和众汇富:制造业明珠–工业机器人!

5月 5, 2022 技术支持

许多行业机器代人是大势所趋,随着工厂越来越智能化,机器人的普及率也越来越高,本期我们就来看一下这个最近发展很快的行业。

我国根据应用领域的不同,将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。

(1)工业机器人:准确定义是“自动控制的、可重复编程、多用途、移动或固定式的操作机,可对三个或三个以上轴进行编程,应用于工业自动化”,主要用于焊接机、搬运、码垛、包装、喷涂、切割等,其中以搬运与上下料、焊接与钎焊、装配与拆卸为主,这三类合计都占了80%以上的市场份额。

(2)服务机器人:主要用于家用服务、医疗服务和公共服务,比如说因为疫情居家而非常火的扫地机器人等。

(3)特种机器人:指代替人类从事高危环境和特殊工况的机器人,主要用于军事应用、极限作业和应急救援等。

2019年全球机器人市场规模达到294亿美元,最近5年年复合增长约为12%。而我国机器人市场规模约为87亿美元,年复合增长约为20%,工业机器人占比约为66%,遥遥领先于服务机器人与特种机器人。因此这次我们讨论的都是工业机器人。

工业机器人按机械结构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,其中多关节型机器人在全球和中国均占60%以上的市场份额,几乎可应用于所有工业领域,以焊接、装配和搬运领域应用最多。

从需求端来看,汽车制造业是工业机器人的最大市场,电子行业其次,下图是我国2019年工业机器人下游占比的情况:

所以如果汽车和电子行业不景气,那么工业机器人也必然会受到影响,比如2018和2019两年。

(1)工业机器上游包括控制器、伺服系统、减速机等核心零部件,这3大核心零部件,对机器人整机起着至关重要的作用,占机器人整机成本的70%左右:

核心零部件的生产目前主要被外资品牌垄断,国产化率较低是制约中国工业机器人行业发展的主要瓶颈。

(3)下游是系统集成环节,以系统集成商为主,主要依据客户的需求进行自动化设备的研发设计与生产制造等业务。因为偏向个性化需求定制,所以每一个项目都要耗费大量的人力和资源,随着项目的不断增多,所需的工程师队伍也要不断扩大,对公司内部的管理水平也会提出更高的要求,这就导致这个领域呈现出小而杂的特点,难以出现龙头。

全球工业机器人有4大家族的说法:瑞士ABB、德国西门子、日本发那科和安川。其中日本占了2席,产业规模与实力位居全球之首,在机器人的上、中、下游都有大量的企业,生产了全球约60%的机器人,其中发那科是全球总龙头。

中国自2013年以来一直是全球工业机器人的最大市场,年装机量超过排名其后的日本、美国、韩国、德国之和,这也与我们世界制造工厂的地位相匹配。下图是2019年工业机器人的装机量占比:

但是,国内的中高端整机及三大核心零部件均被以日系为主的国外企业垄断,国产替代的空间很大,但也并不是个容易的过程。具体有这样几个发展驱动逻辑:

(1)老龄化趋势明显,劳动力占比下降。中国主要劳动力(15-65岁人口)占总人口的比例正处于下滑期的边缘,2019年这个数字是71%,这与日本在90年代时的数值非常接近,国内的出生率也没有因为放开二胎而得到有效提升。

根据预测,中国的劳动人口占总人口比例在2020/30/40/50年,将由目前的71%分别下降至70%/68%/62%/60%,这基本上复制了日本近30年来的人口老龄化趋势。因此,劳动力缺乏会使得中国工厂的自动化需求呈长期向上趋势。

(2)人力成本上升,中国制造业的成本竞争优势近年来出现了下滑。2018年中国劳动者的收入已明显高于亚太区的周边邻国,若国内人工成本根据此趋势进一步提升,中国制造业必须寻求其他方式来维持其竞争力,主要方式有两种:

(3)中国工业机器人密度相比发达国家依旧较低。下图是2019年全球工业机器人的密度情况:

(4)国家也不断出台各种政策,促进行业发展,例如中国制造2025,人工智能发展规划等。

2001年全球工业机器人销量仅为7.8万台,到2019年增长至37.3万台,复合增速达到9%。而我国工业机器人在2010年以后进入高速增长期,2013年后已开始成为全球第一大市场,占全球市场比例持续上升。2019年国内工业机器人装机量已达到14万台,占世界37.3%,市场规模约为57.3亿美元,过去5年复合增长约16%。到2021年预计将突破70亿美元,未来几年预计年复合增长约为13%。单看行业增速尚可,但比起我们之前梳理的一些行业还是有所差距,比如分子诊断、医美等。

从上图可以看出,2018年和2019年受宏观经济下滑和中美贸易摩擦的影响,中国工业机器人销量增速有所停滞,但作为全球最先走出新冠疫情的主要经济体,疫情对行业影响逐渐降温,工业机器人触底反弹趋势明显,处于新一轮景气上行通道,有望延续至2022-2023年。

目前,中国工业机器人行业在高端应用领域(诸如汽车制造、3C电子等)的需求仍主要依赖进口,而在对制造成本敏感的中低端应用领域(诸如化工、金属制造等),国产化已达60-70%。与零部件相比,机器人本体的技术难度相对较低,但高端应用市场依旧被“四大家族”垄断。2019年“四大家族”在中国工业机器人市场的市占率合计将近40%,而国内厂商市占率前2位分别为埃斯顿和汇川技术。下图是2019年中国工业机器人主要厂商出货量占比:

