工业机器人“四大家族”研究：以本体作为切入点，抢占万亿自动化改造市场.pdf

本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。1行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 机械设备 2018 年 07 月 03 日 工业机器人“四大家族”研究：以本体作为切入点，抢占万亿自动化改造市场 看好 智能制造小组工业机器人系列报告之四 相关研究 “机械行业回暖明显，智能制造势不可挡机械高频数据周报 20180702“ 2018 年 7 月 2 日 “行业估值已近历史底部，重点关注优质细分龙头 机 械 高 频 数 据 周报20180625“ 2018 年 6 月 25 日 证券分析师 周海晨 A0230511040036 zhouhcswsresearch 研究支持 林桢 A0230116070001 linzhenswsresearch 陈桢皓 A0230118040004 chenzhswsresearch 联系人 陈桢皓 (8621)23297818转 chenzhswsresearch 本期投资提示： 工业机器人是工业自动化的明星产品， 300 亿本体空间有望撬动万亿自动化改造市场 。本体空间余约 300 亿元 ： 自动化的本质是工艺流程的自动化，最终目标是提高全要素生产率。多轴工业机器人是自动化改造中替代人类劳动及实现部件位移、旋转的核心设备，根据政策与市场需求等因素测算，我们认为 2020 年我国工业机器人产量将达到 20 万台左右 ， 市场空间约 300 亿元 。 自动化改造万亿市场空间： 现阶段汽车行业主机厂可以实现 80%以上的自动化生产，甚至可以达到接近 100%；电子装配等产线自动化率普遍不足 40%， 甚至低于 10%；我国多数制造业仍处于自动化改造初期，自动化改造空间巨大，以提升全要素生产力视角估算，空间可达万亿量级。 “四大家族”战略布局：以本体为先导，作为场景应用的“入场券”。本体市占率高： 四大家族作为机器人本体厂商为人认知， 2016 年 在国内市场本体市占率合计达 57%，且应用主要集中于汽车整车等高端领域。 四大家族机器人产品线各有特色 ： ABB 结合自身强大的本体制造与软件算法能力，收购贝加莱与 GE 工业系统，在工业自动化、电力自动化等领域不断强化布局；库卡核心零部件自产率低，工业机器人本体核心优势体现在控制 端，重点推动工艺集成解决方案业务；发那科数控系统技术领先，工业机器人本体系列多达 240 种，负重范围从 0.5kg 至 2.3t，通过系统集成整合自身业务板块，实现高质量解决方案输出；安川电机核心零部件优势强大，控制器硬件、电机等优势明显，机器人性价比相对较高，帮助公司不断拓展市场份额。 四大家族战略特点总结：以机器人本体为切入点而非主要赢利点，实现向众多领域的自动化改造方案输出，最终目标为自动化改造的庞大市场。 “四大家族”经营分析：坚持技术驱动，机器人业务在公司内定位不同。布局完善稳定性强： 四大家族的产业链布局较为完善，普遍涵盖从核心零部件到终端集成的全部业务领域。四大家族 持续 研发提升工业机器人品质，产品使用寿命 、 重复定位稳定性普遍 优于 国内产品，故障率一般为国产产品的 1/5 左右。 工业机器人本体业务定位不同： ABB2017 年机器人 及运动控制 占 营收比例 仅为 23.11%， 但营收总额 高达 79 亿美元 ，高于其他三家；安川驱动控制 与机器人 业务 并重，近三年 保持 46%/35%左右 占比 ；发那科 2017 年工业自动化 、机器人 、 机床业务占比分别为 31%/32%/24%，数控系统核心技术支撑业绩；库卡系统集成和机器人业务 合计占比近 80%， 2017 年同比 增速 分别为 15.47%/23.27%， 居四大家族之首 ，系统集成 是公司业绩增长的主要驱动力 。 业务增速与盈利能力各异： 2017 年 四大家族中 ABB 归母 净利润 最高 ， 为 22.13 亿 美元，安川同比增速最高为 81.07%； 2017 年 发那科净利率 /毛利率 分别为 25.11%/44.50%， 显著高于四大家族 平均 净利率 /毛利率10.49%/32.33% ； 2017 年 ， ROE 水 平 安 川 ABB 发 那 科 库卡 ，分别为19.27%/13.39%/14.42%/9.60%。 