機器人的研發及產業化應用是衡量國家科技創新、高端制造發展水平的重要標志。2016 年,中國電子學會承擔工業和信息化部《我國機器人產業發展評估與人才培養》專項課題,通過構建我國機器人產業發展評估指標體系,結合國內典型機器人產業園區調研結果,對我國機器人產業規模、結構水平、創新能力、集聚況和發展環境進行綜合分析評價,結合主要研究結論,編制形成本期《學會視點》。
一、全球及我國機器人產業發展規模及趨勢特征 當前,全球機器人產業規模不斷擴大,工業機器人、特種機器人市場增長穩定,服務機器人增速突出。技術創新持續拓展,企業前瞻布局和投資并購異常活躍,全球機器人產業正迎來新一輪增長。 我國機器人產業需求旺盛,市場高速增長,部分核心零部件國產化趨勢顯現,中央和地方政府扶持政策相繼出臺,創新創業企業持續涌現,下游應用創新模式不斷出現,企業并購和機構投資相對活躍,我國機器人產業正加快向中高端、多領域發展,產業發展空間和發展潛力巨大。 (一)機器人產業規模 工業機器人應用較早,是發展相對成熟的重要領域。IFR 統計顯示,2016 年全球工業機器人市場規模為 289 億美元,其中亞洲是目前全球工業機器人使用量最大的地區,占世界范圍內機器人使用的 50%,其次是美洲和歐洲。服務機器人市場目前初步啟動,已展現出愈發廣闊的市場空間。2016 年,全球服務機器人市場達 111 億美元。至 2020 年,全球服務機器人市場規模年均增速 23.4%。 其中,全球醫療服務機器人、家用服務機器人和專業服務器人市場規模預計分別為 62 億美元、31 億美元和 18 億美元。2016 年,全球特種機器人市場規模為 97.3 億美元,2020 年將快速增長至 175 億美元,2016-2020 年年均增速高達 15.8%。 我國工業機器人市場發展較快,占全球市場份額四分之一,是全球第一大工業機器人應用市場。2016 年我國工業機器人銷量 8.4 萬臺,同比增長 27%,較去年同期增長 10個百分點。下游應用分布行業中,2016 年我國工業機器人應用占比最高的是汽車業達 50%,電子行業達 40%,金屬制品業達 11%。2016 年,我國服務機器人市場規模 68 億元,同比增長約 28%,高于全球服務機器人市場年均增速。其中,我國家用服務機器人、醫療服務機器人和專業服務機器人市場規模分別為 27 億元、21 億元和 20 億元,家用服務機器人市場增速相對領先。2016 年,我國特種機器人市場規模 41.8 億元,略高于全球特種機器人年均增速。其中,軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人市場規模分別為 31.8 億元、7.5 億元和 2.5 億元,極限作業機器人是增速最快的領域。 (二)機器人產業發展趨勢 當前,全球機器人產業發展呈現出以下主要發展趨勢:一是技術創新不斷深入,重點圍繞仿生結構、人工智能和人機協作;二是應用領域持續拓展,雙臂柔性、教育陪護、醫療康復等產品涌現;三是市場規模快速擴大,工業機器人穩步增長,服務機器人增勢突出;四是投資并購異常活躍,技術前瞻布局為主要方向。此外,工業機器人產品創新主要集中在輕量型、人機協作機器人,國際龍頭廠商加強在中國全方位戰略布局,大型制造業和科技企業跨界進入機器人行業。 當前,國內機器人產業發展呈現出以下主要發展趨勢:一是核心部件國產趨勢顯現,人機交互等支撐技術發展迅速;二是中央和地方政府高度重視,多地機器人產業發展進入爆發期;三是應用領域深化發展,具有強勁需求和模式創新的產品潛力巨大;四是企業并購集中于工業機器人領域,機構投資服務機器人活躍。