机器人行业系列深度报告：机器人人工智能和智能制造的交汇点

机械设备03月11机械设备03月11日机器人：人工智能和智能制造的交——机器人行业系列深度报告析师王珂A0230521120002wangke@李蕾A0230519080008lilei@wsresearchcom究支持胡书捷A0230122070007husj@人husj@本期投资提示：智能制造的交汇点，具有广阔的发展前景。智能端：微软、谷歌等互规模达千亿。背后驱动力包括：1)短期：顺周期属性，受益于制造业复苏；2)中期：制造业自动化、数字化、智能化升级，加速行业需求释放；3)长期：降本增效是机器替人产业链环节的商业模式、竞争要素和竞争格局不同，建议重点关注细分领域龙头：1)本体环节：随着工业机器人的下游从汽车制造业延伸至泛工业，国产机器人与外资的距明显缩小，取得同台竞技的机会。工业机器人的市场竞争激烈，格局分散，下游客户2)零部件：减速机和伺服电机值得关注，其中减速机的技术壁垒高，规模效应突出，先可延展性强，市场空间大，国产化率较低，国内厂商受益于空间扩张+份额提升。3)系统集成：市场高度分散，市场空间最大，与细分下游景气度的关联度较高，因此依2030年特，国内产业链最为受益的为零部件企业。增长行业市场容量不断增加，建议重点关注细分领域的优质龙头企业。1)国内工业机器人龙头及工控自动化龙头——埃斯顿、汇川技术；2)聚焦细分场景，具备差异化优势的成长4)技术壁垒高+竞争格局集中+盈利能力强的零部件龙头——绿的谐波、双环传动；5)江苏雷利。必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明行业及产业证券研究报证券研究报告行业深度请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第2页共59页简单金融成就梦想件结论和投资分析意见机器人是人工智能和智能制造的交叉点，具有广阔的发展前景。随着行业市场容量不断增加，我们建议重点关注细分领域的优质龙头企业。1)国内工业机器人龙头及工控自动化龙头——埃斯顿、汇川技术；2)聚焦细分场景，具备差异化优势的成长型公司——凯尔达；3)多元化经营+业绩改善+长期成长的自动化平台型公司——拓斯达；4)技术壁垒高+竞争格局集中+盈利能力强的零部件龙头——绿的谐波、双环传动；5)人形机器人方向，零部件具有最大弹性——绿的谐波、鸣志电器、江苏雷利。原因及逻辑1)工业机器人受益于多重因素，未来持续保持高速增长。驱动力：1)短期：顺周期属性，受益于制造业复苏；2)中期：制造业自动化、数字化、智能化升级，加速行业需求释放；3)长期：降本增效是机器替人的主旋律，机器人渗透率持续提升。市场规模：参考《“十四五”机器人产业发展规划》的目标，预计2026年中国工业机器人出货量约60.6万台，市场规模约1212亿元。竞争格局：国产化率提升：根据睿工业数据，2017-2021年中国工业机器人国产化率由24.2%提升至32.8%；高端制造装备的自主可控至关重要，国产替代的进程加速。2)人形机器人：人工智能应用落地，打开想象空间。产业化进程：特斯拉、微软、谷歌和戴森等全球巨头均大力投入机器人开发，特斯拉Optimus已具有诸多技能，据特斯拉称未来3-5年有望量产，参考特斯拉电动汽车发展进程，在乐观、中性、悲观假设之下，2030年特斯拉人形机器人的销量分别为200链最为受益的为零部件企业，尤其是谐波减速器、滚柱丝杠、伺服电机和空心杯电机。3)手术机器人：长坡厚雪赛道，国产化元年开启。市场空间：预计2026年全球市场规模为336亿美元，21-26年复合增速26.2%；国内市场规模38.4亿美元，21-26年复合增速44.3%。驱动力：国家和地方对手术机器人发展的政策支持；国产手术机器人技术进步；国产手术机器人陆续获批上市。有别于大众的认识由于工业机器人的市场壁垒较高，市场对我国工业机器人能否顺利实现国产替代存在担忧。我们分析认为，首先，经过十余年的持续研发突破，我国的工业机器人配套产业链已相对成熟，大部分零部件已实现国产替代；其次，机器人本体的性能不断提升，产品矩阵不断扩展，头部国内机器人企业的出货量已进入前十名，本体的国产替代进程正在持续加速中；最后是市场端，我国是工业机器人最大的应用市场，随着机器替人、产业升级的趋势，行业规模将持续扩张，肥沃的市场土壤有望培育出本土机器人公司。市场对人形机器人未来的市场需求和商业化落地存在怀疑。我们认为，人形机器人具有巨大的应用价值，未来社会进入人口老龄化阶段，制造业、服务业、居家陪伴、医疗康养等场景均存在巨大的人员缺口；特斯拉具有全球领先的人工智能和硬件研发能力，有望引领人形机器人的产业化落地进程。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第3页共59页简单金融成就梦想 2.工业机器人：行业容量扩容，国产品牌突围 11替人，产业升级，通用复苏 11 3.全产业链发展完备，国产替代正当时 17，国产品牌分化严重 18优越 24件，国产头部品牌跻身前列 27商自制率高 29，市场百家争鸣 304.人形机器人：人工智能应用落地，打开想象空间 32.1特斯拉加速产业化进程，人工智能赋能应用 32.2国内供应链完备，硬件零部件环节弹性最大 355.手术机器人：长坡厚雪赛道，国产化元年开启 37阶段 37 6.