产品设计能力、项目经验,并在对用户行业深刻理解的基础之上,提供可适应各种不同应用领域的标准化、个性化成套装备。 

    中国机器人市场基础低、市场大。中国机器人产业化模式较可行的是从集成起步至成熟阶段采用分工模式。即美国模式(集成)-日本模式(核心技术)-德国模式(分工合作)。

2、工业机器人集成产业应用方向

    机器人本体是系统集成的中心,必须与行业应用相结合。系统集成是对机器人本体的二次开发,机器人本体的性能决定了系统集成的水平。国际品牌出于对本体的理解,更清楚怎样去做整合来充分发挥功能达到客户的需求。所以系统集成还是以国际品牌为核心,市场大小也是按汽车、3C电子、金属加工、物流等这样技术要求高、 自动化程度高的行业向技术要求较低、自动化程度较低的行业排列。 机器人下游最终用户可以按照行业分为:汽车工业行业和一般工业行业。

    汽车行业自动化程度已经比较高。 大部分外资整车厂商的生产线标准及机器人选型是全球统一的。国产机器人难有机会。而在目前国产机器人技术尚未完全成熟的情况下,国产整车厂也不敢贸然使用国产机器人完成重要工位的自动化操作。 

     整车厂跟机器人供应商往往有着一二十年的稳定关系。如大众用KUKAFANUC,宝马奔驰等德系用KUKA,通用主要是FANUC,菲亚特用柯马,白车身和冲压线主要是ABB,涂装主要是德国杜尔,丰田本田等日系用安川、川崎等日资品牌,现代起亚只用现代等。对于汽车这种资金、技术密集型大工业来说,稳定性是首要的,定下来的标准不会轻易改变。主要零部件厂为保持一致性,也会优先考虑整车厂使用的机器人品牌。

     汽车是技术密集型产业,整车厂在长期使用机器人的过程中也形成了自己的规则和标准。技术要求高且要契合车厂特有的标准,对系统集成商来说,构成了较高的准入门槛。多数国内集成商主要还是做一些分包或者不太重要的项目,少数已经入围的系统集成商获得了先发优势。

汽车产业系统集成对资金要求高。汽车项目普遍周期较长,从方案设计、安装调试到交钥匙往往需要半年或者一年以上,需要投入大量的人力成本。整车厂也按照项目周期采取分批付款的方式,3613331较为普遍,集成商采购配套的设施却往往需要款到发货或者货到付款。对系统集成商来说流动资金是比较大的压力,缺乏资金实力难以承接汽车项目。

 对比机器人 密度,中国汽车行业机器人密度为281,而非汽车行业仅为14。与其他国家相比,中国汽车行业的机器人密度为台湾的1/2,德国的1/4。但中国非汽车行业的机器人密度为台湾的1/9,德国的1/11。故非汽车行业的潜能巨大。

     汽车产业集成国内企业难以进入,3C行业系统集成是机会。约80%的国内机器人企业集中在系统集成领域。汽车产业格局稳定,面临商务关系、技术和资金三重壁垒,国内企业难以进入。但在其他行业,尤其是3C行业,国内系统集成企业具有优势:中国是全球最大的3C制造基地, 自动化 升级需求强劲,有望超过汽车行业成为第一大机器人市场;3C行业机器人应用多样,外资品牌难以复制在汽车产业的经验,国内企业已实现部分反超,是拉近差距的最好机会。

    一般工业中按照行业分类又可以分为食品饮料,石化,金属加工,医药,3C,塑料,白家电、烟草等。

    一般工业中按照应用分为焊接、机床上下料、物料搬运码垛、打磨、喷涂、装配等。

   以喷涂应用为例:喷漆作业本身的作业环境恶劣、对喷漆工人技术熟练的高要求以及8090后们对工作的可选择性大等一系列的原因,使得喷涂相关的作业人员招工成为难题。利用喷涂机器人进行喷涂作业,除了重复精度高,工作效率高外,还能使工人从恶劣的工作环境中解放出来。

