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虎嗅 2023 工業(yè) AI 大會將于9 月 7 日 -8 日在中國 · 蘇州舉辦。我們期望促成領先制造企業(yè)與科技創(chuàng)新企業(yè)的理解、融合與對接，推動工業(yè) AI 生態(tài)發(fā)展共識，為我國制造業(yè)高質量發(fā)展助力。

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圍繞虎嗅 2023 工業(yè) AI 大會，虎嗅將推出工業(yè)制造領域系列內容精選，此篇為第一篇。

以下核心觀點和內容來自于虎嗅智庫發(fā)布的《工業(yè)機器人國產替代研究》，點擊報告名稱獲取內容。

核心觀點：

1. 國產替代集中在中低端制造業(yè)，中高端市場中外資仍具有明顯優(yōu)勢；

2. 上游核心零部件核心技術仍未突破，尤其是控制器的控制算法；

3. 中游本體性能與外資仍有差距，下游集成市場呈現(xiàn)玩家大而不強，內卷嚴重的局面；

4. 國產替代進程需依賴產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關鍵技術的突破，國產廠商在未來工業(yè)機器人智能化轉型時代擁有一定先發(fā)優(yōu)勢。

自我國提出要打造自主可控的現(xiàn)代化產業(yè)體系以來，各行各業(yè)便在攻克技術難關，加快國產替代的步伐。工業(yè)機器人作為制造業(yè)領域實現(xiàn)自動化和數(shù)字化的重要組成，無疑是國產替代的重點領域。

中國市場作為全球工業(yè)機器人最大的消費市場，占據(jù)全球出貨量 50% 以上，但在全球最大的單一市場（國內市場）國外廠商依舊占據(jù)明顯優(yōu)勢。具體來看，附加值較低的中低端制造業(yè)國產化率較高，占據(jù)超過 50% 以上的市場份額，但在附加值較高的制造業(yè)國產化率維持較低水平；分類型來看，自由度高且精度控制難度較大的機器人市場占比較低；從制造業(yè)環(huán)節(jié)來看，機器人應用的主要制造環(huán)節(jié)的市場占比均未超過 50%。

我國對工業(yè)機器人核心零部件的研究起步較晚，與國外技術有一定差距，造成不能完全自給自足的局面，一定程度上致使中上游生產成本居高不下，進而影響下游差異化、定制化應用集成的進程。所以，在供應鏈安全、成本可控、差異化 / 定制化等需求背景下，國產替代勢在必行。

虎嗅智庫將從工業(yè)機器人的上游核心零部件、中游本體和下游集成三個環(huán)節(jié)拆解國產替代的核心突破點，并對未來工業(yè)機器人國產替代路徑作出研判。

上游核心零部件技術基本盤薄弱，采取從 " 低端 " 到 " 高端 " 的逐步替代

工業(yè)機器人上游核心零部件主要有三種，分別是減速器、控制器和伺服系統(tǒng)，三者合計成本占據(jù)機器人本體總成本的約 60% 以上，對于工業(yè)機器人成本下探和性能影響比較大。

數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)機器人上游三大件國產化率近些年均有不同程度地上升，但國外廠商依舊占據(jù)一半以上的市場份額。具體來看，減速器的國產化率較高，且每年的滲透幅度也最為明顯，而伺服系統(tǒng)國產化進程表現(xiàn)較差。

減速器屬于高精密度產品，技術門檻高，行業(yè)壁壘大，是我國的薄弱環(huán)節(jié)之一。減速器主要分為諧波減速器和 RV 減速器。諧波減速器方面，國產諧波減速器易發(fā)生筒體斷裂、柔輪輸出軸扭轉剛性不足、齒面磨損等情況，其使用壽命和精度受以下四個方面因素的影響：

原材料：在金屬原材料的顆粒度、剛度和硬度等指標上，我國供應的材料相較于國外有較大差距，雜質較多，影響了減速器柔輪等零部件性能；

設計專利：哈默納科在減速器齒形設計和傳動結構上具有知識產權，在齒形設計方面存在較高的技術壁壘，對于新進廠商阻礙較大；

加工工藝：高精度加工設備仍需進口，國內廠商缺乏經驗積累和技術儲備，加工精度、加工誤差無法得到穩(wěn)定控制；

零件裝配：零件組裝標準化程度欠缺，缺乏經驗豐富的技工。

相比諧波減速器，RV 減速器的結構更為復雜，由于其承載能力大等特點，對加工工藝的要求更為苛刻。目前，RV 減速器仍面臨零部件定位不精準、精度標準化低、難以量產等問題。

