(報告出品方/作者:東莞證券,黃秀瑜)
核心觀點
智能轉型時代,機器人前景可期。智能化時代到來,工業機器人和服務 機器人逐漸普及。疫情後制造業走出低迷,中國工業機器人月産量創新 高。全球老齡化問題日益嚴重,中國作爲勞動密集型制造大國也已出現 老齡化現象,出現劉易斯拐點,自動化生産或成制造業剛需配備。中國 “十四五”規劃將加速智能制造産業鏈進程,工業機器人行業將受益。
制造業升級轉型,工業機器人穩速增長。工業機器人下遊應用企業多爲 制造行業,如汽車、電子、食品、飲料等。中國2019年工業機器人裝機 量爲14.05萬台,預計2022年有望突破20萬台。目前中國工業機器人密度 排全球第15名,2019年中國汽車行業工業機器人密度較非汽車行業高, 但與美、日、德相比仍有一定差距。預計汽車行業、非汽車行業工業機 器人密度將持續增高,工業機器人需求量將穩定上升。
核心零部件高技術壁壘,伺服系統進口替代有望突破。工業機器人上遊 核心零部件分別爲控制系統、伺服系統、減速器,相比中、下遊技術壁 壘較高。目前國內市場高端核心零部件仍然以進口爲主,中國出口核心 零部件大多爲中低端産品。工業自動化上遊核心零部件控制器由日本發 那科、瑞士ABB、日本安川電機、德國KUKA占領;伺服系統主要是日 系企業天下,國內企業市場份額占比約15%;減速器日系企業占比70% 以上,國內企業占比不足30%。國內伺服系統企業埃斯頓、彙川技術、 雷賽智能的技術已達世界水平,有望逐步實現進口替代。
安川電機領頭伺服系統領域,國內企業加速追趕。安川電機擁有伺服系 統領域全球前沿技術,處于行業頂端;埃斯頓、彙川技術、雷賽智能核 心技術已達世界水准。安川電機和埃斯頓均爲工業機器人産業鏈一體化 覆蓋模式,彙川技術和雷賽智能還涵括其他自動化産品業務。安川電機 新伺服産品達世界頂級,埃斯頓、彙川技術、雷賽智能的伺服産品參數、 規格與安川電機大致相同,有望實現進口替代。
1.智能轉型時代,機器人前景可期
1.1 制造業 PMI 持續高于榮枯線,下遊制造行業複蘇
隨著科技進步,機器人的技術逐漸成熟,機器人産品應用在各個行業的不同場景。 根據應用環境,國際機器聯盟(IFR)將機器人分爲工業機器人和服務機器人,其中工 業機器人主要包括切割焊接機器人、裝配機器人、噴塗機器人、運輸機器人、分揀機器 人等;服務機器人包括個人/家用機器人、專業服務機器人以及特種機器人三類。
兩類機器人相比較,服務機器人多見于日常生活,如掃地機器人、送餐機器人、場 地機器人、陪伴機器人等愈發常見。Digitimes 指出留守老人在發達國家中已成爲重要問 題,而陪伴機器人的出現有助于降低老年人因孤獨産生的精神和經濟成本,也能提升老 人的生活質量和居家安全。
工業機器人普遍用于工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置,具有一定的 自動性,可依靠自身的動力能源和控制能力實現各種工業加工制造功能。工業機器人被 廣泛應用于汽車、3C、物流、化工等各個工業領域之中。工業機器人由三大部分六個子 系統組成。三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分。六個子系統可分爲機械結構系 統、驅動系統、感知系統、機器人-環境交互系統、人機交互系統和控制系統。機器人學 院提出工業機器人成本通常僅爲人工成本的四分之一,且在工作質量、效率方面有所提 升。
中國、美國、歐洲、日本、全球制造業 PMI 在 2019 年呈下降趨勢,在 2020 年疫情 影響初期,景氣度受挫,下降至近十年曆史低位。自 2020 年初疫情爆發,中國 2020 年 2 月制造業 PMI 跌落近年低位 35.7%,3 月回升並連續 13 個月位于榮枯線上。2021 年 3月環比提高 1.3 個百分點至 51.9%。中國制造業 PMI 指數顯示國內經濟保持複蘇態勢, 制造業景氣度良好,行業仍處于擴張階段。
2021 年 3 月美國、歐洲、日本、全球制造業 PMI 均高于中國,分別爲 64.7%、62.5%、 52.7%、55%。數據顯示美國、歐洲、日本、全球制造業景氣度站在榮枯線上,由此反 應各國和全球經濟均在持續複蘇。
另外,2020 年初制造業工業增加值指標觸底至-1.8%,通用設備制造業、專用設備制造 業工業增加值指標分別爲-5.4%、-2.2%;隨後呈上升趨勢至 2021 年 3 月,制造業工業增 加值爲 15.2%,通用設備及專用設備制造業工業增加值高于行業平均水平,分別爲 20.2%、 17.9%,制造行業複蘇態勢明顯。
1.2 人口老齡化,自動化生産成剛需
如果 65 歲以上老年人口占總人口數達 7%,意味著國家或地區的人口處于老齡化社 會。日本統計局數據顯示,制造業大國日本早在 1980 年已進入人口老齡化階段,截至 2019 年 65 歲及以上人口爲 3582 萬人,占總人口比例 28.39%。自 1995 年開始日本出生 率持續低于 10‰,人口增長率于 2009 年第一次出現負增長。2011-2019 年日本人口連續 9 年出現負增長,且降幅呈持續擴大趨勢,從-1.9‰擴大至-2.1‰。
