机械设备：拐点已至，机器人需求进入持续增长期.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业专题研究 2018 年 06 月 25 日 机械设备 拐点已至，机器人需求进入持续增长期 回顾日本，工业化中后期是工业机器人需求爆发黄金节点 。 日 本在上世纪七十年代人均 GDP 超 2000 美元，进入工业化后阶段 ，与此相对应工业机器人保有量迅猛增长 。 1985 年， 工业机器人 保有数量 达 9.30 万台，十年增长 92 倍、制造业人均保有量为 7.53 台 /千人，超 1974 年的 90 倍。 宏观角度， 经济结构向第三产业转型 ； 资本、技术密集型中高端制造业不断成长以支撑“出口导向型”发展模式 ；与 GDP 高增速相背离的劳动力人口增速逐步下滑 。 此背景下必须依托技术创新提升全要素生产率拉动经济增长。 微观产业角度： 供给端 ，产业链上下游产学研相结合有效降低 工业机器人产品成本、提升可靠性，其 产业化 应用 被视为 引领生产力革命 新手段 ； 需求端 ， 汽车产业爆发增长释放直接需求红利，而政府众多积极政策的引导梳理，亦激发下游中小企业智能化生产线改造需求。 观望国内，拐点已至，机器人需求将持续高增长 。 2013 年，中国人均 GDP（现价美元）为 7078 美元，即已达到工业化后阶段标准 （按美元购买力平价折算） 。 目前 国内工业机器人保有量密度 接近 日本上世纪 80 年代初水平 ， 在宏观产业发展节点类似背景下，对标日本八十年代工业机器人行业黄金发展史， 国内机器人需求量有望持续高增长。 此外，国内工业机器人产业链逐步完善，上游零部件逐步打破进口垄断局面， 打造 本体产品降价 空间 ；中游本体制造技术持续突破， 自主 产多关节工业机器人份额 显著提升；下游系统系统集成不断向通用工业领域渗透，全产业链格局的 成型将有效助力需求释放，奠定持续高增长基础。 未来三年，国内工业机器人销量增速预计在 40%左右 。 Yasuhiko Torii 教授 在对韩国及日本、美国等 10 余个发达国家的 70-80 年代机器人产业发展 历史研究 的基础上指出，一个国家的机器人保有量由两个主要因素决定，一是经济或工业化水平，二是本国制造业的出口。他认为，机器人产业在不同国家的发展符合资本品增长的“雁行模式”，并提出“机器人密度曲线” 。 基于其研 究结果，我们进行了 国内机器人保有量 的定量计算 预估 ，参照估算结果， 未来三年，国内工业机器人保有量将达 64.58、 89.45、121.04 万台，暂不考虑旧机报废，则未来三年国内工业机器人年预计销量为 18.08、 24.88、 31.59 万台， 同比增速分别为 37.87%、 37.62%及26.99%。 风险提示 ： 国内宏观经济 增速 不及预期； 工业机器人本土化制造不及预期；由模型简单推算的工业机器人保有量具有局限性。 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 姚健 执业证书编号： S0680518040002 邮箱： yaojiangszq 分析师 罗政 执业证书编号： S0680518060002 邮箱： luozhenggszq 联系人 彭元立 邮箱： pengyuanligszq 相关研究 1、机械设备：三路径构建淘金组合，关注激光设备和板式家具设备 2018-06-24 2、机械设备：美国发布加税清单，机械设备被“重点关注” 2018-06-18 3、机械设备：精选下游景气度提升个股，大功率激光设备迎来风口 2018-06-10 -32%-16%0%16%32%2017-06 2017-10 2018-02 2018-06机械设备 沪深 3002018 年 06 月 25 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、回顾日本：工业化中后期，机器人产业爆发黄金节点 . 4 1.1 宏观：经济结构优化，产业成长大环境优质 . 