顺应大势精进自身Fanuc的崛起之道

1、一、筚路蓝缕，自动化巨头如何炼成？（一）发那科：全球数控系统和工业机器人领导者发那科公司（FANUC）成立于1972年，是目前全球最大的数控系统和工业机器人生产商。发那科的前身是日本富士通公司（Fujitsu Limited）在二十世纪五十年代成立的专门负责自动化业务的部门“富士通数控”，该部门由毕业于东京大学精密工学科的稻叶清右卫门负责领导。1972年，该部门从富士通独立出来成为富士通的子公司富士通发那科公司，后于1982年更名为发那科株式会社。发那科从数控系统起家，是日本民间第一台数控系统的开发者，在半个多世纪的发展中不断增强公司在数控系统领域的实力和领导地位。根据发那科官网的披露，截至2

2、016年发那科CNC数控系统销量突破360万台。同时，发那科也是世界上最大的工业机器人生产商，是机器人“四大家族”之一，2017年发那科机器人历史累计销量达到50万台。公司总部位于日本山梨县，截至目前在46个国家拥有超过240个合资企业、子公司和办事处。图 1：发那科重要历史事件数据来源：发那科官网，发那科主营业务分为工厂自动化（FA）、机器人（Robot）、数控机床(Robomachine)和服务(Service)四大板块。工厂自动化业务包括CNC数控系统、伺服电机和激光器；机器人业务包括不同功能和规格的工业机器人，例如弧焊机器人、喷涂机器人、协作机器人等；数控机床业务包括小型加工中心、注塑

3、机、电火花切割机、超精密加工机床等；服务板块主要是产品的售后服务和维修业务。根据Bloomberg的数据， 2021财年（发那科财年以每年3月31日为界限，2021财年即2020年4月1日至2021年3月31日，下同）收入5513亿日元，约52亿美元，其中机器人业务占总收入比重最高，占比约38%，其次是工厂自动化业务，占比达27%。图 2：发那科主要业务板块和产品图示数据来源：发那科公司官网，图 3：近年发那科收入及净利润情况（百万美元）图 4：发那科2021财年业务收入结构800070006000500040003000200010000机器人工厂自动化服务数控机床调整后净利润数控机床,20

4、.8%机器人,38.1%服务,14.1%工厂自动化,27.1%2000180016001400120010008006004002002007200820092010201120122013201420152016201720182019202020210数据来源：Bloomberg，数据来源：Bloomberg，2016-2017财年，发那科收入出现下滑，主要是因为数控系统和数控机床的销量下降。世界机床行业按照其使用寿命呈现7-10年为一个周期的特点，新一轮周期从2009年开始，2011年到达顶峰后在15-16年经历了迅速的回落。根据公司年报，发那科数控系统所在的FA业务板块2016财年收入

5、同比降低33%，数控机床同比收入降低 38%，而2019-2020财年收入下滑一方面是因为受到中美贸易战的影响，数控系统在中国销量下滑明显，另一方面是主要用于IT行业的小型加工中心（Robodrill）在 18年销量冲高后回落。2021财年虽然受到新冠疫情的不利影响，但是受益于中国等地区的快速复苏，公司收入有所回升。从地区来看，发那科近年收入规模的波动受到亚洲地区需求波动的影响较大。图 5：近年发那科亚洲地区收入情况（百万美元）及占比亚洲（含日本）亚洲收入yoy（右轴）亚洲收入占比60005000400030002000100002007 2008 2009 2010 2011 2012 20

6、13 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021140%120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%数据来源：Bloomberg，发那科从富士通旗下的自动化部门成长为全球独树一帜的自动化行业巨头，主要可以分为3个阶段：（1）1972-1986：初步成长阶段，主要依靠数控系统实现收入增长，并基本完成主要产品线的布局；（2）1987-2008：技术与市场积累阶段，公司扩展并加深产品线，机器人业务成为增长点，不断开拓市场并且完成海外销售及子公司布局；（3）2009至今：市场驱动阶段，公司在CNC数控及工业机器人领域已做到行业龙头地位，并且在

7、世界大多数国家和地区建立销售网络。图 6：Fanuc历年营收（十亿日元）及增速8007006005004003002001000120%FANUC营收（十亿日元）yoy市场驱动起步积累100%80%60%40%20%0%-20%-40%1973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009201120132015201720192021-60%数据来源：Bloomberg，（二）1972-1986：初步成长，依托数控系统实现收入增长前身是富士通自动化部门，技术突破成果显著。发那科的前身是日本富士通

8、公司专门负责自动化业务的部门“富士通数控”，部门内部有超过500名工程师，具备强大的研发能力。1972年，该部门从富士通独立出来成为富士通的子公司富士通发那科公司，后于1982年更名为发那科株式会社。在接近半个世纪的发展历史中，稻叶清右卫门带领发那科在数控和工业机器人领域取得了多项开创性的成果：日本私人部门第一台数控机床FANUC NC(1956)、日本第一款可连续切削机床和电液脉冲马达（1959）、开环控制型连续切削数控机床（1960）、直线切削数控机床（1965）、全世界第一款IC型数控机床（1966年）、完全模块化数控机床（1969）。图 7：发那科早期数控机床产品图 8：发那科早期马达