雖然日本進入老齡社會已久,但日本仍保持制造業大國地位,2018 年工業機器人出 口量是中國的 2 倍。這有賴于日本專注于高新技術發展,制造業自動化覆蓋率高,工業 機器人密度高達 364 台/萬人。2019 年中國工業機器人出口量激增 76%至 10.55 萬台,相 較日本出口量僅差 318 台。近兩年中國工業機器人出口量有望趕超日本成爲出口量第一。
國家統計局數據顯示,中國 2019 年 15-64 歲人口爲 98910 萬人,占總人口比例爲 70.65%。與 2018 年相比下滑 0.5 個百分點,從 2010 年開始連續第 9 年下降且降幅有持 續擴大的趨勢。65 歲及以上人口從 2000 年逐年上升至 2019 年的 17603 萬人,占總人口 比例 12.57%,同比增長 0.6 個百分點。此外,自 2000 年開始,嬰兒出生率和自然增長 率呈下降趨勢,在 2012-2016 年小幅上升後繼續下降。2019 年出生率和自然增長率跌至 近十年最低,分別爲 10.5‰和 3.3‰。2019 年出生率較 2018 年下降 0.4 個千分點,嬰兒 出生人數比 2018 年減少接近 60 萬人。中國社會人口老齡化嚴重,已出現劉易斯拐點。
另一方面,制造業城鎮單位就業人員平均工資從 2010 年的 30916 元提升至 2019 年 的 78147 元,年複合增長率爲 10.85%。假設按照每年 10%的平均工資增長率,工資增 速遠高于年通脹水平,員工薪資對企業將是一個沉重負擔。另外,在電力供應充足情況 下工業機器人可 24/7 工作。工作精細度、生産效率方面相比人工生産也有明顯提升。
我國的勞動密集型産業以低廉的勞動力成本著稱,該特點推動了我國的經濟發展, 使中國成爲世界制造工廠。近年由于人口老齡化和人工成本提高,削弱我國制造行業競 爭力,也對勞動密集型産業帶來沖擊。制造業承受壓力增大,行業未來的不確定性隨之 提升。這或許是行業轉型的新拐點,打破現狀將生産自動化全面實行,有望將自動化生 産普遍化,成爲制造企業生産的剛需配備。
1.3 國家大力推動智能發展,促進工業機器人技術創新
中國制造業轉型除了需要行業領頭企業帶領改革創新,還需國家政策扶持輔助加速 進程。爲了貫徹“中國制造 2025”,機器人作爲智能制造發展領域的重要一環,推進我 國工業機器人行業的健康發展,國家出台一系列相關政策支持與鼓勵工業機器人的技術 創新和行業發展。國務院在 2016 年發布的《機器人産業發展規劃(2016-2020 年)》, 明確到 2020 年工業機器人年産量達 10 萬台,機器人密度達 150 以上。根據國家統計局 數據,2020 年底中國工業機器人年累計生産 237068 台。IFR 公布數據顯示 2019 年中國 工業機器人密度已達 187 台/萬人。
同時,工業機器人作爲制造業自動化升級的關鍵設備,行業潛力巨大。行業通過推 出標准體系將提高行業進入壁壘,促進行業企業技術革新提高技術壁壘。我國工業機器 人發展已數十年,標准體系已初步形成,但可能存在標准缺失或老化問題,且近年來機 器人行業發展快速。2017 年頒發《國家機器人標准體系建設指南》提出制定行業完整標 准體系,建立檢測評定系統;予以應對由于行業的研發技術標准滯後帶來的企業技術要求統一困難,産品質量缺保證等問題。另外,國家在多項政策中提出,多個高端設備行 業包括機器人行業應加強檢測認證體系和鼓勵行業標准化建設。爲促進積極性,國家將 團體標准納入各地財政補貼範圍。
2021 年我國“十四五”規劃和 2035 年目標綱要提出,持續鼓勵、推動智能産業發 展,工業機器人行業也將受益。具體內容是推動機器人等産業的創新發展和“機器換人” 計劃。國産替代也將成爲未來重要主題。目前大部分國內工業機器人企業技術暫未達到 世界級水平,廠家生産大多爲低端産品。高端工業機器人所需核心零部件多爲國外知名 企業生産,但國內仍有多家優秀上遊核心零部件企業,如伺服系統企業埃斯頓、彙川技 術和雷賽智能等。
2.制造業升級轉型,工業機器人穩速增長
2.1 工業機器人月産量創新高,需求量有望突破 20 萬
工業機器人指在工業領域中的多關節機械手臂或其他擁有多自由度的機械裝置。它 能 365 天 24 小時無間斷替代人工從事流水線生産環節的工作。工業機器人集成了機械 制造、電子電器、計算機編程等頂級技術制造而成,是智能制造領域具有代表性的産品 之一。
工業機器人在全球範圍應用廣泛,從工業機器人密度可以了解到國家或地區的自動 化生産程度。工業機器人密度可作爲指標判斷各國、區域制造業自動化程度差異。數據顯示 2019 年亞洲工業機器人密度已超過歐洲、美洲、乃至全球,分別爲 118 台/萬人、 114 台/萬人、103 台/萬人、113 台/萬人。亞洲的工業機器人密度 2012-2019 年複合增長 率爲 14%,高于全球工業機器人密度增長率 10%,是歐洲和美洲工業機器人密度增長的 2 倍。在 2019 年全球國家與地區制造業工業機器人密度數據中,新加坡(918 台/萬人)、 韓國(855 台/萬人)和日本(364 台/萬人)爲前三名,是工業機器人高密度國家。中國 以 187 台/萬人排在 15 位,2012-2019 年複合增速高達 49.89%,遠高于日本和韓國的年 複合增速,分別爲 1%、12%。
