本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告1?本周關注：聯贏激光、精測電子、蘇試試驗、三一重工?本周關注：聯贏激光、精測電子、蘇試試驗、三一重工?本周核心觀點：關注國家投資為主的經濟復蘇主題，如地產、煤礦等產業鏈相關設備，同時關注成長板塊底部修復機會?工業機器人：智能制造的關鍵環節。工業機器人現已被廣泛應用于碼垛、沖壓、分揀、焊接、切割、噴涂、上下料等工業場景中，極大提高了生產效率、安全性以及智能化水平。參考《中國機器人產業發展報告(2021年)》，2021年我國機器人市場規模約839億元，其中工業機器人市場規模約為445.7億元，占53.1%；服務機器人市場規模約393.3億元，占36.9%，特種機器人市場規模約為90.7億元，占10.8%。據IFR統計，2021年，我國工業機器人銷量中，多關節、SCARA、坐標機器人占比分別為67%、23%、6%。我國擁有工業機器人完整產業鏈，在這條產業鏈中，真正能夠幫助本土工業機器人實現根本突破的是上游的控制器、減速機、伺服電機的進步，以及本體制造+針對高新技術行業 (汽車、電子、新能源、光伏等)的集成能力的提升。?我國成長中的機器人行業。對標日本，我國工業機器人處在日本90s-00年階段。勞動力短缺疊加勞動力成本增長，推動工業機器人產業發展。從制造業從業人員的絕對數來看，2013年開始我國制造業的從業人數開始減少，從峰值的5258萬下降為3828萬，減少1430萬人。2021年，我國65歲以上人口比例達到14.2%(類比日本1994年)。根據IFR的統計，2021年我國工業機器人密度為百萬人276臺，大約相當于日本的90s-00年水平。我們預計23-25年我國工業機器人銷量同比增速在20%-30%。?我國工業機器人需求占全球50%，產業鏈國產替代進行時。自2013年起，中國成為全球最大的工業機器人應用市場，2021年，我國工業機器人銷量達27.1萬臺，占全球銷量的比例達52.4%。2013-2021年我國工業機器人年銷量復合增速達30.1%，明顯高于同期全球復合增速14.1%。工業機器人的核心零部件包括控制器、伺服系統、減速器，決定了工業機器人的精度、穩定性、負荷能力等重要性能指標。核心零部件是產業鏈中壁壘最高的環節，占機器人成本的70%。控制器是工業機器人的“大腦”，一般占總成本的15%左右；伺服系統是，一般占總成本的20%左右。減速器是工業機器人的“關節”，減速器一般占總成本的35%左右。其中，機器人控制器和本體綁定效應強，單純做控制器難以突圍，歐美廠商、日韓廠商等憑借著在機器人核心技術領域的深厚積淀，牢牢把控著中國工業機器人控制器市場的大部分份額。伺服系統是指可以精準輸出運動狀態的驅動系統，主要由驅動器、伺服電機和編碼器組成，編碼器通常內嵌于伺服電機之中，從目前國內競爭格局來看，我國伺服電機行業65%左右的份額都是由外資品牌所占據，日系技術全球領先，中國處于追趕狀態。應用于機器人領域的減速器主要有兩種：RV減速器和諧波減速器，全球超過85%的減速器市場份額被日本廠商占據，但國內也誕生了綠的諧波、雙環傳動、中大力德等優質的供應商。?風險提示：1)行業競爭加劇的風險；2)產業政策及行業技術變化；3)原材料價格波動的風險。一惑系列：人口壓力&產業升級，機器人產業快速發展2023年01月29日維持評級師師S110006mszqcomS110010zqcom相關研究1.一周解一惑系列：鈣鈦礦層薄膜制備中涂、蒸鍍設備的對比選擇-2023/01/15點將至-2023/01/08發展方向-2023/01/0212/28益產業鏈-2022/12/18行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告21工業機器人：智能制造的關鍵環節 31.1工業機器人：智能制造的關鍵環節 31.2我國擁有工業機器人完整產業鏈 52我國成長中的機器人行業 72.1他山之石：日本工業機器人出貨量占全球一半 72.2對標日本，我國工業機器人處在日本90s-00年階段 83我國需求占全球50%，產業鏈國產替代進行時 153.1上游核心零部件：長期看減速器有望打破日本壟斷 163.2機器人本體：疫情加速國產替代，重塑國內競爭格局 214風險提示 24插圖目錄 25表格目錄 25行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告31工業機器人：智能制造的關鍵環節工業機器人是自動化產線的重要環節之一。成套裝備是指以機器人或數控機床為核心，以信息技術和網絡技術為媒介，將所有設備高效連接而形成的大型自動化柔性生產線。其中，工業機器人是一種通過編程或示教實現自動運行，具有多關節或多自由度，并且具有一定感知功能，如視覺、力覺、位移檢測等，從而實現對環境和工作對象自主判斷和決策，能夠代替人工完成各類繁重、乏味或有害環境下體力勞動的自動化機器。