机器人系列报告（一）：“智”造中国，“机器换人”大有可为.pdf

识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 38 专题研究 |机械设备 2018 年 03 月 23 日 证券研究报告 Tabl e_Title 机器人系列报告（一） “智”造 中国 ， “机器换人 ”大有可为 Table_Aut horHorizontal 分析师： 罗立波 S0260513050002 分析师： 代 川 S0260517080007 021-60750636 021-60750615 luolibogf daichuangf Table_Summary 核心观点： 下游 需求逐步 扩散 ， 核心零部件 国产化 空间 大 随着自动化水平不断提高，工业机器人的运用领域逐步扩大，由汽车向电子、金属化工 等领域扩散。考虑未来 应用的可能，我们认为工业机器人将在汽车产业、通信电子、金属制品、化工塑料、家电行业等有较为深入的应用。 机器人技术核心集中在上游零部件市场，而国外巨头 拥有成本和技术优势，导致前期国内产业发展 带来的红利被国外厂商占据。目前，国产企业也开始向核心零部件领域进军， 通过技术 积累和产业资源的积累， 有望突破核心零部件的桎梏。 四大家族 为 主导 ，中国成为增长 核心 动力 工业机器人在产业化过程中，以瑞士 ABB、日本发那科、德国库卡和日本安川为首的四大家族占据全球市场的主要份额。随着机器人产业的越发成熟，工艺和技术难点的逐步突破使得各企业之间的技术差距不断缩小，传统四大家族的市场份额被不断蚕食。 根据 IFR 的 数据， 2016 年中国工业机器人 销量的市场份额 已经达到 30%，制造业 的机器人 使用密度接近世界平均水平，而 汽车行业 的 机器人 使用 密度相对更高。随着产销规模的扩大，国产机器人企业也在积极参与国际竞争，有望迎来成本拐点 ，进而实现 进口 替代。 顺应 经济周期和 工程师红利 周期 ，工业机器人前景光明 工业机器人产业呈现出顺周期性，全球销量增速与实际 GDP 增速的相关性极高，具体到各国而言，周期和成长属性则取决于各国经济状况和工业竞争力演化。我国的自动化装备也和经济增速有关，但呈现的弹性各不相同，工业机器人弹性最大； 而工程师红利的释放，有望带动 产业实现技术突破。 中国工业机器人浪潮渐行渐近，具体 推动因素包含几个方面：（ 1）外部竞争环境日趋激烈，终端企业 开始逐步转型自主生产机器人；（ 2）劳动力成本上升叠加机器人回收期缩短，企业存在提升内部生产、管理效率的动因；（ 3）国家政策倾斜，机器人行业有望获得长期政策红利。 投资建议： 一方面，国内厂商以资本为纽带通过外延式并购快速布局；另一方面，很多公司也通过自主研发的方式切入机器人产业，呈现投资并购与自主研发双轮驱动的格局，加速工业机器人国产化的进程。我们认为机器人板块的选股逻辑可以从三条主线着手：（ 1） 具备 自主 研发 、生产能力的 工业机器人 制造企业 ， 建议关注机器人 、 埃斯顿（未覆盖） 等；（ 2） 重点布局核心量部件、有望实现技术突破的公司，关注 上海机电等；（ 3）在下游系统集成 具备规模优势的企业， 关注 拓斯达、 黄河旋风 等。 风险提示： 机器人行业 竞争 加剧 ； 下游 投资不及预期； 外资品牌的核心零部件提价风险；外延发展实施进度的风险。 相关研究 ： 广发机械“轻深度”系列之一 :从 KLA-Tencor 收购 Orbotech，看检测设备的成长与估值 2018-03-21 机械设备行业 :从半导体展看装备企业产品红利 2018-03-19 工程机械行业专题报告 :销量钝化后的思考：利润率提升的机制和逻辑演化 2018-03-18 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 38 专题研究 |机械设备 目录索引 一、产业链梳理，核心零部件有望突破桎梏 . 5 1.1 发展历程 ， 机器人进入智能时代 . 5 1.2 需求的 变迁，电子行业成为新增动力 . 6 1.3 核心零部件 ， 国产替代空间较大 . 7 二、竞争格局，中国市场处于崛起之路 . 11 2.1 行业 增速稳定，形成以四大家族为主导的竞争格局 . 11 2.2 国内企业奋力前行， 中国成为增长源动力 . 14 三、趋势展望，机器人浪潮渐行渐近 . 