工业智能风起云涌 国内厂商核心技术有待突破

　　智能化工业装备已经成为全球制造业升级转型的基础，发达国家不一而同地将制造业升级作为“第三次工业革命”的首要任务。美国的“再工业化”风潮、德国的“工业4.0”和“互联工厂”战略以及日韩等国制造业转型都不是简单的传统制造业回归，而是伴随着生产效率的提升、生产模式的创新以及新兴产业的发展。

　　过去十多年，我国经历了以工程机械快速发展为标志的粗犷式发展，而未来十年，我国将进入以智能化工业装备快速发展为标志的集约化发展与制造业转型升级阶段。与工程机械发展初期相比较，在工业智能行业国外品牌将更加重视国内企业，系统集成环节将成为国内企业的切入点。目前我国工业智能产业链正逐渐完善，企业发展模式逐渐清晰。随着我国劳动力结构和产业结构的调整，具备感知、分析、推理、决策、控制功能的智能装备将成为“第三次工业革命”主力。

　　发达国家“再工业化”风潮兴起

　　第一次工业革命是机械取代人力，第二次工业革命是自动取代手动，第三次工业革命将会是自动化升级为智能化。目前欧美日等发达国家工业已进入智能化时代。而工业自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

　　2012年年末以来，美国等发达国家在制造业发展中出现“再工业化”风潮，被业内称为第三次工业革命的信号。

　　之前，美国等发达国家将本国制造业中的低端部分安置在发展中国家，俗称代工业务，依靠成品的高额利润，发达国家尽享财富金字塔的塔尖部分。

　　随着发展中国家劳动力成本和管理成本不断上升，2012年12月，苹果公司CEO库克宣布要把苹果公司的部分生产线拿回到美国；另外，通用电器、克莱斯勒、惠普[微博]、耐克等著名品牌也相继加入回流潮，纷纷把生产线转移回美国。这都源于美国制造业的新战略——“再工业化”。

　　美国的再工业化，与第三次工业革命的远景描述不谋而合。普遍认为，美国的再工业化，绝不是传统意义上的制造业回归，将催生一种新的生产方式，而带有定制特征的智能设备被普遍应用将成为一大趋势。

　　在再工业化过程中，制度创新和技术创新交织在一起。制度创新由政府推动(其中还包括金融制度)，技术创新方面由新兴产业推动。在新兴产业的发展过程中，高端的制造业设备成为创新的首要任务。

　　2012年3月，奥巴马提出投资10亿美元，创建15个“美国国家制造业创新中心网络”计划(NNMI)，以重振美国制造业竞争力。2013年1月，美国总统办公室、国家科学技术委员会、国家先进制造业项目办公室联合发布《制造业创新中心网络发展规划》。2012年8月以来，美国已经成立了4家制造业创新中心，这些中心涉及的相关技术和产业有望成为未来制造业的发展方向。

　　德国政府则提出“工业4.0”、“互联工厂”高技术战略。“工业4.0”最早是在2011年汉诺威博览会上，由三位大学教授提出来的。制造业在德国的国民经济占26%，作为提升传统制造业的战略发展方向，112页的实施建议由项目研究组在2012年10月提交给德国联邦政府此项目牵头的教育科研部、经济部和内政部，现已拨款2亿欧元(约16亿元人民币)作为第一步研发经费。“互联工厂”通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，构建新的商业模式。

　　此外，日本潜心研究人工智能，解决劳动力断层并支持未来的工业智能化。作为全球最早进入老龄化的国家，日本潜心研究的科技正是人工智能产业，首先应用的领域就是工业化生产线。

　　日本工业机器人(50.810, 0.27, 0.53%)产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，而今已在发展第三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本希望借助在该产业的高投入以解决劳动力断层问题，降低高昂的劳动成本并支持未来的工业智能化。同时，政府对相关机器人制造企业实施了优惠税制、优惠贷款、减税等多项扶持政策。

　　国内厂商核心技术有待突破

　　美德日等发达国家的工业革命信号给中国制造业敲响了警钟。而中国经济产业结构调整、劳动力成本上升、劳动力供给下降和国家政策支持，正助推工业智能产业快速成长，带有定制特性的智能装备将推动中国制造业转型。

　　过去十年，受益于投资大时代和工程施工机械化，是我国工程机械行业大发展时代。未来十年甚至更长时间，我国将迎来新一轮人力替代，即工业智能化，工业智能装备迎来春天。

　　根据IFR统计，2012年我国工业机器人装机量达到2.7万台，同比增长19.5%，占世界工业机器人装机量的14.8%，仅次于日本居全球第二。2012年工业机器人本体市场约48亿元，加系统集成工业机器人市场容量约192亿元。2012年国内工业机器人存量已突破10万台，占世界存量的8%，仅次于日、美、德、韩。2009年之前，我国工业机器人年装机容量不足一万台，并且几乎全部来自国外品牌，行业处于导入期。2010年之后，我国工业机器人行[微博]业进入快速增长期。

