然而，在國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)趨勢(shì)向好的情況下，工業(yè)機(jī)器人廠商也面臨許多問(wèn)題，其中成本問(wèn)題尤為緊要。
成本，成本，還是成本
對(duì)于企業(yè)而言，降低成本永遠(yuǎn)是真命題，工業(yè)機(jī)器人廠商也不例外。
如果將一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人分拆開(kāi)來(lái)，其組件包括上游核心零部件、中游機(jī)器人本體、下游系統(tǒng)集成三大部分。其中上游核心零部件技術(shù)難度最大，成本占比高達(dá)7成;中游機(jī)器人本體技術(shù)難度跟隨上游核心零部件，成本占比約20%;下游系統(tǒng)集成技術(shù)難度較低，主要取決于落地場(chǎng)景。
值得注意的是，一臺(tái)完整的工業(yè)機(jī)器人的零部件遠(yuǎn)不止上述三類(lèi)。以協(xié)作機(jī)器人為例，除了減速器、控制器和伺服系統(tǒng)，協(xié)作機(jī)器人還使用直驅(qū)電機(jī)、模塊化的編碼器、關(guān)節(jié)力矩傳感器和安全控制器等特殊的零部件。且若上游零部件成本價(jià)格居高不下，中游機(jī)器人本體和下游集成系統(tǒng)的成本和價(jià)格也將難以下降。
從成本占比最高的工業(yè)機(jī)器人上游核心零部件來(lái)看，上游核心零部件主要分為減速器、控制器和伺服系統(tǒng)。據(jù)億歐智庫(kù)《2022中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)研究報(bào)告》，該三大核心零部件的成本占工業(yè)機(jī)器人總體成本的60%，其中減速器成本占比最高，達(dá)30%，其次是伺服系統(tǒng)(20%)和控制器(10%)。
此外，就毛利率來(lái)看，上游核心零部件的毛利率也更高，其中成本占比最高的減速器的毛利率也最高，達(dá)40%，其次是伺服系統(tǒng)(35%)和控制器(25%)。
減速器于機(jī)器人，就像動(dòng)力電池于智能汽車(chē)，其重要性和成本占比都最高。所以，這里我們重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)機(jī)器人上游核心零部件中成本占比最高的減速器。
減速器作為伺服系統(tǒng)的搭檔，相當(dāng)于安裝在伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的“剎車(chē)”。減速器的核心難點(diǎn)主要在于精密加工、齒面熱處理、裝配精度、大規(guī)模生產(chǎn)與檢測(cè)等工藝環(huán)節(jié)上，這恰恰是我國(guó)制造業(yè)基礎(chǔ)配套體系中最薄弱的部分，需要長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。
目前，市面上加速器包括RV減速器和諧波減速器兩款主流減速器及Spinea特用減速器，三者占比分別為4:4:2.其中RV減速器與諧波減速器在應(yīng)用上呈互補(bǔ)關(guān)系，前者主要應(yīng)用于20KG以上的機(jī)器人關(guān)節(jié)，后者則在20KG以內(nèi)的機(jī)器人關(guān)節(jié)。
不同類(lèi)型的機(jī)器人以其結(jié)構(gòu)的區(qū)別對(duì)減速器的需求也有所區(qū)別，相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，在目前投入應(yīng)用的機(jī)器人中，通常來(lái)說(shuō)，多關(guān)節(jié)機(jī)器人所需減速器最多，平均一臺(tái)多關(guān)節(jié)機(jī)器人需要3.5臺(tái)諧波減速機(jī)和4臺(tái)RV減速機(jī);坐標(biāo)機(jī)器人平均需要1臺(tái)諧波減速機(jī)和3臺(tái)RV減速機(jī);SCARA機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人則分別需要3臺(tái)和1臺(tái)諧波減速機(jī)。
據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)，2020年以來(lái)，全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且受此帶動(dòng)，作為工業(yè)機(jī)器人的核心零部件，機(jī)器人減速器市場(chǎng)也迎來(lái)高速發(fā)展。
在減速器供給方面，據(jù)中國(guó)通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)機(jī)經(jīng)網(wǎng)數(shù)據(jù)，近年來(lái)中國(guó)減速器產(chǎn)量波動(dòng)較大。2019年我國(guó)減速器產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，達(dá)到852萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)51.3%;2020年，中國(guó)減速器生產(chǎn)穩(wěn)定增長(zhǎng)，產(chǎn)量為917萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)7.6%;2021年我國(guó)減速器產(chǎn)量有望突破1000萬(wàn)臺(tái)。
減速器國(guó)產(chǎn)替代“進(jìn)行時(shí)”
據(jù)Business Research Company數(shù)據(jù)，2015-2019年，全球減速器市場(chǎng)由2849億元增長(zhǎng)至4053億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到9.2%。
減速器市場(chǎng)是一塊大蛋糕，不過(guò)遺憾的是，目前國(guó)內(nèi)機(jī)器人公司在包括“控制器”“伺服系統(tǒng)”“減速器”的工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件話語(yǔ)權(quán)均不高。
總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)主要集中在機(jī)器人中游本體制造和下游集成環(huán)節(jié)，在核心零部件領(lǐng)域同國(guó)外廠商仍有一定差距。其中，減速器具有較高的技術(shù)壁壘，該領(lǐng)域基本被日本企業(yè)壟斷。
