1.1、 中国工业机器人销量全球**,2018 年全球占比 33%
中国是全球机器人销量**大国,2018 年全球占比 33%。从 2002 年开始我国 机器人销量高速增长,在全球的占比呈趋势性上升,2018 年中国工业机器人销售 量、销售额、保有量均位居全球**。2018 年中国机器人销量达 14 万台,全球占 比约为 33%;保有量 57.5 万台,全球占比 23%。本体市场销售额 260 亿元左右,集 成市场规模 1100 亿元左右,全球**。
1.2、 中国工业机器人未来 5-10 年进入中速增长期
过去 20 年中国工业机器人行业高速成长。2002-2018 年机器人销量复合增速达 到36%,2002-2010年期间复合增速达到52%,2010-2018年10年销量复合增速33%, 2013-2018 年 5 年销量复合增速 31%,预计未来 5 年将进入中速增长的成长期。预 计销量复合增速 15%,收入复合增速 10%(“ 2.2 密度提升”章节有详细测算) 。
2000-2009 为初创期。初期下游中国汽车产业、3C 电子行业自动化程度相对较 低,工业机器人年销量不大,10 年期年均销量不到 5000 台,但高速增长,2002-2010 年 8 年期间,销量复合增速达到 52%。
2010-2018 年,高增长并未结束,年均增速达 33%。期间下游汽车、3C 电子 行业继续高增长,与此同时自动化程度大幅提升,机器人需求继续大增,销量复合 增速约 37%。2017 年销量达 13.8 万台,是 2009 年的 25 倍,年均销量 5.6 万台, 为上一阶段年均销量的 10 倍。行业井喷的同时,政策锦上添花,国家和地方产业 扶持政策密集出台。随着机器人使用成本的降低,用户机器人应用渗透率大幅提升。
预计未来 5 年进入稳定增长期,预计复合增速达到 15%。随着下游行业需求增 速放缓,叠加政策退出,2018-2019 年行业进入调整期,根据我们的预测模型测算 未来 5 年行业销量增速达 15%。从国际经验看,国际机器人*强大国家为日本,在 经历了 1967-1980 的产业初创期、1980-1990 高速期后,进入长达 22 年( 1990-2012) 的稳定增长期。
1.3、 中国第三个拥有完整产业链,正向机器人强国迈进
2000 年前后外资巨头相继进入中国,市场主要由外资占领,主要应用于汽车 行业。国内公司以代理和系统集为主,内资公司沈阳新松暂露头角,进入本体市场。 在 2010-2017 年,虽然四大家族为带表的外资仍然占尽优势。但是在产业政策的大 力支持下,借助行业的高速发展,本土机器人行业得到跨越式发展。国内系统集成 商发快速获的竞争优势,并且开始由产业链下游向中上游拓展,直接和外资巨头展 开竞争。在 2018-2019 年的调整期,市场竞争加速淘汰落后产能,国产***竞争力 继续提升,国产化率得到持续提升。
中国是全球第三个具备机器人完整产业链的国家。中国、日本、韩、美、德五 国合计占全球 73%的需求,同时也是主要的工业机器人制造大国。中国具备核心零部件、本体、系统集成的完整产业链。中国和日、韩国都是具备完整产业链的国家。 美国和德国缺乏减速器零部件供应商。
中长期看,中国机器人产业具备国际竞争优势。从工程师红利到人工智能技术 优势,中国有望比肩发达国家,引领机器人产业发展。机器人技术及应用发展可分 为三个阶段四大层次。**层次的发展对应人口红利优势,第二层次和第三层次的 发展对应工程师红利优势,第三层次的发展对应人工智能技术优势。中国基于人口 红利优势和工程师红利优势,机器人产业的发展快速度过**到第三层次,中国目 前和日本、韩国等**国家一样,处于第三层次机器智能向第四层次人工智能过渡 阶段。中国基于持续的工程师红利和世界前列的人工智能技术优势,有望比肩发达 国家,引领未来机器人产业的发展。
2、 行业中速增长逻辑:下游成长、密度提升、进口替代
2.1、 下游成长:2020 年看好 3C 需求复苏+长尾市场渗透率提升
