工业机器人产业分析:替代加速_场景拓宽_内资迎来黄金发展期.docx
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1、工业机器人产业分析:替代加速_场景拓宽_内资迎来黄金发展期1. 我国工业规模大、品类多,工业机器人换人空间广阔1.1. 机器人能够代替人类进行体力劳动,是自动化产线的核心环节之一工业机器人是自动化产线的核心环节之一。成套装备是指以机器人或数控机 床为核心,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。其中,工业机器人是一种通过编程或示教实现自动运行,具有 多关节或多自由度,并且具有一定感知功能,如视觉、力觉、位移检测等,从而实 现对环境和工作对象自主判断和决策,能够代替人工完成各类繁重、乏味或有害 环境下体力劳动的自动化机器。成套设备由工业机器人和完成工作任务所
2、需的外 围及周边辅助设备组成的一个独立自动化生产单元,最大限度地减少人工参与, 提高生产效率。从机械结构来看,工业机器人主要包括:垂直多关节机器人、SCARA机器人、 协作机器人及 DELTA机器人。工业机器人被设计为不同的形态主要是为了适应不 同应用场景的需求。据 MIR 统计,2020 年,我国工业机器人销量中,这四种类型 的工业机器人占比分别为 63%、30%、4%、3%。垂直多关节机器人通常为 46 轴,工作范围广且具有高灵活性,能够实 现上下料、质检、装配、喷涂、点胶、包装、打磨、焊接等复杂功能。SCARA机器人有 3 个轴线平行的旋转关节,在平面内进行定位和定向, 另一个关节是移动
3、关节,用于完成末端件在垂直于平面的运动,具有结构 紧凑、速度较快的优势,特别适合零部件的搬运、装配等工作。协作机器人的结构以及功能场景与垂直多关节机器人相同,且可以在没 有防护栏的情况下与人近距离协同工作。Delta 机器人是典型的空间三自由度并联机构,重复定位精度高,尤其适 合轻质产品的分拣、装配等应用。1.2. 我国是全球最大的工业机器人应用市场,2020 年下游已有 70%应用于汽车外的一般工业我国是全球最大的工业机器人应用市场。根据 IFR 统计,全球工业机器人的 安装量由 2009 年的 6 万台增长 2019 年的 37.3 万台,年均复合增长率达 20%。 其中,2018 年全球
4、工业机器人安装量增速放缓至 6%,2019 年进一步下滑,主要 原因为全球尤其是亚洲地区汽车、3C 等几个主要购买机器人的行业自身出现销量 增速放缓或下滑,相应地也放缓了固定资产投资。自 2013 年起,中国成为全球最 大的工业机器人应用市场,2018 年,我国工业机器人销量达 15.4 万台,占全球 销量的比例达 36%。2013-2018 年我国工业机器人年销量复合增速达 33%,明显 高于同期全球复合增速 19%的水平。全球各大知名机器人品牌如发那科、ABB 也 争相在我国建立生产基地。工业机器人从汽车工业起步不断渗透一般工业,2020 年我国非汽车领域的应 用占比超过 70%。工业机器
5、人技术刚起步时面向的是大规模生产的汽车行业,例 如第一台工业机器人 Unimate 被安装在通用汽车的产线上,只能根据存储在磁鼓 上的信息完成事先设定好的动作。随着机器人技术进步以及随之而来的经济性提 升,其在电子、金属制造、食品饮料、塑料制品等生命周期相对较短的一般工业中 的应用也不断普及。在我国工业机器人销量快速增长的同时,从 2010、2014、 2020 年的截面数据来看,机器人横向拓宽下游应用领域的发展趋势也比较明确:2010 年,我国约 50%的工业机器人用于汽车领域,2020 年这一比例已经降 低至 29%,电子/电气行业的占比 2010 年为 13.5%,2020 年仅电子行业