　　但从全球机器人密度看，我国虽为制造业大国，平均每万人保有的机器人量仅为21台，低于全球平均水平55台/万人，并远低于日韩等机器人市场成熟的国家，未来市场发展空间仍然十分巨大。我们预计2020年之前行业年均增速可达20%-30%，2020年工业机器人(包括系统集成)市场规模可达千亿以上。

　　通过比较我们发现，当前的智能化装备与十年前工程机械发展初期具有很多共同之处，两者都面临着广阔的发展空间，但也都具有相近的发展困难，机遇与挑战并存。

　　工程机械主要用于基建、房地产投资等，都是充分竞争市场。工业机器人目前主要用于汽车、电子等行业，食品饮料、家电家居、金属加工等行业，应用正在逐渐增加。其下游行业中除军工、石油石化等特种应用外，也都为市场化采购。

　　目前国外机器人制造企业占据中国近90%的市场份额，发那科、安川、KUKA、ABB四家公司合计占据约65%的市场份额。我国工程机械市场发展初期也主要由卡特彼勒、小松等国际品牌占据，大约从2006年开始，三一重工[微博](5.83, -0.09, -1.52%)、中联重科(5.03, -0.08, -1.57%)等国内品牌才逐渐崛起，成功实现进口替代。在工业机器人领域，导入期国外品牌占据绝对优势，快速成长期国内品牌有望逐渐实现进口替代。

　　发展初期，工程机械的核心零部件液压元器件、发动机、控制元器件和传动系统等基本依赖进口；目前工业机器人的核心零部件控制器、驱动及伺服电机、减速机等也主要依赖进口。在工业机器人成本中，成本占比最高的为减速机，占33%-38%，驱动及伺服电机占20%-25%，控制器占10%-15%，机器人本体在总成本中占比只有20%左右。目前除了本体以外，我国工业机器人核心零部件还主要依赖进口。

　　在控制器、驱动器与伺服电机方面，本体厂商可选的国外供应商较多，并且国内产品与国外品牌差距也在逐渐缩小。在减速机领域，国际供应商主要有纳博特斯克和Harmonic两家。在工业用机器人关节上的精密减速机上，纳博特斯克Nabtesco产品的全球市场占有率达60%，特别在中/重负荷机器人上，其RV减速机市场占有率高达90%。Harmonic公司则以谐波减速机为主，在全球工业机器人关节减速机领域拥有15%左右市占率。由于市场集中度高，国内本体厂商议价能力较弱，其减速机采购成本可达发那科、KUKA、安川、ABB等国际巨头采购价格的3-5倍。

　　目前国内机器人本体公司中只有广州数控、南京埃斯顿、新松机器人等公司在进行控制系统、驱动和伺服电机等核心零部件自主研发。专业核心零部件供应商中，固高是我国控制器领域技术较为领先的供应商，汇川技术在驱动与伺服电机领域具有较强技术优势。国内正在研发RV减速机的企业包括秦川发展、山东帅克、南通振康等，谐波减速机研发机构与企业主要有北京谐波传动所、苏州绿的、中技克美等，目前中技克美对国内部分整机厂家(如广州数控)提供产品。

　　由于国内公司起步晚，不掌握核心零部件技术，因此工程机械与工业机器人纯粹依靠自主技术研发的公司都极少。少数国内公司技术来源为科研院所技术合作或转型，如新松机器人与博实股份，工程机械中中联重科最初也是由研究院转制成立。

　　近几年国外品牌正加速布局中国市场，一方面给国内品牌带来了更大的竞争压力，另一方面也为国内培养了技术人才、供应商体系等发展条件。近几年内“抢人”将是国内企业技术引进的重要手段。

　　近几年来，国家及各级政府不断推出支持工业机器人行业发展的政策，推动行业发展。例如上海、昆山、徐州、芜湖等多地规划了机器人产业园，推出政府引导资金、所得税优惠等多项产业扶持政策。2013年11月，浙江省提出在未来五年年均实施“机器换人”项目5000项、完成技术改造投入5000亿元。

　　我国智能化装备可能发展路径

　　工程机械与智能化工业装备分别适应了我国不同发展阶段对人工的替代需求，两者在发展初期存在很多共同点与不同点，工程机械十年的黄金发展可以为目前智能化工业装备的发展提供思路。