成套設備由工業機器人和完成工作任務所需的外圍及周邊輔助設備組成的一個獨立自動化生產單元，最大限度地減少人工參與，提高生產表1：工業機器人產品優勢提高勞動生產率件，減少人工用量，提高設備利用率較強的通用性器人具有廣泛的通用性，比一般自動化設備具有更廣的使用范圍提高產品穩定性誤操作帶來的殘次零件風險現柔性制造加快產品更新周期爭力工業機器人是一種能自動定位控制、可重復編程的、多功能的、多自由度的操作機。能搬運材料、零件或操持工具，用以完成各種作業。工業機器人現已被廣泛應用于碼垛、沖壓、分揀、焊接、切割、噴涂、上下料等工業場景中，極大提高了生產效率、安全性以及智能化水平。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告4表2：工業機器人應用領域情況應用領域應用領域具體應用垛方面發揮及其重要的作用。接人、弧焊機器人、激光機器人等。配精度高、靈活性大、耐用程度高。測、核污染區域、高危未知區域進行探測。還有人類無法具體到達的地方如病樹。根據中國電子學會發布的《中國機器人產業發展報告(2021年)》，2021年我國機器人市場規模約839億元，其中工業機器人市場規模約為445.7億元，占53.1%；服務機器人市場規模約393.3億元，占36.1%，特種機器人市場規模約為90.7億元，占總市場規模的10.8%。圖1：2021年全球機器人市場品類結構圖2：2021年中國機器人市場工業機器人占比最高%43.2%工業機器人服務機器人特種機器人53.1%標機器人及DELTA機器人。工業機器人被設計為不同的形態主要是為了適應不同垂直多關節機器人：通常為4~6軸，工作范圍廣且具有高靈活性，能夠實現上下料、質檢、裝配、噴涂、點膠、包裝、打磨、焊接等復雜功能。SCARA機器人：有3個軸線平行的旋轉關節，在平面內進行定位和定向，另一個關節是移動關節，用于完成末端件在垂直于平面的運動，具有結構緊湊、速行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告5度較快的優勢，特別適合零部件的搬運、裝配等工作。協作機器人：其結構以及功能場景與垂直多關節機器人相同，且可以在沒有防護欄的情況下與人近距離協同工作。Delta機器人：典型的空間三自由度并聯機構，重復定位精度高，尤其適合輕質產品的分揀、裝配等應用。圖3：工業機器人分類圖4：2021年我國工業機器人銷量占比人SCARA機器人院1.2我國擁有工業機器人完整產業鏈工業機器人產業鏈較長，下游應用廣泛。整體上行業可以分為上游、中游、下游及終端(即為各大應用領域)，上游主要包括原材料及零部件供應，其中零部件又可以細分為減速機、伺服電機以及控制器等；中游包括本體制造商及系統集成制造商，前者包括4大機器人、新松機器人、埃斯頓、拓斯達、埃夫特、哈工智能等，又包括圖靈、歡顏、伯朗特這樣的新秀，系統集成商則將機器人本體與具體使用場景相結合，提供配套的軟件開發、工作站等；下游應用包括汽車、電子、食品飲料、鋰電池、光伏、家電等。我們認為在這條產業鏈中，真正能夠幫助本土工業機器人實現根本突破的是上游的控制器、減速機、伺服電機的進步，以及本體制造+針對高新技術行業(汽車、電子、新能源、光伏等)的集成能力的提升。控制器、伺服電機以及減速器所占成本超70%，是構成工業機器人的三大核心零部件。三大核心零部件的性能、穩定性很大程度上決定了工業機器人的性能與穩定性。由于核心零部件的生產技術壁壘較高，大多關鍵技術被少數公司壟斷，使得機器人生產商在采購時議價能力不足，采購價格較高。本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告6圖5：工業機器人產業鏈涉及廣行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告72我國成長中的機器人行業2.1他山之石：日本工業機器人出貨量占全球一半日本工業機器人出貨量占全球一半。工業機器人的概念是美國人在1954年提出的,并在1962年生產出世界第一臺使用機器人。而如今機器人產業在日本得到了很好的發展,日本成為當今世界最大的工業機器人生產王國。從20世紀70年代以來，日本對于機器人的需求不斷加大再加上人口老齡化以及勞動力成本的不斷提高，進一步促進日本工業機器人的技術不斷創新與提升，進而很早就形成完整的工業機器人產業鏈。在這樣的時代背景和契機下，日本的工業機器人迎來黃金發展期。具體來看，日本工業機器人的發展大致可以分為五個階段，分別是搖籃期 (1967-1970年)、實用期(1970-1980年)、普及提高期(1980-1990年)、平穩成長期(1990-2009年)和再發展期(2009-2021年)。從核心零部件(減速機、控制器、伺服)到整機以及系統集成，在全球范圍處于領先地位。表3：日本工業機器人的發展歷史發展歷程因搖籃期短缺用期游驅動：30.8%，日本工業機器人外于爆發性增長的初級階段.汽車產業帶動及期的機器人保有量達到10萬臺。這一階段為日本工業機器人的ZF在經濟上采取積極的扶持政策、如理發展和應用機器人，另一方面也進一步激發了企業和保持了日本的經濟增長速度和產品競爭力。