2018-2019 年汽车、3C 下游需求下滑,食品医疗、物流等长尾需求高增长且有 望持续。 2018-2019 年电子、汽车整车及零部件行业市场需求下滑;半导体、家电、 汽车电子增速不及预期;锂电、光伏、食品医疗、物流、金属加工等行业保持较高 速增长。市场下行背景下,工业机器人下游应用行业逐渐由汽车向一般工业如金属 加工、食品医疗、日化、光伏、通讯等行业进行渗透,细分行业带来新的增量市场。
2019 年下半年,锂电、光伏投资稳定,3C 回暖 5G 加速,新能源汽车项目加速 落地,几项叠加机器人需求复苏。疫情前预计 2020 年,3C 需求增加(5G 换机潮+ 苹果投资大年),汽车行业大概率复苏,机器人场可能迎来两位数增长;随着疫情 进入平稳阶段,下游行业需求将阶段性释放,加之政府有望推进相关经济刺激措施 落地,机器人市场将逐渐好转,全年增长率下调到 5%-10%左右。
汽车:经历 2019 年产能和库存调整,2020 年汽车消费刺激政策预期,有望正 增长;但疫情影响复工推迟,主机厂和零部件厂产能不足;上半年缓慢回复,下半 年有所增长。全年预计-4%。
3C:劳动密集型,复工难度大,规模化投资预计在二三季度集中释放。一季度 全年占比不高,需求被递延至旺季。5G 换机和苹果、华为新机带动,全年增长个 位数上看 2 位数。
医疗用品:劳动密集型,对卫生和安全要求高,一直是稳定增长得市场。疫情 短期刺激口罩机等需求,中长期加速机器换人,预计全年高速增长。
食品饮料:市场空间大但附加值低,目前渗透化率低,高附加值细分领域及龙 头企业(如白酒的茅台五粮液)开始进入自动化阶段,因此低基数下增速持续较高。
物流:疫情刺激物流自动化率提升,机器人需求持续高增长。
光伏:一季度是传统淡季,疫情影响被消化。补贴取消前强装和自动化刚需, 预计受影响不大。
5G 大年+苹果大年,2020 年看好 3C 自动化需求复苏,超 10%增长
3C 行业成本端驱动行业自动化率提升。***商负责设计、零部件外包、组装 代工。组装段位于产业链*末端,人数多,自动化改造需求空间大。国内自动化供 应商主要集中在这一领域。3C 产品生命周期短,技术更新快,产品以多批次、小 批量为主,自动化生产线的柔性不如传统流水线,一旦产品更新换代,自动化生产 线需要重新规划。例如富士康已使用 5 万台机器人,年产 1 万台,提出目标 2020 年自动化率 30%。
当前的两个机遇:1、4G 转 5G,新工艺大量出现尚未定型,需要集成商深度 参与;2、以立讯、领益、伯恩、比亚迪、歌尔为代表的陆系代工厂有望从台系手 里抢得份额,需尽快提高自动化率。
2.2、 密度提升:密度有翻倍空间,行业中期具备良好成长性
机器人性价比不断提升、投资回收期缩短,推动机器人使用密度的提升。工业 机器人使用密度是每万名制造业工人使用工业机器人的数量。一方面,随着机器人 技术趋于于成熟,易用性增强,效率提高,机器人价格降低,机器人投资回收期缩 短;另一方面,劳动力成本上升。两个因素共同推动中国工业机器人使用密度持续 提升。
释义:机器人密度=制造业工人/机器人保有量
我们预计 2024 年中国工业机器人密度达到 138,非汽车行业达到 105,汽车行 业达到 1154。
2018 年中国机器人密度仅为 63,未来 5 年预计将超过 2018 年欧洲的水平,达 到 138,约 118%的增长空间。2010 到 2018 年,我国机器人密度提升了 7 倍,年均 增速达到 37%。预计未来复合增速下降到 15%,预计 4 年后机器人密度将达到 138。 2018 年中国工业机器人密度约为 63(我们调整测算),低于全球平均 99,远低于 欧洲 114,大幅低于新加坡 831、韩国 774、德国 338,日本 327。
目前中国汽车行业机器人密度为 750,未来 5 年将到 1154,54%的上升空间。 2018 年中国汽车行业机器人密度 750 台/万人。2010 到 2018 年汽车行业机器人密 度复合增速 28%,2013-2018 年汽车行业机器人密度复合增速下降到 22%。假设 2018-2024 年机器人密度提升的复合增速为 9%(考虑到汽车行业自动化程度已经很 高了),机器人密度将达到 2024 年的 1154;达到 2017 年日本和法国的水平,还有 约 54%的上升空间。