9、数据来源：发那科公司官网，数据来源：发那科公司官网，发那科掌握CNC数控技术，引领日本数控产业升级：1952年美国麻省理工成功研制出世界上第一台数控系统，开创了世界数控系统技术发展的先河。在数控技术发展的早期，主要是用数字逻辑电路搭建出机床专用计算机作为数控系统，也即“硬件 连接数控”（Hard-Wired NC）。从70年代开始，微电子技术、功率电子技术和计 算机技术得到了飞速发展，利用计算机代替硬件电路原件作为控制核心成为可能， 数控系统进入计算机数控机床（CNC）阶段。计算机数控机床可以实现由一台计算 机完成早期NC机床数控装置的所有功能，并且可以用存储器来实现加工程序的保存。如果需要增

10、加或更新系统功能时，只需要更换控制软件即可，因此CNC相比NC系统 具有更好的通用性和灵活性。图 9：计算机数控系统工作原理图 10：发那科0i系列数控系统数据来源：智造网，数据来源：发那科公司官网，受益日本产业升级与汽车工业崛起，发那科数控业务放量增长。发那科在1972年研制出CNC数控系统，正好契合日本产业升级和汽车工业迅速发展的趋势。和欧美系汽车大排量，高油耗的特点不同，日系车普遍更为节能低耗，因此在1973年第一次石油危机导致油价暴涨后，日本汽车开始登上世界舞台，在欧洲和北美市场获得了大量市场，一跃成为世界汽车工业巨头。根据日本自动车工业协会的数据，日本汽车总产量在1955年为6.9万

11、辆，到1970年产量已经超过520万辆，1980年日本成为世界上最大的汽车生产国。汽车工业的崛起为机床产业带来巨大的需求，推动机床的更新换代和增加产能。数控机床与传统机床相比具有加工精度高、加工质量稳定、生产率高的特点，还可以减轻工人的劳动强度。除了企业自身扩充产能，设备升级的需求外，日本政府也深刻认识到机床产业对于经济发展的重要作用。从1956年开始日本政府就出台了一系列产业政策，为装备制造业的技术改造和设备更新提供政策扶持，大力促进机械工业的现代化。例如1956年推出“机振法”，扶持重点企业进行机床产业设备更新， 1971年出台“机电法”，推动集成电路的普及，大力发展机电一体化，1978年

12、推行 “机情法”，以机械工业与电子技术的结合为目标，在资金等方面给予大力支助，进一步推动机械工业向高度自动化。图 11：日本1955-1985年汽车产量（万量）日本汽车产量(万辆）yoy1400120010008006004002000 数据来源：Wind，注:1956-1959年统计数据缺失80%70%60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%从70年代中期到80年代中期，日本机床产业产值实现了快速跃升，1976年不足三千亿日元，到1985年已经超过一万亿日元。发那科凭借在数控系统的深厚积累，充分享受到机床数控化的红利，营业收入与日本机床产值几乎同步开始迅速上升，从1977年的

13、150亿日元上升至1985年的1400亿日元，营收几乎翻了十倍。图 12：日本机床产值（十亿日元）与发那科营收（十亿日元）日本机床产值FANUC营收（右轴）1200100080060040020001973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985160同步增长140120100806040200数据来源：Bloomberg，（三）1987-2008：业务转型，工业机器人业务逐渐成熟国内制造业遭受外部冲击，数控系统业务景气下行。1985年日本签署“广场协议”，日元迅速升值，国内出口相关行业受到严重打击，净出口对名义G

14、DP增长的拉动进入负区间，GDP增速也开始下滑。国内制造业在外需受挫的情况下，对发那科数控系统的需求开始下降，数控系统业务景气下行，发那科收入承压，开始进行业务转型，工业机器人开始成为新的战略发展方向。图 13：日本GDP当季同比（现价）和净出口对名义GDP增长的拉动 （%）日本GDP当季同比日本商品和服务净出口对名义GDP同比增长的拉动121086421983-031983-101984-051984-121985-071986-021986-091987-041987-111988-061989-011989-081990-031990-101991-051991-121992-07199

15、3-021993-091994-041994-111995-061996-011996-081997-031997-101998-051998-120(2)(4)数据来源：Wind，改变单一业务结构，依托数控系统发展机器人和数控机床业务。发那科依靠数控系统起家，在日本乃至全球数控系统领域具有龙头地位，同时数控系统也是发那科初期最关键的业务。在20世纪80-90年代初期，数控系统是发那科总收入中占比最高的业务，1990年占比超过70%。而过于集中的收入结构使得发那科在80年代中期数控系统行业不景气时受到较大负面影响，促使公司基于控制技术的积累，开始扩展数控机床和工业机器人业务。到1998年，公司