政策與下游驅：國家政策汽車高景氣增業,成為求地區。行業正常發展今發展期行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告8圖6：日本工業機器人出貨量占全球比例較高45.040.035.030.025.020.015.010.05.00.0日本工業機器人出貨量(萬臺) 全球工業機器人裝機量(萬臺)日本出貨量占比(%，右軸)60%40%20%201520162017201820192020圖7：日本工業機器人國內需求和出口量情況國內市場(萬臺)出口市場(萬臺)12.010.08.06.04.02.00.02003200420052006200720082009201020112012圖8：日本:65歲及以上人口:占總人口比重(%)505050196019651970197519801985199019951960196519701975198019851990199520002005201020152020圖9：日本人均工業機器人臺數(臺/萬人)4003503002502000000197019751980198519902000200520102.2對標日本，我國工業機器人處在日本90s-00年階段2.2.1勞動力短缺疊加勞動力成本增長，推動工業機器人產業發展在經濟保持增長的同時，我國的制造業勞動力相對短缺的問題逐漸開始顯露。從制造業從業人員的絕對數來看，2013年開始我國制造業的從業人數開始減少，從2013年峰值的5258萬下降為2021年的3828萬，減少1430萬人。而不斷攀登的老齡人口比例是未來勞動人口短缺的一個先行指標。2021年，我國老齡人口比例達到14.2%，且這一數據將隨著時間推移繼續上升。持續上漲的老齡化比例與長期較低的人口增長率意味著國內勞動力短缺的問題將會進一步行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告9圖10：中國經濟高增長同時勞動力逐漸短缺(單位：萬人，%)0制造業就業人數GDP同比65歲人口占比制造業平均工資在不斷的上升，工業機器人為目前最佳方案。工業機器人不但可以在惡劣環境下進行高精度、快速、重復的工作，另一方面隨著科技的不斷進步，起工作效率也在不斷的提升，“機器換人”的效用逐漸顯現，加上疫情期間對于無人自動運轉的工業機器人是目前的首選。在國內勞動力供給出現短缺的情況下，制造業同時還面臨著教育水平的提升，新生勞動力普遍認為制造業錢少事多且累，不愿意進入制造業。這導致制造業平均工資水平不斷提升，制造業從業人數不見增長的原因。圖11：制造業平均工資在不斷提升(單位：元/年，%)00 工資增速2.2.2下游汽車與電子將作為重要推動力汽車(整車及零部件)、3C電子制造規模大/附加值高，自動化程度最高，是工行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告10業機器人最大的兩個下游。按照國際機器人聯合會統計的安裝量來分析，2020年電氣與電子安裝量最高，63000臺，其次是汽車板塊27000臺，從趨勢而言，近些年來電子行業成為了工業機器人應用的“新貴”，汽車應用在不斷變弱，預計后續新能源汽車持續放量，汽車領域對于工業機器人的需求將不斷提升。圖12：2020年下游行業工業機器人安裝量占比情況(單位：%).6%..%汽車橡膠和塑料食物 (一)疫情影響逐步減弱，3C有望恢復電子行業為工業機器人最大下游行業。隨著科技的不斷進步與生活的智能化，人們對于手機、電腦、智能穿戴等電子設備的需求量也在不斷的上升；另一方面我國作為世界電子產品的代工廠，全球大部分的電子產品均由中國生產與制造，雖然近期有部分企業向東南亞轉移的趨勢，但是短期無法影響該現狀。據工信部披露，2021年我國電子制造業營收超14萬億元，占GDP總量的12%，由此可見該行業的市場空間巨大。智能手機整體出貨量增速放緩，5G手機出貨量和占比提升。智能手機經過多年快速發展，近幾年出貨量都趨于平穩、增速放緩，2015-2020年全球智能手機出貨量CAGR為-2.10%，中國智能手機出貨量CAGR為-6.53%。中國是世界最大的智能手機生產基地，雖然近年來手機產量的增速有所下滑，但絕對值還保持著較高水平，2021年全年我國智能手機產量達到了12.7億臺。我們預計未來全球每年維持10億以上智能手機出貨量，手機最底層需求總盤基本穩定。高勞動密集度促進智能手機制造“機器換人”。過去由于我國人力成本較低，各大廠商紛紛在中國設置代工廠，最為出名的為蘋果代工廠富士康，勞務人數超百萬。但是隨著中國經濟的不斷發展，生產資料成本也在不斷提升，公司為了縮減成本，“機器換人”成唯一出路。本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告11圖13：中國手機產量與增速(單位：萬臺，%)070%60%40%30%20%10%0%-20%720192021圖14：中國智能手機產量與增速(單位：萬臺，%)當月同比030%20%10%0%-20% (二)新能源汽車或將成為新的突破口整體汽車行業存量巨大，存量市場需求仍具韌性。