2021年中国工业机器人行业产业链上中下游市场分析(附产业链全景图) 中商产业研究院 2021-03-24 17:29

中商情报网讯:工业机器人,通常是指面向制造业的多关节机械手臂,或其他拥有多自由度的机械装置,主要用于代替人工从事柔性生产环节。它融汇了机械制造、电子电气、材料科学、计算机编程等学科的尖端技术,是智能制造领域最具代表性的产品。随着工业机器人成本逐渐下降到人工成本平均水平,制造型企业用机器代人的意愿持续增长,将推动工业机器人的需求释放,日常流水线工作将逐渐由工业机器人完成。

一、产业链

中国工业机器人行业产业链由上至下依次可分为上游零部件制造、中游机器人本体制造及系统集成,下游为具体应用。

资料来源:中商产业研究院整理

二、上游分析

1.核心零部件

工业机器人中技术难度最高的三大核心零部件分别是控制器、伺服电机和精密减速器,三者分别占工业机器人成本构成的15%、20%、35%。核心零部件成本大约占到工业机器人整机成本的70%左右,核心零部件供应商在整个产业链中拥有最强的议价能力。目前我国85%的减速器市场、90%的伺服电机市场、超过80%的控制系统市场被海外品牌占据。

数据来源:中商产业研究院整理

2.减速器

减速器在工业机器人的作用是将转速降到工业机器人各关节所需的速度,同时输出更大扭矩。减速器是研发、生产难度最高,也是中国工业机器人领域发展最薄弱的环节。数据显示,减速器成本在工业机器人整机成本占比为35%,占比最高。工业机器人主要使用两类减速器:RV减速器与谐波减速器。目前RV减速器与谐波减速器在工业机器人领域的消费比重约为7:3。

数据显示,2014年至2018年间,由于工业机器人行业投资旺盛,减速器生产商的研发热情高涨,中国工业机器人用减速器需求规模由4.5万台套升至54.6万台套,年复合增长率达87.1%。预计到2021年,中国工业机器人用减速器需求规模将有望达到78.4万台套。

数据来源:中商产业研究院整理

据统计,全球精密减速器市场70%的市场份额由日本哈默纳科和纳博特斯克两家企业占据。相比日本和欧洲,中国在机器人用减速器领域内的技术实力尚待提升。国产减速器还未实现自给自足,进口依存度较大,直接导致了成本居高不下这一问题。国外减速器生产商在产品销售上通常会优先考虑本土市场,针对中国市场供给不足,因此给中国减速器生产商创造了良好的发展机遇,促使其逐步向精密减速器产品领域发展,提升竞争力。

3.伺服系统

伺服系统是工业机器人主要的动力来源,主要由伺服电机、伺服驱动器、编码器三部分组成。伺服系统又称位置随动系统,是通过运用机电能量变换、驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等实现精准驱动与系统控制,从而实现执行机械对未知指令准确跟踪的控制系统,被广泛应用于航空航天、国防领域以及工业自动化等自动控制领域。

按驱动执行元件类型划分,伺服系统可分为电液伺服系统、电气伺服系统以及气动伺服系统,其中电气伺服系统又可分为直流伺服和交流伺服两类,目前商用领域最常见的伺服系统为交流伺服系统。具体如下图所示:

资料来源:中商产业研究院整理

根据数据显示,中国伺服系统市场规模由2014年的59.3亿元上升至2018年的119.3亿元,年复合增长率为19.1%。随着中国人口老龄化的进一步加剧,人口红利逐渐消退,人力成本逐年上升,传统工业尤其是制造业对自动化产线设备的需求将始终保持增长态势。预计到2021年,中国伺服系统市场规模将达到224亿元。

数据来源:中商产业研究院整理

4.控制器

控制器相当于工业机器人的大脑,负责控制整台机器人的运动,直接影响着工业机器人性能的优劣。PLC作为中小型伺服系统最为经济的驱动器,是工业自动化设备里面最常见的控制产品。受益于过去五年中国工业机器人行业的快速发展,工业机器人产业链日益成熟,中国在机器人控制器软硬件方面的开发实力不断增强,2014年-2018年期间,中国工业机器人用控制器市场规模由2014年的1.0亿元大幅上升至2018年的11.8亿元,年复合增长率为87.1%。预计到2021年,中国工业机器人用控制器市场规模有望达到14.7亿元。

数据来源:中商产业研究院整理

中国头部PLC生产商的产品性能已经基本与国际水平持平,实现了对外资品牌产品的替代,被广泛应用于中低端伺服系统中。相较于PLC,高端运动控制器算法开发对技术人员的经验和对实际应用的理解要求极高,具有极高的技术壁垒,中国控制器企业短时间内难以实现自主研发技术的赶超,主要的解决思路是收购国外拥有核心控制器技术的企业。

5.重点企业分析


资料来源:中商产业研究院整理

三、中游分析

工业机器人产业链中游参与者为机器人本体制造商和系统集成商及各应用领域的企业。。机器人本体制造商负责工业机器人的支柱、手臂、底座与减速器等零部件的生产加工、组装及销售。

