工業(yè)機(jī)器人—國產(chǎn)運(yùn)動控制器的黃金地

中國自動化市場的激變

多年來，制造業(yè)廠商不斷獲得政策和資金支持，購買各類自動化機(jī)械設(shè)備，極大地帶動了對各類自動化零部件的需求。

然而，回溯到十多年之前，國產(chǎn)自動化生態(tài)發(fā)育還不完全。自動化市場的大盤基本上被安川、松下、西門子等廠商占據(jù)。本土品牌匯川、英威騰等雖在變頻器市場和日系、德系品牌經(jīng)歷過一輪較量，并成功突圍，但慢慢摸索到自動化核心的運(yùn)控領(lǐng)域才發(fā)現(xiàn)，這里面的水實(shí)在太深。

這一方面是因?yàn)橥赓Y品牌進(jìn)入中國市場的時間早，主流設(shè)備運(yùn)控系統(tǒng)的滲透率已超過八成，即使是低端市場，本土品牌降維也好、降價也好，都難以介入。

另一方面，運(yùn)控系統(tǒng)下游是廣闊的通用工業(yè)——機(jī)床、機(jī)器人、紡織機(jī)械、造紙設(shè)備、焊接設(shè)備……以及這些設(shè)備延伸而出的無數(shù)細(xì)分賽道。因此，即便國產(chǎn)廠商在企業(yè)規(guī)模、變頻技術(shù)、研發(fā)能力上已經(jīng)積累了一些優(yōu)勢，但面對潮水般的下游通用工業(yè)，這些優(yōu)勢被淹沒其中。

面對有力沒處使的尷尬境地，國產(chǎn)自動化廠商怎么辦？

只能等，等待某個下游市場的機(jī)會出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)爆破，再延伸到其它行業(yè)，最后在廣闊的通用工業(yè)領(lǐng)域與外資企業(yè)決戰(zhàn)紫禁之巔。

目前來看這種策略在伺服市場應(yīng)用得非常成功：

第一步，2013年前后，國產(chǎn)自動化廠商在伺服領(lǐng)域迎來第一次產(chǎn)業(yè)機(jī)會。擁有自研技術(shù)的本土伺服品牌先是開發(fā)出緊湊型、中小型伺服產(chǎn)品系列，再根據(jù)客戶需求進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)整，從而既保持了在設(shè)備廠商中的競爭力，又降低了伺服產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本。

第二步，更多新興設(shè)備在中國市場上迎來爆發(fā)，對于伺服產(chǎn)品的需求自然也水漲船高，再加上當(dāng)時政策的大力扶持，這使得大部分國產(chǎn)自動化廠商用實(shí)打?qū)嵉难邪l(fā)、技術(shù)升級產(chǎn)品，為主攻的行業(yè)提供實(shí)打?qū)嵉牟町惢a(chǎn)品，也因此獲得了自身產(chǎn)品的核心技術(shù)優(yōu)勢，拉近與外資品牌差距。

終于，2020年新冠疫情席卷中國，以匯川為首的國產(chǎn)自動化企業(yè)對內(nèi)進(jìn)行了積極的變革，對外從危機(jī)中找到機(jī)遇，憑借自身伺服業(yè)務(wù)的高彈性和自身囤積的芯片存貨，以口罩機(jī)為突破口，趁機(jī)進(jìn)行伺服產(chǎn)品國產(chǎn)化替代。

02

運(yùn)控難，難于上青天？

就在2021年匯川的交流伺服產(chǎn)品的市場占比登頂國內(nèi)伺服市場第一的時候，自動化領(lǐng)域也早已悄悄發(fā)生了一些變化：匯川、埃斯頓等伺服品牌，通過收購、入股機(jī)器人企業(yè)，逐漸開始推出工業(yè)機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品，并借此摘取自動化技術(shù)的高位果實(shí)——運(yùn)動控制器。因?yàn)橐坏┱莆樟诉\(yùn)動控制器，對需要向上兼容的伺服產(chǎn)品自然就有了一定排他權(quán)，也就真正從源頭打開了市場。