接下日本汽車行業的接力棒，我國在經濟快速發展以及國家政策驅動下，汽車產量從金融危機之后一直處于全球領先位置，從2005年的570萬輛到2017年的2901萬輛，之后汽車產量維持2600萬輛左右高產量，2021年我國汽車產量達到世界總產量的32.5%，巨大的市場以及需求給工業機器人很大的空間，新能源汽車為汽車行業添加動力。據中國汽車工業協會，2013年我國新能源汽車銷量僅為1.8萬輛，到了2022年，我國新能源車銷量高達688.7萬輛，市場占有率提升至25.6%，高于上年12.1個百分點，全球銷量占比超過60%。新能源汽車給國產工業機器人帶來新機會。新能源汽車行業的發展有望打破國外工業機器人巨頭對汽車制造行業的壟斷。過去，傳統汽車的制造廠商多為國外獨資或者合資企業，他們更愿意和“四大家族”合作。而國內新能源汽車行業的崛起不僅會給國產車企帶來彎道超車的機會，還可以為國產工業機器人的發展帶來契機，如新松機器人的產品已經進入華晨寶馬、上汽、長城等國內廠商的生產線。國產工業機器人有望與國產新能源汽車共同成長。本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告12圖15：中國汽車產量與增速(單位：萬輛，%)020052007200920112013201520172019202160%50%40%30%20%10%0%-20%2.2.3政策為行業指明方向圖16：中國新能源汽車產量與增速(單位：萬輛，%)0300%250%200%150%100%50%0%-50%政策推動中國到2025年基本實現工業化，邁入制造強國行列。在智能機器人技術發展領域，《“十四五”規劃綱要》提出要突破先進控制器、高精度伺服驅動系統、高性能減速器等智能機器人關鍵技術。要加強關鍵核心技術攻關并加速智能制造裝備和系統推廣應用。《5G應用"揚帆"行動計劃(2021-2023年)》指出要推進5G技術于機器人的融合，不斷豐富5G應用。智能服務機器人環境感知、自然交互、自主學習、人機協作等關鍵技術將不斷取得新的突破，科學技術水平的不斷進步將帶給著工業機器人行業更廣闊的發展藍圖。各地政府對工業機器人進行積極扶持。浙江省在《浙江省“機器人+”行動計劃》中提出“對企業購置的工業機器人按購置費的10%進行財政補貼，機器換人的公司都可以享受這一補貼政策。”；河南省在《河南省促進物流業轉型發展若干措施》中提出“對購置配備送貨無人機、智能物流車、分揀機器人等先進物流裝備的物流企業，投資額超過300萬元的，將按不高于投資額30%、最高不超過300萬元予以補助。”；安徽省在《安徽省機器人產業發展規劃(2018—2027年)》和《支持機器人產業發展若干政策》提出“獲得國家智能制造試點示范項目企業獎補200萬元；經省認定的智能工廠、數字化車間，獎補100萬元、50萬元；對通過國家信息化和工業化融合管理體系標準評定的企業獎補50萬元；對年度購置10臺及以上工業機器人企業，補貼20%(最高100萬元)。”；深圳市在《深圳市關于實施技術改造倍增計劃擴大工業有效投資的行動方案 (2017—2020年)》(深府辦〔2017〕22號)中提出“技術改造投資補貼：支照技術改造投資總額的10%，最高1000萬；技術裝備及管理智能化提升項目：針對“關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產過程智能控制等”，企業上一年度智能化改造投入超過500萬的即可申請；補貼額度：對于技術改造中智能化改造投入總額的20%，最高2000萬。”等。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告13表4：工業機器人相關政策匯總頒頒發部門相關內容策質《中國制造2015.05子、危險品制造國防軍工、化工、輕工等工業機器人、特種機器人，以及醫療健康、家庭服務、教育娛樂等服務機器人應用需求,積極研發新產品，促進支持類國務院機器人標準化、模塊化發展，擴大市場應用。突破機器人本體、減速器、伺服電機、控制器、傳感器與驅動器等關鍵零部件及系統集成設計制造等技術瓶頸。主要是針對近年來各地方發展機器人產業出現的產業低水平重復建設，高錢產業低主要是針對近年來各地方發展機器人產業出現的產業低水平重復建設，高錢產業低持《關于促進機化，重招引資、經自主創新，重主機組裝生產、輕關鍵零部件制造,重眼前利益、輕長遠2016.12器人產業健康規范類工信部發展等問題，引導我國機器人產業協調健康發展。著力提升機器人關鍵零部件的使用壽發展的通知》命和質量穩定性。《“智能機器人"重點專項明確圍繞智能機器人基礎前沿技術、新一代機器人、關鍵共性技術、工業機器人、服務2017.082017年度項目規范類科技部機器人、特種機器人6個方向，啟動42個項目，擬安排經費總概算約6億元。