1、全球及中国机器人产业发展状况及竞争格局分析报告2014年全球及中国机器人产业发展状况及竞争格局分析报告正文目录图表目录第一章、机器人产业概述第一节、机器人的起源及分类一、机器人的起源机器人革命是英国皇家工程学院2009年8月19日发布的一份名为自主系统的科学报告中提出的，因人工智能机器人和计算机将越来越多地出现在生活的方方面面，2019年将迎来机器人革命。近两年，随着中国人口红利下降，劳动力价格上升，机器人不仅在制造业正在替代工人，还将在军事、侦察、服务、娱乐等领域超越人类。以Google收购的波士顿动力学公司(Boston Dynamics)设计的一款机器狗LS3为例，它可以在24小时不进行
2、补给情况下，携带181公斤负载行进32.2公里，还能在树林、岩石地、障碍物和城区等复杂地形中跟随士兵行动。另外，用于侦察的无人飞机、无人汽车，用于陪护的机器人，用于孩子教育和娱乐的机器人，用于清洁的家庭机器人，“钢铁侠”已不仅存在于科幻电影中，机器人大军正走入我们的生活。二、机器人的分类机器人专家从机器人应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和服务机器人。工业机器人根据用途不同，大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车（AGV）机器人、净室机器人等。而服务机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机
3、器人，主要包括个人/家用服务机器人和专业服务机器人。其中，个人/家用机器人主要包括：家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等；专业服务机器人主要包括：场地机器人、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人，以及国防、营救和安全应用机器人等等。图表 1：机器人分类图表 2：国内外著名工业机器人图谱表第二节、工业机器人概述一、工业机器人定义目前所说的工业机器人，是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科技术于一体的自动化装备。一般工业机器人有36个运动自由度，自由度越高，机器人越灵活，目前已经开发出自由度达15
4、个的双臂机器人。工业机器人主要由精密减速器、伺服电机、控制系统与本体四大部分构成，减速器用于提高和确保机器人的工作精度；伺服电机主要用于反馈和修正位置、速度等参数；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。工业机器人是最典型的机电一体化、数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。二、工业机器人的分类工业机器人有多种分类标准，按照功能结构来分，工业机器人可分为焊接、搬运、喷涂、装配等机器人；按机械结构分，可分为多关节、SCARA、直角坐标、并联型等机器人。图表 3：工业机器人组成
5、部分图表 4：工业机器人按功能分类工业机器人市场中使用量最大的是搬运机器人（含码垛）和焊接机器人。2012年全球搬运机器人总保有量达到了49.6万台，焊接机器人保有量达35.6万台。这两种类型的工业机器人保有量占到世界工业机器人总保有量的69%。1、搬运机器人根据IFR的定义，搬运机器人包括搬运机械手和AGV小车等几个类型，在电子3C行业和食品加工等劳动密集型行业广泛应用。2012年全球搬运机器人总销量是70609台，其销量在德国、美国、韩国等国家都创下历史新高。日本、韩国和德国这三个制造业比较发达的国家都安装了1万台以上的搬运机器人。图表 5：搬运机器人2、焊接机器人焊接机器人大致可分为点焊