19 3.1 顺周期性， 中长期发展的持续性 . 19 3.2 多重因素助推 ， 中国机器人前景光明 . 22 3.3 未来发展会达到怎样的水平？ . 27 四、几条主线，梳理行业内投资机会 . 30 4.1 拓斯达 ： 机器人新锐 ， 向全能型集成商迈进 . 30 4.2 埃斯顿 ：深耕核心零部件，加速全产业链布局 . 33 4.3 机器人 ：国内工业机器人龙头 . 35 五、投资建议与风险提示 . 37 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 38 专题研究 |机械设备 图表索引 图 1：工业机器人发展历程 . 5 图 2：机器人产业链梳理 . 6 图 3： 2014-2016 年工业机器人下游销售量占比 . 7 图 4： 2016 年工业机器人下游应用占比 . 7 图 5：核心零部件占总成本的比例 . 7 图 6： 2015 年国内机器人控制器市场份额 . 7 图 7：中国伺服电机市场规模（亿元） . 8 图 8： 2015 年中国伺服电机市场竞争格局 . 8 图 9： 2015 年全球减速器行业市场份额 . 9 图 10：全球工业机器人销售额 . 12 图 11：工业机器人销量 . 12 图 12：全球工业机器人保有量 . 12 图 13： 2016 年工业机器人各地区销量占比 . 12 图 14：机器人业务收入（亿美元） . 13 图 15：四大家族市场份额测算 . 13 图 16：中国工业机器人销售额 . 15 图 17：中国工业机器人销量 . 15 图 18：全球工业机器人使用密度（套 /万人） . 15 图 19：汽车行业工业机器人密度测算（套 /万辆） . 15 图 20： 2016 年中国工业机器人市 场份额 . 16 图 21：国产机器人和进口机器人规模与成本对比（万元 /台） . 17 图 22：国内主要机器人上市公司工业机器人业务营业收入（百万元） . 17 图 23：我国部分机器人产业园区 . 18 图 24：中国工业机器人销量（千台）与占 比 . 20 图 25：全球工业机器人销量增速与实际 GDP 增速 . 20 图 26：全球各国工业机器人销量（千台） . 20 图 27： 2007 年以来金属切削机床与叉车同比增速 . 21 图 28：工业机器人、金属切削机床与叉车同比增速 . 21 图 29：我国人口出生率 . 22 图 30： PCT 专利申请量（万件） . 22 图 31：我国 25-34 岁人口比例与工业机器人销量同比增速 . 22 图 32：中国 15-64 岁人口比例 . 24 图 33：工业机器人平均价格与人均可支配收入 . 24 图 34：工业机器人销量预测（千台，中性情况） . 28 图 35：拓斯达从注塑机辅机设备向工业自动化领域进军 . 31 图 36：拓斯达直角坐标系机器人分类 . 32 图 37：拓斯达 2017 上半年营业收入构成 . 32 图 38：拓斯达机器人业务收入（百万元） . 32 图 39：工业机器人企业毛利率对比 . 33 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 38 专题研究 |机械设备 图 40：埃斯顿各版块营业收入（百万元）及合计增速 . 34 图 41：埃斯顿归母净利润（百万元）及同比 . 34 图 42：埃斯顿毛利率与净利率 . 34 图 43： 2017 上半年公司营业收入构成 . 36 图 44：公司归母净利润（百万元）及同比 . 36 图 45：国内主要企业工业机器人业务收入（百万元） . 36 表 1：工业机器人下游应用方式 . 6 表 2：工业机器人主要零部件生产企业梳理 . 10 表 3：工业机器人主要零部件生产企业梳理 . 10 表 4：全球工业机器人发展模式 . 11 表 5：国外主要机器人企业经营数据 . 14 表 6：国际机器人企业在中国市场的布局 . 16 表 7：终端用户企业主动参与机器人制造转型 . 23 表 8：中国工业机器人回收周期测算 . 25 表 9：机器人回收周期（年）敏感性测试 . 26 表 10：工业机器人产业政策 . 26 表 11：中国工业机器人历史保有量与销量 . 27 表 12：工业机器人销量与市场空间预测 . 28 表 13：核心零部件市场空间测算（亿元） . 