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“十二五”期间机器人产业发展回顾

 

  机器人既是先进制造业的关键支撑装备,也是智能社会中改变人类生活方式的重要切入点,其研发、制造、应用成为衡量一个国家科技创新、制造业和智能社会发展水平的重要标志,引起了世界制造强国的高度重视。近年来,在新一轮科技革命和产业变革浪潮的推动下,美、日、德等工业发达国家在其新一轮产业发展布局中,都将机器人列为重点,加紧争夺机器人的领先地位,实现“制造业的回归”,保持其在高端制造领域的领先优势。

  中国机器人技术的研发起步并不算晚,但由于当时中国处于工业化初期阶段,市场需求还不成熟,产业化与应用进展缓慢,技术准备期和产业孕育期相对较长。进入21世纪后,在政策推动及市场带动下,国内机器人产业发展进程不断加快,进入产业形成期。特别是“十二五”以来的5年间,中国开始大力推进战略性新兴产业的发展,随着各类战略性新兴产业发展规划以及工业转型升级规划相继出台,智能制造装备列为高端装备的重要方向,全国机器人产业自此迎来发展高峰。这一时期,随着工业转型升级的推进,并受劳动力成本上涨等因素影响,中国机器人市场需求快速增长,机器人产业化进程加快,产品日趋多样化。

  一、产业发展上升至国家战略层面

  近年来,机器人产业在中国受到高度重视。“十二五”期间,国家陆续出台多项政策支持机器人产业发展,随着制造强国战略的全面推进实施,机器人产业发展随之上升至国家战略层面。2012年《高端装备制造业“十二五”发展规划》明确提出了实现工业机器人及核心部件产业化的目标。2013年《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》指出,工业机器人“代表着未来智能装备的发展方向”,并提出到2020年的发展目标。2015年5月,国务院发布了中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领——《中国制造2025》,明确提出将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一,并提出将大力促进机器人标准化、模块化发展,扩大市场应用。在2015年11月举办的世界机器人大会上,中国国家主席习近平指出,以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起,成为现代科技创新的一个重要标志,中国将机器人和智能制造纳入了国家科技创新的优先重点领域。国务院总理李克强表示,中国正在实施创新驱动发展战略,大力推动大众创业万众创新、“互联网+”和“中国制造2025”,这将有力促进机器人新兴市场的成长,创造世界上最大的机器人市场。2016年4月,国家工信部、国家发改委、财政部联合发布《机器人产业发展规划(2016—2020年)》,针对机器人全产业链上的瓶颈和问题,提出了中国机器人产业“十三五”期间的总体发展目标。

  二、中国成为全球第一大工业机器人市场

  “十二五”时期,中国机器人市场快速增长。2010—2015年中国工业机器人市场销量年均增速达到34.8%。自2013年起,中国超越日本成为世界第一大工业机器人市场,2015年中国工业机器人市场销量达到6.7万台,占全球工业机器人市场销量比重超过1/4,连续三年稳坐全球工业机器人市场头把交椅。工业机器人保有量也从2010年的5.2万台增至2015年的25.6万台,年均增速达到37.4%。

  全国服务机器人市场目前仍属蓝海,随着医疗机器人、送餐机器人、教育娱乐机器人、清洁机器人、消费类无人机等典型产品逐步进入市场,国内服务机器人市场开始初具规模,潜在市场空间巨大。

  三、机器人应用密度持续稳步提升

  随着机器人市场规模不断扩张,“十二五”期间,全国工业机器人密度(每万名工人使用工业机器人数量)稳步提升,从2010年的15台/万人提高至2014年的36台/万人,与全球工业机器人平均密度的差距不断缩小。

  虽然中国已经是全球最大的工业机器人市场,但同自动化程度较高的韩国、日本、德国等国家和地区(2014年韩国工业机器人密度为437台/万人、日本为323台/万人、德国为282台/万人)相比,中国工业机器人密度还有很大的提升空间。

  四、工业机器人在各行业快速推广应用

  近年来,随着技术的进步,工业机器人性能不断完善,在全国各行业迅速推广应用。一直以来,汽车制造业都是工业机器人最大的应用行业,随着国内工厂自动化的不断推进,工业机器人在其他各行业也得到快速推广。虽然到目前为止汽车制造业仍是工业机器人最大的应用行业,但销量占比已从2012年的42%降至2015年的36%;电子产品制造业、金属制造业的销量占比不断提升,分别从2012年的14%和10%提升至2015年的23%和16%。2012—2015年期间,汽车制造业工业机器人销量年均增速为35.8%,而电子产品制造业、金属制造业和塑料及化工用品制造业年均增速分别达到67.8%、67.9%和63.6%,由此可见,工业机器人在中国量大面广制造业的应用进程不断加快。