重点公司梳理 431本体方向：全产业链布局&细分赛道龙头——埃斯顿、汇川技术、凯 6.2系统集成方向：多元布局，穿越周期——拓斯达 486.3零部件方向：技术领先，产能扩张的龙头——绿的谐波、双环传动506.4人形机器人方向：零部件弹性大——鸣志电器、江苏雷利 53 77.风险提示 57请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第4页共59页简单金融成就梦想图1：微软ChatGPT带来全新机器人应用案例，使用大型语言模型(LLM)实现反馈 图2：谷歌的RT-1模型涵盖700多个任务 9图3：工业机器人伴随全球智能化浪潮而不断发展 10图4：“十四五”机器人行业政策地位提升，侧重落地应用 11图5：短中长期，多重驱动力助力行业快速发展 11图6：通用设备周期基本见底，有望在23年迎来拐点 12图7：2022年工业机器人产量下降9.5% 13图8：2023年1-2月PMI数据连续位于荣枯线以上 13图9：劳动力人口数量日益减少，制造业人员平均工资不断攀升 14图10：美国疫情放开后，薪资水平大幅提升 15图11：美国制造业职位空缺数较高(2022年12月) 15图12：中国工业机器人销量10年扩增10倍 16图13：近五年中国工业机器人市场规模增速14% 16图14：工业机器人产业链包括零部件、本体制造、系统集成和终端行业应用..17图15：核心零部件包括控制器、伺服电机和减速器 18图16：减速器价值量占比最高 18图17：机器人本体厂商形成金字塔结构 19图18：六轴机器人以四大家族为主，scara机器人和协作机器人领域的国产化率最高 图19：电子、金属加工、锂电、光伏等行业贡献较大机器人增量(台、%)..21图20：头部机器人国产品牌的份额逐步提升 22图21：本体公司的研发投入力度较大 23图22：龙头本体公司的毛利率水平约35% 23图23：本体公司的净利率水平较低 23图24：RV减速机由100+零部件构成 25图25：谐波减速器技术难度在于柔轮 25图26：减速机公司的毛利率水平高于本体 26请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第5页共59页简单金融成就梦想图27：减速机公司的净利率水平较高 26图28：Nab仍在RV减速器市场占主导(2021年) 27图29：绿的在谐波减速器份额达25%(2021年) 27图30：伺服电机由伺服驱动器、电机和编码器构成 27图31：伺服电机公司的毛利率高且稳定 28图32：伺服电机公司的净利率较高 28图33：2021年全球伺服电机市场规模约400亿元 28图34：2021年中国伺服电机市场规模约169亿元 28图35：交流伺服的下游领域分散，3C+电池占比高 29图36：交流伺服格局较为分散，汇川份额达第一 29图37：运动控制器由软硬件构成 30图38：控制器以自研为主，第三方占比约30% 30图39：工业机器人在汽车行业中的应用场景：焊接、搬运、涂胶、喷涂等.....31图40：国内系统集成公司的毛利率 32图41：国内系统集成公司的净利率 32图42：特斯拉汽车销量加速增长(台) 33图43：Optimus关节采用6种执行器，3种直线+3种旋转 35图44：Optimus手部：空心杯电机+蜗轮蜗杆+绳驱 35图45：旋转执行器的元件构成 36图46：线性执行器的元件构成 36图47：手术机器人目前主要用于五种外科领域 38图48：2020年全球手术机器人市场结构 38图49：2020年中国手术机器人市场结构 38图50：2020-2026预计全球手术机器人市场规模由83亿美元增长至336亿美元 图51：2020-2026预计中国手术机器人市场规模由4.3亿美元增长至38.4亿美元 图52：直觉外科的历史市值最高达到1268亿美元 42图53：2005-2022年直觉外科收入复合增速21% 42图54：埃斯顿包括工业自动化核心部件、工业机器人两大业务 44请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第6页共59页简单金融成就梦想图55：埃斯顿21年收入30.2亿，七年复合增速30% 45图56：埃斯顿22Q3毛利率/净利率为33%/5% 45图57：埃斯顿22Q3研发费用率约9% 45图58：21年后公司综合费用率企稳(百万元、%) 45图59：汇川技术21年收入179亿元，11年复合增速35% 46图60：汇川技术22Q3毛利率/净利率为36%/19% 46图61：汇川技术22Q3综合费用率为20.61% 47图62：2019-2021年人均创收持续增长 47图63：凯尔达业务主要分为焊接机器人及工业焊接设备 47图64：凯尔达21年收入/归母净利润分别5.3/0.60亿元 48图65：凯尔达21年焊接机器人占比57.68% 48图66：凯尔达毛利率有望随着本体自制率提升而改善 48图67：凯尔达期间费用率管控效果较好 48图68：拓斯达产品矩阵：工业机器人、注塑机、机床和绿能等 49图69：拓斯达21年收入33亿元，同比增长19.5% 49图70：拓斯达21年毛利率为24.27% 49图71：拓斯达21Q4-22Q3季度盈利逐渐修复 50图72：拓斯达2022Q1-Q3综合费用率9.79%，同比下降4.08pct 