产业报国 永不言败

高端数控机床（机器人）项目投资可行性分析报告： 产业报国 永不言败 一、项目名称：高端数字化数控机床（机器人）研发项目。 二、承办单位基本情况： 山东德美电子科技有限公司成立于 2014 年 5 月，注册资本 3333.33 万元， 目前主要从事钢结构工程施工；石材各种装饰材料的销售；石材幕墙、金属玻 璃幕墙的安装装饰、装修等。公司自成立以来先后在威海市区、文登等地完成 工厂、商场、住宅等钢结构工程 6 万平方米，实现工程额 6000 余万元。2015 年已签订工程额 4000 万元。 为了加快落实我国十一五“863”计划与 2013 年 12 月 22 日工信部对外发 布的关于推进机器人产业健康有序发展的指导意见 。 三、项目背景及市场前景分析： 随着我国经济高速发展，人力资源空前紧张，机器人的出现大幅度的降低 了成本，在 2014 年，中国机器人实现了由技术研发向技术应用的转变，中国机 器人发展获得了前所未有的关注。国家“十一五” “863”计划先进制造领域专 家组组长北京航空航天大学机器人研究所教授王田苗说。2013 年中国以 3.7 万 台的工业机器人销售量超过日本，成为全球第一大工业机器人市场，高工机器 人产业研究所的数据显示，2014 年前三季度，国内机器人销量继续高速增长达 到 3.36 万台，同比增长 32.5%，预计全年达到 4.5 万台。 在 2014 年 6 月 9 日的两院院士大会上，国家主席习近平说，机器人革命有 望成为第三次工业革命的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局。 他还说，机器人是制造业皇冠顶端的明珠。其研发制造应用是衡量一个国家科 技创新和高端制造业水平的重要标志；我们不仅要把机器人水平提高上去，而 且要尽可能多地占领市场。 这是迄今为止，中央高层对机器人产业发展最直接、最明确的表态和支持， 被寄予厚望的中国机器人还有哪些待解的疑问；（市场空间还有多大）在北京 理工大学智能机器人研究所副所长高峻峣看来，中国机器人产业化找准了时间 点，正好处在国内市场。如果国内机器人未来 5 年内找不到准确的市场定位， 很快会被市场淘汰，再大的蛋糕也吃不到，顿向明说。 有的专家也曾建议：企业一定要找准定位，如果面面俱到，很难与跨国公 司竞争，还要转变发展模式，关起门来很难做大，要学会整合资源与外界的协 作，千万不能走“高端产业低端化的路” ，机器人集成的产业链很长，如果只作 低端的加工意义不大。以沈阳的新松、埃夫特、广州数控等国产机器人企业来 说，它们或是机器人的最终用户或是自动零部件厂商又或是机器人系统集成商， 自身专注于机器人整机的研发及下游应用的开发，另一些通过自身在零部件方 面的优势，进行纵向整合零部件自给自足，以成本和渠道优势占领市场，还有 些企业定位于集成，凭借成熟的解决方案销售整机。 业内专家认为，虽然中国机器人整机市场的需求远未饱和，但激烈的竞争 已经压低了产品的利润，且整机生产领域已涌入太多的投机者，太过混乱“走 整机生产和应用系统开发相结合的道路” ，是企业增加竞争力的一个方向。比如 新松现在已经形成以自主核心技术关键零部件，领先产品及行业系统解决方案 为一体的完整产业链，并将产业战略提升到涵盖产品全生命周期的数字化、智 能化全过程。而更多具有代表性的国内机器人生产企业也都开始朝着这一方向 努力。 相较整机生产，应用系统的开发更复杂，技术含量更高，如果在这个方面 拥有优势，那就能在市场站稳脚跟，王田苗说。 也有专家建议机器人企业布局还未完全开发的工业领域。陆际联认为，汽 车等传统领域已被国外品牌占领，国内企业应侧重开发一般制造业，如五金加 工、橡胶和塑料、陶瓷、食品和医药等行业。 