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这种密度差距体现了国内其他下游产业仍具有较

2019-04-25 22:19

  经济稳中向好,下游企业盈利能力提升,企业偏好改善,工业机器人需求及自动化改造意愿增强。

  增长阶段过渡,整体运行稳中向好,工业机器人市场实现快速增长。下游工业企业盈利能力一改 15 年利润下滑颓势,保持稳定增长,资本开支能力加大,对工业机器人需要以及自动化改造意愿增强。同时叠加工业企业资产负债率下行和资产负债表修复因素,预期未来企业盈利能力稳定,对设备端的需求形成支撑。2010-2016 年国内机器人复合增速 34%,高工数据显示 2017 年国内工业机器人销量达到13.6 万台,增速达到 60%,行业呈现加速增长态势。

  人工成本上升,倒逼企业加快自动化改造进程。2010年以来我国劳动力人口占比不断下降,制造业企业平均工资大幅上涨,由人口红利带来的经济推动作用逐渐消失。工业机器人行业发展由于劳动力成本升高而推动,人口红利对我国制造业的推动作用将让位于技术红利。

  核心零部件国产化加速实现成本改善,工业机器人性价比提升回收期缩短。国内上游核心零部件厂商进口替代加速,基于本土优势,

  价格相较于外企低约 20%-30%,帮助工业机器人企业实现成本改善。工业机器人性价比提升和投资回收期缩短,下游企业使用工业机器人及自动化改造意愿增强。

  国外“四大家族”占据传统行业优势地位,国内企业发力一般工业领域。国外“四大家族”掌握关键技术,占据全球工业机器人本体

  超过 50%的市场份额,垄断汽车行业的系统集成市场,客观上形成了长期的应用惯性和技术壁垒。目前下游行业应用由汽车和 3C 向更加“非标”及离散化的一般工业拓展,客观上为国内工业机器人本体及系统集成商提供了良好的超车机会。目前国内涌现出一大批优秀的工业机器人本体、核心零部件和系统集成的优秀企业,包括行业龙头机器人,产业链完整布局和技术领先的埃斯顿,新星拓斯达、老牌企业新时达、华中数控,以及核心零部件企业中大力德、江苏绿的、南通振康、双环传动等,随着产业发展和技术进步,其有望率先成长壮大。

  据国际机器人联合会(IFR)的市场报告显示,自 2009 年以来,全球工业机器人年销量逐年增长。2016年全球工业机器人的销量为29.4万台,相对于2015年增长了 16%。高工数据显示 2017 年国内工业机器人销量达到 13.6 万台,增速达到 60%,行业呈现加速增长态势。根据国际机器人联合会此前预计,未来三年内全球工业机器人年销量将保持近 15%的增长速率,到 2020 年将超过 50 万台,新增总量达到近170 万台。

  从地区看,亚洲依然是全球扩张速度最快的工业机器人市场,2016年,亚洲工业机器人总销量 19.1 万台,同比增长速度达到了 19%,预计 2017 年亚洲工业机器人总销量将达到 23 万台,在 2020 年将突破 35 万台。相比之下欧洲、美洲工业机器人市场的增长较为平稳,分别在 2016 年保持了 12%与 8%的增长率,预计 2020年,欧洲工业机器人销量将达到 8.3 万台,美洲将达到 7.3 万台。中国工业机器人年销量最大,高达 8.7 万台,是排名第二的韩国的销量的两倍有余。

  从下游看,在过去三年内,工业机器人在汽车、3C 电子行业中销量保持稳定增长。汽车行业2016年工业机器人销量超过10万台,同比增长6%。在3C电子行业中,工业机器人的增长率最高,从 2015 年的 6.5 万台上涨到 2016 年的 9.1 万台,增长率 41%。除此之外,在食品行业中,工业机器人销量也有较大增长,但是,在金属、化工/橡胶和塑料方面的销量小幅下降。

  汽车行业依然是工业机器人行业最主要的下游市场,每年的销售份额均保持在35%以上。2011-2016年,工业机器人在汽车行业的年销量保持着12%的年增长率。新材料的使用,节能驱动系统的开发,以及汽车市场激烈的竞争,推动着汽车产业对工业机器人的投资。汽车产业在工业机器人上的投资在 2010-2014 年间快速增长,而 2015-2016 年投资增速则有所放缓,据 IFR 估计,从目前看来投资量已经接近饱和。

  3C 行业的销售量在近三年增长迅速,2014 年销售占比仅为 21%,2016 年销售占比达到了 31%,近两年销量的年均增速达到了 41%。在包括中国、日本、韩国在内的众多亚洲国家中,3C 行业预计将在 2017 年超越汽车行业成为工业机器人市场最大的客户来源。3C 市场工业机器人销量激增的主要驱动因素在于对电子产品、自动化产品以及电池、显示器的需求上升。

  2016 年中国工业机器人销量达到 8.7 万台,同比增长 24%,占到了全球销量的30%,继续保持着全球最大的工业机器人市场的地位。相对于2015年,2016年中国市场工业机器人的销量增长了 27%,2017 年预计增长率为 32%,销量达到 11.5万台。在未来三年内,中国市场的工业机器人销量将实现飞跃式增长,年增长率将超过 20%,2020 年预计年销量将超过 21 万台,占全球工业机器人市场 40%的份额。

  据 IFR 预测,传统制造业将从大批量、单一化生产向小批量、多元化生产转型,

  生产设备安全性需求将进一步提高。同时,制造业还将面临高级技工的严重短缺。国际机器人联合会预测,制造业的升级改造带来的高自动化投资回报率和人工成本的上涨,劳动套利的现象将会急剧减少。