50图73：绿的谐波产品矩阵：谐波减速器、机电一体化、金属零部件等 50图74：绿的谐波21年收入/归母净利润分别4.43亿元、1.89亿元 51图75：绿的谐波22年Q3毛利率/净利率分别51%/37% 51图76：2018-2021年绿的谐波收入结构 51图77：绿的谐波研发费用率维持10%上下水平 51图78：双环传动主业为汽车齿轮，延伸至RV减速器 52图79：双环传动21年收入54亿元，同比增长47% 52图80：双环传动21年毛利率/净利率20%/7% 52图81：双环传动21年研发费用率为4% 53图82：双环传动21年收入构成 53图83：鸣志电器通过多次收购与合资实现快速发展，不断完善电机产品矩阵..54图84：鸣志电器运动控制产品矩阵..............................................................54请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第7页共59页简单金融成就梦想图85：鸣志电器21年收入27亿元，同比+23% 55图86：鸣志电器21年毛利率/净利率分别38%/10% 55图87：江苏雷利产品矩阵：医疗+新能源车+储能+工控 55图88：鼎智科技产品包括线性执行器、步进电机、音圈电机等 56图89：江苏雷利21年收入/归母净利润为29亿元、2.4亿元 56图90：江苏雷利21年毛利率/净利率为26%/9% 56图91：2021年江苏雷利各业务收入占比-分产品(%) 57图92：2021年江苏雷利各业务收入占比-分行业(%) 57表1：中性假设下预计2026年工业机器人市场规模约1212亿元 16表2：工业机器人本体有多种形态，以四轴和六轴为主 18表3：四大家族主要深耕整车制造领域 20表4：RV减速器与谐波减速器分别用于重负载、中低负载关节处 24表5：国内外机器人本体厂商均外购减速器 26表6：工业机器人主要应用于焊接、搬运、装配、喷涂和洁净等 31表7：特斯拉Optimus加速人形机器人产业化落地进程 33表8：特斯拉汽车推进时间表 33表9：人形机器人预测表(参考特斯拉汽车推进进程) 34表10：人形机器人核心零部件市场空间预测 36表11：机器人辅助手术相比开放手术和传统微创手术具有明显优势 37表12：国家层面对医疗手术机器人的支持型政策 40表13：2021年以来国产机器人获批上市进度加快 41表14：直觉外科市占率第一，国内手术机器人公司处于商业化初期 43表15：汇川技术的产品矩阵，其中机器人的收入占比2% 46表16：重点公司估值表 57请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第8页共59页简单金融成就梦想1.1人工智能的产业化落地载体机器人是人工智能的重要落地场景。微软OpenAI推出智能聊天机器人ChatGPT，具有强大的语言功能，全球众多科技公司开始探索其应用边界。例如，微软、谷歌等互联网巨头都在积极开发人工智能在机器人上的落地应用。微软ChatGPT的应用将带来全新的机器人应用范例，使用大型语言模型(LLM)实现反馈。目前的机器人的应用基础是代码，工程师需要经常编写代码和规范来控制机器人的行为，这个过程缓慢、昂贵且低效，使用场景有限。ChatGPT带来一种新的机器人应用范例，通过大型语言模型(LLM)将人的语言快速转换为代码。在这种情境下，人们不需要学习复杂的编程语言或机器人系统的详细信息，就可以控制机器人来完成各种任务，更轻松的与机器人互动。根据微软官网发布的技术文章，目前实验已经能够通过给ChatGPT的对话框输入指令，让其控制机器人在房间中找到“健康饮料”、“有糖和红色标志的东西”(可)，以及一面供无人机自拍的镜子。ChatGPT带来全新机器人应用案例，使用大型语言模型(LLM)实现反馈谷歌在机器人上的开发更侧重“智力”，即对人类指令的理解。谷歌2017年开始不再是波士顿动力的股东，但其机器人开发之路并未停止。2019年谷歌启动通用学习机器人EverydayRobot，2021年成立工业机器人子公司Intrinsic，目标为“在软件算法层面，把过去调教工业机器人所需的数百小时编码时间，压缩到甚至只需几个小时的程度”，即用软件工具让机器人更易于使用、成本更低、更灵活。谷歌训练出一个机器人操作策略，用到的训练数据为13万个episodes的大规模现实世界的机器人数据集，使用了来自EverydayRobots的13个机器人，覆盖了700多个任务。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第9页共59页简单金融成就梦想RT任务1.2智能制造的自动化核心设备数字经济建设是推进中国式现代化的重要引擎，数字技术赋能实体产业，机器人自动化设备为重要方向。2023年2月，中共中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，指出“要全面赋能经济社会发展。第一条便强调要做强做优做大数字经济，推动数字技术和实体经济深度融合，在农业、工业、金融、教育、医疗、交通、能源等重点领域，加快数字技术创新应用”。数字经济落地应用，推进工业软件、工业互联网、自动化机器人、数控系统等细分行业加速发展。工业机器人是自动化核心装备，伴随着全球智能化、自动化浪潮发展迭代。