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【行业观察】2021年工业机器人发展运行情况

时间:2022-05-09

我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国,2020年制造业机器人密度达到246台/万人,是全球平均水平的近2倍。“十三五”期间,中国机器人产业年均复合增长率约15%,其中工业机器人产量从7.2万套增长到21.2万套,年均增长31%。值得一提的是,2020年,中国工业机器人营业收入首次突破1000亿元。2021年作为“十四五”规划的开局之年,中国机器人产业进入了快速产业化阶段,产品形态持续丰富,技术进步明显,目前机器人的下游应用渗透率持续提升,除工业机器人已在汽车,3C,新能源,金属机械,化工塑料,食品饮料等行业实现大批量应用之外,服务机器人、特种机器人也在仓储物流、教育娱乐、清洁服务、安防巡检、医疗康复等领域实现了规模应用。我国连续八年成为全球最大工业机器人消费国,市场占有率稳步提升。2021年工业机器人厂商在体量上提升明显,尤其是国产头部厂商,同比增速超过100%;此外,上有原材料价格持续高位,同时供给端的矛盾依然存在,大部分本体和集成商成本承压加剧。

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一、行业运行现状

(一)工业机器人产量相当,增速放缓

当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等与机器人技术深度融合,机器人产业迎来升级换代、跨越发展的窗口期。随着后疫情时代的到来,中国工业经济展现出了应对复杂严峻局面的强大韧性和活力,工业机器人行业表现逆势上扬,2021年达近五年来最高值。


2021年上半年,我国工业机器人延续了2020年下半年市场的景气度,各行业市场需求持续释放,同时海外疫情不稳导致订单回流,推动工业机器人大幅增长,数据显示,2021年1-6月,工业机器人累计产量173630套,同比增长69.80%。而进入三季度后,工业机器人产量增速开始放缓,数据显示,2021年7、8、9月增速分别为42.3%、57.4%、19.5%,进入10月,更是只有10.6%的增速,放缓趋势明显。不过就绝对产量而言,2021下半年依然略高于上半年,国家统计局数据显示,2021年全年,我国工业机器人产量36.6万台,同比增长44.9%,这是连续第2年较高水平的增长,2021年工业机器人产量创历史最高水平圆满收官。预计2022年我国工业机器人产量将超40万套。


但从第四季度开始,工业机器人增速已经下行,究其原因,除了2020年下半年因复产复工出现的高基数外,就是此前因疫情积压的需求已经得到基本释放,同时2021年下半年,原材料价格上涨、芯片短缺、限电政策等因素,导致制造业景气度持续下降,制造业PMI甚至一度降至荣枯线以下,这些都对工业机器人产量的进一步发展造成了不小的影响。


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表1. 我国工业机器人产量及增速


(二)工业机器人销售规模增速近20%

《“十四五”机器人产业发展规划》指出,我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。根据IFR数据显示,2020年我国工业机器人销售规模达到422.5亿元,同比增长18.9%。2021年底,工信部、国家发改委、科技部等15部门联合印发了《“十四五”机器人产业发展规划》,推动我国机器人产业在“十四五”时期迈向中高端水平。《规划》明确提出,力争到2025年,我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地,机器人产业营业收入年均增长超过20%,制造业机器人密度实现翻番。预计到2025年我国工业机器人销售规模将达到1051亿元左右。


图1. 我国工业机器人销售额(亿元)

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(三)市场行业集中度提高,国产化加速

新冠疫情虽然在中国很快被遏制,但依然从四个方面改变了国内工业机器人的市场格局。


第一,外资品牌由于海外市场需求疲软,转而加大在中国市场的投入,针对不同行业所需不同种类的工业机器人,采取定向降价,对中国小规模、专机化生产的企业造成冲击。


第二,疫情所引起的全球供应链问题以及企业管理问题,让部分规模化水平低、主打同质化价格战的工业机器人厂商,在抗风险能力和竞争力方面的问题快速暴露。


第三,疫情放大了部分劳动密集型产业用工短缺的问题,工业机器人“换人”,对于很多企业来说从可选项成为了必选项。


第四,疫情后中国快速复工复产,海外出口回暖直接导致一些依赖出口的细分行业加大对本土低价格工业机器人的投资,在一定程度上促进了本土低价格机器人的蓬勃发展。


这四点对应的现象是,中国工业机器人行业洗牌开始加速,行业集中度提高,增量市场进一步扩大。2019年-2020年,中国工业机器人Top40品牌份额从90.5%升至93.2%,Top20份额从77.2%升至81.2%。而中国本土Top5品牌,内资市场占有率从2018年的29%提升至2020年38%。


