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突破核心零部件和细分市场,工业机器人恰逢其时

核心零部件在成本中占主导地位,近年来国产进步明显。

当前国内机器人产业已形成从上游核心零部件,到中游本体制造,再到下游系统集成服务的完整产业链。近年来国内本体终端降价趋势明显,控制系统、伺服电机、减速器三大核心部件在工业机器人成本中占据绝对主导地位。

精密减速器是控制机器人关节运动的核心部件,全球70%以上市场被日本的纳博特斯克和哈默纳科垄断。在RV减速器方面,由于其制造技术难度大,国内仍处于推广试用阶段。2017年以来,得益于减速机市场全球缺货,国产减速器企业迎来发展机遇,南通振康、苏州绿的、力克精密等均实现出货量爆发增长。

伺服系统是驱动机器人本体以获得各种运动的执行机构,国内伺服电机市场中,日系以50%份额居首,国内企业整体份额在10%左右。2017年,国内设备商开始主动升级换代,高性能、价格适中的伺服产品需求量较大,小型机器人专用伺服需求尤其旺盛。随着技术上对日系的追赶,本土品牌份额正逐年提升。

控制器是根据指令及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置,一般由机器人厂商自主设计研发,国外主流品牌均有自己的控制系统与之匹配。由于技术难度相对较低,国产厂商目前已完全掌握硬件开发技术,基本满足机器人控制需求,但在控制算法、二次开发平台易用性等方面仍有一定差距。

工业机器人国内渗透率逐步提升,细分行业是亮点2017年国产工业机器人已服务于37个行业大类,102个行业中类,同比拓展3个大类,11个中类。除传统汽车领域,2017年以来工业机器人在细分行业的渗透率提升尤其值得关注。1)受益于资本开支增加及产线改进升级需求,锂电行业在高景气基础上自动化率提升迅速,2017年机器人需求量达4540台,同比增长65%。2)随着消费升级对卫生安全的日益重视以及食品加工企业生产成本的上升,工业机器人在食品饮料行业的使用量近年来持续增长,预计未来3年将保持25%以上的增速。3)2012年至2016年全球3C机器人产量从4万台升至11万台,年复合增长率约为30%。2017年,受苹果产业链带动,国内工业机器人需求量中3C行业占27.65%,相比2016年提升约4个百分点。

因此,销量高增长的背后,核心零部件突破和细分市场渗透率提升是当前国内工业机器人两大核心变化,为国产品牌持续放量奠定基础,重点推荐埃斯顿,建议关注中大力德、拓斯达。

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报告正文。

突破核心零部件和细分市场,工业机器人恰逢其时。

核心零部件在成本中占主导地位,近年来国产进步明显。

当前国内机器人产业已形成从上游核心零部件,到中游本体制造,再到下游系统集成服务的完整产业链条。其中,上游核心零部件包括伺服电机、控制系统和精密减速器,相关配套包括多类型传感器和激光雷达等,软件系统包括机器人操作系统、人机交互系统和云平台。中游本体制造涉及本体设计、仿生材料和末端执行器等,下游系统机床包括复杂产品线的设计和整体应用方案设计,工业机器人涉及焊接、搬运、洁净、装配等应用。

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成本角度看,由于近年来国内市场发展迅猛,机器人本体终端降价趋势明显,采用进口和国产零部件的价值量构成有所不同。以基础款六轴机器人(5KG)为例,全部使用进口零部件情形下总成本约为9.3万元(未包含传感器、末端执行器及其他配件),其中控制系统、伺服电机、减速器三大核心部件合计占比为84%;若全部使用国产零部件,则总成本约为4.72万元,三大核心部件合计占比为67%。总的来说,核心零部件在工业机器人成本中占据绝对主导地位。

