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1、请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 行业相关股票行业相关股票 股票股票 股票股票 EPS PE 投资投资 评级评级 代码代码 名称名称 2019 2020E 2021E 2019 2020E 2021E 上期上期 本期本期 002747.SZ 埃 斯 顿 0.08 0.16* 0.26* 375.13 182.27* 111.79* - - 300607.SZ 拓 斯 达 1.26 2.24 2.08 26.35 14.86 15.99 增持 增持 688017.SH 绿的谐波 0.65 0.76* 1.09* 213.93 182.24* 127.35* - - 资料来源:德邦研究所,*
2、为万得一致性预期 Table_Main 证券研究报告 | 行业深度报告 2021 年 01 月 05 日 其它通用机械其它通用机械 优于大市优于大市(首次首次) 证券分析师证券分析师 市场表现市场表现 相关研究相关研究 工业机器人工业机器人行业报告行业报告 景气周期开启,智能制造先锋景气周期开启,智能制造先锋 Table_Summary 投资要点:投资要点: 短期看下游需求复苏短期看下游需求复苏。受下游诸如汽车、3C 等行业影响,自 18 年 9 月起我国工 业机器人产量进入负增长,行业持续低迷,但从 19 年 10 月开始,增速首次转正 并保持上涨趋势至今, 今年年初虽受到新冠疫情影响但并没
3、有改变这种趋势。 最新 数据显示,11 月份中国工业机器人产量为 23635 套,创下历史单月产量新高。1- 11 月份,国内工业机器人产量累计 20.68 万套,同比增长 22.2%,行业已经基本 摆脱低谷,进入新一轮的景气周期。 长期看机器换人加速长期看机器换人加速。根据 IFR 数据统计,2019 年我国每万名产业工人所拥有的 工业机器人数量仅为 187 台,远低于日本、德国等传统制造业强国的水平。近年 来, 一方面人口红利的逐渐消失使我国人工成本的快速上升, 另一方面工业机器人 产业链上国产化率的不断提升又降低了企业进行自动化改造的资金门槛, 二者将共 同推动机器换人的进程,带动工业机
4、器人行业的发展。 人机协作是行业的发展趋势人机协作是行业的发展趋势。当前,工业机器人的应用场景愈加广泛,苛刻的生产 环境对机器人的体积、重量、灵活度等提出了更高的要求,工业机器人正向着小型 化、轻型化、柔性化的方向发展,类人精细化操作能力不断增强。随着机器人易用 性、稳定性以及智能水平的不断提升,机器人的应用领域逐渐由搬运、焊接、装配 等操作型任务向加工型任务拓展,人机协作成为工业机器人研发的重要方向。 投资建议:投资建议: 随着近年来国产厂商不断加大研发和人才投入, 核心技术逐渐实现突破 和积累,工业机器人产业链的国产化率不断提升,涌现了一批细分行业龙头。建议 关注打破日企垄断的上游核心零部
5、件谐波减速器厂商绿的谐波; 全产业链布局、 最 有可能率先年出货量破万台的国产机器人厂商埃斯顿;推动“工业母机+”战略、 不断实现业务快速扩张的下游系统集成厂商拓斯达。 风险提示:风险提示:下游景气度下降风险、行业竞争加剧风险、疫情控制不及预期风险 -20% -10% 0% 10% 20% 29% 39% 49% -052020-09 其它通用机械沪深300 行业深度报告 2 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录内容目录 1. 工业机器人行业持续复苏 机器换人与国产替代双重驱动 . 6 1.1. 工业机器人行业拐点已到 疫情不改复苏趋势 . 6 1.