5 1.2 微观 ：产学研模式降本增效，汽车产业释放庞大需求 . 10 1.2.1 七十年代：机器人引领生产力革命，产学研结合降本增效 . 10 1.2.2 八十年代：汽车产业红利 +政策培育，需求良性爆发 . 12 二、展望国内：拐点已至，机器人需求将持续高增长 . 15 2.1 人均 GDP 破 7000 美元关口，中国已经进入工业化后期 . 15 2.1 保有量密度提振空间巨大，本土制造助力需求释放 . 18 2.1.1 对标日本，国内保有量密度仍有大幅提升空间 . 18 2.1.2 工业机器人国产化推进，产品降本助力需求释放 . 19 三、未来三年，国内工业机器人销量增速预计在 40%左右 . 20 风险提示 . 22 图表目录 图表 1：日本工业机器人在用量位居全球第三 . 4 图表 2：日本工业机器人保有密度居全球前列（ 2016） . 4 图表 3：日本工业机器人产业规模攀升同时单台产值下降 . 5 图表 4： 日本国内工业机器人以汽车工业机电子工业应用为主 . 5 图表 5：上世纪 70、 80 年代日本工业机器人保有量迅猛增长 . 5 图表 6：工业化不同阶段的标志值 . 6 图表 7：进入工业化后期阶段日 韩工业机器人产业进入爆发增长期 . 6 图表 8： 1970 年后日本第三产业占 GDP 比重迅速攀升 . 7 图表 9： 1970 年后日本第三产业从业人员比重显著增加 . 7 图表 10：以纺织品为代表的轻纺工业占工业产值份额显著下降 . 8 图表 11：以机械制品为中心的重工业产值份额逐步攀升 . 8 图表 12：以机械产品为代表的重工业出口份额不断提升 . 8 图表 13：战后日本进出口贸易迅速增长 . 9 图表 14：机械制造技术成为战后日本核心引进技术品种（ 1949-1959） . 9 图表 15：上世纪 50s-70s 日本引进专利用资金迅猛攀升 . 9 图表 16：工业机器人使制造业劳动生产率年均增长率提高了 0.36 个百分点 . 10 图表 17：上世纪 60 年代中后期日本劳动力人口数量同比增速逐步下滑 . 11 图表 18：上世纪 60 年代以来日本历史上曾出现 4 次有效求人倍率高增长期 . 11 图表 19：固定成型机器人占比工业机器人总份额超 30% . 12 图表 20：十年间日本工业机器人价格下降过半 . 12 图表 21：上世纪七八十年代日本汽车产量逐步赶超欧美 . 12 图表 22：装配及树脂成型用机器人为主要产品品种（ 1984） . 13 图表 23：日本颁布的工业机器人产业促进政策 . 14 图表 24：按注册资本规模划分企业分布数量（ 1985） . 14 图表 25：按职工人数划分企业分布数量（ 1985） . 14 图表 26： 2013 年中国人均 GDP 达到钱纳里所提出的工业化后期标准值 . 15 图表 27：自 2011 年以来第三产业对国内 GDP 增长贡献率稳健攀升 . 16 2018 年 06 月 25 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 28：第三产业对 GDP 增长的拉动逐步超越第二产业 . 16 图表 29：出口总额及制造业产品占比逐步攀升 . 16 图表 30：上世纪 60 年代末日本劳动力人口数量同比增速逐步下滑 . 17 图表 31：国内求人倍率不断攀升 . 17 图表 32： 2009-2017 年中国制造业农民工工资上涨约 2 倍 . 17 图表 33：工业化不同阶段的标志值 . 18 图表 34： 2001 年至今 国内机器人保有量及制造业人均保有量密度逐步攀升 . 18 图表 35：自 2001 年起国内汽车产量迅猛攀升 . 19 图表 36： 2017 年上半年多关节机器人位居国产机器人销量榜首 . 19 图表 37：坐标机器人占国产机器人销量份额逐步下滑至 30%左右 . 19 图表 38：模型参数系数拟合值 . 21 图表 39：选取参数值及保有量 预测值 . 21 图表 40：预计 2018-2020 年国内工业机器人销量增速为 37.87%/37.62%/26.99% . 