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美的将收购库卡,国内机器人或将迎来大飞跃?

ZLG致远电子2019-01-10 07:58:16

今天小编看到了一个爆炸性的消息,就是说中国的美的集团正在洽谈收购德国的机器人及智能自动化公司KUKA Aktiengesellschaft(简称“库卡集团”)事宜,预计交易对价最高不超过40亿欧元(折合人民币约292亿元)。

由于新闻说这个事项具有很大的不确定性,但引起了我给大家普及一下库卡的普及,以及我想谈一下万一美的收购成功,会对中国的制造自动化有多大的影响做一些个人的观点看法。

库卡的发展史

库卡公司于1898年由Johann Josef Keller和Jakob Knappich在奥格斯堡建立。公司最初主要业务是专注于室内及城市照明。但与此不久公司就涉足至其他领域(焊接工具及设备,大型容器),1966年公司成为欧洲市政车辆的市场领导者。虽然从70年代开始就涉足机器人,但直到1995年才成立现今的库卡工业机器人有限公司,是世界上领先的工业机器人制造商之一。


Keller (左) 和 Knappich

回顾库卡机器人的发展历程:

1966 年:第一台摩擦焊接机诞生

从 1966 年起,库卡公司的摩擦焊接作为工业焊接工艺得到全面应用。自此,众库卡创新成果如短周期摩擦焊和定位摩擦焊接等对该领域产生了深远影响。建设性的创新成果和先进的控制技术将生产工艺和性能完美化。

1969 年:库卡公司兼并了德国 ARO 公司

由于获得位于德国 Neuss 的焊接设备专业公司(ARO 焊接机有限两合公司)50% 的股份,Keller & Knappich 有限公司的机器制造厂在该技术领域更是如虎添翼。入股 ARO 这一焊钳和自动焊接设备制造商,正是库卡公司通过发展和有目的的兼并,成为成套焊接设备供货商战略的一个关键步骤。

1970 年:库卡公司与 IWK 公司合并

这两家隶属于 Quandt 集的公司,即 Keller & Knappich 有限公司和 Industrie-Werke Karlsruhe AG(卡尔斯鲁厄工业厂股份公司)合并成为 Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg Aktiengesellschaft(卡尔斯鲁厄奥格斯堡工业厂股份公司),缩写为 IWKA AG(IWKA 股份公司)。

库卡公司领导着市政用车制造市场潮流,并成为焊接机的开发商和生产商。其现有的专业和生产能力在德国奥格斯堡构成三大业务领域:环保技术、焊接技术和国防技术。此外,新成立的 IWKA 股份公司还致力于包装机、纺织设备、控制设备、成型设备和机床的制造。

1971 年:第一条采用机器人的自动焊接生产线在欧洲诞生


第一个机器人系统

为戴姆勒 - 奔驰股份公司提供的汽车侧板加工系统标志着库卡焊接技术又跃上了一个新台阶。在戴姆勒 - 奔驰汽车侧板加工设备的第一个机器人系统上使用的是美国 Unimation 公司的五轴机器人。

也就是在那一年,微处理器诞生。德州仪器 (Texas Instruments) 公司生产出第一台拥有四种基本运算功能,重量超过 1 kg 的计算器。

1972 年:第一台磁弧焊机诞生

1972 年:库卡公司推出了第一台磁弧焊机。

自此该技术不断得以完善。因为没有其他技术可以如此快速可靠地将长期承受很高载荷的部件焊接起来。将被作为安全部件使用的工件 — 当然并不仅限于这些工件 — 在库卡磁弧焊机中可以得到最佳的加工处理,无论加工数量的大小,它都始终确保稳定的高品质。

1973 年:第一台库卡机器人诞生

鉴于汽车业对高性能可靠机器人的需求,库卡公司终于凭借丰富的技术经验开发出自己的工业机器人。第一台采用机电六轴驱动的机器人正是 FAMULUS 工业机器人。


FAMULUS

1976–年,发明了IR6/60–全新的机器人类型六轴机电驱动带角手;


IR6/60

1989年,新一代工业机器人诞生,并且无刷电机的使用降低了维护成本提高了技术可用性;

2007年,库卡titan成为当时最强大的6轴工业机器人,被计入吉尼斯纪录;