四大家族市值估值探讨：四大家族估值高于所在市场均值，中资企业仍有数倍市值空间。中资企业市值仍有空间： 2018 年 6 月，发那科 /安川 /库卡 /ABB 市值分别为2682/624/282/3140 亿元 人民币 ，远高于 国内可比企业 机器人（新松） /埃斯顿 /拓斯达 的271/117/78 亿元 。 2017 年， ABB/发那科 /安川 /库卡的 PE 分别为 26/39/54/55 倍， 低于仍处于高速成长期的中资工业机器人企业。 四大家族 享有估值溢价： 四大 家族 估值水平高于那智不二越、欧地希等二线机器人企业，与纳博 、 哈默纳科 等核心零部件厂商处于同一水 平 ； 发那科、安川、库卡估值均显著高于 所处 交易所估值水平 。 投资逻辑 ： 从最终目标反向推演实现可能性，选取产业链上具有大自动化改造技术优势与发展潜力的标的。 推荐核本体生产先发标的 机器人 （国产机器人龙头，背靠中科院本体业务研发实力雄厚，集成经验丰富与本体协同性强）、 民企全产业链先发标的 埃斯顿 （全产业链布局，贯通上下游实现技术全掌控），集成领域先发标的 拓斯达 （深耕注塑机自动化，自动化集成解决方案应用广泛，本体业务实现突破） 。 请务必仔细阅读正文 之后的各项信息披露与声明 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。2行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2页 共 41 页 简单金融 成就梦想 投资案件 结论和投资建议 从最终目标反向推演实现可能性，选取产业链上具有大自动化改造技术优势与发展潜力的标的。 推荐核本体生产先发标的 机器人 （国产机器人龙头，背靠中科院本体业务研发实力雄厚，集成经验丰富与本体协同性强）、民企全产业链先发标的 埃斯顿 （全产业链布局，贯通上下游实现技术全掌控），集成领域先发标的 拓斯达 （深耕注塑机自动化，自动化集成解决方案应用广泛，本体业务实现突破）。 原因及逻辑 四大家族以本体为重要依托与切入点 ， 真正的战略意图是在大自动化市场取得竞争优势 。 四大家族的模式值得借鉴，依靠在本体领域的技术积累，形成认知与品牌优势，在对于细分的下游市场的工艺流程不能全部认知的情况下，输出本体积极与集成商合作，一方面消化本体产能，另一方面卡位本体应用场景，为自身的集成业务在更多场景推广进行铺垫。 我国机器人企业有两大模式有望胜出，自上而下与自下而上殊途同归。“新松模式” ：全方位布局、坚持研发导向、紧握核心技术，以新松机器人为代表。“拓斯达模式”：从难度较低的系统集成切入，利用贴近市场、贴近客户的优势不断实现技术迭代，最终带动本体、核心零部件业务突破，以拓斯达为代表。新 松模式有国家、科研院所与高校的大力支持，也有国内龙头企业积极应用响应的渠道优势；拓斯达模式有反应迅速、客户粘性高、盈利能力强的优势。两种模式在国内可以与四大家族进行不同维度的竞争，具有较强的竞争优势。两种模式均结合企业自身情况，从大自动化的不同环节切入，最终均可实现全产业链打通、多场景综合布局，在大自动化万亿市场中取得更多的份额。 有别于大众的认识 市场认为，工业机器人“四大家族”是优秀的本体企业，以本体为主要业务。本体仅仅是四大家族切入不同工业自动化场景的钥匙， 工业机器人本体可以撬动数倍甚至数十倍于自身 的自动化改造空间， 四大家族的最终目标是巨大的工业自动化改造市场，而不是本体市场。例如在当前市场环境下，由库卡售价 15 万元左右的焊接机器人本体衍生出的焊接工艺解决方案售价超过 60 万元； ABB 售价 15 万元的本体，开放不同功能接口，最终售价可超过 30 万元；由 12 台左右工业机器人组成的组装产线，售价可高达千万。 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。3行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3页 共 41 页 简单金融 成就梦想 1. 工业机器人：工业自动化明星产品，撬动万亿自动化改造市场 . 8 1.1 自动化本质：机器换人的本质是工艺流程自动化，现阶段不同行业自动化率差异巨大 . 8 1.2 工业机器人作用：工业机器人实现位移自动化，是替代人类劳动的代表性设备 . 