6、2. 政策驱动下工业机器人市场迎来迅速发展 . 7 1.3. 人口红利逐渐消失 倒逼自动化进程加速 . 9 1.4. 工业机器人产业链一览 . 10 2. 工业机器人核心竞争力 . 13 2.1. 工业机器人的大脑-控制器 . 13 2.2. 工业机器人的执行机构-伺服系统 . 14 2.3. 伺服系统的搭档-减速器 . 17 3. 工业机器人的多应用场景 . 19 3.1. 工业机器人概览. 19 3.2. 不同种类的工业机器人 . 20 3.2.1. 多关节机器人 . 20 3.2.2. SCARA 机器人 . 21 3.2.3. 并联机器人 . 23 3.2.4. AGV 机器人 . 2
7、4 3.3. 长尾市场将成为未来工业机器人的增长点 . 26 3.4. 人机协作与小型化是未来工业机器人的发展趋势 . 29 4. 建议关注公司及投资评级 . 33 4.1. 上游核心零部件-绿的谐波 . 33 4.2. 中游本体-埃斯顿 . 34 4.3. 下游集成-拓斯达 . 36 4.4. 投资评级 . 38 5. 风险提示 . 40 5.1. 下游行业景气度下降风险 . 40 5.2. 行业竞争加剧风险 . 40 5.3. 疫情控制不及预期的风险 . 40 mNoRmMnQwPoPoRrQtOnQpR6MbPbRsQnNpNqReRpPmNjMnNoQbRpOqRvPmQsPuOsRq
8、M 行业深度报告 3 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图表目录图表目录 图 1:中国工业机器人产量及增速. 6 图 2:疫情以来中国制造业 PMI 运行情况 . 7 图 3:2019 年工业机器人新安装量前 15 名 . 8 图 4:中国工业机器人市场规模 . 9 图 5:我国人口结构(万人) . 9 图 6:制造业用人成本不断攀升 . 10 图 7:每万名产业工人所拥有的工业机器人数量(台) . 10 图 8:工业机器人产业链图 . 11 图 9:库卡 KR C4 系列控制器 . 13 图 10:ABB IRC5 系列控制器 . 13 图 11:工业机器人控制系统组成 .
9、13 图 12:2019 年国内工业机器人控制系统市场结构 . 14 图 13:伺服驱动器与伺服电机 . 15 图 14:伺服系统内部结构框图 . 15 图 15:伺服系统控制模型 . 15 图 16:伺服系统下游行业分布 . 16 图 17:2019 年国内伺服系统市场格局 . 16 图 18:RV 减速器结构非常复杂 . 17 图 19:谐波减速器结构相对简单 . 17 图 20:2019 年国内 RV 减速器市场主要厂商份额占比 . 18 图 21:2019 年国内谐波减速器市场主要厂商份额占比 . 18 图 22:不同种类的工业机器人 . 19 图 23:2019 年中国工业机器人市场
10、结构-分机型 . 19 图 24:2019 年中国工业机器人市场结构-分品牌 . 20 图 25:多关节机器人应用场景 . 20 图 26:2019 年国内多关节机器人市场结构 . 21 图 27:国内多关节机器人近年出货量及预测 . 21 图 28:SCARA 机器人应用场景 . 22 图 29:2019 年国内 SCARA 机器人市场结构 . 22 图 30:国内 SCARA 机器人近年出货量及预测 . 23 图 31:并联机器人应用场景 . 23 图 32:2019 年国内并联机器人市场结构 . 24 行业深度报告 4 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 33:国内并联
11、机器人近年出货量及预测 . 24 图 34:AGV 机器人在仓储物流领域的应用 . 25 图 35:AGV 机器人在智能停车领域的应用 . 25 图 36:2019 年国内 AGV 机器人下游应用行业分布 . 25 图 37:2019 年国内 AGV 机器人市场份额 . 26 图 38:国内 AGV 机器人近年出货量及预测 . 26 图 39:2019 年我国工业机器人下游应用行业分布 . 27 图 40:2019 年我国工业机器人下游应用行业同比变化率 . 27 图 41:近年来国内汽车产量及增速. 27 图 42:近年来国内手机产量及增速. 28 图 43:近年来我国光伏电站并网容量变化
12、. 28 图 44:近年来我国新能源汽车产量占比 . 28 图 45:全球动力锂电池市场规模(亿美元) . 29 图 46:不同类型的协作机器人 . 29 图 47:早期协作机器人直接在外部包裹软垫 . 30 图 48:当前协作机器人外型一般都较为圆滑 . 30 图 49:2019 年国内协作机器人市场份额 . 30 图 50:国内协作机器人近年出货量及预测 . 31 图 51:近年来小六轴机器人增速高于大六轴机器人 . 31 图 52:小六轴机器人在六轴机器人中的占比一路上升. 31 图 53:小六轴(负载20kg)机器人市场更为集中 . 32 图 55:公司发展历程 . 33 图 56:2