2010年,KRQUANTEC系列工业机器人贴补了机器人家庭中载重90-300公斤工作范围达3100毫米这一部分的空白;


KRQUANTEC

2012年,最新小型机器人系列KRAGILUS上市;


KRAGILUS

2014年,库卡推出适用于食品工业超抗寒机器人。从库卡的发展史可以看出,库卡在工业机器人方面创造出非常多的奇迹。

库卡机器人可用于物料搬运、加工、堆垛、点焊和弧焊,涉及到自动化、金属加工、食品和塑料等行业。

库卡工业机器人的用户包括通用汽车、克莱斯勒、福特汽车、保时捷、宝马、奥迪、奔驰(Mercedes-Benz)、大众(Volkswagen)、哈雷-戴维森(Harley-Davidson)、波音(Boeing)、西门子(Siemens)、宜家(IKEA)、沃尔玛(Wal-Mart)、雀巢(Nestle)、百威啤酒(Budweiser)以及可口可乐(Coca-Cola)等众多单位。

库卡产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。KUKA 的机器人产品最通用的应用范围包括工厂焊接、操作、码垛、包装、加工或其它自动化作业,同时还适用于医院,比如脑外科及放射造影。

库卡的市场表现

从全球角度来看,目前欧洲和日本是工业机器人主要供应商,ABB、库卡(KUKA)、发那科(FANUC)、安川电机(YASKAWA)四家占据着工业机器人主要的市场份额。2013 年四大家族工业机器人收入合计约为50 亿美元,占全球市场份额约50%。

工业机器人四大家族:ABB、发那科、库卡、安川电机最初起家是从事机器人产业链相关的业务,如ABB 和安川电机从事电力设备电机业务、发那科从事数控系统业务,库卡一开始则从事焊接设备业务,最终他们成为全球领先综合型工业自动化企业,他们的共同特点是掌握了机器人本体和机器人某种核心零部件的技术,最终实现一体化发展。
  
2013 年ABB、发那科、库卡、安川电机收入分别为418、60、24、38 亿美元;净利润分别为28、15、0.8、0.8 亿美元;工业机器人收入均为10-14 亿美元左右,但收入占比差别较大,分别为3%、23%、42%、34%;2013 年末市值分别为610、300、16、24 亿美元。
  
四大家族除了发那科综合毛利率接近50%,其余毛利率水平基本在25-30%左右。四家净利润水平相差较大,发那科净利率达25%,ABB 为7%,库卡和安川电机仅为2-3%。从历史数据看,过去十年四大家族PE 水平保持在20-30 倍左右。

库卡集团是由焊接设备起家的全球领先机器人及自动化生产设备和解决方案的供应商之一。库卡的客户主要分布于汽车工业领域,在其他领域(一般工业)中也处于增长势头。库卡机器人公司是全球汽车工业中工业机器人领域的三家市场龙头之一,在欧洲则独占鳌头。

在欧洲和北美,库卡系统有限公司则为汽车工业自动化解决方案的两家市场引领者之一。库卡集团借助其 30 余年在汽车工业中积累的技能经验,也为其他领域研发创新的自动化解决方案,例如用于医疗技术、太阳能工业和航空航天工业等。
  
截至2013 年末,库卡公司市值约16 亿美元,收入约24 亿美元,同比增长5%,净利润约0.77 亿美元,同比增长8%。截至2013 年末,公司系统集成业务和工业机器人本体业务收入占比分别为58%、42%。


库卡产品的优势

库卡机器人优势在标准化编程、操作简单?
  
作为世界领先的工业机器人提供商之一和机器人领域中的科技先锋,库卡机器人在业界被赞誉为“创新发电机”。其优势主要表现在以下三个方面:

在机械本体方面,采用关节型6自由度串联结构,在1、2和3关节处为电动机+RV减速器驱动,电动机功率相同;4、5、6关节电动机功率相同且相邻呈L形放置。4轴传动链为电动机+长传输轴+直齿轮+RV减速器;5轴传动链为电动机+长传输轴+带传动+传输轴+带传动+RV减速器;6轴传动链为电动机+长传输轴+带传动+传输轴+带传动+锥齿轮+减速器;5轴和6轴传链中有带传动,且6轴未采用RV减速器,其他轴RV为标准系列。机器人2轴带有双弹簧平衡缸,主体采用封闭式铸件。