  从长远来看,2008 年国际金融危机爆发后,世界制造业分工格局进行了新的调整,德国、美国、日本、法国等世界工业发达国家相继提出了工业 4.0、工业物联网等制造业升级战略,工业生产信息化、自动化、智能化成为大势所趋。在此大背景下,工业机器人市场前景看好。

  中国大陆工业机器人市场自 2010 年以来,保持着强劲的增长速度。2010 年,中国工业机器人销量增速达到 171%,之后的 2010-2014 四年间,除了 2012 年受到全球工业机器人市场萎缩的影响外,均保持了 50%以上的增速,一跃成为了全球最大的工业机器人市场。在 2016 年,中国、韩国、日本、美国和德国工业机器人的销量占了全球工业机器人的总量的 74%。

  我国制造业自动化程度尚处于较低水平,距制造业发达国家尚有较大的差距。2016 年,全球每万名产业工人所拥有的工业机器人数量为 74 台,密度最大、自动化程度最高的国家分别为韩国、新加坡、德国与日本。中国大陆的机器人密度的发展是近年来是最迅速的,尤其是在 2013-2016 年,机器人密度从每万工人 25 台增长到了 68 台,已经超越了亚洲的平均水平每万工人 63 台,但是依然没有到世界平均水平,相比于自动化程度最高的韩国(631 台)与新加坡(488 台)、德国(309 台)等国家还有非常大的距离,同时人均的工业机器人保有量也低于世界平均水平。

  工业机器人密度加速增长,2020 年将达 229 台。根据预测,随着我国工业化的推进,2020 年我国每万工人的机器人密度将达到 229 台。如果预测准确,这意味着这五年间智能制造相关产业将迎来井喷式增长,带来巨大的市场空间。

  在 80 年代初,欧美日等发达国家和亚洲“四小龙”等新兴工业化国家把劳动密集型产业和低技术型产业向发展中国家转移,于是自 90 年代开始,中国逐渐成为第三次世界产业转移的最大承接地和受益者。而伴随着我国人口红利的消失,劳动成本不断增加,劳动力较为密集的制造业的产能出现向成本更为低廉的国家转移的趋势,但随着工业机器人技术的不断发展,性价比不断提高,机器人替代人工成为大势所趋,同时众多制造业产业的产业链以及相关基础设施仍在我国境内,使得本该转移出去的一部分产能为我国产业智能化升级所消化。

  目前,我国人口红利减弱,工业机器人下游应用市场活跃,政策法规推动智能制造产业发展,众多利好因素均将助推我国工业机器人行业的升级。产业升级的动力将助力机器人市场发展,未来我国有希望出现几家大型本体机器人企业。

  从全球看,推动制造业智能化升级已成为世界工业发达国家的共识。在2008年国际金融危机爆发后,世界制造业分工格局面临新的调整,德国、美国、日本、法国等世界工业发达国家分别提出了工业 4.0、工业物联网、再兴战略和新工业法国等发展战略以作为本国工业发展的大方向。尽管各国发展战略具体内容根据工业发挥水平与国情有所区别,然而推动工业自动化、信息化、智能化发展已经成为各个工业大国共识。

  在此背景下,中国政府也提出了代表中国制造工业未来发展方向的“中国制造2025”,明确把智能制造作为两化深度融合的主攻方向,着力发展智能装备和智能产品,推进生产过程智能化,培育新型生产方式,全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

  在“十二五”规划所提出的我国七大战略性新兴产业中,有五大产业涉及智能制造,而机器人正是智能制造的核心装备。“十三五”规划所提出的的高端装备创新发展工程所涵盖的八大重点行业中也包括机器人装备。在智能制造成为国家工业发展大方向的背景下,工业机器人有望在未来长期受到政策红利支持,加速技术升级与市场扩张。

  经济平稳增长,为企业提供稳定宏观环境。我国是目前世界第二大经济体,GDP的世界占比接近 15%。近年来随着经济由高速度增长向高质量增长阶段过渡,我国GDP 增速放缓,2017 年 GDP 总量达到 827,122 亿人民币,较上年同比增长 6.9%,经济运行稳中向好,未来平稳增长的态势不改。PMI 指数波幅收窄,自 16 年四季度以来基本稳定于 51%以上的景气区间,同样反映出经济预期向好的发展态势。我国稳定的宏观经济环境为企业成长提供良好条件。

  传统意义上认为工业机器人的直接下游是系统集成商,包括单项系统集成商、综合系统集成商。但考虑到工业机器人最终使用者是工业企业,因此可以认为工业机器人最终下游是工业企业,工业企业的需求直接决定着工业机器人市场的行情。

  总体而言,目前工业企业发展状况总体向好,2016 年我国工业企业利润总额达到 71,921.43 亿元,同比增长 8.66%,一改 15 年工业企业利润下滑颓势。在 2017 年,我国工业企业继续保持较快发展,根据初步统计,17 年全年利润总额达到 75187.1亿元,同比增长 4.54%,尽管增速有所回落,但长期维持增长趋势问题不大。从利润率来看,工业企业利润率长期保持稳定,2017 年规模以上工业企业利润率为6.33%,往年利润率基本维持在 6%左右。可见尽管在经历了 21 世纪第一个十年快速发展后,虽然利润和收入增速有所放缓,但实际企业盈利能力并未产生显著下降。工业企业的盈利水平在未来仍将保持稳定增长的态势。