13、019 年公司业务结构 . 33 图 57:公司近年营收状况 . 34 图 58:公司近年归母净利状况 . 34 图 59:公司谐波减速器预期产能 . 34 图 60:公司发展历程 . 35 图 61:公司具有全产业链竞争优势. 35 图 62:公司近年营收状况 . 36 图 63:公司近年归母净利状况 . 36 图 64:公司发展历程 . 36 图 65:公司业务布局 . 37 行业深度报告 5 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 66:近年来公司主营业务结构变化 . 37 图 67:2019 年公司系统集成业务下游行业占比情况 . 38 图 68:公司近年营收状况 . 3
14、8 图 69:公司近年归母净利状况 . 38 图 70:Wind 机器人指数与上证指数的相对涨幅 . 39 表 1:2020 年世界各主要国家 GDP 同比变动情况(单位:%) . 6 表 2:国家相关法规政策 . 8 表 3:工业机器人产业链公司一览(2021.1.5 收盘价) . 12 表 4:国内外主要工业机器人厂商控制器型号 . 14 表 5:国内外伺服系统参数对比 . 17 表 6:两种不同减速器的对比 . 18 表 7:发行对象认购情况 . 36 行业深度报告 6 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1. 工业机器人行业持续复苏工业机器人行业持续复苏 机器换人与国产替
15、代双重驱动机器换人与国产替代双重驱动 1.1. 工业机器人行业拐点已到工业机器人行业拐点已到 疫情不改复苏趋势疫情不改复苏趋势 根据国家统计局数据显示,我国工业机器人产量增速从 2017 年年底开始逐 渐放缓,自 2018 年 9 月起我国工业机器人产量进入负增长,行业持续低迷,这主 要是因为工业机器人作为典型的通用设备, 具有一定的周期性, 受下游诸如汽车、 3C 等行业景气度的影响较大。但从 2019 年 10 月开始,我国工业机器人产量增 速首次转正,并保持上涨趋势至今,增幅屡创新高,2020 年年初虽然受到新冠疫 情影响但并没有改变行业上行的趋势。 图图 1:中国工业机器人产量及增速中
16、国工业机器人产量及增速 资料来源:国家统计局,德邦研究所 最新数据显示,11 月份中国工业机器人产量为 23635 套,创下历史单月产量 新高,同比增长 31.7%,虽然相比上月 38.5%的增速有所放缓,但仍是今年第三 高增速。 今年 1-11 月份, 国内工业机器人产量累计 20.68 万套, 同比增长 22.2%, 长期来看,整个工业机器人行业已经摆脱了前两年的低谷,进入新一轮的景气周 期。 从短期看,我们认为本次工业机器人行业的爆发主要是受益于两点:一是国 内疫情结束后下游制造业的快速复苏,二是疫情后各生产企业自动化升级需求的 进一步增强。 表表 1:2020 年世界各主要国家年世界各
17、主要国家 GDP 同比变动情况同比变动情况(单位:(单位:%) 国家国家 2020 Q1 2020 Q2 2020 Q3 美国 0.3 -0.9 -2.8 加拿大 -0.3 -12.5 -5.2 中国 -6.8 3.2 4.9 日本 -2.0 -10.3 -5.7 韩国 1.4 -2.7 -1.1 印度 3.1 -23.9 -7.5 德国 -2.2 -11.3 -3.9 英国 -2.1 -21.5 -8.6 法国 -5.7 -18.9 -3.9 意大利 -5.6 -18.0 -5.0 澳大利亚 1.4 -6.4 -3.8 资料来源:Wind,德邦研究所 -30% -20% -10% 0% 10
18、% 20% 30% 40% 50% 60% 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 工业机器人当月产量(台)当月同比(%) 行业深度报告 7 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 首先,在其他各国因疫情影响停工停产时,中国作为目前疫情控制最为得当 的国家,大量承接了来自世界各地的生产制造需求,这部分因为国外疫情而承接 的订单促使国内制造业形成了一个小高峰,间接带动了工业机器人行业的增长。 凭借着对新冠疫情采取的有效应对手段,国内整体经济得以快速恢复,使得中国 成为目前世界主要经济体中唯一保持 GDP 正增长的国家。 此外,经过本次疫情,各个生产企业在