2020年与2021年,中国本土工业机器人品牌销量分别为4.5万台、6.2万台,国内市场占比从26.7%提升至29%。而2019年的国内市场占比为31.25%,说明疫情期间,抗风险能力较弱的本土品牌经历了加速退场。2021年占比反弹,预示中国本土机器人品牌在格局不断优化之下,竞争力不断提高。未来,本土品牌的市场占比将进一步扩大。另一方面,中国制造业的细分市场不断增多,本土工业机器人品牌相较外资品牌拓展本土市场更为灵活方便。因此在下游的细分赛道上,本土品牌的替代优势已经显现。


(四)工业机器人企业注册量增加

工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中,极大提高了生产效率、安全性以及智能化水平。近年来,国家推行机器换人,工业机器人备受追捧,工业机器人相关企业大量涌现。2016年工业机器人相关企业注册量仅8256家,2017年突破1万家,2020年突破3万家达到33873家,2021年工业机器人注册量大增,新增65219家企业。


图2. 工业机器人相关企业注册量

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工业机器人企业云集东部沿海地区,其中广东工业机器人相关企业数量最多达3.40万家,江苏省、山东省排名第二和第三,工业机器人相关企业达3.22万家、1.73万家。浙江省、上海市工业机器人相关企业数量超1万家,分别为1.49万家、1.05万家。福建省、安徽省、陕西省、四川省、湖北省进入前十,依次排名第4-10名。


图3. 工业机器人企业分布

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(五)工业机器人应用领域持续拓展

全球工业机器人下游应用主要集中在:汽车零部件、整车制造、家用电器、金属制品四大行业。而中国市场除了这几大类,近年来国内发展迅速的电子、光伏、锂电等行业,也对工业机器人有大量需求。MIRDATABANK数据显示,2021年,工业机器人下游行业中,新能源相关行业发展旺盛,其中,锂电池行业同比增速达131%,光伏行业同比增长51%。此外,新兴工业市场需求也在同步大幅增长,仓储物流、医疗用品、半导体行业增速分别达103%、74%、70%。


2021年中国市场多关节机器人销售量13万台,占比61.9%,相比2020年63%有所下降。这主要是因为多关节机器人市场中,占比更大的垂直多关节机器人,与传统四大行业捆绑过深。以六轴机器人为例,60%的订单量都来源于四大行业。中国本土工业机器人品牌正在快速渗透进新兴市场。


SCARA机器人是工业机器人第二大品类,在结构和工作方式上类似人的手臂,因此是“换人”趋势下的关键力量。2020年不少工厂复工延滞,SCARA机器人需求量暴涨,与2019年相比增幅高达59.1%,总销量4.63万台。另一方面,随着中国制造业的转型升级,SCARA机器人下游应用场景将越来越多:手机产业链、5G、新能源,这些产业的景气程度也在近几年明显提升。其中电子产品、光伏、锂电行业的订单量,占到SCARA总订单量的84%。这带来了本土SCARA机器人国产替代的想象空间---SCARA对机器人核心零部件、算法要求不高,均能实现国产替代,甚至如汇川、台达等生产零部件的厂商下探至该领域。中国本土SCARA机器人Top3企业的市占率合计为19%。SCARA2021年相较于2020年的增速略有回调,全年增速保持在30%左右。


同样,受到轻量化、柔性化生产趋势影响的,还有协作机器人,2021年出货量1.4万台,同比增速91.3%,市场占比6%,仍处于起步阶段。协作机器人市场逆转自2016年起的增速下降趋势,全年实现高增长,2021年增速大于70%,行业马太效应进一步显现,国产头部厂商业绩增长亮眼。下游行业对协作机器人的需求快速扩大,除了汽车零部件、3C和机械加工等领域,部分厂商也在非工业领域开拓协作机器人的应用场景,为市场增长注入驱动力。


Delta机器人主要用于分拣、装配等工作场景,应用范围较窄,市场占比仍在3%左右。


(六)机器人企业扩产竞赛开启

近来,以工业机器人“四大家族”为代表的巨头企业,都在加速对中国市场的布局,投资新建或扩建机器人工厂,提高生产能力与效率,以抢占更多的市场份额,新一轮产能竞赛已经开启。


ABB方面,投资1.5亿美元,在上海建设机器人超级工厂,计划在2022年一季度投产,虽没有公布具体产能数据,但据透露最高年产能可达10万台。


发那科方面,将投资15亿元人民币,在上海兴建其继日本之外的全球最大机器人生产基地,工厂占地面积合计将达到34万平方米,是原来一二期项目的5倍,年产能同样将达10万台。


安川方面,与长盈精密成立合资公司,瞄准主要应用与3C电子领域的新一代小型六轴工业机器人,到2021年,实现1万台的年产能,加上系统集成和标准工作站,实现年销售收入32亿元。


库卡方面,作为被美的收购的企业,特别是将被完全收购成为私企,未来的工业机器人业务无疑会更加偏向中国市场,就目前的情况来看,库卡在上海和佛山的工厂都已投产,最高年产能已达约5万台,另外还在建设佛山二期工程,预计2024年完工后可实现年产能10万台。