1959年美国Unimation公司发明了世界上第一台工业机器人。20世纪80年代，日本经济高速增长，制造业劳动力需求爆发式增长，而劳动力人口严重不足、工人成本高企，工业机器人开始全面推广应用，日本成为“工业机器人大国”，90年代日本在全球的市占率最高甚至达到。同期，德国汽车制造业高速发展，政府出台《改善劳动条件计划》，规定“有危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人来替代普通劳动力”，推动德国汽车企业生产模式转向自动化模式，工业机器人开始大量的替代人力劳动。21世纪以来，中国制造业飞速发展，并伴随着劳动密集型制造向自动化制造转型发展，产生了巨大的工业机器人需求，自2013年以来中国连续成为工业机器人的最大应用市场，占比超过40%。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第10页共59页简单金融成就梦想：发那科官网、库卡官网、波士顿动力、申万宏源研究在政策层面，“十二五”期间提出长期设想和总规划，“十三五”期间提出工业机器人产业链关键技术的突破，“十四五”期间逐步进入落地应用的密集催化期，提出具体应2015年，国务院《中国制造2025》提出推动机器人标准化、模块化发展，扩大行业市场应用，实现关键零部件和相关技术突破。2016年，机器人产业发展被写入“十三五”规划，而后中央及地方密集出台相关政策。政策覆盖全产业链环节、零部件性能、产业目标等全方面，助力我国机器人全产业链快速崛起，逐渐减少我国与发达国家之间的差距。2021年底，工信部、国家发改委、科技部等15部门联合印发了《“十四五”机器人产业发展规划》，明确提出：力争到2025年，我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，机器人产业营业收入年均增长超过20%，制造业机器人密2023年1月，工信部等17部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，指出：到2025年，制造业机器人密度较2020年实现翻番，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升，聚焦10大应用重点领域，突破100种以上机器人创新应用技术及解决方案，推广200个以上具有较高技术水平、创新应用模式和显著应用成效的机器人典型应请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第11页共59页简单金融成就梦想研究2.1驱动力：机器替人，产业升级，通用复苏短中长期多重因素共振，工业机器人行业持续高成长：1)短期：顺周期属性，受益于制造业复苏；2)中期：制造业自动化、数字化、智能化升级，加速行业需求释放；3)长期：降本增效是机器替人的主旋律，机器人渗透率持续提升。源：申万宏源研究 (一)短期：工业机器人作为通用设备，受益于下游制造业复苏请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第12页共59页简单金融成就梦想01061140106114927120503810611492712050381061149271205038工业机器人作为通用自动化产品，下游制造业领域广泛，具有很强的顺周期属性；按图索骥来看，通用设备行业通常呈现为期3年的周期性波动。1923年英国经济学家约瑟夫基钦提出经济存在40个月左右的短周期，也称“存货周期”。存货、物价等数据每隔3-4年，约40个月会存在一次有规律的变动，本质上是企业生产和库存变化的波动，厂商生产过多时会形成存货，后期将减少生产投入，库存减少后企业将加大生产，补充存货，对应形成主动去库存、被动去库存、主动补库存、被动补库存四个阶段。机床是工业母机，机器人为通用自动化加工设备，其需求变动和制造业资本开支相关性较强，为典型的制造业复苏的中观观测指标。通过复盘过去10年国内金属切削机床产量、国内工业机器人产量、日本对华机床订单数据，可以观测到我国的库存周期为3年左右。0%60%40%20%%金属切削机床产量-月度同比工业机器人产量-月度同比叉车销量-月度同比模拟周期10过去一轮周期于21年5月见顶，经过一年半下行已进入周期底部，2023年基本面向好。最新数据来看，2022年12月国内金属切削机床产量同比下滑11.70%，工业机器人产量同比下滑9.5%，这与12月PMI数据(47%)基本一致。2023年2月PMI为52.6%，环比增加2.5pct，连续两个月高于荣枯线，景气度持续上升。生产指数和新订单指数分别请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第13页共59页简单金融成就梦想3071307103710330713071037103711104070147100147001047013年1-2月PMI数据连续位于荣枯线以上000045000400005000000025000200000000%60%40%20%%4948474645工业机器人月产量(台)yoy(右，%) (二)中期：我国制造业向高端化迈进，自动化程度亟需全面提升。工业机器人相比人工，可以提高生产质量、提高生产效率。