  工业企业负债水平呈现持续上升趋势,但工业企业资产负债率持续下行,资产负债表修复迹象明显。我国规模以上工业企业负债持续增加,2017 年,规模以上工业企业负债已达 62.3 万亿,同比增长 4.53%。尽管负债水平持续增加,但近年来负债增速持续放缓,2016 年负债增速跌至十年来最低谷,仅为 2.88%。2017 年负债增速略有反弹,但增速已降至低水平。规模以上工业企业资产负债率走低更加说明了工业企业整体杠杆的降低。工业企业资产负债率在 2013 年达到顶峰之后持续下行,由 2013 年的 59.45%下降到 2017 年的 55.48%,工业企业整体风险相对降低,反映了工业企业总体运行状况良好。工业企业收入保持稳定增长,盈利水平稳定,同时杠杆水平已经降低至稳定低水平,资产负债表修复迹象明显。

  工业机器人广泛应用于汽车、电子、塑料、食品、金属加工等行业。近几年,中国工业机器人市场主要受汽车行业发展带动,目前主要以“汽车+电子”双轮驱动的形式进行发展。2016 年,工业机器人汽车行业销量占比为 32.0%,电子行业销量占比则达到 21.5%。

  以电子行业为例,行业效益持续改善。2017 年,全行业实现主营业务收入比上年增长 13.2%,增速比 2016 年提高 4.8 个百分点;实现利润比上年增长 22.9%,增速比 2016 年提高 10.1 个百分点。主营业务收入利润率为 5.16%,比上年提高 0.41个百分点;企业亏损面 16.4%,比上年扩大 1.7 个百分点,亏损企业亏损总额比上年下降 4.6%。

  固定资产投资保持高速增长。2017 年,电子信息制造业 500 万元以上项目完成的固定资产投资额比上年增长 25.3%,增速比 2016 年加快 9.5 个百分点,连续 10个月保持 20%以上高位增长。电子信息制造业本年新增固定资产同比增长 35.3%(2016 年为下降 10.9%)。电子行业效益改善以及设备投资需求将带动下游工业机器人需求快速增长。

  汽车行业同样走势良好。行业内重点企业(集团)营业收入及利税均高于上年同期。2017 年 1-11 月,汽车工业重点企业累计实现主营业务收入 35,835.8 亿元,同比增长 9.8%。累计实现利税总额 5,760.2 亿元,同比增长 8.9%。目前汽车领域一大热点是新能源汽车,这也将是带动未来工业机器人需求的重要助力。据中国汽车工业协会提供,2017 年,新能源汽车产销均接近 80 万辆,分别达到 79.4 万辆 77.7 万辆,同比分别增长 53.8%和 53.3%,产销增速同比提高 2.1 和 0.3 个百分点。2017年新能源汽车市场占比 2.7%,同比提高 0.9 个百分点。电子、汽车以及其他重点行业盈利能力增强将带动工业机器人市场需求迎来快速增长期。

  中国工业机器人下游应用广泛,主要的下游市场是汽车与 3C 行业,2016 年汽车、3C 行业工业机器人总销量占比达到 78%。目前我国汽车行业的工业机器人密度远高于其他行业,2016 年中国汽车行业的工业机器人密度达到了 505 台/每万工人,其他的下游市场(主要包括金属、化工、食品行业)的平均工业机器人密度则不到 30 台/每万工人,处于较低水平,这种密度差距体现了国内其他下游产业仍具有较大发展空间。目前,汽车和电子行业自动化改造的已经较为成熟,工程项目呈现出了标准化的迹象,判断未来自动化改造以及工业机器人应用的范围将进一步向更加“非标”的一般工业扩展,工业机器人行业的景气有望延续。

  综合来看,我国工业机器人下游行业的需求量在未来将继续呈增长趋势,原因有如下三点:

  总体而言,随着制造技术的不断升级,工业机器人成本在不断下降。工业机器人的平均销售价格在 2001-2016 年间呈平稳下滑趋势,除了 2009 年暴涨到 63.31 万

  美元/台,其余年份均保持在 43-55 万美元/台的价格。2014 年以来,工业机器人均价下跌到 50 万美元/台以下,此后价格一直在 45 万美元/台左右的水平波动,2015年均价为 43.74 万美元/台,创下了价格新低。同时工业机器人的性能随着技术发展在不断提高。工业机器人的性价比变化进一步促进了下游行业对工业机器人的需求量激增,尤其是汽车制造业等工业机器人使用量较大的行业。

  2017 年我国人均 GDP 达到 5.9 万元,世界排名第 70 位,相比去年进步 3 名。与 GDP 增速放缓形成对比,2014 以来我国人均 GDP 同比增速不断上升,2017 年同比增长 9.8%,比去年同比 7.4%高出 2 个百分点。我国制造业 GDP 在 2004-2013年间增长幅度几乎与人均 GDP 保持协同,而 2012 以来增长幅度开始落后于人均GDP 的上升,侧面印证了随着我国人口红利的消失,制造业发展受阻。16-17 年制造业 GDP 增速达到 13.3%,是 12 年以来首次增速超过人均 GDP 增速,说明随着我国工业 4.0 战略的推进,工业发展已经迎来上升拐点,机器代人的性价比优势开始凸显。

  目前中国工业机器人及系统集成最主要的两大下游应用领域 3C 行业与汽车行业均处于快速增长阶段,随着其市场规模的不断扩张,工业机器人作为生产线建设的基础设施可以得到稳定需求来源。同时随着人口红利的减少,工业机器人价格的降低与性能的提高,制造业机器代人已成为主流趋势,下游制造业出于提高自身盈利能力的需要,将产生大量系统集成相关业务的需求,为系统集成商提供稳定增长的订单体量。

  随着以中国、印度为代表的新兴市场的崛起,全球汽车生产格局发生了巨大变化,全球汽车生产中心已从欧美转移到亚洲。2016 年亚太地区的汽车产量总和在全球的占比超过了 50%,其中中国、日本和韩国的贡献最大。人均保有量低、潜在空间巨大的新兴市场已成为推动全球汽车工业生产的最重要动力。

