工业机器人行业：行业增长驱动因素清晰国产厂商竞争力提升.pdf

1 1/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明2023 年年 7 月月 4 日证券研究报告日证券研究报告/行业研究行业研究行业增长驱动因素清晰，国产厂商竞争力提升行业增长驱动因素清晰，国产厂商竞争力提升主要观点：主要观点：工业机器人是提高我国制造业自动化水平、推进智能制造的重要一环。工业机器人是提高我国制造业自动化水平、推进智能制造的重要一环。工业机器人可代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动，并且具有高精确度、高稳定性、低成本等优势。以工业机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备高效连接而形成的大型自动化柔性生产线，各机器组直接在统一的信息化系统调度下进行工作，生产效率将得以进一步提升，是实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。短期驱动因素：库存周期见底，制造业投资有望复苏。短期驱动因素：库存周期见底，制造业投资有望复苏。我们采用工业企业产成品库存同比作为我国库存周期的观察指标，2019年11月是上一轮库存周期的低点，2020年由于疫情爆发使得产成品库存快速拉升，但我国疫情快速得到控制，工业生产较快恢复，加之海外停工停产导致出口需求快速增长，使得我国进入了新一轮库存周期。受到消费需求不足，出口动能减弱影响，库存水平在库存水平在2022年年5月达到峰值月达到峰值。自2019年11月以来，本轮库存周期已经经历28个月，结合工业企业营业收入同比数据，2023年2月制造业整体处于供需两弱的主动去库存阶段。随着疫情放开和国内消费刺激政策的出台，我们认为制造业将迎来需求复苏，行业有望在2023H2进入新一轮的主动补库存阶段。中期驱动因素：渗透率提升，国产替代，产业结构调整。中期驱动因素：渗透率提升，国产替代，产业结构调整。2023年1月18日，工信部印发的“机器人+”应用行动实施方案中表示，到2025年我国制造业机器人密度较2020年实现翻番。根据IFR数据显示，2020年我国制造业工业机器人密度为246台/万人，若实现2025年翻番目标，则到2025年我国制造业机器人密度将达到492台/万人。2017-2022年，我国工业机器人国产化率从27%提升至43%，但目前国产化率较高环节主要集中在低端产品，销量占比较高的多关节机器人和SCARA机器人国产化率分别仅为22.7%和17.7%。2016-2021年，我国工业机器人行业研究行业研究行业评级：行业评级：投资评级【看好】评级变动【维持】行业走势：行业走势：、XXXX 分析师分析师公司地址：北京市丰台区凤凰嘴街 2 号院1 号楼中国长城资产大厦 12 层行业研究2 2/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明需求结构发生加大变化，汽车行业占比由38%下降至23.2%，电气/电子行业占比由21.0%提升至33.0%，主要是新能源产业发展带来了对工业机器人的增量需求。新能源产业的迅猛发展对于提升我国工业机器人国产化率意义重大。长期驱动因素：人力成本提高，机器替人是必然选择长期驱动因素：人力成本提高，机器替人是必然选择。2014-2021年我国城镇制造业就业人数从5,243万人下降至3,828万人，同时制造业人均薪酬从5.15万元/年增长至9.20万元/年。工业机器人替代人工具备较高的经济性不断提升。核心零部件核心零部件：机器人性能的决定因素机器人性能的决定因素，国产化程度不断提高国产化程度不断提高。控制控制器器：工业机器人大脑，直接决定了运动控制系统的性能水平，进而决定了工业机器人的整体性能，海外头部机器人本体企业均选择自供，国内头部机器人本体企业采用自研+并购方式布局机器人控制器。伺伺服系统服系统：国内伺服系统头部企业汇川技术、禾川技术与海外龙头对比不存在明显差距。从市场份额看，2021年国产伺服系统市场份额有较快提高，其中汇川技术、禾川科技、埃斯顿，2021年市场份额分别为16.3%、2.8%、2.2%。减速器减速器：国产谐波减速器综合性能逐步赶超哈默纳科，市场份额正逐步缩小差距。RV减速器国产化率相对较低，纳博特斯克占据绝对市场分额，2022年市场份额约为50.8%。国产厂商中，双环传动在精度、刚度上已经基本追平纳博特斯克，市场份额提升较快，2020-2022年市场份额由9.4%提升至13.6%。机器人本体机器人本体：产品水平迎头赶上产品水平迎头赶上，服务能力具备优势服务能力具备优势。