机器人行业专题报告：智能化造就新时代自动化生产成刚需.pdf

本报告的信息均来自已公开信息，关于信息的准确性与完整性， 建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。 请务必阅读末页声明。 机械 行业 推荐（首次） 智能化造就新时代，自动化 生产 成刚需 风险评级：中风险 机器人行业专题报告 2021 年 4 月 30 日 分析师 ：黄秀瑜 SAC 执业证书编号： S0340512090001 电话： 0769-22119455 邮箱： 研究助理：刘兴文 SAC 执业证书编号： S0340120050004 电话： 0769-22119416 邮箱： 行业指数 走势 资料来源： Wind， 东莞证券研究所 投资要点： 智能 转型 时代，机器人前景可期。 智能化时代到来，工业机器人和服务 机器人逐渐普及。 疫情后 制造业走出低迷，中国工业机器人月产量创新 高。全球老龄化问题日益严重 ，中国作为劳动密集型制造大国也已出现 老龄化现象，出现刘易斯拐点 ， 自动化生产或成制造业刚需配备 。中国 “十四五”规划将加速智能制造产业链进程，工业机器人行业将受益。 制造业升级转型，工业机器人稳速增长。 工业机器人下游应用企业多为 制造行业，如汽车、电子、食品、饮料等。中 国 2019年 工业机器人 装机 量 为 14.05万 台，预计 2022年有望突破 20万台 。目前中国工业机器人密度 排全球第 15名 ， 2019年中国汽车行业工业机器人密度 较 非汽车行业高， 但与美、日、德相比仍有一定差距。预计汽车行业、非汽车行业工业机 器人密度将持续增高，工业机器人需求 量 将稳定上升。 核心零部件高技术壁垒，伺服系统 进口 替代有望突破。 工业机器人上游 核心零部件分别为控制系统、伺服系统、减速器，相比中、下游技术壁 垒较高。目前国内市场高端核心零部件仍然以进口为主，中国出口核心 零部件 大多 为 中 低端产品。 工业自动化上游核心零部件控制器由日本发 那科、瑞士 ABB、日本安川电机、德国 KUKA占领；伺服系统主要是日 系企业天下，国内企业市场份额占比约 15%；减速器日系企业占比 70% 以上，国内企业占比不足 30%。国内伺服系统企业埃斯顿、汇川技术、 雷赛智能的技术已达世界水平，有望逐步实现进口替代。 安川电机领头伺服系统领域，国内企业加速追赶 。 安川电机拥有伺服系 统领域全球前沿技术，处于行业顶端；埃斯顿、汇川技术、雷赛智能核 心技术已达世界水准。安川电机和埃斯顿均为工业机器人产业链一体化 覆盖模式，汇川技术和雷赛智能还涵括其他自动化产品业务。安川电机 新伺服产品达世界顶级 ， 埃斯顿、汇川技术、雷赛智能的伺服产品参数、 规格与安川电机大致相同，有望实现 进口 替代。 投资建议 ： 疫情后制造业复苏 态势愈发明显，带动工业机器 人 需求 上升 ， 行业 有望保持 高景气 ， 上游零部件行业将受益。 上游核心零部件控制系 统和减速器国内市场由外资企业垄断，伺服系统国内市场格局较为分 散，国内企业有 望突破垄断局势，实现进口替代提升市场份额。 建议关 注国内工业机器人龙头埃斯顿（ 002747）；工控龙头汇川技术（ 300124）； 运控新星雷赛智能（ 002979）；国内 谐波减速器龙头绿的谐波（ 688017） 。 风险提示： 宏观经济下滑风险；市场竞争加剧风险；行业 需求 下行风险； 海外贸易环境恶化风险 。 深 度 研 究 行 业 研 究 证 券 研 究 报 告 机器人行业专题报告 2 请务必阅读末页声明。 目 录 1智能转型时代，机器人前景可期 . 5 1.1 制造业 PMI 持续高于荣枯线，下游制造行业复苏 . 5 1.2 人口老龄化 ，自动化生产成刚需 . 7 1.3 国家大力推动智能发展，促进工业机器人技术创新 . 9 2制造业升级转型，工业机器人稳速增长 . 10 2.1 工业机器人月产量创新高 ，需求量有望突破 20 万 . 10 2.2 下游应用行业广泛，长尾行业有望拉动需求 . 14 3核心零部件高技术壁垒，伺服系统格局分散 . 16 3.1 控制系统 . 17 3.2 伺服系统 . 19 3.3 减速器 . 21 4安川电机领头伺服系统领域，国内企业加速追赶 . 23 4.1 安川电机 . 23 4.2 埃斯顿 . 24 4.3 汇川技术 . 25 4.4 雷赛智能 . 26 4.5 财务分析 . 28 5.投资建议 . 33 6.风险提示 . 34 机器人行业专题报告 3 请务必阅读末页声明。 