必要的減速,艱難的超車。
機(jī)器人概念中,我們主要關(guān)注兩類產(chǎn)品:服務(wù)與仿人型的智能機(jī)器人;多關(guān)節(jié)和多自由度的工業(yè)機(jī)器人。在“中國(guó)制造2025”和“工業(yè)4.0”影響下,數(shù)字化制造生態(tài)成為大趨勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的發(fā)力點(diǎn),成為資本火熱追逐的對(duì)象。
在騰訊、高瓴等資本不斷加碼工業(yè)機(jī)器人的背后:中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人早已進(jìn)入生產(chǎn)的方方面面。
但僅僅8年前,中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人企業(yè)還在被一個(gè)拳頭大的小部件卡住脖子,掙扎于成本和利潤(rùn)的漩渦。
不搞定諧波減速機(jī),中國(guó)機(jī)器人就沒有明天。
2013年,中國(guó)成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。以新松、埃夫特、埃斯頓、廣數(shù)等企業(yè)為首的頭部廠商已經(jīng)出現(xiàn)。
但是,和繁榮的機(jī)器人市場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的,是曾經(jīng)極度失衡的上游產(chǎn)業(yè)鏈。
由于核心技術(shù)的缺失,2013年的中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人廠商更像是組裝企業(yè),減速機(jī)、伺服電機(jī)、控制器——工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件,全部依賴于進(jìn)口。
其中,減速機(jī)是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置,通過利用齒輪、鏈條、皮帶傳動(dòng)等減速裝置,把電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的,并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。
更直觀地說,減速機(jī)將動(dòng)力轉(zhuǎn)換成精度,因此把握著工業(yè)生產(chǎn)最精細(xì)的命脈。
在一臺(tái)常規(guī)六軸工業(yè)機(jī)器人中,往往需要用到三個(gè)RV減速機(jī)和三個(gè)諧波減速機(jī)??傮w需求量很大。是當(dāng)時(shí)中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成里占比36%的“獨(dú)一檔”,也是產(chǎn)業(yè)鏈里最亟待突破的核心技術(shù)。
在減速機(jī)技術(shù)的細(xì)分中,諧波減速機(jī)相較RV減速機(jī),結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,回轉(zhuǎn)精度要求較低,對(duì)于軸承、材料、熱處理工藝——這些中國(guó)與國(guó)外相比工業(yè)積累比較薄弱的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)環(huán)節(jié)需求更小。
RV減速機(jī)具有高剛性和扭矩承載能力,同時(shí)體積較大,適合機(jī)器人大臂、基座等重負(fù)載超過20kg以上的部位;
諧波減速機(jī)的體積小,運(yùn)動(dòng)精度高,適合機(jī)器人小臂、腕部、手部等需要精細(xì)化操作的部位。
六軸工業(yè)機(jī)器人(圖片來源:遨博機(jī)器人)
3C電子、半導(dǎo)體、磨具、醫(yī)療、食品、注塑等行業(yè)的生產(chǎn)中,更依賴輕負(fù)載、精細(xì)化操作的工業(yè)機(jī)器人,因此諧波減速機(jī)不可或缺。
讓諧波減速機(jī)能夠擁有國(guó)產(chǎn)替代,是中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)突破的首要目標(biāo)。
在下文中我們將為你梳理——
1、中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人表面風(fēng)光下的隱痛
2、為什么面對(duì)機(jī)器人零部件高價(jià)壟斷時(shí)束手無策?
3、一家代工廠受了什么刺激要孤注一擲搞研發(fā)?
4、什么是日本尖端技術(shù)的軟肋?
5、在諧波減速機(jī)突破技術(shù)封鎖,擁有中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)之后,我們?cè)诋a(chǎn)業(yè)鏈上還有哪些隱憂?