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减速机:集中度高,国产化替代加速。

机器人用精密减速器是控制机器人关节运动的核心部件,其精度高低直接决定了机器人操作的精细程度(包括定位精度和运动精度),是机器人产业链至关重要的应用环节。

机器人用减速器主要分为谐波减速器和RV减速器两种。精密减速器技术开发难度较高,是纯精密机械部件,要求较高的回转精度、刚度和疲劳强度,对加工工艺技术和材料技术也提出了很高的要求。产品要求具有高效率、高精度、高可靠性、低重量、长期免维护性等。

在机器人用高精度减速器的研发和生产领域,日本具备绝对领先优势,以纳博特斯克、哈默纳科、住友等企业为代表。其中,全球机器人行业70%以上的精密减速机被日本的纳博特斯克和哈默纳科两家垄断,ABB、FANUC、KUKA等国际主流机器人厂商的减速器也均由上述两家公司提供。纳博特斯克优势产品是RV减速机,哈默纳科的优势产品是谐波减速机。日本纳博精密减速机扭矩大且精度高,高刚性且抗震性强,尤其产品质量保障期超长。

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总的来看,国产减速器在额定扭矩和传动效率等方面与国外产品差距较小,但在扭转刚度、传动精度等稳定性和精度指标方面差距还比较明显,由于材料和工艺水平等问题,耐疲劳强度方面差距也比较明显。经过近两年发展,我国在谐波减速器的研制方面已经取得突破,产品也趋于成熟,部分企业的谐波减速器已经实现量产并初步得到国内市场的认可;但在RV减速器方面,由于其制造技术难度大,虽然国内也有几家厂商在研发销售,但仍处于推广试用阶段,没有真正实现国产化的批量生产,国产化进程较为缓慢。

2017年以来,得益于减速机市场的全球缺货情况,国产减速器企业迎来难得的发展机遇,不断爆出订单消息。不少的国产机器人本体企业表示,在某些国产减速器可以实现应用的领域,还是非常愿意使用国产品牌。2017年,国产主要减速器厂商销量增长明显,几乎都实现了翻番。

南通振康减速器出货量同比增长约120%;苏州绿的减速器出货量同比增长近100%;力克精密2017年RV减速器出货量突破5000台,现有设备产能3万台。

另一方面,根据GGII调研,基于市场的旺盛需求和自身成本的考量,不少厂商已切入减速机领域,其中也包含了机器人本体企业。

广州启帆已建立精密传动部门,能够自行研发生产背隙超过激光切割行标3倍的行星、谐波与RV减速机。

目前启帆90%的机器人都是采用自主研发的减速机。

伺服电机:稳步发展,专用化程度提升。

机器人电动伺服驱动系统是利用各种电机产生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构,通常由伺服电机以及伺服驱动器组成。

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国内伺服电机市场中,日系产品以50%左右的市场份额居首,著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋和富士等等(其中前三名分别为松下、三菱电机和安川,总份额约占45%),以西门子、博世和施耐德为代表的欧系品牌占据国内伺服电机的高端市场,整体市场份额在30%左右,国内企业整体份额在10%左右。但是随着本土和台湾品牌市场参与者数量的增加,市场规模的不断扩大,国产企业在工业机器人伺服系统市场的份额逐步提高。

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目前,许多国产产品技术上与日系产品接近,涌现出汇川技术、埃斯顿、广州数控、英威腾等20余家较大规模的伺服电机品牌。2017年,得益于市场环境发生的变化,国内设备厂商开始主动进行升级换代,因此对高性能、价格又比较适中的伺服产品需求量较大。同时,3C市场需求的放量也带来了小型机器人的需求。对于核心零部件企业来说,机器人的小型化就意味着核心零部件也需要小型化。在去年新推出的伺服电机产品中,几乎都强调了体积更小或者可以在更狭窄的空间内进行安装的特点。此外,机器人专用伺服系统成为企业在细分领域突围的选择。

