没品星人
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5月前 · 4 人阅读

机器人按应用场景可分为工业机器人及服务机器人,工业机器人在精度、运行可靠性方面要求明显高于一般服务型机器人,工业机器人的硬件及软件应用门槛较高,而服务机器人更偏向“智能化”、“可交互性方向”。不管是工业机器人还是服务机器人需求都逐年攀升,那到底是谁在消费工业机器人呢?


工业机器人的定义和分类

ISO 8373:2012对工业机器人的定义:可自动控制、可重复编程的多功能操作装置,可以在三个或更多轴上编程,且可以固定或转移以满足工业自动化应用。按照机械结构不同,工业机器人可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、垂直多关节机器人、SCARA(平面多关节机器人)及Delta(并联关节机器人)。不同的作业范围和特定生产作业工序对应不同的机器人,而应用最广泛的是垂直多关节机器人。

工业机器人是一个信息输入、终端位移输出的系统,主要有控制系统、动力系统、机械结构系统这三个子系统组成。控制系统包括硬件及软件两部分,相当于机器人的大脑;动力系统不只是机器人的脉动心脏,也是肌肉、筋络,动力系统主要有驱动系统和传动系统组成,驱动系统也称伺服系统,是高精度的脉动心脏,实现伺服系统高精度传动;传动系统是精致的“肌肉、脉络”。传动系统起到长距离传递动力源及将磁服电机输出角位移转变成机械结构位移的作用。

工业机器人的主要技术参数包括自由度、精度、工作半径、最大工作速度及承载能力。自由度和整套传动装置数量息息相关,决定机器人作用的灵活性;精度,包括定位精度和重复定位精度两个标准;最大工作速度月底表明机器人的工作效率越高。承载能力是在任意位置上所能承受的最大外载。

工业机器人的需求逐步倾向通用工业

据IFR统计数据,工业机器人的需求总量不断增长,自2009年起,全球工业机器人年均增速维持在15%左右,预计2020年,年供给量有望突破50万台,较2016年有望翻倍,届时全球保有量将达300万台。


2016年,中国工业机器人市场规模近9万台,是全球第二的韩国市场规模的2倍。同时,墨西哥、泰国印度等新兴国家逐渐步入工业自动化发展阶段,市场规模分别为5900台、2600台、2600台,国盛证券认为,发展中国家工业机器人体量虽小,但增长潜力不容忽视,未来有望成为工业机器人需求主力。

汽车制造是工业机器人拥有密度最大的产业,2016年,全球汽车制造行业工业机器人拥有密度约103台/千人,通用工业渗透迅速,金属、化工、食品等产业拥有密度逐年攀升,国盛证券认为,依托下游庞大的增量需求,需求结构也逐步倾向通用工业,未来通用工业机器人发展潜力可观。


从“机器人王国”看工业机器人成长

从1987年,日本已成为全球最大的工业机器人生产国和出口国,且保有量遥遥领先。据IFR统计,2016年日本工业机器人保有量近30万台,其中汽车产业、通用通用拥有密度分别为1240台/万人、214台/万人,分别为世界第二、第一。

无论是上游零件部还是下游本体及系统集成领域,日本均配有出世界级生产商。据统计,2016年日本机器人产量为15.26万台,产值达323.65亿人民币,出口销量11.68万台,占产量份额的76.54%,内销机器人则以汽车工业应为为主占比近40%。

二战后,日本汽车产业逐步崛起并实现赶超,1950年,日本汽车产量仅为世界总产量的0.3%,仅十年就提升至2.9%,1970年提升至18%,1980年产量更是突破千万台,达11043万台,1990年产量突破1600万台,占世界汽车总产量35%,2006年,产量进一步飙升至2200万台。汽车产业的飞速发展促进了工业机器人的发展,汽车行业产量大、生产节奏快、产品一致化程度高注定成为机器人率先渗透的产业。

自“第一次石油危机爆发”以来,商品价格大幅增长,劳动力成本也随之攀升,且工人对于夜班的工作意愿降低,而工业机器人的出现达到了节约成本和提高生产效率的双重效果,此外,工业机器人也可代替从事危险作业(高温、易燃易爆、有毒有害等),避免了大量的工伤事故和职业病。

日本政府积极鼓励私人企业进行自动化生产改造,对购买和使用机器人的企业给予补贴、奖励等特别优惠,政府干预助力工业机器人产业的快速健康成长。


3C制造再创工业机器人的增量需求

继汽车产业后,3C(电脑、通信及消费类电子产品)产业成为工业机器人需求最为旺盛的领域,以智能手机为代表的3C电子产品消费量积极攀升,据IDC统计,2017,全球智能手机、平板电脑、PC出货量分别14.72亿部、1.64亿台、2.6亿台,其中智能手机出货量十年间复合年均增速达27.97%。据GFK预计,2014年、2015年全球消费电子市场销售额分别达7780亿欧元、7900亿欧元。

据IFR数据,2016年全球电子行业工业机器人拥有密度为65台/千人,约为汽车产业拥有密度的63%,为通用工业之首,日本电子产业用工业机器人份额约30%,拥有密度不断攀升接近全球汽车产业工业机器人水平。

电子产品生产环节可分为零部件制造和组装、整机拼装、检测、出货包装四部分,其中PCB’A生产环节是目前自动化水平较高的场景,其又可细分为SMT(表面贴片处理)、插件、检测及包装四个环节。工业机器人可以在PCB表面处理环节点胶、贴片、插件环节发挥其运行快速、装配效率高、精度能达到0.01MM等优势。电子产品生产过程中物料、过程产品的分拣、搬运是工业机器人应用较广的环节。

工业机器人能精度的胜任多种环节任务,即使在紧密的生产单元也能高效工作,精度更高、速度更快。且3C电子零部件的宏观尺寸显著小于汽车零部件,以此对各个环节精度要求高,特别是对物料分拣、搬运乃至部件模块组装的精度需求通常达0.01mm量级。


工业机器人汽车行业密度渐进饱和,3C产业工业机器人技术也愈发成熟,未来通用行业工业机器人渗透领域逐步提升,中国市场工业机器人有望超预期增长。

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