6、机器人和弧焊机器人，之所以有如此大的保有量，主要是因为广泛应用在机器人化程度最高的汽车工业领域，2012年全世界共安装焊接机器人45296台，有69%的销量来自于汽车工业比较发达的美国、中国、日本、韩国和德国，中国以10882台的销量再次成为焊接机器人的第一大市场。图表 6：2012年世界工业机器人份额图表 7：点焊机器人图表 8：弧焊机器人图表 9：装配机器人3、工业机器人按机械结构分类不同机械结构对应不同功能的机器人。按照机械结构可以分为线性（直角坐标）机器人，SCARA 机器人，多关节型机器人，并联机器人，圆柱形机器人和其他类型的机器人。不同机械结构的机器人所适用的生产环境和行业也不一样
7、。比如SCARA机器人在X、Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作，故SCARA系统大量用于装配印刷电路板和电子零部件。图表 10：工业机器人按机械结构分类资料来源：IFR第三节、全球工业机器人发展历程现代机器人的起源可以追溯到二十世纪40-50年代，美国橡树岭等国家实验室进行了机器人方面的初步探索，50-60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了使用化阶段。1960年美国AMF公司生产了圆柱坐标型机器人Versatran，这是世界上第一种用于工业生产上的机器人。60-70年代，日本、德国面临劳动力短缺的严重问题，两国投入巨资研发机器人来替代劳动力，
8、机器人技术迅速发展，日本一举超越机器人起源国美国成为世界机器人第一强国，同时也为世界工业机器人的发展打下了坚实的基础。进入80年代后，随着计算机、传感器技术的发展，机器人技术已经具备了初步的感知、反馈能力，在工业生产中开始逐步应用。工业机器人首先在汽车制造业的流水线生产中开始大规模应用，随后，诸如日本、德国、美国这样的制造业发达国家开始在其他工业生产中也大量采用机器人作业。进入21世纪以来，随着劳动力成本的不断提高，技术的不断进步，各国陆续进行制造业的转型与升级，出现了机器人替代人的热潮。同时，人工智能发展愈演愈烈，服务机器人也开始走进普通家庭的生活。图表 11：机器人历史发展阶段随着技术的进
9、步，工业机器人的功能也越来越强大，自由度、精度、作业范围、承载能力等传统的衡量工业机器人水平的各项技术指标都有了显著地提升。2000年之前，6轴机器人还是高端工业机器人的代名词，而目前6轴工业机器人已经渐渐普及，很多高端机器人的轴数都在 6轴以上，安川最新研发的莫托曼双臂机器人最高轴数达到了15轴，更多的自由度让机器人的灵活度得到了显著提升，不再局限于之前的简单重复劳动。精密减速器的发展使得机器人的精度和重复定位精度较10年前大大进步，目前ABB的IRB-120机器人工作精度能达到0.01mm，在作业范围、最大工作速度和承载能力方面也有了显著的提高，发那科最新的大型机器人承载能力最高可达1.5
10、吨。图表 12：技术指标提升第二章、全球及中国机器人市场状况分析第一节、世界工业机器人行业格局一、2013年世界工业机器人销售情况据IFR统计，2013年是创纪录的一年，全球工业机器人销量达到17.9万台，同比增长12%，总市场价值高达1800亿人民币，预计2014年全球销量仍会保持12%左右的高速增长。2013年，全球机器人总销量的70%来自于5个国家，即日本、中国、美国、韩国和德国。根据预测，在未来的几年中，应用于汽车行业的机器人销量可能由于前几年的大装机量会稍稍下降，电子电气行业将继续加大在产品自动化和新产品再处理过程中的机器人投资，装机量会继续创新高。2014年至2016年机器人装机量