插图目录 图 1： IFR 对机器人的分类 . 5 图 2：中国 2018-2021 年 3 月制造业 PMI 指标 . 6 图 3：中国、美 国、欧洲、日本和全球 2018 年 -2021 年 3 月制造业 PMI 指标 . 6 图 4： 2018-2021 年 3 月制造业、通用设备制造业、专用设备制造业工业增加值 . 7 图 5： 2009-2019 年美国、中国、日本、德国、瑞士工业机器人出口数量 . 7 图 6：中国 2000-2019 年人口变化 . 8 图 7：中国 2000-2019 年 15-64 岁人口占总人口比例 . 8 图 8：中国 2000-2019 年出生率和自然增长率 . 8 图 9：我国 2003-2019 年制造业城镇单位就业人员平均工资 . 9 图 10：全球各州工业机器人密度 . 11 图 11： 2019 年各国、地区工业机器人密度 . 11 图 12： 2009-2019 年工业机器人全球、中国、日本装机量及占比 . 12 图 13： 2009-2023 年中国工业机器人装机量及预测 . 12 图 13： 2008-2019 年中国工业机器人进出口数量 . 13 图 14：中 国工业机器人进出口均价 . 13 图 15：中国工业机器人进出口金额 . 13 图 16：工业机器人全球下游应用分布 . 14 图 17：工业机器人中国下游应用分布 . 14 图 18： 2018-2021 年中国固定资产投资完成额累计增速 . 14 图 19： 2010-2023 年中国汽车行业工业机器人密度及预测 . 15 图 20： 2019-2023 年中国非汽车行业工业机器人密度及预测 . 15 图 21： 工业机器人行业产业链全景图 . 16 图 22：工业机器人成本结构 . 17 图 23：控制器下游应用行业分布 . 17 图 24： 2015-2023 年中国控制系统市场规模及预测 . 18 图 25：中国控制器市场格局 . 18 图 26： 2018-2019 年不同国家品牌伺服系统国内市占率对比 . 20 图 27： 2019 年不同企业伺服系统中国市场占有率 . 20 图 28： 2019 年中国伺服系统下游应用占比 . 20 图 29：中国伺服系统市场规模测算 . 20 图 30： 2018 年全球减速器市场格局 . 21 图 31： 2018 年中国 RV 减速器市场格局 . 22 图 32： 2018 年中国 谐波减速器市场格局 . 22 图 33： 2019-2023 年中国减速器新增需求量 . 22 图 34： 2019-2023 年中国减速器市场规模 . 22 图 36： 2015-2020 年营业收入比较 . 28 图 37： 2015-2020 年营业收入增速比较 . 28 图 38： 2015-2019 年安川电机营收构成 . 28 图 39： 2019-2020 年埃斯顿营收构成 . 28 图 40： 2019-2020 年汇川技术营收构成变化 . 29 图 41： 2019-2020 年雷赛智能营收构成变化 . 29 图 42： 2015-2020 年归母净利润比较 . 29 图 43： 2015-2020 年归母净利润增速比较 . 29 机器人行业专题报告 4 请务必阅读末页声明。 图 44： 2015-2020 年毛利率比较 . 30 图 45： 2015-2020 年净利率比较 . 30 图 46： 2015-2020 年海外营收占总营收比较 . 31 图 47： 2015-2020 年研发费用比较 . 31 图 48： 22015-2020 年研发费用增速比较 . 31 图 49： 2015-2020 年研发费用率比较 . 32 图 50： 2015-2020 年期间费用率比较 . 32 图 51： 2015-2020 年销售费用率比较 . 32 图 52： 2015-2020 年管理费用率比较 . 33 图 53： 2015-2020 年财务费用率比较 . 33 表格目录 表 1：国家扶持机器人行业政策 . 10 表 2：安川电机伺服产品 . 23 表 3：埃斯顿伺服产品 . 24 表 4：汇川技术伺服产品 . 26 表 5：雷赛智能伺服产品 . 27 机器人行业专题报告 5 请务必阅读末页声明。 1 智能 转型 时代，机器人前景可期 1.1 制造业 PMI 持续高于荣枯线， 下游 制造 行业复苏 随着科技进步，机器人的技术逐渐成熟，机器人产品应用在各个行业的不同场景。 