从我国头部工业机器人厂商埃斯顿与国际龙头FANUC的对比结果看，我国工业机器人在小负载机实现反超，中负载各有所长，大负载机器人与海外龙头差距缩小。在服务方面：国产厂商交货周期短，能更快响应客户需求，售后服务响应快，后期维保成本低。投资建议：投资建议：我国工业机器人短期来看驱动因素在于库存周期见底带来制造业投资复苏，中期驱动因素在于渗透率、国产化率提升以及新能源产业发展带来的增量需求，长期驱动因素在于人口老龄化导致的机器替人。nMpMmRuNsPyQnOrRxPsPrPbRdN7NmOrRtRoNlOnNpQfQnNsP8OoPtPvPtPsNvPpPnM行业研究3 3/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明从产品角度看，我国工业机器人与海外龙头的技术差距在不断缩小，核心零部件自主化率在逐渐提升。我国工业机器人行业未来发展潜力巨大，目前仍处于高速成长阶段。推荐重点布局国内技术实力领先，市场份额不断提升的机器人核心零部件与本体企业，相关标的：绿的谐波、双环传动、埃斯顿、埃夫特、禾川科技、汇川技术、中大力德、新时达、凯尔达等公司。风险提示：风险提示：经济复苏力度不及预期；国内新能源产业增速放缓；工业机器人国产化率不及预期。重点标的一致盈利预测及估值数据重点标的一致盈利预测及估值数据证券代码证券代码证券简称证券简称市值（亿元）市值（亿元）EPS（元）（元）P.E(倍）倍）2323E2424E2525E2323E2424E2525E688017.SH绿的谐波272.241.472.022.70110.1379.8759.85002472.SZ双环传动305.550.941.241.5938.0629.0722.61002896.SZ中大力德63.450.650.991.2464.0942.5833.75688320.SH禾川科技71.641.081.602.0843.7629.5622.78002747.SZ埃斯顿245.070.340.560.8681.8950.2232.94300124.SZ汇川技术1703.132.012.633.1931.8724.3420.07002527.SZ新时达87.98-688255.SH凯尔达37.150.661.011.3651.6033.4724.94688165.SH埃夫特-U66.58-资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所整理说明：市值及估值数据日期为 2023 年 6 月 30 日行业研究4 4/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明目目录录1 1 工业机器人是智能制造的核心环节工业机器人是智能制造的核心环节.8 82 2 行业驱动因素行业驱动因素.12122.1 短期驱动因素：库存周期见底，制造业投资有望复苏.122.2 中期驱动因素：渗透率提升，国产替代，产业结构调整.132.2.1 工业机器人渗透率加速提升，机器人密度 2025 年翻番.132.2.2 高端工业机器人国产化率提升空间较大.142.2.3 产业结构调整：新能源快速发展带来增量需求.172.3 长期驱动因素：人力成本提高，机器替人是必然选择.203 3 产业链分析：综合竞争力逐步凸显，国产机器人份额有望逐步提升产业链分析：综合竞争力逐步凸显，国产机器人份额有望逐步提升.22223.1 核心零部件：机器人性能的决定因素，国产化程度不断提高.223.1.1 控制器：工业机器人“大脑”，运动控制成为本体企业核心竞争力之一.223.1.2 伺服系统：与海外龙头差距不断缩小，国产厂商份额持续提升.243.1.3 减速器：零部件关键短板，国产化空间巨大.273.2 机器人本体：多角度拆解国产工业机器人竞争力.333.2.1 产品角度：技术差距不断缩小，价格具备竞争优势.333.2.2 服务角度：国产厂商交期短、售后服务好、后期维保成本低.343.2.3 盈利能力：行业间方差较大，核心零部件是重要影响因素.344 4 相关公司相关公司.36364.1 核心零部件相关公司.36绿的谐波（688017.SH）.36双环传动（002472.SZ）.36中大力德（002896.SZ）.37禾川科技（688320.SH）.374.2 机器人本体相关企业.38埃斯顿（002747.SZ）.38汇川技术（300124.SZ）.38新时达（002527.SZ）.39凯尔达（688255.SH）.39埃夫特（688165.SH).405 5 风险提示风险提示.4141行业研究5 5/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图目录图目录图 