    喷涂机器人已在喷涂领域引起广泛的重视,并且使用范围越来越广,从最先的汽车整车车身制造,应用拓展到汽车仪表、电子电器、搪瓷等领域。

     高工产研机器人研究院(GGII)统计数据显示,2015年国产喷涂系统集成市场规模达到22.3亿元,同比增长39.1%

3、工业机器人集成产业规模

    在工业机器人领域, 中国企业目前主要的竞争优势在系统集成方面,中国80%的机器人企业都集中在该领域,随着系统集成商围绕机器人做整线集成,机器人等专用设备和电气原件等的价格逐年下调,国内企业凭性价比和服务优势逐渐形成替代进口,市场份额稳步上升,现在已经占据了一半的市场,留给中国企业的机会越来越多。 

    过去的产业发展过程中,政府或企业都没能对系统集成应用引起重视,但这恰恰是智能制造中非常重要的一环,现在越来越多的企业开始意识到了其在获取客户、品牌推广中的重要性,应用市场逐渐被唤醒。

     在补贴政策的刺激下,工业机器人应用市场扩展迅速。汽车制造产业是机器人应用体量最大的行业,占比超过40%,但是随着汽车行业增速放缓,冲压、焊装、涂装、总装等集成应用愈发普及,汽车集成系统已经逐渐走向红海市场,但是在3C、物流自动化等领域依旧是一片蓝海。

工业机器人和系统集成是中国工业自动化发展方向。为推动制造业升级,实现自动化、智能化,国家高度重视机器人产业发展,从研发、采购、应用推广等方面提供政策资金支持,但机器人无论多么优秀也绕不开系统集成企业。应用集成系统的研发,是机器人产业链上利润最高也是技术门槛最高的环节,近年来,随着工业机器人产业的火速升温,机器人系统集成行业也逐年升温,备受追捧。

    集成系统以零配件和工业机器人为基础,是未来企业提高生产效率、增加市场竞争力的主要方式之一。一般情况下,系统集成市场规模可达机器人本体市场规模的三倍,根据中投顾问产业研究中心预测,2020年机器人本体市场规模可达276亿左右,集成系统市场规模则有望接近830亿元,未来五年年均增速可达20%

4、机器集成产业现状

    机器人系统集成商作为中国机器人市场上的主力军,普遍规模较小,年产值不高,面临强大的竞争压力。根据GGII的数据显示,截至20149月,中国机器人相关企业428家,其中系统集成商就占88%,并且从相关市场数据来看,现阶段国内集成商规模都不大,销售收入1个亿以下的企业占大部分,能做到5个亿的就是行业的佼佼者,10个亿以上的全国范围屈指可数。

     一般工业是指非汽车行业。目前汽车行业的自动化程度比较高,供应商体系相对稳定。而一般工业的自动化改造需求相对旺盛。全球工业机器人集成从应用角度看“搬运”占比最高。全球工业机器人销量中,半数机器人用于搬运应用。搬运应用中又可以按照应用场景不同分为拾取装箱、注塑取件、机床上下料等。按照应用来分,占比前三的应用为搬运50%,焊接28%,组装9%

现阶段工业机器人系统集成有如下特点:

1)不能批量复制

     系统集成项目是非标准化的,每个项目都不一样,不能100%复制,因此比较难上规模。能上规模的一般都是可以复制的,比如研发一个产品,定型之后就很少改了,每个型号产品都一样,通过生产和销售就能大量复制上规模。而且由于需要垫资,集成商通常要考虑同时实施项目的数量及规模。

2)要熟悉相关行业工艺

    由于机器人集成是二次开发产品,需要熟悉下游行业的工艺,要完成重新编程、布放等工作。国内系统集成商,如果聚焦于某个领域,通常可以获得较高行业壁垒,生存没问题,但是同样由于行业壁垒,很难实现跨行业拓展业务,通过并购也行不通,因此规模做大很难。机器人系统集成商本来就该是小的,起码现阶段国内集成商规模都不大。