根據 IFR 統計,近十年中國是工業機器人需求大國,2013 年中國工業機器人裝機量已超越日本,占據當年全球裝機量的 1/5;2019 年全球工業機器人裝機量達 37.3 萬台, 中國的裝機量達 14.05 萬台,占全球總量的 37.67%;比 2018 年稍有回落,主要反映汽 車和 3C 行業正經曆艱難時期。2020 年全球有 270 萬台工業機器人正在運行工作中,同 比增長 12%;2020 年工業機器人累計産量 23.7 萬台,同比增長 26.81%;2021 年 3 月, 中國工業機器人月産量 33075 台,同比增長 91.84%,創月産量新高;2021 年 1-3 月累 計生産 78714 台,同比增長 127.2%,工業機器人的需求量持續上升。
2019 年工業機器人下遊應用行業需求量有明顯下降,尤其汽車和 3C 行業相比 2018 年購買量共下降約 4 萬台。我們認爲 2020 年上半年疫情後工業機器人需求不降反升, 隨著全球經濟的進一步複蘇,我們預測 2020-2023 年工業機器人裝機量分別爲 16.85 萬 台、19.38 萬台、21.32 萬台、22.39 萬台。
在進出口方面, 2019 年中國工業機器人進口量 6 萬台,同比下降 39.37%。中國出 口量 2017-2019 年持續上升,分別 2.77 萬台、6 萬台、10.55 萬台,出口量年複合增速 94.91%。根據 IFR 的數據,中國工業機器人出口均價 2280 元/台遠低于進口均價 16309 元/台,進出口均價差異嚴重。主要原因爲中國出口工業機器人大部分爲中低端産品,高 端産品仍以采購國外廠商爲主,導致進出口金額的懸殊差距。
2.2 下遊應用行業廣泛,長尾行業有望拉動需求
2019 年汽車行業仍是全球下遊行業應用工業機器人占比最高的行業,占比 33.9%。 電子行業占比 24.68%,排名第二。金屬加工行業、塑料和化學制品行業、食品行業分別 占比爲 10.32%、6.68%、2.97%。
根據 IFR,2019 年中國仍然是工業機器人全球第一大潛力市場。工業機器人在中國 的應用範圍廣泛,服務于國民經濟 44 個行業大類。工業機器人主要服務于制造業;按 細分應用行業分,中國工業機器人在下遊行業分布與全球分布基本相同,汽車、電子以 及金屬加工行業占據前三,分別爲 35.79%、28.7%、8.19%。
2018 年末開始制造業面臨巨大下行壓力,固定資産投資增速持續下滑,2020 年 2 月受疫情影響觸底,制造業固定資産投資完成額累計增速-31.5%。疫情後固定資産投資 完成額累計增速持續上升至 2021 年 2 月,2021 年 3 月整個制造業固定資産投資完成額 累計增速較 2 月呈下降趨勢,主要原因系 2020 年 2 月基數較低導致。2021 年 3 月制造 業固定資産投資完成額累計增速爲 29.8%,計算機、通信和其他電子設備制造業固定資 産投資完成額累計增速 40.4%,高增速拉動行業平均水平。2021 年 2 月汽車制造業固定 資産投資完成額累計增速在經曆約 3 年持續低增長和負增長後,首次出現高于 10%的正 增長,3 月累計增速回落至-3.3%;食品制造業、金屬制品業、通用設備固定資産投資完 成額累計增速分別爲 25.6%、23.6%、19%。
2011-2019 年中國工業機器人密度年複合增長率高達 44%。由于我國工業機器人行 業仍在高速發展,生産自動化有序進行,我們認爲 2020-2023 年中國工業機器人密度將 以 20%複合增速增長。預計 2020-2023 年我國工業機器人密度將會達到 224 台/萬人、269 台/萬人、323 台/萬人、388 台/萬人。國內工業機器人市場空間巨大。
IFR 數據顯示,我國 2019 年汽車行業工業機器人密度全球排名第 12 位,達 938 台/ 萬人。和美國 1287 台/萬人(全球排名第 7 位)、德國 1311 台/萬人、日本 1248 台/萬人 相比,中國汽車行業自動化生産和發達國家的差距已逐漸收窄,2010-2019 年汽車行業 工業機器人密度年複合增長率爲 27.55%,結合汽車制造業的固定投資完成額累計增速持 續負增長和現有數據的增長周期等因素考慮,我們認爲 2020 年、2021 年、2022-2023 年工業機器人密度增長約 9%、20%、10%;假設按此速度增長計算,預測 2020-2021 年 中國汽車行業工業機器人密度將分別達 1022 台/ 萬人、1234 台/萬人;2022-2023 年的汽 車行業工業機器人密度分別爲 1361 台/萬人、1502 台/萬人,2023 年中國汽車行業工業 機器人密度接近日本的密度峰值,同時也是我國近 10 年來的密度最高點,我們認爲之 後將會在此峰值波動停留一段時間。 2019 年中國、美國、日本、德國非汽車行業工業機器人密度分別爲 95 台/萬人、139 台/萬人、273 台/萬人、199 台/萬人。