控制器:差距最小,满足国产机器人基本需求。

机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置,它是机器人的心脏,决定了机器人性能的优劣。控制器主要包括硬件和软件两部分,硬件部分基本就是工业控制板卡,包括一些主控单元、信号处理部分等电路,国内外技术差异不大,技术难点主要在软件部分,包括软件实现的构建、控制算法、二次开发等。

控制器的技术水平包括控制的高同步性、良好的操作性、高速高精度控制、同时控制的轴数等。高速高性能控制器是通过采用高速CPU,大幅提高周期、动作轨迹以及内部处理时间等来实现高速处理控制能力。

控制器、软件与本体一样,一般由机器人厂商自主设计研发。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此,控制器的市场份额基本和机器人保持一致,作为关键核心零部件的控制器市场,也同样被外企所占据,主要供应商包括FANUC、松下、三菱、那智、安川、贝加莱、KEBA、倍福、KUKA、ABB等。

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控制器在机器人关键零部件中技术难度相对较低,经过多年的沉淀,国内逐步成长起了一批专业的运动控制企业,他们开始逐步向市场提供机器人专用控制器。与此同时,不少国内机器人企业也陆续开发自己的控制系统。

目前国产控制器已完全掌握硬件开发技术,是工业机器人与国外产品差距最小的核心零部件,基本能满足机器人的控制需求。但在控制算法、二次开发平台的易用性以及控制轴数、快速性、稳定性等方面与国际品牌产品尚有一定差距,且国内企业力量分散,缺乏拳头企业,产品的品牌效应欠佳。

工业机器人国内渗透率逐步提升,细分行业是亮点。

由于很多行业的生产对精密度、质量、效率和可靠性的要求越来越高,机器人具有快速、高效、灵活、可靠、抗压等显著优势,国内机器人的应用领域不断推广,包括汽车制造、电子电气、金属、化工橡胶塑料、食品等行业,尤其是低端制造和劳动密集行业机器人具有广阔的应用市场。据中国机器人产业联盟统计,2017年国产工业机器人已服务于国民经济37个行业大类,102个行业中类,同比拓展了3个行业大类,11个行业中类。在《中国制造2025》的政策指引下,国产工业机器人在不同行业的渗透率逐步提升。

1)汽车制造:汽车制造业是工业机器人最主要的应用领域,2016年中国市场中汽车制造业占比约为38%,相比2015年增长1%。工业机器人在弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业的应用均较普遍。

2)电子电气:电子电气领域是工业机器人销量增长最快的市场,2016年中国市场中电子电气占比为21%,相比2015年增长3%。工业机器人在电子类的IC、贴片元器件生产领域的应用较普遍。根据电子生产行业需求定制的工业机器人,其小型化、简单化的特性实现了电子组装高精度、高效的生产,满足了电子组装加工设备日益精细化的需求。相对于应用渐趋饱和的汽车市场,电子电气行业的增长空间较大,应用比例快速提升。

3)金属:工业机器人在注塑机或是用于运输极为沉重的工件这些领域的应用均较普遍。由于金属铸造工作环境高污染、高温等恶劣情况,机器人成为工人完美的替代,同时具有最佳的定位性能、很高的承载力及可以安全可靠地进行高强度作业等优势。

4)食品:机器人的运用范围越来越广泛,即使在很多的传统工业领域中机器人也开始代替人类工作。目前已经有包装罐头机器人,自动午餐机器人和切割牛肉机器人等。

除了上述领域以外,工业机器人还运用于在化工行业、玻璃行业、建筑工业、冶金行业、烟草行业等各行业中。

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根据CRIA数据的统计,制造业整体工业机器人的安装量2010-14年的复合增长率达到约41%。我们挑选其中复合增长率较快的行业,其增长均快于工业增加值的增长。食品饮料、烟草业工业机器人安装量2010-2014复合增长率为约72%(工业增加值方面食品制造年增速均在15%以下,酒、饮料和精制茶制造业年增速均在20%以下,烟草制品业年增速在15%以下),橡胶塑料制品工业机器人安装量2012-2014复合增长率为约58.95%(工业增加值方面年增速在10%左右),同样的现象也存在于汽车、金属制品业等。说明在2009-2014年间,国内工业机器人在制造业的上述领域内渗透率提升较快。

