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我国工业机器人产业发展和贸易中存在的问题及应对策略

发表于:2019-05-28 15:33 作者:admin

徐长生 刘晓翠  华中科技大学

  摘要:工业4.0的到来,为工业制造注入了转型升级新活力。工业机器人产业的发展,是我国制造业走向高端化和智能化的重要途径。中国工业机器人在发展和贸易过程中,面临自主创新能力不足、出口附加值低、贸易环境不利等问题和挑战。本文在分析我国工业机器人产业发展和贸易的现状及问题的基础上,提出了相应的应对策略。

工业机器人是指应用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机械设备,由主体、驱动系统、控制系统三部分组成。《中国制造2025》规划中,将机器人产业列为重点发展产业之一。工业机器人贸易有助于推动我国工业机器人产业的健康发展。但是工业机器人市场存在明显的寡头垄断特征,急速扩张的工业机器人市场对于发展国家的中国,必将是挑战与机遇并存。在此背景下,探讨工业机器人发展和贸易中的问题及应对策略,具有重要的现实意义。

一、我国工业机器人产业发展和贸易现状

(一)我国工业机器人产业发展现状

由于人工成本的增加和智能制造浪潮的兴起,我国机器人行业迎来了发展的黄金时期。根据工信部发布的《中国机器人产业发展报告(2018)》,我国工业机器人市场发展快速,已连续六年成为全球第一大应用市场,约占全球市场份额的三分之一。2017年,我国工业机器人总销量达13.8万台,同比增长59%,销售额达51.2亿美元,较上年增长30.2%。随着机器人行业的迅速发展,相关企业也快速生根发芽。截至2017年年底,我国机器人相关企业达到6500余家,机器人产业园共有60余个。工业机器人产业的发展,需要前沿领域的技术支持。2017年我国工业机器人专利申请数为5608项,2012-2017年年均增长率38.76%,涉及的技术领域主要是机械手、控制与调解、简单装配或拆卸、传动装置、焊接或切割等。我国著名的工业机器人制造企业有沈阳新松机器人自动化股份有限公司、埃斯顿自动化公司、武汉华中数控股份有限公司、广州数控设备有限公司、上海新时达机器人有限公司等。

目前,我国工业机器人发展取得了一定成果。传统的工业机器人多应用于汽车和电子行业,随着自动化的需求和环保概念的普及,工业机器人越来越多地应用至塑料、橡胶等高污染行业。同时,在家用电器、食品、制药等领域的应用也越来越广泛。中国运载火箭技术研究院研制成功国内首款环卫垃圾分拣机器人,两条机械臂敌过八个人的工作效率,分拣率高达93%。广州数控的     RB系列工业机器人,现已形成3kg8kg20kg50kg等多个规格,广泛应用于机床上下料、冲压自动化生产线等的自动搬运。沈阳东之昕智能科技有限公司研制成功了一款智能水果去核机器人,其果肉留存率高达90%,效率更是人工的5-6倍。随着人工智能、物联网技术的发展,机器人产业也迎来了2.0时代,相比于固定编程的机器人,2.0机器人能够良好适应不同变化的环境,具有出色的交互能力。新松公司将ARVR技术应用于国内首台7自由度单臂协作机器人和双臂协作机器人,使其具有快速配置、视觉引领、牵引示教、碰撞检测等功能,可以应用于精密装配、产品包装、检测等工业操作。

(二)我国工业机器人进出口贸易现状

目前,工业机器人主要分为四大类产品:电阻焊接机器人、电弧焊接机器人、激光焊接机器人和多功能机器人,分别对应HS2002编码851521851531851580847950

从贸易数额来看,我国工业机器人进出口额保持增长态势,进口额的增长要快于出口额的增长。2014年之前,我国工业机器人的出口额稳步增长,2015年稍有下降,20162017年恢复上升势头。2017年我国工业机器人出口额为6.67亿美元,较上年增长15.06%,其中激光焊接机器人的出口占比最大,为37%。进口方面,20122013年进口额小幅下降,2014-2016年有升有降,但是总额变化不大。2017年进口额高速增长,增长率高达45.07%。截至2017年,我国工业机器人进口额达22亿美元,其中多功能机器人的进口占比60%