9 1.3 从作用出发的市场空间测算：工业机器人市场空间总体 300 亿，撬动万亿大自动化产业链 . 11 2. 战略布局：以本体为先导，作为场景应用的 “ 入场券 ” . 13 2.1 四大家族本体市占率近半，现有应用集中于高端领域 . 13 2.2 以本体为先导，积极切入更多场景 . 14 2.3 ABB：收购贝加莱与 GE 工业系统，加速进军自动化集成领域 . 15 2.4 库卡：系统集成协同机器人提供自动化方案，美的与瑞仕格拓宽市场业务 . 19 2.5 发那科：数控系统技术领先，系统集成整合业务板块 . 22 2.6 安川：核心零部件技术优势强，机器人性价比助力市场拓张 . 26 3. 经营分析：四大家族均坚持技术驱动，机器人业务在公司内定位不同 . 28 3.1 研发掌握关键技术，产品稳定性高 . 28 3.2 机器人业务在公司内定位不同，经营模式差异较大 . 30 3.3 在华业务成重要引擎，不断强化在华布局 . 31 3.4 ABB 规模最大，发那科利润率最高 . 33 4.市值估值探讨： 四大家族估值高于所在市场平均水平，低于国内同行企业 . 36 4.1 市值：四大家族市值差异大，国产企业仍有数倍空间 . 36 4.2 估值：四大家族享有估值溢价，中资企业仍需消化较高估值 . 37 5. 国内投资机会探讨：拥有集成优势、打通全产业链的企业获目录 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。4行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 4页 共 41 页 简单金融 成就梦想 胜概率更高 . 38 5.1 投资逻辑：趋势不可逆，需提前布局 . 38 5.2 选股视角：寻找拥有集成优势、打通全产业链的优质标的 . 39 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。5行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 5页 共 41 页 简单金融 成就梦想 图表目录 图 1：工业自动化涉及工业生产各个流程 . 8 图 2：汽车生产线已实现高度自动化 . 9 图 3：自动化设备可以辅助人工进行生产（以服装加工为例） . 9 图 4：低自由度机械设备只能部分替代人力操作 . 10 图 5：六自由 度工业机器人关节灵活性强 . 10 图 6：六自由度工业机器人由六个连杆及关节组成 . 10 图 7：工业机器人能操作不同设备实现特定功能 . 11 图 8：四大家族工业机器人营收全球占比保持 40%以上（营收，左轴，百万美元） 13 图 9：全球工业机器人市场规模快速增长 . 13 图 10：四大 家族国内市场占有率达到 57%（单位： %） . 14 图 11：机器人本体厂商积极进军系统集成业务（以库卡公司为例） . 15 图 12：贝加莱公司是自动化领域领先的解决方案供应商 . 16 图 13：贝加莱公司为多类行业提供开放式架构解决方案 . 16 图 14：贝加莱公司拥有完整的软件集成架构 . 17 图 15： ABB 自动化市场业务量晋升全球第二（营收，十亿美元） . 17 图 16： ABB 成为工业自动化领域全方位的解决方案供应商 . 18 图 17： ABB 与贝加莱场景优势互补 . 18 图 18： GE 电气化解决方案业务可提供多类电气化产品及服务 . 19 图 19： ABB 借收购 GE 电气化解决方案业务拓展北美市场 . 19 图 20：库卡系统集成业务连续五年占比超 40%（营收占比， %） . 20 图 21：库卡系为多类行业提供全价值链系统集成服务 . 20 图 22：库卡协同本体业务提供汽车工业自动化解决方案 . 21 图 23：瑞仕格是行业领先的医疗保健与仓储及配送解决方案供应商 . 21 图 24：库卡联合瑞仕格提供电子商务和零售物流解决方案 . 22 图 25：美的集团收购库卡拓展其中国市场发展渠道 . 22 图 26：发那科主营涵盖三大板块 . 23 图 27：发那科数控机床网络集成系统构架 . 23 图 28：发那科机器人应用方案概览 . 24 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。