但是，在運(yùn)動控制器領(lǐng)域，內(nèi)資自動化廠商還能復(fù)制伺服產(chǎn)品的成功之路嗎？

其實(shí)總結(jié)伺服的成功之路，國產(chǎn)廠商的打法很有針對性，先將低價的差異化產(chǎn)品帶入市場，使得低端設(shè)備領(lǐng)域首先被攻占。然后在部分中高端設(shè)備市場站穩(wěn)腳跟，比如原先“四不管”的激光設(shè)備，富士正如魚得水，卻被匯川等本土企業(yè)發(fā)起的幾輪價格戰(zhàn)打得偃旗息鼓，市場份額也被瓜分殆盡。最終目的是慢慢爬到上位控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)向完全高端的進(jìn)化。

然而，面對著技術(shù)復(fù)雜度更高、市場滲透更難的運(yùn)動控制器領(lǐng)域，國產(chǎn)廠商面對的挑戰(zhàn)將要比在伺服領(lǐng)域面對的挑戰(zhàn)更多。

首先是運(yùn)動控制器產(chǎn)品的復(fù)雜性。運(yùn)動控制器可以分為PLC、專用控制器和PC-based運(yùn)動控制器，PC-based運(yùn)動控制器內(nèi)部還分成三大細(xì)分種類（IPC+運(yùn)動控制卡、嵌入式運(yùn)動控制器和IPC+軟PLC）,其向上通向各類工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，向下連接驅(qū)動器控制各類設(shè)備運(yùn)行。其承上啟下的地位，也顯示了相對于其它自動化產(chǎn)品的復(fù)雜性。

其次是市場格局。目前國際上運(yùn)動控制器平臺基本上是外資廠商的天下，以德國倍福、Codesys為首的PC-based運(yùn)控平臺，占領(lǐng)了光伏、風(fēng)電、船舶等多個成熟行業(yè)。目前沒有一個國產(chǎn)運(yùn)動控制平臺，受到廣泛認(rèn)可；很多國內(nèi)頭部運(yùn)控公司，基于國外運(yùn)控平臺做產(chǎn)品。

總之，運(yùn)動控制領(lǐng)域是一個需要長期積累的賽道，即便是起步更早的外資品牌，也沒有捷徑可言，仍然要不停去做應(yīng)對改變的細(xì)磨工夫。而處于后發(fā)位置的國產(chǎn)品牌，想要努力追趕上的唯一方法或許是循著伺服崛起的道路：避免在廣闊下游市場中的亂撞式擴(kuò)張，錨定一個市場，在技術(shù)的發(fā)展上找準(zhǔn)方向，實(shí)現(xiàn)突破，然后再分頭去往廣闊的通用賽道。

03

工業(yè)機(jī)器人—國產(chǎn)運(yùn)動控制器的黃金地

環(huán)顧五花八門的（自動化下游）通用工業(yè)行業(yè)，工業(yè)機(jī)器人是運(yùn)控領(lǐng)域多年不遇的具備絕對體量、持續(xù)高增速、且一定可以跑出大機(jī)會的市場。上一個這樣的市場，是數(shù)控機(jī)床。

從技術(shù)端來看：工業(yè)機(jī)器人本身能夠應(yīng)用于汽車、船舶、包裝機(jī)械等廣泛領(lǐng)域的多種工藝，能夠作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品而存在。并且工業(yè)機(jī)器人可以通過控制器向下融合驅(qū)動器、電機(jī)，向上融合視覺、AI、PLC等模塊從而構(gòu)建PC-based一體化運(yùn)控平臺。

從市場端來看：經(jīng)過多年的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人市場飛速發(fā)展，根據(jù)MIR 睿工業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2012-2022年中國工業(yè)機(jī)器人銷量從2萬多臺增長到逼近30萬臺，十年增長了將近15倍，復(fù)合年均增長率26%。

不僅如此，經(jīng)過十多年的培育，下游行業(yè)和應(yīng)用場景不斷開拓，除汽車和電子行業(yè)外，鋰電、光伏、金屬加工、食品飲料等一般工業(yè)市場的機(jī)器人滲透率也大幅度提升。未來隨著機(jī)器人產(chǎn)品性能及方案智能化程度提升，行業(yè)內(nèi)用戶培育度將進(jìn)一步加深。