中国的制造业升级才刚刚起步，如果企业能够制造出符合某些特定行业的 功能机器人，也会拥有很大的市场，陆际联说。 从中国机器人过去 40 年的发展历史来看，政府发挥着主导作用，甚至可以 说没有政府的政策支持，中国机器人产业的发展艰难的多，王田苗说，这点， 陆际联也深有体会。作为中国最早一批从事机器人研究工作的专家，他始终认 为“机器人不论在国内还是在国外都需要政府的支持推动” ，在他看来，从“七 五”计划开始，政府在机器人产业发展上的投入和支持就有目共睹，机器人产 业始终在享受着政策的红利。 机器人产业发展状况预测分析： 走进智能时代，在智能时代，机器人的形象不再是停留在科幻电影中“钢 铁战士” ，抑或是生产车间流水线上的一台台机械手臂，而是以更加亲切的外观 示人。近日，我走入武汉国际广场的科沃斯体验中心，擦窗机器人、吸尘机器 人、空气净化机器人、安保机器人等 20 多款产品令人眼花缭乱。 科沃斯湖北代理商谢作群介绍，登陆武汉市场半年，在武汉国际广场每个 月可销售 20 多台室用服务机器人。 “家用服务机器人可以解放双手、节约时间、 兼有娱乐功能，如今还采用了物联网等技术，实现远程遥控。即使在外地出差， 也可遥控家里的机器人工作。 ”机器人进家庭需要突破三大应用即使障碍。 ”科沃斯体验中心工作人员说， 家用环境更复杂，机器人如何自主适应环境是亟待解决的第一大障碍；机器人 多由钢铁材质制成，如果接触到人可能会致伤；因此安全性也是技术障碍之一； 此外机器人还需要适应多种复杂语言指令，提高人机交互准确度；比如能听懂 方言、家庭习惯用语等。 不过，相对于上世纪 70 年代就已经发展机器人的日本等国家，中国本土企 业直到 2000 年以后才真正开始切入这一产业。 尽管如此，中国无论是在技术研发还是在市场推广方面都展示了不俗的实 力。 3 月 6 日，国际电工委员会（IEC）家用服务机器人性能测试评估标准工作 组会议在苏州召开，科沃斯作为国际标准化工作组的召集单位主办此次会议。 这是在国际机器人领域中国企业首次以召集人身份主导国际标准制定的会议。 该二工作组将历时 3 年完成家用服务机器人国际标准的制定和发布；2013 年的 目标是通过多轮会商完成家用服务机器人国际标准的委员会文件的阶段性工作。 在国内，在家庭清洁机器人领域，每销售 3 台清洁机器人中有两台来自科 沃斯。目前，科沃斯家庭服务机器人已销往美国、加拿大、瑞士、西班牙等 46 个国家和地区。而就在中国国家足球队 1:5 负于泰国队半个月之后，另一支 “中国足球队”的表现却出人意料：在 2013 年机器人世界杯足球锦标赛的中型 组比赛中，由北京信息科技大学组建的“水对”以 3:2 击败东道主卫冕冠军荷 兰埃因霍温理工大学队，夺得冠军。更为可喜的是，这类机器人正渐渐走出实 验室，在各类公共场所为人服务，打破了国外高端仿人机器人产业技术上的垄 断。自专家预计，10 到 15 年内，掌握各种技能的机器人将走进中国市民家里， 像保姆一样提供家庭服务。 制造业的革命，事实上，机器人在工业应用领域的春天正悄然到来。 机械行业分析师认为，国内工业机器人行业已经步入黄金期。作为劳动力 成本快速上升和产业结构调整升级带来的令人惊喜的“副产品” ，机器人替代人 工劳动力成为了行业快速发展的催化剂。 今以来，中联重科开始采购焊接机器人，以替代价格不菲的焊接工人，华 亚能源新建的生产线开始大量采用工业自动化设备。国内制造业正掀起一 波“机器人总动员”的浪潮。 目前，一台简单的搬运机器人，其成本相当于一位工人 3 年的工资，寿命 在 10 年以上。统计数据显示，国内工业机器人的成本正以每年 4%的速度下降， 成本导向的技术升级在中国有巨大的市场空间。 自 2011 年开始出现的招工难问题，在今年春天的招工旺季继续上演，并有 从沿海蔓延到西部的趋势。