今天小編分享的互聯網經驗：仰望與不惑：中國工業機器人四十年，歡迎閲讀。
圖片來源 @視覺中國
文 | 錦緞
4 月中旬，綠的諧波 ( SH:688017 ) 公告與三花智控 ( SZ:002050 ) 籤署《戰略合作框架協定》，雙方将在三花墨西哥工業園成立合資公司，主營業務為諧波減速器相關產品的研發、生產制造及銷售。公告一出，再次為機器人添了一把火。
就在去年 9 月底，特斯拉人形機器人 "Optimus" 完成全球首秀，将人形機器人市場推向新高度，引來無數粉絲為馬斯克搖旗呐喊。
實際上，綠的諧波的產品主要用于工業機器人，而工業機器人和人形機器人是兩個概念。
在外形上看，工業機器人不是我們在電影裏看到的 " 終結者 " 形象，而是以機器臂為主；再就是應用場景，工業機器人強調精度和承載力，用于高強度、高精度要求的工作場景。
更關鍵的，相比商業化前期的人形機器人，工業機器人正是看得見的星辰大海。
在去年的《你看好人形機器人嗎？》中，我們讨論過人形機器人的過去和未來，本篇我們主要聚焦在國產工業機器人。
01 開局：落後二十年，從無到有
從零起步
1959 年，美國 Unimation 公司推出世界第一台工業機器人，當時的功能還十分簡單，只能用于定點搬運東西。不過，這并不影響工業機器人概念迅速席卷日韓、歐洲多國。
1967 年，日本從美國引進第一台工業機器人，開啓自主研發和產業化之路。在那之後的二十年，日本的工業機器人出現爆發式增長，并孕育了工業機器人 " 四大家族 " 的兩巨頭：發那科和安川電機。
德國庫卡在 1973 年研發出世界上第一台采用機電六軸驅動的機器人—— FAMULUS。次年，日本 ABB 研發了全球第一台全電控式工業機器人—— IRB6。緊随其後的安川電機也在 1977 年開發出日本第一台全電動的工業用機器人——莫托曼 1 号。
但在我國，工業機器人尚屬新生物種。
圖 1：工業機器人四大家族：發那科、ABB、庫卡、安川電機，資料來源：百度
那麼我國第一台工業機器人是誕生在什麼時候？答案是 1982 年。這一年，中科院沈陽自動化所研制出國内第一台工業機器人，拉開了中國機器人產業化的序幕。
也就是説，中國的工業機器人起步整整晚了二十年。而彼時，海外發達國家的工業機器人正在快速更新，并逐漸成為一種常見機械設備被制造業廣泛使用。
進入十年摸索期
在研制國内第一台工業機器人的過程中，時任沈陽自動化所所長的蔣新松主持制定了《中國科學院沈陽自動化研究所 1981-1990 十年科研發展規劃》。但是國產工業機器人的起步期并不順利。
十年下來，國内工業機器人沒有出現厚積薄發的一幕，仍然局限在產業化摸索和科研階段。
歸根結底，在上世紀八十年代，中國的制造業基礎還非常薄弱，比如汽車制造業、電子電器等工業機器人最常見的應用領網域仍然是星星點點。相比之下，歐美、日韓等國的汽車、電子等行業已經十分發達。
從人才角度，工業機器人是集機械、電子、控制、傳感器等跨多學科技術的高技術壁壘行業，需要大批專業人才。而當時國内高端人才供給嚴重不足，難以滿足工業機器人的科研需求，甚至連進口設備的調試、維修也受制于人。
由于產業化條件的限制，也沒有實現規模化應用的基礎，國内工業機器人研究難以取得實質性突破。在 1993 年末，全世界的工業機器人約有 61 萬台，其中日本占 60%，歐洲占 17%，美國占 8%，而中國的工業機器人數量還遠遠排不上号。
02 出擊：以日德為師，尋求突破
順勢而為，從低端領網域開始
進入 21 世紀，中國經濟發展進入高速軌道，制造業迎來黃金時期，工業機器人在國内得到廣泛關注。2006 年 2 月，國務院發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020 年）》，首次将機器人列入長期發展規劃。
國内工業機器人企業如雨後春筍般誕生。同時，中國作為制造大國和人口大國，巨大發展潛力無時無刻不在吸引海外工業機器人巨頭。以四大家族為代表的海外品牌相繼進入國内市場，很快便憑借技術和規模優勢獨占鳌頭。
由于起步晚，國内機器人企業無法直面海外巨頭的競争，施展拳腳的空間也非常有限，只能從低端市場謀求突破。雖然國内相繼研制出了點焊、噴漆、切割、搬運等用途的工業機器人。但是受限于技術水平和研發能力，這個階段國内的工業機器人主要目标是為了滿足低端應用需求。低價、高性價比成為國產工業機器人的标籤。