  在制造业以外的其他领域,国内工业机器人的应用也在不断开展,2013—2015年期间,农、林、渔业,采矿业,电力、热力生产和供应领域的工业机器人销量成倍数增长,如2015年电力、热力生产和供应领域机器人销量较2013年增长了近2倍,餐饮、货币金融和资本市场金融服务领域工业机器人销量更是实现了从无到有的突破。

  国内工业机器人的应用面也进一步扩展。截至2015年,全国工业机器人已服务于国民经济35个行业中类,88个行业小类,与上年相比拓展了6个行业中类、21个行业小类,应用行业拓展对市场需求增长的带动效应更为显著。

  五、服务机器人开始渗入居民生活

  在全国居民收入普遍提高、人力成本不断上升、老龄化日渐加剧等因素的影响下,“十二五”期间,全国服务机器人产业快速发展,应用领域不断扩大,助老助残、救灾救援、公共安全等多种型号的服务机器人已经进入示范应用阶段,医疗机器人、送餐机器人、教育娱乐机器人、清洁机器人、消费级无人机等典型产品已经进入消费市场,开始渗透至居民生活的方方面面。

  近几年,用于航拍的消费级无人机表现突出,市场销量国内外普涨。全球领先的国内无人机生产企业大疆创新近两年在国内销量呈翻倍增长。国际数据公司(IDC)发布的中国航拍无人机季度跟踪报告显示,国内2016年第一季度销量超过8万台,比2015年第四季度增长34%。随着助老助残类机器人技术的不断突破,智能轮椅、多功能助行机器人、助餐机器人、洗浴机器人、护理机器人、按摩机器人、陪伴机器人等新产品开始涌现,并很快出现在一些大型的养老院及康复中心,国家863计划“助老机器人”重点项目研制的系列机器人已在北京四季青敬老院和上海市第一社会福利院集中示范应用。随着医用机器人技术的不断突破和发展,“十二五”期间全国医疗机器人产业发展迅速,胶囊机器人、骨科机器人、神经外科手术机器人、微创腹腔镜手术机器人等已陆续开展临床应用。“十二五”以来,扫地机器人开始出现在普通家庭之中,销量迅速增长,其中以国内扫地机器人企业科沃斯表现最为亮眼,在电商平台的销售活动中屡创佳绩。教育娱乐机器人也开始进入居民生活,央视猴年春晚,优必选公司Alpah1的540个机器人集体亮相,受到众多关注。此外,近年来迎宾机器人、安防机器人、送餐机器人等也开始进入人们的视线,并在部分公共服务领域实现了小批量生产应用。

  六、中国机器人自主研发能力显著增强

  近年来,在市场驱动及政策支持下,国内机器人企业不断成长,产业链各环节自主研发能力显著增强。目前,国内已基本掌握了机器人的设计与制造技术,不少机器人企业拥有自主知识产权,自主研发新产品不断涌现。

  在工业机器人领域,沈阳新松自主研发的复合型机器人与国际同步发布,研发两月后即批量投入市场;国内首创的柔性多关节机器人具有快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,特别适用于布局紧凑、精准度要求高、工作空间有限的柔性化生产线。哈尔滨博实公司自主研发的炉前作业机器人系统填补了国内冶炼行业机器人自动化出炉的空白,技术达到世界领先水平。广州数控完全自主知识产权的RJ05上下料机器人,适用于车、铣等多种机床加工自动化,性价比高,运动节拍更快,产品结构紧凑;GSK八轴联动焊接机器人,能将焊接工件的各类焊缝转动到最佳位置,进一步提高焊接质量及消费效率。南京埃斯顿自主研发的振动抑制技术、碰撞检测技术在机器人产品上也得到了应用。遨博智能研制的实用化轻型人机协作机器人i5,具有负载自重比大、精度高、安全性好、示教简单、良好的协作功能等特点,技术指标超过国际同类竞争对手。

