Использование промышленных роботов: обзор рынка робототехники в России и мире

Рынок робототехники и умных сенсоров-датчиков (сенсорных технологий) - один из самых крупных среди рынков передовых производственных технологий в мире. На глобальном и, прежде всего, российском рынке востребованы не роботы, а, в первую очередь, роботехнические системы.

Использование промышленных роботов (ПР) в производстве началось в 1961 г. и впоследствии значительно расширилось благодаря постоянному развитию технологий машинного обучения, искусственного интеллекта, Промышленного Интернета вещей (IIoT), а также Интернета вещей (IoT). Промышленные роботы могут быть запрограммированы на выполнение опасных и повторяющихся задач со стабильной точностью. Они помогают снизить потери сырья, оптимизировать эксплуатационные расходы и повысить производительность. Роботы снижают производственные затраты и время цикла в обрабатывающей промышленности, улучшают качество и надежность продукции, обеспечивают лучшее использование производственных площадей, сокращают отходы и повышают безопасность на рабочем месте.

К основным областям, в которых использование промышленных роботов имеет большую популярность, относятся следующие отрасли:

• автомобильная,

• электронная,

• пищевая,

• фармацевтическая,

• аэрокосмическая,

• металлургическая,

• химическая промышленность,

• производство пластмассы и резины.

При этом, если ранее роботы использовались только в процессах массового производства в пищевой и автомобильной промышленности, то в настоящее время они широко применяются в небольших производственных процессах, таких как производство фармацевтических препаратов и лекарств и др. Это объясняется тем, что в последние годы робототехнические системы стали более доступными с точки зрения стоимости и размера.

Структура и показатели мирового рынка робототехники

По оценке Research and Markets, мировой рынок промышленных роботов (не включающий стоимость компонентов, программного обеспечения и системный инжиниринг) в 2018 году достиг объема в 16,9 млрд долл. Ожидается, что среднегодовые темпы роста рынка в период с 2019 по 2024 гг. составят 12%, а объем достигнет 31,7 млрд долл. По объемам отгруженной продукции в 2018 году в мире установлено 420 тысяч роботов. Данный показатель, по оценкам экспертов, будет расти в темпе 12,7% в год и достигнет 774 тысяч роботов в 2024 году.

Объем мирового рынка промышленной робототехники в целом в 2018 году составил 45,7 млрд долл. По прогнозам аналитиков, в 2024 году этот показатель достигнет отметки в 69,8 млрд долл. с темпом роста 7,8% в год.

Однако в конце 2019 года Research and Markets скорректировали оценку и прогноз, согласно которым объем рынка индустриальных роботов в 2018 году составил 48,7 млрд. долл., в 2024 году объем увеличится до 75,6 млрд. долл. при среднегодовом темпе роста 9,2%, согласно новому прогнозу. По мнению аналитиков, ключевым драйвером рынка станет сокращение квалифицированных кадров на производствах, что приведет к росту автоматизации и популярности коллаборативных роботов.

В конце 2020 года, по оценке Всемирной ассоциации робототехники (International Federation of Robotics, IFR), количество промышленных роботов, установленных в 2018 году, составило 422 271 единицу, а объем рынка достиг 16,5 млрд долл. (без учета компонентов и системного инжиниринга). Продажи промышленных роботов в 2019 году сократились в количественном выражении на 12% по отношению к 2018 году, с 422 до 373 тысяч единиц. При этом суммарное количество роботов, находящихся в эксплуатации, составило 2,7 млн единиц.

Рис. 1. Количество устанавливаемых промышленных роботов в мире (2013 - 2019 гг., 2020-2021 гг. - прогноз, тыс. ед.)

Источник: IFR Press Conference: https://ifr.org

Согласно данным IFR, наибольшее количество установок промышленных роботов приходится на страны азиатского региона – 285 тыс. единиц в 2019 году. Поставки индустриальных роботов в Европу составили в 2019 году 26,8% от уровня поставок в Азию или 74 тыс. единиц, а поставки в Америку – 19,4% от поставок в Азиатский регион или 54 тыс. ед.

Рис. 2. Ежегодная статистика установки промышленных роботов в различных регионах мира (2017-2019 гг., 2020 – 2022 гг. – прогноз, тыс. ед.)