1)提高生产质量：机器人由程序设定好执行，出现错误的可能性低，而工人存在主观性和不确定性，因此各个环节的自动化生产可以提高产品的稳定性和可靠性，而这两点往往是“中低端”产品到“高端”产品的差距所在；2)提高生产效率：生产工人长时间工作会疲惫、容易出错，每日工作时间有限，而工业机器人不会感觉到累，可以实现24h全天候工作，大大提高生产效率，未来中国制造业走向高端化，将直面日企和德企的竞争，本质上是自动化程度和生产工艺的竞争。德国、日本等制造业强国已实现精细化生产，检测、包装、仓储全流程自动化程度高，以保障产品的稳定性和可靠性。相比之下，我国制造业的自动化水平较低，多处于产业链中“低附加值”环节中，当前的制造业模式难以为继，正在向精细化、高附加值、自动化、数字化、智能化方向转型。为此，中国政府自“十五”规划开始直到“十四五”规划一直将攻克机器人核心技术最为一项核心要务持续推进，提出到2025年，中国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。目前汽车、3C、新能源行业的自动化水平较高，未来长尾的制造业渗透率有望提升。复盘过去，汽车制造最先实现工业自动化，汽车行业具有大批量、少品种、重复性、危险性等典型特征，且需求量巨大，日本、德国作为主要汽车制造国，劳动力严重不足，催生了大量工业机器人需求。日本的发那科、安川电机、瑞士的ABB和德国的库卡(被美的收购)“四大家族”也在汽车工业浪潮中逐渐崛起。近年来，全球3C、锂电、光伏、新能源车&零部件等新兴行业高速发展，作为新兴产业，在行业起步阶段已经开始追求无人化、自动化生产，尽量减少人工，各环节到涉及到自动化设备、工业机器人的使用，成为近几年工业机器人最大的增请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第14页共59页简单金融成就梦想展望未来，工业机器人发展得益于新兴行业的发展和传统行业的自动化改造，除了上述行业以外，更加广阔的市场来自于传统行业，如食品饮料、医药、石油、化工、金属加工、建筑建材等等，长尾行业的自动化程度仍处于较低水平，未来随着各行业自动化率提升，机器人将更加大有可为。 (三)长期：降本增效是机器人替人的核心驱动力劳动力人口逐年下滑，年轻人进厂意愿低迷，机器替人成为必然选择。根据国家统计局数据，2021年中国劳动力人口数量占比62.5%，劳动年龄人口的数量和比重自2012年9年连降。2022年我国新出生人口956万人，总人口自然增长负85万人，首次出现人口负增长。回看当下年轻人对工作重复性高、工作环境恶劣行业的就业意愿减弱，再加上人口红利的消退，部分行业“招工难”“用工荒”“人员流失”等现象日益加剧，制造业企业不得不采用工业机器人进行替代。劳动力成本上升，机器人成本下降，机器替人经济性凸显。2020年，全国就业人员平均工资达9.74万元/年，同比增长7.6%。其中，采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应，建筑业等第二产业的平均工资水平连续十年增长，2010-2020年制造业生产工人年薪由4.64万元增长至8.28万元，基本翻倍，人力成本的大幅增加压缩了企业的利润空间，选择成本更低的机器人成为重要解决途径之一。同时，随着工业机器人的技术进步、零部件国产化和规模化生产，平均销售价格持续下降，机器替换人工可以大幅节省制造成.05.00.95.90.85.80.75.70.65201020112012201320142015201620172018201920202021劳动力人数(亿人)制造业城镇就业人员平均工资(右，万元)0000000004.00002.00-疫情对生产端的劳动力形成明显冲击，企业提高对机器人接受度。过去三年，不定时的“封控”造成工厂停工和供应链断裂，冲击供给端。制造业研发、技术和生产工人短缺问题愈发凸显，部分企业因此被迫停工停产，中小型企业及劳动密集型企业中该问题尤为突出。疫情对制造业的冲击大幅提高了企业对自动化和人工智能的接受程度。麦肯锡2020请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第15页共59页简单金融成就梦想010717170107171010717170107171701071717三年增速(%，右)年7月对800名资深高管的全球调研结果表明，2/3的受访者表示他们将在一定程度上或者大幅提高对自动化和人工智能的投资。疫情后制造业工人的工资抬升和工人短缺现象或进一步加剧，企业需提前规划布局，部署自动化设备。参考海外疫情后的制造业工人情况，美国在2022年疫情放开以后，薪资水平持续攀升，亚特兰大联储薪资增长指数从3增长至6左右；2022年12月制造业职位空缺数的增速27%，仅次于休闲住宿业的增速。这些现象的背后一方面是由于新冠疫情之后经济复苏带动制造业复苏，另一方面是劳动力增长缓慢，年轻人更加不愿进行重复、枯燥的生产作业，因此出现较大供需缺口。876543210美国:亚特兰大联储薪资增长指数:12个月移动平均美国制造业职位空缺数较高(2022年12月)250020000027%27%27%14%16%0%25%20%15%10%5%%职职位空缺数(千人)2.2预计2025年国内市场规模达千亿中国工业机器人市场快速发展，市场销量10年扩增10倍。