就连全球最大的代工企业、各地的招工大户富士康 也开始试着摆脱对劳动力的依赖。 早在 2011 年，富士康就表示，未来 3 年内将在创建工厂生产线上累计部署 100 万台机器人。而今年富士康招工明显降温，机器人团队或已悄然上岗。 而且，机器人在工作效率方面更具竞争优势。在深圳雷柏科技公司，以往 需要 110 人不停地工作，在引进了大批机器人上岗后，现在只需要 5 名工人。 定制化的工业机器人已成为其生产线上的主力，某公司员工也从原来的 3000 多 人减少到现在的 1000 多人。 不得不提的是，机器人 蓬勃，虽会取代工厂里的作业员，却也将增加工 程师的工作机会，不至于造成大量失业。 更为重要的是，机器人代表着人类制作工具的最高水平，未来机器人的普 及可以说是一次产业革命，机器人产业也被认为是继汽车、计算机之后出现的 新兴的大型高技术产业。 目前，全球机器人销量 70%集中在 5 个国家，它们是：日本、中国、美国、 韩国和德国，而这 5 个国家普遍在这次世界经济衰退中抗跌能力较强。 在中国市场，现有 5 万台左右机器人在服役。中国工业机器人密度即制造 业中每万名生产工人占有的机器人数量只有 21 个，距离全球 5.5 个的水平还有 很大差距。 工业机器人就是集机械、电子、控制、计算机传感器、人工智能等多学科 先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。除了目前应用较多的汽车制 造行业，未来它将广泛应用于毛坯制造、机械加工、焊接、装配、检测等作业 中。 国际机器人联合会（IPR ）的统计，全球对工业机器人需求最多的是洗车产 业，占比为 27.27%；电子制造行业的占比达到 22.82%，这与近年来消费电子 领域的技术的突破有很大的相关性；其次是橡胶塑料工业和金属制品，占比分 别为 8.71%、 3.62%。爆发式的增长，人工替代和产业升级被认为是推动中国工 业机器人市场快速发展的驱动因素。与此同时，中国目前的机器人密度相对较 低，也给未来市场的开拓提供了余地。 2012 年，中国工业机器人销量 2.7 万台，同比增长 17%，姜德良世界工业 机器人市场前景看好，而中国工业机器人的市场需求会在 2014 年开始爆发。目 前，国外几大机器人都瞄准了中国市场，纷纷在中国设立机器人制造工厂和研 发机构，试图抢占中国市场。 从绝对数量上看，中国的机器人数量仅为日本的 1.8%、德国的 35%；在汽 车产业，每万名工人中，机器人数量只有 90 台，而日本有 1600 多台，美国有 800 多台。 “十二五”是中国工业机器人产业发展的关键转折点，市场需求也将 呈现井喷式发展，工业机器人的需求量将以每年 15%-20%的速度增长。目前， 中国正在服役的机器人已占全球总量的 8%左右，中国市场的机器人需求总量有 望在未来几年翻一番。 专业机构预测，2015 年，工业机器人的产业规模有望超过万亿，智能制造 机智能化设备的行业前景乐观。以深圳为例，数据显示，与机器人技术相关的 信息、家电、通讯等装备制造业的产品规模已达 3000 多亿元，居全国前列。 2012 年，深圳的机器人企业产值平均增长速度超过了 30%，个别企业的增速甚 至达 200%。 尽管中国未来的机器人市场潜在空间很大，但是这个市场却是长期被国外 产品把持。近年来，国外几大机器人公司更是纷纷在中国设立机器人制造工厂 和研发机构，试图进一步加大对中国市场的占有率。 本土龙头企业 2012 年的规模只有 10 亿元。国内企业使用的 5-6 万台机器 人中国产产品所占的比重不足 10%。 华泰证券机械行业研究员徐才华分析，国外机器人巨头在零部件、集成商 及工业上起步较早，相对国内企业有优势。记者了解到，在中国投入机器人产 业的国际大企业，包括日本的不二越，安川电机，以及德国 KUKA 和瑞士的 ABB 等。 