6、的占比 就达到了 32.2%,另外 2020 年锂电、食品饮料行业应用占比均超过 5%。2019 年 9 月,时任工信部部长苗圩在国新办新闻发布会上表示“我国已成为全世界唯 一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家”而且“在世界 500 多种主要 工业产品当中,中国有 220 多种工业产品的产量居全球第一”。我国工业产品品类 多、工业规模大,为工业机器人提供了广阔的发展空间。一般工业为内资品牌提供发展机遇,2020 年工业机器人国产化率约 30%。 全球工业机器人领域最顶尖的四大企业分别为发那科(FANUC,日本)、安川电机 (Yaskawa,日本)、ABB(瑞士)、库卡(KUKA,德国)
7、,它们历史悠久,技术积淀深厚,且长期垄断了对工业机器人稳定性等指标最为严苛的汽车工业尤其是 汽车整车中工业机器人的应用,素有业内“四大家族”之称。据英国知名市场研究 和咨询公司 Interact Analysis 统计,2018 年“四大家族”约占据了全球工业机器 人市场 56%的份额。在我国,工业机器人向一般工业渗透与我国内资品牌的发展 互相促进,逐渐打破了外资垄断的格局,据 MIR 统计,内资工业机器人品牌在国 内的市占率从 2015 年的 18%提升至 2020 年的 29%,长期来看是大趋 势。1.3. 疫情加剧行业洗牌,内资品牌集中度提升趋势明显疫情加速行业洗牌,工业机器人份额向头部
8、集中。2020 年全球市场经历疫情 大考,一方面,外资机器人品牌海外市场需求疲软,在中国市场持续采取定向降 价策略,如雅马哈推出了经济型 SCARA 产品 YK-XE 系列,另一方面,疫情对供 应链、企业管理等各方面的冲击也加剧了工业机器人行业的洗牌。据 MIR 统计, 我国工业机器人 Top40 份额由 2019 年的 90.5%提升至 2020 年的 93.2%,其中 Top20 份额由 77.2%提升至 81.2%。在面临外部和内部双重考验的情况下,部分 规模化水平低、同质化竞争严重、抗风险能力弱、竞争力不足的工业机器人企业 加速退出,市场份额向头部集中。内资龙头占有率提升,竞争格局逐渐
9、清晰。内资品牌的格局调整更为明显, 前五名内资工业机器人品牌在内资市场的占有率从 2018 年的 29%提升 9pp 至 2020 年的 38%,国产厂商如埃斯顿、汇川技术、卡诺普等均在细分领域取得较好 进展。其中埃斯顿工业机器人出货量达到 5600 台,在全市场中排名第八,为唯一 进入前十的内资品牌;汇川重点开拓电子、锂电行业的应用,其 SCARA 机器人 出货量在全市场排第三名,且为内资第一名;卡诺普聚焦细分市场如厨具、自行 车、五金件等领域的弧焊应用,加速向二三线城市及中小型企业渗透,跻身国产 出货量第三名。内资品牌瞄准特定行业差异化竞争,开拓新市场。2. 突破高端应用+拓展细分领域,内
10、资品牌加速替代进口2.1. 机器人下游应用广泛,部分行业需求存在一定相似性从全球和我国来看, 汽车和电子都是应用机器人最多、参与者众多、相关技术更加成熟的两个行业, 而且这两个行业分别对于“重载稳定”、“轻载高速”有更强的倾向性。我国工业 机器人下游应用领域广泛,2020 年汽车零部件、金属制品(包括金属加工、机械 加工、集装箱、轨道交通等)、汽车整车、家用电器四个大行业共占 41%,其中超 过 90%均为垂直多关节机器人;电子、锂电、光伏共占 38%,其中约70%为 SCARA 机器人,另外 30%为垂直多关节机器人。考虑到机器人有不同形态主要是为了适 应下游不同应用场景的需求,那么从这些行
11、业对于不同类型机器人的选用存在的 较高相似性来看,某种程度上来说,这些行业制造过程中的需求应该也存在一定 相似性,我们可以进行比较分析。垂直多关节机器人工作范围广、角度大、比较灵活,能够进行各种复杂的操 作;SCARA机器人结构紧凑、速度较快,特别适用于平面定位、垂直方向进行装 配的作业;另外,协作机器人代表了工业机器人标准化、小型化、柔性化的发展 趋势。我们将在 2.2、2.3、2.4 分别介绍这三类工业机器人以及其下游应用的情况。2.2. 6-axis:内资已切入专用车整车产线,下沉至金属制品、家电等大有可为垂直多关节机器人市场集中度高,四大家族优势明显,国内以埃斯顿为首, 已在专用车整车