16、数控系统收入占比下降至50%，机器人、数控机床和服务业务占比逐渐提升。图 14：发那科各业务收入（十亿日元）与数控系统收入占比数控系统数控机床与服务机器人数控系统占比250200150100500199019911992199319941995199619971998199980%70%60%50%40%30%20%10%0%数据来源：Bloomberg，汽车行业持续繁荣与自动化趋势成为发那科业务转型重要助力。发那科数控系统的 迅速成长受益于70年代日本汽车行业崛起带来的大量新增机床需求，而80年代末期 日本汽车行业兴起的自动化趋势则又为发那科的工业机器人业务提供了广阔的市场。80年代开始，日

17、本国内汽车需求进一步释放，1981-1990年日本新车注册量CAGR 约4.5%，并且汽车制造自动化程度不断提升，工业机器人的应用范围和渗透率增加。根据1989年国际汽车计划各国总装厂调研，日本规模以上制造商自动化工序占比普遍在40%左右，高于美国和欧洲平均水平。图 15：日本新车注册量（辆）9000000800000070000006000000500000040000003000000200000010000000日本新车注册量（辆）yoy20%15%10%5%0%-5%-10%-15%-20%-25%数据来源：Wind，工业机器人浪潮来临，加快工业机器人领域布局。1980年是日本工业机器

18、人普及元年，工业机器人逐渐从汽车制造业向全行业渗透，日本迎来第一次工业机器人浪潮。发那科在工业机器人领域本身有一定积累，在1974年已经生产出第一台工业机器人，并且在1977年向海外出口。当80年代工业机器人浪潮来临，加上公司数控系统业务增长乏力，发那科开始加大在工业机器人领域的布局，于1986年建立了新的机器人组装工厂和生产技术实验室，在2000年分别投入50亿和170亿日元对数控系统和机器人生产线扩建升级，发那科生产能力得到增强。根据Bloomberg的数据，1990年发那科机器人业务收入约180亿日元，经历约20年的稳定增长，在08年危机之前已经超过1100亿日元，CAGR约11%。图

19、16：发那科机器人业务收入（十亿日元）及增速发那科机器人业务收入(十亿日元）yoy（右轴）25020015010050070%CAGR 11%60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%-30%19901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021-40%数据来源：Bloomberg，发挥数控系统优势，工业机器人精度较高。发那科工业机器人的一个显著特点是精度非常高，这主要是由于发那科

20、将数控系统领域的领先技术运用到工业机器人的设计和制造上。在工业机器人四大家族中，在有效载荷相近的情况下，发那科工业机器人的重复精度最高，误差最小。此外，发那科还将数控机床精加工的刀片补偿功能应用在工业机器人上，从算法上植入了刀片补偿的功能，这使得机器人在精加工切割的过程中可以实现一圈一圈向内，加工流程更加科学高效。表 1：四大家族工业机器人参数对比发那科安川库卡ABBFANUC Robot LR Mate200iDARC nano有效载荷7kg6kg6-8kg10kg重复精度0.01mm0.08mm0.04mm0.02mm型号MA1440KR CYBERTECHABB IRB 1600数据来源

21、：各公司官网，表 2：发那科海外布局情况机器人海外布局启动。从80年代开始，在国内机器人快速普及的同时，发那科也在海外积极布局，在欧洲、亚洲、美洲先后布局，与当地的企业进行强强联合，将发那科在产品上的领先技术与当地企业在市场和销售渠道方面的掌控力结合，推动发那科在海外市场的份额不断提升。1982年发那科和通用汽车在美国共同成立GMFanuc机器人公司，合作研发和生产汽车工业机器人。1997年发那科和上海机电工业投资公司在中国共同组建上海发那科机器人有限公司。20世纪初，发那科成立 FANUC ROBOSHOT EUROPE GmbH，并在英国、法国、匈牙利、波兰、瑞士等地建立分支机构。时间国家

22、/地区布局情况1980保加利亚、英国、德国FANUC-MACHINEX 联合办事处在保加利亚成立；FANUCUK LIMITED 在英国成立；FANUC GERMANY GmbH 在德国成立1982FANUC 和通用汽车公司在美国共同成立 GMFanuc 机器人美国、卢森堡公司；FANUC MECHATRONICS SA 在卢森堡成立1983FANUC 和 600GROUP PLC 在英国共同成 600 FANUC英国ROBOTICS LIMITED1986美国和通用电气在美国成立 GE Fanuc 自动化公司1992发那科与中国机械工业部北京机床研究所共同组建北京发中国、印度那科机电有限公司

23、；与印度当地公司合资成立 FANUC INDIA PRIVATE LIMITED1994发那科，大同公司和 GE Fanuc 自动化公司在台湾地区共同中国台湾成立大同发那科机器人公司1995FANUC 和 GE Fanuc 自动化公司在新加坡共同成立 Fanuc新加坡GE 自动化新加坡私人有限公司1997FANUC 和上海机电工业投资公司在中国共同组建上海发那中国科机器人有限公司2003俄罗斯、越南AUTOMATION LLC2005欧洲成立 FANUC ROBOSHOT EUROPE GmbH2006成立了 FANUC HUNGARY SERVICE 和 FANUC法国、匈牙利ROBOMAC