圖 2：2008 年海外品牌主導國内工業機器人市場，資料來源：CRR，國金證券
" 新勢力 " 與 " 老霸主 " 的正面較量
工業機器人的產業鏈上中下遊分别為零部件、機器人本體和集成系統。其中控制器、伺服電機、減速器等關鍵部件的核心技術都被國外企業把持着，以控制器為例，海外巨頭長期控制着國内超過 80% 的市場份額。
更艱難的是，工業機器人 " 四大家族 " 長時間占據國内機器人產業 70% 以上的市場份額，并且幾乎壟斷了汽車焊接等高端應用領網域。
由于核心技術的缺失，國内很多企業只能集中在下遊集成端，承擔系統二次開發、定制部件和售後服務等附加值低的工作。也就是説，國内企業只能發揮 " 組裝 " 優勢，将已接近成品的各部分模塊組合到一起。
圖 3：工業機器人產業鏈，資料來源：華經產業研究院，招商證券
相比進口工業機器人，沒有自身核心技術的國產組裝產品自然而然成為市場的诟病對象。
但是，組裝并不是意味着妥協，中國工業機器人落後國外 20 年的差距，成為無數企業的追趕動力——大量年輕企業前赴後繼地加入國產化突圍戰隊，挑戰海外老牌企業。
在模仿和組裝的過程中，國產工業機器人技術水平不斷向國外一流水平靠攏。随着技術突破，國内企業一次次地在關鍵零部件打破海外壟斷。根據 MIR 數據，從 2017-2021 年，中國工業機器人國產化率由 24.2% 提升至 32.8%，并且還在不斷提升。
與此同時，國内企業開始從低端市場殺向中高端市場，已經出現埃斯頓、匯川技術、綠的諧波等一批領軍企業。他們在核心零部件具備了和國外品牌硬碰硬的底氣，同時在價格和售後等方面具備明顯優勢。比如埃斯頓和匯川技術的市場份額從 2019 年的 2% 提升至 2022 年的 5% 左右。
面對 " 四大家族 " 和海外二線品牌的夾擊之勢，中國企業正在用自主創新予以回擊。尤其是埃斯頓、匯川技術、綠的諧波等頭部企業釋放的 " 頭雁 " 效應，讓國產工業機器人保持着持續穩定的創新節奏。
圖 4：國内頭部企業開始嶄露頭角，資料來源：MIR，申萬宏源
三駕馬車共同出力
復盤日本、德國工業機器人巨頭的成功發展路徑，其實是在科研投入、人才培養、產業配套和政策支持等多方面促進下成長的。也就是説，從技術到市場、從人才到資本，工業機器人產業并不是單一要素的較量。
作為後來者，國產工業機器人如何追趕？人工替代需求、智能制造更新、國家政策成為拉動國產工業機器產業不斷前行的三駕馬車。
2010 年前後，人工成本急劇上升的大背景下，中國作為世界工廠的成本優勢将不復以往，同時人口紅利逐步消失加劇了工業機器人替換人工的迫切需求。在汽車制造、電子裝配、倉儲物流以及家裝建材等行業，工業型機器人替代人工的需求更為強烈。
再談智能制造，更是離不開工業機器人。工業機器人是實現智能制造的基礎，也是未來實現工業自動化、數字化和智能化的有力保障。可以説，弧焊機器人、焊接機器人、搬運機器人等已經成為工廠的标配。
最後，政策導向工業機器人的趨向也愈加明顯。2016 年，機器人產業發展被寫入 " 十三五 " 規劃，中央及地方密集出台工業機器人產業的支持政策，從鼓勵突破核心技術壁壘角度出發，寄期提高國產工業機器人在國際市場的占有率與話語權。
2021 年，工信部等 15 部門聯合印發《" 十四五 " 機器人產業發展規劃》，明确提出到 2025 年，我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地，機器人產業營業收入年均增長超過 20%，制造業機器人密度實現翻番。
為了給工業機器人產業輸送更多高端人才，自從 2015 年教育部首次東南大學成立首個 " 機器人工程 " 本科專業以來，發展到今天已有超過 300 所本科院校開設機器人相關專業。
在供需兩端的雙重促進下，國内工業機器人的銷量快速增長。根據 IFR 數據，從 2012 到 2021 年，中國工業機器人的銷量從 2.3 萬台增長至 26.8 萬台，10 年增長超過 10 倍。
圖 5：全球和中國工業機器人銷售量（萬台），資料來源：IFR，中信證券
走出國門，融合海外一流技術
國產工業機器人成長的另一典型路徑是積極融合海外一流技術。實際上，這也一直貫穿國產工業機器人的發展始末。
早在 1985 年，沈陽自動化所就引進美國有纜中型觀察用水下機器人生產技術，在消化、吸收的基礎上研制出具有水下作業功能的有纜遙控中型水下機器人 RICON-IV-300-SIA。