Источник: IFR Press Conference: https://ifr.org

По прогнозу IFR, данному в конце 2019 года, основное количество установленных промышленных роботов будет приходиться на Азиатский регион, при этом значительный прирост ожидается в 2020 году – 320 тысяч установок индустриальных роботов в странах Азии. Однако, по предварительным данным, которые предоставлены специалистами IFR в ноябре 2020 года, продолжающаяся мировая пандемия послужит серьезным толчком для развития цифровых технологий, и количество промышленных роботов по всему миру будет показывать прирост примерно на 38-40% ежегодно в течение двух лет.

Наиболее высокая плотность роботизации, из расчета количества промышленных роботов на 10 000 сотрудников промышленных предприятий, наблюдается на конец 2019 года была в следующих странах:

• Сингапур – 918;

• Южная Корея – 855;

• Япония – 364.

Рис. 3. Плотность роботизации по странам мира в 2019 г. (промышленные роботы на 10 тыс. занятых)

Источник: IFR Press Conference: https://ifr.org

Среднее количество роботов по странам Европы – 114 ед., Америки – 103 ед., Азии – 181 ед., среднее количество промышленных роботов по всем странам мира – 113 ед. 

Лидерами по количеству установленных в настоящий момент промышленных роботов являются такие компании, как:

• Fanuc – 400 тыс. роботов,

• Yaskawa – 360 тыс. роботов,

• KUKA – 350 тыс. роботов,

• ABB – 300 тыс. роботов.

Рис. 4. Мировые лидеры - компании (год основания) и количество установленных ими промышленных роботов за всё время (по данным на середину 2019 г.), единиц

Источник: Аналитический обзор мирового рынка робототехники. 2019. Сбербанк: https://adindex.ru

Лидером по производству промышленных роботов считается Япония: в стране 8 крупнейших производителей роботов.

Рынок робототехники в России

В Российской Федерации в 2018 году было установлено 1007 промышленных роботов (в 2017 году – 713 роботов), по данным Национальной ассоциации участников рынка робототехники (НАУРР) – поставки увеличились на 43%, по сравнению с 2017 годом. При этом показатель плотности роботизации довольно низкий – 5 роботов на 10 тыс. сотрудников предприятий в России, что в 20 раз меньше среднего показателя в мире, и лишь 5% из установленных роботов было произведено в стране.

Российские проекты в области робототехники

У крупных отечественных государственных и частных компаний возрастает интерес к робототехнике. Отметим наиболее крупные проекты и новшества:

• Ozon, один из крупнейших интернет-магазинов в России, намерен роботизировать обработку заказов.

• Компания «Газпром нефть» заключила с ЦНИИ РТК соглашение о сотрудничестве в области разработки робототехники и систем беспилотного управления. Компания уже показала прототип робота для загрузки нефтепродуктов в аэродромный топливозаправщик.

• Компания «Северсталь» вложила деньги в фонд Chrysalix RoboValley, который инвестирует в разработку роботов и искусственного интеллекта.

• Группа компаний «Алроса» и ОМЗ (Объединенный машиностроительный завод) совместно с фондом «Сколково» запустили конкурс «Техностарт-2019», в рамках которого ищут проекты, в том числе по робототехнике.

• Холдинг «СИБУР» запустил корпоративный акселератор, в рамках которого ведет поиск проектов по робототехнике.

• Консорциум нескольких вузов и крупных компаний-индустриальных партнеров, включая Сбербанк, образовал Национальный центр компетенций по робототехнике и мехатронике на базе Университета Иннополис.

• Появилась национальная программа «Цифровая экономика». За реализацию проекта отвечает одноименная автономная некоммерческая организация, в которой одним из соучредителей выступает Сбербанк. В задачи программы входит развитие цифровых сквозных технологий, среди которых – компоненты робототехники и сенсорика.

• Национальная ассоциация участников рынка робототехники России (НАУРР) при поддержке Минпромторга объявила о начале работы над стратегией развития робототехники в России.

В России, в отличие от развитых и ряда развивающихся стран, производство промышленных роботов отсутствует в масштабах, необходимых для реиндустриализации экономики. По данным НАУРР, производство промышленных роботов российских компаний – это в основном изготовление штучных экземпляров под заказ.

Продажи промышленных роботов в России

Объем продаж ПР в России также значительно меньше, чем во многих как развитых, так и развивающихся странах. В 2019 г. в России было продано 958 промышленных роботов (на 98 больше, чем в 2018 г.), из которых только 4,8% были отечественного производства (рис. 4).

Рис. 5. Динамика продаж промышленных роботов в России, ед.