前面提到,工业机器人产业链分为上游的三大核心零部件(减速器、伺服系统和控制器)、中游的整机制造和下游的系统集成三大环节。其中,由于下游的系统集成领域主要面向终端客户,为客户提供具体的应用解决方案,因此中国本土工程师的个性化定制服务更占优势,相对其他环节而言国产化程度较高,行业竞争也更激烈。而中上游的核心零部件制造技术对整机性能有直接影响,目前高端均被国外企业垄断,国产化突破正在进行当中,所以我们重点来介绍中上游的情况。

减速器负责把伺服电机运转的动力通过齿轮咬合来达到减速目的,并传递更大的转矩。工业机器人的每个“关节”都要用到不同的减速器,主要有两类:RV减速器和谐波减速器。一般将RV减速器放置在机座、大臂等重负载的位置,主要用于20公斤以上的机器人关节;而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部等轻负载的位置。RV减速机疲劳强度高、寿命长,价格也一般为谐波减速器的2倍。

由于精密减速器对于制作工艺有极高的要求,国内厂商技术水平仍有较大差距。日本的纳博特斯克、哈默纳科分别是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,国产化率不足30%,但逐渐呈现上升趋势。

分种类来看,谐波减速器的国产化进程较快,已经形成了绿的谐波、来福、大族精密等一批市场占比较高的企业。其中,绿的谐波(苏州绿地)在2020年6月登陆科创板,是国产谐波减速器的龙头,国内市占率超过60%。另外,高精度的RV减速器进口率依然高达90%,国内厂商的技术差距还有些大,也有2家上市公司:双环传动和中大力德。总的来说,减速器领域我们认为关注绿地谐波即可,公司的谐波减速器长这个样子:

伺服系统指能够动态跟踪目标变化从而实现自动化控制的系统,一般安装在机器人的“关节”处,依靠伺服系统来驱动“关节”。因此,“关节”越多,机器人的柔韧性越好,所需要的伺服电机的数量也越多,2019年国内的市场规模在140亿左右。

当然伺服电机也不仅用于工业机器人领域,还有两大应用领域分别是电子及半导体制造、机床,合计占比达37%,其中工业机器人的占比达9%。目前,国内伺服电机高端市场主要被国外厂商所占据,国内企业份额仅约10%。

近几年,我国伺服系统行业受益于产业升级,配套能力也已渐渐完善,在三大核心零部件中最有希望开启国产替代。目前有代表性的国内上市公司包括汇川技术、埃斯顿、新时达、华中数控等。其中,汇川技术的伺服系统有较为完整的产业链覆盖,国内市场占比约5%。下图是2019年国内各厂商的份额情况:

控制器是机器人控制系统的大脑,由硬件和软件组成。尽管控制器的成本在核心部件中占比相对较低,但由于其对机器人的操控起着关键作用,主流工业机器人整机厂商的控制器均为自主研发,与本体绑定效应强,所以控制器的市场份额与机器人整机基本保持一致。而在整机领域,前面提到过,目前埃斯顿是国内龙头,技术水平相对较高:

通过上面的梳理,在工业机器人这个领域,我们相对看好3家公司:汇川技术(伺服系统)、埃斯顿(整机)、绿地谐波(谐波减速器)。下面我们分别简单看下这3家公司:

2003年成立,2010年上市,是我国工控自动化龙头,变频器和伺服系统在内资品牌中的市占率均为第一,机器人排名第二。公司在业内素有“小华为”之称,因为高管多出自华为电气,而且也沿用了华为的一些管理思想。

公司业务分为5大板块:自动化(变频器、伺服电机等)、电梯电气、新能源汽车(控制器等)、工业机器人和轨道交通业务。

不过要注意的是,虽然我们是因为介绍工业机器人,才引出这家龙头公司,但单看汇川技术本身而言,机器人并不是它最主要的增长点,而是变频器业务和电梯业务。

这是家1993年在南京成立的公司,以机床数控系统起家,之后进军机器人领域,发展路径与日本机器人生产龙头企业发那科极为相似。2019年公司在国内工业机器人主要厂商中的出货量占比8%,为国内第一自主品牌。

2015年至2019年期间公司营收与归母净利复合增速分别为31%及6.7%,2020年7月引入了国家制造业转型升级基金和小米长江产业基金,作为公司的战略投资者。

公司业务分为两大部分:一是自动化核心部件及运动控制系统,二是工业机器人,并且今年上半年并购了德国CLOOS公司,提高了机器人业务的占比,大约到了70%。

绿的谐波是国内最早做谐波减速器的厂商之一,号称世界第二、中国第一,全球市占率在6%左右,大客户集中在国内(新松、华数、新时达、埃夫特等)。在前面概念介绍时提到,精密减速器壁垒大、成本高,是影响机器人利润的核心因素,在工业机器人中的成本占比最高,对于机器人发展至关重要。

谐波减速器占公司总收入的70%多,同时,公司正在拓展机电一体化执行器业务,未来有望成为新的增长点。机电一体化执行器是由伺服系统、谐波减速器、传感器集成的模块,可为客户提供更为精准化的解决方案。不过公司是2020年上市,估值不便宜,作为次新股可以适当谨慎一些。

这个行业还有不少标的,市值100亿以上的我们列在了后面的股票池中,不过综合比较下来,相对来说我们比较看好上面3家,特别是龙头汇川技术,当然因为景气度很高,目前估值也并不便宜。文中任何观点和建议不构成对证券买卖投资建议。在任何情况下,和众汇富不对任何投资做出任何形式的担保或承诺。股市有风险,投资需谨慎!

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