11、年复合增长率预计为6%。预计欧洲和美洲地区为4%，亚洲地区由于中国市场的活跃，将继续保持8%的高增长。图表 13：2003-2013年世界工业机器人销量资料来源：IFR2013年中国共购买了36560台工业机器人，同比增加近60%，销量的强劲增长让中国超越日本成为了全国机器人第一大市场，占到了全球机器人销量总数的20%。这意味着全球每售出5台工业机器人，便有1台被中国买走。自2005年到2013年，中国市场工业机器人销量年平均复合增长率达25%，在未来几年中这种现象还将持续。机器人传统强国日本以销量26015台位居第二，美国工业机器人销量自2009年后一直快速增长，2013年工业机器人销量达2
12、3679台，排在第三。作为欧洲最大的工业机器人市场，德国2013年机器人销量17800台，排在韩国之后位列第五。预计2014年全球工业机器人就会超过20万台，整机年销售170亿美元，加工配套规模将达500亿美元。图表 14：2009-2013年工业机器人主要销售市场（台）二、全球机器人保有量数据显示，2012年世界机器人保有量124万台，同比增长7.1%，按年销量增长9%，机器人平均使用寿命10年估算，2015年世界机器人保有量能达到150万台，2020年保有量将超过250万台。图表 15：2007-2012年世界机器人保有量资料来源：IFR三、全球工业机器人下游行业分布2013年销售的工业机
13、器人主要还是应用在汽车、电子电气、铸造、橡胶及塑料制品和食品行业这传统的机器人五大应用行业。应用数量最多的是汽车行业，2013年汽车行业机器人装机量7万台，占所有机器人销量的近40%。在所有正在使用的工业机器人中，有近50%应用于汽车制造业，其中50%以上为焊接机器人，在发达国家，汽车工业机器人占机器人总保有量的53%以上。电子电气行业是工业机器人应用的第二大行业，2013年电子电气行业机器人装机量达36500台，占2013年整体销量的21%，虽然没有达到2011年的最高峰37750台，但较2012年还是有了10%的增长。应用电子电气行业机器人的国家也非常集中，2012年，超过66%的应用于电
14、子电气行业的机器人销往日本和韩国这两个电子产品大国。橡胶及塑料制品行业2013年机器人安装量11400台，与2012年基本持平。尽管橡胶与塑料制品行业自动化程度非常高，但是工业机器人的装机量很多年来一直维持较低的数目，始终没有突破2006年15000台的最高峰，相信随着工业机器人的进一步普及，橡胶行业的机器人数量会大幅上升。日本、美国、德国和中国这四个国家占了橡胶行业机器人52%的份额。图表 16：工业机器人在应用行业的数量资料来源：IFR四、全球机器人行业发展的五因素分析影响机器人行业发展的积极因素有全球化、生产周期减少、人口老化、薪资水平以及健康和安全条例这五大因素。全球化：在全球化经济中
15、，发达国家维持制造业优势的最重要因素，就是在技术研发方面的持续投入。技术研发经费的持续投入也大大加快了机器人技术的进步，直接推动了机器人产业的普及。生产周期缩短：在一些产业中，更高的营业额和更多的客制化要求缩短了产品的生产周期。这在未来的制造业中将会越来越常见，并扮演越来越重要的角色。使用柔性的机器人而不是定制的模型将是适应这一新趋势的关键。人口老化和高技能人才短缺：由于人口老化带来的劳动力老化以及科学，技术，工程，数学方面的人才短缺将对经济造成冲击。根据Man power集团在2013年对42个国家进行的调查发现，34%的公司熟练工种的招聘存在困难。日本高达85%的公司招聘存在困难，巴西是6
16、8%，美国和加拿大分别为39%和34%。在精度、一致性上都具有明显优势的机器人将轻松解决高技能人才短缺的问题。此外，随着人口不断老化，机器人替代人工作的需求也越来越大。薪资水平：在过去，在高劳动力成本的领域使用机器人可以节省不少的费用。但是最近很多机器人开始流向低成本劳力的岗位。随着人口老龄化继续以及劳动力技能的错配，以及机器人成本的降低，机器人将在那些薪资水平不太高的领域普及。健康和安全条例：实践证明，机器人可以在那些危险的环境或者在那些大量重复单调及由此对身体产生伤害的岗位中代替人力。不断提高的工人健康和安全水平要求，将会推动机器人的应用。人类社会的发展，一直在朝着创造更好的工作环境和通过