2019 年國內非汽車行業自動化生産仍在起步階段, 僅爲汽車行業 2010 年的水平,上升空間巨大。我們認爲隨著工業機器人技術愈發成熟, 作業更加精細化,工業機器人在食品、飲料等長尾行業中的包裝、挑揀、分配等工作的 使用率將逐漸提高。預測 2020-2023 年中國非汽車行業工業機器人密度以 35%增速增長, 分別達到 128 台/萬人、173 台/萬人、234 台/萬人、316 台/萬人。
經曆疫情影響,自動化生産的優勢凸顯。同時在食品飲料行業中,減少産品與人的 接觸更有利于保障食品安全。我們認爲長尾行業將加大自動化生産力度,對于“機器換 人”將會加速進行。有望拉動對中遊工業機器人的需求,工業機器人産業鏈上遊也會隨 之受益。
3.核心零部件高技術壁壘,伺服系統格局分散
我國工業機器人行業在經曆數十年發展後形成完整的行業産業鏈。上遊零部件作爲 原材料對于工業機器人極爲重要,三大核心零部件控制系統、伺服系統、減速器分別占 總成本的 12%、22%、32%,合計成本占比近 7 成;目前國內大部分零部件較依賴國外 知名廠商。中遊爲機器人本體,下遊是集成系統。目前工業機器人的應用市場包括汽車、 3C、食品、飲料等行業。
3.1 控制系統
控制器相當于工業機器人的大腦,對機器人的性能有決定性影響。工業機器人的控 制器主要包括兩個部分,第一是控制櫃,控制櫃中包含了多個 PLC 控制模塊,用于控制 機器人六軸或 N 軸的運動;第二是示教器,示教器是人機掌控的連接器,可用于編程和 發送控制命令給控制櫃以命令機器人運動。工業機器人控制系統的主要任務是控制機器 人在工作空間中的運動位置、姿態和軌迹,操作順序及動作的時間等,具有編程簡單、 軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。
控制器分爲硬件和軟件,核心技術爲軟件算法,與本體一樣大部分均爲品牌自主研 制。控制器硬件方面國內外技術基本無異,軟件算法方面國外企業優勢凸顯。國內外控 制器差距在于軟件的算法、反應速度、兼容性等方面。由于核心算法的優勢,使用外資 企業的控制器的工業機器人在穩定性、故障率等指標均優于國內企業。控制器通過伺服 系統操作實現工業機器人的精細動作;尤其四大家族擁有軟件的底層算法,令工業機器 人反應速度與准確定位等方面均優于其他企業。
控制器下遊應用廣泛,前五大行業分別是工作機械(11.73%)、包裝(11%)、紡 織(9.59%)、工業機器人(9.11%)、半導體(7.43%),總共占比 48.86%。控制器在 中國的市場規模從 2015 年 20.7 億元增至 2018 年 42 億元,年複合增速 26.6%。假設每 台工業機器人配套一套控制器系統需3.5萬元,根據中國工業機器人銷量預測,2019-2023 年控制系統規模分別爲 49.2 億元、59 億元、67.9 億元、74.6 億元、78.4 億元。
中國控制器市場主要以四大家族發那科、庫卡、ABB、安川電機爲主導,分別占比 爲 16%、14%、12%、11%,CR4 占據約 53%市場份額;外資品牌控制器的國內市場份 額占比超過 80%。國內控制器企業的軟件算法技術與國外存在差異,尚未對市場上知名 品牌或四大家族形成威脅。
3.2 伺服系統
伺服系統又稱隨動系統,是用來精確地跟隨或複現某個過程的反饋控制系統。伺服 系統使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變 化的自動控制系統。它的主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調控 等處理,使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。伺服系統作爲工業自 動化的重要組成部分,是工業機器人的執行器,利用電動機産生的力矩驅動機器人本體, 使機器人得以做出各種動作。一個普通的伺服系統主要由伺服驅動器、伺服電機、編碼 器(反饋裝置)三部分構成。
伺服驅動器是用來控制伺服電機的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交 流馬達,屬于伺服系統的一部分,主要應用于高精度的定位系統。一般是通過位置、速 度和力矩三種方式對伺服電機進行控制,實現高精度的傳動系統定位。伺服電機是指在 伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。它可控制速度, 位置精度非常准確,可以將電壓信號轉化爲轉矩和轉速以驅動控制對象。編碼器是將信 號或數據進行編制、轉換爲可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。
機器人自由度的高低取決于其可移動的關節數目,關節數愈多,自由度越高,位移 精准度也越出色,所需使用的伺服電機數量就相對較多;簡單而言,越精密的工業型機 器人,其內的伺服電機數量越多。目前全球伺服系統以日本品牌爲主導分爲三大類,日 系、歐美系、國産。日系代表有松下、安川、三菱、三洋等;歐系包括西門子、施耐德 等;國産企業有埃斯頓、彙川技術、雷賽智能以及中國台灣的台達等。我國大陸伺服系 統技術比日本、歐美企業起步較晚,在 2000 年後開始自主研發。目前我國伺服系統大 部分進口爲主,中國大陸企業國內市場占比仍有待提升。