24、HINE FRANCE2007发那科南美服务有限公司成立；发那科波兰服务有限公司成南美、波兰、立；FANUC NORDIC SERVICE AB 成立2008瑞士成立发那科瑞士成立越南发那科有限公司；在俄罗斯成立 FANUC数据来源：发那科公司官网，数控机床业务：基于数控系统底层技术协同发展。发那科早在50年代就在数控机床领域有一定技术基础，1959年发那科掌门人稻叶清右卫门开发出电液脉冲马达，并于1960和1965年分别开发出开环控制型连续切削数控机床和直线切削数控机床。数控机床是数控系统的下游，数控机床必须在数控系统的控制下才能正常完成生产操作，二者具有协同性和绑定性。在发那科数控系统业务

25、承压后，基于数控系统开发的成熟经验和数控机床的技术积累，积极开拓数控机床业务。1984年，发那科开发出全自动塑料注射成型机“Fanuc Autoshot”，同年注塑机工厂竣工。目前发那科数控机床产品主要有小型加工中心、注塑机、电火花切割机、超精密加工机床四类。表 3：发那科数控机床产品名称原理和功能应用领域小型加工中心电动注塑机自带刀具，根据系统的命令选择不同刀具对工件进行钻孔、镗孔、铣削等操作将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具注射成型制成各种形状的塑料制品在通用机械设备中普遍应用，可用于制造模具、复杂曲面和箱体型零件等微电子、仪器仪表、通信、医疗器材领域电火花线切割机利用电火花对各类模具

26、和金属进行切割成型主要应用于硬制合金、金刚石、淬火钢、铝合金、石墨等的加工利用最先进的数控系统，实现超高精度和高稳定性的机光学、航空航天等领域对于加工精度要求较高的特殊械加工，在线性轴上指令分辨率可以达到 0.1nm工件超精密加工机床数据来源：发那科年报，90年代末日本电子信息产业的发展也为发那科数控机床业务提供助力。从90年代末开始，日本信息产业快速发展，是国内各产业部门中对经济增长贡献最大的产业部门。根据日本信息化白皮书，日本信息产业产值占所有行业总产值的比重从1995年的6.8%增长到2000年的9.3%，成为日本第一大产业部门。在信息产业内部，包括电器制造、存储设备制造在内的电子制造业

27、是发展最迅速的子部门，电视机、收音机和录放像机制造业产值从1995年到2005年扩大了12.7倍。新兴的电子制造业为发那科的数控机床带来的新的市场，发那科数控机床与服务业务收入在2008年超过 800亿日元。图 17：日本1995-2008年主要产业实际产值（十亿日元）及信息产业占比250000200000150000100000500000钢铁工业电气机器工业运输机器工业建设业批发商业零售商业运输业信息产业信息产业比例(右轴）1995199620002001200220042006200814%12%10%8%6%4%2%0%数据来源：日本信息产业发展分析（吴倩倩），日本信息化白皮书2006

28、，（四）2009 至今：本土收入周期变动，海外市场贡献发展国内市场较为成熟，收入呈周期性震荡：日本国内经济先后经历了70年代之前的高速增长期，70-90年代的低速增长期，在90年代末开始日本经济已经稳定在一个较高水平，经济增长基本停滞，各产业发展较为完善，内需也较为平稳，使得国内工业机器人和数控机床进入成熟发展期，呈现出周期变动的趋势。在这样的宏观环境和行业背景下，发那科的国内收入也显现以6-7年为一个周期变动的特点。2012财年本土收入达到08年危机后的高峰，13-16年开始下滑，19年重新达到高峰后，20年由于疫情等因素有所下降，21财年有所回升。图 18：发那科本土业务收入（百万美元）及

29、增速本土收入(百万美元）国外收入（百万美元）国外收入占比60005000400030002000100002007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 202190%80%70%60%50%40%30%20%10%0%数据来源：Bloomberg，海外市场需求旺盛，底部复苏加速：周期性变动的国内市场无法支撑发那科的持续 稳定增长，只有开拓仍处于新兴阶段的海外市场才能不断拔高收入的天花板。受金融危机影响，发那科收入在2010财年跌入谷底，在经营遭受挫折的同时发那科积极寻求新的增长点，在海外市场持续发力，

30、支撑公司发展。在2010年之前，来自日本本土的收入占发那科总收入比重超过30%，2010年之后，前期海外布局效果逐渐显现，来自亚洲、北美的收入迅速上升，日本本土收入相对稳定，本土收入比重被稀释至20%左右。从2019财年开始，发那科对来自中国的收入进行单独披露，2021财年来自中国市场的收入（17.2亿美元）占比达到33.1%，贡献了当年收入的主要增量（2020财年来自中国的收入8.1亿美元）。图 19：发那科分地区收入结构（百万美元）图 20：发那科2021财年分地区收入结构800070006000500040003000200010000亚洲北美日本欧洲其他地区其他地区,0.7%欧洲,15