21 2018 年 06 月 25 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 一、 回顾日本： 工业化中后期 ， 机器人 产业爆发 黄金 节点 日本为全球工业机器人制造王国， 1987 年， 其已 成为全球最大的工业机器人生产国和出口国 ，保有量亦遥遥领先 。 据 IFR 统计， 2016 年日本工业机器人保有量近 29 万台， 据全球第三。 其中 ， 汽车产业拥有密度为 1240 台 /万人，通用工业拥有密度为 214 台 /万人，分别为世界第二、第一位。 图表 1：日本 工业机器人在用量位居全球第三 图表 2： 日本工业机器人保有密度居全球前 列 （ 2016） 资料来源： IFR，国盛证券研究所 资料来源： IFR，国盛证券研究所 依托成熟的工业制造体系，自产业链上游零部件至下游本体及系统集成领域，日本均培育出世界级 产 商。 以中国为首的新兴市场工业机器人需求量爆发，叠加外销驱动型产业模式，近年日本工业机器人产业及行业产值整体稳定增长。 据日本机器人协会统计， 2016年，日本机器人产量为 15.26 万台，出口销量 11.68 万台，占 总 产量 的份额为 76.54%。同期，行业产值为 323.65 亿元，较 2012 年提升近 30%。 需要关注的变与不变： 汽车工业仍是核心需求。 从需求结构看， 日本 内 销机器人中，仍以汽车工业 、电子工业应用为 主 ，占比分别为 37.69%、 27.43%； 单位机器人产值趋势下降。 从产品单位价值看， 2012 年至 2016 年，日本单位工业机器人产值逐步 滑落 ，由 2012 年 25.04 万元 /台下降至 2016 年 21.21 万元 /台，降幅为15.28%。 日本13%美国14%中国16%其余57%0200400600800100012001400日本 美国 德国 英国 中国 巴西 印度汽车 (台 /万人 ) 通用工业 (台 /万人 )2018 年 06 月 25 日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 图表 3： 日本工业机器人产业规模攀升同时单台产值下降 图表 4： 日本国内工业机器人以汽车工业机电子工业应用为主 资料来源： JIRA，国盛证券研究所 资料来源： JIRA，国盛证券研究所 日本自上世纪 60 年代引入工业机器人以来， 70-80 年代先后经历了产业萌芽期 及 黄金增长期 ： 1985 年，日本国内工业机器人保有数量为 9.30 万台，十年增长 92 倍、制造业人均保有量为 7.53 台 /千人，超 1974 年的 90 倍。同期，全球第二大工业机器人使用国美国工业机器人保有量仅 2 万台，保有量密度略微超过 1 台 /千人。日本“机器人王国”的 称谓 名副其实。 为何作为产业后进入者的日本 能实现 弯道超车， 最迅速实现 工业机器人 规模化应用？当前，国内机器人亦迎来发展节点，该怎么看国内需求的后续增长，能否对标日本，实现行业保有量密度的大幅提升？ 图表 5：上世纪 70、 80 年代日本工业机器人保有量 迅猛增长 资料来源： International Comparisons of Industrial Robot Penetration ，国盛证券研究所 0123456780200004000060000800001000001974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985日本工业机器人保有量 (台 ) 美国工业机器人保有量 (台 )日本保有密度 (台 /千人 ) 美国保有密度 (台 /千人 )2018 年 06 月 25 日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 1.1 经济结构优化， 产业成长大环境 优质 美国学者钱纳里等人将工业化实现过程分为工业化初期、中期和后期三个不同阶段。 