国产化程度低的原因除了品牌知名度不如国外以外，国内企业在全机构成 本和可靠性品质上也不如国外品牌。以平均无故障时间为例，国内产品平均在 8000 小时，而国外同类产品可达到数万小时。国产化之路。 8 月 3 日，第 23 届人工智能国际联合大会首次在中国召开，该大会被称为 人工智能科学界的“奥林匹克” 。从与会专家的讨论和发言中不难看出，国家和 各省市已经意识到加大工业机器人投资的必要性和紧迫感。 需要注意的是，国内在一些关键的核心技术领域仍依赖进口。因此，对于 一些精密机械零部件的开发将成为未来政府支持的重点，掌握核心技术的企业 获益，而作为最早进行产业化转型升级的地区：东莞、深圳等珠三角城市在工 业机器人的产学结合方面一直走在全国前列。 2010 年，华中科技大学东莞工业研究院引进了广东省运动控制与先进装备 制造国际团队，自主开发工业机器人系统，同时针对珠三角的产业转型需求， 开展工业机器人应用技术研究。 华中科技大学副校长、东莞工研院院长邵新宇表示，工业机器人产业不能 盲目发展，一定要紧密结合市场需求走精细化的道路。 从工业机器人的应用来看，除了汽车制造领域之外，电子制造领域的应用 也越来越广泛，不仅对企业的管理和标准化生产有促进，而且对相关的带动作 用明显。制造一个机器人可能需要 100 个做系统集成企业，能吸引上下游相关 的零部件生产、应用软件等企业集聚，产生更大的经济效益。 越来越多的技术型企业在朝这座“金矿”奔去。 机器人产品的开发，将是华中数控未来重要的扩展领域。去年公司内部召 开了多次机器人发展方向的战略研讨会，其深圳公司去年已经为注塑机械实施 批量配套。 实际上，国内近几年工业机器人领域已涌现出一批市场熟悉的上市公司， 比如：机器人、三丰智能等。未来实现产品的进口替代，是这些企业迅猛发展 的原动力。以某国际巨头将工业机器人制造和系统集成规模做到 200 亿元计算 本土企业至少有数十倍的成长期。 一位从事智能化装备的技术人士介绍，由于起步较晚，国内机器人研究亟 待提升的技术包括电机、减速器、控制器、传感器等。这些关键部件的研发与 制作既包含硬件加工方面技术提升，又包括软件方面的升级创造，这些缺陷也 是未来市场的增长点。 从产业链上看，工业机器人产业链由零部件企业，本体企业、代理商、系 统集成商、终端客户构成。本体企业设计本体、编写软件、采购零部件，以组 装的生产方式生产本体，通过代理商销售给系统集成商，系统集成商直接面向 终端客户。有的本体企业和代理商也会兼做系统集成商。本体是机器人产业链 的核心。 国泰君安证券研究数据，本土生产的工业机器人材料成本构成中，减速机 占据 40%， 电机占据 30%，控制器占据 15%，其他占据 15%，这些都属于 机器人产业链中的上游机器人单元产品供应领域。 现在全球工业机器人均价 30 多万元，即使未来均价降到 25 万元，那么， 中国制造业对应的工业机器人本体市场规模接近 380 亿元，再加上系统的话， 对应的工业机器人市场规模将达到 1140 亿元。 能耐辐射高温、不嫌枯燥乏味、机器人走上生产线 一台电脑输出命令，旁边的大手臂就开始工作了，那是一个机械臂，弯曲 的时候有一米多高，前端有 2 个摄像头，那是他的眼睛。它伸出手，凑上去看 了看，找到要卸载的部件位置，用手旋转下来，再放到指定的位置。 这是一部工业机器人，刚才模拟的操作是对放射源的装卸。这部机器人不 久将装石油测井仪器到钻井平台去工作，替代之前由人工完成的装卸，放射源 这项危险的工作。 