31、.5%日本,15.0%北美,21.9%中国,33.1%亚洲（不含中国）,13.8%数据来源：Bloomberg，数据来源：Bloomberg，受益中国等新兴国家的产业升级，工业机器人成为收入核心。发那科的工厂自动化业务（包括数控系统、伺服电机和激光器）长期以来是公司收入最高的板块，在08年之前占比一直超过50%。进入20世纪10年代后，在数控系统继续保持稳定发展的 同时，由于以中国为代表的新兴经济体产业自动化升级进一步加速，发那科工业机 器人销量再度放量增长，收入占比逐渐提升。2016财年工业机器人业务占比达到45%，首次超过工厂自动化业务，标志着工业机器人成为发那科收入的核心业务。图 21：

32、发那科机器人业务收入（百万美元）及占比8,0007,0006,0005,0004,0003,0002,0001,0000机器人工厂自动化服务数控机床机器人收入占比工厂自动化占比2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 202170%60%50%40%30%20%10%0%数据来源：Bloomberg，协同效应逐步显现，净利率中枢抬升。发那科的工厂自动化、数控机床和工业机器人三大业务联系紧密，本身具有协同效应。工厂自动化中的数控系统是数控机床的控制核心，数控技术也可以迁移到工业机器人的控制系统中。伺

33、服电机业务本身就是工业机器人的上游，是工业机器人核心零部件之一。随着数控机床和工业机器人业务的成熟，尤其是工业机器人业务成为发那科的收入核心，发那科的发展模式从数控系统一家独大转型成工业机器人、数控系统、数控机床并驾齐驱，业务之间的协同效应得到充分释放，发那科净利率中枢从16%提升至25%附近，盈利能力改善明显。图 22：发那科调整后净利润（百万美元）及净利率调整后净利润（百万美元）净利率200018001600140012001000800600400200030%净利率中枢上移25%20%15%10%5%1992199319941995199619971998199920002001200

34、220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020210%数据来源：Bloomberg，四大家族横向对比，发那科毛利净利率稳居首位。发那科超高的毛利率和净利率水平一直是发那科最显著的特点，更是其核心竞争力的体现。在四大家族中进行横向对比，发那科的毛利率中枢在50%附近，近年由于市场竞争加剧等因素的影响有一定下滑，但仍然稳居四大家族之首。从净利率来看，发那科的领先优势更为明显，除个别年份外，发那科净利率比排名第二的ABB高15%-20%。图 23：四大家族毛利率水平图 24：四大家族净利率水平发那

35、科安川ABB库卡发那科安川ABB库卡60%50%40%30%20%10%0%35%30%25%20%15%10%5%0%-5%-10%数据来源：Bloomberg，数据来源：Bloomberg，二、工业机器人：日本辉煌仍在，谁将新立潮头？（一）工业机器人：诞生于美国，向智能化发展工业机器人的概念在1954年由美国首次提出，1962年Unimation公司生产出世界上第一台工业机器人“Unimate”，意思是“万能自动”。根据国际标准化组织（ISO）的定义，工业机器人是指自动控制的、可重复编程的、具有多种用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程，并应用于工业自动化。根据中国电子协会测算，201

36、9年全球机器人市场规模达到294.1亿美元，其中，工业机器人的市场规模约为159.2亿美元，占全球机器人市场份额的54%。表 4：工业机器人发展阶段世界工业机器人发展分三个阶段，智能机器人应用领域拓宽：从第一台工业机器人在美国诞生以来，工业机器人的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是示教再现机器人阶段，机器人只能通过读取事先存储的指令，再现示教的运动轨迹；第二阶段是感知机器人阶段，机器人具备了一定传感器，能够感知操作过程中某些状态并完成相应的操作。第三阶段是智能机器人阶段，机器人不仅具有感知功能,还有一定的规划和决策能力，可以通过不断的学习来提升工作效率。随着机器学习和人工智能的不断发展，智能

37、机器人的实用性逐渐增强，在工业智能化时代的应用领域逐渐拓宽。发展阶段原理和功能典型代表示教再现机器人（上世纪 50-70 年代）感知机器人（上世纪 70-80 年代）将完成该作业的所需的运动轨迹等指令存储起来,机器人工作时将相应的指令读取出来并重复示教的动作具备了一定传感器(如视觉、力觉、触觉等)，能够感知操作过程中某些状态(如装配过程中接触力)并完成相应的操作川崎重工 Unimation 机械手臂SCARA 机器人Delta 机器人弧焊机器人智能机器人（上世纪 90 年代至今）不仅具有感知功能,还有一定的规划和决策能力，可以通过不断的学习来提升工作效率协作机器人双臂机器人数据来源：智能工业机

38、器人在航空制造业的应用（殷俊），根据在工业生产过程中具体执行的功能不同，工业机器人又可以细分为焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、喷涂机器人等。根据国际机器人联盟IFR的统计，在工业机器人的众多应用场景中，搬运和上下料机器人运用最为广泛，占比达到46%，其次是焊接、组装，分别占比20%和10%。图 25：2019年工业机器人应用场景分布加工,2%点胶,3%其他,12%清洁,7%组装,10%搬运,46%焊接,20%数据来源：IFR，从下游需求的角度来看，工业机器人最大的下游是汽车制造业，在现代汽车的生产中，压铸，焊接，检测等环节目前都有工业机器人参与完成，尤其是自动化程度较高的焊接线，一条焊接线