2012年之前，中国机器人产业链还未形成，机器人整机和零部件由外资绝对主导，国产领域基本空白。2013年-2017年，中国工业机器人高速成长，主要得益于政策扶持、产业转型升级、汽车和电子行业快速发展。2018-2019年，受中美贸易战及全球经济下行影响，汽车和电子行业投资疲软，市场增速放缓。2020年以来，中国机器人市场复苏，海外订单及用工难现象加速企业的机器替人进展，下游行业延伸至锂电、光伏、金属加工、食品、医疗等一般工业，机器人渗透率快速提升。根据IFR数据，2012-2021年中国工业机器人的销量从2.3万台增长至26.8万台，年均复合增速达31%；2017-2021年市场规模从46亿美元增长至75亿美元。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第16页共59页简单金融成就梦想0250200%60%50%40%30%20%10%0%工业机器人销量(千台)同比增速(%，右)规模增速14%400025.00%20.00%5.00%0.00%20172018201920202021市场规模(亿美元)同比增速(%，右)我们对未来工业机器人的市场规模增速进行敏感性分析，做出2022-2026年悲观、中性及乐观的情景假设。1)出货量：参考睿工业对中国工业机器人的市场调研，预计2022年销量增长9%。考虑到工业机器人作为通用设备，受到下游领域资本开支影响呈现周期性波动，增速难以判断，因此我们直接对年均复合增速进行假设。我们假设悲观、中观和乐观的增速预期分别为10%、20%和30%。考虑到《“十四五”机器人产业发展规划》中提出，到2025年机器人产业营业收入年均增长超过20%，我们认为中观假设20%的增速目标实现的可能性较大。2)单价：根据IFR数据，2020-2022E中国工业机器人平均单价为25.6/19.6/20.8万元，我们假设2023-2026年工业机器人单价为20万元/台。市场测算结果：在悲观、中观和乐观的增速假设下，预计2026年中国工业机器人出货量分别约为42.8万台、60.6万台和83.5万台，市场规模约856亿元、1212亿元和1670亿元。表1：中性假设下预计2026年工业机器人市场规模约1212亿元人单价(万单价(万出货量预测(千台)市场规模预测(亿元)销量(千台)速(%速(%) (亿美元) (亿元)元/台)------------------5------------------148请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第17页共59页简单金融成就梦想3.全产业链发展完备，国产替代正当时工业机器人产业已形成较为完备的产业链分布：上游零部件：控制器、伺服电机、减速器合称三大核心零部件，价值量占比接近70%，传感器和末端执行器为配套零部件；中游本体制造，即“主机厂”：产品类型以多关节机器人和SCARA机器人为主；下游集成应用，包括两种类型：一是单台机器人系统集成，机器人本体搭载末端执行器，可实现焊接、搬运、装配等实际功能；二是生产线集成，由多台机器人联合工作，构成生产加工流水线。终端：工业机器人作为自动化生产设备，广泛应用于汽车、零部件、3C电子、金属加工、家电等各行各业中，下游领域非常广泛。控制器、伺服电机和减速器是工业机器人的三大核心零部件：控制器是机器人的“大脑”，直接决定了机器人的运动轨迹和速度，是机器人中的核心，但基本由机器人主机厂自制，价值量占比约15%；伺服电机是机器人的“驱动力“，由驱动层和执行层构成，产品具有通用性，且技术成熟，价值量占比约20%；减速器是重要的传动装置，对机器人的重复精度至关重要，并且作为纯粹的机械件，主机厂基本选择外购，因此，其在机器人中价值量占比最高，占32%。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第18页共59页简单金融成就梦想其他,15%减速器,2%外壳,18%控制器,控制器,产品牌分化严重工业机器人本体有多种形态，以四轴和六轴为主。根据通用化程度，本体可分为通用机器人和专用机器人，通用机器人为可应用于多行业多场景的机器人，专用机器人为针对特定行业、场景和功能而定制开发的机器人；根据结构特点，本体可分为多关节机器人、SCARA机器人(四轴)、并联机器人、直角坐标机器人和协作机器人等。在2020年中国机器人市场中，多关节机器人占比63%，SCARA机器人占比30%。表2：工业机器人本体有多种形态，以四轴和六轴为主及其特点观主要应用场景器人个、实现运动切割、装卸货、表面、测试等大量场景器人和一个移动关节器人并联，动平台+静平台+运器人XYZ由制品、医疗测高、造价便宜低、占空间小计算困难食品、医药、电子场景：物料搬运、包装、分拣请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第19页共59页简单金融成就梦想传动装置教低、包装安全性、集成度高 (易于使用)、与人协同工作、灵活部署、负载低行业：3C、汽车零部件、科研教育、机械加工场景：装配、搬运、拧钉、检测、拣源：中国电子学会、申万宏源研究市场格局形成金字塔结构：四大家族占据龙头领先地位，其次其他外资和国内龙头位于第二梯队，最后大部分国内中小企业集中于长尾、分散的市场。