特种机器人奥秘多 这款机器人，中国航天科工集团北京自动化控制设备研究所的工程师们管 它叫 PAA-05K，是中国自主研发的首台装卸放射源机器人，由机械臂系统、末 端操作器、定位与回转装置、视觉反馈装置和操作台等组成，可以满足在 2.5 米长、2.5 米宽空间内灵活作业要求，采用图像识别与末端随动综合控制技术的 产品，能够精确完成放射源的安装过程，而且，经过精心设计的灵巧末端夹持 器可以确保夹持可靠，也不会对放射源造成损伤。 研制人员吕羽中介绍：“装卸机器人是我们应中海油田服务股份有限公司 的需求，开发的一款特种机器人，能够满足测井仪探测放射源装卸过程无人化 的使用需求，避免了对操作员的健康损害。 ” 这个看起来简单的手臂，却是航天的技术集成，在系统集成技术、自主控 制技术、视觉定位系统、高动率密度电机、伺服驱动控制器等方面都有所联系。 除了石油领域，在煤矿、电网等领域，特种机器人也有大显身手的地方。 面向反恐、侦察、排爆、电站巡查、煤矿巷道探测等方面，开发了中小型通用 移动机器人产品，融合了航迹推算、路径跟随、自主避障等多项导航控制技术。 MQ7-20K 移动机器人就有这个本领，有履带、还有两条辅助的手臂，一般 遥控玩具车的大小，可适应沙滩、田野、瓦砾、街道等多种路面，具有较强的 爬坡、越障能力，上面安装了航姿系统、GPS 摄像机等多种传感器，可用于日 常巡检、危险环境侦察侦察、搜救和排爆等工作。 智能机器人研究室负责人张新华告诉我，移动类机器人的模块化设计使其 功能极富可塑性，可以快速实现与已有技术的融合，从而拓展应用领域。比如： 将惯性导航定位功能加载在移动类机器人上，就能够产生一种可以为煤矿坑道 提供精确位置信息的小型智能移动机器人 ，该产品一旦投入应用，将为矿难的 救援工作提供重要帮助，大大提升了救援的准确度。在这个技术条件下，无人 汽车也能成为现实， “技术上是完全有条件去做，就是成本问题” 。据张新华介 绍，单是核心系统的成本就有七八十万元人民币。 替代人工不含糊，会绕线圈，能打螺丝，会点胶，能焊接 七八台小型机器人连接成了一个流水线的工作平台，可以广泛应用于电子 部件生产、装配、包装等领域。 “我所是国内首家实现小型机器人系列化的单位” 。张新华说，今年已经有一家外资公司定制了 30 台产品，包括电路板焊锡、印 制板点胶、螺钉装配和印制板切割等类型机器人，用于空调、音响控制面板、 电子智能钥匙等汽车零部件的生产。 张新华和他的团队开发这一系列小型工业机器人之前去不少工厂调研过。 一排排生产线，年龄不大的工人每天重复地同一个简单动作，按个螺丝或者点 个胶水，你甚至很难捕捉到他们脸上的表情。 “这些机器人都能做到，而且更熟 练，废品率会更低” 。在样品会上，我看到了半径大小不同的螺丝线圈，最细的 一个比头发丝还细，在一个半径不足 50 毫米，长度不足 1 厘米的线圈上，它能 分毫不差地完成 900 圈的缠绕。 这样的小型机器人每台售价在 25 万元人民币，寿命在 7-8 年左右，因为是 模块化设计，只要工厂的技术人员稍加培训就能完成维护和修理。相同性能的 机器人在日本的单台售价约合人民币 50 万元，价格上的优势也确实吸引了一批 想引入机器进行生产的工厂，连年上涨的人力成本，以及工业化生产带来的用 工社会问题，让一些企业有了让机器人进工厂的想法。 “但是考虑到社会就业率 的问题，估计机器人在中小企业工厂的替代率不会太大” 。张新华说，这些工厂 引入机器人还都是试探性的态度。 现在的平台还是传统机器手臂的模样，下一步要做出仿人上半身的形状来， 再加上两只灵巧的手，每只手至少有 3 个手指，这样就能执行更加复杂的工作 任务。在研究室里，张新华还给演示了新研制出来的可以同时进行两项工作任 务的双轴机器人系。 此外，还有一个自动码垛的大家伙，它每分钟可以码 30 箱矿泉水，这个机 器人是为一家矿泉水公司定制的，之前，这家公司一直用的是进口的，而采用 国产化设备后，这一项新能让用户的机器人采购成本减半，日常应用成本降低 60%以上。 