根据应用环境，国际机器联盟（ IFR）将机器人分为工业机器人和服务机器人，其中工 业机器人主要包括切割焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人、运输机器人、分拣机器 人等；服务机器人包括个人 /家用机器人、专业服务机器人以及特种机器人三类。 图 1： IFR 对机器人的分类 数据来源： IFR，前瞻产业研究院，东莞证券研究所 两类机器人相比较，服务机器人多见于日常生活，如扫地机器人、送餐机器人、场 地机器人、陪伴机器人等愈发常见。 Digitimes 指出留守老人在发达国家中已成为重要问 题，而陪伴机器人的出现有助于降低老年人因孤独产生的精神和经济成本，也能提升老 人的生活质量和居家安全。 工业机器人普遍用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的 自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被 广泛应用于汽车、 3C、物流、化工等各个工业领域之中。工业机器人由三大部分六个子 系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统可分为机械结构系 统、驱动系统、感知系统、机器人 -环境交互系统、人机交互系统和控制系统。机 器人学 院提出工业机器人成本通常仅为人工成本的四分之一，且在工作质量、效率方面有所提 升。 中国、美国、欧洲、日本、全球制造业 PMI 在 2019 年呈下降趋势，在 2020 年疫情 影响初期，景气度受挫，下降至近十年历史低位。 自 2020 年初疫情爆发，中国 2020 年 2 月制造业 PMI 跌落近年低位 35.7%， 3 月回升并连续 13 个月位于荣枯线上。 2021 年 3 机器人行业专题报告 6 请务必阅读末页声明。 月环比提高 1.3 个百分点至 51.9%。中国制造业 PMI 指数显示国内经济保持复苏态势， 制造业景气度良好，行业仍处于扩张阶段。 图 2：中国 2018-2021 年 3 月制造业 PMI 指标 数据来源：国家统计局，东莞证券研究所 2021 年 3 月美国、欧洲、日本、全球制造业 PMI 均高于中国，分别为 64.7%、 62.5%、 52.7%、 55%。数据显示美国、欧洲、日本、全球制造业景气度站在 荣枯线 上，由此反 应各国和全球经济均在持续复苏。 图 3：中国、美国、欧洲、日本和全球 2018 年 -2021 年 3 月制造业 PMI 指标 数据来源：国家统计局，东莞证券研究所 另外 ， 2020 年初制造业 工业增加值 指标触底至 -1.8%，通用设备制造业、 专用 设备制造 业工业增加值指标分别为 -5.4%、 -2.2%；随后呈上升趋势至 2021 年 3 月，制造业工业增 加值为 15.2%，通用设备及专用设备制造业工业增加值 高于行业平均水平， 分别为 20.2%、 17.9%， 制造 行 业复苏 态势 明显。 机器人行业专题报告 7 请务必阅读末页声明。 图 4： 2018-2021 年 3 月制造业、通用设备制造业、专用设备制造业工业增加值 数据来源：国家统计局，东莞证券研究所 1.2 人口老龄化，自动化生产成刚需 如果 65 岁以上老年人口占总人口数达 7%，意味着国家或地区的人口处于老龄化社 会。日本统计局数据显示，制造 业 大国日本早在 1980 年已进入人口老龄化阶段，截至 2019 年 65 岁及以上人口为 3582 万人，占总人口比例 28.39%。自 1995 年开始日本出生 率持续低于 10，人口增长率于 2009 年第一次出现负增长。 2011-2019 年日本人口连续 9 年出现负增长，且降幅呈持续扩大趋势，从 -1.9扩大至 -2.1。 虽然日本进入老龄社会已久，但日本仍保持制造业大国地位， 2018 年工业机器人出 口量是中国的 2 倍。这有赖于日本专注于高新技术发展，制造业自动化覆盖率高，工业 机器人密度高达 364 台 /万人。 2019 年中国工业机器人出口量激增 76%至 10.55 万 台，相 较日本出 口量仅差 318台 。 近两年 中国工业机器人出口量有望赶超日本成为出口量第一。 图 5： 2009-2019 年美国、中国、日本、德国、瑞士工业机器人出口数量 机器人行业专题报告 8 请务必阅读末页声明。 数据来源： Wind，东莞证券研究所 注：中国出口数量为多功能工业机器人和其他工业机器人加总 国家统计局数据显示，中国 2019 年 15-64 岁人口为 98910 万人，占总人口比例为 70.65%。