1. 中國(guó)機(jī)器人的盈利危機(jī)
以中國(guó)機(jī)器人“長(zhǎng)子”新松機(jī)器人為例。2013年前后,新松的收入規(guī)模一直跟隨市場(chǎng)的繁榮正向發(fā)展,但每臺(tái)機(jī)器的利潤(rùn)越來越低,毛利率節(jié)節(jié)下滑。
原因就在于減速機(jī)等核心技術(shù)的缺失,讓新松在2012-2016年復(fù)合增長(zhǎng)率超過30%的市場(chǎng)環(huán)境中,利潤(rùn)增速“開倒車”。
制圖:立方知造局
面對(duì)中國(guó)異軍突起的市場(chǎng),外資機(jī)器人品牌沒有絲毫慌亂,仍然奉行一貫的對(duì)華銷售策略——通過降價(jià)普及產(chǎn)品,擴(kuò)大市場(chǎng)占有率,再提供后續(xù)的服務(wù)與配件來盈利。
2003年,外資品牌一臺(tái)有效荷載5公斤的六軸機(jī)器人,在中國(guó)的售價(jià)為80~90萬元;到2013年,已經(jīng)降至20~30萬元。
僅比外資產(chǎn)品價(jià)格低10%的中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人,面對(duì)前者經(jīng)年制霸的市場(chǎng)占比,下游客戶更高的品牌信任度,更大更全的營(yíng)銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò),本土優(yōu)勢(shì)蕩然無存。
由于每臺(tái)產(chǎn)品的高昂造價(jià),其時(shí)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)內(nèi)流傳這樣一個(gè)說法:“100臺(tái)起步,500臺(tái)持平,1000臺(tái)盈利”。但縱觀所有本土廠商,能夠賣出200臺(tái)的已屬“稀缺物種”。
國(guó)家科研院所誕生的新松,是本土品牌的大哥。在剛成為全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的中國(guó),這位大哥帶上所有小弟,以總銷量9700多臺(tái)的成績(jī)、26%的市場(chǎng)占比,與外資對(duì)比處于極端下風(fēng)。
更糟糕的是,中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)陷入“高端產(chǎn)業(yè)低端化”的困境,六成銷量都集中在搬運(yùn)和上下料領(lǐng)域。在汽車制造、焊接等關(guān)節(jié)機(jī)器人使用場(chǎng)景中,外資占比高達(dá)92%。
“壟斷”一詞,絕非虛言恫嚇。
制圖:立方知造局
但真正阻隔中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人前進(jìn)的壁壘,還橫亙?cè)诟嫌蔚漠a(chǎn)業(yè)鏈前。
2. “特供”中國(guó)的高價(jià)減速機(jī)
外資廠商的機(jī)器人能夠大幅降價(jià)的根本原因,在于應(yīng)對(duì)上游配件時(shí)的成本掌控力。
當(dāng)時(shí),兩家日本企業(yè)——哈默納科(諧波減速機(jī)),納博特斯克(RV減速機(jī)),壟斷全球減速機(jī)75%市場(chǎng)份額。
同樣是買家,世界機(jī)器人巨頭ABB和發(fā)那科采購(gòu)一臺(tái)減速機(jī)的價(jià)格卻比中國(guó)企業(yè)低不少。
之所以出現(xiàn)巨大價(jià)格差,有兩方面原因:
1 中國(guó)機(jī)器人企業(yè)的規(guī)模普遍較小,采購(gòu)減速機(jī)只能以“小批量,多品種”的模式進(jìn)行,非常容易形成被動(dòng)局面。
反觀國(guó)外機(jī)器人巨頭,一方面很早就開始與哈默納科、納博合作;另一方面,規(guī)?;纳a(chǎn)帶來每月上千套減速機(jī)的采購(gòu)量,采購(gòu)價(jià)自然就會(huì)降低。
2 外資機(jī)器人企業(yè),特別是日企對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的搶占態(tài)勢(shì)明確。2013年甚至被人稱為日本工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)戰(zhàn)中國(guó)生產(chǎn)“元年”:
年初,不二越公司在江蘇張家港開始生產(chǎn)機(jī)器人;
6月,世界機(jī)器人四大家族之一日本安川電機(jī),在常州啟動(dòng)新工廠。
“薄利多銷”是小商品市場(chǎng)才有的慰藉,對(duì)于中國(guó)工業(yè)機(jī)器人來說,似乎連這一點(diǎn)“慰藉”都快要變成泡影。
再者,機(jī)器人作為“專精特新”產(chǎn)業(yè),微薄的利潤(rùn)不僅是阻礙研發(fā),讓企業(yè)原地踏步的圈套;也是輕易就會(huì)導(dǎo)致“翻車”的陷阱。