1：2016-2020 年我国工业机器人销量结构（台）.9图 2：全球工业机器人市场结构（百万美元）.9图 3：工业机器人产业链.10图 4：工业机器人生产成本构成.11图 5：2021 年我国机器人本体市场份额.11图 6：2021 年中国工业机器人下游行业.12图 7：工业企业产成品库存同比（%）.12图 8：制造业贷款需求指数（%）.13图 9：工业机器人产量累计同比（%）.13图 10：中国工业机器人安装量.13图 11：全球各地区工业机器人安装量占比.13图 12：2021 年全球各地区工业机器人密度（台/万人）.14图 13：我国工业机器人销量结构及国产化率.14图 14：2020 年中国工业机器人销量结构（按类型）.15图 15：2020 年不同类型机器人国产化率.15图 16：2020 年中国工业机器人销量结构（按行业）.15图 17：2020 年不同行业工业机器人国产化率.15图 18：2020 年中国工业机器人销量结构（按功能）.15图 19：2020 年不同应用领域工业机器人国产化率.15图 20：我国工业机器人产业政策梳理.16图 21：2016 年我国工业机器人下游需求结构.17图 22：2021 年我国工业机器人下游需求结构.17图 23：2017-2022 我国动力电池产量.17图 24：2017-2022 我国光伏组件产量.17图 25：2022 年工业机器人下游行业出货量增速.18图 26：锂电行业工业机器人应用.18图 27：锂电行业工业机器人需求量预测.19图 28：锂电行业工业机器人需求量预测.20图 29：2000-2022 年我国人口自然增长率.21图 30：2011-2022 年 16-59 岁人口规模.21图 31：2014-2021 城镇制造业就业人数.21图 32：2014-2021 年制造业人均薪酬.21图 33：运动控制系统示意图.22图 34：2018 年工业机器人控制器市场份额.23图 35：2018 年中国通用运动控制器市场份额.23图 36：伺服系统控制原理图.24图 37：2021 年交流伺服下游需求占比.25图 38：2020 年我国伺服系统市场份额.27图 39：2021 年我国伺服系统市场份额.27图 40：谐波减速器结构.27图 41：谐波减速器传动示意图.27图 42：RV 减速器.28图 43：哈默纳科“S”型齿.30行业研究6 6/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 44：绿的谐波“P”型齿.30图 45：国产柔轮材料组织粗大且不均匀、稳定性较差.30图 46：齿廓理想修形示意图.31图 47：2020 年中国工业机器人谐波减速器份额.32图 48：2022 年中国工业机器人谐波减速器份额.32图 49：2020 年中国工业机器人 RV 减速器份额.32图 50：2022 年中国工业机器人 RV 减速器份额.32图 51：主要工业机器人厂商毛利率水平对比（%）.35图 52：2018-2022 年绿的谐波营业收入.36图 53：2018-2022 年绿的谐波毛利率与净利率.36图 54：2018-2022 年双环传动营收及归母净利润.37图 55：2018-2022 年双环传动减速器及其他营收.37图 56：2018-2022 年中大力德营业收入.37图 57：2018-2022 年中大力德减速器营业收入.37图 58：2018-2022 年禾川科技营业收入.38图 59：2018-2022 年禾川科技盈利能力.38图 60：2018-2022 年埃斯顿工业机器人营业收入.38图 61：2018-2022 年埃斯顿工业机器人业务毛利率.38图 62：2018-2022 年新时达工业机器人业务营收.39图 63：2018-2022 年新时达工业机器人业务毛利率.39图 64：2018-2022 年凯尔达营收结构.40图 65：2018-2022 年凯尔达焊接机器人毛利率.40图 66：2018-2022 年埃夫特营收结构.40图 67：2018-2022 年埃夫特机器人毛利率.40行业研究7 7/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明表目录表目录表 1：工业机器人按机械结构分类.8表 2：工业机器人三大核心零部件用途.10表 3：控制器分类.22表 4：伺服系统按功率划分及主要应用场景.24表 5：工业机器人对伺服电机的性能要求。.25表 6：我国伺服系统目前存在的主要问题.26表 7：主要伺服系统企业产品对比.26表 8：国产与海外工业机器人技术指标对比.33表 9：国内外主要机器人厂商核心零部件供应情况.35行业研究8 8/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明1 工业机器人是智能制造的核心环节工业机器人是智能制造的核心环节什么是工业机器人？