1  2012-2017年中国工业机器人贸易情况 LINK Excel.Sheet.12 C:\\Users\\jing\\Desktop\\工业机器人\\comtrade.xlsx Sheet4!R1C4:R11C11 \a \f 4 \h

年份

2012

2013

2014

2015

2016

2017

出口

总额(亿美元)

5.29

6.03

6.10

5.47

5.80

6.67

电阻焊接机器人占比

23%

22%

22%

17%

17%

13%

电弧焊接机器人占比

14%

21%

21%

19%

17%

18%

激光焊接机器人占比

39%

35%

34%

38%

39%

37%

多功能机器人占比

24%

22%

23%

26%

27%

31%

进口

总额(亿美元)

16.26

14.29

15.95

15.07

15.17

22.00

电阻焊接机器人占比

13%

13%

10%

9%

6%

7%

电弧焊接机器人占比

8%

8%

6%

6%

4%

5%

激光焊接机器人占比

30%

30%

28%

32%

32%

28%

多功能机器人占比

50%

49%

56%

53%

58%

60%


 

从贸易逆差来看,我国工业机器人贸易逆差严重,且有继续扩大的趋势。2012年以来,我国工业机器人贸易逆差巨大。2017年我国工业机器人贸易逆差高达15.33亿美元,其中进口额约为出口额的3.3倍,贸易逆差严重。而同年,出口额同比增长15.06%,远低于进口额的同比增长45.07%,我国工业机器人贸易逆差有进一步加大的趋势。受人口老龄化和劳动成本增加的影响,我国制造型企业的自动化需求将愈发旺盛,短期内,我国仍需要大量进口工业机器人来满足国内的需求,贸易逆差仍将持续扩大。

从贸易国别来看,我国工业机器人进口国较为集中,出口国中“一带一路”国家占了很大比例。历年来我国工业机器人主要进口来源地是日本和德国,2017年,我国来源国为日本和德国的进口额分别占比47.29%20.85%,占进口总额的近七成。其次为韩国和美国,分别占比9.81%3.15%。我国工业机器人进口来源国较为集中,前十大进口来源地占进口市场的92.2%。出口方面,韩国、中国香港、越南是我国工业机器人出口的重要市场,2017年,我国对韩国、中国香港、越南的出口份额分别为12.43%10.57%7.92%。我国工业机器人出口市场集中度并不太高,前十大出口目的地的出口额仅占出口总额的60.72%。中国对“一带一路”沿线国家的出口占比超过50%

二、我国工业机器人贸易中存在的问题

(一)自主创新能力不足,缺乏核心专利

相比发达国家,我国工业机器人发展起步较晚,技术相对落后。国内的企业普遍存在自主创新意识不强、研发投入不够的问题。核心专利缺失、国外企业技术壁垒高,将会限制国内工业机器人产业的进一步发展。发那科、ABB、安川、库卡等占据了绝对的专利优势,不仅仅是数量上的优势,更是质量上的优势。 工业机器人的三大核心零部件是伺服电机、控制器和减速器。近年来,各大跨国巨头加大了在华的专利布局强度,2011-2016年,上述跨国公司在三大关键技术领域的专利申请量分别是448件、937件、624件,占跨国公司在华专利申请量的48%。由于核心零部件被国外企业垄断,国内申请人的专利多集中在末端执行器、关节、机械臂等非核心零部件领域。我国虽然是工业机器人的第一大应用市场,但约70%的市场被这些掌握了核心技术的外资企业占据。

