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工业机器人专题报告:复苏拐点将至,行业前路可期

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1、工业机器人产业链分析

1.1 下游国产化程度高,中下游国产化率有待提升
工业机器人产业链可分为下游的核心零部件、中游的零件制造和下游的系统集成 三大核心环节。

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工业机器人的产业链下游次要包括三大核心零部件以及齿轮、涡轮、蜗杆等材料, 其中三大核心零部件指减速器、伺服系统和控制器。核心零部件对机器人本体的功能、负荷才能、牢靠性等目的起着决议性作用,而且有着较高的技术壁垒,国产化程度低。
产业链中游是工业机器人的本体制造。瑞士的ABB、日本的发那科(FANUC)和安川电机、德国的库卡(KUKA)四大企业被称为机器人“四大家族”,在全球的工业机器人市场中占据抢先地位。与技术壁垒非常高的零部件相比,本体制造的技术难度相对较低,但高端市场的国产化率依然很低。
产业链下游次要面向终端客户,为客户提供整套处理方案,包括系统开发和集成等。从产业链的角度看,机器人本体是机器人产业发展的基础,而下游系统集成则是工业机器人工程化和大规模运用的关键。系统集成的行业壁垒相对较低,国产化率最高。
1.2 核心零部件:产业的核心竞争力,本土企业由低端向上打破
从结构下去看,工业机器人由控制系统、驱动系统和执行机构组成,分别对应控制器、伺服电机和减速器等核心零部件。根据中研普华统计的数据,在多轴工业机器人的成本构成中,减速器、伺服系统、控制系统这三大核心部件的占比分别为36%、24%、12%,是工业机器人中价值量最大的部分。

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国内企业在工业机器人核心零部件范畴的终点较低,但技术程度不断提升,产品 的功能可满足中低端运用范畴的需求;此外,在满足功能要求的前提下,国产零 部件具有更高的性价比,国产本体厂商在成本压力下选择国产零部件的倾向分明。国产核心零部件有望借助国产机器人本体的优势,在中低端运用范畴率先完成突 破,而后逐渐向高端运用范畴延伸,完成与国产工业机器人本体的协同发展。
1.2.1 减速器:价值量最大的核心零部件
减速器是衔接动力源和执行机构的中间机构,具有婚配转速和传递转矩的作用。工业机器人范畴广泛运用的精细减速器有谐波减速器、RV减速器两种。普通来说, RV减速用具有高负载才能和高刚度,但体积较大、价格较昂贵,普通多用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的地位;谐波减速器体积小、传动比高、精细度高、成本较低,次要运用于机器人小臂、腕部或手部。二者在工业机器人范畴的运用各有所侧重、相反相成,目前尚不能互相取代。GGII数据显示,在工业机器人销量市场中,RV与谐波需求量的占比约1:1.23。
减速器作为工业机器人的传动、承重部件,在运用过程中常常遭到磨损,普通来说减速器的寿命在两年左右,在工业机器人8-10年的工作寿命中,需求常常对磨损的减速器停止更换。因此除新增市场外,存量工业机器人的维修保养也是减速器的一个重要市场。GGII估计2020-2023年,工业机器人用减速器需求量超360万台,按两种减速器的需求量占比及平均价格计算,2020-2023年工业机器人减速器市场空间有望超过160亿元
工业机器人运用的精细减速器是纯机械部件,在精度、速度等方面要求极高,需求长期的加工工艺积累,以及大量的对精细加工设备的采购投资。国产厂商起步晚,在设备、材料、工艺等方面与国际龙头企业有着较大的差距,同时也面临着部分的专利壁垒。
目前中国的工业机器人减速器市场由外资主导,日本的纳博(Nab)、哈默纳科(HD)分别是RV减速器、谐波减速器的全球龙头,占据全球工业机器人减速器行业75%左右的市场份额。国内市场方面,目前Nab、HD、住友等国外减速器企业占据国内机器人减速器市场70%以上的份额,国产化率不足30%,但呈现上升趋向。分种类来看,谐波减速器的国产化进程较快,曾经构成了绿地谐波、来福谐波等一批市场份额较高的企业;RV减速器的国产化率较低,但也构成了南通振康、双环传动、秦川机床、中大力德等一批完成批量销售的企业。
1.2.2 伺服系统:国产伺服电机、驱动等有所打破
伺服系统是指以地位、速度、转矩为控制量,可以动态跟踪目的变化从而完成自动化控制的系统,是工业自动化控制设备次要的动力来源之一,普通由伺服电机、伺服驱动器、反馈安装(编码器)三部分构成。伺服系统次要运用于机床工具、电子机械、纺织机械、包装、工业机器人、锂电池等行业。在工业机器人伺服系统中,电机次要采用永磁同步交流伺服电机,伺服驱动次要以总线通讯方式完成对地位、速度和转矩单元的控制,编码器次要采用多圈相对值编码器。
根据GGII的数据,2014-2018年,工业机器人交流伺服系统的市场规模从10.0亿元增至21.5亿元,估计到2023年,机器人用伺服系统市场规模将达到41.0亿元
2018年工业机器人用伺服系统的国产化率为22.3%,大部分市场份额仍由松下、安川、三菱等国外企业占据,但国产化率逐年提升。随着将来国产伺服系统的下游的认可度逐渐提升,国产化率也将持续提升,GGII估计到2023年国产伺服系统的份额将打破40%
1.2.3 控制系统:本体企业自主开发为主,软件方面与国外产品差距较大
控制系统经过各种硬件和软件的结合来完成对机器人的运动地位、轨迹和姿态的控制,并协调机器人与周边设备的关系,是完成机器人控制功能的结构完成。虽然控制系统的成本占比在核心部件中相对较低,但却对机器人的功能和功能起着决议性作用,因此国内外各大工业机器人厂商大多把控制系统作为重要的核心技术。
控制系统包含硬件(控制板卡)和软件(控制算法、二次开发等)两部分,其中软件部分技术难度较高,是控制系统竞争力的表现。成熟的工业机器人厂商在控制系统核心算法上有着深沉的积累,普通采用自主开发的控制器,因此工业机器人的“四大家族”也在控制系统范畴占据抢先优势。目前国产控制器硬件曾经可以满足要求,但软件方面与国外产品还存在差距,仰仗较高的性价比国产控制系统在中低端范畴占有优势。
1.3 工业机器人本体:国产化进程加速
工业机器人本体通常由机械臂、驱动安装、传动单元、传感器等部分组成。本体最后一个轴通常是衔接法兰,用于接装夹紧爪、焊枪、吸盘等操作安装。