19、复工复产的过程中逐渐认识到自动化 生产、减小人员依赖的重要性,开始尝试提高自己的自动化率,同时国家出台的 各类免税政策也让这些企业有了富余资金去购买相关设备,这也是疫情以来工业 机器人下游需求持续增长的重要原因之一。 图图 2:疫情以来疫情以来中国中国制造业制造业 PMI 运行情况运行情况 资料来源:国家统计局,德邦研究所 我国疫情后制造业 PMI 的变动情况也有所体现。 11 月份, 中国制造业 PMI 为 52.1%,比上月上升 0.7 个百分点,连续 9 个月位于枯荣线以上,且仍在继续上升 中,表明我国制造业的恢复性增长有所加快,整个工业机器人行业也有望跟随下 游制造业的景气同步增长。
20、1.2. 政策驱动下工业机器人市场迎来迅速发展政策驱动下工业机器人市场迎来迅速发展 自德国首先于 2011 年提出以智能制造为核心的“工业 4.0”战略之后,各国 纷纷开始制定相关政策大力发展制造业,以智能化为标志的第四代工业革命正在 全球范围内蓬勃展开。其中,工业机器人作为工业化和信息化的完美结合,以其 天然的数字化特性,打通了单个生产设备到整个生产网络的连接,进而支撑起第 四次工业革命丰富多彩的应用场景。如果说,过去二十年互联网的发展联通了我 们每一个人,那么未来二十年工业互联网的发展将会联通每一台工业机器人,从 而带来生产效率乃至生产方式的全面革新。 工业机器人在国内的发展最早可追溯到科
21、技部的 863 项目,对机器人相关技 术研发给予扶持。2006 年 2 月,国务院印发了国家中长期科学和技术发展规划 纲要(2006-2020 年) ,智能机器人首次被纳入前沿技术中的先进制造技术,之后 随着 2015 年中国制造 2025战略出台并实施,各级地方政府积极推进地区规 划政策落实,中国工业机器人产业也迎来了迅速发展。 50.2 50.2 50.0 35.7 52.0 50.8 50.6 50.9 51.1 51.0 51.5 51.4 52.1 33 38 43 48 53 中国制造业PMI指数(经季节调整) 中国制造业PMI指数(经季节调整) 行业深度报告 8 / 41 请务必
22、阅读正文之后的信息披露和法律声明 表表 2:国家相关法规政策:国家相关法规政策 发布时间 发布单位 相关政策法规 主要内容 2018 年 4 月 工信部、国家发改 委、财政部 机器人产业发展规划(2016- 2020 年) 下一阶段相关产业促进政策将解决两个关 键问题:一是推动机器人产业向中高端发 展;二是规范市场秩序,防止机器人产业无 序发展。 2017 年 11 月 国家发改委 增强制造业核心竞争力三年行 动计划(2018-2020 年) 加快发展先进制造业,推动互联网、大数 据、人工智能和实体经济深度融合,突破 制造业重点领域关键技术实现产业化,智 能机器人是九大领域之一。 2017 年
23、 8 月 科技部 “智能机器人”重点专项 2017 年度项目专项申报指南 共启动智能机器人基础前沿技术、新一代 机器人、关键共性技术、工业机器人、服 务机器人、特种机器人等 6 个方向 42 个 项目,总投资约 6 亿元。 2016 年 12 月 工信部、国家发改 委、国家认证认可 监督管理委员会 关于促进机器人产业健康发展 的通知 提出了推动机器人产业理性发展,强化技 术创新能力,加强零部件等关键短板突 破,开拓工业机器人应用市场,推进服务 机器人试点示范,完善公平竞争制度与鼓 励企业参与人才培养。 2016 年 7 月 国务院 “十三五”国家科技创新规划 下一代工业机器人技术研究、工业机器
24、人 产业化、服务机器人产品化、特种机器人 批量应用。 2016 年 3 月 工信部、国家发改 委、财政部 机器人产业发展规划(2016- 2020 年) 自主品牌工业机器人年产量 10 万台,服 务机器人年销售收入 300 多亿元。 2006 年 2 月 国务院 国家中长期科学和技术发展规 划纲要(2006-2020 年) 首次将智能机器人纳入前沿技术中的先进 制造技术。 资料来源:工信部、发改委等部门,德邦研究所 当前,工业机器人在汽车、3C 电子、金属制品、塑料及化工产品等行业已经 得到了广泛的应用,并且随着性能不断提升,以及各种应用场景的不断明晰,我 国工业机器人产业呈现出不断深化、不断
25、扩大应用的态势,目前我国工业机器人 市场约占全球市场份额的三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。2019 年 全年,全球共新增工业机器人 36.5 万套,亚洲地区的安装量占到了全球总安装量 的三分之二,其中中国以 14.05 万台的安装量遥遥领先,几乎是第二名日本的三 倍。 图图 3:2019 年年工业机器人工业机器人新新安装量安装量前前 15 名名 资料来源:IFR,德邦研究所 根据中国电子学会及 IFR 数据统计,在 2014 年到 2017 年的 4 年间, 我国工 业机器人市场规模几乎实现了翻倍增长, 年均复合增速接近 30%, 2018 年虽然受 到宏观环境的影响增速放缓至 5.