此外,產業鏈下游機器人需求商轉型自供,上市公司運用資本杠桿加速并購投資機器人企業,大型機器人企業加強技術投入和市場布局,創新創業型企業及新興增長點不斷涌現。 二、我國機器人產業發展評估指標體系 機器人產業發展評估指標體系遵循科學性、目的性、整體性、有效性和可比性原則。參考工信部《中國工業發展質量評價指標體系》、科技部《中國區域科技進步評價體系》、《國家高新技術產業開發區評價指標體系》和國家社科重大基金項目《中國戰略性新興產業競爭力測度研究》,以及機器人產業發展的主要特征,結合問卷調查和實地調研情況,構建機器人產業綜合評估指標體系。該指標體系共包括 5項一級指標和 15 項二級指標,二級指標全部為定量指標。 綜合應用專家打分法、層次分析法和因子分析法進行評估。專家打分法針對指標體系各要素權重進行判斷打分,并對主要要素及特征進行簡要評價;層次分析法對機器人產業影響因素及內在關系進行深入分析,綜合問卷調查數據、CSSCI 數據庫、Wind 數據庫相關數據結果進行綜合分析;因子分析法是篩選出眾多變量中對目標影響最大的變量方法,將最核心要素提煉出來進行精確分析。由于機器人產業評估數據的獲取采用問卷調查、文獻研究、實地調研相結合的方式,產業內部發展情況和要素組織采用綜合分析,而最終體現在定量數據指標,兼顧規模、結構、創新、集聚和環境多要素多層次,評估方法的應用也更為靈活多樣。 三、基于園區的我國機器人產業發展評估 選取我國典型機器人產業園區作為評估樣本,依據評估指標體系進行測評,根據評估結果對樣本園區進行綜合排名。 (一)樣本園區選擇 根據調研數據的可獲得性,選取我國珠三角地區、長三角地區、京津冀地區、東北地區和中部地區機器人產業集聚區域內典型機器人產業園區 6 家,分別是北大眾智機器人產業園、昆山高新區機器人產業園、天津武清機器人產業園、國家火炬唐山機器人特色產業基地、洛陽機器人智能裝備產業園和沈陽機器人產業園。以調查問卷結合實地調研的形式獲取以上 6 家機器人典型產業園區的全部 15 項二級指標數據。在對二級指標進行標準化處理的基礎上,對園區規模效益、結構水平、創新能力、集聚情況和發展環境各一級指標評分進行全面展示,并系統比較園區綜合評估總分值。 (二)樣本園區評估分值比較 根據評估指標體系進行總分分值排名,依次為昆山高新區機器人產業園、洛陽機器人智能裝備產業園、沈陽機器人產業園、國家火炬唐山機器人特色產業基地、天津武清機器人產業園和北大眾智機器人產業園。總體而言,由于分項評分為 60-90 分之間,總分排名第一的昆山高新區機器人產業園分值為 80 分,且在產業結構水平、創新能力和集聚情況方面分值并不領先,樣本機器人產業園區中并未形成具有全面突出優勢的園區,中部園區如洛陽機器人智能裝備產業園在產業結構水平、創新能力方面評分靠前,也具有較好的后發增長優勢。 四、我國機器人產業集聚區域發展評估 我國機器人產業主要集聚區可分為珠三角地區、長三角地區、京津冀地區、東北地區、中部地區和西部地區這六大區域,每個集聚區的機器人產業規模效益、產業結構水平、產業創新能力、產業集聚情況和產業發展環境均具有不同主要特征。 (一)我國機器人產業集聚區域主要特征 珠三角地區作為我國機器人產業的重要地區,區域內深圳、廣州、東莞、順德等地在機器人產業發展方面已逐步形成多點發展、協同推進關系。珠三角地區機器人產業應用市場較為廣闊,基礎技術發展實力較強,已初步形成較為完備的產業鏈條。 長三角地區作為我國機器人產業發展的重要區域,工業機器人產業起步早、發展基礎較為雄厚,在上海、昆山、常州、徐州、南京等地已形成集聚效應。