專項申報指南》《制造《制造業設計力提升專項行動計劃-2022持類商務部突破系統開發平臺和伺服機構設計，多功能工業機器人、服務機器人、特種機器人年)》《關于促進快遞業與制造業工信部、2020.04支持類深度融合發展郵政局造企業聯合快遞企業研發智能物流機器人等技術裝備，加快推進制造業物流技術《“十四五”《“十四五”2021.03規劃綱要》持類研制分散式控制系統、可編程邏輯控制器、數據采集和視頻監控系統等工業控制裝、高性能減速器等智能機器人關鍵技術。《“十四五"智2021.12能制造發展規劃》持類教育部《關于《關于開展2022年度智能工業和信2022.04制造標準應用支持類息化部試點工作的通知》先試點已發布、研制中的國家標準，配套應用相關行業標準、地方標準、團體標準和應用的“標準群”。《“機器人+”用行動實施方案》范類到2025年，制造業機器人密度較2020年實現翻番，服務機器人、特種機器人行業應工信部、用深度和廣度顯著提升，機器人促進經濟社會高質量發展的能力明顯增強。聚焦10大教育部、應用重點領域，突破100種以上機器人創新應用技術及解決方案，推廣200個以上具有公安部等較高技術水平、創新應用模式和顯著應用成效的機器人典型應用場景，打造一批“機器17部委人+”應用標桿企業，建設一批應用體驗中心和試驗驗證中心。2.2.4對標日本，我國工業機器人處在日本90s-00年階段行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告14從機器人的低密度角度，我國處在日本90s-00年階段。根據IFR的統計，2021年我國工業機器人密度為百萬人276臺，超過了全球平均水平，但相較于日本、新加坡及韓國三大制造業強國仍存在較大差距。對比我國與日本的制造業工人占整體人口比例這一指標，大約相當于日本的90s-00年階段，仍具備很大的上升空間。圖17：中國工業機器人密度快速增長(單位：臺/百萬人)020112012201320142015201620172018201920202021圖18：2020年全球機器人密度對比(單位：臺/百萬人)8000200400行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告153我國需求占全球50%，產業鏈國產替代進行時我國是全球最大的工業機器人應用市場。自2013年起，中國成為全球最大的比例達52.4%。2013-2021年我國工業機器人年銷量復合增速達30.1%，明顯高于同期全球復合增速14.1%的水平。全球各大知名機器人品牌如發那科、ABB也爭相在我國建立生產基地。圖19：中國工業機器人銷量情況及全球占比情況(單位：萬臺，%，%)中國工業機器人銷量(萬臺)5-10%00%我們預計23-25年我國工業機器人銷量同比增速在20%-30%。假設及前提：1)工業機器人當年需求=替代需求+新增需求；2)工業機器人的折舊期約為5-6年，t年需面臨(t-5)年約30%的機器人更新替換的需求；3)新增需求與機器人密度的提升值之間存在一定比例關系，經我們計算得到，每增加1臺機器人銷售，工業機器人密度上升0.0134%~0.0543%，2021年該系數走低，預計2023-2025年該系數為0.015%；4)核心假設：對于我國未來工業機器人密度的假設，即2011-2021年我國工業機器人密度從10臺/百萬人提升到了276臺/百萬人，參考《“機器人+”應用行動實施方案》規劃，到2025年工業機器人密度提升到492臺/百萬人(為2020年的2倍)；基于上述假設，我們計算得到，2023-2025年工業機器人銷量同比增速在20%-30%。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告16表5：工業機器人市場空間預測份密度：工業機器人密度提升值銷量：工業機器人(千臺)銷量YOY替代需求 (千臺)新增需求 (千臺)新增銷量與密度提值的比例關系-----1---3------7.6%7762165000923.1上游核心零部件：長期看減速器有望打破日本壟斷工業機器人的核心零部件包括控制器、伺服系統、減速器，決定了工業機器人的精度、穩定性、負荷能力等重要性能指標。核心零部件是產業鏈中壁壘最高的環節，占機器人成本的70%。控制器是工業機器人的“大腦”，一般占總成本減速器是工業機器人的“關節”，減速器一般占總成本的35%左右。圖20：工業機器人成本構成(單位：%)減速機控制器行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告17控制器是機器人的大腦，主要負責發布和傳遞動作指令。其主要任務是對機器人的運動規劃，以實現機器人的操作空間坐標和關節空間坐標的相互轉換，完成高速伺服插補運算、伺服運動控制。典型的運動控制系統主要包括控制器、伺服系統和傳感器三部分。運動控制器向伺服系統發送指令，進而帶動工作機械(負載)實現特定運動。同時，電機和機械系統的多種傳感器經過信號處理將實時信息反饋給控制器，控制器進行實時調整，保證整個系統的穩定運轉。