26、9%,但仍然高于全球增速 5.3 个百分点。此外, 与发达国家相比,我国制造业自动化水平仍然比较低,我国生产制造智能化改造 升级的需求日益凸显,工业机器人需求依然旺盛,预计到 2023 年,我国工业机器 人市场规模将突破 100 亿美元。 140.5 49.9 33.3 27.9 20.5 11.1 6.76.4 4.64.33.83.6 2.92.62.6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 中 国 日 本 美 国 韩 国 德 国 意 大 利 法 国 中 国 台 湾 墨 西 哥 印 度 西 班 牙 加 拿 大 泰 国 波 兰 捷 克 新增工业机器人数量(千台) 行业深
27、度报告 9 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 4:中国工业机器人市场规模:中国工业机器人市场规模 资料来源:IFR,德邦研究所预测 1.3. 人口红利逐渐消失人口红利逐渐消失 倒逼自动化进程加速倒逼自动化进程加速 改革开放以来,大量劳动力涌入城市,以低廉的劳动力成本为特征的劳动密 集型产业推动中国逐步成为世界工厂, 拉动过去中国经济高速增长。 然而近年来, 人口红利的逐渐消失与人工成本的快速上升对制造业未来的发展带来了极大的挑 战。 图图 5:我国人口结构(万人)我国人口结构(万人) 资料来源:国家统计局,德邦研究所 根据国家统计局数据显示,我国人口结构中 15-64 岁
28、所占的比例自 2010 年 以来就呈现出逐渐下降的趋势,2019 年占比为 70.7%,较 2018 年下降 0.5 个百 分点,并且降幅还有进一步扩大的趋势。 同时,企业的用人成本也在不断攀升,2019 年制造业生产工人平均年薪达到 了 58356 元,同比增长 8.21%。劳动力人口的不断下降与人工成本的不断上升倒 逼企业进行自动化改造, “机器换人”将会成为未来十年我国制造业转型升级的主 旋律。 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0 20 40 60 80 100 120 200020E2021E202
29、2E2023E 销售额(亿美元)年增长率(%) 68% 69% 70% 71% 72% 73% 74% 75% 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 65岁及以上15-64岁0-14岁15-64岁人口比例(%) 行业深度报告 10 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 6:制造业用人成本不断攀升制造业用人
30、成本不断攀升 资料来源:国家统计局,德邦研究所 另一方面,我国工业机器人的密度相比发达国家仍有较大差距。根据 IFR 数 据统计, 2019 年我国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为 187 台, 而韩 国、日本、德国、美国、意大利等传统制造业强国的数据分别为 855 台、364 台、 346 台、228 台和 212 台,从渗透率的角度来看,相比我国世界工厂的地位,我 国自动化水平还有极大的提升空间。 图图 7:每万名产业工人所拥有的工业机器人数量(台):每万名产业工人所拥有的工业机器人数量(台) 资料来源:IFR,德邦研究所 从增长率来看, 2019年我国每万名产业工人所拥有的工业机
31、器人数量较2018 年有 33.6%的提升,大幅超过韩国、日本约 10%左右的增速,而德美意等国同期 的增速仅为 5%左右。乐观预计,未来 3-5 年,随着产业转型升级与自动化进程的 不断推进,我国工业机器人密度有望逐渐追平日本、德国的水平。 1.4. 工业机器人产业链一览工业机器人产业链一览 工业机器人产业经过 30 余年的发展, 已经形成了一条完整的产业链。 工业机 器人产业链上游是核心零部件,包括控制器、伺服系统和减速器三大部分,这三 种部件是工业机器人中核心技术之所在。 产业链中游是机器人本体制造, 发那科、 ABB、 库卡、 安川四大家族具有明显优势, 占据了全球工业机器人市场份额的
