工业机器人产业：现状、产业链及发展模式分析

陈春春

在新一轮技术革命和产业变革的时代背景下，全球各主要经济主体积极围绕以工业机器人为主的智能制造业展开激烈竞争。可以预期，工业机器人将为我国全面提升社会生产力提供支持，并为我国加快经济转型、建成创新型国家做出重要贡献。

在新一轮技术革命和产业变革的时代背景下，全球各主要经济体积极围绕以工业机器人为主的智能制造业展开激烈竞争。顺应趋势，国家相关部门陆续颁布《机器人产业发展规划（2016-2020年）》《智能制造发展规划（2016-2020年）》《新一代人工智能发展规划》等文件，这使推动工业机器人产业的发展得以上升为国家战略。可以预期，工业机器人将为我国全面提升社会生产力提供支持，并为我国加快经济转型、建成创新型国家做出重要贡献。

工业机器人产业的国内发展现状

国内工业机器人产业的发展阶段

国内的工业机器人产业起步于上世纪70年代，大致可分为以下几个阶段：第一阶段是1970年～1985年的“萌芽期”，此阶段主要侧重于工业机器人的理论研究;第二阶段是1986年～1990年的“技术研发期”，此阶段政府加大了对工业机器人研究的支持力度，并制定出详细的工业机器人技术攻关计划;第三阶段是1991年～2000年的“原型开发期”，此阶段国内对焊接机器人、计算机数控机床等相关技术和设备进行了优先开发，并以此奠定了国产机器人商品化和工业化推广的基础。同时，一些工业机器人制造商也在市场中崭露头角，如：新松机器人、博实股份、北京机械工业自动化所及广州数控等。第四阶段是2001年～2010年的“初步工业化期”，此阶段国内首次对工业机器人进行了规模化使用，重点包括深海载人、高精切割、危险作业、反恐军械等领域。第五阶段是2011年～现在的“快速发展期”，此阶段工业机器人的采购、生产和应用开始激增。2013年，中国超越日本成为全球最大的工业机器人市场;2016年，中国工业机器人企业的数量达到1500家，仅广东省就超过了280家;2017年，中国工业机器人的销售数量接近10万台，占全球工业机器人市场的1/3。不仅如此，长三角、珠三角、环渤海和中西部地区还分别形成了各自具有代表性的工业机器人产业聚集区域。

国内工业机器人产业的产量状况

得益于产业政策的激励和市场需求的带动，近年来我国工业机器人的产量快速增长。根据《中国工业机器人行业市场深度评估及投资前景评估报告》，在2012年，我国工业机器人的产量仅为5763套;到2013年，就已达到9548套;再到2014年，已为12050套。三年来，增长了109%。此后，我国工业机器人的产量增长更加强劲：2015年为32996套，2016年为72426套，2017年为131079套。具体如图1所示。

国内工业机器人产业的应用情况

从这些工业机器人的应用领域来看，国内的工业机器人主要分布于汽车行业、3C电子电气行业、金属加工行业、塑料及化学制品行业、食品饮料及烟草行业等（如图2所示）。

其中，汽车行业的占比最高，约为33.25%;其次是3C电子电气行业，约为27.65%;第三是金属加工行业，约为10.76%;第四是塑料及化学制品行业，约为7.85%;第五是食品饮料及烟草行业，约为2.27%。其余行业，占比18.22%。

目前国内工业机器人产业的领头羊公司概况

目前，国内工业机器人产业的领头羊公司主要有：新松机器人、博实股份、北京机械工业自动化研究所、广州数控等。

新松机器人

新松机器人成立于2000年，是一家以机器人技术为核心、提供全智能产品及服务的高科技公司，隶属于中国科学院。该公司是全球机器人产品线最全的厂商之一，也是目前国内最大的机器人产业化基地。公司主要以机器人及其软、硬件技术为主，引领中国机器人产业的发展。新松机器人不仅是国内机器人行业第一家上市的公司，也是中国机器人产业联盟理事长单位。