但整個(gè)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)毫無議價(jià)能力。不是沒有破釜沉舟的勇氣——在國(guó)內(nèi)沒有替代品的情況下,實(shí)在無法繞開壁壘。
對(duì)于擔(dān)負(fù)有軍工、科研任務(wù)的高端機(jī)器人企業(yè),為了提升機(jī)器人的質(zhì)量,付出高成本采購(gòu)來自納博和哈默納科的RV與諧波減速機(jī),保證質(zhì)量的可靠性,是具有實(shí)際效益的。但如果有國(guó)產(chǎn)高質(zhì)量替代品出現(xiàn),無疑能為后續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)布局打開獨(dú)立自主的新局面。
同樣,中低端技術(shù)層級(jí)的自主品牌機(jī)器人廠商,在面對(duì)“成本大戶”減速機(jī)時(shí),如果能有實(shí)惠的國(guó)產(chǎn)替代品選擇,那么他們的同級(jí)產(chǎn)品也將比國(guó)外品牌更具優(yōu)勢(shì),利潤(rùn)更有保障,也更有余力去進(jìn)行自身的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。
就在中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人企業(yè)面臨來自諧波減速機(jī)的高價(jià)壟斷時(shí),也催生出不少研發(fā)減速機(jī)核心技術(shù)的企業(yè)。
但壟斷諧波減速機(jī)長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的哈默納科,早在1965年就造出初代機(jī);1970年比較成熟的產(chǎn)品已經(jīng)開始量產(chǎn)。
相隔數(shù)十年的技術(shù)鴻溝,難以復(fù)刻的精工制造體系。即使諧波減速機(jī)的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,也很難通過拆解后的測(cè)量進(jìn)行1:1的仿制。就算能仿制成功,面對(duì)減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊的特性,以及需要毫米級(jí)精加工的制造技術(shù),也無法立竿見影地進(jìn)行量產(chǎn)。
自主機(jī)器人品牌的脖子,還要被卡多久?
3. 一家代工廠商的自我救贖
轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2003年,機(jī)器人四大家族之一瑞士ABB,已經(jīng)在中國(guó)機(jī)器人企業(yè)之前吃到日企的苦頭——來自哈默納科的諧波減速機(jī)價(jià)格連年攀升,伴隨而來的卻是交貨周期的遲滯。
這股怨氣甚至傳到中國(guó)。一名ABB中國(guó)員工對(duì)此事的吐槽,恰巧被一個(gè)代工廠商的高管聽見。
這家廠商名為恒加金屬,正是后來榮獲“專精特新”企業(yè)——綠的諧波的前身。當(dāng)時(shí)作為ABB在國(guó)內(nèi)的供應(yīng)商之一,專門提供精密儀器代工。
諧波減速機(jī)是什么?一個(gè)日企生產(chǎn)的小部件怎能產(chǎn)生壟斷?甚至讓ABB這種國(guó)際機(jī)器人巨頭如此頭疼?
這個(gè)故事有很多版本:一說是機(jī)緣巧合的談話讓恒加金屬的高管對(duì)諧波減速機(jī)產(chǎn)生興趣,同為恒加領(lǐng)導(dǎo)層——后來的綠的諧波創(chuàng)始人左昱昱,專門去日本考察該項(xiàng)目;一說是左昱昱為了尋求恒加未來的轉(zhuǎn)型,赴日調(diào)研后才發(fā)現(xiàn)諧波減速機(jī)這一藍(lán)海市場(chǎng)。
總之,左昱昱從日本回國(guó)后,就在當(dāng)時(shí)恒加金屬的技術(shù)團(tuán)隊(duì)中抽調(diào)了3人,進(jìn)行諧波減速機(jī)理論方向的研究。
一切好像已經(jīng)開始,但又沒完全開始。如果指望一個(gè)“3人小組”能打破日企幾十年的壟斷,未免太過異想天開。
三年后發(fā)生的一件事,成為推動(dòng)恒加金屬快速轉(zhuǎn)型成綠的諧波的主要原因。
2006年,恒加金屬為歐洲的客戶制作了一根金屬軸樣品。這根軸是客戶離心機(jī)產(chǎn)品的核心潤(rùn)滑系統(tǒng)中的四個(gè)零部件之一,另外三個(gè)都已經(jīng)交由恒加金屬代工。恒加此舉是為了向客戶爭(zhēng)取最后這個(gè)零件的代工權(quán)。
經(jīng)過測(cè)試,恒加制作的樣品質(zhì)量和歐洲相當(dāng),報(bào)價(jià)1000元。而客戶的歐洲供應(yīng)商,報(bào)價(jià)則高達(dá)1000歐元。
本以為勝券在握的恒加金屬最后才發(fā)現(xiàn),小丑竟是自己——客戶立即拒絕他們的提議,原因是如果將所有零部件交由中國(guó)代工,那么等于是將高速離心機(jī)的核心技術(shù)全都暴露給中國(guó)。
“這個(gè)技術(shù)稍加改造后,還可以用來制作濃縮鈾,這怎么得了!”