39、上有大量的工业机器人。IFR的统计数据显示2019年全球工业机器人销量37.3万台，其中汽车行业10.5万台，占比接近30%，其次是电子电器、金属机械行业。图 26：近年全球机器人下游应用场景分布图 27：2019年全球机器人下游应用场景分布汽车 电子电器 橡胶塑料 食品饮料 金属机械 其他45000040000035000030000025000020000015000010000050000020152016201720182019食品饮料,3%其他,28%金属机械,12%橡胶塑料,5%汽车,28%电子电器,24%数据来源：Wind，数据来源：Wind，（二）复盘日本，机器人王国如何形成？

40、工业机器人的概念由美国率先提出，但日本实现后来居上，成为世界工业机器人龙头。从上世纪五十年代末在美国诞生以来，工业机器人经历了半个多世纪的发展，在世界各地，尤其是工业较为发达的国家和地区获得了广泛的发展和应用，美国、日本、德国、瑞士、韩国等国家在工业机器人领域都有强大的技术实力。其中日本是目前工业机器人发展最成功的国家，被称为“工业机器人王国”，在全球工业机器人四大家族（日本发那科、日本安川、瑞士ABB、德国库卡）中独占两家，此外日本还有纳博特斯克和哈默纳科等在全球工业机器人领域具有垄断地位的核心零部件供应商。20世纪80年代，日本制造的机器人已经占全球市场份额50%以上，1987年日本成为全

41、球最大的工业机器人生产国和出口国。根据IFR数据，2019年全球工业机器人销量为37.3万台，而根据JARA数据，19年日本出货量为17.57万台，据此可得日本的工业机器人在全球的市场份额约为47.1%。图 28：日本工业机器人发展历程数据来源：机器人白皮书 2014（NEDO），日本的机器人技术由川崎重工于1967年从美国Unimation公司引进，从引进美国技术，到成为世界机器人龙头，日本工业机器人产业的发展大致历经以下几个阶段：初入阶段（1967-1980）：从美国引进机器人技术，进入实用期20世纪60-70年代日本经济已经从战后的萧条恢复，实现快速增长，1966年-1969年保持10%

42、以上增速。制造业固定资产投资景气，企业扩充产能、设备升级需求旺盛，制造业固定资产增加值从1961年的2.3万亿日元增加到1974年的15万亿日元。1967年川崎重工从美国引进机器人技术后，建立起机器人生产车间开始试制，消化吸收美国工业机器人技术，1968年制造出日本首台工业机器人Unimate，并首先运用于汽车行业，工业机器人开始进入实用期。图 29：日本1955-1974年制造业固定资产增加值（亿日元）及增速日本制造业固定资产增加值（亿日元）yoy180000160000140000120000100000800006000040000200000数据来源：Wind，70%60%50%40%

43、30%20%10%0%-10%政企协作促进工业机器人应用推广：工业机器人的出现正好符合当时日本面临的提高劳动生产率和制造业升级的需求，尤其是60-70年代日本汽车制造业的快速发展，因此日本政府在工业机器人技术引进之初就非常重视工业机器人的发展，从70年代开始出台了一系列政策支持机器人产业的发展。在技术层面，政府鼓励企业进行机器人技术开发，对来自美国的技术和经验积极学习吸收，包括设立国际机器人技术中心、推行基础技术研发促进税制等。在推动机器人应用方面，日本推行了中小企业设备现代化贷款制度、财政投融资租赁制度等，鼓励中小企业进行设备投资，由政府银行提供低息贷款，并且鼓励集资成立机器人长期租赁公司，

44、为企业引进工业机器人降低门槛。在政府和企业从上到下的合力之下，日本工业机器人实现从0到1的迅速发展，年产量从1970年的1350台猛增到1980年的19843台，CAGR超过30%。表 5：日本政府促进自动化产业发展相关政策（部分）时间相关政策政策内容1956振兴机械工业临时措施法1957振兴电子工业临时措施法品融资信贷立法；继续大力扶持机械工业发展1962-建立日本机床出口协会以机械工业与电子技术的结合为目标，在资金等方面给予大1971特定电子工业和特定机械工业临时措施法力支助，进一步推动机械工业向高度自动化“人化机械化”发展；重组日本工业机器人协会1978特定机械情报产业振兴临时措施法鼓励

45、机床工业自主化创新1961第二次振兴机械工业临时措施法将基础装备部门列为“特定机械工业”，对基础机械、通用部件等重要机械行业给予财政重点贷款支持，对原有旧生产设备强制规定加快更新授权通产省大臣对有关企业下达限制产品品种、产量、技术等方面的行为指示，对电子工业发展进行组织和协调确立扶持金属切割机床的基本框架；出台临时法案为机械产1980财政投融资租赁制度中小企业设备现代化贷款制度和设备贷款制度设立设备现代化贷款制度，鼓励中小企业通过贷款引入机器人数据来源：日本工业机器人产业崛起之路（戴荣荣），普及提高阶段（1980-1991）:进入普及阶段，迎来第一次工业机器人热潮1980年被称为日本“机器人普