機器人控制器對機器人的性能起著決定性的影響在一定程度上影響著機器人的發展。目前，由于中國人工智能、計算機科學、傳感器技術及其它相關學科的長足進步，使得機器人的研究在高水平上進行，同時也對機器人控制器的性能提出更高圖21：控制器工作原理圖22：控制器展示機器人控制器和本體綁定效應強，單純做控制器難以突圍。控制器由于其“神經中樞”的地位和門檻相對較低，成熟機器人廠商一般自行開發，以保證穩定性和維護技術體系。因此控制器和本體綁定效應強，市場份額基本跟機器人本體一致。國際上有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺的強勢廠商，國產單純做控制器的企業難以突圍。2020年中國工業機器人控制器市場規模為19.02億元，同比增長24.2%。歐美廠商、日韓廠商等憑借著在機器人核心技術領域的深厚積淀，牢牢把控著中國工業機器人控制器市場的大部分份額。2016年，日廠商發那科市場份額16%。國內企業控制器尚未形成市場競爭力，工業機器人控制器國產率不足20%，但在發展過程中仍然涌現出一批具有代表性的企業。本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告18圖23：我國工業機器人控制器需求量(單位：萬套，%)05050需求量(萬套)增速201220132014201520162017201820192020200%150%100%方向圖24：2016年控制器競爭格局(單位：%)ABB3%5%ABB3%5%OTC伺服系統是指可以精準輸出運動狀態的驅動系統，主要由驅動器、伺服電機和編碼器組成。編碼器通常內嵌于伺服電機之中。伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，是一種補助馬達間接變速裝置，伺服電機是工業自動化系統中重要的零部件之一。由于我國發展起步較晚，在伺服電機領域內，我國一直處于追趕的位置。從目前國內競爭格局來看，我國伺服電機行業主要被外資品牌占據。圖25：伺服系統結構示意圖日系技術全球領先，中國處于追趕狀態。具體看行業的競爭層次，我國伺服電機行業大致可以分為高端、中高端和中低端三個層次，高端伺服電機主要運用于精密工業儀器、機器人以及軍工等領域，對設備的精密度要求高，在這一層級，基本主要是被德國日本等海外龍頭企業所壟斷，我國伺服電機行業龍頭則主要出于第二層級，盡管近年來隨著我國在該領域的不斷投入，行業技術水平不斷提升，但仍居海外龍頭企業有一定的差距，出我國龍頭企業以外，一些海外知名企業也均處于第二層次;第三層次則主要是生產中低端產品的企業，這部分企業主要是我國國產中小品牌。近年來，國內廠商通過引進、消化吸收國際先進技術，不斷加強技術研本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告19發和生產能力，產品質量和技術水平不斷提高，逐漸在國內占據了一定的市場份額，但在整體性能上和國際知名企業相比還是存在一定的差距。國內市場國產替代加速，匯川首次市占第一。2017-2021年，中國伺服系統市場從97億元增長至224億元，年均復合增長速度達到23.27%。從伺服電機市要有日本的松下、安川、三菱、三洋，以色列的ELMO,美國AMC、COPLEY等。匯川技術是國內伺服電機的領軍企業。2021年匯川技術通用伺服系統在中國市場份額達到16.3%，首次超越外資品牌，獲得市場份額第一名(前四名廠商及市占率分別是：匯川，16.3%；安川，10.5%；松下，9.6%；圖26：伺服系統競爭格局情況圖27：2021年我國伺服系統市占率情況(單位：%)60%匯川安川松下三菱60%3.1.3減速機：精度與性能核心，未來有望打破日本壟斷減速器是工業機器人中最關鍵的功能部件一直有工業機器人的“關節”之稱，是機器人產業鏈至關重更的應用環節。減速器是連接動力源和執行機構之間的中間裝置，通常它把電動機、內燃機等高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，并傳遞更大的轉矩。減速器在三大關鍵零部件中技術開發難度最高，因為減速機是純精密機械部件，因此除了回轉精度要求特別高外，還需要剛度和疲勞強度高，對材料和工藝水平要求高。整體上產品要求高可靠性、高精度、大扭矩、大速比。工業機器人最主流的精密減速器主要有兩種，分別為RV減速器和諧波減速器。目前應用于機器人領域的減速器主要有兩種：RV減速器和諧波減速器。RV減速器：傳動比范圍大、精度較穩定、疲勞強度較高，且具有更高的剛性和扭矩承載力，一般用于機器人機座、大臂、肩部等重負載的位置。代表性廠商：日本納博特斯克、國內雙環傳動。諧波減速器：單極傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作，使其應用在機器人小臂、腕部、手部等部位具有較大優勢。代表性廠商：日本哈默納科、國內綠的諧波。