这个大家伙由托盘供应装置、滚筒传输送线、自动码垛装置等 6 大部分组 成，可应用于食品、饮料和矿泉水生产线末端成品箱搬运、码垛，码垛层数可 达 5-8 层，能够胜任不同规格产品的使用需求。 感觉系统将更丰富灵敏，从全球来看，工业机器人的应用领域主要有洗车、 制造业、汽车零部件、电力电子工业、金属加工业、塑料制品、饮料、食品等。 目前，中国市场上已有 4.6 万台工业机器人在服役，占全球总量的 4.5%。2004 年以来，中国工业机器人市场开始启动，国内需求强劲，新安装量年均增长率 达 37%。2009 年，中国工业机器人新安装量受到金融危机的影响，下降了 30%； 2010 年已强劲恢复，增长了 54%；预计 2011 年至 2013 年，新安装量年 均增长率将达到 30%。到 2013 年，在中国服役的工业机器人将达到 8.5 万台。 此外，2012 年下半年起，以 3D 打印、智能机器人为代表的国家产业政策助力 产业发展，在全国范围内出现爆发式的增长。同时，各地机器人产业基地相继 开工，特别是上海、哈尔滨、重庆等地发展迅猛。 “工业机器人在技术理念上，我们现在一点也不比外国差，但问题是恰恰 是在核心零部件的研发上和制造上，这一块差距很大，还是基础工业的问题” 。 张新华说，目前工业机器人技术已日趋成熟，重点在于工业机器人批量生产和 建立产业链。工业机器人未来的发展方向，主要体现在新型智能制造机器人的 创新以及机器人集成应用技术的丰富和发展。 在机械机构方面，不同构型和负载的各系列机器人产品研发，向模块化可 重构方向发展；机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、 加速度等传感器外，应用视觉、力觉等传感器的多信息融合的机器人系统也开 始在装配等领域发挥作用。 在标准化、轻巧型方面，主要注意提高运动速度和运动精度，减轻重量和 减少安装占用时间，工业机器人功能部件逐渐趋于标准化和模块化；（降低制 造成本和提高可靠性。 在柔性方面，智能化方面，在多品种、小批量生产的柔性制造自动化技术 中，特别是应用机器人的自动装配技术中，要求工业机器人对外部环境和对象 物体自身适应能力即具有较高的智能和更多的功能，机器人的智能化是指机器 人具有感觉、知觉等，即有很强的检测功能和判断功能。而机器人柔性化是指 操作执行任务时，能够根据任务不同，快速调整机器人组合，并调整末端执行 器完成各种各样的任务。 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由机器人。工业机器人 是自动执行工作的机器装置，只靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种 机器。它可以接受人类的指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业 机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 1954 年，美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专 利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教； 机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器 人差不多都采用了这种控制方式。1959 年 UNINIAT10N 公司的第一台工业机 器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。 我国工业机器人起步于上个世纪 70 年代，90