博实股份

博实股份成立于1997年，其产品和服务以工业机器人及系統解决方案为主，大多应用于治金、化工、食品和汽车等行业，是国内少数几家既有自主研发、又有成套生产条件的企业之一。博实股份的产品出口欧洲、非洲等十多个国家，产品指标达到国内领先、国际先进水平。2009年，博实股份入选“福布斯中国最具潜力中小型企业”200强;2014年，博实股份进入“福布斯中国上市潜力企业”100强;2017年，博实股份成为“中国人工智能企业TOP100”及“中国智能制造百强企业”。

北京机械工业自动化研究所

北京机械工业自动化研究所创建于1954年，系原机械工业部直属的专业科研机构，现转制为中央直属大型科技企业，隶属于机械科学研究总院。几十年来，自动化所专注于制造业自动化和信息化的单元技术、集成技术、机器人技术等相关配套技术及系统与设备的研究、开发与生产，现已成为发展制造业综合自动化和信息化技术为目标的多专业综合性高新技术企业。自动化所拥有经国家批准建立的“国家‘863'计划智能机器人产业化基地”、“制造业自动化国家工程研究中心”、“机械工业自动化生产力促进中心”等国家级的科研、开发基地，曾为长春客车、重庆力帆、潍柴动力等多家著名企业提供工业机器人的开发服务。

广州数控

广州数控是广东省20家重点装备制造企业之一，是国家863重点项目《中档数控系统产业化支撑技术》的主要承担企业。广州数控自2006年开始进行工业机器人的研发，现已完全实现系列化的工业机器人生产，其中包括50kg以下的搬运机器人，以及400kg以下的码垛机器人。这些机器人能够应用于搬运、装卸、焊接以及喷涂等工序，以实现多种生产工艺的自动化需求。2016年，广州数控获得“广东省机器人骨干企业证书”;同年，广州数控又获评“广州创新百强企业”。

中国工业机器人的产业链分析

根据工业机器人产业链的构成情况和上下游关系，我国工业机器人产业链主要由原材料、零部件（上游）、机器人本体（中游）、系统集成（下游）以及行业应用等几个环节组成，具体如图3所示。

首先，原材料环节。工业机器人的原材料比较简单，包括传统原材料和新型材料两部分。其中，传统原材料主要有：铸铁、铝合金和不锈钢等;而新型材料主要有：树脂、尼龙和碳纤维等。

其次，零部件（上游）环节。零部件（上游）环节主要包括：控制器、伺服电机、减速机以及执行系统等。其中，控制器、伺服电机和减速机是生产工业机器人的关键零部件，也是国内外工业机器人着力打造的核心竞争力之所在。就开发的难易程度而言，控制器是工业机器人开发的配套设备，开发难度中等;伺服电机是工业机器人的核心驱动机构，开发难度中上;减速机是封闭在工业机器人刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，开发难度最高。

再次，机器人本体（中游）环节。机器人本体（中游）环节，主要负责工业机器人的支柱、手臂、底座等部件与减速机等零部件的加工和组装。按照机械结构形式的不同，工业机器人又可分为直角坐标型工业机器人、圆柱坐标型工业机器人、并联型工业机器人以及关节型工业机器人。在中游环节，关节型工业机器人的功能最强大，用量也最多（几乎占到机器人本体市场规模的八成以上），因此大多工业机器人企业都把重点放在关节型工业机器人，甚至很多企业只研发、生产关节型工业机器人。

从次，系统集成（下游）环节。系统集成（下游）环节，主要负责工业机器人应用系统的开发和集成，也即，在各类工业机器人（本体）上安置不同的执行机构，实现不同的应用功能。按应用方向的不同，工业机器人又可细分为焊接机器人、喷涂机器人、装配机器人、搬运机器人、码垛机器人等多种类型。