什么是工业机器人？工业机器人是指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。提高制造业自动化水平，推进智能制造是我国制造业发展方向提高制造业自动化水平，推进智能制造是我国制造业发展方向。我国制造业涉及 31 个大类、179 个中类和 609 个小类，是全球产业门类最齐全、产业体系最完整的制造业。从体量来看我国制造业增加值占全球比重近 30%，连续多年保持世界第一制造大国地位。但我国制造业存在大而不强的问题，在国际分工中总体还处于中低端水平。中国制造 2025中提到我国要以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，强化工业基础能力，提高综合集成水平促进产业转型升级，实现制造业由大变强的历史跨越。工业机器人是提高我国制造业自动化水平工业机器人是提高我国制造业自动化水平、推进智能制造的重要一环推进智能制造的重要一环。工业机器人可代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动，并且具有高精确度、高稳定性、低成本等优势。以工业机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备高效连接而形成的大型自动化柔性生产线，各机器组直接在统一的信息化系统调度下进行工作，生产效率将得以进一步提升，是实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。按结构划分，工业机器人可以分为多关节机器人、SCARA 机器人、直角坐标机器人、并联机器人和圆柱坐标机器人。多关节机器人相对于其他类型机器人具有更多的关节和自由度，可以实现复杂运动轨迹，更适用于焊接、装配、搬运喷漆、磨抛等工作，因此被广泛使用于汽车、五金、3C 电子、家电等行业。表 1：工业机器人按机械结构分类名称名称图示图示运动范围运动范围特点特点应用场景应用场景多关节机器人作业范围大、动作灵活、能够抓取靠近机身的物体。通用性极高。可用于自动装配、搬运、焊接、喷漆、磨抛、点胶等工作，主要应用于汽车、五金、3C 电子、家电等行业。SCARA 机器人有两个平行的旋转关节，垂直平面具有很好的刚度，在水平面内具有较好柔顺性。最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。主要应用在快速分拣、精密装配、点胶、锁附、贴标等 3C 行业、食品行业等领域。行业研究9 9/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明直角坐标机器人运动学求解简单，位置精度高，稳定性好。但是结构复杂，灵活性差，运动范围小。适用于小零件装配、检测、码垛、注塑自动化冲压、包装等领域，主要应用于电子、机械、汽车、能源、包装、印刷、食品等行业中。并联机器人电机安装在固定基座上，可以减少机器人运动过程中的惯量，因此具有运动速度高的优点，但活动范围有限。主要应用在食品、电子、化工、包装等行业流水线的分拣、搬运、装箱等。圆柱坐标机器人机械结构简单，底部有一个旋转轴用于旋转，两个线性轴用于高度控制和手臂伸展。可替代SCARA机器人和直角坐标机器人执行简单工作，适用于不需要高速、高载荷，且对紧凑性要求更高的场景。资料来源：IFR，长城国瑞证券研究所2020 年我国销售机器人 16.56 万台，多关节机器人销量超过 10.9 万台，占总销量的 60%以上。SCARA 机器人销量为约 4.1 万台，直角坐标机器人销量约 1.4 万台。从全球销售额来看，多关节机器人仍为最大市场，2020 年多关节机器人全球销售额约为 237 亿美元。图 1：2016-2020 年我国工业机器人销量结构（台）图 2：全球工业机器人市场结构（百万美元）资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所资料来源：华经情报网，长城国瑞证券研究所工业机器人产业链可以分为上游核心零部件、中游本体和下游系统集成。行业研究1010/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 3：工业机器人产业链资料来源：长城国瑞证券研究所产业链上游主要为伺服系统、减速器、控制器等核心零部件和齿轮、涡轮、蜗杆等关键材料。