参照 20 世纪 60-70 年代物价水平，当人均 GDP 超 2100 美元，一国和地区便进入后工业化阶段。考虑到数据的可比性，利用美国通货膨胀率（按消费者价格指数衡量）进行换算，扣除美国经济增长的物价波动因素影响。根据换算， 1988 年的美元与 1970 年的美元换算因子为 3.05； 2012 年的美元与 1970 年的美元换算因子为 5.91。由此对应工业化不同阶段的标志值发生变化。 图表 6： 工业化不同阶段的标志值 工业化起 始阶段 工业化实现阶段 后工业化阶段 初期阶段 中期阶段 后期阶段 人均 GDP（ 1970 年美元） 140-280 280-560 560-1120 1120-2100 2100 以上 人均 GDP（ 1988 年美元） 427-854 854-1708 1708-3416 3416-6405 6405 以上 人均 GDP（ 2012 年美元） 827-1654 1654-3309 3309-6619 6619-12411 12411 以上 资料来源： 工业化和经济增长的比较研究 ，世界银行， 国盛证券研究所 进入工业化后阶段，作为智能化、自动化生产代表设备之一的工业机器人产品进入需求爆发增长期。 1970 年，日本人均 GDP 达 2027 美元； 1989 年，韩国人均 GDP 为 5736.90美元。参照钱纳里理论，日本及韩国分别在 1970 年、 1989 年左右进入工业化后期阶段。需要关注的是，与日本工业机器人产业迅猛发展历史类似，进入工业化后期阶段后，韩国亦开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，自九十年代初，仅用了 10年时间就形成自己的工业机器人体系。其机器人新装量在 1991-1996 年间年均复合增长率超过 40%。 图表 7：进入工业化后期阶段日韩工业机器人产业进入爆发增长期 资料来源： 世界银行、工业化和经济增长的比较研究， 国盛证券研究所 工业化后周期下，经济结构逐步向以服务业为代表的第三产业倾斜，且 作为出口导向型经济，在初期依靠纺 织、服装、杂货等劳动密集型产业 拉动 出口 后 ， 必须 向 靠资本、技术密集型、 具有高附加值的产业 过渡，以 支撑 国内 产品的持续输出 能力 ，而这其中则更多需要先进生产设备提升产出效率 ， 打造 相对 竞争 优势 。 0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.01965 1968 1971 1973 1976 1979 1982 1984 1987 1990 1993 1995 1998 2001 2004日本人均 GDP(万美元 ) 韩国人均 GDP(万美元 ) 考虑购买力平价的标准值 (万美元 )70s-80s日本工业机器人保有量复合增速超 50%90s韩国工业机器人新装量复合增速超 40%导入期 2018 年 06 月 25 日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 工业化后周期之一： 经济结构向第三产业倾斜 一方面， 产业结构以现代服务业为主 ，第三产业 GDP 及劳动力人口份额均显著提升 。三次产业结构有序变动， 第一产业的就业人口以和产值比重持续下降，第二产业结构比例平稳上升后开始回落，而以知识产业、科技创为核心能力的第三产业则进入快速发展期。上世纪八十年代，日本第三产业产值占比 GDP 达约 40%，并于 90 年代初超过第二产业成为 GDP 核心贡献产业；与此同时，第三产业从业者占比劳动力人口就业比重迅速攀升，至九十年代达 61.40%，约为第二产业从业人数的两倍。 图表 8： 1970 年后日本第三产业占 GDP 比重迅速攀升 图表 9： 1970 年后日本第三产业从业人员比重显著增加 资料来源： 国际大都市产业结构与工业布局演变趋势 ，国盛证券研究所 资料来源： 国际大都市产业结构与工业布局演变趋势 ，国盛证券研究所 工业化后周期之 二 ： 工业内部结构技术集约化 另一方面， 工业内部结构趋向集约化和高加工化 。 