設計難度方面，在 RV 減速器設計過程中需要反復測試和校正零部件、齒形來實現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定性，對數(shù)據(jù)經驗和設計精度的要求比較高。加工裝配方面，RV 減速器對零部件裝配精度、齒面熱處理、成組技術等方面要求非常高，不同零部件需要保持相同的運動公差，但我國目前難以達到 P4 級別水平。

伺服系統(tǒng)方面，國內差距主要在于高精度伺服驅動器和編碼器的設計和工藝，這導致了高端伺服系統(tǒng)的性能、質量和穩(wěn)定性方面的差異。其背后的核心原因在于以下四個方面：

驅動器芯片：與伺服驅動器相關的主控制板芯片（DSP 芯片、IGBT 模塊）、信號處理和通信板芯片（FPGA、存儲）等高精度、高性能的芯片被海外廠商 " 卡脖子 "。

驅動系統(tǒng)標準：多項參數(shù)標準主要依靠海外廠商定義，我國需要大量的實際測試數(shù)據(jù)來逐步達到標準。

編碼器：高精度編碼器核心技術和高精度傳感器暫未突破，對伺服系統(tǒng)的定位精度影響很大，基本需要進口。

原材料：國內的磁材總體性能較國外有一定差距，影響材料伸縮長度。

在控制器方面，國內外技術差距主要體現(xiàn)在軟件層面。具體來看，軟件底層算法通常是非公開的，各家企業(yè)自定參數(shù)，在底層軟件構架和核心控制算法仍有不足，這會導致在一些場景下機器人的穩(wěn)定性、運行精度會受到一定影響；控制算法和二次開發(fā)等方面的差距使得國內產品在控制平臺的易用性、響應速度等方面存在差距。

雖然，當前我國工業(yè)機器人核心零部件國產替代在逐步進行，產品基本參數(shù)表現(xiàn)已幾乎持平，但在高精度領域仍有較大差距，芯片和核心產品技術仍有待突破。從開發(fā)難度上看，減速器難度最高，伺服系統(tǒng)中上，控制器中下，三者共同構成工業(yè)機器人核心競爭力。除此之外，三者同時存在固定資產投入大、客戶實際驗證周期長等客觀因素，制約本土廠商的技術發(fā)展。

中下游停留在中低端，沖擊中高端市場面臨重重阻礙

近年來國產替代浪潮興起，國內崛起一批新興玩家，蠶食掉四大家族的部分市場份額，但仍未能撼動其市場地位。

根據(jù) MIR 數(shù)據(jù)，2021 年四大家族仍牢牢占據(jù)我國工業(yè)機器人市場份額前四名，合計市場份額約 40%。盡管國產份額由 2015 年的 18% 提升至 2021 年的 33%，但集中度較為分散且暫未出現(xiàn)頭部企業(yè)。

中游國產替代進程緩慢，主要受限于核心技術突破和產業(yè)環(huán)境。本土廠商產品存在 " 四低 " ——低技術、低品質、低價格、低應用等問題。

技術差距：重負載機型定位精準度低，輕負載機型稍高，但仍有差距。

產品中低端：技術差距致使過去幾年集中替代的主要是中低端市場，通常滿足的是一些簡單的通用性需求和應用，高端市場仍被四大家族控制。

性能偏差：由于上游芯片、控制系統(tǒng)等核心零部件的 " 卡脖子 " 問題，阻礙機器人性能的突破；同時隨著制造業(yè)數(shù)字化轉型進程加速，企業(yè)對機器人運行精度、穩(wěn)定性、易用性等性能要求愈發(fā)嚴苛，中游廠商產品需要適配性能需求與應用行業(yè)或場景的變化。

同質化嚴重：我國機器人產品類型和性能參數(shù)指標同質化嚴重，應用場景主攻搬運、碼垛的偏多，隨著應用場景逐漸深化，性能或功能上漸漸難以滿足企業(yè)需求。

性價比不高：企業(yè)更換工業(yè)機器人會涉及設備部署、停產試機和維保等問題，試錯成本過高。目前，國內企業(yè)更多是從新建產線或停產成本較低的企業(yè)開始進行國產替代。從成本角度看，選擇嘗試國產機器人產品的意愿不強。