减速器、伺服系统（包括伺服电机和伺服驱动）及控制器是工业机器人的三大核心零部件，直接决定工业机器人的性能、可靠性和负荷能力，对机器人整机起着至关重要的作用，三者约占工业机器人生产成本的 70%。表 2：工业机器人三大核心零部件用途核心部件核心部件用途及功能用途及功能伺服系统控制机械元件运转的发动机，是机器人整机的动力系统，根据控制器的指令不断的控制电机的转动，从而实现精确的运转与定位减速器伺服电机和机械元件之间的减速传动装置。伺服电机的转速很高，与机器人的应用场景不匹配。减速器则可以将伺服电机所传递的转速降低，同时提升转矩，传递更大的力矩，从而实现机器人整机的精准运动控制器控制机器人手臂运动，并实现机器人手臂与外部机构（如机器人专用焊接设备）协同工作。控制器是机器人整机的“大脑”，接收来自其他各单元的信号、根据已编程的系统进行处理后，向各单元发出指令，进而控制各单元的运行资料来源：凯尔达招股说明书，长城国瑞证券研究所行业研究1111/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 4：工业机器人生产成本构成图 5：2021 年我国机器人本体市场份额资料来源：果壳网，长城国瑞证券研究所资料来源：MIR Databank，中商情报网，长城国瑞证券研究所机器人本体的核心技术主要为：整机结构设计和加工工艺，主要解决机械防护、精度补偿、机械刚度优化等问题。运动控制系统，主要解决机器人的运动轨迹控制、速度控制、力矩控制等问题，是工业机器人的大脑。针对特定行业或应用场景开发的手部执行器和软件包，如焊接机器人的焊接设备、喷涂机器人的喷枪以及相对应的控制系统和工艺软件包。衡量多关节机器人的指标包括运动范围、有效载荷、运动速度和加速度、运动轨迹精度衡量多关节机器人的指标包括运动范围、有效载荷、运动速度和加速度、运动轨迹精度、重复定位精度等重复定位精度等。与国外头部机器人企业相比，我国工业机器人在高端应用领域还存在差距，国外工业机器人品牌占据了较大市场份额。系统集成商主要面向终端用户及市场应用，根据不同的应用场景和用途并根据客户的需求针对性地进行系统集成和软件二次开发，主要包括产线规划设计、非标设备设计及制造、制造工艺规划及调试、机器人程序规划设计、控制系统软硬件设计等。系统集成业务的核心竞争力系统集成业务的核心竞争力在于要具有产品设计能力、对终端客户应用需求的工艺理解，以上主要来自于相关项目经验在于要具有产品设计能力、对终端客户应用需求的工艺理解，以上主要来自于相关项目经验。系统集成的下游应用领域包括汽车、3C、家电、医药、食品饮料等众多行业，不同行业间的差异极大，系统集成企业往往只能专注于个别行业，导致我国系统集成厂商呈现小而多的特点。而且由于系统集成的技术壁垒较低，更加剧了行业竞争。行业研究1212/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明2 行业驱动因素行业驱动因素2.1 短期驱动因素：库存周期见底，制造业投资有望复苏短期驱动因素：库存周期见底，制造业投资有望复苏工业机器人属于通用设备，下游包括电子、汽车、光伏、锂电、金属制品、食品饮料等主要制造业行业。工业机器人需求与制造业资本开支紧密相关。从短期的角度看，制造业投资主要受到库存周期的影响。一个完整的库存周期要经历被动去库存、主动补库存、被动补库存、主动去库存四个阶段。一个完整的库存周期通常在 2-4 年左右。我们采用工业企业产成品库存同比作为我国库存周期的观察指标，2019 年 11 月是上一轮库存周期的低点，2020 年由于疫情爆发使得产成品库存快速拉升，但我国疫情快速得到控制，工业生产较快恢复，加之海外停工停产导致出口需求快速增长，使得我国进入了新一轮库存周期。受到消费需求不足，出口动能减弱影响，库存水平在 2022 年 5 月达到峰值，进入主动去库存阶段。自自 2019 年年 11 月以来月以来，本轮库存周期已经经历本轮库存周期已经经历 28 个月个月，结合工业企业营业收入同比数结合工业企业营业收入同比数据据，2023 年年 2 月制造业整体处于供需两弱的主动去库存阶段月制造业整体处于供需两弱的主动去库存阶段。随着疫情放开和国内消费刺激政策的出台，我们认为制造业有望需求复苏，预计在 2023H2 进入新一轮的主动补库存阶段。图 6：2021 年中国工业机器人下游行业图 7：工业企业产成品库存同比（%）资料来源：iResearch，长城国瑞证券研究所资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所贷款需求指数显示制造业景气度复苏贷款需求指数显示制造业景气度复苏。2023Q1 制造业贷款需求指数为 73.90%，环比增长11.70Pct。制造业贷款需求提振表明制造业投资有望进入景气区间，进而拉动工业机器人需求。