在 1991 年，為實現潛深 6000 米的目标，沈陽自動化所與俄羅斯遠東海洋技術問題研究所合作開發 CR-01 型水下機器人。最終，耗時僅用 3 年、不到 2000 萬元人民币，沈陽自動化所就研制出國外用 10 年、3000 萬美元才能完成的深海潛水器。
除此之外，類似的成功案例在民營企業中不在少數。他們的啓發效應為行業發展做出了積極貢獻。
比如埃斯頓在 2019 年收購焊接機器人百年品牌德國 Cloos 之後，成為焊接機器人領網域的頭部企業。通過吸收 Cloos 的技術，埃斯頓順利推出三檔焊接機器人，獲得 1+1＞2 的效應。
再比如美的集團收購德國庫卡的案例。從 2016 年年初開始，美的開始向庫卡發起收購要約，并在 2017 年最終完成收購。如今庫卡已經全面屬于美的，美的正在快速消化吸收庫卡的技術，加速實現國產化替代，有望促進中國的工業機器人制造技術再上一個台階。
從 2014 年以來，我國已連續 9 年成為全球最大的工業機器人消費國，工業機器人的身影遍布各行各業。但相比歐美等發達國家，國内工業機器人使用密度仍然較低，仍有長遠的發展空間。
根據申萬宏源的市場測算，預計 2026 年中國工業機器人出貨量分别約為 60.6 萬台，市場規模約 1212 億元。
圖 6：2026 年工業機器人市場規模測算，資料來源：IFR，申萬宏源
03 衝刺：技術還是商業？
四十年不懈追趕，中國已經成為全球第三個具備工業機器人完整產業鏈的國家，從核心零部件到機器人本體，再到系統集成，都有不少傑出的企業代表。可以説，我國的工業機器人產業已從當年仰慕海外品牌蜕變到現在自強自信的 " 不惑 " 階段。
從競争格局來看，我國工業機器人大片市場仍被外資品牌占據，從數據上看，2021 年，工業機器人 " 四大家族 " 共占據 41.5% 市場。
相信有人會感嘆，這麼多年過去了，為什麼外資品牌還在牌桌上面？國内一些領網域的機器人已經做到完全國產化，早已可以 " 上天入海 "，比如 " 潛龍 " 系列深海自主水下機器人和 " 嫦娥三号 " 月球車。國產工業機器人何時到達衝刺階段？
國外的工業化起步早，工業機器人有產業化基礎，具備長期先發優勢和深厚技術沉澱。畢竟工業機器人 " 四大家族 " 已經在行業内深耕數十年。
工業機器人是典型 B2B 的行業，穩定可靠性是關鍵指标，需要經過長期的驗證才能逐步獲得市場和客户的認可。
講完技術，成本也同樣重要。科考項目可以不用太考慮成本，但對于工業化的產品，一旦工業機器人成本過高，企業的設備攤銷成本就高得吓人，替代人工的價值被大打折扣。所以，國產工業機器人亟需國產化突破，并且是規模化量產的突破，才能在接下來的競争中占據優勢。
更關鍵的，工業機器人的技術更新和良好的商業環境是相輔相成的。
工業機器人應用領網域極為廣泛，但是汽車及汽車零部件行業占據 40% 以上的工業機器人需求。換句話説，工業機器人的發展與汽車行業休戚相關。
海外工業機器人巨頭與日本和歐洲的汽車整車廠早已形成長期合作關系，并相互成就。以日本為例，作為汽車制造大國，早在 2008 年，豐田汽車的工業機器人普及率達到了 85%。在美國汽車行業的鼎盛時期，有超過 60% 的工業機器人是用于汽車制造。
圖 7：2008 年新安裝的工業機器人應用領網域分布，資料來源：IFR，國金證券
言歸正傳，我們需要正視當前所面臨的短板與技術差距。同時，我們更想強調一下，國產工業機器人的趕超之路不能操之過急，前景是可期的。
一方面，國内傳統制造業已經出現越來越多領軍企業；另一方面，我國新能源產業的發展釋放了國產工業機器人的大量需求，工業機器人的應用範圍正在不斷延伸到光伏、锂電、風電等新興制造業。一句話形容就是，國產工業機器人的商業環境越來适宜。
從技術上看，工業機器人技術正在向智能化、模塊化和系統化的方向發展。國内在人工智能、3D 視覺、影像識别等前沿技術領網域的布局，勢必成為我國工業機器人智能化發展的有力支撐。面向智能工業機器人的新時代，中國隊已經率先拿到了入場券。
從零起步到以日德為師，再到現在越來越多的企業實現進口替代，未來工業機器人的世界格局有望被重塑。中國工業機器人的精彩篇章正在書寫。
未來，技術底藴深厚、產業鏈布局完善的頭部企業，能夠繼續搶占外資品牌的份額，持續壯大。同時，在我國從制造大國向制造強國的進程中，他們還将承擔更多歷史任務。
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