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按照按机械结构类型,可分为多关节机器人、平面多关节机器人、坐标机器人、圆柱坐标机器人、并联机器人、工厂用物流机器人(AGV)等。按照运用范畴划分,工业机器人可分为搬运与上下料、焊接和钎焊、拆卸及拆卸、涂层与胶封、加工、洁净室等。根据CRIA的数据,2018年多关节机器人、平面多关节机器人、坐标机器人在国内市场的占有率分别为59.4%、21.4%、14.74%,是国内市场运用最广的机型;搬运与上下料、焊接和钎焊、拆卸及拆卸在国内市场的占有率分别为44.6%、25.0%、22.8%,是国内工业机器人的次要运用范畴。

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与核心零部件相比,工业机器人本体制造的技术难度相对较低,但高端运用市场依然几乎被“四大家族”所垄断。2018年国产机器人本体的市场份额为27.7%,次要集中于中低端市场,市场占有率全体呈现提升的趋向。
1.4 统集成:国产化率高,市场空间大,行业竞争激烈
工业机器人系统集成是以工业机器人为核心,对工业机器人停止二次运用开发并集成配套设备,为终端客户提供满足其特定消费需求的非标准化、个性化成套工作站或消费线。从产业链的角度看,机器人本体是机器人产业发展的基础,而下游系统集成则是工业机器人工程化和大规模运用的关键。根据国际阅历来看,我国工业机器人系统集成形式接近于美国形式,即工业机器人系统集成次要由专业系统集成商完成。

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相较于机器人本体及零部件产业,系统集成的市场规模要远远大于本体市场,而 且行业壁垒相对较低,因此行业的参与者众多、竞争较为激烈、国产化率高。分 行业来看,汽车(整车+零部件+汽车电子)、电子和金属加工行业占比分别为29.8%、21.0%、10.9%,是占比最大的三个行业。在汽车整车、仓储物流等中高端系统集 成范畴,外资系统集成商占据优势地位,本土的系统集成商在中低端的金属加工、汽车电子、电子等范畴占有优势。食品饮料、医疗用品等其他系统集成范畴的定 制化要求高、价值量相对较低,基本被本土系统集成商所垄断。
据MIR Databank的数据,2019年工业机器人系统集成的市场空间达到1857亿元, 其中本土系统集成商的份额约80%。受疫情影响,2020年国内工业机器人系统集 成市场规模或将出现负增长。但自动化消费在新冠疫情严重时极大地保障了制造 业及物流业的正常运转,新冠疫情最终有望加速我国工业自动化的进程。
长期来看,3C制造业投资在5G建设推进下有望保持下行;在标准化、绿色化、智慧化的政策方向下,物流范畴的系统集成需求也有望持续提升;环保政策趋严、制造业转型晋级等需求也将刺激传统制造业的自动化改造。MIR估计,2022年工业机器人系统集成市场规模有望接近2000亿元