与 2018 年相比下滑 0.5 个百分点，从 2010 年开始连续第 9 年下降且降幅有持 续扩大的趋势。 65 岁及以上人口从 2000 年逐年上升至 2019 年的 17603 万人，占总人口 比例 12.57%，同比增长 0.6 个百分点。此外，自 2000 年开始，婴儿出生率和自然增长 率呈下降趋势，在 2012-2016 年小幅上升后继续下降。 2019 年出生率和自然增长率跌至 近十年最低，分别为 10.5和 3.3。 2019 年出生率较 2018 年下降 0.4 个千分点，婴儿 出生人数比 2018 年减少接近 60 万人。 中国社会人口老龄化严重，已出现刘易斯拐点。 图 6：中国 2000-2019 年人口变化 数据来源：国家统计局，东莞证券研究所 图 7：中国 2000-2019 年 15-64 岁人口占总人口比例 图 8：中国 2000-2019 年出生率和自然增长率 资料来源：国家统计局，东莞证券研究所 资料来源：国家统计局，东莞证券研究所 机器人行业专题报告 9 请务必阅读末页声明。 另一方面，制造业城镇单位就业人员平均工资从 2010 年的 30916 元提升至 2019 年 的 78147 元，年复合增长率为 10.85%。假设按照每年 10%的平均工资增长率，工资增 速远高于年通胀水平，员工薪资对企业将是一个沉重负担。另外，在电力供应充足情况 下工业机器人可 24/7 工作。工作精细度、生产效率方面相比人工生产也有明显提升。 我国的劳动密集型产业以低廉的劳动力成本著称，该特点推动了我国的经济发展， 使中国成为世界制造工厂。近年由于人口老龄化和人工成本提高，削弱我国制造行业竞 争力，也对劳动密集型产业带来冲击。制造业承受压力增大，行业未来的不确定性随之 提升。这或许是行业转型的新拐点，打破现状将生产自动化全面实行，有望将自动化生 产普遍化，成为制造企业生产的刚需配备。 图 9：我国 2003-2019 年制造业城镇单位就业人员平均工资 数据来源：国家统计局，东莞证券研究所 1.3 国家大力推动智能发展，促进工业机器人技术创新 中国制造业转型除了需要行业领头企业带领改革创新，还需国家政策扶持辅助加速 进程。为了贯彻“中国制造 2025”，机器人作为智能制造发展领域的重要一环，推进我 国工业机器人行业的健康发展，国家出台一系列相关政策支持与鼓励工业机器人的技术 创新和行业发展。国务院在 2016 年发布的机器人产业发展规划（ 2016-2020 年）， 明确到 2020 年工业机器人年产量达 10 万台，机器人密度达 150 以上。根据国家统计局 数据， 2020 年底中国工业机器人年累计生产 237068 台。 IFR 公 布数据显示 2019 年中国 工业机器人密度已达 187 台 /万人。 同时，工业机器人作为制造业自动化升级的关键设备，行业潜力巨大。行业通过推 出标准体系将提高行业进入壁垒，促进行业企业技术革新提高技术壁垒。我国工业机器 人发展已数十年 ， 标准体系 已 初步形成，但可能存在标准缺失或老化问题，且近年来机 器人行业发展快速。 2017 年颁发国家机器人标准体系建设指南提出制定行业完整标 准体系，建立检测评定系统；予以应对由于行业的研发技术标准滞后带来的企业技术要 机器人行业专题报告 10 请务必阅读末页声明。 求统一困难，产品质量缺保证等问题。另外，国家在多项政策中提出，多个高端设 备行 业包括机器人行业应加强检测认证体系和鼓励行业标准化建设。为促进积极性，国家将 团体标准纳入各地财政补贴范围。 2021 年我国“十四五”规划和 2035 年目标纲要提出，持续鼓励、推动智能产业发 展，工业机器人行业也将受益。具体内容是推动机器人等产业的创新发展和“机器换人” 计划。国产替代也将成为未来重要主题。目前大部分国内工业机器人企业技术暂未达到 世界级水平，厂家生产 大多 为低端产品。高端工业机器人所需核心零部件多为国外知名 企业生产，但国内仍有多家优秀上游核心零部件企业，如伺服系统企业埃斯顿、汇川技 术和雷赛智能等。 表 1：国家扶持机器人行业政策 数据来源：东莞证券研究所整理 2 制造业升级转型，工业机器人稳速增长 2.1 工业机器人月产量创新高 ， 需求量 有望突破 20 万 工业机器人指在工业领域中的多关节机械手臂或其他拥有多自由度的机械装置。它 能 365 天 24 小时无间断替代人工从事流水线生产环节的工作。工业机器人集成了机械 制造、电子电器、计算机编程等顶级技术制造而成，是智能制造领域具有代表性的产品 之一。 工业机器人在全球范围应用广泛，从工业机器人密度可以了解到国家或地区的自动 化生产程度。