盡管目前國產(chǎn)機(jī)器人在綜合性上來講仍有相當(dāng)大的進(jìn)步空間，但國產(chǎn)機(jī)器人在下游行業(yè)耕耘已久，不斷進(jìn)行產(chǎn)品迭代，使得其與外資的差距也在快速變?。?018年，國產(chǎn)弧焊機(jī)器人批量量產(chǎn)，標(biāo)志著國產(chǎn)機(jī)器人公司在通用工業(yè)形成突破；2020年，國產(chǎn)機(jī)器人在3C、新能源領(lǐng)域批量出貨，這標(biāo)志著近年來火熱的一些新興行業(yè)也已認(rèn)可了國產(chǎn)機(jī)器人！

04

從各自為營到開放統(tǒng)一

與伺服不同，運(yùn)動控制產(chǎn)品在機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)歷了兩個不同時期。

第一個時期，工業(yè)機(jī)器人正處于發(fā)展初期，盡管經(jīng)過了近半個世紀(jì)的發(fā)展，但到了2009年全球工業(yè)機(jī)器人銷量僅為6萬臺，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場也基本處于“蠻荒時代”。

在這個時期，全球制造業(yè)發(fā)展的大背景是汽車工業(yè)和3C電子產(chǎn)業(yè)大行其道。豐田、通用、奔馳等主車廠撐起了本國工業(yè)的頂梁柱；日系電子廠商更是在全球建立起了龐大的電子帝國。

而在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，汽車主車廠培育了四大家族，日本3C行業(yè)培育了EPSON（愛普生）、YAMAHA(雅馬哈)等機(jī)器人公司。但由于當(dāng)時銷量實(shí)在太少，沒有供應(yīng)商愿意為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)研發(fā)控制器。

因而，大家都各自為營，采用封閉垂直模式：自己研發(fā)控制系統(tǒng)，借助非開放式的通訊協(xié)議限制其它核心部件，這導(dǎo)致各家控制器的編程語言互不兼容，工藝文件沒有辦法做到通用，每家機(jī)器人本體商只為特定的大客戶提供深度服務(wù)甚至自己包攬集成業(yè)務(wù)。

最有意思的是，由于當(dāng)時各家產(chǎn)品并不共通，特定產(chǎn)品的維修只能找特定廠家來做，并且維保也是當(dāng)時各廠商重要的利潤來源，因而一度出現(xiàn)過幾臺電機(jī)的維保價格和一臺新本體價格相當(dāng)?shù)那闆r。

在當(dāng)時的時代背景下，封閉垂直機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)格局，在下游行業(yè)少、客戶少的歷史時期是行業(yè)的趨勢。

第二個時期是，中國逐漸發(fā)展成為世界工廠，并催生出了最為齊全的工業(yè)行業(yè)，這些行業(yè)中不同層次的細(xì)分市場并存，大大小小的企業(yè)鱗次櫛比，工藝節(jié)點(diǎn)眾多。再加上，中國市場本身無論是從地域上還是從工業(yè)產(chǎn)品需求度上來說都是相當(dāng)廣闊，因而本土化渠道和集成服務(wù)逐漸成為各家廠商思考的重點(diǎn)。

中國龐雜制造業(yè)的大中小企業(yè)需求，遠(yuǎn)比海外主車廠、3C客戶的需求廣泛得多，中國工業(yè)機(jī)器人過去十年的銷量增速和未來幾年市場空間也比海外機(jī)器人大得多。

如此廣泛、大量的需求，推動著控制系統(tǒng)從分散轉(zhuǎn)向統(tǒng)一，“車同軌、書同文”，而非各向狂奔。這種推動和轉(zhuǎn)向，在機(jī)床、PLC、激光等產(chǎn)業(yè)進(jìn)入多行業(yè)應(yīng)用爆發(fā)時都發(fā)生過。

更加統(tǒng)一的控制器一方面能夠大幅降低BOM成本和研發(fā)攤銷，打造出高性價比產(chǎn)品。另一方面，大中小型開發(fā)者都可以基于統(tǒng)一的控制器做二次開發(fā)，持續(xù)沉淀工藝，而不是在多家控制器之間切換，重復(fù)開發(fā)。