減速機分為諧波減速機與RV減速機，應用場景不同，互為補充。諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優點，因此在機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優勢。RV減速器傳動比范圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機器人大臂、機座等重負載部位擁有優勢。目前兩者適用領域不同，還不能互相取代。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告20表6：RV減速機與諧波減速機性能對比目V諧波減速器技術特點通過多級減速實現傳動，一般由行星也輪減。與RV及其他相密減速弱相比，諾波減速留使用的材料、體積及重量產品性能大體積、高負裁能力和高剛度體積小、傳動比高、精密度高應用場景一般應用于多關節機器人中機座、大臂、肩終端領域終端領域汽車、運輸、港口碼頭等行業中通常使用配VC注塑、模具、醫療等行業中通30kg負載以下的機器三大長期邏輯看好國產減速器：一：在下游需求和政策扶持的帶動作用下，中國已經是并將繼續保持全球第一大機器人市場的地位。國產機器人本體發展迅速，外資巨頭深耕中國市場，加速本土化，全球來看新的產能規劃大部分都在中國，帶來供應鏈轉移新機遇；二：從供給端看，由于高技術含量、重資產投入和較長的驗證期，全球能夠批量提供減速器的只有日本納博特斯克、住友、捷克SPINEA、日本哈默納科等寥寥可數的幾家企業，而中國的技術突破，給了中國企業趕超的機遇；三：作為機器人最核心、成本占比最大、技術含量最高的零部件，減速器是純機械部件，主要在于高精度數控機床等設備的投入和熱處理、精密加工等工藝。國產減速器企業缺的是設備攤銷和工藝打磨帶來的成本降低和穩定性問題，經多年投入和工藝積累，已具備量產能力。減速器產能的擴張跟不上本體產能擴張，長期來看，除日本外，只能向中國企業購買減速器。全球超過85%的減速器市場份額被日本廠商占據：全球工業機器人減速器的市場高度集中，其中日本納博特斯克在RV減速器領域處壟斷地位。由于其極高的技術壁壘，工業機器人本體制造環節對減速器環節議價能力很弱。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告21納博特斯克納博特斯克住友其他圖28：全球機器人減速機需求量(單位：萬臺)2552502452402352302252202152102052017201820192020圖30：我國工業減速機市場需求及同比(單位：萬臺，%)008004000需求量(萬臺)增速201520162017201820192020圖29：2020年全球減速機市場集中度(單位：%)55%10%圖31：我國工業機器人用RV減速機市占率(2021年)Nab住友十年前，中國是待開發的市場，外資巨頭占據絕對優勢地位，國際二線品牌也有各自的優勢領域，國產機器人基本沒有產業化，主要是給外資做代理或者系統集成，處于價值鏈的最低環節。十年后的現在，中國已經成為全球最重要的機器人市場，全球機器人產業鏈加速向大陸轉移。外資品牌地位動搖，二線品牌彼此整合或者被整合；國際四大家族變為三大家族,其中德國KUKA已經被中國企業美的收購。國產機器人已經具備從產業鏈各個環節跟外資直接競爭的實力。“四大家族”全球市占率超50%，國內市占率超過40%，自主品牌埃斯頓及匯川技術各占2%。“四大家族”承襲原有機床、伺服系統、焊接設備技術優勢，機器人領域繼續占據鰲頭。國內品牌埃斯頓、匯川技術快速成長，在2021年銷量均突破1萬臺，進入中國工業機器人銷量前十。前者以6關節機器人為主、后者以SCARA機器人為主，現均向多種負載、全產品系列方向邁進，有望成為真正替代“四大家族”的國產機器人品牌。本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告22圖32：2020全球工業機器人格局(單位：%)%%.70%4.10%80%7.90%12.90%FANUCABBYASKAWAKUKAEpsonOTCPannsonicKAWASAKINachiYAMAHA工業機器人行業除了長期具備成長性，國產化空間巨大是又一看點。如我們上面提到，行業高增長期的紅利更多地為外資機器人公司、尤其是四大機器人公司所獲得，國內機器人公司的市場份額在行業增速最快的2017年不升反降，國產機器人在汽車、電子電氣及金屬加工等于的市占率均出現下降。然而，國內機器人從技術簡單領域開始，開始逐步對外資機器人進行替代，例如，在搬運上下料以及金屬加工兩個領域，本土國產機器人的市占率已經逐步上升。我國機器人仍需要在焊接、裝配與拆卸及噴涂等多個領域實現突破，這主要依賴于國內機器人在加工的效率、精度、耐疲勞度及穩定性方面不斷取得進步。相似的成長路徑，埃斯頓承襲控制器、匯川技術承襲伺服系統，快速響應能力助力國產替代。