　　首先，与工程机械可以直接应用不同，工业机器人必须进行生产线系统集成才能应用，具有二次系统集成需求。

　　其次，国外龙头品牌对待正在崛起的国内品牌态度不同。工程机械国内品牌发展初期，卡特彼勒、小松等国外品牌并未足够重视，没有采取有力措施遏制国内品牌成长，给了国内品牌成长机会。但目前来看，工业机器人市场的国外龙头在国内品牌崛起过程中，加速布局国内产能，并不断降低产品价格提升竞争力。以165Kg焊接机器人为例，国外品牌销售价格已经由2010年30万元左右降至当前22-24万元。而由于国内工业机器人的核心部件采购成本较高，若国外品牌持续降价，将使得国内相关企业的盈利能力长期受到压制。

　　第三，工程机械为标准化产品，而工业机器人多数为定制化产品。定制化产品较标准化产品更难以提升规模。

　　第四，客户群体不同，销售方式不同。工程机械以个人客户为主，因此主要采用经销模式，而工业机器人主要针对企业用户，因此规模较小的情况下主要以直销为主，但机器人本体规模提升后也将需要建设经销渠道。系统集成商由于采用项目招投标方式获得订单，因此必须自建销售队伍。

　　此外，目前销售回款方式不同，工程机械销售模式更加多样化。工程机械销售回款模式经历了全款－全款+分期付款－全款+分期付款+按揭－全款+分期付款+按揭+融资租赁的发展过程，目前工业机器人还主要以全款方式为主，系统集成的工程垫款也较少。

　　通过以上工程机械与工业智能装备的比较，我们认为我国智能化装备可能的发展路径包括以下几个方面。

　　系统集成为国内工业机器人发展提供了机会。由于不同下游行业之间的系统集成差异较大，国内系统集成商通常在行业经验、客户关系、个性化服务能力等方面优于国外集成商。

　　机器人本体提升性价比是关键，短期内政府扶持是机遇，长期依靠核心零部件突破。目前如果采用进口核心零部件，我国工业机器人成本高于国外品牌。以165Kg焊接机器人为例，国外龙头生产成本约16-18万元，向国内销售价格约22-24万元。而如果采用进口核心零部件，国内企业成本接近30万元。并且国外品牌正在扩展国内产能，降低生产成本与销售价格，提升产品竞争力。

　　国产品牌成本高于国外品牌的主要原因为核心零部件受制于人，而我国机器人核心零部件薄弱一方面是由于基础技术实力影响，另一方面也受国内主机生产规模较小，市场需求不足以支撑核心零部件研发。最重要的是，与当初工程机械核心零部件厂商面临的问题一样，本体企业为了保证设备的稳定性，较低返修率，以及客户定制化需求，不愿意试用国产零部件。因此在行业发展初期，国家政策扶持是打破本体与核心零部件循环困境的突破手段之一。但长期来看，国内工业机器人本体的发展还有赖于核心零部件技术突破，降低生产成本提高性价比。

　　长期来看抢人、抢市场将贯穿始终。对机器人本体以及核心零部件企业，人才及技术引进将是提升产品技术水平的重要手段，因此国内企业与国外龙头之间、国内企业之间的人才竞争将在未来多年伴随行业的发展。而对于系统集成企业，市场及客户渠道是重要竞争优势，快速抢占市场，在细分行业内建立先发优势尤为重要。

　　更加灵活的销售模式提升竞争力。随着行业的发展，市场竞争加剧，分期付款、按揭销售、融资租赁等销售模式或将在机器人本体市场逐渐出现，灵活的销售模式，周到的客户服务也将成为提升市场竞争力的重要手段。而系统集成商中BT、EPC等需要垫资较多的模式也将更具竞争力。

　　低端传统制造业的智能化改造市场空间巨大。随着国外汽车等制造业进入中国市场，国外机器人企业在国内市场中定位于规模化、高端化的市场为主，主要瞄准完全竞争市场中的“高大上”行业进行配套。而中国存在着上万亿的低端制造业市场等待改造，特别是近几年来，随着招工难和人工成本逐年上升带来的盈利持续下降，这些市场有极其迫切的需求进行自身改造，提升智能化率。如果国内企业抓这类庞大经济型机器人市场，能快速完成规模积累。

　　从工业智能装备海外发展经验来看，欧美及日本的发展模式各不相同。日本和欧洲都拥有完整的工业机器人产业链，不同之处在于日本工业机器人发展初期具有明确的专业分工，集群化效应构成了完整的工业机器人产业链，而欧洲公司则更倾向于全产业链一体化发展，单一公司即可完成一揽子交钥匙工程。与欧洲及日本不同，美国在工业机器人产业链中主要集中于系统集成领域，机器人本体主要从日本及欧洲进口。

　　目前我国工业机器人正处于发展初期，产业链正逐步完善，全产业链一体化布局与上下游分工合作集群化发展两种模式在并行发展。我们认为，工业智能的发展是我国制造业转型升级的基础，未来必将快速发展。对工业机器人市场，短期内系统集成市场是国内公司的主要突破点，长期来看，国内工业机器人发展有赖于核心技术突破以提高性价比。