工业机器人密度可作为指标判断各国、区域制造业自动化程度差异。数据 发布时间 政策文件 主要内容 2021 中华人民共和国国民经济和社会发展第 十四个五年规划和2 0 3 5 年远景目标纲要 推动机器人、高端数控机床等产业创新发展；推 进危险岗位机器人替代; 2017 国家机器人标准体系建设指南 建立起较为完善的机器人标准体系，累计修订约 1 0 0 项机器人国家和行业标准，基本实现基础标准 、检测评定方法标准，以及产量大、应用领域广 的整机标准全覆盖。 2017 “ 智能机器人” 重点专项2 0 1 7 年度项目专项 申报指南 围绕智能机器人基础前沿技术、新一代机器人、 关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种 机器人6 个方向，启动4 2 个项目，经费约6 亿元 2017 工业机器人行业规范管理实施办法 组织开展行业规范管理实施工作，推进工业机器 人行业健康发展，工业机器人企业按自愿原则申 请实行公告管理。 2016 关于促进机器人产业健康发展通知 开拓工业机器人应用市场，推动机器人试点示范 2016 “ 十三五” 国家科技创新规划 下一代机器人技术研究，工业机器人实现产业 化，服务机器人产品化，特种机器人实现批量化 应用 2016 机器人产业发展规划（2 0 1 6 -2 0 2 0 年） 自主品牌工业机器人年产量达1 0 万台，六轴及以 上工业机器人年产量达到5 万台以上；服务机器人 年销售收入超过3 0 0 亿元；机器人密集度高于1 5 0 以上等。 2016 “ 十三五” 规划纲要 大力发展工业机器人、服务机器人、手术机器人 和军用机器人 机器人行业专题报告 11 请务必阅读末页声明。 显示 2019 年亚洲工业机器人密度已超过欧洲、美洲、乃至全球，分别为 118 台 /万人、 114 台 /万人、 103 台 /万人、 113 台 /万人。亚洲的工业机器人密度 2012-2019 年复合增长 率为 14%，高于全球工业机器人密度增长率 10%，是欧洲和美洲工业机器人密度增长的 2 倍。在 2019 年全球国家与地区制造业工业机器人密度数据中，新加坡（ 918 台 /万人）、 韩国（ 855 台 /万人 ）和日本（ 364 台 /万人）为前三名，是工业机器人高密度国家。中国 以 187 台 /万人排在 15 位， 2012-2019 年复合增速高达 49.89%，远高于日本和韩国的年 复合增速，分别为 1%、 12%。 图 10：全球各州工业机器人密度 数据来源： IFR，东莞证券研究所 根据 IFR 统计， 近十年中国是工业机器人需求大国， 2013 年 中国工业机器人装机量 图 11： 2019 年各国、地区工业机器人密度 数据来源： IFR，东莞证券研究所 机器人行业专题报告 12 请务必阅读末页声明。 已超越日本，占据当年全球装机量的 1/5； 2019 年全球工业机器人 装机量 达 37.3 万台， 中国的 装机量 达 14.05 万台， 占 全球 总量 的 37.67%；比 2018 年稍有回落，主要反映汽 车和 3C 行业正经历艰难时期。 2020 年全球有 270 万台工业机器人正在运行工作中，同 比增长 12%； 2020 年工业机器人累计产量 23.7 万台，同比增长 26.81%； 2021 年 3 月， 中国工业机器人月产量 33075 台，同比增长 91.84%，创月产量新高 ； 2021 年 1-3 月累 计生产 78714 台，同比增长 127.2%，工业机器人的需求量持续上升 。 2019 年工业机器人下游应用行业需求量有明显下降，尤其汽车和 3C行业相比 2018 年购买量共下降约 4 万台。 我们认为 2020 年上半年疫情后工业机器人 需求 不降反升， 随着全球经济的进一步复苏，我们预测 2020-2023 年工业机器人 装机量 分别为 16.85 万 台、 19.38 万 台、 21.32 万 台、 22.39 万 台 。 图 13： 2009-2023 年中国工业机器人 装机量 及预测 图 12： 2009-2019 年工业机器人全球、中国、日本装机量及占比 数据来源： Wind，东莞证券研究所 机器人行业专题报告 13 请务必阅读末页声明。 数据来源： IFR，东莞证券研究所 在进出口方面， 2019 年中国工业机器人进 口 量 6 万台， 同比 下降 39.37%。 中国出 口量 2017-2019 年持续上升，分别 2.77 万 台、 6 万 台、 10.55 万 台 ， 出口量 年 复合增速 94.91%。 