埃斯頓在機器人成長之路上與發那科相近，其擁有20年折彎機床數控系統開發經驗，15年折彎機床伺服系統，后收購Trio和Cloos完善其控制系統及焊接相關技術。匯川技術具備變頻器、伺服系統、編碼器、PLC&HMI、視覺系統等產品矩陣，可全方位理解運動控制，并具有高度一致性和穩定性。在具備機器人核心零部件自主生產能力外，埃斯頓與匯川技術在配合客戶階段，可支持人員數量及反應速度上較外資品牌優勢大。國產品牌正不斷豐富自身技術及產品系列，從長尾的非標場景逐步往大批量的標準化場景應用，替代外資品牌。疫情加速行業洗牌，工業機器人份額向頭部集中。2020年全球市場經歷疫情大考，一方面，外資機器人品牌海外市場需求疲軟，在中國市場持續采取定向降價策略，如雅馬哈推出了經濟型SCARA產品YK-XE系列，另一方面，疫情對供應鏈、企業管理等各方面的沖擊也加劇了工業機器人行業的洗牌。據MIR統計，我國工業機器人Top40份額由2019年的90.5%提升至2020年的93.2%，其中Top20份額由77.2%提升至81.2%。在面臨外部和內部雙重考驗的情況下，部分規模化水平低、同質化競爭嚴重、抗風險能力弱、競爭力不足的工業機器人企業加速退出，市場份額向頭部集中。本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告23圖33：2020中國工業機器人格局(單位：%)ABB雅馬哈三菱械實際應用積累know-how是艱難的一關。機器人行業自身周期成長雙屬性，周期屬性與通用自動化及中國自身信用周期相關，而成長性主要來自于制造業升級及勞動替代。后疫情時代，下游各細分行業龍頭公司不會因為短期的經濟周期波動而暫緩內部的產線升級，同樣以寧德時代為首的鋰電池廠商擴產方興未艾。過去國產機器人品牌的應用場景具有單一化、長尾化的特點，缺乏長時間完整生產線自動化的know-how積累，在高端應用場景往往難以滿足全方位的需求，因而只能以工作站的形式在特點工位進行人力替代。以鋰電池行業為例，其既涉及焊接，又涉及小工件高速節拍搬運，也涉及大工件重負載搬運，需要全品類焊接機器人、堆垛機器人、SCARA機器人的配套。以電池盒焊接工序為例，鋁合金焊接需使用攪拌摩擦焊，需要重型負載機器人搭載徑軸攪拌器，施加強壓力配合高溫融化材料再進行摩擦焊，在自身圓周運動的同時保持整體路徑的直線。但我們認為在諸多外部因素的影響下，國產機器人已經迎來國產替代黃金期。1)短期來看，疫情加速國產替代，此外全球供應鏈緊張導致外資品牌缺貨嚴重，交貨期拉長，而國內品牌在交貨期方面相比外資有很大優勢。同時鋰電新能源等新興領域需求旺盛，雖然四大家族仍然是諸多鋰電廠商的首選，但交期較長，部分廠商會選擇國產機器人進行替代。我們認為憑借國產廠商強大的學習能力，如果有機會進入高端領域，就有望在客戶需求下不斷去升級產品，逐步縮短與外資之間2)長期來看，新能源產業鏈的迅速發展有望改變原有格局。汽車產業鏈中沖壓和焊接是機器人使用量最大，性能要求最高的場景，長期以來是四大家族的基本盤。但在新能源汽車和一體化壓鑄不斷滲透的背景下，沖壓焊接工藝逐步被取代。新能源車將有望替代汽車成為機器人第一大應用場景。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告244風險提示1)行業競爭加劇的風險。機器人行業作為制造業的皇冠，吸引了大量的廠商入場。面對國外廠商更加先進的技術、豐富的產品線和嶄新的產品理念，國內廠商在此情況下處于技術、創新、產品線、產品質量方面的劣勢，可能出現追趕乏力的情況，從而在競爭中被淘汰。因此要謹慎面對市場競爭加劇的風險2)產業政策及行業技術變化。機器人企業成立初期需要進行大量的資金和技術投入，較為依賴政府的產業政策支持和技術援助。一旦政策風向發生改變和行業技術出現創新，則對初創企業打擊較大。3)原材料價格波動的風險。機器人生產十分重視原材料和上游供應商的價格波動。目前國內主要的機器人原材料大多為進口，向上游供貨商的議價能力較弱。一旦面臨上游供貨商原材料價格上漲的情況，則對國產的機器人生產廠家的產品價格區間波動造成較大影響，壓力傳導至下游可能導致下游消費者減少消費，造成市場萎縮。行業專題研究/機械本公司具備證券投資咨詢業務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告25插圖目錄類結構 4圖2：2021年中國機器人市場工業機器人占比最高 4 量占比 5 圖6：日本工業機器人出貨量占全球比例較高 8圖7：日本工業機器人國內需求和出口量情況 8圖8：日本:65歲及以上人口:占總人口比重(%) 8圖9：日本人均工業機器人臺數(臺/萬人) 8圖10：中國經濟高增長同時勞動力逐漸短缺(單位：萬人，%) 9圖11：制造業平均工資在不斷提升(單位：元/年，%) 9圖12：2020年下游行業工業機器人安裝量占比情況(單位：%) 10圖13：中國手機產量與增速(單位：萬臺，%) 11與增速(單位：萬臺，%) 11圖15：中國汽車產量與增速(單位：萬輛，%) 12圖