這時(shí)恒加金屬的高管們真正感覺到,“壟斷”離自己并不遠(yuǎn)。要想在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟,就必須擁有屬于自己的核心技術(shù)。而且國(guó)內(nèi)代工商市場(chǎng)已成紅海,繼續(xù)突圍不僅困難,回報(bào)也并不豐厚。
就此,“夕陽產(chǎn)業(yè)”里的恒加金屬搖身一變,成為“專精特新”的綠的諧波。潛心進(jìn)行三年理論研發(fā)的諧波減速機(jī)項(xiàng)目,成為一家代工廠商轉(zhuǎn)型時(shí)孤注一擲的最終選擇。
剛進(jìn)入21世紀(jì)的中國(guó),代工廠商林立,所接觸的資源也大同小異,與綠的諧波幾乎同時(shí)期注意到諧波減速機(jī)這一藍(lán)海市場(chǎng)的企業(yè)有十多家。
綠的諧波作為其中一員并且轉(zhuǎn)型成功,是減速機(jī)領(lǐng)域“專精特新”民企很好的研究標(biāo)本。
接下來,我們從中國(guó)企業(yè)的視角,看看諧波減速機(jī)的自主研發(fā),到底怎樣繞過日企立下的技術(shù)壁壘。
4. 壁壘之下——“精密”的破綻
堅(jiān)固的堡壘往往都是從內(nèi)部被攻破,哈默納科作為掌握尖端技術(shù)的巨頭也無法免俗。
在市場(chǎng)上,因?yàn)閴艛嗖抛屖澜鐧C(jī)器人行業(yè)苦“日”久矣,進(jìn)而催生出如綠的諧波的一眾“反抗”企業(yè)。
在技術(shù)上,當(dāng)時(shí)哈默納科的諧波減速機(jī)仍然以60年代日本科學(xué)家依托漸開線齒輪建立的理論作為基礎(chǔ)。
諧波減速機(jī)的基本原理,是依靠齒輪的形變產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)差,獲得減速比。由柔輪、剛輪、諧波發(fā)生器三部分組成。
在工作狀態(tài)下,隨著諧波發(fā)生器的轉(zhuǎn)動(dòng),柔輪與剛輪的輪齒會(huì)依次嚙合。由于柔輪比剛輪更大,因此相對(duì)于后者,與諧波發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生反方向的微小轉(zhuǎn)動(dòng)。
以齒數(shù)100的剛輪和齒數(shù)為98的柔輪組合為例,隨著諧波發(fā)生器每轉(zhuǎn)動(dòng)一周就會(huì)產(chǎn)生2/100的轉(zhuǎn)動(dòng)差,從而獲得較大的減速比。
諧波減速機(jī)的特點(diǎn),就是結(jié)構(gòu)緊湊,減速比大,承載能力強(qiáng),傳動(dòng)精度、效率高。其中,諧波發(fā)生器自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大,如果制造精密度和材料使用不到位,就極易出現(xiàn)噪聲大、震動(dòng)強(qiáng)、扭轉(zhuǎn)剛度不足的情況。
哈默納科早期產(chǎn)品使用漸開線齒輪理論,大概在90年代時(shí),獨(dú)創(chuàng)的IH齒形技術(shù)已經(jīng)成熟。但I(xiàn)H齒形仍然在漸開線齒輪的范疇之內(nèi),只是在精度、強(qiáng)度、剛性、使用壽命方面實(shí)現(xiàn)革新。
日本以“精”為綱要的企業(yè)文化,導(dǎo)致日企即使在尖端科技產(chǎn)業(yè)上,仍然保持“不率先創(chuàng)新,但是把細(xì)節(jié)做到極致”的特點(diǎn)。
日企的流程體系和人才培養(yǎng)機(jī)制極端嚴(yán)謹(jǐn),所帶來的弊端就是,新生代的專家想要革新或推翻資歷更高的“老師傅”創(chuàng)立的成法,光憑專業(yè)能力是不夠的,還得苦熬“工齡”。
體現(xiàn)在諧波減速機(jī)上:漸開線理論,并不是日本人的原創(chuàng),而是來自英國(guó)科學(xué)家Willis。但在取得這項(xiàng)技術(shù)專利后,哈默納科等企業(yè)迅速吃透,在短時(shí)間內(nèi)就能以領(lǐng)先的工藝開始量產(chǎn),迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。