根据睿工业数据，2021年国内机器人本体出货量25.6万台(本土销售)，其中，出货量超过2万台的公司有四家：发那科、ABB、安川、爱普生，1万台-2万台之间的公司有四家：库卡、雅马哈、埃斯顿、汇川技术，1千台-1万台之间的公司有26家，剩余公司出货量低于1千台。分产品型号来看，六轴机器人以四大家族为主，scara机器人和协作机器人领域的国产化率最高。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第20页共59页简单金融成就梦想科科机睿工业、申万宏源研究过去工业机器人行业之所以由四大家族垄断，主要由于整车制造为机器人的主要下游，而其供应链体系稳定且封闭，格局稳固。一方面，工业机器人属于非标准化定制设备，下游应用会反哺设备迭代，形成用户粘性，另一方面，汽车行业对供应商要求极高，认证周期极长，且长期不更换。日本的发那科、安川电机、瑞士的ABB和德国的库卡(被美的收购)并称工业机器人四大家族，在工业机器人行业内深耕数十年，是全球工业自动化升级浪潮的见证者和引领者，它们与日本和欧洲的汽车整车厂形成长期合作关系。因此，过去四大家族在行业内占据垄断地位表3：四大家族主要深耕整车制造领域财务数据(2021年)通公司的自动化部956年研制出日本第一台数控系统；5513亿日元(折合人民币约276亿元)，工业块，分别占比38%、27%、21%、14%的重复定位精度可以达到±mm工的刀片补偿功能算法应用在机器力较为一在满负载运程中，当%弧焊机器人4585亿日元(折合人民币约229亿元)，运动分别占比50%、39%和%负载大，稳定性高，在满负载速度运行的过程中不会报警，甚至能够过载运行，适用于汽车等重负载精度不高格请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第21页共59页简单金融成就梦想洲首条机器人多点焊生32.86亿欧元(折合人民币237亿元)，系统集保健和中国分部20%、6%和18%操作的壁垒较低，在人机界面简2)重负载机器人性能优异。在重载KGKG销量最卡，故障率高B头全球最大的电力供应商之人业务，开始布局机器人297亿欧元(折合人民币2142亿元)，电气、运分别44%、23%、21%%的整体性，六轴一起联合运作的精准精度、运动速度、周期时间、可设计等机器人的性能，大幅度提贵、交货期长量稳定性较工业机器人需求延伸至泛工业，供应链格局重塑，国产外资差距缩小。1)3C制造业注重性价比，国产品牌优势明显：过去20年内，全球3C行业取得了高速发展，我国是3C产能最大和需求最大的市场，在产业链上主要处于生产制造和加工组装环节。3C产业链中，机器人的应用十分广泛，包括搬运码垛机器人、分拣机器人、焊接机器人、喷涂机器人和切割机器人等，主要以小六轴机器人和SCARA机器人为主。3C行业相比汽车行业这一“红海市场”，外资品牌在3C行业的应用经验和客户基础优势并不明显，更加注重机器人的性价比和本土化优势，给国产机器人在3C领域的发展创造了巨大机遇。2)锂电、光伏、新能源车&零部件等新兴行业高速发展，国产与外资品牌同台竞技：我国在锂电、光伏产业和汽车零部件产业当中一骑绝尘，创造了大量工业机器人需求量，四大家族在新兴领域并不具备绝对的先发优势，供应链体系仍在建立和发展的过程中，而国产机器人品牌更具有灵活性，为特定领域开发专用型机器人，如埃斯顿开发光伏专用机器人和适用于锂电行业的大负载scara机器人，快速切入供应链体系中；未来随着新兴产业持续高速发展，国产机器人厂商的份额有望进一步提升。图19：电子、金属加工、锂电、光伏等行业贡献较大机器人增量(台、%)请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第22页共59页简单金融成就梦想800000000600000000400000000200001%63%45%3%32%8%41%45%3%32%8%24%7%0%60%40%20%%2019202020212022Q319-21年增速机器人整机的国产化率不断提升。根据睿工业数据，2017-2021年中国工业机器人国产化率由24.2%提升至32.8%。2022年四大家族等外资企业机器人缺货，交货期延长，国产机器人份额进步一提升。其中，埃斯顿和汇川技术的市场份额从2019年的2%提升至2021年的4%。在不确定的外部环境中，高端制造装备的自主可控至关重要，随着我国机器人本土品牌的进步，将缩短与外资品牌之间的差距，加速国产替代的进程。8%6%4%2%%3%2%2%2%2%2%2%2%201920202021发那科上海ABB安川爱普生库卡雅马哈埃斯顿汇川川崎新时达电气工业机器人本体环节具有研发投入高、偏同质化竞争、盈利性较弱、进入壁垒低但从①偏同质化竞争，公司需形成自身的差异化优势。作为工业用品，客户看重的指标为性能参数(能用)、简单易用性(好用)，其次为性价比和服务等。由于机器人产品形态较为单一，因此机器人本体厂商需要培养自身在这几方面的差异化优势。目前，四大家族在性能参数上稳居前列，各自的竞争优势和目标市场均存在差别，例如发那科的数控系统请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第23页共59页简单金融成就梦想为全球顶级水平，机器人在轻负载、高精度上具有优势，安川电机的电机惯量最大，因此负载大、稳定性高，同时在四大家族中性价比最高。②进入壁垒低，但从中低端迈向高端的壁垒极高。