根据 IFR 的数据，中国工业机器人出口均价 2280 元 /台远低于进口均价 16309 元 /台，进出口均价差异严重。主要原因为中国出口工业机器人大部分为中低端产品，高 端产品仍以采购国外厂商为主，导致进出口金额的悬殊差距。 图 14： 2008-2019 年 中国 工业机器人进出口数量 数据来源： Wind，东莞证券研究所 图 15：中国 工业机器人进出口均价 图 16：中国 工业机器人进出口金额 资料来源： Wind，东莞证券研究所 资料来源： Wind，东莞证券研究所 机器人行业专题报告 14 请务必阅读末页声明。 2.2 下游应用行业广泛，长尾行业有望拉动需求 2019 年汽车行业仍是全球下游行业应用工业机器人占比最高的行业，占比 33.9%。 电子行业占比 24.68%，排名第二。金属加工行业、塑料和化学制品行业、食品行业分别 占比为 10.32%、 6.68%、 2.97%。 根据 IFR， 2019 年中国仍然是 工业机器人全球第一大潜力市场。工业机器人在中国 的应用范围广泛，服务于国民经济 44 个行业大类。工业机器人主要服务于制造业；按 细分应用行业分，中国工业机器人在下游行业分布与全球分布基本相同，汽车、电子以 及金属加工行业占据前三，分别为 35.79%、 28.7%、 8.19%。 2018 年末开始制造业面临巨大下行压力，固定资产投资增速持续下滑， 2020 年 2 月受疫情影响触底，制造业固定资产投资 完成额 累计增速 -31.5%。疫情后固定资产投资 完成额累计增速持续上升至 2021 年 2 月， 2021 年 3 月 整个制造业固定资产投资完成额 累计增速较 2 月呈下降趋势 ，主要原因系 2020 年 2 月基数较低导致。 2021 年 3 月 制造 业固定资产投资完成额累计增速 为 29.8%， 计算机、通信和其他电子设备制造业固定资 产投资 完成额 累计增速 40.4%， 高增速拉动行业平均水平。 2021 年 2 月汽车制造业固定 资产投资完成额累计增速 在 经历约 3 年持续低增长和负增长后，首次出现高于 10%的正 增长， 3 月累计增速回落至 -3.3%； 食品制造业 、 金属制品 业 、通用设备 固定资产投资 完 成额 累计增速 分别为 25.6%、 23.6%、 19%。 图 19： 2018-2021 年 中国固定资产投资完成额累计增速 图 17：工业机器人全球下游应用分布 图 18：工业机器人中国下游应用分布 资料来源： IFR，东莞证券研究所 资料来源：赛迪 顾问，东莞证券研究所 机器人行业专题报告 15 请务必阅读末页声明。 数据来源：国家统计局，东莞证券研究所 2011-2019 年中国工业机器人密度年复合增长率高达 44%。由于我国工业机器人行 业仍在高速发展，生产自动化有序进行， 我们认为 2020-2023 年中国工业机器人密度将 以 20%复合增速增长 。预计 2020-2023 年我国工业机器人密度将会达到 224 台 /万人、 269 台 /万人、 323 台 /万人、 388 台 /万人。国内工业机器人市场空间巨大。 IFR 数据显示，我国 2019 年汽车行业工业机器人密度全球排名第 12 位，达 938 台 / 万人。和美国 1287 台 /万人（全球排名第 7 位）、德国 1311 台 /万人、日本 1248 台 /万人 相比，中国汽车行业自动化生产和发达国家的差距已逐渐收窄， 2010-2019 年汽车行业 工业机器人密度年复合增长率为 27.55%， 结合 汽车制造业的固定投资完成额累计增速持 续负增长 和现有数据的增长周期等因素考虑 ，我们认为 2020 年、 2021 年、 2022-2023 年工业机器人密度增长约 9%、 20%、 10%； 假设按此速度增长 计算 ，预测 2020-2021 年 中国汽车行业工业机器人 密度将分别达 1022 台 / 万人 、 1234 台 /万人 ； 2022-2023 年 的 汽 车行业工业机器人密度分别为 1361 台 /万人、 1502 台 /万人 ， 2023 年中国汽车行业工业 机器人密度接近日本 的密度 峰值，同时也是我国近 10 年来的 密度最高点 ，我们认为之 后将会在此峰值波动停留一段时间。 2019 年中国、美国、日本、德国非汽车行业工业机器人密度分别为 95 台 /万人、 139 台 /万人、 273 台 /万人、 199 台 /万人。 