  受益于国家产业振兴政策,2009 年,我国汽车产销量分别为 1,379.10 万辆和1,364.48 万辆,首次超越美国,成为世界第一大汽车生产和消费国。至 2016 年,我国汽车产销量已分别达到 2,811.88 万辆和 2,802.82 万辆,比上年同期分别增长14.76%和 13.7%,高于上年同期 增长率 11.5 和 9.0 个百分点。

  尽管中国汽车年销量已连续 8 年世界第一,从保有量看,我国的汽车行业仍然具有很大的发展潜力。目前我国汽车保有量2亿辆,保有量占全球20%,销量占全球 30%。目前我国千人汽车保有量 140 台,尚未达到世界平均水平,相比发达国家美国(800 辆)、日本(591 辆)、德国(572 辆)更是有很大的差距。

  汽车行业作为工业机器人最大的下游市场,2016 年销量达到 28.3 万台,增速达到了 16.9%,比全球汽车行业工业机器人销量同比增速高出 10 个百分点。总体而言中国仍处于汽车普及期,刚性需求快速提升的二三线地区将继续为汽车销量增长提供空间,随着我国汽车行业总体规模的持续上涨,该市场仍将为工业机器人提供稳定的客户来源。

  2.3.2. 3C 自动化:近年增长迅速,预计将代替汽车行业成为首要客户来源

  3C 产品是电脑、通信和消费电子三类产品的总称。通信主要是指手机,消费电子则包括数码相机、电视机、随身听、电子辞典、影音播放器等。3C 产业链体系非常庞大,以手机为例,其组成零部件将近 20 种。

  3C 制造业产业庞大、人工数量多、重复工作多、自动化的应用可以节省人力、缩短生产周期。近几年,电子制造设备自动化相关功能部件增长率均呈上升趋势,自动化升级需求明显。包括苹果、富士康在内的 3C 终端生产商都在加大自动化升级改造的投资力度。

  3c 自动化包括前段零部件加工、中段模块封装、后段整机组装三大环节。以手机生产为例,前段环节包括集成电路(IC)、印刷电路板(PCB)、液晶模组、背光模组、触摸屏、外壳、电池、摄像头等零部件制造,中段环节包括主板表面贴装(SMT)、面板组装(LCM),后段环节是指整机组装、检测等。

  中国作为 3C 制造大国,集中了全球 3C 产业的 70%以上的产能,然而目前我国 3C 行业的自动化渗透率依然很低。工业机器人密度是衡量自动化渗透率的重要指标,我国 3C 行业的平均工业机器人密度仅为 11 台/万员工,远低于世界先进水平。以我国 3C 产能占比最大的手机制造业为例,目前我国手机产业的自动化需求主要在部件加工,如玻璃面板、手机壳、PCB 等功能性元件的制造,装配和检测,部件贴标、整机贴标等方面。我国目前的现状是部件自动加工小部分自动化,大部分全人工。与发达国家对比,我国在手机制造领域的自动化程度仍处于初级水平。

  推动我国 3C 制造行业自动化浪潮的主要动力之一是企业对盈利能力的追求。

  3C 制造行业竞争激烈,主要以买方为主导,企业利润率普遍处于 4%左右的较低水平,企业的盈利水平主要由成本端驱动。因此保持相对较低的运营成本已成为目前3C制造行业的企业的主要目标之一。随着我国人口红利的消失,制造业平均工资的不断上涨,以及工业机器人的性价比的提升吗,机器代人越来越具有可行性与优越性。越来越多的企业将依靠 3C 自动化来实现降低人工成本与设备投资成本,减少对劳动力的需求,以提高自身的盈利率。

  在 3C 自动化升级浪潮中,自动化渗透率低、产能集中度高的中国将成为 3C 自动化相关设备最首要的需求市场。我国3C行业的工业机器人销量2016年增速达到了 59%,远超其他下游市场的销量增速,总销量占比达到 38%,预计 2017 年将代替汽车行业成为我国工业机器人市场最大的客户源。

  我国劳动年龄(15-64 岁)人口比例自 2010 起不断下滑,由 2010 年的 74.5%下降至 2016 年的 72.6%,由人口红利带来的经济推动作用逐渐消失。与适龄劳动者比例减少对应的是,我国的制造业平均工资持续增长,2009 年至 2014 年的年复合增长率为 13.9%;与之相反,自动化设备的价格却在逐年下降。随着机器人的高效性、稳定性、精准性逐渐被认可,工业机器人经济性愈发明显,对体力劳动者的替代作用也在日渐显现,尤其在 2013 年、2014 年,我国工业机器人销量呈现出了爆发式的增长。预计到 2025 年我国制造业重点领域将全面实现智能化,其中关键岗位将由机器人替代。

  近年来,我国制造业工人年平均工资不断升高,这可以作为劳动力成本升高的一个佐证,然而对比整体行业的工资上涨情况,可以看出实际上我国人口红利的减弱是发生在全行业的:2013-2016 年,全行业就业人员年工资从 4.57 万上涨至 5.74万,综合增长幅度为 25.6%,制造业平均工资从 2013-2016 增长了 26.6%,而制造业工人工资在 3 年间仅上涨了 21.6%,说明工业机器人的经济替代效应拐点已经出现,工业机器人应用由于劳动力成本升高而推动,而其爆发式的增长以及性价比的不断提升反过来抑制了制造业普通工人的工资增长速度,人口红利对我国制造业的推动作用将让位于技术红利。