在电气系统方面,KUKA控制系统采用的是分布式控制结构,工控机是整个控制系统的中枢部分,负责与主电源、安全回路、RDC及外围设备进行信号处理、交换,除标准配置外,还包括MFC卡(控制安全回路,非可屏蔽性中断)和DSE-IBS卡(与RDC串口通信,输出到KSD,实现三环控制)。

KUKA伺服驱动器(KSD)与工控机间采用INTERBUS总线方式通信,标配为6个分散独立的驱动器实时控制6轴运动,柜内最多可扩展到8轴。KUKA ESC安全系统由主电源直接向ESC卡提供27 V直流电,并与工控机、示教器及外围设备连接,对整个系统进行电路保护。KUKA主电源向各伺服驱动器提供600 V电压,辅助电源向工控机、安全模块、伺服驱动器、电动机制动及电池等模块提供27 V直流电。

在人机交互方面KUKA机器人系统的人机交互除示教盒外,还可以外接显示器和键盘、鼠标等成为PC机。示教盒设外观设计采用了近似于掌上PC的结构,其软件系统为KUKA与微软公司合作开发的VX-Win操作系统,是将Windows与VxWorks结合开发的专用收费软件,类似于Windows,支持VC面向对象软件编写应用程序,界面友好、易掌握,开发和升级相对容易,使用成本高。

KUKA 机器人早在1985 年时,就通过一系列的机械设计革新,去掉了早期工业机器人中必不可少的平行连杆结构,实现真正意义上的多关节控制,并从此成为机器人行业的规范。

早在1996 年时,KUKA 机器人就采用了当时最为开放和被广泛接受的标准工业PC-Windows 操作系统作为KUKA 机器人控制系统和操作平台,使得KUKA 机器人成为最开放和标准化程度最高的控制系统,而今也正在逐渐成为全球的标准。

KUKA独一无二的6D 鼠标编程操作机构,把飞行器操作的理念引入到机器人操作中,使得机器人的操作和示教犹如打游戏一样轻松方便。此外,KUKA 独特的电子零点标定技术、航空铝制机械本体、模块化控制系统及机械结构等都从本质上诠释了以技术突破和不断创新的宗旨。?
  
KUKA 码垛机器人的显著特点是速度快,因为机器人的手臂采用高分子碳素纤维材料制造而成,既满足机器人手臂在高速运行过程中对刚度的特殊需求,又可以大幅度提高机器人本身的动惯性能以及加速能力。

机器人控制器采用和标准机器人完全相同的标准,另外,码垛专用的软件功能包KUKA.PalletLayout,KUKA.PalletPro,KUKA.PalletTech可以根据客户要求提供非常轻松的码垛应用和编程环境。

中国机器人现状

英国《经济学人》报道,2013年中国超过日本,成为年购买机器人数量最多的国家。中国去年购买了36500台机器人,工厂的业主们现在更倾向于购买更便于管理的机器人。这背后是中国急速上升的人工成本,以及机器人价格的快速下降。

有关数据显示,从2004年到2013年的十年间,中国制造业从业人员的平均工资增长3倍,年平均增幅15%。2013年国内有27个地区调整了最低工资标准,平均增幅超过20%。但是,机器人的价格每年下降30%,几年前20万元的机器人,现在只需三分之一的价钱。以往机器人主要用于汽车业,现在国内电子、锂电池、LED、食品、金属加工等行业也开始广泛地应用机器人。

按机器人安装量算,中国机器人市场目前还小于日本、韩国。2012年中国工业机器人新增数量2.55万台,2013年新增3.37万台,增速近50%。高工机器人产业研究所预计,2014年中国工业机器人新增数量将达4.35万台,同比增长约30%。

中国机器人市场,已经进入成长的快车道。2013年,中国工业机器人密度为28台/万人,今后几年将以3%左右的速度增长,预计到2020年中国制造业工业机器人密度将达115台/万人,未来市场空间巨大。

新松、汇川、广州数控等一批中国本土机器人企业也迅速崛起。但是,它们的规模仍然偏小。2013年,国产机器人企业出货量基本都在500台以下。汇川技术、新松机器人去年的收入分别只有17.3亿元和13.2亿元。