并且，在市場中充分競爭、大浪淘沙過后篩選下來的統(tǒng)一控制器，具有極強(qiáng)的易用性，降低廣大操作人員的學(xué)習(xí)成本，培養(yǎng)使用習(xí)慣。

因而，在經(jīng)歷了兩個階段的發(fā)展之后，機(jī)器人控制器領(lǐng)域逐漸演變成兩派*。

一派由專業(yè)的第三方控制器廠家組成，這類廠商專注于研發(fā)控制器產(chǎn)品，不做本體，協(xié)同伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)等產(chǎn)品。他們采用開放統(tǒng)一的通信協(xié)議，為通用工業(yè)的本體制造商提供開箱即用Turnkey控制系統(tǒng)。

為了應(yīng)付下游龐雜的細(xì)分行業(yè)，這些第三方控制器廠商的產(chǎn)品內(nèi)嵌行業(yè)最全的工藝庫，簡單易學(xué)的操作設(shè)計，打造高性價比的產(chǎn)品，并且還能為自造自用機(jī)器人的終端大客戶，提供深度二次開發(fā)接口，培養(yǎng)客戶使用控制器的能力。

另一派則專注于自研控制器、伺服驅(qū)動、伺服電機(jī)等核心部件。自研的核心部件及本體，都要比全行業(yè)專業(yè)的第三方產(chǎn)品更好或有差異化，才有機(jī)會。這類企業(yè)會負(fù)擔(dān)較高的研發(fā)費(fèi)用，一般會深度綁定幾家終端大客戶，本身要有極強(qiáng)的商務(wù)和墊資能力。

*從更高的角度來看，制造業(yè)中幾乎每個產(chǎn)業(yè)，都是上述兩種路徑長期競合，最后達(dá)到動態(tài)平衡的結(jié)果。而且兩種路徑都能跑出來了成功的企業(yè)。前者如倍福Beckhoff、貝加萊B&R、Codesys、柏楚電子，后者如匯川、埃斯頓、大族激光。

幾乎所有行業(yè)，都逃不開這個演進(jìn)路徑：先是企業(yè)通過垂直整合搞自研，建立起自己的垂直整合體系；當(dāng)行業(yè)成長到了爆發(fā)期，開放協(xié)同系統(tǒng)廠家與產(chǎn)業(yè)鏈的其他核心部件及本體/設(shè)備商攜手，與垂直自研廠家競爭，并最終占據(jù)了大部分市場份額。

05

頭部聚集效應(yīng)顯著

從行業(yè)內(nèi)部來看，當(dāng)下運(yùn)動控制器市場無論開放協(xié)同控制器廠家，還是封閉自研控制器的本體商，都向頭部*聚集。

*在國產(chǎn)機(jī)器人行業(yè)早期，有十多家第三方開放協(xié)同的機(jī)器人控制器廠家，如KEBA、貝加萊、臺達(dá)、研華寶元、新代、固高、卡諾普、納博特、英威騰、司塔柯、華盛控、東控、恒強(qiáng)等；而到了2022年，第三方控制器CR3（市場占有率排名前3家的公司的市場占有率之和）大于90%, CR1（市場占有率排名第一的公司的市場占有率）約為40%；預(yù)計到2025年，CR1將大于80%，呈現(xiàn)出贏家通吃的局面。

2022年第三方工業(yè)機(jī)器人控制器市場格局

（信息來源：MIR DATABANK）

而自研控制器的本體商，也呈現(xiàn)出頭部聚集效應(yīng)，2022年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人頭部公司呈現(xiàn)出嚴(yán)重分化的局面（如下圖）：

2022年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人頭部公司市占率趨勢分布圖?