非汽车行业机器人密度目前约为 42,预计 2024 达 105,约 150%的上升空间。 2018 年我国非汽车行业机器人密度为 42 台/万人。2013-2018 年 5 年中国非汽车行 业机器人密度从 7 增长到 42,累计增长了 6 倍,年复合增速 44%,假设 2018-2024 年非汽车行业机器人密度增幅下降到 20%,5 年累计增速将达到 2.5 倍,机器人密 度将达 105。韩国、日本、台湾 3C 电子产业发达,自动化程度高,因而机器日使 用密度高。中国除汽车、3C 电子外还有很多其它制造产业,长尾行业密度提升慢 于 3C 电子、汽车行业,中国中期机器人密度将远低于目前日、德的水平,但预计 将达到接近澳大利亚和美国的水平,未来 5 年有望达到约 105。
预计 2024 年中国工业机器人保有量 124 万台,机器人密度达到 138,预计 2019-2024 年本体销量复合增速 15%,本体与系统集成收入复合增速将达 10%。年 均本体市场 311 亿元,系统集成市场 1245 亿元。
2.3、 进口替代:中长期强逻辑,产业链各环节梯次推进
在下游需求和产业政策带动下,国产机器人不断追赶超越。十年外资巨头占据 **优势地位,国产机器人主要是给外资做代理或者系统集成,处于价值链的*低 环节。十年后的现在,中国已经成为全球**大市场,全球机器人产业链加速向大 陆转移。外资***地位动摇,二线***彼此整合或者被整合;四大家族中德国 KUKA 已经被中国企业美的收购。国产机器人已经从产业链各个环节跟外资直接竞争。
机器人各产业链将梯次获得竞争优势。根据 IFR 和 MIR 数据,上游三大核心零 部件及中游本体的国产份额均超过 20%,系统集成汽车领域国产份额达到 70%、3C 领域达到 50%,长尾行业达到 90%。2018 年国产份额从 2017 年的 22%增长到 27%。
2.3.1、 关键零部件:均取得突破,打破外资***垄断局面
核心零部件是机器人产业链进口替代的关键环节。工业机器人的三大核心零部 件分别是控制器、伺服系统、减速器,占到制造成本接近 70%,是制约中国机器人 产业发展的主要瓶颈。
纯控制器企业难以突围,结合本体是方向。控制系统是机器人的大脑,包括硬 件和软件两部分,硬件部分国产***已经掌握,基本可满足需求;软件部分,国产 ***在稳定性、响应速度、易用性等还有差距。成熟机器人厂商一般自行开发控制 器,以保证稳定性和维护技术体系,控制器市场份额基本跟机器人本体一致。国际 ***包括 KEBA、倍福、贝加莱这样提供控制器底层平台的强势厂商,国产企业仅 仅从事控制器难以突围。
控制器未来趋势是标准化和开放性。现有的机器人控制器封闭构造,有开放性 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是机器 人控制器的一个发展方向,未来可能会出现提供控制器模块的平台型企业。
伺服系统四大阵营竞争激烈,国产向上突围难度大。日系***凭借良好的产品 性能与极具竞争力的价格垄断了中小型 OEM(设备制造业)市场,以 松下、安川、 三菱为代表;西门子、施耐德、博世等欧美***占据高端,下游以大型机械为主; 台湾***产品价格和技术水平定位于外资***和国产***之间,以台达及东元为代 表;国产企业以汇川技术、埃斯顿为代表,产品功率范围多在 22KW 以内,技术 路线上与日系产品接近,整体竞争力不断提高。
日台份额下降,欧美份额稳定,国产份额上升,2018 年国产占比 25%。2018 年,欧美系市场份额从 18.7%提高到 19%,日台份额从 59%略降到 56%,国产厂商 份额从 22.3%增长到 25%。其中份额占比*高日台系厂商业绩普遍下滑,和其优势 电子、机床等行业景气度下滑有关;欧美系厂商份额略有增长,*具代表的是西门 子和施耐德;以汇川、埃斯顿为代表的国产伺服依然增长迅速,但主要集中在低端。
绑定机器人本体的运控一体化是未来趋势。用户选择的排序分别是可靠稳定性、 价格、服务。服务和性价比是国产***的优势。这需要对运动控制领域长期深入的 研究,大量资金投入和长时间的市场验证,对技术、资金、人才要求都较高,国内 代笔性企业汇川技术、埃斯顿。控制器和伺服系统关联紧密,运动控制一体化是未来应用趋势,但需结合本体使用,本体企业在达到一定体量后,都会倾向于自主生 产运动控制,单纯做运动控制很难生存。