工业化中后期，资本和劳动力 对于 经济增长的推动 逐渐弱化 ，以技术进步、效率提升为核心的全要素对经济增长的贡献将不断增加。 首先是重工业化趋势，即工业结构由以轻工业为主逐步向以重工业为主转变；其次是深加工化趋势，产业由以原材料工业为主逐步转向以深加工和组装工业为主，反映了工业增长由原先能源、原材料驱动转向资本和技术投入驱动；另外，技术呈现集约化趋势，所有制造业部门不断采用先进技术和工艺，以技术密集为特征的新兴产业，特别是高新技术产业的比重不断上升。 以日本为例，工业化演变进程中， 以 机械工业 为核心的 重工业化逐步展开。 1951 年至1970 年，日本的轻纺工业（食品、纺织品、木制品及纸张、印刷和出版）在工业产值的构成比例呈萎缩趋势，由 52%左右下降到 30%左右，其中纺织品从 29.2%大幅下降至7.87%。重化学工业（化学制品、石油制品、煤炭制品、烧制业土石制品、钢铁、金属制品及机械制品）的构成比例，从 48%左右上升至 70%左右，其中，机械类产品比例由11%大幅增长至 32%。 0%10%20%30%40%50%60%70%1890s 1920s 1960s 1980s 1990s第一产业 第二产业 第三产业0%10%20%30%40%50%60%70%80%0%10%20%30%40%50%60%70%80%1890s 1920s 1960s 1980s 1990s第一产业 第二产业 第三产业2018 年 06 月 25 日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 图表 10： 以纺织品为代表的轻纺工业占工业产值份额显著下降 图表 11：以机械制品为中心的重工业产值份额逐步攀升 资料来源： 战后日本经济 ，国盛证券研究所 资料来源： 战后日本经济 ，国盛证券研究所 工业化后周期之 三 ： 先进制造助力对外贸易迅速增长 资本、技术密集型 产品 逐步替代劳动密集型 产品，成为日本出口 商品 主力。 从 1955 年到 1975 年，日本轻工业的出口比重由 53.5%大幅回落至 12.1%，其中纺织品份额由37.2%下降至 6.7%，约为原先的五分之一。重化工业品出口比重由 38.0%上升到 83.3%，其中 ,机械制品比重由 13.9%显著增至 53.8%，提升约 4 倍。事实上，仅汽车产品，出口份额就由 0.3%大幅上升至 11.1%。此外，家用电器出口值亦迅速增长， 1955 年，日本海关尚无此项出口统计，而至 1973 年，其出口占比以提升至 7.1%。 图表 12：以机械产品为代表的重工业出口份额不断提升 资料来源： 日本经济总论第 4 卷， 国盛证券研究所 先进制造助力，日本对外贸易规模迅速 增长 。 五十 年代以前，进出口与国民生产总值的比率分别为 4.1%和 5.8%，到 60 年代末，已经上升到 10.6%和 10.3%，各翻了一倍。从贸易本身的增长幅度看， 1951 年到 1970 年，日本的出口规模增长 10 倍多，进口规模增长 7 倍多，同期世界贸易增长幅度仅 3 倍左右。 0%10%20%30%40%50%60%1951 1955 1960 1965 1970食品 纺织品 木制品 纸张、印刷、出版业0%20%40%60%80%1951 1955 1960 1965 1970化学制品 石油制品 煤炭制品烧制业土石制品 钢铁 金属制品机械0%20%40%60%80%100%1955 1960 1965 1970 1975重化工业 轻工业品 食品及其他 机械 纺织2018 年 06 月 25 日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 图表 13：战后 日本 进出口贸易迅速增长 资料来源： 长期经济统计第 14 卷贸易和国际收支， 国盛证券研究所 工业化后周期之 四 ： 技术进步是核心驱动力 为抵御外来商品的倾销并保证大量本国产品 出口 ，日本非常注重从国外引进先进技术，以保持较高水平的技术进步率。 