2019 年日本品牌伺服系統企業松下和安川占據第一、二名。日系品牌銷量有下滑趨 勢,總占有率相比 2018 年下降 4%至 43%;歐美品牌除施耐德(2.5%)銷量下降導致總 占有率下降 1%至 9%,西門子(4.2%)、貝加萊(2.3%)銷量均有稍微漲幅;中國大陸企業彙川科技(10.7%)、雷賽智能(2.3%)與台企台達(13.5%)總體占據市場份額 26.5%,較上年有 1.5%漲幅。經曆 20 年發展,通過引進與吸收國外先進高新技術,國 內伺服系統企業在高速成長,在中國市場占據份額有望持續增加。
近年來國內伺服系統行業發展迅速,廣泛應用于電子制造、機床工具、紡織機械、 包裝機械、機器人等行業。伺服系統在電子制造行業應用量最大達 17.7%;機床工具 (16.1%)、紡織機械(10.4%)應用量位列第二、三名;包裝機械和機器人行業分別占 10%、8.7%;其他行業占比 22.6%,包括锂電制造設備、3C 制造設備、橡膠機械等行業。 我國伺服系統規模穩速增長,從 2012 年 52 億元增長至 2018 年 116.53 億元,年複合增 長 14.39%。
2019 年制造業明顯受壓,多個行業市場規模出現下降,我們認爲 2019 年伺服系統 市場規模降幅小于工業機器人銷量降幅,綜合考慮,我們認爲 2019 年伺服系統規模下 降約 4%至 111.9 億元;2020-2021 年將以 18%增速,2022-2023 年將以 15%增速,對應 每年伺服系統市場規模分別爲 132 億元、155.8 億元、179.1 億元、206 億元。
3.3 減速器
減速器是工業機器人必不可少的核心零部件之一,決定工業機器人的精度和負載。 控制器發出指示,伺服系統執行,減速器此時便發揮作用。由于工業機器人各軸的轉速 和力矩參數未必在伺服系統的工作範圍內,因此要搭配減速器使工業機器人各軸參數輸 出達到需求值。減速器是連接伺服電機和執行機構之間的中間裝置,它負責把伺服電機 高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪齧合輸出軸上的大齒輪來達到減速目的,並傳遞 更大的轉矩。減速器構成工業機器人運動的“關節”,每個關節使用的減速器各不相同。 工業機器人對減速器的精度、負載和壽命等要求極高,其技術壁壘是工業機器人核心零 部件中最高的一個,是對工業機器人本體性能影響程度最高的核心零部件。
在全球減速器銷量占比中,RV 減速器和諧波減速器各占 40%,Spinea 減速器占剩 余的 20%。RV(Rot-Vector)減速器和諧波減速器爲工業機器人用的主流減速器。兩者 主要區別爲承重量不同;RV 減速器主要用于 20KG 以上工業機器人關節,主要安裝于 機座、大臂、肩部等重負載部位。諧波減速器主要用于 20KG 以下工業機器人關節,主 要安裝于小臂、腕部、手部等部位。
減速器對技術要求極高,核心技術工藝主要在齒面熱處理、加工精度、成組技術、 裝配精度等方面。在核心工藝上的絲毫差距會影響減速器的精度、剛度、損耗速度和壽 命。2018 年日系企業納博特斯克和哈默納科占據全球減速器市場份額的 75%,基本壟斷 全球市場。國內在核心技術方面相比國外相對較弱,還需有經驗累積的過程。根據 GGII 數據顯示,目前國內機器人減速器 70%以上份額仍被外資企業壟斷,國産減速器份額占 比不足 30%。減速器市場格局變化不大。四大家族僅減速器均無自主研發,使用的減速 器均爲外購産品。RV 減速器和諧波減速器領域分別由納博特斯克、哈默納科壟斷。
近年,國內諧波減速器的進步較爲明顯,國産諧波減速器行業湧現值得關注的企業, 綠的諧波表現較爲亮眼,工藝技術水平已達國際水准;RV 減速器技術差距仍有一段距 離。由于減速器作爲承重,傳動的零部件,磨損消耗速度較快,一台工業機器人需要 4-6 套,使用壽命大約在兩年。智研咨詢表示 2018 年一台 RV 減速器約 5000 元,一台諧波 減速器約 2000 元。通過技術進步等因素影響,我們認爲未來 RV 減速器和諧波減速器兩 者的合理定價分別爲 4000 元和 1250 元。我國 2023 年減速器市場規模將達 121 億元。
4.安川電機領頭伺服系統領域,國內企業加速追趕
4.1 安川電機
日本安川電機成立于 1915 年,初創至今已有百年曆史,可分爲幾個階段。1915-1949 年是安川電機的初創期;1950-1970 年動態的安川(モートルの安川)主營動態控制業 務,于 1958 年研發全球第一部伺服電機(minertia 電機);1970-1990 年自動化的安川 (オートメーションの安川)開始提供自動化業務;1990-2005 年機電一體化的安川(メ カトロニクスの安川)開始推動機械電子工程發展;2005 至今安川(トータルソリュー ションの安川)已經成爲能爲客戶提供工業自動化全方位解決方案,同時公司在工業機 器人的研發與生産方面已超過 50 年經驗,特別是動態控制(控制系統和伺服系統)領 域的工業機器人核心技術處于世界頂級水平。根據公司最新數據顯示,公司在全球伺服 系統市場份額占比 17%,相比 2018 年下降 1 個百分點。