  国内上游核心零部件厂商进口替代加速,基于本土优势,价格相较于外企低约20%-30%,帮助我国工业机器人企业实现成本改善。减速机、伺服系统和控制器是工业机器人三大核心零部件,合计占机器人整机成本的 70%,其中减速器系统占36%,伺服系统占 24%,控制器系统占 12%。由于核心零部件领域技术门槛较高,行业较为集中,市场主要由掌握核心技术的国际厂商垄断,国内机器人厂商使用核心零部件也绝大部分依赖进口,高昂成本使得工业机器人盈利空间被大面积挤占。

  随着国内企业持续扩大研发投入及技术升级,目前已有一部分国产企业取得技术突破,核心零部件市场上国内企业占有率逐渐上升,减速器生产商中南通振康、绿的谐波两家企业已实现大批量生产,绿的谐波在国内谐波减速器市场渗透率超过80%;伺服系统生产商以埃斯顿发展最为突出,技术水平与国际一流水准接近;控制器方面国内外企业技术差距较小,新松机器人、固高科技均已实现量产。

  对比国内主要机器人企业与业内龙头机器人“四大家族”毛利率情况可得,受益于核心零部件进口替代带来的成本改善,国内企业毛利率普遍位于平均水平以上,在与国际企业竞争中具备一定价格优势。

  International Standard Organization(ISO)对工业机器人定义为:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能够完成各种作业的可编程操作机”。ISO8373 有更具体的解释:“工业机器人有自动控制与再编程、多用途功能,机器人操作机有三个或三个以上的可编程轴,在工业机器人自动化应用中,机器人的底座可固定也可移动”。U.S.Robotics Industry Association 对工业机器人的定义为:“工业机器人是用来进行搬运材料、零件、工具等可再编程的多功能机械手,或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装臵”。日本工业标准(JIS)、德国的标准(VID)及英国机器人协会也有类似的定义。

  在一般的理解中,工业机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统、感知系统、决策系统与软件、人—机器人—环境交互系统等组成。其中,控制系统是工业机器人的核心组成部分。工业机器人按机械结构形式主要分为:直角坐标式(又称“机械手”)、极坐标式、圆柱坐标式和关节式。

  在全球工业 4.0 的背景下,工业自动化逐步演变为围绕以工业机器人及成套设备的集成应用为核心。工业机器人的上游核心零部件主要包括三大部分:减速器、伺服电机、控制器,其下游涵盖各类系统集成业务,按用途可分为搬运/上下料、焊接&钎焊、装配与拆卸、涂层与封胶、其他,按下游需求分则可分为 3C 自动化、汽车制造、金属化工、食品制造等。

  进口量与国产工业机器人产量凸显广阔替代空间。我国目前工业机器人仍以进口为主,近年的进口量与进口金额均为世界第一,未来国产替代空间十分广阔。中国的国产工业机器人产商持续扩展着自己在国内的市场份额,从 2013 年的 25%增长到了 2016 年的 31%。从 2011-2016 年,中国的工业机器人产商每年的产量保持着平均 31%的年增速。

  与国外主要机器人大国相比,中国工业机器人起步较晚。从上世纪 80 年代“七五”科技攻关开始,我国才开始实现了国产机器人零的突破。21 世纪后,伴随着我国工业制造业的快速发展,以及工业自动化程度的不断提高,我国的工业机器人产业实现了空前的飞跃,不但掌握了工业机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨道规划技术等,还有能力生产部分机器人关键零部件,开发出各种用途的工业机器人。

  目前工业机器人三大核心零部件:控制器,减速机,伺服电机的制造技术仍然几乎由国外巨头垄断,仅有少数国内领先的机器人企业掌握了机器人的关键零部件如控制系统、减速器、伺服机、驱动器的核心技术,绝大部分内资企业只能停留在“组装”的阶段,将已接近成品的各部分模块组合到一起。

  目前我国工业机器人企业规模小、品牌影响力弱,技术、规模和研发都不能和全球四大企业相比。至今虽然国内涌现出了几家工业机器人领域内的代表企业,如新松机器人、博实股份等,但收入规模约在几亿至十几亿左右,尚未有单个企业形成产值超过 100 亿元的企业。2012 年 4 月,科技部发布的《智能制造科技发展“十二五”专项规划》指出“十二五”期间,我国将攻克一批智能化高端装备,发展和培养一批高技术产值超过 100 亿元的核心企业,预计未来国家可能重点培育几家具备实力的工业机器人企业。

  国产品牌面临瓶颈,四大家族市场份额超 70%。对于机器人企业来讲,关键零部件的缺失,特别是控制系统无法实现自产,不仅会造成其机器人产品针对国外机器人在价格上无法形成优势,进而影响其快速抢占市场;而且,由于控制系统核心技术的缺乏,内资企业也无法有效地针对客户的实际需求,对机器人进行二次应用开发,进而无法为客户提供符合其需求的机器人或整体解决方案。这是国内大部分机器人企业所面临亟需突破的瓶颈。根据赛迪《中国机器人产业发展白皮书(2016版)》,瑞典 ABB、日本发那科、日本安川和德国库卡在我国的市场占有率高达 70%。

  国产品牌占据中低端市场,高端市场仍被外企垄断。目前,国产品牌在直角坐标机器人上的市场占有率已经达到了 71%,但在技术要求更高的多关节机器人的市占率则仅为 21%,平面多关节机器人更是只有 11%的市占率。外企依然占据了我国工业机器人的高端市场。