1.分类

工业机器人是指面向工业领域,通过编程或示教方式实现自动化,同时具备拟人形态及功能的机械装置。工业机器人常见形态为多关节机械手或多自由度的机器装置,能够靠自身的动力和控制能力来实现各种功能,具有工作效率高、稳定性强、精度高等特点。按运动坐标形式,工业机器人可分为关节式、圆柱、直角坐标、并联、DELTA和SCARA六类。具体如下图所示:

资料来源:中商产业研究院整理

2.市场规模

在其他各国因疫情影响停工停产时,中国作为目前疫情控制最为得当的国家,大量承接了来自世界各地的生产制造需求,这部分因为国外疫情而承接的订单促使国内制造业形成了一个小高峰,间接带动了工业机器人行业的增长。据国家统计局数据显示,2021年1-2月份,全国规模以上工业企业的工业机器人产量4.54万套,同比增长117.6%,创下历年同期新高。

数据来源:国家统计局、中商产业研究院整理

从销售方面来看,经初步统计,2019年我国工业机器人市场规模达到57.3亿美元,中商产业研究院预测,2021年我国工业机器人销售额将达66.3亿美元。

数据来源:中国电子学会、中商产业研究院整理

此外,经过本次疫情,各个生产企业在复工复产的过程中逐渐认识到自动化生产、减小人员依赖的重要性,开始尝试提高自己的自动化率,同时国家出台的各类免税政策也让这些企业有了富余资金去购买相关设备,这也是疫情以来工业机器人下游需求持续增长的重要原因之一。

3.系统集成

系统集成环节的技术难度比工业机器人本体、核心零部件等环节低,但其商业模式更倾向于轻资产,市场空间大约是本体环节的3-4倍,是大多数优秀的工业机器人厂商必然会拓展的环节。系统集成商从上游采购工业机器人等设备,根据下游客户的具体要求,给出合理的设计方案,完成产线的组装和调试。相比来说,系统集成环节的技术难度比工业机器人本体制造环节、核心零部件制造环节技术难度低,但其商业模式更倾向于轻资产,市场空间也更广阔。

数据显示,当前搬运仍然是机器人的第一大应用领域,约占机器人应用整体的4成左右。许多自动化生产线需要使用机器人进行上下料、搬运以及码垛等操作。近年来,随着协作机器人的兴起,搬运机器人的市场份额一直呈增长态势。

数据来源:中商产业研究院整理

4.重点企业分析


资料来源:中商产业研究院整理

四、下游分析

工业机器人在制造业的应用相当广泛,在汽车、3C电子、金属加工、塑料及化学制品、食品饮料、生物制药等行业日常生产制造过程中皆得到了不同程度的应用。工业机器人可代替人从事重复性、常规性、高危性工作,从而提高工作效率。

1.市场占比

在工业机器人下游行业中,汽车行业仍然是工业机器人下游应用占比最高的行业,约占整个工业机器人市场出货量的35%,其中在汽车零部件和汽车整车中的应用分别占比23%和12%。3C电子行业紧随其后,占比23%,排在第二位。金属加工行业排在第三位,占整个市场出货量的12.2%。工业机器人在食品饮料行业、锂电行业、家电行业、光伏行业等长尾市场的占比仍然较小,分别只有5.9%、5.6%、5%和3.1%,但他们的增速远高于汽车、3C电子这些较为成熟的市场,随着下游行业应用场景的进一步丰富,这些长尾市场未来将有更大的增长空间。

数据来源:中商产业研究院整理

2.汽车制造

汽车制造业是工业铝型材的主要应用领域之一。汽车轻量化作为汽车节能减排的重要手段,成为未来汽车工业的发展方向。汽车产业延续了去年底较好的发展态势。2021年1-2月,汽车产销分别完成389.0万辆和395.8万辆,同比分别增长88.9%和76.2%。与2019年数据相比,汽车产销略有增长,同比增长2.9%和2.7%。

数据来源:中汽协、中商产业研究院整理

3.3C制造

电子制造业正在成为继汽车工业之后,第二大工业机器人应用市场。从上游半导体器件的研制,到下游智能终端产品的生产,例如智能手机、可穿戴设备、智能家居等等,电子行业庞大的产业规模给工业机器人带来巨大机遇。

近年来,中国电子信息制造业收入保持平稳增长。数据显示,2020年,我国规模以上电子信息制造业实现营业收入同比增长8.3%,增速同比提高3.8个百分点;利润总额同比增长17.2%,增速同比提高14.1个百分点。营业收入利润率为4.89%,营业成本同比增长8.1%。12月末,全行业应收票据及应收账款同比增长11.8%。

数据来源:工信部、中商产业研究院整理

更多资料请参考中商产业研究院发布的《中国工业机器人行业市场前景及投资机会研究报告》,同时中商产业研究院还提供产业大数据、产业情报、产业研究报告、产业规划、园区规划、十四五规划、产业招商引资等服务。

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