哈默納科雖然早早完成專利壟斷和市場(chǎng)占有,但由于以上種種原因,前代專家的理論在幾十年中一直被奉為圭臬,產(chǎn)品的更新?lián)Q代并不頻繁。
擅長(zhǎng)從無到有、自主突破的中國(guó)企業(yè),從日企的“精耕細(xì)作”中找到了破綻。
5. 跨越鴻溝——等時(shí)與造勢(shì)
諧波減速機(jī)本質(zhì)上就是齒輪傳動(dòng)技術(shù),如果決定從基礎(chǔ)研發(fā)開始突破,那么將主要聚焦于齒輪的嚙合方式。
但在2006年,綠的諧波減速機(jī)研發(fā)組的帶頭人畢業(yè)于低溫物理專業(yè),最初成立的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中,連一個(gè)齒輪技術(shù)專家都沒有。
僅有的資料,是哈默納科的產(chǎn)品——一個(gè)結(jié)構(gòu)精密緊湊,將所有細(xì)節(jié)和制造工藝嚙合在一起的技術(shù)黑箱。
僅有的優(yōu)勢(shì),是多年精密儀器代工制造,積累下的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和機(jī)床設(shè)備。
這是當(dāng)時(shí)絕大部分開始自主研發(fā)諧波減速機(jī)的中國(guó)企業(yè),所遇到的共同困境。
剛起步的幾年,綠的諧波從鉆研諧波減速機(jī)齒輪嚙合原理入手,用計(jì)算機(jī)制作模型進(jìn)行測(cè)試,同時(shí)拆解哈默納科的產(chǎn)品以了解細(xì)節(jié)。
哈默納科諧波減速機(jī)拆解圖
2008年,哈默納科專利年限到期,成為公開性技術(shù),有了大量可供參考的資料。綠的諧波迅速吃透IH齒形背后的漸開線齒輪原理,結(jié)合之前對(duì)諧波減速機(jī)長(zhǎng)達(dá)6年的深入研究,最后跳出漸開線齒輪理論,自成一派地建立擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的齒形設(shè)計(jì)模型——P型齒。
綠的諧波的投入不可謂不大,六年研發(fā)耗資4000多萬,相當(dāng)于之前代工業(yè)務(wù)十年的全部利潤(rùn)。
很多同期的企業(yè)正是因?yàn)榫薮蟮耐顿Y,遲遲無法從市場(chǎng)獲得回報(bào),不得不放棄諧波減速機(jī)的研發(fā);還有一些廠商選擇以“皮尺”代替研發(fā),最終因?yàn)橹圃旃に嚨穆浜?,專利的限制等等原因而失敗;此外,還有通過合資引進(jìn)技術(shù),走上另一條道路的企業(yè)……
他們對(duì)中國(guó)諧波減速機(jī)技術(shù)發(fā)展做出的貢獻(xiàn),同樣不可忽視。
2009年底,綠的諧波生產(chǎn)出第一臺(tái)采用P型齒的諧波減速機(jī)樣機(jī)。從這里開始,國(guó)產(chǎn)、能用于工業(yè)機(jī)器人的諧波減速機(jī)真正從理論意義上破開了壟斷的陰云。
在送檢國(guó)內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu),對(duì)樣機(jī)進(jìn)行反復(fù)測(cè)試并修改后。2010年,綠的諧波減速機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)就已經(jīng)達(dá)到日企同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn),甚至在某些參數(shù)上還有所超越。
早期研發(fā)時(shí),綠的諧波對(duì)于哈默納科的產(chǎn)品進(jìn)行過細(xì)致的拆解鉆研,因此最后跳出日系框架,擁有獨(dú)特P型齒的諧波減速機(jī),不僅是自主的,也是創(chuàng)新的。
最初樣機(jī)的設(shè)計(jì)上,通過降低齒高、增大齒寬和齒根弧度,減小柔輪的變形量,從而極大提升柔輪的使用壽命和承受扭矩;