和全球工业机器人市场类似,我国的工业机器人的三大主要种类为焊接、搬运、喷涂。现阶段,我国工业机器人一般运用在制造、安装、检测、物流等生产环节,应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业。近几年,除汽车工业外,电子、物流等行业的机器人安装数量增长也很快。
  
但是国产机器人企业面临内忧外患。核心技术缺失、零部件基本外购、产能瓶颈约束、技术人才缺乏等问题,两三年内都难以解决。

机器人核心零部件技术外资被垄断。  

精密减速机、交流伺服电机及控制器是机器人最核心的零部件,三部分分别占成本比重为30%、25%和10%左右。其中,精密减速器是工业机器人可靠、精确运行不可或缺的零部件。与通用减速器相比,机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。

目前全球机器人行业,75%的精密减速机被日本的纳博(Nabtesco)和HarmonicDrive 两家垄断(业界俗称RV 减速机和谐波减速机),其中纳博在工业机器人关节领域拥有60%的市场占有率。交流伺服电机目前主要厂商为欧系的伦茨,Lust,博世力士乐等,以及日系的安川、松下、三菱等公司。欧系电机及驱动部件过载能力,动态响应好,驱动器开放性强,且具有总线接口,但价格昂贵。

日系品牌其价格相对降低,但动态响应能力较差,开放性较差,且大部分只具备模拟量和脉冲控制方式。2012 年,安川、ABB 等日本品牌占45%份额,欧美品牌占30%份额,台湾和韩国占10%份额。?

控制器一般由机器人厂家自主设计研发。控制器最为重要的是其运行的软件模块,通过动力学算法控制机器人的动作和响应各种信号,进行人机交互,实现高精度的运动和定位。

目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发。目前通用的多轴控制器平台主要分为以嵌入式处理器(DSP、POWER PC)为核心的运动控制卡和以工控机加实时系统为核心的软PLC 系统,其代表分别是Delta Tau 的PMAC 卡和Beckhoff 的TwinCAT系统。

另外,中国机器人还存在巨大的问题。包括三个方面:

一是机器人技术层面,机器人的复杂程度,多关节机器人国外公司占了90%。

二是机器人作业难度,现在机器人更多体现在焊接,在焊接领域国外占了84%。

三是行业应用,真正机器人的高端应用主要集中在汽车行业,在这个领域国外公司占了90%。

中国企业在哪儿?或者中国机器人种类,在作业的大多是在搬运、码垛,在应用领域可能在家电领域或者金属制造领域。通过两个90%和一个84%说明中国机器人在技术层面,也就是我们机器人的复杂度;在机器人作业层面,在机器人的应用行业现在都处于比较大的劣势,也就是说国外市场是主导地位。

美的的算盘

美的作为国内最大的家电企业,在去年就宣布与日本国株式会社安川电机独资子公司安川电机(中国)有限公司计划共同投资4亿元人民币,合作成立两家机器人合资公司,发挥双方优势做大机器人产业。

据悉,这两家合资公司分别为广东美的安川服务机器人有限公司及广东安川美的工业机器人有限公司。服务机器人公司由美的控股60.1%,工业机器人公司由安川控股51%。

据悉,美的与安川电机合作的服务机器人合资公司将主要生产、研发、销售康复机器人、助老助残辅助类机器人、导购机器人,而工业机器人合资公司将生产以机器人系统集成为主,面向一般行业(以家电行业为起点)为主的机器人产品。

事实上,美的较早之前就推进了机器人应用及产业链拓展。公告内容显示,2003年美的首次引进机器人;2013年进入扫地机器人行业;2014年成立机器人研究所;今年还作为发起单位主办“华南智能机器人创新研究院”,成立了注册资本为10亿元的全资子公司“美的机器人产业发展有限公司”,已经为正式进入机器人行业做好产业准备。

另外,作为一个庞大的制造商,收购库卡将更有助于其进一步升级生产制造与系统自动化,拓展B2B产业空间。据说美的将与库卡集团将联合开拓中国机器人市场,以及拓展第三方物流业务。

刨除这两点之外,美的收购了库卡,对国内的机器人产业来说,也算是一个巨大的补充。


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