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2、工业机器人行业有望迎来复苏拐点

2.1 工业机器人产量疾速回升,下游制造业投资边际回暖
2010年后全球工业机器人销量波动增长,行业呈现一定的周期性。2008年的全球金融危机导致制造业投资推延,工业机器人的销量下降至2009年的6万台。2010 年制造业投资释放,工业机器人的销量大幅提升至12万。2013年到2018年的5年间,全球工业机器人的销量从178,132台上升至422,000台,CAGR达到18.8%。工业机器人次要运用于制造业的扩产和自动化改造,因此工业机器人的销量增速与制造业投资增速相似,也呈现出3-4年的周期特性。
中国大海洋区的工业机器人市场在2010年后疾速长大,2013-2018年的CAGR达到33.3%。2018年中国大海洋区的工业机器人销量达到了154,032台,占全球总销量的36.5%,是全球第一大工业机器人市场。2018年中国大陆的销量较上年同比下降了1.4%,为2010年以来的初次负增长。
从供给端看,疫情过后我国工业机器人行业疾速回暖。2019年终我国制造业固定资产投资增速出现了较大幅度的下滑,从2018年的9.5%下滑至2019年1-4月的2.5%,同期我国工业机器人产量也出现了负增长。整个2019年我国的制造业投资增速不断维持在低位,工业机器人的产量也持续下滑,但降幅收窄的趋向分明。2020年在疫情过后我国工业机器人的产量疾速恢复,上半年工业机器人产量大幅增长10.3%,行业回暖的信号分明。
汽车和3C制造业是工业机器人最次要的下游运用范畴。由于汽车销量的下滑,汽车制造业固定资产投资在2019年3月出现下滑,投资增速一直保持低位甚至负增长。对比历史数据,汽车销量的增速抢先汽车制造业投资增速13个月左右,目前的节点对应着2019年下半年汽车销量大幅下降后降幅逐渐收窄的时期。2020年上半年汽车制造业投资受疫情的影响较大,下半年有望逐渐回到正轨。此外,疫情对购置私家车需求产生了一定的刺激作用,同时近期从地方到地方陆续也出台了一系列波动汽车消费的政策措施,车企的扩产志愿有望提升,因此汽车制造业的投资有望持续边际回暖。

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受益于5G部署带来的相关需求,我国的计算机、通讯和其他电子设备制造业固定资产投资增速保持坚挺,2019年投资增速达16.8%。疫情的冲击不改5G建设的确定性,第二季度末尾3C制造业投资疾速恢复,上半年投资额增长9.4%。此外一季度是3C行业的营收淡季,一季度因疫情而减少的需求将逐渐在淡季释放。随着5G 部署的持续推进,5G手机及相关电子设备的需求量有望疾速添加,继续拉动3C制造业的投资。
2.2 抢先目的印证复苏拐点
日本是全球最大的工业机器人出口国,根据JARA的数据,2019年日本工业机器人的出口占比(按金额)为69.2%。中国是日本工业机器人最大的出口国,根据瑞穗研讨所的数据,2018年日本出口到中国工业机器人占总出口的40%左右。由此推算日本工业机器人约有30%左右售往中国,因此我们以为日本工业机器人定单额一定程度上可以反映出中国的工业机器人需求状况。自2019年第二季度起,日本的工业机器人定单的降幅疾速收窄,自2019年11月起延续正增长,反映出工业机器人市场正在复苏。2020年以往日本工业机器人订单额的增速波动较大,5月份出现负增长,我们以为这次要与疫情的扰动有关,不改行业逐渐复苏的格局。

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从工业机器人“四大家族”之一的安川电机的状况来看,自2019年第二季度以来安川的运动控制、机器人两大业务的订单降幅疾速收窄,2019年第四季度运动控制业务的订单完成了正增长。2020年第一季度受疫情扰动订单增速有所下降。安川来自中国的订单的降幅自2019年以来疾速收窄,反映出中国工业机器人市场需求的回暖。
减速器是工业机器人最核心、成本最高的零部件之一,而Nabtesco是全球RV减速器的龙头企业,产品在大中型工业机器人市场的占有率约60%,因此可经过Nabtesco精细减速器的订单状况对工业机器人的消费端状况停止预判。Nabtesco 精细减速器订单的降幅自2019年第三季度末尾收窄,并在2020年第一季度大幅增长12%,与我国工业机器人的产量增速在疫情后的疾速回升的状况相吻合,侧面反映出工业机器人行业正在复苏。