17、自动化来提高产量的方向前进，即使是在中国和印度这样的相对低劳动力成本的国家也是如此。机器人相对于人来说，最大的优势在于机器人的精确性、一致性和抵抗恶劣环境。除此之外，随着人力成本的逐步上升和工业机器人制造成本的下降，平衡劳动力成本也成了一大需求。图表 17：机器人发展积极因素第二节、中国工业机器人发展现状一、中国机器人市场需求分析1、中国已成为全球最大的市场2013年中国工业机器人销量达到了36560台，同比增长60%，一举超越日本成为了全球第一大机器人世界。虽然中国的机器人销量已经达到了世界第一，但机器人使用密度仍然非常低。在制造业每 10000名工人拥有机器人这项统计数据上，中国仅有23台
18、，不仅不到日本332台的十分之一，与世界平均水平55台相比也有较大的差距。从这项统计可以看出，作为制造业大国的中国，工业机器人应用的市场空间非常巨大。2000年后中国经济发展进入了高速轨道，2013年GDP突破了5.5万亿美元大关，随着经济的快速发展，劳动力成本也与日俱增， 2013年制造业平均工资达46431元，是2003年的近4倍，如此高速的增长，让一些制造业企业，特别是低端制造业人力成本大幅提升，近年沿海地区还出现了用工荒问题，用机器人替代人的需求得以日益扩大。2、中国制造业转型与升级为机器人发展带来契机工业自动化制造业的转型与升级是中国发展的必然之路，虽然已经成为第一“制造大国”，但“
19、大而不强”一直是中国制造亟需解决的问题。在从“制造大国”转变为“制造强国”的道路上，工业自动化是唯一的方向。近20年来中国制造业产值迅速提高， 2011年制造业产值达15万亿元，较2001年增加近4倍。制造业人均产值也有了跨越式的发展，达到了4.5万元。然而通过和日本的对比发现，我们的制造业水平和效率还是很低，虽然日本自90年代开始经济一直徘徊不前，但制造业还是保持了很高的技术水平。目前中国的制造业人均产值还是不到日本的一半，因此还有非常大的效率提升空间。而制造业的升级，需要工业自动化，特别是机器人技术的普及和推广。图表 18：1992-2013年中国制造业产值（亿元，万人）资料来源：Wind
20、图表 19:1992-2013年日本制造业产值（十亿日元，万人）资料来源：Wind图表 20:2003-2013年中国工业机器人销量（台）资料来源：IFR全球主要国家制造业工业机器人密度（台/万人）2013 年底国家统计局数据显示，中国制造业工人数量约为5000万，大致估计可以用大量机器人代替人的行业，比如汽车、电子电气、化工和食品等行业的工人数高达 3000万。如果在2020年前后这些行业平均机器人密度按计划达到每万人100台，则大概需要30万台机器人，根据预测2013年中国工业机器人保有量约为13万台，相较于30万台，还有17万的差距。按照均价每台30万估算，机器人本体还有600亿的市场，
21、按照机器人本体市场与相关配套产业产值1比3的比例估算，到2020年前后，中国整个工业机器人产业规模能达到1800亿元。3、中国机器人密度、保有量仍小于发达国家2012年制造业机器人密度最高的是韩国，达到每万人396台，日本、德国分别为332台和273台。而中国机器人仍然远低于制造业发达国家水平，低于世界平均水平58台。这充分说明了工业机器人在中国的巨大的市场空间。汽车行业是自动化水平最高、机器人应用最多的行业，5个世界先进汽车生产国日本、德国、法国、美国、意大利的汽车工业机器人密度均达到了每万人1000台以上，而作为汽车业生产大国的中国，虽然从2009年到2012年，汽车工业机器人密度从每万人