据通商产业省统计，从 1949 年到 1959 年，日本引进的技术种类共 1021 件，其中，机械制造技术 541 件，占总数的 53%；化学方面的技术有211 件，占总数的 21%；金属冶冶炼及其产品方面的技术有 106 件，占总数的 10%。引进技术所投入的资金也是逐年大幅增长， 1950 年为 50 万美元， 1975 年便迅速提升至7.12 亿美元，规模提升超千倍。先进技术的进口为“出口导向”型经济增长提供了坚实的技术条件。 图表 14： 机械制造技术成为战后日本核心引进技术品种（ 1949-1959） 图表 15：上世纪 50s-70s 日 本引进专利用资金迅猛攀升 资料来源： 战后日本经济 ，国盛证券研究所 资料来源： 战后日本经济 ，国盛证券研究所 工业机器人成为制造业劳动生产率大幅提升的利器，技术变革影响可与蒸汽机相提并论。据经济学家格雷兹（ Graetz）和米切尔（ Michaels）研究分析， 1993 年 -2007 年期间，工业机器人使得制造业领域劳动生产率年均增长率提高了 0.36 个百分点，相当于该时期整个劳动生产率年均增长率的 16%，并得出“工业机器人提高了劳动生产率、全要素生产0200400600800100012001951-1955 1956-1960 1961-1965 1966-1970日本出口指数 日本进口指数 世界贸易指数机械制造53%化学21%金属冶炼10%其他16%0.01 0.84 4.30 7.12 0123456781950 1960 1970 1975日本引进专利技术所使用资金 (美元 )2018 年 06 月 25 日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 率和工资水平”的结论。而根据其计算， 1850 年 -1910 年期间，蒸汽机技术是使劳动生产率年均增长率提高了 0.34 个百分点。即，从劳动生产率提升角度，工业机器人完全可与蒸汽机相提并论。 图表 16： 工业机器人使制造业劳动生产率年均增长率提高了 0.36 个百分点 资料来源： Robots are infiltrating the growthstatistics， 国盛证券研究所 1.2 产学研模式降本增效 ，汽车产业释放庞大需求 在产业结构调整大背景下，日本机器人产业发展可分为两大阶段：七十年代培育期、八十年代黄金发展期。 1.2.1 七十年 代 ：机器人引领生产力革命，产学研结合降本增效 1960 年，美国 联合控制公司买下美国机器人发明者乔治德沃尔的专利，成立 Unimation公司，生产出第一批工业用途机器人。 20 世纪 70 年代中期以前，美国一直是全球最大的工业机器人生产、出口和技术转让国。 GDP 高增长叠加劳动力人口增速下滑及国民收入倍增计划 ， 机器人被赋予生产力革命化新动能。 一方面， 六十年代为日本经济高速发展期， 1960-1970 十年间，日本 GDP 同比增速年均值达 16.92%。 1967 年日本劳动力人口增速出现拐点，其后日本劳动力人口增速逐年下降。 另一方面，六十年代初，日本积极实施“国民收入倍增计划”，提升中低阶层劳动者的收入，十年之间，日本人均国民收入增加了 1.4 倍。 劳动 者收入的提升显著增加了制造业产商的生产成本。 劳动力的严重不足， 促使产业界将美国新兴机器人产品作为解决劳动力供需矛盾的意向革命性措施 。 1968 年，川崎重工业公司从美国 Unimation 引进机器人和机器人技术，并实现试制，是日本工业机器人产业化的开端。 舆论导向为 主 ， 高成本、技术可靠性低， 机器人发展很快进入低潮： 一方面，机器人产品 可靠性和精度低 ， 动作速度不及 产线工 人 ，无法有效 提高劳动生产率 ；另一方面，设备成本高， 一台 Unimate 机器人 价格约 十多 名工 人的年工资 ，难 找到 应用 市场和用户。 0.34% 0.36%0.60%0.0%0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%0.7%蒸汽机(1850-1910)机器人(1993-2007)信息技术(1995-2005)