29 表 14：工业机器人产业链相关公司梳理 . 30 表 15：埃斯顿上市以来并购汇总 . 35 表 16：新松机器人主要产品及最新进展情况 . 37 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 38 专题研究 |机械设备 一、产业链梳理，核心零部件有望突破桎梏 1.1 发展历程 ， 机器人进入智能时代 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，可以代替人类完成自动化生产的需求。历史上流水线生产方式的诞生使得批量生产成为现实，为了满足大量的生产需求，各国开始研发能够替代人类生产的自动化设备。世界上第一台可编程机器人诞生于美国，并于 1961年首次运用于工业现场，但当时的机器人只是用于简单搬运和重复劳动。 70年代，日本日立开发出具备动态视觉的机器人，随后开始搭载微处理器，并广泛应用于工业中。经过几十年的发展，现代机器人已经具备决策和运算能力，机器人发展开始进入智能时代。 图 1：工业机器人发展历程 数据来源 ：工业机器人 发展史 ， 郑州领航机器人有限公司 著 ， 广发证券发展研究中心 工业机器人产业链可以分为上中下游， 上游是关键零部件生产厂商，主要是减速器、控制系统和伺服系统。 控制器由硬件设计、底层软件技术和上层功能应用软件组成，通过输入程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制，相当于机器人的“大脑 ”。 中游是机器人本体 ，即机座和执行机构，包括手臂、腕部等，部分机器人本体还包括行走结构 ，是机器人的机械传统和支撑基础。按照结构形式，本体可以划分为直角坐标、球坐标、圆柱坐标、关节坐标等类型。 下游是系统集成商 ，根据不同的应用场景和用途进行有针对性地系统集成和软件二次开发，国内企业都集中在这个环节上。生产出来的机器人只有通过系统继承之后，才能投入到下游的汽车、电子、金属加工等产业，为终端客户所用。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 38 专题研究 |机械设备 图 2：机器人产业链梳理 数据来源 ：工业机器人分类、本体结构和技术指标 ， 杜宇著 ， 广发证券发展研究中心 1.2 需求的 变迁，电子行业成为新增动力 汽车产业是最主要的应用领域。 在传统的国内市场中，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业。根据国际机器人产业联盟 IFR的数据， 2016年机器人应用于汽车行业的需求增长 6%，占 2016年总销量的 35%。 2010年以来，主要汽车生产国对新兴市场的新产能投资导致机器人装机数量的增加。尽管近几年现有产能出现剩余，但应用新材料、开发高效率驱动系统以及汽车行业的激烈竞争，都推动了机器人产业的投资。汽车工业的发展是一直是工业机器人增长的原动力之一。 表 1： 工业机器人 下游应用方式 应用行业 应用类型 汽车制造 点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆、切割 电子电器 搬运、洁净装配、自动传输、打磨、真空封装、拾取 化工防止 搬运、包装、码垛、称重、检测、切割、研磨、装配 食品饮料 普通包装、搬运、真空包装 塑料轮胎 上下料、去毛边 冶金钢铁 搬运、码垛、铸件去毛刺、浇口切割 家具家电 装配、搬运、打磨、喷漆、切割、雕刻 数据来源：广发证券发展研究中心 需求结构出现变化。 随着人工成本逐渐上升，自动化水平不断提高，工业机器人的运用领域逐步扩大，由汽车向电子、金属化工、食品饮料等领域扩散。自 2013年以来，电子行业的机器人销售额显著上升。根据 IFR的数据， 2016年电子行业的销量增长 41%达到 91300套，占 2016年总销量的 31%， 2011年至 2016的年均增长率为 19%。机器人产业对电子产品的需求日益增长，包括对电池、芯片和显示器的需求，都是识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 38 专题研究 |机械设备 促进行业占比提高的驱动因素。 考虑未来行业应用的可能，我们认为中高端工业机器人将在汽车产业、通信电子、金属制品、化工塑料、家电行业等有 较为广泛及深入的应用。