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1、工业机器人产业竞争力分析研究本文基于产业竞争理论五个要素-生产要素、市场需求要素、技术竞争力、企业竞争力和政策因素，从市场、技术、企业、政策和人才五个方面对全球工业机器人产业发展竞争力进行分析，最后提出促进我国工业机器人产业发展的对策建议。一、工业机器人市场竞争分析2017年全球工业机器人销量为38.1万台，而中国、日本、韩国、美国和德国等五大市场占据总市场的73%。中国的工业机器人市场占据全球市场的37%，完成了13.8万台的销量，超过欧洲和美洲市场总和，而随着工业转型升级、劳动力成本不断攀升及机器人生产成本下降，今后中国工业机器人市场仍将维持増势。日本拥有安川电机、川崎、欧地希、不二越、爱
2、普生等领导厂商， 2017年供应了全球57%的工业机器人产品，比2016增长了45%。其机器人产品大多销往北美洲、中国、韩国和欧洲。此外，日本工业机器人在本土的销量与上一年度相比增长18%，为45566台。韩国是全球工业机器人占有率最高的国家，超过全球平均数的8倍。但是2017年韩国工业机器人出货量下降4%，为39732台。美国作为机械化程度较高的国家，2017年保持了七年的工业机器人连续增长，达到33192台，增长6%。德国作为全球第五大工业机器人市场，2017年的工业机器人销量达到21404台，较上一年增加7%，稳居欧洲第一。二、工业机器人企业竞争情况工业机器人行业按产业链分为上游、中游和
3、下游。上游生产核心零部件：包括减速器、伺服系统、控制器；中游是本体生产商，包括工业机器人本体。下游是系统集成商，包括单项系统集成商、综合系统集成商。控制器、减速机和伺服电机三大核心部件在工业机器人成本中所占比重较大，分别为39%，28%，本体制造占比为22%。图2 企业产业链分布日本发那科、安川、德国库卡、瑞典ABB“四大家族”在国内市场占据份额分别为18%、12%、14%、13.5%，合计近 60%。众多国产机器人企业只能在剩余35%的市场份额中争抢，同时由于国内关键零部件发展相对滞后，技术水平较低，因此，国内产商大多进口国外的核心零部件，自主品牌机器人只占据不到 10%，高端领域国产工业机
4、器人的份额不到5%。2017年在政策引导、市场需求等因素的带动下，新松、埃斯顿、埃夫特、广州数控、新时达、拓斯达、巨星科技、华昌达等国内本土品牌日益崛起，逐步推进核心零部件国产化。减速器：国产减速机企业快速发展，取得较好业绩成绩。国内市场主要减速机厂商销量大增，如苏州绿的、南通振康等企业的出货量均实现100%以上增长，其中，苏州绿的在国内机器人谐波减速器市场的渗透率超过80%;国产减速机企业纷纷增资扩产，以抢占更多市场份额，如秦川机床建成年产量可达6万件的减速机数字化车间，双环传动完成14个型号的减速机定型定标。伺服电机：国内伺服电机市场规模进一-步扩大，国产同服产品技术及自主配套能力有所提升
5、，中小功率伺服电机的国产化步伐加快，汇川技术、埃斯顿等企业表现较为突出。控制器：国产控制器所采用的硬件平台和国外产品差距不大，差距主要在软件中的核心算法与二次开发。目前，国内控制器市场尚未形成明显竞争格局，国产厂商随着技术的发展，市场份额不断扩大，如以控制器为主营方向的成都卡诺普，立足中端市场，在国产控制器市场中占有率达45%；同时，国内本体企业积极布局控制器领域，如埃斯顿收购世界运动控制器前十大品牌供应商之- - TRIOMOTION,埃夫特收购意大利运动控制生产商ROBOX。表1 国内工业机器人优秀企业国内企业产业链布局下游领域竞争优势新松机器人本体、集成航空航天、食品、烟草、3C、卫陶隶