（數(shù)據(jù)來源：MIR DATABANK）

國產(chǎn)頭部工業(yè)機(jī)器人2022年和2021年市占率相比，6家(紅色)增幅達(dá)10~45%，2家（灰色）持平，9家（綠色）降幅達(dá)12%~35%。

其中，我們發(fā)現(xiàn)一個有意思的現(xiàn)象就是在2021年國產(chǎn)頭部廠商(近20家)竟無一家采用第三方控制系統(tǒng)；但僅僅一年之后，已有3家頭部廠商批量采購第三方控制器。我們通過深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分自研控制器的廠商其產(chǎn)品在性能和工藝上并無優(yōu)勢，并且BOM成本與第三方控制器售價相當(dāng)，再加上每年投入數(shù)千萬元研發(fā)費(fèi)用的攤銷，綜合成本核算出來比第三方控制器高出了大概1萬元左右，因而性價比能力上也不突出。

針對目前國產(chǎn)廠商的這一趨勢，我們預(yù)計2023年，TOP10國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人廠家將有4家采購第三方控制器；第三方控制器頭部廠家的銷量有望達(dá)到萬臺，進(jìn)入國產(chǎn)機(jī)器人廠家第一陣營，位列三甲。終局來看，中國乃至全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，將呈現(xiàn)出1~2家第三方控制器頭部公司+多家本體商，與幾家自研控制器本體商長期競合的格局。

一點(diǎn)思考

現(xiàn)代化制造業(yè)之下，產(chǎn)業(yè)鏈的廣義層面愈發(fā)清晰：行業(yè)賽道越分越細(xì)，相互銜接更加緊密。

頻繁出現(xiàn)的價值互換，讓處在中游的自動化廠商無法忽視紛繁復(fù)雜的下游細(xì)分行業(yè)，而且從核心零部件、控制系統(tǒng)、本體到集成，任何一個環(huán)節(jié)“熵增”或“熵減”，都會以極快速度，催生波及甚廣的蝴蝶效應(yīng)。

而面對著中國制造業(yè)日新月異的發(fā)展形勢，讓外資引以為豪的“技術(shù)優(yōu)勢論”罕見地吃了癟。中國本土自動化品牌見縫插針的能力，以及中國設(shè)備快速的更迭周期，讓外資巨頭嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖袌隼碚擄@得有些古板與滯后。

從2010年中國出現(xiàn)“新興設(shè)備產(chǎn)業(yè)”概念開始，短短7、8年時間，眾多廠商利用政策扶持，積極研發(fā)、并購，迅速拉近與外資品牌之間的差距，進(jìn)而在變頻器、伺服驅(qū)動、伺服電機(jī)占有一席之地。一時間，市場上群雄并起：本土品牌出口海外，草根初創(chuàng)登堂入室，各家是你方唱罷我登場，好不熱鬧。

特別是號稱自動化領(lǐng)域上位產(chǎn)品的運(yùn)動控制器產(chǎn)品，在半導(dǎo)體、光伏、鋰電廠商向前后段工序擴(kuò)張產(chǎn)線的背景下，其產(chǎn)品類型之一的中小型PLC的需求量已經(jīng)大幅提升，并且本土品牌匯川和信捷也已經(jīng)能夠在中小型PLC領(lǐng)域與外資掰掰手腕了。

如今，在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，PC-based運(yùn)動控制器正在尋找類似“伺服產(chǎn)品”那樣的良機(jī)。但不同于伺服產(chǎn)品，機(jī)器人控制器是最有粘性和頭部聚集效應(yīng)的環(huán)節(jié)，因?yàn)榭刂破髦苯咏佑|終端客戶，使得用戶能夠較快地養(yǎng)成使用習(xí)慣，并且廣大開發(fā)者基于控制器二次開發(fā)平臺研發(fā)工藝，也尤為重要。

另一方面，目前采用第三方控制器的本體商，大約是自研控制器本體商的1/3人員數(shù)量、1/5的期間費(fèi)用；前者本體成本約是后者售價的1/2。因此未來的大趨勢是第三方控制器廠商攜手機(jī)器人本體廠商、集成商和終端客戶，與頭部自研控制器的機(jī)器人廠商共同鏖戰(zhàn)廣闊的通用工業(yè)下游。

相信在不遠(yuǎn)的未來，國產(chǎn)運(yùn)動控制器可以從工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域切入，機(jī)器人本體廠商與第三方控制器廠商共同發(fā)力，一起構(gòu)建國產(chǎn)（PC-based）一體化運(yùn)控平臺，進(jìn)而讓中國整個自動化市場能夠真正的實(shí)現(xiàn)“敢教日月?lián)Q新天”。

編輯：黃飛

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