而中国内地广泛存在的其他行业则有望采用中低端工业机器人，这些行业包括仓储物流、五金卫浴、石油化工、食品饮料等，众多下游领域的需求还在形成与增长中。 图 3： 2014-2016年工业机器人下游销售量占比 图 4： 2016年工业机器人下游应用占比 数据来源： IFR，广发证券发展研究中心 数据来源： IFR，广发证券发展研究中心 1.3 核心零部件 ， 国产替代空间较大 从成本来看，机器人技术的核心和难点就集中在上游零部件市场，成本和利润也都集中在这一领域，减速器、控制器和伺服电机占总成本的比例接近 70%。因此， 掌握核心零部件的企业就占领了产业高点，其议价权就相对更强。 图 5：核心零部件占总成本的比例 图 6： 2015年国内机器人控制器市场份额 数据来源： OFweek机器人网，广发证券发展研究中心 数据来源： OFweek机器人网，广发证券发展研究中心 0%20%40%60%80%100%2014 2015 2016汽车 电子产品 金属 化学制品 食品 其他汽车35%电子产品31%金属10%化学制品7%食品3%其他14%控制器12%本体25%伺服电机22%减速器32%其他9%16%14%12%11%7%6%5%3%2%24%发那科库卡ABB安川爱普生OTC那智不二越川崎重工柯马其他识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 38 专题研究 |机械设备 控制器：技术难度较低，硬件差距较小。 通过传感信息控制机器人完成一系列动作，主要控制运动轨迹、操作顺序和时间等。控制器本质上就是一个数据处理器，随着半导体技术的成熟，半导体芯片的性价比越来越高，因此控制器在硬件上并无太高门槛。在机器人的核心零部件中，控制器的技术难度是最低的，国内企业开发的控制器产品已经可以满足大部分功能要求。 但控制器的核心在于算法要与机器人本体相匹配，成熟厂商一般是自主开发控制器，因此国内企业控制器尚未形成竞争优势。根据 OFweek机器人网的数据， 2015年国内控制器市场中，发那科、安川、 ABB占据 53%的份额，爱普生、 OTC等二线企业占据 23%的份额。 可以说，国产控制机在硬件上与国外差距不大，差距主要是算法和兼容性方面。 伺服系统：国内品牌占据一定市场份额。 利用各种电机产生的力矩，驱动本体执行各种动作，通常由伺服电机以及伺服驱动器组成，其中最主要的产品就是伺服电机。根据产业信息网的数据，我国伺服电机市场随着工业机器人的发展而不断扩张，主流的供应商包括日本松下、安川、三菱，以及欧美的伦茨和博世力士乐。 国产品牌主要集中在中低端，高端产能和技术水平不足，因此主要依赖进口。根据工业机器人产业竞争情报分析论文公布的数据，我国伺服电机以日系、欧美系等品牌为主导，自有品牌率仅占 15%。但是诸如汇川技术、埃斯顿等国内企业也占据了一定市场份额，未来有望实现伺服电机的进口替 代。 图 7：中国伺服电机市场规模（亿元） 图 8： 2015年中国伺服电机市场竞争格局 数据来源：中国产业信息网，广发证券发展研究中心 数据来源：中国产业信息网，广发证券发展研究中心 减速器：技术壁垒最高。 减速器按结构可以分为谐波齿轮、摆线针轮行星、 RV、精密行星和滤波齿轮减速器等 5种，其中 RV减速器有逐渐取代谐波减速器成为最主流减速器的趋势。 目前，一台减速器在国外的成本约 2-5万元，而国内进口这类产品的成本在 7-12万元，进口成本高昂。根据 OFweek的数据， 2015年全球精密减速器市场被日本的两家企业所垄断，其中纳博特斯克生产 RV减速器，约占 60%的份额，哈默纳科生产谐波减0%5%10%15%20%25%30%35%0204060801001202007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016市场规模 同比松下14%安川14%三菱14%台达10%西门子6%Keb5%东元4%博世力士乐4%汇川技术3%其他26%识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 / 38 专题研究 |机械设备 速器，约占 15%的份额。 图 9： 2015年全球减速器行业市场份额 数据来源 ： OFweek机器人网 ，广发证券发展研究中心 减速器市场空间较高，国产企业布局积极，有望率先突破。 