6、属中科院，国产机器人龙头，产品线最全埃斯顿零部件、本体、集成汽车、压铸、家电、3C、酿酒、制药自主技术和核心零部件的国产机器人主力军埃夫特本体、集成汽车、卫陶、五金、3C、酿酒大规模产业化应用迈向研发制造新时达零部件、本体、集成汽车自主研发核心零部件，汽车柔性机器人生产整线广州数控零部件、本体家电、3C、汽车自主研发核心零部件拓斯达本体、集成注塑、3C、家电、汽车、医疗自主研发6轴机器人，注塑领域差异化竞争博实股份本体、集成石化、化工、食品、医疗自主研发机器人本体、控制器，石化行业渗透率高华中数控零部件、本体、集成锂电、物流、包装自主研发核心零部件，收购江苏锦明切入集成领域汇川技术零部件机器人
7、核心部件伺服系统、控制系统、工业视觉系统华昌达集成汽车汽车机器人领域客户资源优质巨星科技本体、集成物流、安防（服务）物流机器人和安防机器人领域客户资源优质瑞松科技本体、集成3C、汽车、电梯、核电国内最具规模的汽车智能装备技术研发制造商大富配天零部件、本体、集成搬运、码垛、激光加工、焊接、喷漆高端6轴机器人研发生产广州启帆本体、集成冲床、油压、锻压冲床、油压拉伸、锻压自动化领域龙头苏州绿的零部件机器人自主研发精密谐波减速器，实现进口替代固高科技零部件机器人国内控制系统与伺服驱动系统技术领先南通振康零部件机器人、焊接自主研发RV减速机，某些性能超越进口产品秦川机床本体机器人、机床、塑机与ABB有初
8、步合作卡诺普集成机器人8轴和4轴工业机器人控制系统三、工业机器人技术创新分析截至2017年 12月年全球涉及工业机器人的专利/申请共计 304883件。中国和日本是工业机器人领域的重点专利布局国，其中中国的专利布局量最大，占全球总量的 36.5%。其次是日本，其专利布局量占全球总量的 24.4%，这两国专利布局量占比高达 61%，占据绝对重要的技术地位。美国是工业机器人领域最早研发也是最早进行专利布局的国家，虽然其专利布局总量排名第三，但专利布局仅占全球总量的不到 10%。韩国与德国在工业机器人领域也进行了一定数量的专利申请，但就数量而言，与中国和日本差距较大，两个国家在该领域的申请量占总量的
9、 13.3%。从专利分布分析，进一步可以看出中国工业机器人市场占全球第一。从技术构成来看：工业机器人总体涵盖面比较广，包括机械本体、控制系统、驱动机构和感知系统四大部分。从世界工业机器人专利技术构成可以看出机械本体的专利布局量最大，达到 140790 件，占工业机器人总量的 37.7%；其次是控制系统，其专利布局量为 130301 件，占工业机器人总量的 34.9%，驱动机构和感知系统分别占 19.2%和 8.3%。从工业机器人中国专利技术构成可以看出，机械本体、控制系统申请量最多，相差不大，驱动机构排第三，感知系统的专利布局量最少。结合产业链和技术专利分布看，我国基本掌握了本体设计制造、控制
10、系统软硬件、运动规划等工业机器人相关技术，但总体技术水平与国外相比，仍存在差距。核心及关键技术的原创性成果和创新理念，精密减速器、伺服电机、伺服驱动器、控制器等高可靠性基础功能部件方面的技术差距尤为突出。表2 中、美、欧、日工业机器人技术水平对比日本美国欧洲中国整机工业机器人非常先进非常先进先进落后相关技术系统集成先进先进先进先进人机对话落后非常先进非常落后非常落后智能化技术落后非常先进落后非常落后感应测量、认知非常先进非常先进先进落后移动技术非常先进先进先进落后机械控制非常先进先进非常先进先进传动装置、机械装置非常先进先进非常先进先进关键零部件精密减速器非常先进先进先进落后伺服驱动器非常先进