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3、工业机器人向中低端范畴浸透,产业链迎来国产化良机

根据IFR的统计数据,2018年全球工业机器人的平均密度为99台/万人,制造业强国德国、日本的工业机器人密度均在330台/万人左右。根据我们的测算,2018年中国大海洋区的工业机器人密度为65台/万人,低于全球平均程度,可见我国制造业的自动化程度远不及欧美日韩等制造业发达地区。我国制造业规模宏大而自动化程度较低,意味着我国的工业机器人行业尚有大量的市场潜力:2018年我国制造业失业人数约9954万人(城镇非私营企业失业人数+私营企业和个体失业人数),若能达到美国、意大利等国家200台/万人左右的工业机器人密度,则中国大陆的工业机器人保有量将达到199万台,而2018年中国大陆的工业机器人保有量仅为65万台左右。

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汽车行业是我国工业机器人最次要的下游运用范畴,但我国汽车产业中的机器人浸透率仍相对较低。2017年传统的汽车制造强国美国、德国、日本、法国等国家在汽车产业中的机器人密度均在1100台/万人以上,而加拿大的工业机器人密度更是达到了1354台/万人。西班牙、泰国、中国台湾等国家和地区在汽车产业中的机器人密度也在900台/万人以上,而中国大海洋区的汽车行业机器人密度仅为634台/万人,与我国汽车制造大国的地位不符,可见我国汽车产业中的机器人浸透率仍有很大的提升空间
工业机器人加速向普通工业(非汽车行业)浸透。2019年汽车整车、零部件、电子行业对工业机器人的需求下滑,家电、汽车电子、半导体行业的需求下行但全体增速较低,而金属加工、医疗、光伏、仓储物流、锂电等行业均完成了高速增长,工业机器人的下游运用范畴愈加多元。在2020年终新冠疫情形成的复工复产延期、物流运输受阻等要素对下游行业形成了不同程度的影响,但也加速了工业机器人在物流、医疗用品等范畴的运用。根据MIR的数据,估计2020年物流、医疗用操行业的工业机器人产品增长率分别为20%、26%,半导体、太阳能、锂电范畴的增长率估计也将在10%以上。

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工业机器人向普通工业范畴拓展,产业链迎来国产化良机。汽车制造业对工业机器人的本体及系统集成的要求较高,因此我国汽车制造业的工业机器人的本体市场基本被国外厂商所占据。相对而言,非汽车制造的普通工业范畴对机器人及系统集成的要求较低,而且普通工业范畴的中小企业众多,单批采购规模小、种类分散、价格敏感度高,不断以来都不是国际龙头企业开拓的重点。而国产机器人在性价比上具有优势,功能也可以达到要求,比较容易切入中低端的普通工业范畴。根据IFR的数据,2018年国产工业机器人在金属和机械加工、橡胶和塑料制品等范畴的占有率远超国外产品,可见国产产品在中低端市场具有优势。随着工业机器人加速向中低端范畴浸透,国产机器人本体有望迎来发展良机,国产核心零部件也有望与国产本体协同发展,在中低端运用范畴完成打破,并向高端范畴延伸。
我国休息力成本不断提升而工业机器人价格持续下行,“机器换人”的成本优势凸显。随着老龄化程度的加深,我国的休息成本螺旋式上升。而随着以“四大家族”为代表的国外本体企业在中国设厂扩规划,全球工业机器人产业链向中国大陆转移,工业机器人的价格也在持续下行。根据2014年出版的《工业机器人技术及运用》,运用工业机器人的年均成本将在第三年与普工基本持平。而随着2014 年后休息力成本的提升和工业机器人价格的下降,目前采用工业机器人替代人工的成本优势将愈加分明。
4、日本的发展历程与启示:我国工业机器人行业将走向疾速普及期