價格戰(zhàn)：在產品同質化、專攻中低端市場的背景下，行業(yè)內開始通過價格戰(zhàn)獲客，不利于良性競爭。

在本體下游的集成方面，我國內資集成商占比約 80%，但其中大部分的業(yè)務處于中低端或體量較小的細分領域，玩家呈現(xiàn)出數(shù)量多、規(guī)模小、工藝偏中低端的現(xiàn)狀。在汽車整車、電子電器和器材制造等體量大、高端工藝的領域，相較于 " 四大家族 " 等海外服務商，自主品牌的優(yōu)勢并不明顯。

產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)阻礙逐個擊破，加速國產化進程

工業(yè)機器人產業(yè)鏈冗長，涉及的技術環(huán)節(jié)眾多，僅靠單一環(huán)節(jié)的優(yōu)化提升無法產生質變。

工業(yè)機器人的核心價值是幫助企業(yè)創(chuàng)造更多的業(yè)務價值，提升企業(yè)的綜合運營管理能力，這種價值導向的發(fā)展路徑需要產業(yè)鏈上中下游的協(xié)同發(fā)展，從技術、產品、行業(yè)等多因素共同驅動技術的應用廣度與深度，實現(xiàn)全產業(yè)鏈條的互惠共贏，推動工業(yè)機器人國產化格局產生質變。

上游核心零部件：控制算法突破，加速國產工業(yè)機器人智能化進程，形成差異化競爭力，以推動國產替代進程

上文中提到上游三大件的核心差距所在，而其中控制器的控制算法尤為被國內企業(yè)重視。

控制算法方面的優(yōu)化迭代和機器視覺的加持將驅動工業(yè)機器人產品走向智能化，是形成國產機器人廠商差異化競爭力的關鍵路徑。控制算法等 AI 算法將從內部優(yōu)化機器人運動精度、運動規(guī)劃和智能決策等能力，推動伺服系統(tǒng)和控制器的智能化以及軟硬件工藝的成熟。

目前，我國在機器視覺算法上具備一定的優(yōu)勢，因此在控制算法取得突破后，國產廠商必然能夠在機器人智能化時代具備比較強的競爭力，從而實現(xiàn)進一步的國產替代。

中游本體：攻克高附加值制造業(yè)場景，需彌補本體產品類型的短板，六軸機器人性能提升成攻克重點

中游本體制造廠商將聚焦大六軸機器人等當前較為薄弱的領域。目前，大六軸機器人主要用于下游對機器人載重、精度、穩(wěn)定性等性能要求較高的場景。該產品技術壁壘較高，目前也主要被 " 四大家族 " 所壟斷。

根據(jù) IFR 數(shù)據(jù)，我國 2022 年大六軸機器人的國產化率僅為 17%，遠低于其他類型機器人。在邁向國產化的路徑中，產品性能要不斷精進，由小規(guī)模走向大體量，由低端走向高端，大六軸機器人的國產替代勢在必行。

下游集成：利用本土優(yōu)勢，實現(xiàn)應用集成標準化，部分領域彎道超車

就前文所述，集成商普遍面臨應用非標的問題，形成開發(fā)成本與滿足客戶訴求之間的矛盾。

解決上述問題有兩種路徑可選。第一種是扎根于某一個或某幾個行業(yè)領域，不斷深耕，通過項目案例的積累來覆蓋掉絕大多數(shù)的定制化場景，將這些定制化需求 " 標準化 "；第二種則是將各個行業(yè)的基礎性、通用性能力 " 標準化 "，并以此覆蓋更多行業(yè)及場景，有助于實現(xiàn)解決方案快速部署，降低成本的同時，降低開發(fā)應用門檻，僅對特定行業(yè)訴求進行定制化開發(fā)。

從實際成本和商業(yè)模式來看，更多廠商選擇第二種方式來降低工業(yè)領域應用的復雜性和多樣性，在定制化中逐漸提煉出 "4S"（性能、穩(wěn)定性、安全性、智能性）等標準化內容，以降低集成商方案開發(fā)和客戶使用的門檻。在標準化達到一定程度后，國產廠商會在各個領域快速擴張，加速國產化率。

另外，近年來，鋰電、光伏等新能源行業(yè)興起，同時國外又發(fā)展緩慢，對于此類行業(yè)，外資品牌的優(yōu)勢并不大，國產品牌有望利用本土化的服務與資源優(yōu)勢，彌補在技術或產品性能上的不足，在鋰電、光伏等行業(yè)實現(xiàn)彎道超車。

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