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锂电:资本开支向好,产线改进升级进一步催化。

随着锂电行业自动化要求的提高,对机器人的应用需求将趋于细分化、智能化、高性价比的方向。

GGII数据显示,2017年锂电行业机器人需求量4540台,同比增长65.21%。

目前,锂电行业使用最多的机器人是线性模组机器人和SCARA机器人,主要是在生产线中进行搬运和换型的工作。其中,SCARA机器人在实现产品的快速转型上以及取代直线滑台上具有优势,在数码电池的生产过程中,因为产品种类多,需要频繁换型,四轴机器人使用量比较多。在产线后端的搬运和装箱上面可以用到六轴机器人;在部分设备的前后端,可以配备六轴或四轴机器人进行产品的上下料工作,负载比较大。在PACK模组装配线中,重负载的六轴机器人在产线中进行模组的装配工作;而在某些设备企业中,也有运用AGV机器人进行搬运工作。

如今锂电池正在往安全性以及标准化的方向发展,设备的高精度、高效率、系列化以及高自动化生产线将成为行业发展的大方向;同时,降低人工成本,提高设备自动化、无人化是必要前提,数字智能化亦是企业将安全风险和损失降低到最低的核心竞争力。

锂电池生产工艺属于离散式生产方式,目前虽然生产过程中已使用了大量的自动化专机,如自动涂布、自动焊接、自动化成等,但自动化程度与汽车生产相比较仍较低,各生产环节之间的衔接仍然是以人工为主,未来提升空间较大。

锂电产线用工业机器人渗透率提升的关键在于:1)锂电行业持续高景气,资本开支增加。高工产研锂电研究所(GGII)调研显示,中国2017年锂电生产设备需求达170亿元,其中中国生产设备产值同比增长25%,达150亿元,国内锂电设备需求占比超过85% 其中,动力电池企业大幅扩产,成为锂电设备行业增长的主要原因:2017年,中国新能源汽车市场延续着2016年底的强劲增势,全年新能源汽车产量同比增长56.7%,达81万辆,对动力电池的需求也大幅增长,以CATL、比亚迪、国轩高科、沃特玛、中航锂电等为代表的动力电池企业纷纷扩产,对锂电设备需求大幅增长。数码电池产品转型及扩产,更换设备是另一影响因素:2017年铝壳市场增速继续放缓,并开始萎缩,部分铝壳企业转战软包市场。2017年数码电池领域仍有新增产能,但主要集中在排名靠前数码锂电池企业。最后,数码锂电池制造商转型动力电池领域,重置设备:数码锂电池由于终端应用逐渐趋于饱和,增速放缓,而动力电池行业乘机崛起,部分数码电池企业如卓能、福斯特、比克等纷纷转型,发力动力电池领域,需要重置锂电生产设备。

2)产线改进升级,全自动化率逐渐提升。锂电池技术不断进步,对设备的效率、精细度、稳定性、自动化等要求逐步提高,特别在动力电池对电芯的品质要求较高,因此全自动化设备市场需求逐步加大,大企业整线改造升级加速。2017年3月22日,江西首条高容量锂离子动力电池全自动化生产线在江西赣锋锂业股份有限公司完成安装调试,开始试产。该生产线总投资6亿元,应用工业机器人和机器手近200只,达产后可形成年产6亿瓦时高容量锂离子动力电池的生产规模,年产值约15亿元,机器人在锂电行业开始放量。