在性能參數(shù)上,P型齒諧波減速機(jī)的極限荷載也優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品,極限荷載下的使用壽命是國(guó)外產(chǎn)品的4倍。
僅有當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)品1/2體積的特性,帶來超穩(wěn)定的低頻輸出,搭配低誤差的精確傳動(dòng),已經(jīng)非常適合有精密點(diǎn)位控制和穩(wěn)定性要求的工業(yè)機(jī)器人使用。
綠的諧波減速機(jī)產(chǎn)品(圖片來源:綠的諧波產(chǎn)品冊(cè))
2012年,綠的諧波減速機(jī)先后通過庫(kù)卡和ABB的“20000小時(shí)壽命精度測(cè)試”,而當(dāng)時(shí)行業(yè)設(shè)定的及格線僅6000小時(shí)。
隨后,綠的諧波開始嘗試將產(chǎn)品推向市場(chǎng)端,甫一發(fā)售便有數(shù)百臺(tái)的銷量;2015年達(dá)到收支平衡。核心技術(shù)的突破最終得到市場(chǎng)的回報(bào)。
綠的諧波的崛起之勢(shì),讓哈默納科在中國(guó)諧波減速機(jī)市場(chǎng)節(jié)節(jié)敗退,諧波減速機(jī)價(jià)格快速下降了30%~40%。
6. 專精特新——制定中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
2008年哈默納科專利到期后,諧波減速機(jī)領(lǐng)域入門門檻降低。從原先無人問津,到大量資本涌入,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐漸變得激烈。
如何讓產(chǎn)業(yè)快速規(guī)范化,成為當(dāng)時(shí)諧波減速機(jī)領(lǐng)域的頭號(hào)難題。
2014年,技術(shù)基本成熟的綠的諧波作為主導(dǎo),與哈工大、上海交大、大連理工等科研院校,新松、埃夫頓等中國(guó)機(jī)器人廠商共同合作,組件研發(fā)團(tuán)隊(duì),編制中國(guó)機(jī)器人領(lǐng)域的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——《機(jī)器人用諧波齒輪減速機(jī)》。
2018年,同樣由減速機(jī)企業(yè)、機(jī)器人企業(yè)、科研院校起草的《機(jī)器人用精密齒輪傳動(dòng)裝置試驗(yàn)方法》開始實(shí)施。
中國(guó)諧波減速機(jī)產(chǎn)業(yè),終于有屬于自己的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)體系。憑借綠的諧波、秦川機(jī)床等諧波與RV減速機(jī)頭部廠商產(chǎn)品的性能參數(shù),給后來國(guó)產(chǎn)減速機(jī)提供技術(shù)參考,在研究過程中有據(jù)可依,以領(lǐng)先國(guó)際水平的標(biāo)準(zhǔn)提高減速機(jī)性能。
從“標(biāo)準(zhǔn)“開始,國(guó)產(chǎn)減速機(jī)在諧波領(lǐng)域的盲區(qū)徹底突破,被國(guó)外公司壟斷的減速機(jī)市場(chǎng)以及市場(chǎng)定價(jià)權(quán)有了讓中國(guó)企業(yè)重新奪回的機(jī)會(huì)。
以上種種,都是中國(guó)的機(jī)器人、減速機(jī)等核心部件行業(yè)能否持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵所在。
7. 轉(zhuǎn)機(jī)后的危機(jī),來自產(chǎn)業(yè)鏈的隱患
技術(shù)的突破,規(guī)范的出臺(tái),中國(guó)諧波減速機(jī)行業(yè)似乎已經(jīng)走出被壟斷的陰霾,但來自產(chǎn)業(yè)鏈的隱患浮現(xiàn),開始影響到初具規(guī)模的廠商。
1 高端機(jī)床,自動(dòng)化設(shè)備