(二)产业链不够完善,核心零部件仍依赖进口

工业机器人产业链分为上游、中游和下游。其中,上游主要生产伺服电机、控制器、减速器等核心零部件,占工业机器人整体成本的65%-75%;中游为本体生产,包括手臂、底座、手腕等本体零部件;下游则是系统集成,包括单项系统集成和综合系统集成。目前我国在中、下游产业发展较为迅速,我国工业机器人的竞争优势集中在系统集成领域,我国约80%的工业机器人企业都集中在该领域,但是普遍存在规模较小、产值较少的问题。而上游产业一直没有得到较大突破,三大核心零部件尤其是被称作“工业机器人大脑”的减速器严重依赖进口,其中进口价格约为国外企业价格的5倍左右,导致国内工业机器人成本较高,我国工业机器人产业将面临空心化风险。

(三)出口附加值低,产品缺乏竞争力

我国工业机器人贸易逆差巨大,2017年出口额仅占进口额的30%。反观发达国家,德国工业机器人出口额为进口额的3.14倍,日本为1.1倍,美国为0.75倍。而核心零部件进口价格较高,导致我国机器人生产成本较高,在国际市场上缺乏竞争力。机器人行业本是技术、资金、人才的“三高”行业,目前却面临产出低的困境。我国作为全球最大的工业机器人应用市场,国产工业机器人的市场占有率仅为30%,且集中在中低端领域,高端领域国产机器人的份额不足5%。在六轴以上多关节机器人市场,机器人“四大家族”占90%的市场份额;在高端应用集中的汽车行业,国外公司占九成。我国工业机器人不管是在国内还是国外,都缺乏足够的竞争力。

(四)行业标准体系不够完善,标准交叉重复现象严重

随着我国工业机器人产业的迅速发展,涌现出了大量工业机器人企业,其中良莠不齐,价格低廉品质低端的机器人恶性竞争严重。由于产业发展与国家标准的不同步,造成了我国工业机器人市场的乱象。

目前,我国已经发布和正在制定的工业机器人相关国家标准达100余项,其中基础标准27项,检测评定方法标准22项,零部件标准11项,整机标准20项。我国多个标准机构和行业组织在积极推动工业机器人标准建设,同时国内多位专家也参与到工业机器人国际标准的制定中。虽然我国的标准化工作取得了一定的成果,但仍存在行业标准体系不够完善、标准交叉重复现象严重等问题,其中某些传统类机器人标准需要修订提升、系统集成和相关检测评定标准需要补充、新型产品和技术标准需要跟进、我国标准需要与国际工业机器人标准对接。

(五)市场垄断特征明显,国际贸易环境不利

在全球工业机器人市场,ABB、库卡、发那科、安川占据了全球50%的市场份额,在中国市场更是占据了超过60%的市场份额。在技术方面,我国工业机器人用伺服系统主要被外国品牌垄断,其中日系占50%,欧美品牌占30%,包括安川、松下、西门子、施耐德等;在全球减速器市场上,日系垄断了85%的份额,其中日本纳博特斯克在RV减速器领域处于垄断地位,日本哈默纳科在谐波减速器领域处于垄断地位,两家公司占了全球市场的75%;在我国控制器市场上,四大家族占了53%的份额,其他日本及欧美品牌如爱普生、OTC、川崎重工等占了29%。我国乃至全球工业机器人市场垄断特征明显,技术壁垒较高。工业机器人产业属于高新技术产业,不少发达国家为了保持本国工业机器人产业的发展,针对竞争对手采取提高关税、设置技术性贸易壁垒等手段。中美贸易摩擦中,工业机器人被列为增加关税品类之一。与此同时,各个发达国家针对机器人产品设置了严格的技术性贸易壁垒,包括产品标准等。20181119日,美国商务部工业安全署出台了一份关于关键新兴和基础技术以及相关产品的出口管制框架,其中包括机器人技术领域。

(六)专业型人才缺失

我国工业机器人人才短缺主要体现在三个方面:第一,制造人才短缺;第二,应用人才短缺;第三,系统集成人才短缺。在制造方面,伺服电机、控制器、减速器成为制约中国工业机器人产业的主要瓶颈。我国这方面的技术人才极为匮乏。在应用方面,目前我国工业机器人应用人才缺口将近10万,根据工信部发展规划,到2020年,全国工业机器人的装机量将达到100万台,相应操作维护、系统安装调试、系统集成等工业机器人应用人才将达到20万左右。而目前我国高校尚未专门开设工业机器人相关专业,工业机器人编程、维护等工作人员主要来自电气自动化、机电工程等专业毕业生的二次培训,并且短期培训效果不好。在系统集成方面,涉及到对工业机器人产业的改造,需要5年以上的工作经验积累。不管是制造方面、应用方面还是系统集成方面,我国工业机器人领域均存在专业型人才不足的问题。