食品饮料:消费升级叠加用工成本上升,应用范围广随着人们的生活节奏越来越快,在快消、食品及众多领域迎来了发展高峰期。健康、便利和环境可持续发展逐渐成为大家的追求,消费者也更加关注食品安全情况,希望能获得更多健康、新鲜、自然的食品甚至是有机食品,无任何添加剂和防腐剂。2016年,我国人口数量达13.89亿,每年新增700万人左右,并且城镇化率的提升和生活水平的提高,在高基数的基础上催化消费升级,食品饮料产业逐步扩大。

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近年来,随着劳动力及能源等生产要素价格的上升,食品加工行业企业的生产成本也在不断攀升。而且,出生率的下降也使得我国人口红利在逐渐消失,“刘易斯拐点”的来临,预示着食品加工领域向半自动化、自动化生产是一个不可逆转的大趋势。

GGII数据显示,工业机器人在食品饮料行业中的使用数量一直呈上升趋势,由2013年的1320台上升至2016年的2720台,年均复合增长率27.2%(食品、饮料工业增加值同比增长均在10%以下),渗透率逐步提升。自动化生产将成为我国食品饮料产业发展的必然趋势,机器人作为工业自动化的重要组成部分,在食品饮料行业中的应用前景值得期待。

食品饮料行业的机器人作业基本以工作站的形式为主,从分拣、包装、码垛、搬运等,覆盖整个生产线流程。GGII调研数据显示,包装应用是工业机器人在食品饮料应用最广的领域,占比45%;分拣次之,占比20%;物料搬运及码垛分别占比15%、12%。

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工业机器人的应用可以有效替代工人完成食品饮料的加工、分拣、包装、搬运等工序,降低人力成本,提高产品生产效率,保障产品质量。虽然中国拥有世界最大的食品饮料市场,但在食品行业的自动化水平还较低。随着国家宏观经济方针的战略性调整,鼓励机器换人,对食品饮料安全的监管力度加大,加速了工业机器人在食品饮料行业中应用步伐,并推动生产企业自动化水平的提升和改造。未来人工成本的增加以及对食品饮料卫生及安全的要求不断提高,使工业机器人在食品饮料制造领域应用空间明显提升,未来几年中国食品饮料行业工业机器人市场将维持较高增长态势。

根据GGII预计,未来3年将保持25%以上的需求增速,到2020年机器人新增需求能达到7100台以上。

3C:苹果产业链带动,密度提升空间较大劳动力密集型的3C行业成为近几年出货量增长的最大亮点,2012年至2016年全球3C机器人产量从4万台升至11万台,年复合增长率约为30%。而同期的全球智能手机出货量的复合增长率约为19.31%,低于3C机器人的销量增长。两项数据对比,我们可以初步得到结论,从全球来看,3C领域内的工业机器人渗透率在稳步提升。

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从国内来看,2017年中国3C行业机器人应用占比提升明显。高工产研机器人研究所(GGII)统计数据显示,2017年中国工业机器人需求量前五大行业分别是汽车(整车及零部件)、3C电子、金属制品、塑料及化学制品和食品饮料烟草,市场占比分别33.25%、27.65%、10.76%、7.85%和2.27%;相比2016年,3C电子行业市场占比增长明显,同比增长4个百分点。

3C行业工艺制程复杂,自动化改造空间大。应用潜力较大的部分是装配、部件加工、检测、部件贴标、整机贴标等工序。3C行业渗透率的提升,主要有以下几个因素:1)3C行业需求端保持较高景气度。由于手机制造是3C最大的市场,以手机为例,2016年智能手机全球出货量达13.6亿部,同比增长4.7%。

国内3C产品销售总额达到9.8万亿元,同比增长8.7%。由于3C产品短周期和更新换代快的特点,巨大的3C市场为3C机器人发展提供动力。

2)中国3C市场自动化升级空间巨大。中国集中了全球约70%的3C产品产能,但是此领域的自动化程度仍较低。

国内3C行业目前机器人密度仅为11台/万员工,而日韩等国家的机器人密度超过1200台/万员工。由于中国拥有全球3C行业的产业集群,我们预计将会有大量的机器换人需求将会持续释放,成为拉动国内机器人出货量的主要推动因素之一。