受到下游需求变化，工业机器人产量同样存在一定周期性，周期长度在 3-4 年。上一轮周期中行业负增长区间约为 13 个月，本轮自 2022 年 4 月进入负增长区间，至 2023 年 4 月已持续12 个月，从节奏上判断有望在 2023H2 回正。行业研究1313/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 8：制造业贷款需求指数（%）图 9：工业机器人产量累计同比（%）资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所2.2 中期驱动因素：渗透率提升，国产替代，产业结构调整中期驱动因素：渗透率提升，国产替代，产业结构调整2.2.1 工业机器人渗透率加速提升，机器人密度 2025 年翻番2021 年我国工业机器人销量为 26.8 万台，同比增长 50.6%，近 10 年 CAGR 为 31.4%。于此同时，我国成为世界工业机器人最大市场，2021 年我国工业机器人安装量占全球比重达51.9%。2023 年 1 月 18 日，工信部印发的“机器人+”应用行动实施方案中表示，到 2025 年我国制造业机器人密度较 2020 年实现翻番。根据 IFR 数据显示，2020 年我国制造业工业机器人密度为 246 台/万人，若实现 2025 年翻番目标，则到 2025 年我国制造业机器人密度将达到 492台/万人。根据 IFR 最新数据显示，2021 年我国制造业机器人密度为 322 台/万人，位列世界第五位。长远来看，我国制造业机器人密度较韩国的 1000 台/万人仍有较大差距，我国机器人市场发展潜力巨大。图 10：中国工业机器人安装量图 11：全球各地区工业机器人安装量占比资料来源：IFR，长城国瑞证券研究所资料来源：IFR，长城国瑞证券研究所行业研究1414/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 12：2021 年全球各地区工业机器人密度（台/万人）资料来源：IFR，长城国瑞证券研究所2.2.2 高端工业机器人国产化率提升空间较大2017-2022 年，国内品牌工业机器人销量由 3.64 万台增长至 12.99 万台，国产化率从 27%提升至 43%，但目前国产化率较高环节主要集中在低端产品，多关节机器人和 SCARA 机器人国产化率相对较低。应用在电子/电气和汽车行业的焊接与装配机器人国产化率同样处于较低水平。图 13：我国工业机器人销量结构及国产化率资料来源：GGII，长城国瑞证券研究所2020 年，我国并联机器人和直角坐标机器人国产化率分别为 61.0%和 81.9%，但销量占比较高的多关节机器人和 SCARA 机器人国产化率分别 22.7%和 17.7%。行业研究1515/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 14：2020 年中国工业机器人销量结构（按类型）图 15：2020 年不同类型机器人国产化率资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所多关节机器人和 SCARA 主要应用在汽车和电子/电气行业，这两个行业对工业机器人的精度、性能要求更高，导致我国工业机器人在汽车和电子/电气行业的国产化率分别只有 13.6%和22.6%。图 16：2020 年中国工业机器人销量结构（按行业）图 17：2020 年不同行业工业机器人国产化率资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所焊接、装配对机器人的性能以及工艺要求较高，除了高性能的机器人本体外，还要对焊接工艺、装配工艺有较多的经验积累和理解才能够满足不同厂商的需求，我国工业机器人产业发展较晚，在经验积累上弱于海外四大家族，因此在焊接、装配领域竞争力相对不足，国产化率分别仅为 22.0%和 17.1%。图 18：2020 年中国工业机器人销量结构（按功能）图 19：2020 年不同应用领域工业机器人国产化率资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所行业研究1616/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明国产化率的提升与产业发展紧密相关国产化率的提升与产业发展紧密相关，政策支持下国产化率有望进一步提升政策支持下国产化率有望进一步提升。海外四大家族 FANUC、ABB、KUKA、安川普遍在上世纪七十年代便研发出首台工业机器人并实现工业化生产。