32、 40%, 而国产厂商因为起步较晚,还处在追赶阶段。下游是系统集成,目前主要集中在 汽车制造和 3c 电子行业,二者几乎占据了整个工业机器人下游应用的半壁江山, 但在食品饮料、物流、光伏、锂电等长尾市场增速较快。 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 制造业生产工人平均工资(元/年)同比增长(%) 918 855 364 346 277 243242 234228 212211 194191189 187 177 165161 0 100 200 300 400
33、500 600 700 800 900 1,000 新 加 坡 韩 国 日 本 德 国 瑞 典 丹 麦 中 国 香 港 中 国 台 湾 美 国 意 大 利 比 利 时 荷 兰 西 班 牙 奥 地 利 中 国 法 国 加 拿 大 瑞 士 世界平均:113 欧洲平均:114 美洲平均:103 亚洲平均:118 行业深度报告 11 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 8:工业机器人产业链图工业机器人产业链图 资料来源:德邦研究所整理 从整个产业链来看,上游核心零部件是一台工业机器人成本中占比最高的部 分,约为 70%左右,系统集成硬件成本较低,比较偏向服务,提供解决方案,而 中游
34、机器人本体厂商或采购核心零部件或使用自家的核心零部件,因此成本相差 较大,二三线品牌因为不掌握核心零部件盈利水平较低。 从盈利能力来看,产业链上游核心零部件、中游本体和下游集成的毛利率水 平基本符合“微笑曲线” ,上游、下游毛利较高,中游本体毛利最低。上游核心零 部件的高毛利主要来源于技术壁垒,下游集成高毛利主要来自于品牌溢价及客户 资源壁垒。 行业深度报告 12 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表表 3:工业机器人产业链公司一览工业机器人产业链公司一览(2021.1.5 收盘价)收盘价) 证券代证券代码码 证券名称证券名称 产业链环节产业链环节 主营业务主营业务 总市值(亿
35、总市值(亿 元)元) 毛利率毛利率 (2019) 净利率净利率 (2019) ROE (2019) 过去三年营收过去三年营收 CAGR PE TTM 300124.SZ 汇川技术 零部件 运动控制、变频器、伺服 1,654.03 37.65% 13.67% 11.05% 26.39% 91.11 002896.SZ 中大力德 零部件 RV 减速器 23.26 28.69% 7.77% 8.32% 22.25% 30.05 688017.SH 绿的谐波 零部件 谐波减速器 180.64 49.37% 31.07% 9.26% - 219.39 300161.SZ 华中数控 零部件+本 体 数控机
36、床及机器人 30.37 39.20% 2.12% 1.33% 3.68% 32.52 002527.SZ 新时达 零部件+本 体 运动控制及机器人 37.65 20.73% 1.71% 2.01% 9.03% 50.97 002747.SZ 埃斯顿 零部件+本 体+集成 核心控制部件、工业机器人及成套设 备 266.78 36.01% 6.20% 4.08% 27.94% 284.48 688165.SH 埃夫特 本体+集成 工业机器人整机及系统集成设备 70.54 17.03% -4.20% -2.65 36.00% -76.46 300024.SZ 机器人 本体+集成 工业机器人及自动化成
37、套装备 195.03 27.92% 10.56% 4.52% 10.53% 138.23 603960.SH 克来机电 集成 汽车发动机零部件及柔性自动化装备 生产线 122.38 29.54% 15.54% 16.50% 60.56% 103.26 688090.SH 瑞松科技 集成 工业机器人自动化生产线 27.87 22.19% 8.96% 11.99% 3.71% 45.94 002957.SZ 科瑞技术 集成 自动化检测设备和自动化装配设备 85.79 41.53% 16.11% 11.22% 7.95% 29.54 688218.SH 江苏北人 集成 工业机器人自动化焊接系统集成整
38、体 解决方案 21.51 23.96% 11.25% 6.29% 37.25% 63.92 300278.SZ 华昌达 集成 智能型自动化装备系统 28.43 10.60% -97.54% -523.50% -11.22% -3.04 688022.SH 瀚川智能 集成 智能生产线 35.13 36.14% 14.97% 8.37% 45.02% 61.12 002698.SZ 博实股份 集成 自动化成套装备及系统解决方案 123.01 41.68% 22.45% 13.41% 32.47% 32.39 300607.SZ 拓斯达 集成 自动化应用及智能环境整体方案 95.29 34.04%