2019 年国内非汽车行业自动化生产仍在起步阶段， 仅为汽车行业 2010 年的水平，上升空间巨大。我们认为随着工业机器人技术愈发成熟， 作业更加精细化，工业机器人在食品、饮料等长尾行业中的包装、挑拣、分配等工作的 使用率将逐渐提高 。 预测 2020-2023 年中国非汽车行业工业机器人密度以 35%增速增长， 分别达到 128 台 /万人、 173 台 /万人、 234 台 /万人、 316 台 /万人。 图 20： 2010-2023 年中国汽车行业工业机器人密度及 预测 图 21： 2019-2023 年中国非汽车行业工业机器人密度及 预测 机器人行业专题报告 16 请务必阅读末页声明。 经历疫情影响，自动化生产的优势凸显。同时在食品饮料行业中，减少产品与人的 接触更有利于保障食品安全。我们认为长尾行业将加大自动化生产力度，对于“机器换 人”将会加速进行。有望拉动对中游工业机器人的需求，工业机器人产业链上游也会随 之受益。 3 核心零部件高技术壁垒，伺服系统格局分散 我国工业机器人行业在经历数十年发展后形成完整的行业产业链。上游零部件作为 原材料对于工业机器人极为重要，三大核心零部件控制系统、伺服系统、减速器分别占 总成本的 12%、 22%、 32%，合计成本占比近 7 成；目前国内大部分零部件较依赖国外 知名厂商。中游为机器人本体，下游是集成系统。目前工业机器人的应用市场包括汽车、 3C、食品、饮料等行业。 图 22： 工业机器人行业产业链全景图 数据来源：东莞证券研究所整理 资料来源： IFR，东莞证券研究所测算 资料来源： IFR，东莞证券研究所测算 机器人行业专题报告 17 请务必阅读末页声明。 3.1 控制系统 控制器相当于工业机器人的大脑，对机器人的性能有决定性影响。工业机器人的控 制器主要包括两个部分，第一是控制柜，控制柜中包含了多个 PLC 控制模块，用于控制 机器人六轴或 N 轴的运动；第二是示教器，示教器是人机掌控的连接器，可用于编程和 发送控制命令给控制柜以命令机器人运动。工业机器人控制系统的主要任务是控制机器 人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等，具有编程简单、 软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。 控制器分为硬件和软件，核心技术为软件算法，与本体一样大部分均为品牌自主研 制。控制器硬件方面国内外技术基本无异，软件算法方面国外企业优势凸显。国内外控 制器差距在于软件的算法、反应速度、兼容性等方面。由于核心算法的优势，使用外资 企业的控 制器的工业机器人在稳定性、故障率等指标均优于国内企业。控制器通过伺服 系统操作实现工业机器人的精细动作；尤其四大家族拥有软件的底层算法，令工业机器 人反应速度与准确定位等方面均优于其他企业。 图 24：控制器下游应用行业分布 图 23：工业机器人成本结构 数据来源：前瞻产业研究院，东莞证券研究所 机器人行业专题报告 18 请务必阅读末页声明。 数据来源：智研咨询，东莞证券研究所 控制器下游应用广泛，前五大行业分别是工作机械（ 11.73%）、包装（ 11%）、纺 织（ 9.59%）、工业机器人（ 9.11%）、半导体（ 7.43%），总共占比 48.86%。控制器在 中国的市场规模从 2015 年 20.7 亿元增至 2018 年 42 亿元，年复合增速 26.6%。假设每 台工业机器人配套一套控制器系统需 3.5万元，根据中国工业机器人销量预测， 2019-2023 年控制系统规模分别为 49.2 亿元、 59 亿元、 67.9 亿元、 74.6 亿元、 78.4 亿元。 图 25： 2015-2023 年中国控制系统市场规模及预测 数据来源：智研咨询，东莞证券研究所测算 中国控制器市场主要以四大家族发那科、库卡、 ABB、安川电机为主导，分别占比 为 16%、 14%、 12%、 11%， CR4 占据约 53%市场份额 ； 外资品牌控制器的 国内 市场份 额占比超过 80%。 国内控制器企业的软件算法技术与国外存在差异，尚未对市场上知名 品牌或四大家族形成威胁。 图 26：中国控制器市场格局 机器人行业专题报告 19 请务必阅读末页声明。 数据来源：前瞻产业研究院，东莞证券研究所 3.2 伺服系统 伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服 系统使物体的位置、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。