减速器:看好长期前景,有望打破日本垄断
一:供应链向国内转移,中国具备要素优势。中国已经是全球**大机器人市 场。国产机器人本体发展迅速,外资巨头深耕中国市场,加速本土化,全球新的产 能规划大部分都在中国,带来机器人供应链转的本地优势。
二:国际巨头发展瓶颈。减速器进入壁垒高,技术要求高、资产投入大、长时 间的研发验证,全球能够批量提供减速器的只有日本纳博特斯克、住友、捷克 SPINEA、日本哈默纳科等几家企业,这几家企业面临各自的困境,给了中国企业 赶超的机遇期;
三:国产减速器突破量产。作为机器人*核心、成本占比*大、技术含量*高 的零部件,减速器是纯机械部件,主要难度在于高精度数控机床等设备的投入和热 处理、精密加工等工艺。经多年投入和工艺积累,国产公司已具备量产能力,长期 来看,除日本外,中国将成为主要的降速器供应商。
需求:本体厂商纷纷规划扩产,疫情短期影响需求但长期无忧
机器人巨头选择在中国扩大本体产能以辐射亚太市场,四大家族纷纷规划在华 新增产能。四大家族纷纷宣布在华新增产能(发那科未在中国生产本体),国内龙 头也纷纷扩大产能,抢占市场份。埃斯顿、众为兴、欢颜、汇川技术、埃夫特等, 一方面不断在扩产能,另一方面产能利用率不断在爬坡,疫情对需求短期影响但长 期无忧。
供给:长来看外资供给紧张,国产 RV 减速器接受度不断提高
日本纳博特斯克、日本住友重机、斯洛伐克 Spinea 是全球 RV 减速器三强。
纳博特斯克:产能扩张谨慎。纳博特斯克是 RV 减速器全球霸主,全球市场份 额 60%以上。目前有日本的津工厂和中国常州工厂两大生产基地,2018 年减速器 产量在 84 万台左右。未来产能计划,纳博将以津工厂扩产为主(目前产能 60 万台 /年),以常州工厂扩产为辅(目前一期产能 20 万台,在建二期产能 20 万台)。但 我们认为未来 5 年纳博减速器产能不会大幅扩张,一是减速机生产本身的复杂性, 简单的设备投资并不能增加产能;二是经历过泡沫时代,日企对固定资产投资非常 谨慎小心,不会轻易扩产。
住友重机:减速器业务不受重视。日本住友重机为住友集团旗下机械公司,业 务涉及船舶、电力设备、工程机械、机械零部件等,减速器仅是公司一个部分(住 友重机械减速机),且减速器收入远远低于其他板块业务收入,没有明确看到非常 积极的信号。
Spinea:减速器业务可能被战略放弃。Spinea 的减速机为自主核心技术,自成 一派。由于其技术特点,产品结构较为复杂,无法适应机器人小型化一体化的趋势, 在市场上并非主流,在日本纳博的重压下难言颓势。且其高精度减速器进入我国市 场比较晚,市场开拓不乐观。根据产业调研,减速器业务有可能被寻求出售。
看长期,国产 RV 减速器有望打破日本垄断
国产 RV 减速器已突破“工艺+设备”的核心难题。我们认为国产 RV 减速器 主要难在工艺和设备,推广难主要难在设备的高额摊销导致初期没有性价比优势, 而这两个问题当前均已经得到突破。
1)国产 RV 减速器产品突破量产工艺。RV 减速器的研发并不需要从 0 开始的 理论研究突破(纳博特斯克、哈默纳克的减速器**均已经公开),而是沿着巨头 脚步,在工艺层面的积累和采购先进机床加工设备,这两点都是可以用时间较快弥 补差距。中大力德、双环传动等国产企业大批采购先进机床设备和检测设备,经过 5-8 年以上的摸索积累,已经取得重大突破,于 2018 年初步量产。
2)国产 RV 减速器已小批放量。2018 年国产 RV 减速器突破信任壁垒,已小 批次放量。其中南通振康的 RV 减速器已批量供货埃夫特、欢颜等本体企业,中大 力德2018年和伯朗特签订8万台订单,双环传动2018年和埃夫特签订1万台订单。
本体扩产进程取决于市场回暖程度,长期看好国产 RV 减速器进口替代。外资 巨头及内资本体厂商规划产能饱满,但实际投产进程取决于机器人市场需求回暖程 度。目前国产 RV 减速器已突破量产,随着市场需求回暖,国产 RV 减速器进一步打磨工艺,未来看好国产 RV 减速器打破日本垄断。
2.3.2、 中游本体:国产份额持续上升,冲击外资市场地位