我国工业机器人产业发展最始于 1985 年发布的“七五”国家科技攻关计划中提到要推动工业机器人的基础技术、基础器件的研究、开发。由于我国工业化程度较低且劳动力供给市场充足，21 世纪以前我国工业机器人基本处于科研阶段，2000 年沈阳新松机器人股份有限公司成立，标志着我国工业机器人进入产业化运行阶段。2016 年以前产业政策重点为技术引进，行业阶段处于由小到大的导入期年以前产业政策重点为技术引进，行业阶段处于由小到大的导入期。2016 年以前，我国工业机器人本土企业研发能力弱，技术实力与海外龙头存在较大差距，核心零部件与本体国产化率较低。为培育市场、同时推动本土企业技术进步，整体的政策取向是以市场换技术，鼓励引进海外机器人企业的投资。2016 年以后产业政策为鼓励自主创新年以后产业政策为鼓励自主创新，行业阶段处于由大到强的成长期行业阶段处于由大到强的成长期。随着我国工业机器人市场的发展壮大，我国企业通过研发和并购大大缩小了与海外龙头的技术差距，产业政策的重点变为鼓励本土企业向国产化率较低的高端领域迈进。我们认为产业政策将会加快国产化率提升进程。在焊接、装配等领域，我国工业机器人已经实现从 0-1 的跨越，有望进入由 1-N 的快速放量阶段。建议重点关注在焊接、装配领域已经技术突破的公司，如凯尔达、埃斯顿等。图 20：我国工业机器人产业政策梳理行业研究1717/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明资料来源：政府网站，长城国瑞证券研究所整理2.2.3 产业结构调整：新能源快速发展带来增量需求2016-2021 年，我国工业机器人需求结构发生加大变化，汽车行业占比由 38%下降至 23.2%，电气/电子行业占比由 21.0%提升至 33.0%，主要是新能源产业发展带来了对工业机器人的增量需求。图 21：2016 年我国工业机器人下游需求结构图 22：2021 年我国工业机器人下游需求结构资料来源：智研咨询，长城国瑞证券研究所资料来源：IFR，CRIA，长城国瑞证券研究所2022 年我国动力电池产量达 541.63GWh，中国动力电池企业全球市场占有率达 60.4%，较2021 年提高 12.2 pct。2022 年我国光伏组件产量为 288.7GW，约占全球产量的 93.1%。图 23：2017-2022 我国动力电池产量图 24：2017-2022 我国光伏组件产量资料来源：CABIA，长城国瑞证券研究所资料来源：CPIA，长城国瑞证券研究所受益于新能源汽车销量的快速增长，2022 年汽车电子和锂电池行业的机器人出货量增速大于 30%，光伏行业机器人出货量增速大于 20%。行业研究1818/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 25：2022 年工业机器人下游行业出货量增速资料来源：MIR DATABANK，长城国瑞证券研究所锂电池对工业机器人的使用覆盖从制片到 PACK 线的全流程，据我们调研，目前 1GWh/年动力电池产能对工业机器人的需要约为 60 台左右。根据高工机器人预测，到2025年锂电行业对工业机器人需求量有望突破6.7万台，2021-2025年复合增长率超过 35%。图 26：锂电行业工业机器人应用资料来源：埃斯顿，长城国瑞证券研究所行业研究1919/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 27：锂电行业工业机器人需求量预测资料来源：GGII，长城国瑞证券研究所光伏行业对工业机器人的需求主要集中在电池片和组件环节。工业机器人在电池片环节的作用主要是在不同工艺段之间转移承载电池片的花篮，在完成镀膜后，工业机器人结合机器视觉发挥对电池片的分档功能。在组件环节，工业机器人在排版、叠层、层压、装框、焊接线盒、固化、打包环节均有广泛需求。据我们调研，光伏行业对工业机器人需求主要以六轴机器人为主，单位需求量约为 80 台/GW。行业研究2020/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 28：锂电行业工业机器人需求量预测资料来源：埃斯顿，埃夫特，长城国瑞证券研究所制图2.3 长期驱动因素：人力成本提高，机器替人是必然选择长期驱动因素：人力成本提高，机器替人是必然选择我国正面临人口老龄化问题，同时年轻人生育意愿下降，使得我国人口问题面临更加严峻的挑战。2016 年以来我国人口自然增长率处于连续下降区间，2022 年出生人口 956 万人，死亡人口 1041 万人，自然增长率为-0.60，为自 1963 年以来首次人口负增长。人口老龄化带来的直接影响是劳动力人口规模的缩小，2011-2022 年我国 16-59 岁的劳动力人口规模从 9.41 亿人下降至 8.93 亿人。