  国产企业逐渐取得技术突破,龙头企业处于上升期。从工业机器人成本比例看,三大核心零部件综合占到了工业机器人制造成本的 72%,包含了工业机器人主要的利润空间,因此众多国产厂家均试图通过研发突破技术壁垒,扩展市场业务,提高市占率,从而进一步提升毛利润。减速机领域,南通振康目前设计的减速机除了寿命以外的其他核心指标均达到甚至超过了进口水平;伺服系统与控制器领域,埃斯顿、拓斯达等龙头企业正在政府支持下不断创下市值新高。

  减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件,常用作原动件与工作机之间的减速传动装臵。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用,在机械传动领域是连接动力源和执行机构之间的中间装臵,它的性能直接决定了机器人控制精度,运行平稳性。

  减速机主要分为 RV 减速器与谐波减速器两类。相比于谐波减速器,RV 减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中,一般将 RV 减速器放臵在机座、大臂、肩部等重负载的位臵,而小臂、腕部或手部多采用谐波减速器或行星轮减速器。

  在国产机器人核心零部件中,减速机占比最高,平均达到整机成本 36%。以安川电机 ES165Kg 为例,6 台精密减速器的总价值约为 2.08 万元,占整机成本的 12%;而同类型的国内产品,6 台精密减速器的成本约为 9.1 万,占整机成本的比例为 31%。

  根据测算,若 2020 年国内机器人总销量达到 20 万台,其中单价为 20 万,则整个工业机器人(不包含系统集成)的市场空间约为 400 亿,从销售端考虑,若按照上文减速机 36%的价值量占比,则 2020 年国内减速机市场的规模将达到 144 亿。其中从数量上来看,RV 减速机和谐波减速机占比为 6:4,目前世界范围内 RV 减速机企业主要包括纳博特斯克、Spinea 和住友,其中纳博特斯克占据 90%以上的 RV减速器市场份额;谐波减速机则主要由 Harmonic 垄断。两家公司共同垄断了 70% 的全球减速器市场,包括 ABB、FANUC、KUKA 等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。

  减速器制造技术上国产产家和纳博特斯克、Harmonic 等外企差距较大,短期内难以突破。技术的差距不仅表现在研发难度上,还体现在国产减速器成本普遍偏高,使得一部分国产厂家虽然已经拥有自主研发的减速器,但是由于成本问题依然无法投入大规模量产。目前国产减速器厂家中只有南通振康、绿地谐波达到了大批量生产阶段并拥有稳定的订单来源。

  我国主要的 RV 减速器厂家包括南通振康,浙江恒丰泰,双环传动,秦川机床等。其中南通振康设计生产的减速器产品已经成功批量生产,在埃夫特、埃斯顿等国内企业成功应用,2017 年产量已经达到 1.5 万台。秦川机床目前其自主开发的机器人减速器专用成套工艺装备和系列化机器人减速器产品成功销往近 200 家国内外机器人生产企业,2017 年实现销售收入同比增长 135%。

  双环传动在 14 年投入募集资金 3 亿元,目标 2018 年年产 6 万台减速器,据 2017半年报披露,产品已经研发完毕,已和国内诸多主流机器人制造企业达成小批量供货协议。浙江恒丰泰目前达到了小批量生产阶段,部分型号产品已经在埃夫特、博实等企业应用验证。2018 年 3 月 19 日,公司公告与埃夫特签订《关节减速机战略合作协议》。根据协议,埃夫特将在 2019 年 6 月 30 日前向公司采购 10000 套 RV 减速机。

  其中上海机电在 2013 年 5 月以现金增资入股纳博传动 51%股权,共同合作机器人项目,并开发精密减速器。纳博传动系纳博特斯克子公司,纳博特斯克于 2016年与上海机电合资在常州工厂投产 RV 减速器项目,目前已经提前达到 10 万台/年的产能,中远期计划达到 20 万台的年产能。

  我国主要的谐波减速器厂家包括绿的谐波、浙江来福、中技克美、鑫拓机器人等。绿的谐波是国产谐波减速器第一品牌,是《机器人用谐波齿轮减速器》国家标准的主要起草方, 2016 年销售超过 6 万台,2017 年销售突破 2 亿。浙江来福于 2014年 10 月正式投产双圆弧齿形紧密谐波传动减速器,目前已成功生产出 40 多种规格的机器人减速产品。其他国产厂家的谐波减速机则尚未达到批量生产阶段。

  伺服系统是使物体的位臵、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装臵,在机器人中用作执行单元,是影响机器人工作性能的主要因素。伺服电机主要分为步进、交流和直流三类,机器人行业应用最多的是交流伺服,约占 65%,伺服电机与控制器关联紧密。

  伺服系统下游应用广泛,包括机器人、数控机床、电子制造等所有精确定位需求的高端装备制造行业。伺服系统作为运动控制部件,是装备自动化和精细制造的必备核心部件,精益装备需对位移、速度、力矩等运动要素进行精密控制,这些都需要高精度伺服系统来实现。

  伺服系统市场外资企业占据绝对优势,国产厂家进口替代开始加速。2014 年,中国伺服系统市场的份额前三名均为日系品牌,分别为安川电机、松下、三菱电机,日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格,总份额达到了 45%。西门子、博世、施耐德等欧系品牌则占据高端市场,整体市场份额在 30%左右。2014 年国内企业整体份额低于 10%,其中市场份额排入前 15 的有且仅有埃斯顿一家,市占率在 2%左右,而目前国产品牌市占率已经达到约 20%,国产替代开始加速。

  下游应用爆发,伺服系统处于快速发展成长期。近年来,随着下游新兴产业 3c电子、新能源汽车、机器人的爆发,伺服系统在工控自动化市场的比重持续上升。由于工控自动化市场本身的发展向好,加上下游市场的刺激,伺服系统的增速预计将在未来进一步加快。按照伺服系统 24%的占比来看,到 2020 年国内机器人用伺服系统的市场将达到 100 亿。