目前,四大家族在国内实现的工业机器人年产能约为15万台,等这些项目全部投产,也就是最晚到2025年,产能将超过50万台,这对国内工业机器人企业来说,无疑是不小的压力。而国产工业机器人主要品牌,如新松、埃斯顿、拓斯达、埃夫特、新时达等,目前年产能约为4万台,预计到2025年,工业机器人产能将超过25万台,仅这些加起来届时产能就将高达75万台,可以预见,未来几年工业机器人行业的竞争会更加激烈。

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二、行业发展趋势


2021年作为“十四五”开局之年,我国着眼机器人“十四五”发展规划与目标,从供给和需求两侧“双向发力”,实现包括机器人产业营业收入年均增速超过20%、建成3-5个有国际影响力的产业集群、制造业机器人密度实现翻番以及形成一批具有国际竞争力的领军企业和创新能力强,成长性好的专精特新“小巨人”企业等。2022年,随着《“十四五”机器人产业发展规划》的五项保障措施的实施,机器人产业的发展进入新的阶段,迎来新机遇、新目标与新挑战。可以预见的是,2022年,疫情的影响将逐渐消退,市场的需求更多呈现结构性分化态势,国产化率稳步提升。同时,越来越多的国产工业机器人厂商年销量有望破万台,市场集中度分化式提升,2022年中国工业机器人市场有望形成新格局,最大的特征就是国产厂商从体量上进一步缩小与外资厂商的差距,在汽车之外的更多细分市场国产化替代进程加速。


(一)工业机器人中长期受益我国制造业产业升级、自主可控

工业机器人是我国智能制造2025的核心抓手之一,是我国机器换人、制造业产业升级的核心环节。我国工业机器人产业发展中长期推动力仍然是我国制造业产业升级、自动化、智能化、网络化三化。目前看,我国制造业三化仍处于初级阶段,我国工业机器人中长期看仍具有较大的增长空间。工业机器人是制造业升级的核心抓手,产业链增长可持续、国产替代力度和逻辑较强,核心标的值得高度重视和战略配置。建议关注国产工业机器人主机和三大件的核心上市公司。


(二)工业机器人新一轮发展将由“十四五规划”领衔

2021年开始,工业机器人新一轮发展将由“十四五规划”领衔,工业机器人的主要目标是:高端化、智能化,创新发展。根据国家科技创新中心的解读,将“十四五”期间工业机器人的发展分解为四个维度:


一是创新融合:推动人工智能、5G、大数据、云计算等新技术,与工业机器人之间的融合应用;二是补足短板:健全工业机器人标准体系,并继续补齐如高端伺服电机、RV减速机、控制算法等核心部件与技术;三是继续细分:鼓励各类企业和机器人厂商、机器人整机企业和零部件企业的积极合作,推动工业机器人行业针对电力、矿山、建筑等应用场景推出细分领域解决方案;四是优化结构:通过“专精特新”和“单项冠军”政策,培育并扶持具有生态主导力和核心竞争力的优质企业,借此稳固工业机器人产业链,推动国产化替代。


(三)国产化自主进程提速

近年来重点突破关键技术难点,陆续攻克减速机、控制器、伺服电机等核心零部件领域"卡脖子"的共性难题,核心零部件国产化率不断提升,逐步形成自主可控的全产业链生态。当前,企业加大研发投入,预计2022年中国国产化自主进程提速。


(四)工业机器人共融为技术突破要点

目前我国工业机器人主要在结构化环境汇总执行确定性任务,在复杂动态环境中作业的情况并不足够灵活,主要是因为工业机器人在与环境的共融、与其他机器人之间协同方面感知能力较弱。随着传统工业机器人在机器视觉、智能传感与云技术等技术的发展下,未来工业机器人将更智能化,柔性化,即由传统机器人向共融机器人优化。

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华信研究院

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华信研究院是工业和信息化智库联盟核心成员单位,隶属于中国工信出版传媒集团电子工业出版社,主要专注于国内外工业产业政策、相关产业发展指数、信息化与信息安全发展态势跟踪、智能制造、数字化转型等研究。


华信研究院近几年持续跟踪“一带一路”产业合作发展动态,形成了一系列研究成果,先后研究发布了《“一带一路”工业和信息化发展指数》《“一带一路”工业和信息化国际合作指数(国别篇、行业篇和地区篇)》《中国-东盟数字经济国际合作指标体系》等多项指数报告,以及《“一带一路”工业国际产能合作研究》《“一带一路”沿线国家产业政策和产业结构研究》《“一带一路”沿线国家智能制造布局研究》等研究报告,每月定期推送《“一带一路”产业经济形势分析》《“一带一路”产业研究》研究专报。


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