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《工业机器人:行业未来发展驱动力》摘译

发布时间: 2020-06-24 11:33     来源: 赛迪智库

  2019年7月,麦肯锡发布《工业机器人:行业未来发展驱动力》,赛迪智库电子信息研究所对该报告进行了编译。

  报告描述了工业机器人的特征和产业发展现状,并基于对原始设备制造商和其他企业的采访,分析了驱动全球工业机器人未来发展的动力,指出了释放工业机器人市场全部增长潜能的关键途径。

  工业机器人发展现状

  1.细分产品和市场概述

  与汽车和其它机械行业不同,工业机器人的特征为“低容量、高复杂性”。

  低容量指每种规格机器生产及部署数量较少;高复杂性,一是机器人包含大量不同的机器类型;二是缺乏统一或通用控制系统的定义。

  工业机器人的分类:

  根据物理特性(范围、重量等)、与人类配合方式、机动性及自动化水平,将工业机器人主要分为自主执行工业机器人、协作机器人、移动机器人、外骨骼设备四类。

  

 

  自主执行工业机器人

  自主执行工业机器人主要包括多关节型、三角式、龙门式、SCARA。

  根据国际机器人联合会(IFR)数据,2017年全球约210万台自主执行工业机器人投入使用。其中,2017年交付量为38.1万台,主要以多关节机械手臂为主,占比达65%。

  这类工业机器人主要应用于物料搬运操作。应用最广的领域为汽车行业,例如OEMs和汽车供应商拥有量为12.6万台, 其次是电子制造业(12.1万台)。

  中国是最大的地区市场,为13.8万台。全球前五(中国、韩国、日本、德国和美国)市场占比70%以上。

  协作机器人

  协作机器人仍是一个新兴市场,2017年交付量约1-2万台,预计2020年,交付量将增长至超过10万台。

  协作机器人与自主执行机器人的关键差异在于,协作机器人无需栅栏就能实现安全运行,依靠自身安全机制和流程设计,能够直接与人类劳动者一起安全工作。

  目前,协作机器人应用最多的领域为汽车和电子行业,能够帮助完成临时工作(如货物搬运)和高技能工作(如装配)。同时,在物流行业,这类机器人已用于高技能任务(如拣货)和辅助性工作(如配套采购和售前服务)。

  移动机器人

  移动机器人,也称自动导引车(AGVs),广泛应用于仓库和配送中心、制造业内部物流、农业、医院、零售店物流等。

  根据IFR数据,2017年,全年安装了6.9万个物流系统(占专业服务机器人总交付量的63%),包括约7000个用于制造业的自动导引车。预计到2021年,全年将交付60万台移动机器人,用于制造业内部及外部物流。

  通常情况下,自动导引车的应用场景,一是工业环境下搬运货物,包括机械、转运点或存储区之间的包装盒、托盘、提包等;

  二是非制造业环境,例如仓库、机场、邮购邮件/包裹物流中心、医院或其他公共建筑,用于运输、交付和转移货物。

  外骨骼设备

  外骨骼设备,或人类与机器人结合体,是连接人类身体以支持重载过程的机器人。这类机器人旨在增加人类力量,提高人类携带重物的能力。

  根据IFR数据,2017年售出6000台人类动力外骨骼设备,预测此类机器人将出现适度增长,到2021年,将售出4.8万台。这种技术相对新颖,目前主要应用于康复领域。

  2.全球市场发展现状

  根据IFR数据,2017年,全球工业机器人系统市场的销售额已达480亿美元。其中,机器人本身创造的销售额约占30%,附件占比约25%,服务(包括辅助硬件、软件、编程及安装等)占比为45%。

  2017年,工业机器人市场销售量为38.1万台,年增长率约19%,达到历年最高,目前全球已累计安装约210万台。预计到2021年,将继续以至少两位数的速度增长。

  

 

  主要有以下六点因素推动机器人销量增长,且将持续影响机器人行业发展:价格日趋下降、类型不断增加、技术能力更强、人力成本上升、人才资源丰富、更加容易整合。

  业界对工业机器人行业未来前景的看法

  1.行业发展前景

  88%受访者有很高投资期望,且预计会增加投资,这与IFR的市场预测相符。

  

 