  目前,我国伺服系统自主配套能力已现雏形,有望进一步加快国产替代。较大规模的伺服品牌有 20 余家,主要有南京埃斯顿、广州数控、汇川技术等。控制器和伺服系统关联紧密,用户选择的排序分别是可靠稳定性、价格、服务,从服务和性价比入手将是国内企业突破的方向。

  机器人控制器是机器人控制系统的核心大脑。控制器的主要任务是对机器人的正向运动学、逆向运动学求解,以实现机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的相互转换,完成机器人的轨迹规划任务,实现高速伺服插补运算、伺服运动控制。机器人控制器由机器人控制器硬件和机器人控制器软件组成。机器人控制器的软件部分是工业机器人的“心脏”,随着科技的发展,工业机器人从下位机到上位机的应用软件方面都有了不同程度的研究成果。

  控制器的技术门槛较低,国内外企业技术差距较小,国内大部分具有大批量生产控制器的产家均具有自主开发控制器的能力。目前国外主流机器人厂商的控制器在通用的多轴运动控制器平台基础上自主研发而成,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此,控制器的市场份额基本和机器人保持一致,国内企业控制器虽然与外企的技术差距相对较小,但是由于缺乏平台基础,国产产家制造的控制器多为封闭结构,存在开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已不能适应智能化和柔性化要求。开发模块化、标准化机器人控制器,各个层次对用户开放将是是未来机器人控制器的一个发展方向。同时随着微电子技术的快速发展,处理器的性能越来越高,成本越来越低廉,高性价比的微处理器使得开发低成本、高性能的工业机器人控制器成为可能。

  国内控制器市场规模持续上升,预计 2020 年国内工业机器人用控制器市场将达到 48 亿,国内的机器人控制器产家主要包括新松机器人、新时达、广州数控、华中数控、汇川科技、固高科技。其中新松的 SIASUN-GRC 机器人控制器具有自主版权,采用交流伺服驱动,绝对码盘检测和大屏幕汉字示教编程盒等多项最新技术,整体性能已达到国际先进水平,是国内第一个可商品化的机器人控制器,具有小批量生产能力。固高科技从 2001 年就开始研发四轴机器人控制器,2006 年涉足六轴机器人控制器,是国内最早研究机器人控制器的企业之一,截止目前,固高控制系统涵盖了从三轴到八轴各类型号机器人,其中技术难度最大的八轴机器人控制系统已经可以实现批量生产。华中数控则早在 1999 年就开发出了华中 I 型机器人的控制系统,经过近 20 年的发展,在控制器领域已具备较大的技术优势,研发出了较为成熟的 CCR 系列机器人控制系统。

  根据产业链进行划分,我国的工业机器人产商可以分为机器人单元产品供应商与机器人系统集成商。由于目前三大核心零部件技术为外国所垄断,我国目前的工业机器人产商多集中于系统集成业务。

  系统集成指通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术,将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中,使资源达到充分共享,实现集中、高效、便利的管理工业上的系统集成涉及到把工业机器人本体、机器人控制软件、机器人应用软件、机器人周边设备结合起来成为系统,应用于焊接,打磨,搬运/上下料、机加工等工业自动化。

  国外巨头由于掌握工业机器人的核心零部件,相对来说其工业机器人本体具有明显的性能和价格优势,毛利率较高,国内生产工业机器人本体的企业很难在同一级别的性能和价格上与之匹敌。相较于机器人单元产品供应商,机器人系统集成供应商还要具有产品设计能力、项目经验,并针对不同领域的客户的个性化需求,提供可适应不同场景、需求的成套装备,属于典型的下游行业导向的市场,根据每个下游行业自动化产品应用的复杂程度,以及行业本身工艺的复杂程度与项目的规模,对系统集成商的依赖程度各不相同,此类定制化的应用和设计导致了系统集成的分区域和分行业特点,市场空间和毛利率都较高。目前汽车、3C 等行业规模较大,控制工艺复杂,因此系统集成业务的市场规模较大,而食品等行业规模较小,市场规模较小。

  我国的系统集成商多为依靠高校背景或行业积累成长起来的企业,相关上市公司包括新松机器人、博实股份、天奇股份、华恒焊接、华昌达、华中数控,以及收购明匠智能的黄河旋风等。

  相对于核心技术为外企所垄断的单元产品领域,国内系统集成商相比于外企具有一定本土优势,主要体现在客户渠道、人才渠道、价格三方面。

  客户渠道方面,国内系统集成商相较外企更为熟悉国内市场以及各个下游市场特点,管理层的人脉优势更为明显,尤其是私企,能够更灵活的响应客户的个性化需求,有效率的进行跑马圈地。

  人才渠道方面,我国目前工程师劳动力市场饱和,工程师供给充足且价格相对低廉,随着我国高等教育人口比例不断提升,我国工程师后续供给仍会保持供大于求的状态,本土系统集成商可以持续获取工程师红利。

  价格方面,与国内具有相似业务的国外系统集成商价格会比国内高出20%-30%,本土系统集成商价格相对低廉,有竞争优势。

  同时,系统集成业务相对于其他工业机器人业务来说,存在着制约其规模发展的不利因素,主要包括技术门槛高,项目差别大,垫资压力大三方面。

  技术门槛方面,下游客户对系统集成商的项目经验、研发水平、资金实力要求严苛,行业进入门槛相对较高。同时由于系统集成所依赖的机器人零部件的核心技术主要被国际厂商所掌握,大部分国内自动化系统集成企业较难针对客户实际需求对系统进行有效的二次开发,因此在自动化相关设备及整体解决方案的会遭遇设计上一定障碍。这种技术瓶颈会制约新系统集成商的进入与已有系统集成企业的进一步发展。