机器人本体的硬件技术已经趋于成熟,主要在结构的优化和使用体验的提升; 外资巨头的优势逐渐向软件转移,给了国产本体追赶的窗口期。掌握自主运控技术、 提升附加值是国产***突破的关键。多关节、SCARA、直角坐标是应用*多的机器 人本体。三种应用*广泛的工业机器人本体为多关节(6 轴为主)、直角坐标和 SCARA。 根据CRIA, 2018年中国工业机器人市场:多关节占比66%、直角坐标15%、SCARA14%, 三类合计占比 95%。
外资仍垄断高端市场,但硬件技术进步放缓,国产企业追赶良机。发那科、ABB、 安川、库卡是全球机器人四大家族,市场份额合计占比超过 40%。国内工业机器人 高端市场基本为四大家族垄断,国产份额 27%主要是中低端市场渗透率提升。另外 机器人本体硬件技术趋于成熟,难有颠覆创新,主要在软件和智能技术应用上。外 资“停滞不前”给中国企业追赶良机。结合巨头发展经验和产业现状,掌握运动控 制核心技术,提升本体附加值的头部企业优势会越来越大。
低端产能出清,集中度上升,掌握运控技术的龙头优势明显。产业低端产能出 清,无核心技术的组装型本体企业大批淘汰,市场集中度提升是机器人产业平稳发 展阶段的主旋律。根据 MIR 数据统计,2018 年中国工业机器人市场集中度进一步 提升。以四大家族为首的 **0 厂商占据 63.5%的市场份额,国内厂商众为兴(新 时达收购,SCARA 为主)、埃斯顿(多关节为主)表现亮眼。
2.3.3、 下游系统集成:国产占据主要市场份额
系统集成领域国内企业占据主导。根据 MIR DATABANK 统计的 3995 家集成 商样本数据,本土民营集成商占比 95%以上。1644 家覆盖汽车行业,占比 41.2%; 550 家覆盖食品饮料行业,占比 13.8%;514 家覆盖家电行业,占比 12.9%;301 家 覆盖医疗行业,占比 7.5%;494 家覆盖消费类电子行业,占比 12.4%(有些厂商会 涉及覆盖多个行业);在汽车、3C 电子、食品饮料、医疗新能源等头部行业,几乎 已经覆盖了所有的工艺环节,在其他中长尾行业,工艺环节覆盖也在快速拓展。
本土集成商垄断低端工艺、**中端工艺、渗透高端工艺。在搬运码垛等低端 工艺应用领域,本土集成商占据**主导;在装配、拣选、焊接等中端工艺应用领 域,本土集成商占据优势,在喷涂、视觉监测 AOI 等高端工艺应用领域,本土集成 商也在不断渗透。
本土集成商垄断长尾,** 3C,突破汽车
汽车行业系统集成:外资主导,国产从焊装开始突破。整车制造四大工艺:冲 压、焊装、涂装、总装,总体上外资集成商占据主导,但国内集成商基于本土化服 务优势,从焊装环节突破,正逐步进行替代,出现了一批规模较大的本土集成商。
3C 电子:国内集成商与外资同台竞争。3C 电子机器人需求非常多样化,以技 术难度相对较低的小型机器人为主,注重成本和服务,外资难以直接转移在汽车行 业大型机器人应用的**优势。国内集成商基于本土优势、价格优势和外资***同 台竞争,目前市场份额不输外资***,出现了一批规模较大的本土集成商。
其他长尾市场:本土集成商占据主导。食品饮料、医疗、物流等长尾行业市场 机器人需求同样多样化,定制化程度高,价值量相较于汽车较低,外资***难以全 面顾及,这些领域本土集成占据主导优势,但目前还没有较多规模企业出现。
资源整合、行业理解和资金规模是系统集成三大核心竞争力。资源整合和行业 理解都需要长时间积淀,跨行业快速扩张较为困难,除了汽车和 3C 外,难以有其 他行业通过复制快速实现规模化。因此成功的系统集成商往往聚焦少数甚至一个行 业,做深做强,与下游巨头建立紧密商务关系,成为细分龙头。另外,系统集成集 成商还面临资金壁垒,因为项目周期一般较长,需要垫付大量资金,多个项目并行 对企业资金链压力巨大。
行业洗牌期,细分龙头强者恒强。本土集成商数量众多、竞争激烈,2018-2019 年汽车、3C 景气度有所下滑,系统集成商增速也纷纷下滑,进入行业洗牌期。基 于资源整合能力、行业理解积累和资金规模三大核心竞争力,我们认为长尾集成商 将不断淘汰出局,企业数量大幅降低,细分行业龙头将强者恒强,享受新一轮自动 化景气周期。