39、11.33% 11.16% 56.87% 16.92 603203.SH 快克股份 集成 锡焊工具及自动化生产线 45.30 54.98% 37.70% 17.52% 17.21% 25.16 603283.SH 赛腾股份 集成 自动化解决方案 68.22 44.87% 10.72% 12.10% 44.07% 38.23 资料来源:Wind,德邦研究所 行业深度报告 13 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2. 工业机器人核心竞争力工业机器人核心竞争力 2.1. 工业机器人的大脑工业机器人的大脑-控制器控制器 控制器相当于工业机器人的大脑,负责控制整台机器人的运动,核心技术集
40、 中于软件算法。控制器最能体现各个厂商的调教水平与风格,一般由机器人厂家 自主设计研发,是各个机器人厂商的“软实力” 。 图图 9:库卡库卡 KR C4 系列控制器系列控制器 图图 10:ABB IRC5 系列控制器系列控制器 资料来源:库卡官网,德邦研究所 资料来源:ABB 官网,德邦研究所 工业机器人控制器的主要任务是接收来自视觉、力觉等传感器的检测信号, 根据操作任务的要求驱动机械臂中的各个伺服电机,进而控制机器人在工作空间 中的运动位置、运动姿态、速度、轨迹、操作顺序及动作的时间等,同时控制器也 具有各类输入输出接口、 人机交互界面等,拥有编程简单、 在线操作提示、 使用软 件菜单操作
41、和使用方便等特点。 图图 11:工业机器人控制系统组成工业机器人控制系统组成 资料来源:德邦研究所整理 控制器与机器人本体一样,一般由机器人厂家自主设计研发。目前主流机器 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市场 份额保持一致,发那科、库卡、ABB、安川分别占据前四名,国内企业控制器尚未 形成市场竞争优势,占比仅为 16%左右。 行业深度报告 14 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 12:2019 年年国内国内工业机器人控制系统工业机器人控制系统市场结构市场结构 资料来源
42、:德邦研究所整理 近年来, 国内运动控制技术也有了较快的发展, 一些传统 CNC 设备的生产厂 家凭借着已有的数控技术基础开始研制具有运动控制特征的产品,使得通用运动 控制产品开始扩展开来。其中机器人专用运动控制产品的开发和行业应用的推广 也逐渐走向成熟和产业化,这类企业以广州数控、埃斯顿等为代表,他们不只开 发出机器人专用的控制系统,还借此进入机器人行业,并成为国产机器人企业中 的代表。 此外,国内也诞生了一批专注于运动控制产品的企业,为无力研发自主控制 器的小型工业机器人厂家提供解决方案,这类企业以固高科技为代表,固高科技 是国内较早实现六轴机器人控制系统产业化的企业之一,目前主要向工业机
43、器人 集成商提供控制系统平台。 表表 4:国内外主要工业机器人厂商控制器型号国内外主要工业机器人厂商控制器型号 国外企业国外企业 主要控制器型号主要控制器型号 国内企业国内企业 主要控制器型号主要控制器型号 ABB IRC5 系列 埃斯顿 Trio 系列 发那科 R-J3 系列 新松 SIASUN-GRC 系列 库卡 KR C4 系列 埃夫特 ROBOX RP/RID 系列 安川 DX/MA/MP 系列 广州数控 GSK-RC 系列 爱普生 RC 系列 众为兴 ADT 系列 雅马哈 RCX/SR/TS 系列 固高科技 GUC 系列 柯马 C4G 系列 卡诺普 CRP-S40/80 系列 资料来
44、源:德邦研究所整理 目前国产控制器与国际先进水平相比还存在较大差距,主要体现在核心底层 算法上, 例如参数自整定,抑震算法,转矩波动补偿等等, 导致国产工业机器人精 确性、稳定性、故障率和易用性等关键指标不如发那科、ABB、安川、库卡“四大 家族”的产品, 这也和国内厂家重硬件、 轻软件有关。当前工业机器人需要实现的 动作愈加复杂,想要在高速的运动中实现精准的控制,其背后需要的是长期的多 轴联动控制技术积累,控制器必须足够“聪明” ,而先进核心算法的缺失使国产控 制器要想从“能用”到“好用”还有很长的路要走。 2.2. 工业机器人的执行机构工业机器人的执行机构-伺服系统伺服系统 当控制器发出运