雖然號(hào)稱僅次于哈默納科的諧波減速機(jī)廠商,但綠的諧波的產(chǎn)能卻只有對(duì)方的1/10,2020年產(chǎn)量11萬臺(tái)。
根據(jù)綠的諧波招股書,UR機(jī)器人2019年的訂單銷售額2890.71萬元,成為綠的諧波第一大客戶。
當(dāng)前UR對(duì)諧波減速機(jī)的年需求量超過10萬臺(tái),在綠的諧波的產(chǎn)能分配中有極高占比,產(chǎn)量分配中有絕對(duì)優(yōu)先級(jí)。這將會(huì)引發(fā)其他客戶對(duì)于綠的諧波供貨量和時(shí)效性的擔(dān)憂。
擴(kuò)張產(chǎn)能并非易事。雖然綠的諧波減速機(jī)的核心零件都能自己研發(fā)生產(chǎn),但使用的加工設(shè)備、自動(dòng)化機(jī)床卻要從國(guó)外進(jìn)口,對(duì)日企的依賴仍然很高。
機(jī)床設(shè)備動(dòng)輒百萬級(jí)的投資成本,還會(huì)因?yàn)閰?shù)調(diào)試降低產(chǎn)品一致性——這就是國(guó)內(nèi)很多減速機(jī)廠商不愿輕易擴(kuò)產(chǎn)的原因。更遑論高檔數(shù)控機(jī)床本身就是國(guó)外壟斷并限制出口中國(guó)的設(shè)備。
2 產(chǎn)業(yè)覆蓋
打破技術(shù)壟斷的樂觀過后,中國(guó)諧波減速機(jī)企業(yè)發(fā)現(xiàn):自己剛剛走出百層巨塔的地下室,而哈默納科已經(jīng)在向最高的天臺(tái)發(fā)起沖刺。
諧波減速機(jī)覆蓋領(lǐng)域非常廣泛。除工業(yè)機(jī)器人外,在航空航天、半導(dǎo)體、醫(yī)療設(shè)備、光伏發(fā)電等“專精特新”產(chǎn)業(yè)上,都有大量應(yīng)用。
隨著中國(guó)企業(yè)對(duì)減速機(jī)的研發(fā)越來越深入,哈默納科“瞻之在前忽焉在后”的身影也越發(fā)讓他們感到壓力。
每年研發(fā)投入超過10%的綠的諧波,盡管逐年增加研發(fā)費(fèi)用,也僅能維持自身在對(duì)比國(guó)內(nèi)其他公司中所擁有的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
哈默納科之所以在工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)被中國(guó)品牌后來居上,深層次的原因就是其產(chǎn)品不止供給機(jī)器人行業(yè),因此交貨響應(yīng)才會(huì)非常遲滯。
在哈默納科2019年全球下游市場(chǎng)營(yíng)收分布中,工業(yè)機(jī)器人雖然占比仍然最高,但數(shù)值上僅有44.9%,半導(dǎo)體制造設(shè)備(21.7%)和其他高端應(yīng)用領(lǐng)域共同占比接近40%。
2019年哈默納科全球下游市場(chǎng)營(yíng)收占比(來源:廣發(fā)證券)
在中國(guó)市場(chǎng),相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,哈默納科在半導(dǎo)體設(shè)備等高端市場(chǎng)已有客戶積累,優(yōu)勢(shì)明顯。
反觀綠的諧波產(chǎn)品的下游應(yīng)用,工業(yè)機(jī)器人占比達(dá)到3/4,半導(dǎo)體設(shè)備等高端應(yīng)用占比都在小個(gè)位數(shù)上徘徊。
2020年諧波減速機(jī)品牌中國(guó)市場(chǎng)下游終端應(yīng)用(來源:覓途咨詢數(shù)據(jù)庫(kù))
即使綠的諧波最值得夸耀、擊退哈默納科的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域,在細(xì)分市場(chǎng)的應(yīng)用占比仍然暴露出嚴(yán)重問題。
