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国产焊接机器人进入汽车主机厂的三大“拦路虎”

发布时间:2022-03-30

高工机器人产业研究所(GGII)统计数据显示,2021年中国市场焊接机器人销量4.16万台,同比增长21.99%。其中,汽车整车行业依然为焊接机器人的第一大应用市场,占比超30%。

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面对如此大的蛋糕,国产焊接机器人是不敢吃,还是压根儿吃不到?

 


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三大“拦路虎”

 


目前来看,中国市场应用的焊接机器人可分为日系、欧系、国产三大派别,其中日系品牌主要有安川、OTC、松下、发那科、那智不二越、川崎等;欧系品牌包括德国的KUKA、CLOOS,瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM等。

 

对于机器人的最大用户——汽车主机厂来说,几乎为国外品牌的天下,国产机器人基本找不到“舞台”,为何?

 

1、从历史经纬谈起

 

纵观机器人产业的发展史,可以说工业机器人长期依附于汽车产业而生长,繁盛。

 

其中不得不提到的故事是,1979年,在美国通用汽车对发那科机器人进行复杂全面的测试后,双方正式成立合资公司,发那科也开始为通用汽车提供机器人,由此开启了机器人在汽车生产中应用的先河。

 

而后,全球各地的工业机器人头部企业开始与汽车主机厂建立“绑定”关系,如KUKA、ABB绑定德系汽车厂,日系汽车厂主要采用发那科、安川、川崎等品牌,菲亚特则全力扶持旗下机器人品牌柯马。

 

再看中国机器人产业的发展,2007年,埃夫特“脱胎”于奇瑞汽车,在原奇瑞汽车设备部下属装备制造科的基础上成立。2008年,埃夫特第一台重载165公斤的点焊机器人样机诞生,并成功投入生产。在投产后的两三年内,埃夫特还是栖身于奇瑞庇护下的“孩子”——奇瑞的全资子公司,生产的机器人也多数供应于奇瑞汽车生产线。

 

在2010年前后,除埃夫特外,还有多家国产工业机器人企业开始崭露头角,如南京埃斯顿、上海新时达、广州数控等。2012年,沈阳新松的28台工业机器人发往一汽集团的汽车焊接生产线……

 

GGII数据显示,2012年中国市场国产机器人品牌的市场占有率仅为8%,“四大家族”在中国的出货量还是以千台计,有出货量的国产机器人厂商两只手可以数得过来,与“四大家族”相比,国产机器人厂商不管是产品、技术还是规模都可以用“望尘莫及”来形容。


彼时的国产机器人更像是一个嗷嗷待哺的婴儿,弱小而稚嫩。

 

国外工业机器人头部企业的先发优势不言而喻。经过几十年的规模化应用与验证,加之汽车主机厂生产设备线体沿用及自身使用习惯,以及国外机器人厂商借助自主电源、质量可靠等优势,常年占据了汽车主机厂绝大部分的市场份额,也就不足为奇了。

 

2、点焊工艺与大负载机器人

 

在实际应用中,汽车生产过程由各大汽车主机厂负责完成,整车的焊接主要采用点焊机器人,用于厚度4mm以下的薄板构件冲压件焊接,包括汽车车身和车厢的焊接。

 

一般来说,装配一台汽车车体大约需要几千个焊点,其中半数以上的焊点由机器人操作完成。最初,点焊机器人只被用于增强焊接作业,后来逐渐被用于定位焊接作业。

 

点焊机器人末端持握的作业工具是焊钳,随着汽车工业的发展,焊接生产线要求焊钳一体化,导致重量越来越大,因此,165kg负载的点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人,200kg及以上的大负载机器人也获得大量用武之地。

 

目前来看,国产焊接机器人产品集中在偏轻负载的弧焊机器人上,虽然在汽车零部件厂家内有较为广泛的应用,但无法满足汽车主机厂的要求。近年来,进口机器人的价格存在下降趋势,国产机器人在性价比上很难与之抗衡。

 

埃夫特总经理游玮认为,要敲开汽车行业的大门,除了需要达到汽车行业应用标准的性能、功能和可靠性水平外,还必须要有明显的成本优势。然而进口品牌机器人公司由于采购量大,且与上游供应链已经形成了多年合作关系,其采购成本相对较低。如果国产机器人在包括重载精密减速机在内的核心部件还需要大量进口,由于采购量也偏小,要形成本优势的难度非常大。


在技术层面,新时达董事长特别助理张镇奎表示,受技术发展水平的限制,国内机器人品牌的成熟产品多集中在负载小于20公斤的范围内,与国际一线品牌的差距越来越小;而大负载机器人和超大负载机器人对于运动控制的要求更高,国内机器人品牌与国际一线品牌的差距还比较大,除了在控制系统、伺服系统、减速机、电机等关键部件取得突破,还必须在机器人动力学算法等关键技术领取得突破,大负载机器人和超大负载机器人才能提升工作效率和可靠性,实现高水平的进口替代。

 

另外,汽车行业点焊机器人负载重,要求机器人具备振动抑制的能力,且有一定的精度要求;机器人的平均无故障工作时间(MTBF)须达8万小时以上,才能满足汽车行业的工况要求。


基于此,多家国产机器人厂商判断,国产大负载点焊机器人的毛利率会非常低,在商业上也难以快速获得成功,研发投入和市场推广的意愿较低。


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