據(jù)2021年3月哈工大機(jī)器人(合肥)國(guó)際創(chuàng)新研究院發(fā)布的《中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2020～2021)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020年，日本機(jī)器人減速器企業(yè)占據(jù)了全球80%以上的市場(chǎng)份額。其中，日本納博特斯克市場(chǎng)占有率達(dá)到60%，排名第一;日本哈默納科(諧波傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司)的市場(chǎng)占有率達(dá)到15%，排名第二。其他減速器市場(chǎng)參與者還包括日本新寶、住友電工等。
實(shí)際上，減速器在我國(guó)的發(fā)展已有近40年的歷史，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)十年間，減速器產(chǎn)品已從最初單一的擺線減速機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的多品類(lèi)，即擺線減速機(jī)、無(wú)級(jí)變速器、齒輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、電動(dòng)滾筒等。
“十二五”期間，節(jié)能減排環(huán)保型減速器逐漸取代高能耗、高污染、低效率減速器，減速器行業(yè)進(jìn)入大改革，慢慢擺脫對(duì)囯外技術(shù)的依賴，減速器廠商開(kāi)始自主研發(fā)節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品。2015年以來(lái)，《中國(guó)制造2025》要求突破突破機(jī)器人減速器等高端產(chǎn)品的技術(shù)，國(guó)內(nèi)減速機(jī)技術(shù)逐漸開(kāi)始進(jìn)入追趕期，隨著國(guó)內(nèi)RV減速器和諧波減速器的部分量產(chǎn)，國(guó)內(nèi)精密減速器行業(yè)進(jìn)入國(guó)產(chǎn)替代階段。
以諧波減速器為例，該減速器技術(shù)壁壘高，向上突破難度大，但一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模國(guó)產(chǎn)替代，廠商也能夠享受更多技術(shù)紅利。國(guó)內(nèi)諧波減速器廠商綠的諧波曾測(cè)算，2020年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人用諧波減速器國(guó)產(chǎn)化率約27%，假設(shè)2025年國(guó)產(chǎn)化率提升至40%，將對(duì)應(yīng)19億元市場(chǎng)空間。諧波減速器實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代、自主可控是核心零部件發(fā)展的必經(jīng)之路。
綠的諧波2021年報(bào)顯示，該公司報(bào)告期內(nèi)主營(yíng)收入4.43億元，同比上升104.77%;歸母凈利潤(rùn)1.89億元，同比上升130.56%;扣非凈利潤(rùn)1.47億元，同比上升214.47%。其中2021年第四季度單季度主營(yíng)收入1.24億元，同比上升82.95%;單季度歸母凈利潤(rùn)4724.28萬(wàn)元，同比上升154.36%;單季度扣非凈利潤(rùn)3775.94萬(wàn)元，同比上升203.97%;毛利率52.52%。
綠的諧波在財(cái)報(bào)中表示，該公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收和凈利的雙增長(zhǎng)，主要是下游機(jī)器人廠商采用國(guó)產(chǎn)減速器實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
借鑒日本工業(yè)機(jī)器人崛起之路，核心零部件的自主可控是中國(guó)工業(yè)機(jī)器人崛起的前提。
日本從歐美引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，并逐步發(fā)展為全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)大的國(guó)家。究其原因，除了勞動(dòng)力缺乏倒逼、政策支持、下游汽車(chē)和3C產(chǎn)業(yè)的培育之外，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展是主要驅(qū)動(dòng)力。完整的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)谷障禉C(jī)器人廠商具有成本低、周期短的零部件供應(yīng)優(yōu)勢(shì)，更具行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
核心零部件是工業(yè)機(jī)器人獲勝的制高點(diǎn)。目前來(lái)看，諧波減速器已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，但RV減速器由于傳動(dòng)精度、扭轉(zhuǎn)剛度、穩(wěn)定性等性能問(wèn)題，仍然依賴進(jìn)口。這是掣肘國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商發(fā)展的“癥結(jié)”，同時(shí)也是國(guó)產(chǎn)RV減速器廠商的突破機(jī)會(huì)。
尾聲
任何事物都是不斷向前發(fā)展的，減速器的技術(shù)變革也在時(shí)刻發(fā)生。
如今，將減速器、電機(jī)、電子設(shè)備等部件模塊化集成于單一機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，正在成為減速器企業(yè)品類(lèi)發(fā)展新趨勢(shì)。
機(jī)電一體化產(chǎn)品通過(guò)集成動(dòng)力傳動(dòng)及控制功能，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間，極大提高了電機(jī)和減速器的契合度、可靠性和自動(dòng)化程度，提升機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率。
國(guó)外減速器廠商哈默納科率先提出“整體運(yùn)動(dòng)控制”概念，將諧波減速器與電機(jī)、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產(chǎn)品，該公司如今已形成諧波減速器、機(jī)電一體化兩大業(yè)務(wù)。
無(wú)獨(dú)有偶，國(guó)內(nèi)減速器廠商也正在發(fā)力，力求迎頭趕上新趨勢(shì)。比如綠的諧波也已經(jīng)形成以諧波減速器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、精密零部件為主的產(chǎn)品布局，覆蓋多個(gè)下游領(lǐng)域。