  在服务机器人领域,哈工大机器人集团自主研发了小型排爆机器人、轮式爬壁机器人、履带式爬壁机器人、轮式车底盘检查机器人、管道检查机器人等一系列产品,其自主研发的“祖冲之微创手术机器人”手术器械精度可达0.2mm,可满足腹腔所有微创手术要求。沈阳新松自主研发的骨科前臂复位机已通过第三方检测机构的安全和EMC认证,开始在医疗行业进行产业化应用。北京天智航成功研制开发了具有自主知识产权的骨科机器人导航定位系统,拥有多项医疗机器人核心专利。科沃斯相继推出地宝、窗宝、亲宝、沁宝等划时代的机器人创新产品。深圳优必选公司在智能人形机器人科研领域不断赶超日韩欧美等国家。天津深之蓝自主研发并陆续推出了以“豚”命名的缆控系列以及滑翔机和自主水下航行器等水下机器人。

  近几年,由于加大了研发投入力度,中国在机器人关键零部件技术攻关方面也取得了一定的进展。减速器方面,秦川机床与南通振康等企业已攻克RV减速器关键技术,实现小批量生产和销售;苏州绿的研制的谐波减速器已向部分国产机器人甚至外资机器人厂家供货。伺服电机方面,广州数控、华中数控、南京埃斯顿、新时达、汇川技术等企业已具备一定的生产能力,获得了市场认可。控制系统方面,国内知名机器人制造企业均已实现了控制器的自主研制,广州数控自主研发的GSK25iT/iM系列数控系统、GSK988T/TA/TB/MD系列数控系统、218TC/MC/MD系列数控系统等均获得国家科技重大奖项;新松SIASUN-GRC机器人控制系统整体性能已达到国际先进水平;深圳固高自主研发的基于PC的开放式运动控制器、嵌入式运动控制器、网络式运动控制器、计算机可编程自动化控制器产品与系统,综合性能已达到国际一流水平。

  从专利申请情况来看,据世界知识产权组织WIPO 2015年世界知识产权报告《突破式创新与经济增长》显示,自2005年以来,中国申请人占据了3D打印和机器人工程学领域全球超过四分之一的专利数量,这是所有国家中最高的比例。报告还指出,世界前10位拥有最多机器人技术专利的高校或科研机构全部位于亚洲,6个在中国,而且前3名都来自中国。另有数据显示,2015年中国机器人相关专利申请量占到了全球的35%,是日本的两倍,机器人专利申请数量全球领先。

  七、国产工业机器人市场竞争力不断提升

  虽然目前国内机器人市场仍以外资品牌为主,但是随着中国机器人技术水平的不断提高,国产工业机器人市场竞争力也在逐年提升。自2009年起,国内机器人产业迎来发展高峰,一批企业自主研发能力不断增强,产品性能不断提高,品牌认知度不断提升。经历了2—3年的技术积累及样机研制阶段,2012年以后中国国产机器人的生产能力逐渐形成。2012—2015年,国产工业机器人保持较快速度增长,2012年国产工业机器人销量仅为3148台,而2015年攀升至2.1万台,年均增速高达86.8%。从内外资品牌工业机器人销量占比变化情况来看,2012年国产工业机器人销量占比仅为14%,2015年这一比例提升至31%。

  从应用行业来看,虽然外资品牌工业机器人在汽车制造业仍占据绝对优势,但在金属制造、塑料及化工用品制造、食品制造等一般工业领域,国产工业机器人的销量占比显著提升,在部分行业销量甚至超过了外资品牌。在金属制造领域,国产工业机器人销量占比由2013年的24%提高至2015年的66%;在塑料及化工领域,国产工业机器人销量占比由2013年的42%提高至2015年的71%;在食品制造领域,国产工业机器人销量占比由2013年的35%提高至2015年的57%。

  从应用领域来看,虽然外资品牌工业机器人在焊接与钎焊领域仍占据绝对优势,但近年来国产品牌占比不断提高,从2013年的6%增至2015年的18%;在搬运、上下料领域和加工领域,国产工业机器人发展较好,目前基本可以同外资品牌抗衡,近三年销量占比均有所提高。

  从机械结构来看,近年来全国国产工业机器人产品结构不断优化。2013—2015年间,国产多关节机器人销量增长较快,年均增速达到69.6%,2015年销量超过6000台,占国产工业机器人总销量的30%,比2013年提高8个百分点。坐标机器人仍是国产工业机器人主力机型,基本能够满足国内需求,2013—2015年间年均增速达到64.3%,2015年销量过万台,占国产工业机器人总销量的52%,比2013年提高11个百分点。数据显示,平面多关节机器人销量占比由2013年的25%下降至2015年的11%,降幅明显。可见,随着技术水平的不断提升,国产工业机器人产品结构正在逐步优化,主要表现为技术附加值较高的产品比重不断提高。

  中国机械工业联合会机器人产业联盟

  宋晓刚 赵军平 陈丹 王昕