公司是全球工業機器人行業領頭企業之一,與日本發那科、瑞士 ABB、德國庫卡並 稱工業機器人四大家族;業務覆蓋工業機器人上遊控制和伺服系統、中遊工業機器人本 體、下遊工業機器人系統集成應用的全産業鏈。公司在采購方面有一套對環境保護准則, 對供應商的篩選也有一套嚴格的標准;産品在安川電機工廠生産過程中會根據既定流程 把對環境影響降至最低。安川電機伺服産品系列包括Σ-7 系列、Σ-V 系列,Σ-V Mini 系列和大容量Σ-V 系列,主要應用于電子、機械行業,各系列特點明顯,公司技術優勢 主要在于性能穩定。公司 2021 年 2 月宣布研發伺服新産品“AC Servo Drive Σ-X”,轉 速從每分鍾 6000 轉提高至 7000 轉。新款伺服電機的轉速爲目前世界最高水平,停止時 的精度也大幅改良,誤差從 2 厘米減至 4 毫米。此外,安川電機執行董事表示,新型伺 服産品除了供應現有下遊行業外,並希望延伸至光伏、锂電等行業,還將深挖去碳化等 環境保護相關市場。安川電機高端技術、品牌效應、發展曆史等方面存在優勢,使公司 議價能力較強,占據較大市場份額;同時與合作夥伴有著良好且信賴關系,共同發展願 爲全球客戶提供優質的産品和世界前沿技術。
公司專注于長期經營策略“Vision 2025”中的“i3-Mechatronics”體系,代表“integrated” (統合的に:整合)、“intelligent”(知能的に:智能)、“innovative”(革新的に: 創新)。實現“産品銷售+解決方案銷售”一體化,即從銷售單品轉型爲産品和解決方 案共同銷售;基于客戶工廠設備和數據,通過大數據做分析並提供解決方案。目前 i 3 機 電一體化將在安川電機生産工廠實行,不斷完善後推出。同時公司致力于數字化轉型, 結合“i 3 -Mechatronics”體系望達到工業生産核心競爭優勢。
4.2 埃斯頓
南京埃斯頓自動化成立于 1993 年,是國內工業機器人行業龍頭。公司業務與安川 電機在工業機器人業務方面相同,覆蓋上中下遊,構建從技術、成本到服務的全方位競 爭優勢。實現機器人産品線“ALL MADE BY ESTUN”的戰略。2015 年埃斯頓于深交 所上市,進入快速發展階段。公司先後收購意大利 Euclid、英國 Trio、美國 Barrett、德 國 M.A.i、德國 Cloos 等工業機器人技術型公司,爲公司擴大技術優勢、走向國際化提 供強勁的支持,向工業機器人四大家族看齊。
目前公司是中國少數具有控制器、伺服系統等機器人核心部件自主核心技術的機器 人企業,公司將不斷鞏固技術領先地位、大力加強研發創新、提升核心競爭力,趕超國 際品牌。公司擁有“國家機械工業交流伺服系統工程技術研究中心”、“江蘇省交流伺 服系統工程技術研究中心”等多個研發中心;先後承擔多項國家項目,爲中國智造做出 貢獻,成爲工信部力推“中國機器人 TOP10”標杆企業之一。公司伺服産品有通用伺服 驅動器 Pronet 系列和 Summa 系列;通用伺服電機 EMG 系列、EMB 系列、EMJ 系列、 EML 系列。埃斯頓伺服驅動器産品與安川電機Σ系列各産品均具備免調諧功能、最高轉 速基本相同。
公司充分發揮 TRIO 全球運動控制專家産品和技術優勢,協同埃斯頓交流伺服系統 形成通用運動控制解決方案,爲行業專用及客戶定制運動控制解決方案。公司市場定位 已從核心部件生産商向高端運動控制解決方案提供商轉型,具備爲客戶提供複雜運動控 制解決方案及高附加值産品的能力。公司在高性能工業機器人交流伺服系統關鍵技術研 發項目中獲江蘇省科學技術進步二等獎。2021 年 3 月,埃斯頓與南京歐米麥克機器人簽 訂投資協議,優化整合雙方資源。歐米麥克和埃斯頓將充分利用雙方高端技術,共同推 出基于埃斯頓運動控制平台的高精度全方位移動機器人,以滿足各行業用戶需求;基于 埃斯頓的産業生態鏈資源及全産業鏈發展戰略,充分發揮歐米麥克先進技術及經驗,爲 用戶提供准確無誤、穩定可靠和效率更高的智能化物流解決方案。
4.3 彙川技術
彙川技術成立于 2003 年,從事工業自動化和新能源相關産品研發、生産和銷售業 務;公司聚焦工業領域的自動化、數字化、智能化,以客戶價值需求爲導向,立足國內、 拓展國際,爲全球客戶提供創新的解決方案與服務。經曆時間與經驗的積累,公司已成 爲國內工業自動化領先企業。目前公司伺服系統在中國市場份額處于前五名,伺服系統 産品的市場占有率位居內資品牌第一名。彙川技術通過並購打通産業鏈,吸收並購企業 的技術、優化資源,與公司自身研發技術等方面發揮互補作用産生協同效應,得到迅速 發展。
公司技術産品分爲標准化産品與定制化産品,根據宏觀行業分析、客戶關鍵需求分 析、技術發展方向分析等方面進行技術儲備和産品開發。公司研發涵蓋“技術研究、平台産品開發、定制化産品開發”。通過技術研究和預研,跟進國際領先技術,補齊關鍵 技術短板,並對關鍵器件進行前瞻性研究;通過平台産品開發,搭建高性能、高可靠性、 低成本的標准化平台産品,爲客戶提供綜合産品解決方案;通過定制化産品開發,爲行 業客戶提供創新的定制化解決方案。公司伺服産品衆多,分爲小功率伺服産品、中大功 率伺服産品以及通用伺服産品;根據不同配置、設置等有不同的系列産品;適用場景與 安川電機基本相同。