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控 等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。伺服系统 作为 工业自 动化的重要组成部分，是工业机器人的执行器，利用电动机产生的力矩驱动机器人本体， 使机器人得以做出各种动作。一个普通的伺服系统主要由伺服驱动器、伺服电机、编码 器（反馈装置）三部分构成。 伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交 流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、 速 度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。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置。它可控制速度， 位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。编码器是将信 号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。 机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目，关节数愈多，自由度越高，位移 精准度也越出色，所需使用的伺服电机数量就相对较多；简单而言，越精密的工业型机 器人，其内的伺服电机数量越多。 目前全球伺服系统以日本品牌为主导分为 三大类，日 系、欧美系、国产。日系代表有松下、安川、三菱、三洋等；欧系包括西门子、施耐德 等；国产企业有埃斯顿、汇川技术、雷赛智能以及中国台湾的台达等。我国大陆伺服系 统技术比日本、欧美企业起步较晚，在 2000 年后开始自主研发。目前我国伺服系统大 部分进口为主，中国大陆企业 国内 市场占比仍有待提升。 2019 年日本品牌伺服系统企业松下和安川占据第一、二名。日系品牌销量有下滑趋 势，总占有率相比 2018 年下降 4%至 43%；欧美品牌 除施耐德（ 2.5%）销量下降导致总 占有率下降 1%至 9%， 西门子（ 4.2%）、 贝加莱（ 2.3%）销量均有稍微涨幅；中国大陆 机器人行业专题报告 20 请务必阅读末页声明。 企业汇川科技（ 10.7%）、雷赛智能（ 2.3%）与台企台达（ 13.5%）总体占据市场份额 26.5%，较上年有 1.5%涨幅。经历 20 年发展，通过引进与吸收国外先进高新技术，国 内伺服系统企业在高速成长， 在 中国 市场占据份额有望持续增加 。 近年来国内伺服系统行业发展迅速，广泛应用于电子制造、机床工具、纺织机械、 包装机械、机器人等行业。伺服系统在电子制造行业应用量最大达 17.7%；机床工具 （ 16.1%）、纺织机械（ 10.4%）应用量位列 第 二、三名；包装机械和机器人行业分别占 10%、 8.7%；其他行业占比 22.6%，包括锂电制造设备、 3C 制造设备、橡胶机械等行业。 我国伺服系统规模稳速增长，从 2012 年 52 亿元增长至 2018 年 116.53 亿元，年复合增 长 14.39%。 2019 年制造业明显受压，多个行业市场规模出现下降，我们认为 2019 年伺服系统 市场规模降幅小于工业机器人销量降幅，综合考虑，我们认为 2019 年伺服系统规模下 降约 4%至 111.9 亿元； 2020-2021 年将以 18%增 速 ， 2022-2023 年将以 15%增 速 ，对应 每年伺服系统市场规模分别为 132 亿元、 155.8 亿元、 179.1 亿元、 206 亿元。 图 27： 2018-2019 年 不同国家品牌伺服系统国内 市占 率对比 图 28： 2019 年 不同企业 伺服系统 中国 市场占有率 资料来源：前瞻产业研究，中金企信国际 咨询，东莞 证券研究所整理 资料来源：中金企信国际咨询，东莞证券研究所 图 29： 2019 年中国伺服系统下游应用占比 图 30：中国伺服系统市场规模 测算 机器人行业专题报告 21 请务必阅读末页声明。 3.3 减速器 减速器是工业机器人必不可少的核心零部件之一，决定工业机器人的精度和负载。 控制器发出指示，伺服系统执行，减速器此时便发挥作用。由于工业机器人各轴的转速 和力矩参数未必在伺服系统的工作范围内，因此要搭配减速器使工业机器人各轴参数 输 出达到需求值。减速器是连接伺服电机和执行机构之间的