長三角地區已形成了較為完備的機器人產業鏈,在國內工業機器人產業發展中具有十分重要的地位。 京津冀地區是機器人產業的重要發展基地,區域內北京、天津、河北在機器人產業發展方面已逐步形成錯位發展、優勢互補關系。京津冀三地在機器人產業鏈、智力資源、創新平臺、應用開發和政策環境等方面各有優勢,集聚發展態勢顯著。 東北地區作為我國機器人產業的重要地區,區域內哈爾濱、沈陽、撫順等地在機器人產業發展方面已積累一定基礎。中科院沈陽自動化所和沈陽新松集團均坐落于此,使東北地區成為我國機器人產業的發源地和重要基地。 中部地區作為我國機器人產業發展的后發區域,憑借戰略布局和政策支持,在洛陽、蕪湖、武漢、長沙等地已形成集聚效應。中部地區通過大力引進機器人龍頭企業,積極培育本土企業,逐步打造完備的機器人產業鏈,在國內機器人產業發展中的影響力不斷擴大。 西部地區作為我國機器人產業發展的后發之地,在重慶、成都、西安等地已初步形成集聚效應。西部地區通過引進培育機器人企業,打造集研發、整機制造、系統集成、零部件配套和應用服務于一體的機器人及智能裝備產業鏈雛形。 (二)我國機器人產業集聚區域評估分值比較 根據評估結果,長三角地區機器人產業綜合評分最高,達 88 分,其次是珠三角地區 78 分,京津冀地區機器人產業綜合評分僅比珠三角低一分,達 77 分。東北地區機器人產業評分為 71 分,中部地區為 67 分,西部地區相對基礎較弱,為 60 分。綜上所述,我國各區域機器人產業發展已呈現不同梯隊,長三角地區在我國機器人產業發展中基礎最雄厚,較其他區域領先優勢顯著,為第一梯隊。珠三角地區、京津冀地區產業逐步發展壯大,為第二梯隊,且東北地區雖具有機器人產業先發優勢,但近年來產業整體創新能力有限,滑落至第二梯隊后端。中部地區和西部地區機器人產業發展基礎較為薄弱,但仍表現出一定后發潛力,為第三梯隊。 資料來源:中國電子學會整理 五、我國機器人產業發展評估結論 一是基本形成較完整產業鏈。我國機器人產業已形成從上游核心零部件制造到中游本體制造和下游系統集成服務的完整產業鏈條。其中,上游核心零部件包括伺服電機、控制系統和精密減速器,相關配套包括多類型傳感器和激光雷達等,軟件系統包括機器人操作系統、人機交互系統和云平臺;中游本體制造涉及本體設計、仿生材料和末端執行器等,下游系統集成服務包括復雜產品線設計和整體應用方案設計,工業機器人涉及焊接、搬運、潔凈、裝配等應用。同時,我國機器人產品類型覆蓋工業機器人、服務機器人和特種機器人三大類,與全球主流應用產品類型保持一致。 二是區域發展側重點各具特色。我國主要區域機器人產業發展側重點各不相同,由各地區獨特的研發能力、市場應用、人才資源、政策支撐和金融環境推動形成。珠三角地區工業機器人和服務機器人產業鏈初步形成,創新創業氛圍相對濃厚;長三角地區產業發展基礎雄厚、產業配套齊全、應用市場龐大,打造全國領先的完備工業機器人產業鏈條;京津冀地區形成以智能機器人和特種機器人為主要方向的產業鏈條;東北地區形成數家規模大、綜合實力強的工業機器人龍頭企業;中西部地區通過規劃布局產業園區,逐步形成以工業機器人為主、特種機器人為輔的產業鏈雛形。 三是核心技術研發能力依然相對不足。我國各主要區域加大機器人技術研發投入,研發投入占比基本超過 10%,除西部地區外,我國京津冀、長三角、珠三角、東北和中部地區研發投入在 11%-14%之間,說明產業對技術研發較為重視,在技術產品領域均取得一定進展。但核心關鍵技術仍亟待突破,目前大量技術成果集中于高校和研究機構,科研成果轉化問題突出,產學研協同互動機制尚未形成。