22、51台增长到了213台，但还是远低于世界先进水平，汽车产业自动化水平有待进一步提升。图表 21：全球主要国家汽车工业机器人密度图表 22：2007-2012年中国机器人保有量2012年中国工业机器人保有量为96924台，较2011年增长22607台，保有量增加与2012年销量基本相等。这是因为机器人一般的寿命为8-10年，而2005年之前中国机器人保有量非常小，所以近期机器人淘汰数也很小。按此推算，2013年中国市场销售工业机器人36650台，按机器人平均寿命10年估计，2013年中国机器人保有量约为13万台。约占世界工业机器人保有量的5%，在保有量上依然小于2012年日本的31万台，美国、德
23、国的16万台和韩国的14万台，位居世界第五。根据目前中国工业机器人销量年复合增长25%、日本年复合增长率4%计算，中国工业机器人保有量有望在2018年超越日本达到世界第一。图表 23：2012年全球主要国家各国机器人保有量（台）图表 24：2007-2012年中国机器人保有量（台）第二节、日本机器人产业发展对中国的借鉴一、中国所经历的情况和30年前的日本非常相似回顾各国经济发展的历史，我们发现，目前中国所经历的情况和30年前的日本非常相似。图表 25：1979-2013年中国GDP（亿元）图表 26：1979-2013年中国制造业工资（元）图表 27：日本1970-1990年GDP（十亿日元）
24、图表 28：日本1970-1990年就业人数（万人）日本机器人产业在20世纪70年代-90年代出现爆发式增长。劳动力短缺、产业升级和政策支持造就了日本工业机器人产业发展的黄金20 年，爆发式增长的20 年后，大幅超越美国，成为世界机器人第一强国。机器人技术源于美国，却在日本得到了产业化规模发展，这主要得益于当时日本经济高速发展，劳动力紧缺、人力成本大幅上升的社会背景，而政府一系列的扶植政策也使机器人的应用得到进一步的推广。短短的20年，日本的GDP就从1970年的不到20万亿日元增加到了1990年的超过100万亿日元，20年时间GDP增长超过5倍，而值得注意的是，在此其间日本的就业人口一直保持
25、在5000-6000万人，并没有大幅度的提高，这一方面说明了日本的劳动力短缺，另一方面也说明了生产力的大幅增加。而工业机器人的应用在提高生产力上起了不可替代的作用。这一点对于目前劳动力紧缺和劳动力成本上升的中国来说，非常值得借鉴。图表 29：中国与日本对比二、日本70-90年代面临的情况：1、产业结构升级、劳动力成本上升产业结构升级、人工成本上升迫使日本企业选择更经济更自动化的工业机器人设备。日本在上世纪六十年代进入经济高速增长阶段，生产规模急剧扩大，然而其每年的劳动力增速仅0.7%左右，开始面临严重的劳动力短缺，为了满足国民经济3%的增长要求，提高生产效率实施产业结构升级成为当时日本经济发展
26、必经之路。第二次世界大战后，劳动力趋于紧张的日本，因高速度的经济发展更加剧了劳动力严重不足的困难。当时的劳动力市场紧缺，青工和熟练工更少，制造业劳动力成本大幅提高。第一次石油危机后，企业急于摆脱能源价格和人事费用上涨的状况，迫切需要高度节能化、自动化的机器。2、政策支持为产业发展创造良好环境普及促进政策和研发促进政策为日本机器人产业发展创造良好环境。1970 年开始，日本政府出台了一系列的工业机器人鼓励扶植政策，进一步推广机器人的应用。尤其是政府对中、小企业的一系列经济优惠政策，激发了企业从事机器人产业的积极性。早期的鼓励政策主要有普及促进政策、研发促进政策，这些政策为机器人提供了良好的发展环
27、境和技术支持。三、当前中国面临的相似情况对比日本工业机器人产业早期的发展，我们发现不管是从产业规模、社会背景还是政策支持方面，中国现在的情形和日本当年非常相似，正处于爆发式增长的初期，上升空间依然很大。过去五年，中国机器人市场增速远远快于同期世界平均水平，2000年，工业机器人的应用还处在起步阶段，保有量仅为550台，年新增量为380台，随着对机器人研究和应用的推广，2005 年年新增量达到4461台，复合增长率高达63.6%，这与日本1970-1975年间机器人高速增长的情形极为相似。2009年受全球金融危机影响，国内制造业较低迷，工业机器人的新增出现了小幅下跌。然而2010 年开始，工业机