6行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 6页 共 41 页 简单金融 成就梦想 图 29：发那科协作机器人新型号 CR-15iA . 24 图 30：发那科多功能机器人新型号 R-2000ic 系列 . 24 图 31：发那科工业机器人在电子行业应用广泛 . 25 图 32：发那科内喷 P700 机器人 . 25 图 33： FANUC 外喷 P500 机器人 . 25 图 34：安川发展历史概览 . 26 图 35：安川业务涵盖四大领域 . 26 图 36：安川各领域产品广泛应用于下游不同行业 . 27 图 37：安川部分型号机器人概览 . 27 图 38：新型机器人弧焊工 作站示意图 . 28 图 39：安川焊接机器人应用于汽车焊接 . 28 图 40： ABB 研发费用远高于其他四大家族成员 . 29 图 41：发那科研发投入占营收比远高于其他三家 . 29 图 42：四大家族核心竞争力概览 . 29 图 43： ABB 机器人业务 占比小（营收占比， %） . 30 图 44： ABB 机器人及运动控制业务保持稳定发展（营收，亿美元） . 30 图 45：安川专注驱动控制业务与机器人业务（营收占比， %） . 30 图 46：安川驱动控制业务与机器人业务保持稳定（营收，亿美元） . 30 图 47：发那科数控系统与机器人主业协同作用强（营收占比， %） . 31 图 48：发那科数控系统与机器人业务保持稳定（营收，亿美元） . 31 图 49：库卡系统集成与机器人业务并重（营收占比， %） . 31 图 50：库卡系统集成与机器人业务营收保持稳定（营收，亿美元） . 31 图 51： 2016 年我国工业机器人销量为 8.70 万台 . 32 图 52：我国工业机器人销量增速始终领先全球平均水平 . 32 图 53： 2016 年全球工业机器人销量达到 29.4 万台 . 32 图 54： 2016 年我国工业机器人销量占比为 29.56% . 32 图 55： 2017 年四大家族营收稳定回升（左：亿美元，右： %） . 34 图 56： 2017 年四大家族归母净利润稳定回升（左：亿美元，右： %） . 34 图 57：四大家族中发那科净利率显著高于其他三家 . 34 图 58：四大家族中发那科毛利率显著高于其他三家 . 34 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。7行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 7页 共 41 页 简单金融 成就梦想 图 59： 2017 年四大家族中安川 ROE 超过其余三家 . 35 图 60： 2017 年安川与 ABB 应收账款周转率高于其余两家（单位：次） . 35 图 61：四大家族中发那科资产负债率显著低于其余三家（单位： %） . 36 图 62：四大家族（未含 ABB）市值对比国产机器人体量大 . 36 图 63：四大家族估值水平略高于国际其他机器人企业（以 2017 年 PE 为准） . 37 图 64：四大家族相对所在交易所估值表现不一、总体较高 . 37 图 65：四大家族 PE 水平较国内工业机器人企业普遍偏低 . 38 表 1：两种视角估算得 2020 年中国工业机器人产量分别为 20/16 万台 . 12 表 2：中国工业机器人长期市场空间可达 9081亿元 . 12 表 3：自动化提升生产效率催生万亿市场空间 . 12 表 4：整车厂大力投资自动化汽车生产线 . 13 表 5：工业机器人四大家族优势概览 . 14 表 6：四大家族均布局系统 集成业务 . 15 表 7：国际巨头中四大家族上中下游布局较为完备 . 28 表 8：四大家族除减速器外核心零部件自产率高 . 29 表 9：在华业务收入已成为四大家族营收的重要组成部分 . 33 表 10：四大家族纷纷加快在华布局 . 33 表 11：重点公司估值表 . 40 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。8行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 8页 共 41 页 简单金融 成就梦想 1. 