三、我国工业机器人产业发展和贸易问题的应对之策

(一)加大自主创新力度,完善产业链体系

工业机器人属于高端制造行业,需要以大规模、长时期的投入来构建完整产业链。目前,我国工业机器人企业的投资集中在上游原材料及工业机器人本体的生产环节,技术研发投入不足,核心技术与日本、德国、美国等发达国家相比有很大差距。在国家层面,应该对工业机器人产业的发展提供政策支持,推行鼓励研制机器人及其应用系统的优惠科研补贴政策。工业机器人生产企业应该加大研发投入,重点发展高精度减速器、谐波减速器、高速高性能机器人控制器、高精度机器人专用伺服电机和伺服驱动器等核心    零部件;以应用为导向,与工业生产、制造企业合作,了解其具体需求,为其提供一体化的解决方案;关注尚未开发的应用领域,实施重点突破。同时,依托高校和科研机构,探索产学研的合作体系,促进科技成果的产业化应用。

(二)加快产业标准化的制定和落实

标准是固化创新、固化产品的手段,我们必须要重视工业机器人标准、检测、认证工作。政府应该加快工业机器人产业的立法进程,推动工业机器人产业化发展;下拨工业机器人标准化专项资金、建立机器人标准化、模块化等共享技术公共服务平台,推动工业机器人标准化的顺利推进。产业联盟应联合工业机器人生产制造企业、高校及科研机构,抓紧完善工业机器人标准体系的建设,修订某些传统类机器人标准,补充系统集成和检测评定标准,跟进新型产品和技术标准。优先研究和制定拥有自主知识产权的工业机器人基础标准和安全标准体系,为推进工业机器人走向市场奠定基础。

(三)积极应对贸易摩擦

针对我国进口国相对集中的问题,应扩大对外贸易,防范单一国家对我国的贸易锁定,维护多边贸易机制。工业机器人企业在进入国际市场时,要及时、全面了解市场信息,做好预防措施,一旦发生贸易摩擦,要及时采用应急预案,并积极应诉,减少我国在贸易过程中的损失。企业还应积极寻找利益同盟,联合外国供应商、销售商,共同对相关国家政府施加影响力,减少贸易摩擦给企业带来的不利影响。

目前我国工业机器人在产业标准、技术法规等方面,与国际相比还有一些滞后。我国国内标准与国外标准也有一些差异,我国在进行国内工业机器人产业标准化建设的同时,应该加强与国外相关标准化组织如ISOIEC的交流和合作,争取让我国标准与国际标准接轨,来减少不必要的贸易摩擦。

(四)大力培养应用型人才

目前,我国国内高校工业机器人相关专业刚刚起步,对于工业机器人的教育仍处于起步和探索阶段。国内大学、高职院校应该以企业需求为导向建设工业机器人专业。在专业上,要根据工业机器人产品全生命周期来设置,工业机器人产品的生命周期需要经历产品方案、集成设计、技术实施、工艺应用及运行维护等环节,需要根据每个岗位所需工作技能来建立相应的课程体系。在教学资源上,要整合优秀行业资源,把行业技术转变为相应的教育资源,并尽快将其落实到具体的教学课程中。在教学方式上,理论学习的同时增加实践环节,与相关工业机器人企业建立紧密联系,定期组织企业参观、实习实践等活动。同时,要建立工业机器人职业技能培训体系,加强对工业机器人从业人员的系列培训,并为考核合格者颁发相应的专业技能证书。这一方面,有利于工业机器人人才缺口的缩小,另一方面,可以为企业节省大量的培训费用,这部分费用可用作研发投入。

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