公司打造先進的供應鏈管理模式,基于質量管理、交付管理、成本管理的全流程運 作體系保證了産品的高品質、低成本和快速交付的競爭優勢;建立以計劃、采購、制造、 質量、工藝、物流爲核心業務的扁平化生産組織,高效柔性地保障市場要貨需求。根據 産品交付特點不同,生産模式爲“訂單+安全庫存”模式。公司産品下遊應用極其廣泛, 伺服系統類産品通過代理商、經銷商、系統集成商將産品銷售給客戶;采購量大、個性 化産品要求高的戰略客戶以直銷爲主。
4.4 雷賽智能
雷賽智能成立于 2007 年,專注于爲智能制造裝備業提供運動控制核心部件及行業 運動控制解決方案的技術型企業,主營步進系統類、伺服系統類、控制系統類産品。經過不斷的技術研發,公司已掌握伺服系統核心技術,已取得 71 項專利技術和 107 項軟 件著作權,部分技術已達到世界級水平。公司與比亞迪、大族激光、立訊精密等企業建 立長期合作關系,同時是華爲、富士康、甯德時代等行業龍頭的産業鏈核心部件供應商。
公司采取行業營銷、區域管理的銷售模式;以直銷爲主、經銷爲輔的方式,基本覆 蓋全國的營銷服務網絡。公司堅持“深挖老行業,開拓新行業”的市場營銷策略,産品 的應用領域不斷拓展,新客戶開發及訂單獲取增長情況良好,爲公司不同類型産品應用 積累了大量的用戶資源。生産采取外協生産和自主生産相結合方式;公司産品由半成品 組件和結構組件組合而成,PCBA 半成品加工主要采用外協生産完成;自主生産爲完成 半成品組裝、軟件燒錄、測試和檢驗等核心工序,以達嚴格控制産品質量。生産策略采 用備貨式生産和訂單式生産相結合模式,非標定制品按訂單生産,充分兼顧生産計劃的 原則性和靈活性。
公司始終堅持以技術研發和産品創新爲業務發展的核心驅動力。産品研發創新體系 包括産品中心、研發中心和測試中心三大部分。公司“新産品、新行業、新客戶、新項 目”策略取得成功;高壓伺服電機系列和 L7 系列爲公司主要伺服産品,ACM2 系列伺 服電機最高轉速每分鍾 6500 轉。2020 年公司研發高端伺服 L8 系列,其性能指標達到國 際一流水平;産品目前主要應用于電子制造、機器人、醫療等行業,同時大力開拓了光 伏、锂電、物流、激光切割領域等多個客戶與項目。
安川電機、埃斯頓已建立核心零部件-工業機器人-集成系統/解決方案銷售的模式轉 型,形成工業機器人全産業鏈覆蓋。受到疫情影響,數字化轉型將是一個趨勢,埃斯頓 將建立核心部件-機器人-工業互聯網商業閉環,通過大數據實時收集生産數據,精准快 速判斷異常情況,保證産品質量;同時通過檢測設備中數據,預測設備和裝置故障,實 現對設備的防禦性維護,以新的商業模式獲取服務費。安川電機的商業模式基本相同, 中長期計劃實行數字化改革,同時結合實行 i 3 體系的商業模式,實現“産品+解決方案 銷售”策略。彙川技術和雷賽智能也以工業自動化和行業解決方案的模式覆蓋産業鏈。
埃斯頓、彙川技術、雷賽智能以收購企業吸收技術和自主研發的組合模式提高企業 技術水平,相比安川電機收購企業獲取技術的機會較少。安川電機經曆百年發展,屹立 不倒,秉持著不斷創新,研發領先技術的願景,站在伺服系統行業的頂端。埃斯頓、彙川技術、雷賽智能累積多年經驗,伺服系統産品核心技術已達世界級標准。安川電機在 品牌效應、技術曆史等方面優勢顯而易見,最新産品最高轉速達每分鍾 7000 轉爲世界 頂級水平。但國內企業在技術方面正奮力追趕,國內企業的産品與安川電機所有Σ系列 産品的參數、規格大致相同,應用下遊行業或場景大部分一致。我們認爲剔除損耗方面 考量,埃斯頓、彙川技術、雷賽智能的伺服系統産品有望在中國市場替代安川電機伺服 系統産品。
4.5 財務分析
安川電機的營收規模遠大于國內企業。2015-2018 年營收持續增長,2019 年營收 262.68 億元,同比下降 0.52%。對比國內企業埃斯頓、彙川技術、雷賽智能 2015-2020 年營收保持增長,其中 2019 年營收分別爲 15.81 億元、73.9 億元、6.63 億元,同比增長 8.23%、25.81%、11.19%;2020 年營收分別爲 25.10 億元、115.11 億元、9.46 億元,同 比增長 58.74%、55.76%、42.69%,主要是下遊行業複蘇,工業自動化需求增長推動。 安川電機2015-2019年營收年複合增長率6.47%,埃斯頓、彙川技術和雷賽智能2015-2020 年營收年複合增長率分別爲 39.04%、32.96%、20.78%,國內企業年複合增速爲安川電 機的 3 倍以上。(注:安川電機 2020 年財報暫未公布,故采用 2019 年財報數據;2020Q2 埃斯頓在 同一控制下合並鼎派機電,故 2019 年營收、歸母淨利潤等數據爲追溯後數據。)