SCARA機(jī)器人(Selective Compliance Assembly Robot Arm,水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人),主要應(yīng)用于裝配印刷電路板和電子零部件。2019年中國(guó)電子制造業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到11萬億元,對(duì)于SCARA機(jī)器人的需求也在持續(xù)上漲。
但綠的諧波輸送給SCARA機(jī)器人的產(chǎn)品,卻只占總銷量的4.72%。
近年熱度高漲的DELTA(協(xié)作機(jī)器人)和服務(wù)機(jī)器人加起來不到總銷量的3%。
在中國(guó)不斷取得突破的航空航天領(lǐng)域,綠的諧波也只有0.83%的銷售業(yè)績(jī)。
End. 尾聲
一條循環(huán)往復(fù)、螺旋上升的健康產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。
“上海節(jié)卡”研發(fā)的節(jié)卡小助協(xié)作機(jī)器人,2020年開始為一個(gè)特殊的客戶提供服務(wù),生產(chǎn)由柔輪、剛輪、諧波發(fā)生器等部件組成的諧波減速機(jī)。這個(gè)客戶,就是綠的諧波。
“使用綠的諧波減速機(jī)的機(jī)器人,正在幫助綠的諧波生產(chǎn)機(jī)器人用的諧波減速機(jī)?!?/p>
套娃似的玩笑話,其實(shí)代表著中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人在擺脫成本危機(jī)后,已經(jīng)向更高端的技術(shù)發(fā)展。與此同時(shí),這些技術(shù)正在反哺?jìng)涫墚a(chǎn)能困擾的中國(guó)諧波減速機(jī)廠商,降低他們對(duì)于國(guó)外自動(dòng)化技術(shù)的依賴。
諧波減速機(jī)產(chǎn)線上的本土工業(yè)機(jī)器人(圖片來源:節(jié)卡機(jī)器人)
龐大市場(chǎng)下復(fù)雜的風(fēng)口把控,絕不是一家企業(yè)的突破或一個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的影響所主導(dǎo)。國(guó)家的宏觀推動(dòng),也絕非“補(bǔ)貼”、“政策傾斜”就能解釋清楚:
第一步:開放競(jìng)爭(zhēng)與保存實(shí)力。中國(guó)一方面引進(jìn)外資品牌坐大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),緩解市場(chǎng)需求,推動(dòng)本土企業(yè)市場(chǎng)洗牌,催生更有競(jìng)爭(zhēng)力的專精特新企業(yè);另一方面,利用軍工訂單維系國(guó)企生存,保持高端技術(shù)的研發(fā)。
第二步:保護(hù)核心部件國(guó)產(chǎn)替代。中國(guó)本土工業(yè)機(jī)器人利潤(rùn)不斷被壓縮的關(guān)頭,競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占比更小的日本新寶在中國(guó)建廠投產(chǎn),而哈默納科的中國(guó)工廠始終未獲批準(zhǔn)。因此綠的諧波等企業(yè)在技術(shù)突破后,才能夠快速占領(lǐng)市場(chǎng)。
第三步:制定標(biāo)準(zhǔn),直面競(jìng)爭(zhēng)。部分企業(yè)取得技術(shù)突破,行業(yè)擁有國(guó)產(chǎn)替代品后,國(guó)家牽頭企業(yè)與科研院所制定賽道標(biāo)準(zhǔn),提高門檻,淘汰技術(shù)落后的產(chǎn)能。同時(shí)“專精特新”政策精準(zhǔn)扶持,快速催生頭部企業(yè)。進(jìn)而和外資品牌正面競(jìng)爭(zhēng)。
《大國(guó)重器》中,工業(yè)機(jī)器人與高鐵、大飛機(jī)、火箭并列。在中國(guó)制造業(yè)從落后、追趕到領(lǐng)先的過程中,和諧波減速機(jī)一樣的“小”突破正在迸發(fā)出巨大的力量。
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