28、器人的应用又恢复了增长，年度新增量高达14978台，2013年新增保有量预计35000台左右。如此相似的情况对比让我们对中国机器人产业的未来非常自信，作为全球制造业第一大国，工业机器人的发展空间非常巨大。四、我国机器人替代人成本优势显著图37：成本比较当前中国劳动力价格较前几年已经有了很大提高，制造业人均工资即将突破5万元，同时还存在熟练工人短缺的问题。随着机器人制造成本的不断下降以及劳动力成本的不断上升，使用机器人在经济成本正变得越来越具有优势。我们举一个简单的例子来比较一下机器人和人力成本。以焊接机器人举例，一个焊接机器人目前平均售价在30万左右，假设维护、运营成本也为30万，总成本60万
29、，机器人平均寿命10年，焊接机器人的工作效率约等于三个熟练焊接工人，假设焊接工人每年工资8万，由于人工导致的产品损耗2万，大致估算出机器人的成本回收时间：60/3*(8+2)=2年机器人使用寿命10年，这其中还不包括因为雇佣工人而需要支付的养老、医保、安全生产费用，使用机器人在成本上的优势显而易见。第四节、中国机器人供给分析一、国内工业机器人市场格局-外资主导中国机器人产业联盟发布的2013年中国工业机器人市场统计数据显示，2013年国内企业在我国销售的工业机器人总量超过9700台，占中国市场26%的份额，虽然在销量上还远远不及国外企业的27000台。但相较于2012年不到10%的占比，201
30、3年国内机器人企业的表现已经有了很大的进步。2012年在中国机器人市场上，销量占据前十位的基本是国外品牌。其中，发那科3900台，安川3850台，库卡3470台，ABB 3200台，欧地希（OTC）2000台，松下1600台，川崎、那智和现代三家厂商的销量均为1000台左右。2009年至2012年这四年间，发那科、安川、ABB和库卡这四大家族在华销量整体呈明显上扬趋势。2012年其销量总和达14470台，占当年中国机器人市场销量的53.8%。经过一年的奋起直追后，2013年国内机器人公司销量有了较大提升，新松机器人2013年自主品牌六轴机器人销量达600个，AGV销售额约3亿。安徽埃夫特201
31、3年销量480台，广州数控400台，均较2012年增长约一倍。图表 30：2012年国外机器人公司销量图表 31：2013年国内机器人公司销量图表 32：中国市场国内外机器人比例从设计和制造的技术水平上来看，多关节机器人无疑是技术含量最高的机器人，在这类可以反映机器人顶尖技术的机器人上，国内机器人公司与国外公司依旧有很大的差距。这点从国内市场多关节机器人的占比就可以看出。2013年，国外机器人依旧占据了中国的多关节型机器人市场95%以上的份额，国内机器人只在相对低端的直角坐标和SCARA型机器人上占有份额优势，目前还基本无法进入多关节型机器人市场。国内国外在机器人尖端领域的差距显而易见。多关节
32、机器人主要分布在汽车行业、电子电气和铸造行业，在汽车行业的焊接机器人中有着最广泛的应用，故国外机器人在汽车行业的应用上占据了95%以上的份额。图表 33：国外国内机器人销量比图表 34：国外国内机器人行业比重二、政策大力扶持,机器人产业园如雨后春笋在经济全球化的背景下，我国产业结构和经济发展方式的矛盾日益凸显，产业结构调整已是刻不容缓，也成为加快转变经济发展方式的重要组成部分。国务院和各部委陆续出台战略规划和支持政策，加大力度发展战略性新型产业，提高我国经济核心竞争力。2013 年底，工信部发布关于推进工业机器人产业发展的指导意见，对我国工业机器人产业发展进行了战略层面的规划指导。该文件指出，工业机器人代表着未来智能装备的发展方向。推进工业机器人的应用和发展，对带动相关学科发展和技术创新能力提升，促进产业结构调整、发展方式转变和