3)需要专业人才

    系统集成商的核心竞争力是人才,其中,最为核心的是销售人员、项目工程师和现场安装调试人员,销售人员负责拿订单,项目工程师根据订单要求进行方案设计,安装调试人员到客户现场进行安装调试,并最终交付客户使用。几乎每个项目都是非标的,不能简单复制上量。

    系统集成商实际是轻资产的订单型工程服务商,核心资产是销售人员、项目工程师和安装调试人员,因此,系统集成商很难通过并购的方式扩张规模。

4)需要垫付资金

    系统集成的付款通常采用“361”或“3331”的方式,即图纸通过审核后拿到30%,发货后拿到30%,安装调试完毕拿到30%,最后剩10%的质保金。按照这样一个付款流程,系统集成商通常需要垫资。

   一般来讲集成商资金压力不会太大,但是如果几个项目同时进行,或者说单个项目金额太大,就会存在资金压力,毕竟集成商很多业务也是外包,需要付给供应商货款,有的外购件是要求货到付款。

    总之,由于硬件产品价格逐年下降、利润也越来越薄,仅靠项目带动硬件产品的销售模式已经成为过去时,同时在基础应用方面,如搬运、码垛、分拣等进入门槛越来越低,竞争就更为激烈。与上下游议价能力较弱,毛利水平不高,但其市场规模要远远大于本体市场。

5.系统集成商未来发展方向

1)从汽车行业向一般工业延伸

    我国在汽车行业以外的其它行业集成业务迅速增加,从机器人各个领域销量可以看到,系统集成业务分布的变化。现阶段,汽车工业是国内工业机器人最大的应用市场。随着市场对机器人产品认可度的不断提高,机器人应用正从汽车工业向一般工业延伸。

    我国机器人集成在一般工业中应用市场的热点和突破点主要在于3C电子、金属、食品饮料及其他细分市场。我国系统集成商也可以逐渐从易到难,把握国内机器人不同行业不同需求,完成专业的技术积累。

2)未来趋势是行业细分化

    机器人集成未来趋势是行业细分化。对某一行业的工艺有深入理解的标的,有机会将机器人集成模块化、功能化、进而作为标准设备来提供。既然工艺是门槛,那么同一家公司能够掌握的行业工艺,必然也就只局限于某一个或几个行业,也就是说行业必将细分化。

    仅苏州地区从事自动化系统集成的企业就超过200家,而4-5年前仅有不到30家。由于汽车以外的行业系统集成项目越来越多,细分领域增加会导致系统集成商数量进一步增加。可以预知,未来几年行业集中度会进一步降低。参考国外经验,未来拥有核心竞争力且能够把3C等大体量行业集成业务做精的系统集成商将脱颖而出,规模达到数十亿。

3)标准化程度将持续提高

    系统集成另外一个趋势是项目标准化程度将持续提高,将有利于集成企业上规模。如果系统集成只有机器人本体是标准的,整个项目标准化程度仅为30%-50%。现在很多集成商在推动机器人本体加工艺的标准化,未来系统集成项目的标准化程度有望达到75%左右。

4)未来方向智慧工厂

    智慧工厂是现代工厂信息化发展的一个新阶段,智慧工厂的核心是数字化。信息化、数字化将贯通生产的各个环节,从设计到生产制造之间的不确定性降低,从而缩短产品设计到生产的转化时间,并且提高产品的可靠性与成功率。

    系统集成商的业务未来向智慧工厂或数字化工厂方向发展,将来不仅仅做硬件设备的集成,更多是顶层架构设计和软件方面的集成。新松机器人近期数字化工厂订单增加,充分说明这一趋势。

5)整合潮流难以抵挡

  整合潮流难以抵挡。普通的机器人系统集成商难以做大,营收达到1亿左右则面临发展瓶颈。未来的产业整合过程中,工艺是门槛。能够在某个行业中深入发展,掌握客户与渠道,对上游本体厂商有议价权的标的,才能够在未来的发展中成为解决方案或者标准设备的供应商。

    2016年中国机器人相关企业将达到6000家。目前低端应用的竞争尤其激烈。竞相降价造成的恶性竞争日趋激烈。预计不久即将迎来整个机器人集成产业的整合浪潮。


 


 


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