  项目差别上,系统集成业务目前仍处于非标准化阶段,即使是同一下游应用领域的项目,也会由于客户的个性需求而标准不同。而不同下游领域的系统集成业务差别更是千差万别,从方案设计,安装调试,客户试用,付款模式,不同行业的项目都会有其特殊性,因此,同样的标准化设备无法有效满足不同企业的实际需求,系统集成商必须根据企业的实际情况经过定制化改造才能满足企业需求,一个下游领域的系统集成经验难以复制到其他下游领域,这导致大部分系统集成商集中于某几个下游领域,业务规模难以做大。

  垫资压力方面,系统集成企业付款一般采用“3331”的方式,即图纸通过审核后拿到 30%,发货后拿到 30%,安装调试完毕后拿到 30%,最后 10%为质保金。按照这种付款方式,系统集成企业通常需要垫资。一旦项目数量增多或者订单体量增大,系统集成企业会面临巨大的现金流压力,从而限制其接单数量,制约其扩张速度。

  为吸引多方资本,知名系统集成商明匠智能率先在国内发起 IPP 模式,即“政府公共资本-企业社会资本-产业基金”,在 IPP 模式中,下游生产企业在项目初期不需要自有资金改造生产线,而是通过政府的公共资本和企业社会资本共同推进工业4.0 改造。在基金项目开始之后,企业就能收到垫付款项,用于改造工程款项,缩短了企业应收时间。

  目前明匠智能的已经有接近 20 个 IPP 项目落地,充分证明了 IPP 模式的可行性。 IPP 产业基金通过对社会的资源、资金的整合,为企业升级改造和数字化转型升级,募集了资本,最后将收益和风险分摊到了整个社会。这将会是系统集成企业解决解决垫资压力一个参考方向。

  由于工业机器人系统集成下游应用极其广泛,项目与技术的差异性巨大,这决定了系统集成市场很难出现一家独大的情况。目前各家系统集成商多深耕于一部分细分下游市场,而随着工业机器人市场的不断扩张,系统集成市场规模也随之扩大,涌现出了一批具有雄厚的技术实力、先进的管理水平的系统集成商,跨行业的趋势已经逐渐显现,积极拓展其它行业的系统集成业务已经成为龙头集成商发展的一部分。

  随着我国工业化浪潮的推进,制造产业呈现出明显的发展趋势,产品的个性化需求越来越强,生命周期越来越短,结构愈加复杂,同时随着我国人工成本的不断提高,生产组织方式也在发生着转变,异地化的分工与协同越来越重要。然而由于缺乏统一的行业标准体系,各个厂商对产品结构和技术的保护一定程度上阻碍了市场开放标准的运行,所以在整合系统上会面临系统兼容问题,导致系统集成度较低,造成使用与信息传输交换上的不便。

  国务院于 2017 年 11 月 27 日发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,提出工业互联网的发展计划。国务院指出,要在 2025 年“基本形成具备国际竞争力的基础设施和产业体系,覆盖各地区、各行业的工业互联网网络基础设施基本建成”,并在 2018-2020 年三年起步阶段,“初步建成低时延、高可靠、广覆盖的工业互联网网络基础设施,初步构建工业互联网标识解析体系,初步形成各有侧重、协同集聚发展的工业互联网平台体系,初步建立工业互联网安全保障体系”。

  在此背景下,构建一套合理的行业标准,在协议和信息的传输交换处理上做到统一,避免后期信息的堆积而无法得到有效利用,实现标准的开放和统一,已然成为政府、集成商和设备商、工程商的共同努力的目标。

  就目前的机器人系统集成市场而言,市场正朝着强调软硬件结合的方向迈进。对工业数据的利用与工业物联网的构建越来越受到重视,有着软件优势的企业在系统集成领域能获得竞争优势将会更加明显。单纯的硬件集成已经越来越透明化,利润也逐年下滑,面对市场竞争格局逐渐稳定,强大的研发能力将是各大龙头系统集成商保持核心竞争力的保障。

  系统集成商结合自身对工艺和应用的理解,可以挖掘并嵌入自主知识产权的程序或模块,并对集成方案进行封装,融合,就可以将崭新的品牌推向市场,系统集成商都培育和打造了很多具有自主知识产权的核心解决方案,并取得了业内的广泛认可。系统集成商作为企业的合作伙伴,就意味着公司致力于基于某个自动化平台发展自己的业务,供应商的系统平台为集成商淋漓尽致地实现系统集成提供了很好的基础。

  很多自动化厂商适时拓展了应用领域,除了能够提供基础的自动化控制平台之外,还能够面向企业生产的整体环节,为优化生产制造过程提供可视性、可控性、预测性极强的整体解决方案。在基础的自动化平台搭建完成后,未来在企业信息层和生产控制层的结合上会产生巨大的需求并引发更大的投资,也为集成系统的后续市场推广奠定了良好的品牌基础。(END)

  分析师简介:刘军:机械行业首席分析师,2016年加入东北证券研究所,2013年新财富最佳分析师第四名,水晶球卖方分析师第四名。2014年新财富最佳分析师第五名。张晗:美国杜兰大学金融学硕士,2016年加入东北证券研究咨询分公司,任机械行业研究助理。重要声明:本报告由东北证券股份有限公司(以下称“本公司”)制作并仅向本公司客户发布,本公司不会因任何机构或个人接收到本报告而视其为本公司的当然客户。本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。本报告中的信息均来源于公开资料,本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。报告中的内容和意见仅反映本公司于发布本报告当日的判断,不保证所包含的内容和意见不发生变化。返回搜狐,查看更多

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