46、及元年”，工业机器人的应用领域从汽车制造业渗透到各行各业，工业机器人产值和销量大幅度上升。20世纪80年代的日本已经成为名副其实的“机器人王国”，1980年日本工业机器人在全球市场占有率达到75%，高级机器人保有量约占世界总量的56%，1990年日本工业机器人年产量达到7.9万台，总产值超过5400亿日元。图 30：日本工业机器人产量（台）及总产值（亿日元）日本工业机器人年产量（台）日本工业机器人产值（亿日元，右轴）120000100000800006000040000200007000600050004000300020001000001970197519801985199019952000

47、200520102013数据来源：日本工业机器人产业崛起之路（戴荣荣），机器人白皮书 2014（NEDO），制造业劳动力紧缺，劳动力成本上升推动国内机器人普及。由于制造业劳动力的严重不足及劳动力成本的显著提升，此阶段日本生产的工业机器人主要用于满足国内企业的需求。从70年代开始日本人口结构出现老龄化趋势，65岁以上人口比重持续增加，现有劳动力无法满足国内工业高速发展的需求。工业机器人的大量应用有效解决了劳动力缺乏的问题，大幅度降低了生产成本，使日本劳动生产率及产品质量得到有效提升，促进和保持了日本经济增长速度和产品竞争力，为日本经济崛起奠定了良好的基础。图 31：日本各年龄人口占比（%）65岁

48、及以上人口比重（右轴）15-64岁人口比重0-14岁人口比重100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%数据来源：Wind，外部冲击频繁，大浪淘沙趋势开始显现：在上世纪80-90年代，日本国内外宏观环境动荡频繁，对日本经济和工业机器人产业的发展造成冲击。80年代初美联储为了对抗石油危机造成的高通胀问题，采取紧缩货币政策，使得美元大幅度升值，利好日本制造业出口，形成第一次机器人热潮，从1980年到1985年，日本机器人企业数量从148家增加到282家，增长接近一倍。1985年广场协定签署，日元对美元汇率迅速上升，出口遭受严重打击，GDP同比快速下滑，政府推行宽松的货币和财政

49、政策，大量资金流入股票和房地产市场，造成泡沫经济。在不断变化的外部环境中，逐渐体现出大浪淘沙的趋势，机器人生产企业数量从1985年开始逐渐下降，同时存活企业的营业规模增加，行业竞争格局开始集中化。图 32：日本机器人企业数量及机器人企业平均产值（亿日元）机器人企业数量（家）企业平均产值（亿日元）（右轴）300702506020050401503010020501000数据来源：机器人白皮书 2014（NEDO），国内成熟和出口增长阶段（1992-2012）：国内市场饱和，海外占比提升国内工业机器人存量饱和，人均保有量增速放缓：经过80年代的迅速发展，日本工业机器人产业已经较为成熟，在日本各工业

50、领域充分普及，工业机器人密度从1970年的0.5台/万人上升至1990年的180台/万人，CAGR达到34%。随着工业机器人存量的饱和，以及由于泡沫经济破裂带来的国内经济萧条，90年代后日本国内工业机器人密度增速逐渐放缓，1990-2010年CAGR仅为3.4%。海外市场放量，出口占比持续提升。国内市场的低迷促使日本机器生产商积极开拓海外市场，以中国、韩国为代表的新兴市场为日本工业机器人的增长提供了新的动力。20世纪初中国及周边国家经济发展迅速，产业结构不断升级，工业机器人渗透率提升，同时国内工业机器人产业还不够成熟，与日本相比还有一定差距，日本工业机器人占领了大部分市场份额。由于海外出口拉动

51、，90年代后期日本出现历史上第二次机器人热潮，出口占比从90年代初的20%上升至2010年的超过70%。图 33：日本工业机器人密度（台/万人）工业机器人密度（台/万人）CAGR=3.4%CAGR=34.2%400350300250200150100500197019751980198519901995200020052010数据来源：机器人白皮书 2014（NEDO），图 34：日本工业机器人内销外销数量（台）及比例（%）250000200000150000100000500000日本工业机器人在日出货量（台）日本工业机器人出口数量（台）出口占比（%）90%80%70%60%50%40%30

52、%20%10%0%数据来源：Wind，聚焦海外阶段（2013至今）：全球化策略成效显著，海外需求高速增长根据JARA公布的数据，日本机器人国内销售量在90-91年达到第一个峰值，后续不断下降，在05-06年开始进入第二个回升周期，在14-18年进入第三个回升周期。在 90-91年达到峰值的原因主要在于日本当时还未完全进行产业转移，国内仍然累计了大量的高端、中端制造企业，该部分企业拥有着大量的自动化改造需求，05-06则受益于数字化转型升级的需要，近年来日本优势产业的产品不断受到韩国、德国、美国乃至中国的冲击，这对日本维持自己高端制造大国的地位有着不小的影响，日本企业也重新加速对生产线的升级，用