最后，应用环节。应用环节，顾名思义将工业机器人应用于自动化生产线，是利用以工业机器人为主的自动化设备，完成搬运、分拣、上下料、装配、焊接、喷涂、检测等其中一部分或大部分生产线上的工作，达到减少人员使用、实现生产自动化的目的，其最高形式是自动化技术和信息数字化技术相结合的智慧工厂。

应该承认，目前中国工业机器人的产业链还存在不少问题：1）在上游环节，工业机器人关键零部件包括控制器、高性能伺服电机和精密减速机等因缺乏核心技术，产品的性价比较差，严重存在进口依赖;2）在中游环节，工业机器人的本体市场被外资品牌占领，发那科、安川、库卡、ABB 等四大工业机器人巨头在中国工业机器人市场的份额已超过60%;3）在下游环节，目前众多国内工业机器人企业集中在系统集成领域，竞争激烈，议价能力弱、利润空间不大。这些问题，对我国工业机器人产业的发展带来了不少挑战。

我国创新发展工业机器人产业的模式选择和支持政策

目前，在我国工业机器人产业的发展过程中，知识的嵌入、产学研的协同和创新普遍存在，协同已成为推动产业发展的关键因素，并且具有明显的网状特征。因此，与美国的自然成长模式、欧洲的横向集群模式和日本的国际外向型模式不同，我国大力发展工业机器人产业，应该选择一条“网络协同创新”的道路。这里的“网络协同创新”应当包括以下要点：

第一，构建跨行业、跨产业链的合作网络。创新，本质上是多个不同属性的主体通过合作网络共同协作的结果，例如，特定产业、高校、研究机构以及下游产品的使用者，可共同确定研究的目标和技术攻关的问题，通过分工各行其责。

第二，在多个市场主体、甚至多个政府主体和企业主体之间进行资源的交换和整合，以实现创新要素的协同;同时，将产业布局、产业结构和产品市场相结合，以推动工业机器人产业链的上中下游网络协同创新发展。

第三，以核心技术为抓手，突破材料、驱动、传感器、控制器等的技术壁垒，在机器人学习、認识、人机交互与协作等诸多基础领域得到提升，强化工业机器人与新一代信息技术的整合，为高性能工业机器人核心部件、工业机器人传感器、工业机器人软件等提供强有力的保障。

“网络协同创新”模式，既关注了工业机器人产业链的协同发展，又注重了工业机器人核心技术的研发和突破，有助于我国工业机器人产业的健康持续发展。当然，好的发展模式还需要有好的社会政策给予支持，主要包括产业结构、产业组织和技术创新等方面。

首先，在产业结构的支持政策方面，应设立与机器人控制器、伺服器和减速器相关的重大项目，对制约工业机器人产业发展的战略性科技领域进行集中攻关，着力促进工业机器人本体产业取得阶段性进展。此外，还应通过网络协同创新，尽快形成一批具有自主知识产权的核心芯片，力争在移动通信、信息安全、汽车电子、传感器技术等重点领域取得突破。

其次，在产业组织的支持政策方面，我们主张，重点支持大企业牵头组织创新网络，积极开展对国外工业机器人企业的并购。同时，各地方工业机器人产业的主管部门也要争取相应的产业政策，集中力量扶持实力相当、成长性好的大企业，对这些大企业给予适当的政策优惠和照顾。同时，在面对发达国家设置的技术标准、专利技术贸易壁垒时，我们也应冷静应对，提前建立有效的贸易争端解决机制。

最后，在技术创新的支持政策方面，应改变过去多年来由国家作为创新主体的创新体系，确立以企业作为创新主体的新型创新体系。不可否认，国家在技术创新体系中起到推动、协调和财政支持的重要作用;但是，应该意识到，企业才是工业机器人产业的创新主体，应推动企业建立完善的激励机制和技术转移机制，释放企业活力，让其为工业机器人产业的发展做出更大贡献。