Источник: НАУРР

Отраслевая структура закупок промышленных роботов на конец 2018 года была следующей:

• автомобильная промышленность – 39%,

• машиностроение – 16%,

• пищевая промышленность – 4%,

• НИОКР и образование – 2%,

• химическая и нефтехимическая промышленность – 1%,

• прочее – 37%. 

Рис. 6. Продажи промышленных роботов в России по отраслям в 2018 – 2019 гг., %

Источник: НАУРР и https://www.tadviser.ru

По числу продаваемых роботов в год Россия находится на 27 месте в мире. Объем российского рынка промышленных роботов составляет 3 млрд руб., рынка робототехнических систем – 9,1 млрд руб. (в том числе инжиниринг, оснастка, программное обеспечение и пусконаладка).

Всего в 2018 г. в эксплуатации находились 5 000 роботов. Как было указано выше, плотность роботизации в 20 раз ниже среднемирового показателя, рынок испытывает значительную зависимость от импортного оборудования и компонентов.

Наиболее роботизированными отраслями в России являются автомобильная промышленность (так, на заводе «КАМАЗ» роботизация началась ещё в 1980 г.), химические и нефтехимические производства. Примером российского предприятия, использующего промышленных роботов, является Тихвинский вагоностроительный завод, где роботы применяются для выполнения сварочных работ, покраски, чистки кузовов перед покраской вагонов – на заводе установлено более 80-ти промышленных роботов.

Производители промышленных роботов в России

Рассмотрим некоторых производителей промышленных роботов в России (на основе информации, представленной в открытых источниках) для того, чтобы оценить состояние данной отрасли в стране.

Компания «АРКОДИМ» (Казань) – поставляет роботов-манипуляторов на производства в Москве, Ростове-на-Дону, Рязани, Новосибирске (робот-сварщик, упаковщик, работник конвейера). Первый экспериментальный образец робота-манипулятора компания выпустила в 2015 г., а с 2016 г. АРКОДИМ поставляет промышленных роботов заказчикам. Роботы производятся в Казани и Новосибирске, стоимость базовой комплектации – от 900 тыс. руб. В 2018 г. совместно с университетом «Иннополис» компания создала первого в России коллаборативного робота.

Компания «АвангардПЛАСТ» (Новосибирск) – партнер компании «АРКОДИМ» и производитель роботов-манипуляторов под собственным брендом GRINIK. Осуществляет разработку, производство и внедрение промышленных роботов, производит роботов-манипуляторов для обслуживания термопластавтоматов.

EidosRobotics («Эйдос-Робототехника», Казань) – резидент Инновационного центра «Сколково» и участник Камского инновационного территориально-производственного кластера Республики Татарстан. Компания основана в 2012 г. и ориентирована на разработки в области компьютерного зрения, адаптивного управления роботами и коллаборативной робототехники. Выпускает манипуляторы серии Hexapod, имеющие шесть степеней свободы (они могут применяться для решения широкого класса задач). В 2018 г. совместно с «Газпром нефть» компания представила роботизированную руку-манипулятор для автоматизированной заправки транспортных средств, в том числе самолетов и бензовозов.

Компания «Битроботикс» (Москва) – в 2014 г. создала первого российского дельта-робота для использования в производстве товаров повседневного спроса. В 2019 г. четыре таких робота применялись на хлебозаводах «Простор» и «Черёмушки» в Москве. Компания разрабатывает проекты роботов для кондитерской, молочной и мясоперерабатывающей промышленности, бытовой химии, парфюмерии и косметики; разрабатывает программное обеспечение, проектирует и производит роботов, конвейерные системы, рамы, при этом закупается общепромышленная автоматика: тачпады, пневматика, двигатели и периферия. В июле 2019 г. Битроботикс стала резидентом особой экономической зоны «Технополис Москва», а весной 2020 г. планировала запустить там серийное производство промышленных роботов. Однако в условиях пандемии компания только летом 2020 года приступила к строительству завода по выпуску промышленных роботов и роботизированных систем.

Компания AripixRobotics – с 2017 г. выпускает шестиосевой робот-манипулятор Aripix A1 (стоимость – 2 млн руб.). В ноябре 2018 г. привлекла 500 тыс. долл. инвестиций и стала резидентом технопарка «Мосгормаш»; получила более 40 предзаказов от заводов AhmadTea, «Москабель», «Иннотех», Волжского шинного завода. В 2019 г. компания производила три робота в месяц, а к началу 2020 г. планировала увеличить производство до 15-ти роботов в месяц.