此外由于我国第三产业的快速发展和大学本科毕业人数占比的不断提升，制造业从业人数也随之缩减，带来了企业用工难、招工难和用人成本的快速提高。2014-2021 年我国城镇制造业就业人数从 5,243 万人下降至 3,828 万人，同时制造业人均薪酬从 5.15 万元/年增长至 9.20 万元/年。行业研究2121/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明图 29：2000-2022 年我国人口自然增长率图 30：2011-2022 年 16-59 岁人口规模资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所图 31：2014-2021 城镇制造业就业人数图 32：2014-2021 年制造业人均薪酬资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所资料来源：Wind，长城国瑞证券研究所机器替人具备较大成本优势机器替人具备较大成本优势。以 50kg 码垛机器人为例，国外品牌单台售价在 18 万元左右，国产机器人售价约为国外品牌 7-8 折。目前码垛机器人码垛速度在 600-1000 次/小时，普通工人码垛速度为 300-400 次/小时，按照工人每天工作时间 8 小时，工业机器人每天工作时间 16 小时计算，一台工业机器人可以替代 4-6 个工人。假设工人工资为 5000 元/月，工业机器人成本为 18 万元/台，一台工业机器人替代 4 个工人，则仅需 1 年即可收回工业机器人成本（不含维护费、电力等耗费），而工业机器人使用寿命为 8-10 年左右。行业研究2222/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明3 产业链分析：综合竞争力逐步凸显，国产机器人份额有望逐步提升产业链分析：综合竞争力逐步凸显，国产机器人份额有望逐步提升3.1 核心零部件：机器人性能的决定因素，国产化程度不断提高核心零部件：机器人性能的决定因素，国产化程度不断提高3.1.1 控制器：工业机器人“大脑”，运动控制成为本体企业核心竞争力之一运动控制是指对机械运动部件（机械机构）的轨迹、位姿、位置、速度、加速度等进行实时控制，使其按照预期的运动参数进行运动。运动控制系统由运动控制器、驱动器、电机、传感器件等核心部件构成，其中运动控制器负责向伺服系统等部件传递控制指令，其性能直接决定了运动控制系统的性能水平。图 33：运动控制系统示意图资料来源：固高科技招股书，长城国瑞证券研究所根据平台不同，通用运动控制器可以分为 PLC 控制器、嵌入式控制器和 PC-Based 控制卡三大类。PLC 控制器不支持算法，不适合工业机器人多轴联动的复杂轨迹控制。PC-Based（插卡式）是目前主流的控制方式，未来的发展方向是嵌入式控制器。表 3：控制器分类分类分类特点特点PLC 控制器系统简单，体积小，可靠性高，但不支持复杂算法，可以通过在 PLC 平台上，添加驱动步进电机或伺服电机的位置控制模块，在为各种机械设备提供逻辑控制的同时，提供运动控制功能。嵌入式控制器以工业计算机的形态存在，集成了工业计算机和插卡式运动控制器。在延续了插卡式运动控制器运动控制性能的同时，可以实现普通 PC 机的基本功能，是用户理想的嵌入式一体化解决方案，也是运动控制器发展的重要方向。国内市场主要代表厂商包括 FANUC、固高科技、翠欧、ACS 等PC-Based 控制卡通常采用高性能 DSP 和 FPGA 作为核心处理器。用户通常以 PC 机作为信息处理平台，运动控制器以插卡形式嵌入 PC 机，即“PC+运动控制器”的模式，将 PC 机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器的运动控制能力有机地结合在一起，可实现高性能多轴协调运动控制和高速点位运动控制。国内市场主要代表厂商包括固高科技、雷赛智能、美国泰道、翠欧、众为兴等。资料来源：固高科技招股书，雷塞科技招股书，长城国瑞证券研究所运动轨迹算法是控制核心。运动轨迹算法是控制核心。控制器由软件和硬件两部分集成。在硬件方面，目前一线品牌行业研究2323/4242请参阅最后一页的股票投资评级说明和法律声明机器人普遍采用 X86 架构芯片，国内具备硬件生产能力，因此硬件不是控制器差距的壁垒。软软件方面件方面，控制器厂商的底层控制算法是核心控制器厂商的底层控制算法是核心，机器人核心算法包括构型解算机器人核心算法包括构型解算、导航规划导航规划、轨迹轨迹规划、速度规划、插补算法、正逆向运动学算法、动力学、控制算法参数自整定、抑震算法规划、速度规划、插补算法、正