工業機器人技術發展歷程主要分為三大階段。產生和初步發展階段(1958-1970年):世界上第一臺工業機器人誕生,主要用于工業生產的鑄造、鍛造、和焊接等領域。技術快速進步與商業化規模運用階段(1970-1984年):這一時期的工業機器人相較于此前有很大的技術進步,開始具有一定的感知功能和自適應能力。隨著技術的快速進步,突出表現為商業化運用迅猛發展的特點,工業機器人“四大家族”在70年代均開始了全球專利的布局。智能化升級階段(1985年至今):智能機器人能實現將傳感器得到的信息進行融合,有效地適應環境的變化,具有很強的自適應能力、學習能力和自治功能。
工業機器人領域中的四大家族為ABB、發那科、安川和庫卡。
1988年,ABBAseaAB和BBCBrownBoveriAG合并而成,其中ASEA于1969年研發出全球首臺噴涂機器人,開始進入工業機器人研發制造領域,合并后的ABB于2001年成為全球首家機器人銷量突破10萬臺的制造商。2010年,受益于下游行業需求高增長以及自動化率的提升,國內工業機器人行業發展快速,ABB加速在國內市場的布局,在國內建立了工業機器人生產基地和噴涂機器人生產基地,之后ABB精簡架構,專注發展機器人及離散自動化等業務。2020年,公司收購并聯機器人提供商,開始加速布局并聯機器人領域。
庫卡成立于1898年,早期深耕汽車領域和焊接技術,在汽車業務領域擁有奔馳、寶馬等核心客戶,制造行業客戶廣泛。隨后公司逐漸發展為全球領先的智能自動化解決方案供應商,主營機器人、系統集成和瑞仕格(主要涉及醫療和倉儲領域自動化的集成)。2017年,公司被美的集團收購約95%的股份,進一步加速公司業務在中國市場的滲透;2020年,公司與法諾集團簽訂合作協議,計劃聯合開發不同應用領域的智能機器人,進行產業資源共享。
日本發那科為全球數控系統龍頭,核心領域包括數控系統、數控機床和機器人,公司通過統一其三大業務板塊的控制平臺,提高集成度,為整車行業提供智能柔性解決方案;日本安川為全球伺服電機和變頻器等運控產品龍頭,核心領域包括伺服電機、變頻器和運動控制,公司核心零部件自制率高,機器人產品具有高性價比等優勢。
技術拓展方面,由于工業機器人行業技術壁壘高,且市場增速快、應用領域廣泛,四大家族主要通過外延并購的方式快速獲得核心技術,提升產品競爭力,加速提升市場份額。工業機器人行業的并購主要分為自上而下和自下而上兩種方式,自上而下的并購適用于核心零部件起家的機器人企業,其通過并購可加速豐富產品線、拓寬應用領域;自下而上的并購則適用起步于機器人中下游應用領域的企業,其通過并購可加速擴充業務板塊、完善供應體系。人機協作方面,2013年以來,由于協作機器人相比傳統機器人具有易于編程、操作靈活、投資回收期較短等優勢,以四大家族為首的國內外機器人企業積極布局協作機器人市場。
2016-2020年,國內協作機器人市場規模已由約2000臺增加至約1萬臺,年復合增速超過40%。目前國內協作機器人性能上仍有行駛速度較慢、負載較輕等不足,且編程方式仍以手工示教為主,未來隨著協作機器人技術水平的不斷提升,以及具備高效率的離線編程的加速滲透,協作工業機器人市場滲透率有望加速提升。
四大家族中ABB、發那科和安川采取自上而下的發展路徑,初期深耕零部件領域,后期向機器人本體及下游集成應用領域擴展;其中ABB運動控制技術在業內領先,發那科以數控系統起家,安川專注于伺服和變頻器。庫卡則采取自下而上發展路徑,由焊接設備起家,以下游的汽車領域系統集成為切入口,而后到本體制造,再到后期的控制器、伺服電機自制,形成逆向產業鏈一體化布局模式。
綜合來看,國內工業機器人行業將顯著受益于制造業升級帶來的需求增長,疊加下游逐步拓寬的新型應用領域帶來高成長空間,行業和國產替代市場空間廣闊。四大家族引領自上而下和自下而上的獨到發展模式,通過外延并購的方式快速獲得核心技術,提升產品競爭力。隨著工業機器人應用場景從汽車等領域逐步轉向通用制造業以及新興產業,如新能源鋰電池和光伏等行業,國內企業與海外供應商可避免走入同質化低價競爭,增量市場空間廣闊。國內主要工業機器人供應商積極借鑒四大家族的發展模式和技術引進方式,同時發揮自身優勢,與海外巨頭錯位競爭,國產替代有望加速。
(原標題:從工業機器人技術發展看四大家族發展軌跡)
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