  调查显示,汽车行业的受访者对机器人和自动化的预期投资最高。跨行业投资增长的主要动力为降低生产成本。此外,增加生产灵活性和提高机器人能力的需求同样促进了投资。

  

 

  2.增长驱动因素分析

  投资驱动因素

  总体投资前景向好,但相关投资驱动因素(除缩减成本的目标之外)因行业而异。

  

 

  在汽车行业中,60%的汽车行业受访者认为总拥有成本(TCO)是重要采购标准;

  在电子行业中,涉及采购决策时,性能和成本是两个最重要标准,分别有65%和60%受访者将其认定为采购标准。35%受访者将应用安装总成本视为影响采购决策的重要因素;

  在制药行业中,关于采购标准,71%制药行业参与者认为总体性能(如精确度、速度等)最重要。TCO位居第二,57%受访者将其作为采购标准。机器人成本和安全性需求排名相同,43%受访者认为这些标准与购买决策相关。

  

 

  与投资相关的挑战、障碍与重点

  挑战:汽车、电子、制药三个行业面临的主要挑战相同,均为机器人成本、缺乏同构编程平台/ 接口、缺乏跨OEMs/地域/行业的集成商。

  对于电子和制药业,另一重要挑战是缺乏改造方案及与现有设备的兼容性。

  障碍:对于汽车行业,需要解决的主要障碍是与现有劳动力的合同。通常,汽车行业及其生产对劳动力队伍有着长期承诺。这种情况下,如何发现应用新技术的机会是一项挑战。

  电子和制药业的受访者均表示,出于安全考虑,行业组织(如联盟、协会等)的参与将有助于解决障碍。

  重点:三个行业的投资规划相类似,各行业的受访者均表示,目前他们的投资重点都在装配、物料搬运、分拣和包装上。

  采购标准

  总体性能(如精确度、速度等)和TCO均是三个行业的主要采购标准。

  此外,三个主要行业的第三个重要采购标准存在较大差异。

  汽车行业,集成商跨地域/应用可行性工作是主要的采购标准,甚至与性能标准同等重要。

  电子行业,参与者表示,应用安装的总成本在采购决策中起重要作用。

  制药行业,机器人成本和安全要求是重要性相同的采购标准,与总体性能、TCO同为制药行业三大采购标准。

  3.影响增长的障碍

  所有参与者将机器人成本作为主要障碍之一。其他挑战主要包括缺乏同构编程平台/接口、 缺乏跨OEMs/区域/行业工作的集成商、缺乏自动化工作经验、有限的改造方案、缺乏适合的机器人技术和自动化解决方案。

  

 

  终端用户行业面临以下挑战:

  汽车行业,主要挑战为机器人成本,其他挑战为缺乏将机器人技术或自动化解决方案融入到当前工作流程中的可行性方案;

  电子行业,参与者均有更低成本需求,同时,缺乏向后兼容性/改装也是主要挑战;

  制药行业,与电子行业类似,均需要更低成本和更好向后兼容性。

  充分释放机器人行业发展潜能

  预计,2019-2021年工业机器人年增长率为14%,基于近期研究结果,OEMs和系统集成商可参考以下措施消除障碍,释放更多增长潜能。

  制定互操作性标准:

  机器人的高价格限制了投资回报率(ROI);

  降低机器人成本是主要发展方向;

  产品模块化、附件及辅助设备标准化将有利于各方参与者。

  大力推动机器人相关技能提升与再培训:

  投资机器人和自动化的企业更易发现安装和操作人才,释放行业更大发展潜能;

  可通过提升现有劳动力技能缓解短期人才短缺问题;

  仍需付出更多努力来弥补中期技能差距。

  将机器人引入中小型企业:

  创新产品,提升优势;

  开展投资新一代机器人收益的宣传教育;

  积极应对机器人投资相关挑战.

  研究更具简单性的解决方案 :

  一是更易应用。随着机器人类型的增加,具备将机器人联网所需技能的人才越来越多,潜在的终端用户将开发出更多机器人应用;

  二是更易连接。随时可用的工业互联、终端执行装置、I/O 系统、通信,促进了机器人在现有结构中的使用;

  三是更易运行。交互式或互连的接口将复杂的编程任务交给一线操作人员可以减少工厂对供应商专家和工程部门的依赖。

  译自:Industrial robotics–Insights into the sector’s future growth dynamics, July 2019 by McKinsey & Company。

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