3)机器人成本和人力成本反向变化,机器人优势逐渐凸显。近年来,随着机器人制造技术的提升,成本不断下降,而人力成本不断提升。由于3C制造行业竞争激烈,利润率普遍较低,成本端将驱动机器人使用率提升。

在目前驱动机器人行业增长的因素中,实际上超过40%来自于3C行业,而在3C里面,这几年的火爆跟苹果的技术路线的更新换代密不可分。整个苹果盖板都采用了新的工艺和材料,由此引发3C领域的变革,提升了整个行业的增速。目前各大机器人厂商都在积极布局3C行业,未来三年,3C行业的应用占比有望与汽车行业持平,3C领域机器人应用的渗透率有望进一步提升。

一周行情回顾。

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重点公司公告。

汇川技术:公司及控股子公司自2018年3月1日至2018年4月30日累计获得各项政府补助资金共计5499.58万元,其中与收益相关的政府补助为5188.54万元。

豪迈科技:随着公司海外业务的逐步扩大,2018年度公司拟开展累计金额不超过15亿元人民币或等值外币的外汇套期保值业务,占公司2017年度经审计净资产的38.47%。

三一重工:为了提高募集资金使用效率,公司拟将 “流程信息化提升项目”、“建筑工业化研发项目(一期)”、军工“512项目”3个项目尚未使用的募集资金余额中的15亿元用于新项目“一带一路沿线国家工程机械产品研发项目”,主要用于公司主导产品在一带一路沿线国家工程机械产品研发能力提升。

伊之密:公司股东伊川公司于2018年3月13日至2018年5月14日减持其持有的公司无限售流通股573.77万股,占公司总股本的比例为1.33%;2018年5月14日至2018年5月15日,伊川公司累计减持伊之密702万股股份,占公司总股本的比例为1.63%。本次权益变动后,伊川公司持股比例为5%;公司持股 5%以上股东伊理大公司与廖昌清先生决定终止协议转让部分公司股权。

宏观及行业新闻。

4月规模以上工业增加值同比增长7.0%。

2018年4月份,规模以上工业增加值同比实际增长7.0%,比3月份加快1.0个百分点。从环比看,4月份,规模以上工业增加值比上月增长0.61%。分三大门类看,4月份,采矿业增加值同比下降0.2%,制造业增长7.4%,电力、热力、燃气及水生产和供应业增长8.8%。(新华网)

1-4月全国固定资产投资同比增长7.0%。

2018年1-4 月份,全国固定资产投资(不含农户)154358亿元,同比增长7%,增速比1-3月份回落0.5个百分点。从环比速度看,4月份固定资产投资(不含农户)增长0.52%。其中,民间固定资产投资95449亿元,同比增长8.4%。(新华网)

天津设立千亿AI基金,加快推进智能科技产业发展。

5月16日,第二届世界智能大会在天津揭幕,东道主天津市政府端出两盘大菜,其一是宣布设立1000亿级AI基金,重点扶持机器人和软硬件。其二是天津市财政还要拿出100亿元扶持智能制造,并针对落户天津的AI企业,提供安家落户、奖励资金方面的多重人才补贴政策。(搜狐科技)

2018年4月份,工程机械产品继续保持增长,稳中向好。

2018年4月份,纳入统计的国内25家主要装载机生产企业合计销售装载机13530台,同比增长49.5%;纳入统计的国内11家主要推土机生产企业共计销售各类型推土机989台,同比增长44.4%;参加统计的22家主要企业共销售压路机2767台,1-4月份压路机累计销售7738台,累计同比增长28%;参加统计的主要平地机生产企业共销售平地机611台,同比增长36%。(中国路面机械网)

风险提示:1)宏观经济大幅下滑的风险;2)四大家族产品价格大幅下降引发价格战的风险。

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