4.1 日本工业机器人的发展分为四个阶段
日本在工业机器人制造范畴具有全球抢先的地位,同时日本也是工业机器人的运用大国。根据IFR的数据,2017年日本的工业机器人制造商交付了全球一半以上(约55%)的工业机器人,而日本的工业机器人保有量也高达29.72万台,是仅次于中国大陆的工业机器人运用大国。
1962年工业机器人在美国诞生,同期日本经济的疾速发展也带来了休息力不足的成绩,因此诞生于美国的工业机器人迅速被日本所接受。从1967年川崎重工引入机器人技术末尾,日本的工业机器人发展史可以分为四个阶段:
引入期(1967-1970):1967年日本川崎重工从美国引进了机器人及其技术,并建立了消费车间。1968年,日本试制出第一台工业机器人。
适用期(1970-1980):经过持续的技术消化,日本工业机器人进入了发展慢车道,日本大规模推行工业机器人在机械、电子、汽车等强势产业中的运用。日本的工业机器人的年产量从1970年的1350台迅速增长至1980年的19873台。
普及期(1980-1990):日本工业机器人进入了繁荣鼎盛的时期,各个范畴都在推行工业机器人的运用,日本工业机器人的产量、保有量和密度疾速提升。
波动期(1990-):日本国内工业机器人市场基本饱和,保有量增速放缓甚至负增长。与此同时日本工业机器人企业末尾拓展国际市场,出口市场逐渐成为支撑日本工业机器人产业的次要力气。根据JARA的数据,2005年日本工业机器人的出口占比为61.3%,2010年增长至76.2%,此后出口占比基本保持在70%上下。

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4.2 目前我国的工业机器人行业相似于日本上世纪80年代
日天分够成为“机器人王国”的缘由是多方面的。从产业层面来看,日本在1970 年左右进入了工业化后期阶段,面临着较大的产业晋级的压力,需求在停止产业结构晋级的同时提升消费效率、降低消费成本,以保持本身在国际分工体系中的地位。工业机器人不只可以提高消费效率和产质量量,还能有效降低消费成本和损耗,因此大力推行工业机器人就成为了日本完成产业晋级的必然选择。
目前我国也曾经进入工业化后期阶段,2019年我国第一、第二、第三产业的GDP占比分别为7.1%、39.0%、53.9%,与日本工业机器人产业疾速发展的1970-1980年相似。异样的,我国的制造业也面临着停止产业晋级、提升产品竞争力的压力,自动化曾经成为推进产业晋级的重要内生动力,推行工业机器人的运用是完成产业晋级的大势所趋。
日本社会的高度老龄化也是工业机器人疾速发展的重要缘由。通常以为,当一个国家或地区65岁及以上人口占比超过7%时,意味着进入老龄化;达到14%为深度老龄化。日本自1970年步入老龄化社会,此后日本的人口结构不断恶化,目前日本曾经成为世界上老龄化程度最高的国家之一。根据世界银行的统计,1985年日本65岁以上人口占比超过10%,2006年超过20%,进入超老龄化社会。另外,日本的老龄化速度也很快,人口老龄化率从7%上升到14%仅用了24年。日益严峻的老龄化成绩使得日本迅速接受并且积极推行工业机器人的运用。
我国也在2001年进入了老龄化,2019年65岁及以上人口占比达到11.47%。根据日本内阁府发布的《高齢社会白書》,估计我国将在2025年进入深度老龄化阶段, 老龄化率从7%上升到14%的工夫异样也是24年。从老龄化程度和速度来看,目前我国的老龄化阶段与日本上个世纪80年代相似,我国也将面临对休息力密集产业停止自动化改造的理想需求。
2018年我国工业机器人的密度为65.2台/万人,接近日本1984年的程度。综合产 业结构、人口老龄化程度、工业机器人密度等要素,我们以为目前我国工业机器 人产业无论是发展现状还是社会环境,都与日本上世纪80年代的疾速普及期相似。复盘日本的工业机器人发展史,我国的工业机器人行业也将进入相似于日本上世 纪80年代的片面推行、需求疾速增长的发展阶段。
5、投资建议与公司梳理(详见报告原文)

我国工业机器人产量在疫情后疾速恢复,下游制造业投资持续边际回暖,各项前瞻目的也验证了工业机器人产业的复苏拐点将至。在工业机器人本体与核心零部件方面,随着工业机器人加速向中低端范畴浸透,在中低端运用范畴占有优势的国产本体企业将迎来发展良机,同时也有望带动国产核心零部件的协同发展。建议关注掌握核心技术、完成批量销售的本体及核心零部件企业。
在系统集成方面,工业机器人系统集成范畴的国产化率较高,市场空间大,有望率先受益于制造业投资的回暖。但系统集成范畴竞争者众多,将来行业将面临整合,建议关注具有规模优势、客户优势的工业机器人系统集成龙头企业。
……
(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:万联证券)

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大神点评4

金色d记忆 2020-8-5 18:53:00 显示全部楼层
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独在异乡为异客 2020-8-7 07:08:02 来自手机 显示全部楼层
楼下的接上
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sgzy 2020-8-8 09:01:51 来自手机 显示全部楼层
为了三千积分!
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cad 2020-8-8 17:31:00 显示全部楼层
无论是不是沙发都得回复下
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