一般情况下，一台通用机器人需要的减速器个数为 4-6套。对于已保有的工业机器人，减速器本身有额定的工作寿命，需要定期更换。期间减速器作为传动、承重部件，磨损是不可避免的，因此，我国当前保有工业机器人维修保养也需大量的减速器。 减速器是制约降低国产工业机器人成本最重要的因素。尽管目前国产工业机器人减速器研发困难重重，国内产品的性能与日本还存在一定的差距，但是整体产品的质量在逐步提高，目前国内部分上市公司已经开始积极布局精密减速机业务。主要上市公司包括双环传动、秦川机床、上海机电和巨轮股份等，其涉足类型包括合作研发和自主研发。这些公司原有业务也基本上属于精密仪器件领域，包括齿轮、数控机床等。 以双环传动为例，公司 2014年开始加快布局 RV减速器，曾经承担 863专项课题 “机器人 RV减速器研制及应用示范 ”、国家工信部智能制造专项 “工业机器人高精度减速器智能制造建设项目 ”。目前公司已拥有全系列 RV减速器销售能力，实现小批量供货。最近，公司与埃夫特签订战略合作协议，埃夫特将在 2019年 6月前采购公司减速器一万套，共同促进工业机器人和关节减速机的市场占比，扩大市场份额和影响力，共同打造中国名牌产品。 RV减速器进口替代需求强烈 ，随着国产企业由小批量生产向大批量供货迈进，国产减速器业务有望迎来拐点。 纳博60%哈默纳科15%住友10%SPINEA5% 其他10%识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 38 专题研究 |机械设备 表 2：工业机器人主要零部件生产企业梳理 公司名称 减速器类型 涉足类型 合作方 当前进展 原有业务 上市公司 双环传动 RV 减速器 合作研发 新松机器人 2014 年开始布局 RV 减速器，已拥有全系列减速器销售能力，实现小批量供货。埃夫特采购公司减速器一万套。 齿轮生产 秦川机床 RV 减速器 合作研发 博世力士乐 形成小批量生产，有些型号产品正在试装 数控机床 上海机电 RV 减速器 合作研发 博纳特斯克 2016 年 5 月正式投产，每年 10 万台的产能 电梯 巨轮股份 RV 减速器 自主研发 - 已达到实用要求，成功进行产品验证 线轮胎模具制造 非上市 公司 南通振康 RV 减速器 自主研发 - 2017 年 RV 减速器出货量已经达到 1.5 万台 电焊机送丝机 苏州绿的 谐波减速器 自主研发 - 实现量产，共 100 多个型号可以媲美哈默纳科 精密传动装置 数据来源 ：各公司官网， 广发证券发展研究中心 总体来看，国产企业大多集中在中游的本体组装和下游的系统集成，这些环节的工业附加值较低，利润微薄，导致前期国内工业机器人发展潜力带来的产业红利被国外厂商占据。目前，国产企业也开始向核心零部件领域进军，诞生了一批真正拥有自主产权的企业，上市公司主要包括新松机器人、新时达、埃斯顿、华中数控等，非上市公司主要是广州数控、雷赛智能、南通振康等。这些国内优秀公司若能在零部件技术上实现突破，那么工业机器人行业有望迎来进口替代。 表 3：工业机器人主要零部件 生产企业梳理 控制器 伺服系统 减速器 企业 主要产品 企业 主要产品 企业 主要产品 国外公司 库卡 KRC4 系统构架 松下 电机 、 驱动器 日本纳博 RV 减速器 ABB IRC5 控制器 安川 伺服电机 日本哈默纳科 谐波减速器 KEBA KeMotionr5000 三菱 伺服系统 日本住友 RV 减速器 发那科 RobotR-30iA 伦茨 伺服电机 SPINEA RV 减速器 安川 DX/MA 路斯特 伺服驱动 国内上市公司 机器人 SIASUN-GRC 机器人 伺服电机 上海机电 RV 减速器 新时达 - 华中数控 伺服电机 双环传动 RV 减速器 华中数控 华中 I 型 慈星股份 伺服系统 秦川发展 RV 减速器 埃斯顿 - 汇川技术 伺服电机 大族激光 谐波减速器 新时达 伺服系统 韶能股份 RV 减速器 英威腾 伺服驱动 巨轮股份 RV 减速器 国内非上市公司 广州数控 GSK-RC 广州数控 伺服电机 南通振康 RV 减速器 固高科技 GUC 系列 雷赛智能 伺服系统 浙江恒丰泰 RV 减速器 卡诺普 伺服系统 苏州绿的 谐波减速器 数据来源 ：各公司官网， 广发证券发展研究中心