12、制造领域获规模性订单。2020 年,汽车整车、汽车零部件、金属 制品及家用电器四个行业购买的垂直多关节机器人约占该品类的 60%。重载( 20kg):Top5 分别为发那科、安川电机、库卡、川崎和 ABB,市占率合计达到 74%, 市场集中度很高,内资品牌中以埃斯顿为首,机器人广泛应用于金属加工、汽车、 汽车零部件、家电、木工、压铸、食品、化工、工程机械、煤机、轨道交通等领域。 2021 年 6 月 3 日,埃斯顿发布了与河南骏通车辆有限公司签署机器人销售合同 的订单,标志着公司在专用车辆整车制造的领域获得规模性订单。轻载(20kg): Top5 市占率合计 51%,内资品牌中以卡诺普为首,其
13、聚焦细分市场如厨具、自行 车、五金件等领域的弧焊应用,2020 年加速向二三线城市及中小型企业渗透。汽车工业是垂直多关节机器人最早批量应用的领域,流水线严格的节拍使得其对机器人稳定性、重复定位精度、寿命等指标要求严格。工业机器人最早的目 标市场是可以进行大批量生产的企业,这类企业在产品定型之后,在足够长的时 间内生产线可以不做大的调整,在机器人的整个生命周期基本不需要重新部署, 发挥了机器人高重复性、高效率的特点,因此对机器人系统高额的部署费用相对 不敏感。汽车行业是大规模生产的典型代表,以日产轩逸为例,这个型号的第一 代车于 1959 年诞生,在 2019 年于中国发行了第 14 代,六十年
14、里平均来看,约 4 年更新一代,更迭周期明显较普通消费品如电子产品更长。另外,随着更新换代 更快的新能源汽车快速发展(也会倒逼传统车更新换代提速),汽车产线对于机器 人的寿命要求可能缩短,国产机器人进入汽车及其配套产线的可能性增加。我国汽车工业中的机器人密度较发达国家明显偏低,但处于快速提升并追赶 的过程中,国内埃斯顿携全资子公司 Cloos 的焊接机器人成功进入专用车整车产 线。汽车产业链主要包括汽车整车和汽车零部件,主机厂负责汽车主体结构的生 产、总装以及最后测试并顺利下线,汽车零部件包括内饰件,座椅,轮毂,轮胎, 减速箱,传动齿轮等上千个部件。据国际机器人联合会统计(IFR),2011
15、年,我 国汽车工业中工业机器人的密度仅 141 台/万人,同期美国、德国、日本均在 1100 台/万人以上,而从 2011 至 2016 年,我国的该指标快速提升至 505 台/万人,美、 德等国家基本持平,日本甚至有所降低。例如,在专用车领域,河南骏通“半挂 车数字化车间及智能物流涂装焊接生产线技改项目扩建项目”即采用了焊接机器人。我国汽车工业的自动化水平快速提升但仍较国外有一定差距,我们分析认为, 主要可能有两点原因以及与之相应的发展趋势,而且在不同行业中应具有一定普 适性,同时,据 2020 年内资品牌机器人占有率 Top10 的埃夫特的招股书,“从行 业分布来说,汽车工业、3C 电子工
16、业仍然是自动化程度最高的行业,该等领域内 系统集成厂商技术水平较高。在其他通用工业领域,整体智能化水平较低,国外 品牌与国内品牌处于同一起跑线,未来需要突破的技术难点是如何降低生产线的 操作难度,提升柔性和智能化。国外企业引入视觉检测、云技术等技术解决该等 问题”:1、我国劳动力成本更低,部分在海外采用自动化及机器人的环节,在我国更多采用人工,考虑到汽车主机厂各环节配合十分紧密、停线损失巨大,我们认为 自动化程度较海外更低这一点在汽车零部件的生产中会更为明显。相应的,汽车 零部件中使用的多为轻载工业机器人,国内品牌有望逐渐突破。2、部分难以实现自动化的环节被转移至我国。相应的,这是外资品牌同样
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