工业机器人 ：工业自动化明星产品 ，撬动万亿 自动化改造 市场 1.1 自动化本质 ： 机器换人的本质是工艺流程自动化 ，现阶段不同行业自动化率差异巨大 工业自动化的根本目标是提升全要素生产率，现阶段的主要方式是通过替代人力解决效率提升的瓶颈 。 工业自动化 可以为生产者实现全要素生产率的持续提升 ，带来经济效益 ，而 在现阶段的工业自动化生产环境中， 生产者 主要 通过自动控制装置及自动执行机构以协调各工序设备，实现 机器 自动化生产 ， 从而打破人力生产效率瓶颈， 实现自动化革新目的 。 图 1： 工业 自动化涉及工业生产各个流程 资料来源： MBA 智库百科 ，申万宏源研究 高度自动化 ： 汽车 、 半导体生产自动化程度高 ， 由不同自动化的工艺流程组成 。 以 汽车 工业为例， 汽车的生产 主要包括冲压、焊接、涂装及 总装 四大 部分 流程 。当前， 汽车生产线已基本实现全自动化生产，工业控制设备及以 焊接机器人、喷涂机器人、处理机器人为代表的自动执行设备被广泛应用于汽车生产线各工艺流程，代替人力操作实现高效自动化生产。 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。9行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 9页 共 41 页 简单金融 成就梦想 图 2： 汽车生产线已实现高度自动化 资料来源： OFweek，申万宏源研究 部分自动化 ： 现阶段工厂的主要组织形式 ， 由人与延伸人的能力的设备组成 。 相比于高度自动化的汽车、半导体产业， 3C 组装、服装加工等大部分工业生产还处在部分自动化阶段 。 以服装加工为例， 自动开袋机、自动钉扣机、自动拉布机、 服装吊挂系统 等自动化设备 可以辅助人力进行服装生产加工操作，相比于纯手工生产，自动化设备的辅助可以提高生产效率，减少劳动力成本，而未来进一步提升自动化水平是该类企业的必然选择。 图 3： 自动化设备可以辅助人工进行生产 （以服装加工为例） 资料来源：衣拿智能科技公司官网，中国缝纫机网，工控网，申万宏源研究 1.2 工业机器人作用 ： 工业机器人实现位移自动化 ， 是 替代 人类劳动的代表性设备 自动化的实现路径是通过机器替代人力动作 ，低自由度的设备只能部分替代人类动作。在自动化生产中， 机器换人的要求是使机器能模仿人的肢体动作进行生产，其中，机器设备的自由度是衡量机器模仿能力的重要指标。人臂有七个自由度，能实现多方向位移及多轴旋转，从而进行复杂的加工操作，而低自由度的机械设备，例如传送带、电动螺丝刀、单轴机械手、叉车等，只能实现单方向位移或旋转，无法完全替代人工，只能作为辅助工具使用。 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。10行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 10 页 共 41 页 简单金融 成就梦想 图 4： 低自由度机械设备只能部分替代人力操作 资料来源： OFweek，申万宏源研究 六轴工业机器人可以实现 多 自由度的运动 ， 模拟人类实现物体转动与位移 。 机器人 的自由度由其可沿轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目表示，自由度越多就越接近人手的动作机能，通用性就越好。目前在工业领域中以六轴机器人应用最为广泛。六轴 机器人与人类手臂极为相似， 它 可以拿起一个对象，并 移动 将其 放置在空间特定位置，同时还可以任意 改变对象 位姿状态，进行 偏航 、 俯仰和横滚 操作 。 图 5：六自由度工业机器人关节灵活性强 图 6： 六自由度工业机器人由六个连杆及关节组成 资料来源：六自由度机器人的运动学分析，申万宏源研究 资料来源：六自由度机器人 3D 建模仿真研究，申万宏源研究 工业机器人 +专用设备 ， 有效替代人力 +专用设备。 多自由度的工业机器人有着优秀的空间可达性，满足了绝大多数工业生产的需要，可以替代人工操作各类专用工具进行实际生产。例如， 工业机器人 可以操控焊枪成为焊接机器人，也可以操控喷枪成为喷涂机器人，此外根据操控设备功能的不同还分为搬运机器人、装配机器人、处理机器人等，均广泛应用于汽车、 3C 制造、电子电气等工业领域。