45、动指令后,需要相应的机构部件去精确执行,这就是伺服系 统的主要作用。伺服系统可以看作是工业机器人的小脑,根据控制器的命令为机 器人关节的运动提供精准的位移、速度与力矩,一个典型的伺服系统包含有伺服 驱动器和伺服电机两部分。 发那科 ABB 库卡 安川 爱普 生 雅马哈那智三菱 川崎 埃斯顿 松下 汇川 众为兴 其他 发那科ABB 库卡安川 爱普生雅马哈 那智三菱 川崎埃斯顿 松下汇川 众为兴其他 行业深度报告 15 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 13:伺服驱动器与伺服电机伺服驱动器与伺服电机 图图 14:伺服伺服系统系统内部内部结构框图结构框图 资料来源:埃斯顿官网,
46、德邦研究所整理 资料来源:德邦研究所整理 伺服驱动器中主要包括整流部、逆变部、控制部等部分,伺服电机一般包含 电机和编码器两个部分,编码器可以将精确测量的转子位置与电机转速反馈至驱 动器,从而形成一个完整控制回路。商用电经过整流、逆变,接收控制部得到的指 令信号与编码器的反馈信号,最终输出合适的 SPWM 波形驱动伺服电机运转。当 前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置 3 闭环控制 算法,对闭环系统的设计、调试要求都很高,这也是伺服系统中核心难点所在。 图图 15:伺服系统控制模型伺服系统控制模型 资料来源:德邦研究所整理 伺服系统的下游行业应用主要集中在电子及半导体制
47、造设备、机床、工业机 器人、锂电制造设备等领域,其中在工业机器人上的应用大概占据整体应用的 9.4%,由于对位移、速度等的精度要求较高,应用在工业机器人上的多为伺服系 统中的高端产品。 行业深度报告 16 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 16:伺服系统下游行业分布伺服系统下游行业分布 资料来源:德邦研究所整理 从市占率来看,外资品牌占据了国内伺服系统市场的大部分份额。以三菱、 安川、松下为代表的日系伺服系统占据了市场的前三名,占比合计超过 30%,紧 随其后的是台系伺服的台达和欧系伺服的西门子,占比分别为 9.9%和 6.5%,而 以汇川技术和禾川科技为代表的国产伺服厂
48、商虽然近年来发展十分迅速,但市占 率仍然较小,分别为 6.2%和 1.5%,还有很大的提升空间。 图图 17:2019 年国内伺服系统市场格局年国内伺服系统市场格局 资料来源:德邦研究所整理 目前国产伺服系统与国际先进水平在动力输出功率方面大体相同,没有明显 差距,差距主要体现在响应速度、 大小和稳定性等方面。在运动控制性能方面,西 门子的产品具备 2kHz 的速度环频率响应能力,安川为 1.5kHz,多摩川和汇川则 都为 1.2kHz,欧系产品优势更为明显,尤其在要求高速度和精度的领域。日系伺 服产品的稳定性较好,可以满足大部分应用领域的需求,尤其是小功率电机,优 势明显。 在伺服系统大小方
49、面,为了配合机器人的体形,伺服系统必须体积小、质 量小、轴向尺寸短,相比国产伺服系统,日系、欧系产品更加紧凑。 电子及 半导体 制造 设备 机床 工业机器人 锂电制造设备 包装机械纺织机械 3C制造设备 塑料机械 橡胶机械 纸巾机械 其他 电子及半导体制造 设备 机床 工业机器人 锂电制造设备 包装机械 纺织机械 3C制造设备 塑料机械 橡胶机械 三菱 安川 松下 台达 西门 子 汇川 技术 施耐德 欧姆龙 贝加莱 富 士 罗克韦尔 禾川科 技 博世力士乐 伦茨 山洋电气 其他 三菱安川 松下台达 西门子汇川技术 施耐德欧姆龙 贝加莱富士 罗克韦尔禾川科技 博世力士乐伦茨 山洋电气其他 行业深
50、度报告 17 / 41 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表表 5:国内外伺服系统参数对比国内外伺服系统参数对比 750W 800W 产品名称 安川 SGMPH-08A 多摩川 TS4614N1680E200 汇川 IS620-S5R51 西门子 1FK7042-2AF21-1 额定电压(V) 200 200 220 240 额定转矩(Nm) 2.39 2.39 2.39 2.6 最大转矩(Nm) 7.16 7.16 7.16 10.4 额定转速(rpm) 3000 3000 3000 3000 最高转速(rpm) 5000 5000 6000 5000 额定电流(A) 4.1 5 4.