同時,技術創新更多體現為數量積累,沒有轉化為實踐優勢。 四是行業平均利潤率存在提升空間。我國機器人行業平均利潤率 9%,超過制造業 2%-3%的利潤率水平。機器人產業系統集成普遍具有 20%左右的銷售利潤率,并在焊接、拋光、搬運、潔凈等領域應用廣泛,成為機器人行業低技術含量的高利潤空間領域;機器人本體制造和和核心零部件制造領域由于受到國外成熟產品的擠壓,研發成本相對較高,且高昂的價格限制產品推廣應用,削弱產品整體競爭力,銷售利潤率有所不足。 五是區域產業結構呈現低端趨同。我國各區域產業結構水平均不高,在本體生產及研發、高端產品制造和關鍵零部件國產化方面仍有較大提升空間。同時,我國機器人產業發展盲目跟隨現象嚴重,低端化、無序化發展隱憂正在顯現。大量的機器人企業一哄而上,其中有 95%的機器人企業年銷售收入不足 1 億元,對地方經濟增長并沒有形成實際拉動作用。如果僅僅是受地方政府的政策紅利引導,企業“一窩蜂”、“一鍋粥”地大干快上,機器人產業的大機遇就很有可能轉變為大泡沫。 六是各區域產業集聚程度較為分化。我國各區域產業集聚度差別較大,地區機器人市場競爭程度出現分化。總體而言,東北地區機器人市場呈現明顯的寡頭壟斷態勢;珠三角地區由于系統集成企業眾多,京津冀地區由于智能服務機器人企業分散,均呈現完全競爭市場格局;而長三角地區由于國際機器人巨頭和本土優勢企業共存,呈現明顯的壟斷競爭市場狀態。全國范圍內尚未形成跨區域的統一市場和具備統領能力的市場主體,缺少參與國際競爭的龍頭骨干企業,區域間較為割裂的市場分布為眾多創業企業創造進入空間。 七是本體研制對提升零部件國產化率有帶動作用。機器人本體研制是自動化技術的集大成者,在整個機器人產業鏈占據極其重要的位置,對核心零部件國產化具有顯著帶動作用。從機器人產業發展經驗來看,具有本體研制能力的企業普遍擁有核心零部件開發能力,企業業務類型全面、盈利能力強、競爭實力雄厚。雖然本體研發生產難度較高,且目前本土企業利潤空間有限,但從長期發展角度看,還應高度重視機器人本體研制開發,探尋適合我國國情和區域特征的發展道路,充分發揮整機企業的產業鏈帶動效應,從根本突破關鍵零部件缺失的不利局面。 八是機器人已進入與資本聯動發展的時代。技術和資 本是產業發展的兩大原始驅動力,任何一輪技術創新,都必然要有資本市場的堅強支撐,而資本市場的長期收益,也往往來自對技術創新點的把握和培育。目前全球機器人產業都處于資本風口,我國機器人產業資本市場亦非常活躍。從各區域評估結果可看出,代表資本環境活躍的平均金融增加值與當地產業發展水平呈現正向關系。制造行業普遍遵循“技術-產品-市場-收益”的傳統企業運作規則,機器人產業資本杠桿的使用打破此線性、單向傳導模式,使產業發展形成結構化、多層次發展模式,推動機器人產業進入資本聯動、跨越增長的新時代。 九是智能機器人是有望實現躍升的下一輪增長熱點。我國機器人產業沿著工業機器人的傳統路徑始終是被動跟 隨式發展,難以取得產業發展主動權。反觀全球智能感知認知、多模態人機交互、云計算等智能化技術不斷成熟,為智能機器人的演進提供了堅實的基礎。且我國在人工智能技術方面與全球處于同一起跑線,特別是圖像識別、語音識別、語義識別等多模態人機交互技術部分達到全球領先水平。因此,發展智能機器人既是高屋建瓴、另辟蹊徑的重要路徑,也是實現產業躍升的新興增長點。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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