Робот Aripix A1 был установлен на производствах компаний «Москабельмет» и ГК «ПИК», его грузоподъемность – 10 кг, он оснащен компьютерным зрением и может работать на конвейере, упаковывать и маркировать товар, выполнять сварочные операции.

Компания «Рекорд-Инжиниринг» – основана в 2005 г., производит роботы-манипуляторы для тяжелых изделий (грузоподъемность роботов – до 250 кг в зависимости от типа). За 14 лет компания разработала и выпустила более 200 промышленных роботов, за последние три года установила роботов на заводах компаний «Сургутнефтепромхим», «Мехатроника», «Кировская керамика», «Мультифлекс».

Компания НПО «Андроидная техника» – основана в 2009 г.; за 10 лет разработала более 50-ти робототехнических систем, в числе которых известный робот Федор. В 2019 г. начала серийный выпуск роботов CR, которые могут перемещать грузы от 3-х до 10-ти кг в рабочей зоне 1,8 кв. м.

Робототехническая лаборатория Сбербанка – разработала робот-манипулятор (был представлен на международной выставке «Сколково Роботикс» в апреле 2019 г.) для сортировки предметов в магазинах, на почте и в банках. Сбербанк планирует использовать робота для пересчета и сортировки монет, купюр и т.п.

Ростех и компания RozumRobotics (Беларусь) – представили на международной промышленной выставке «Иннопром-2019» совместную разработку – высокоточный манипулятор робот-рука Pulse (две модели, грузоподъемностью 6 и 4 кг) для работ, предъявляющих высокие требования к точности и качеству: сварка, резка, пайка, сборка, проведение лабораторных анализов, испытаний, использование в ритейле и т.п.

Причины отставания российского рынка

Разработка и производство роботов в России осложнены длительными сроками проведения НИОКР и испытаний, отсутствием элементной базы (сервомоторы, редукторы, системы линейного перемещения, контроллеры и др., которые импортируются), потребностью в соответствующей инфраструктуре для интеграции робота в производственный цикл (быстро настраиваемое ПО, шаблоны, машинное зрение и т.д.), короткими горизонтами планирования и высокой стоимостью проектов роботизации при низкой стоимости ручного труда, что приводит к большим срокам окупаемости.

Однако основная причина – значительная деиндустриализация, сокращение и разрушение обрабатывающих производств. Так, производство машин и оборудования в 2019 г. составило только 64,3%, а объем продукции обрабатывающей промышленности в целом составляет всего 99,4% относительно 1992 г.; особенно серьезно положение в станкостроении – если в 1990 г. в России, по данным Росстата, выпускалось 74,2 тыс. металлорежущих станков, в том числе 16,7 тыс. с ЧПУ, то в 2011 г. – 3,2 и 0,2 тыс. соответственно, а в 2019 г. было выпущено только 4719 металлорежущих станков.

Тенденции и перспективы развития рынка робототехники в России и мире

Основными тенденциями развития промышленных роботов являются внедрение машинного зрения, искусственного интеллекта, создание коллаборативных роботов, которые могут работать совместно с человеком, повышение простоты их использования, развертывания и обслуживания. Роботы становятся более универсальными, гибкими, точными. При их разработке используется открытый программный код, цифровые технологии управления.

Применение промышленных роботов постоянно расширяется: если ранее основным потребителем промышленных роботов было автомобилестроение, то в настоящее время происходит рост их применения в пищевой, фармацевтической, электротехнической/электронной и других отраслях обрабатывающей промышленности, что свидетельствует о новых тенденциях развития и способах применения робототехники.

Промышленные сенсоры являются ключевой технологией по автоматизации производства и Индустрии 4.0 и представляют собой устройства, которые могут обнаружить события, изменения в окружающей среде и обеспечить соответствующий выходной сигнал.

По данным Globe Newswire, глобальный рынок промышленной сенсорики по итогам 2018 года составил 16 млрд дол. В соответствии с оценкой Zion Market Research, ожидаемые темпы роста рынка (CAGR) в период с 2019 по 2025 год составят 6,16%, таким образом, на конец прогнозируемого периода объем доходов рынка может вырасти до отметки 24,3 млрд долл.

TechNavio прогнозирует среднегодовой темп роста рынка на уровне около 8% в период 2018-2022.