11、先进先进落后伺服电机非常先进非常先进非常先进落后四、产业政策因素(一)主要国家和地区政策当前，世界主要经济体将发展机器人产业上升为国家战略，并作为保持和重获制造业优势的重要手段，美国、欧盟、日本和韩国都分别制定了适合本国工业机器人发展的政策。表3 主要国家和地区政策国家或地区优势政策美国在系统集成、医疗机器人和国防军工机器人等方面存在优势2011年正式启动“先进制造业伙伴计划1.0”，计划投入7000万美元支持新一代机器人研发，重点发展工业、医疗、宇航机器人等。2012年制定了“美国先进制造业国家战略计划”，提出要发展包括机器人在内的先进智能制造技术，力图抢占全球先进制造业制高点。2013年，
12、美国发布了机器人技术路线图：从互联网到机器人，该路线图强调了机器人技术在美国制造业和卫生保健领域的重要作用，同时也描绘了机器人技术在创造新市场、新就业岗位和改善人们生活方面的潜力。2014年又启动“先进制造业伙伴计划2.0”，瞄准1.0计划制定的目标，提出了加快创新、确保人才输送管道和改善商业环境三大战略措施。2015年以来，美国白宫科技政策办公室连续发布的(为人工智能的未来做好准备国家人工智能研究和发展战略计划和人工智能、自动化与经济报告3份重量级报告。2016年5月，美国白宫推动成立了机器学习与人工智能分委会(MLAD,专门负责跨部门协调人工智能的研究与发展工作，并就人工智能相关问题提出技
13、术和政策建议，同时监督各行业、研究机构以及政府的人工智能技术研发。2017年1月，美国国家科学基金会联合美国国防部等政府机构发布了国家机器人计划2.0，宣布将在先期计划基础上重点发展协作式机器人。为实现国家机器人计划2.0的愿景，该计划将划拨出资金支持机器人科学与技术基础研究，以及集成机器人系统领域的创新研究。欧盟在工业机器人和医疗机器人领域处于领先地位2013年欧委会和以壳牌公司为首的10家企业联合启动了石油化工检测机器人研发项目(PETROBOT)，旨在研发能够替代人类的机器人，检测用于石油、天然气、化工行业的压力容器和存储罐。2014年欧委会和欧洲机器人协会下属的180个公司及研发机构共
14、同启动全球最大的民用机器人研发计划“SPARC”。计划到2020年，欧委会投资7亿欧元，协会投资21亿欧元，共同推动机器人研发。英国 2014年发布机器人战略RAS2020，目的是通过发展使其机器人产业能够和全球领先的国家竞争，到2025年，市场份额达到全球产值1200亿美元的10%。德国政府20世纪70年代中后期在推行“改善劳动条件计划”中，强制规定部分有危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人来代替人工，为机器人的应用开启了初始市场。2012年德国推行了以“智能工厂”为重心的“工业4.0计划”，工业机器人推动生产制造向灵活化和个性化方向转型。2015年9月联邦政府内阁通过了联邦交通部提交的“
15、自动与互联汽车”国家战略。德国顶尖大学和研究机构对传感器、车载智能系统、连通性、数字基础和验证测试进行的广泛研发使德国在技术领域又一次走在前沿。德国以设备制造商和大学的紧密科研合作为特点，通过公共补贴项目，支持更高水平的自动驾驶大规模研发。日本在机器人生产、应用、主要零部件供给和研究等各方面全球优势明显2004年5月日本发布的“新产业发展战略”指出重点发展包括机器人在内的7个产业领域，同时在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中把机器人放在使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上。2013年，日本在神奈川县、茨城县建立“机器人特区”，分别投资5亿日元，并给予税收优惠等特殊的财政金融政策，推动看护机器人、救灾机器人等服务机器人的研发及应用。2015年1月，日本国家机器人革命推进小组发布了机器人新战略，计划用5年时间完成成立机器人革命促进会、发展面向下一代技术、实施全球标准化战略等