53、来提升产品质量。图 35：日本工业机器产量（台）及其全球占比450000400000350000300000250000200000150000100000500000日本工业机器人出口数量全球工业机器人安装量日本工业机器人出口占全球安装量占比50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%数据来源：Wind，在日本国内需求固定的情况下，出口成为了日本工业机器人的主要销售出路。伴随着中国及周边国家对高端智能制造的追求，企业自动化变革动力提高，日本工业机器人大量出口。根据JARA的数据，1980年日本机器人外销占比仅为6.02%，2018年日本机器人外销占比提升至75.60%，从1

54、3年开始，外销台数基本以每年2万台数量上升。其中大多销往中国，在一定程度上，中国市场的自动化改造带来了日本工业机器人行业的一轮新春。（三）以古鉴今，中国工业机器人向何处去？日本工业机器人从上世纪60年代末进入实用期，经过70年代机器人产量年均超过30%的快速增长，80年代初迎来第一次工业机器人热潮，工业机器人在日本各制造业基本得到普及。90年代以后，日本工业机器人行业技术和产业链逐渐成熟，同时国内制造业开始向海外转移，行业重心从饱和的国内市场转向出口，海外销量占比持续提升。进入20世纪10年代，日本国内市场进入周期性变化阶段，而中国及周边国家 的产业升级和自动化改造为日本工业机器人提供了新的增

55、长来源。回顾日本工业机器人发展的历史阶段和重要时点，对理解我国目前工业机器人所处的阶段和未来的发展趋势有着极强的借鉴意义。我们认为，当前我国工业机器人产业的发展和日本在70年代末80年代初即将进入全面普及提高阶段的状态较为吻合。具体而言，可以从以下几个维度进行说明：（1）人口结构和劳动力的维度，机器换人是推动工业机器人发展的核心逻辑；（2）政府产业政策维度；（3）工业机器人销量和普及情况维度。图 36：中国各年龄人口占比（%）0-14岁人口比例15-64岁人口比例65岁及以上人口比例100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%数据来源：Wind，人口红利逐渐消失，老龄化趋

56、势明显。日本在70年代开始人口结构出现老龄化趋势， 1980年与1970年相比，老年人口比重增加到9.01%，而15-64岁人口比重降低近2%。与此同时，日本的经济正处于高速发展时期，以汽车为代表的制造业的蓬勃发展使得产业工人紧缺，人工成本上升，这直接推动了70-80年代日本工业机器人的高速发展。类似的，中国的人口结构在近些年也呈现出向老龄化边缘发展的趋势，15-64岁人口比例在2010年出现转折，从2010年的74.5%下降至2019年的70.6%，十年中的下降幅度超过日本70年代。和劳动年龄人口占比减少同时出现的还有制造业平均工资的上升。根据国家统计局的数据，我国制造业从业人员平均工资近年

57、持续提升，2020年达到8.3万元/年， 2000-2020年CAGR约12%。在制造业人工成本不断提高的同时，工业机器人的价格持续下降，再加上人口素质的普遍提高也使得劳动力流向制造业流水线的意愿降低。多重因素作用下，我国制造业机器换人的长期趋势明确，工业机器人产业发展的核心逻辑正在不断得到验证。图 37：中国制造业平均工资（元/年）制造业平均工资yoy900008000070000600005000040000300002000010000020%18%16%14%12%10%8%6%4%2%20002001200220032004200520062007200820092010201120

58、12201320142015201620172018201920200%数据来源：Wind，政策集中出台，助力工业机器人产业发展。 在前面的分析中已经提到日本政府在60-70年代推出的一系列针对制造业设备更新和自动化升级的产业政策是日本工业机器人产业迅速成长的重要动力。而近年来，我国通过不断出台国家及地方性政策来驱动工业自动化行业发展，其中国家级政策以中国制造2025为发展标杆，以机器人产业发展规划（2016-2020年）为发展指示，充分对国产机器人关键技术发起公关支持，重点突破减速器、专用伺服电机和驱动器、控制器、传感器、末端执行器五大关键零部件的技术壁垒，发展弧焊机器人、全自主编程智能工业

59、机器人等10类产品。表 6：我国工业机器人及智能制造政策梳理（部分）发布年份文件名称发文单位相关内容2006/2国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)国务院将智能机器人列入前沿科技中的先进制造技术大力发展工业机器人、服务机器人、手术机器人和军用2016/3“十三五”规划纲要国务院工信部、发改委、机器人自主品牌工业机器人年产量达 10 万台，服务机器人年2016/3机器人产业发展规划(2016-2020 年)财政部销售收入超过 300 亿元下一代机器人技术研究、工业机器人实现产业化，服务2016/7“十三五”国家科技创新规划国务院机器人实现产品化，特种机器人实现批量化应用20

60、16/9智能制造发展规划(2016-2020 年)工信部、财政部促进服务机器人等研发和产业化“十三五”国家战略性新兴产业发展规2016/11国务院推动专业服务机器人和家用服务机器人应用划工信部、发改委、2016/12关于促进机器人产业健康发展通知“智能机器人”重点专项 2017 年度项目2017/8专项申报指南促进新一代人工智能产业发展三年行2017/12动计划(2018-2020 年)2018/4机器人产业发展规划(2016-2020 年)认证委科技部工信部工信部、发改委、财政部开拓工业机器人应用市场，推进服务机器人试点示范围绕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、