安川電機 2019 年主營業務分爲動態控制、機器人、工程系統,分別占總營收的比 例爲 43.29%、37.03%、14.14%。埃斯頓 2020 年核心零部件和工業機器人業務占比分別 爲 33%和 66%,相比 2019 年營收構成變化較大,主要系工業機器人業務堅持“通用+ 細分”戰略和收購合並德國 Cloos 的技術、品牌效應等因素助力增加通用機器人和焊接 機器人的銷量擴大營收占比。彙川技術 2020 年工業自動化業務占比 81.24%,較 2019 年上升 1.17 個百分點,其中運動控制類産品占比 18.98%,較 2019 年上升 3.46 個百分點。 雷賽智能伺服系統類和控制技術類業務占比分別爲 22.58%、15.65%,較 2019 年增長 -0.73%、1.66%;
安川電機 2019 年扣非歸母淨利潤爲 9.95 億元,同比下降 57.23%,主要系當年需求 較低迷、收入減少等因素影響。埃斯頓、彙川技術、雷賽智能 2020 年歸母淨利潤分別 爲 1.28 億元、21 億元、1.76 億元,分別同比增長 103.97%、120.62%、63.54%,歸母淨 利潤均實現高增長,主要原因爲行業需求旺盛,收入大幅增長。
安川電機 2019 年毛利率爲 30.39%,同比下降 2.65 個百分點;淨利率爲 3.83%,同 比下降 4.74 個百分點;埃斯頓 2020 年毛利率爲 36.01%,同比幾乎持平,上升 0.02 個百 分點;淨利率爲 6.04%,同比小幅下降 0.16 個百分點;彙川技術 2015-2019 年毛利率和 淨利率持續下降至最低點,2019 年分別爲 37.65%、13.67%,2020 年盈利指標回升,分 別爲 38.96%、18.95%,主要系降本增效措施及産品銷售結構變化策略效果良好。雷賽 智能 2020 年毛利率爲 42.34%,同比上升 0.28 個百分點;淨利率爲 19.88%,同比上升 2.8 個百分點;毛利率和淨利率自 2019 年開始回升,淨利率創新高。
安川電機相比國內企業,全球市場份額占據較大,與發那科、ABB、KUKA 穩占全 球前四地位。安川電機 2015-2019 年海外收入占比維持在 63%以上,海外銷售地區有美 洲、中東、亞洲等;出口中國營收金額爲海外營收最高約 51.12 億元,占海外營收的 30.86%。 埃斯頓 2020 年海外營收占比大幅提升,2019-2020 年海外營收分別爲 4.06 億元、11.27 億元,占總營收 25.66%、44.89%,考慮主要系海外資源整合優化,德國 Cloos 海外資源和渠道助力導致。彙川技術和雷賽智能海外營收占比較平穩。彙川技術 2019-2020 海外 營收分別爲 3.43 億元、4.95 億元,占總營收 4.64%、4.3%;雷賽智能 2019-2020 年海外 營收分別爲 0.24 億元、0.33 億元,占總營收 3.64%、3.53%。
安川電機 2015-2019 年研發費用分別爲 8.35 億元、10.9 億元、10.3 億元、11.57 億 元、12.14 億元;2019 年國內 3 家企業中研發費用最大的彙川技術僅爲安川電機的 2/3。 安川電機持續投入大量資金用以技術研發,令其技術領先于其他企業,站在時代尖端。
埃斯頓持續收購國際技術型企業,以實現國際化策略,同時獲得全球先進技術並可 爲自主研發提供強有力的技術支持;研發費用逐年增加,從 2015 年的 0.53 億元增至 2020 年的 1.69 億元。彙川技術通過引進國際領先技術和持續高比例研發投入,鞏固在行業的 領先地位;研發費用從 2015 年的 2.58 億元增至 2020 年的 8.56 億元。雷賽智能以市場 爲導向,以技術創新爲核心,以項目管理爲主線的研發管理體系,研發費用從 2015 的 0.38 億元增至 2020 年的 0.87 億元。安川電機 2015-2019 年研發費用複合增長率爲 9.82%; 埃斯頓、彙川技術和雷賽智能2015-2020年的研發費用複合增長率分別爲26.04%、31.67%、 18.37%。
安川電機技術水平已處于世界領先地位,每年研發費用率維持在 4.5%左右,意在有 效利用公司資金不斷提高研發能力;國內企業技術發展時間遠少于安川電機的百年曆史, 未來研發費用仍將占據營收較高的比例。
近兩年埃斯頓、彙川技術和雷賽智能都在控費減少成本,從期間費用率看出彙川技 術控費效果明顯,期間費用率由 2017 年的 38.81%下降至 2020 年的 21.02%;埃斯頓 2020 年期間費用率爲32.62%,同比上升0.11 個百分點;雷賽智能2020年期間費用率爲 22.13%, 相對平穩。
彙川技術和雷賽智能的控費有成效,2015-2020 年銷售費用率及管理費用率呈下降 趨勢,2020 年銷售費用率分別爲 7.57%、7%,管理費用率分別爲 5.04%、6.47%。埃斯 頓 2020 年銷售費用率和管理費用率爲 8.88%、12.99%,銷售費用率上升 2.12 個百分點, 主要系 2020Q2 發生同一控制下合並導致。
埃斯頓、彙川技術和雷賽智能 2015-2019 年的財務費用率呈上升趨勢,2020 年都有 不同幅度的下降。埃斯頓 2020 年財務費用率爲 4.03%,同比下降 0.3 個百分點;彙川技 術和雷賽智能財務費用率分別爲-0.48%、-0.58%,彙川技術財務費用率大部分時間爲負。
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精選報告來源:【未來智庫官網】。