А по данным Research and Markets, показатель CAGR рынка промышленной сенсорики может составить порядка 7%, ожидаемый объем выручки достигнет 29,9 млрд долл. к 2025 году. Такие же среднегодовые темпы роста ожидаются согласно прогнозу Mordor Intelligence.

Industry Research отмечает, что рынок так называемых «умных» промышленных датчиков в настоящий момент оценивается в 9,56 млрд долл., а к 2025 году может достигнуть объема в 47 млрд долл. при прогнозируемом среднегодовом приросте CAGR в 22,0%.

Согласно отчету TechNavio, рост мирового рынка промышленных датчиков обусловлен увеличением спроса на решения IIoT, а также развитием концепции «умных фабрик», требующей внедрения технологий контроля в режиме реального времени. В частности, драйвером развития рынка в ближайшее время может стать растущий спрос на технологии интеллектуального мониторинга в нефтяной и газовой отраслях промышленности. Также на рост рынка может оказать влияние более широкое распространение технологий промышленной робототехники, как отмечает Transparency Market Research.

Согласно прогнозам Zion Market Research, в ближайшие несколько лет самые высокие темпы роста рынка ожидаются в Азиатско-Тихоокеанском регионе, в частности в Китае и Индии. Mordor Intelligence также прогнозирует, что самую большую долю на рынке в период 2019–2024 г. займет Азиатско-Тихоокеанский регион, чему во многом будут способствовать технический прогресс в целом и быстрая индустриализация (рис. 5).

Рис. 7. Прогноз развития рынка промышленной сенсорики по регионам

Источник: Industrial sensors market - growth, trends, and forecast (2019 – 2024): https://www.mordorintelligence.com

Рынок промышленных сенсоров

Рынок промышленных сенсоров умеренно фрагментирован в силу присутствия на рынке признанных производителей. Лидеры внедряют передовые технологии для разработки разнообразных продуктов для конечных пользователей в разных отраслях. Среди ведущих производителей рынка промышленных сенсоров различные аналитические агентства выделяют:

Таблица 1. Компании-лидеры на рынке промышленной сенсорики

Российский рынок промышленной робототехники и сенсорики, по оценке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, за 2018 г. достиг объема примерно в 10 млрд рублей. Прогнозируется, что в период до 2024 г. среднегодовые темпы роста рынка составят 10%, в результате чего совокупный объем рынка достигнет 17,4 млрд рублей к концу периода.

В ходе экспертного опроса IT-компаний в 2018 г., проведенного TAdviser и ГК «Ростех», была выявлена степень внедрения промышленной сенсорики на российских предприятиях. Всего 14% предприятий охватили датчиками более 50% оборудования, в то время как на 68% предприятий менее 30% оборудования оказалось задействовано в цифровизации. Таким образом, в 2018 г. внедрение сенсоров на российских предприятиях находилось на начальном уровне.

Рис. 8. Доля оборудования предприятий, охваченного датчиками IIoT

Источник: Промышленный интернет вещей в России. Исследование TAdviser и ГК «Ростех»: http://www.tadviser.ru

В качестве драйверов, способствующих высоким темпам развития рынка промышленной сенсорики, выделяют:

1. Снижение стоимости как самих сенсоров, так и связанных с ними технологий, в первую очередь, IIoT платформ, на фоне расширения области применения сенсоров и значительных инвестиций в научно-исследовательские работы в данной области.

2. Переориентацию на предиктивное облуживание и удаленный мониторинг оборудования в различных отраслях промышленности по всему миру.

3. Переход все большего числа предприятий в интеллектуальную среду с цифровым управлением и преобразование существующего частично автоматизированного оборудования в полностью автоматизированное и интегрированное с целью повышения качества, скорости и производительности процессов.

4. Развитие бесконтактных пользовательских интерфейсов и их внедрение в автомобильные приложения.

5. Более широкое внедрение промышленных роботов, использующихся в различных отраслях.

Для России особенно актуально ускорение процесса реиндустриализации, в первую очередь, восстановление и дальнейшее развитие машиностроения, электронной, электротехнической и других отраслей обрабатывающей промышленности, определяющих основной спрос на промышленных роботов и сенсорику. Должна быть разработана и реализована соответствующая программа приоритетного развития данных отраслей. Необходимо понимать, что только на этой базе в нашей стране возможно широкое применение промышленных роботов, промышленной сенсорики, развитие промышленного Интернета вещей (IIoT) и в целом осуществление цифровизации.