工业机器人偏“组装”，且配套产业链已较为成熟，因此对于新进入者而言，其进入壁垒并不是非常高，因此大多数公司都集中在“中低端”领域，呈现出一定程度的产能过剩。但从中低端到高端属于“质的飞跃”，需要高额研发投入、尖端技术人才和高端设备仪器，极少数企业才能完成这一环节的跨越。③研发投入高。机器人设计的技术主要包括感知、控制和执行，核心为运动控制，最终性能上体现为对更高精度、更快速度和更高稳定性的持续追求，本体厂商对运动控制技术的掌握程度，决定了机器人所能达到的高度。机器人本体公需要持续投入较高的研发费用，首先攻克零部件的性能参数，其次追求本体的易用性，此外还需要对下游应用领域进行深刻理解并做定制化开发。2022年前三季度埃斯顿、汇川技术、埃夫特、新时达、机器人的研发费用率平均为9%。④盈利能力较弱，随着规模效应的释放有望改善。由于工业机器人偏同质化竞争，因此竞争激烈，甚至出现低价竞争的现象，导致毛利率水平不高；其次，机器人本体涉及到设计研发、销售、售后等多个环节，因此研发费用率、管理费用率和销售费用都居高不下。随着公司综合实力的提升，出货量的增加，从而实现收入端的量价齐升和费用端的规模效应，迎来盈利拐点。%%4%2%%20182019202020212022Q3埃斯顿埃夫特-U新时达机器人汇川技术请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第24页共59页简单金融成就梦想30%20%10%30%20%10%0%40%0%20%%20182019202020212022Q3机器人汇川技术201820182019202020212022Q3汇川技术减速机为关键传动装置。减速器与电机共同作为机器人传动装置，由于电机输出的速度快、扭矩小，用于降低转速、增加扭矩，共同保证机器人平稳精确运行。机器人用精密减速器主要包括RV减速器和谐波减速器两种。其中，1)RV减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重负载应用，通常用于多关节机器人的机座、大臂、肩部等重负载环节，应用场景包括汽车、运输、港口码头等；2)谐波减速器体积小、零部件数量少，同样具有精度高、传动比的特点，适合小型、中低负载应用，通常用于机器人小臂、腕部和手部，应用场景包括3C、半导体、食品、注塑、磨具、医疗等。表4：RV减速器与谐波减速器分别用于重负载、中低负载关节处速器图点级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前。点共同优势：精度高、传动比大点负载高、刚度高、疲劳强度较高重量重、体积大，无法用于轻负载领域；零部量多、制造和装配难度大，不利于大规模生产体积小、零部件数量少位；由于柔轮的反复变形，存在疲劳强度的问题场景用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负主要应用于机器人小臂、腕部或手部。领域中通常使用配有RV减间5000-8000元/台请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第25页共59页简单金融成就梦想源：绿的谐波公告、申万宏源研究机器人用减速机为减速机行业的一个分支，属于精密性减速机，主要包括RV减速机和谐波减速机两种类型，具有技术门槛高、研发周期长、规模效应强、盈利能力强等特征，市场集中度较高，但市场空间较小，属于“小而美”的细分赛道。①技术门槛高，研发周期长。减速机的技术难点在于齿形设计、材料、加工设备、工艺、一致性和稳定性。齿形设计要求公司拥有自研专利，如哈默纳科的“IH齿形”和绿的谐波的“P型齿”为其产品性能高于“渐开线齿形”减速机的关键；材料有赖于资源禀赋和长期研制试验，是国内较为薄弱的产业链的环节；加工设备的加工和切割要求很高，需要进口价格昂贵的高精度数控磨床、滚齿机，后期还需要调试和改进，前期资金和人才投入较大；加工工艺有赖于长时间试错中总结出来的经验积累和对下游领域的深刻理解；最后，一致性和稳定性意味着在规模化量产的情况下产品的次品率极低，长时间运行之后产品不容易出现问题，这要求公司的具有成熟的技术工人或者较高的自动化水平。RV减速机和谐波减速机的技术难点存在一定差异。其中，RV减速机设计复杂，由100多种零配件组成，对零件的加工精度、工艺和规模化量产的稳定性要求极高；且RV多用于中重负载领域，最高可达1000kg，对其强度、刚度和抗疲劳能力有极大挑战；谐波减速器的设计相对简单，只有三个零件构成，其难度主要在于柔轮，谐波减速器的传动原理为两个齿轮之间的啮合运动，柔轮不断发生形变，并且厚度很薄，对其疲劳寿命、重复性精度、负载能力都有挑战。②规模效应强。减速机作为纯粹的机械零部件，是一种标准化产品，对不同客户的定制化开发程度小，因此随着公司出货量的增加，前期的设备投入形成的折旧费用将逐渐摊薄，减速机的制造成本逐渐下降。图24：RV减速机由100+零部件构成③盈利能力强，毛利率较高。由于减速机的技术壁垒较高，市场竞争程度较低，尚未出现价格战的现象，并且产品存在规模效应，因此毛利率和净利率普遍高于机器人本体环请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第26页共59页简单金融成就梦想节。2022年前三季度绿的谐波、中大力德和双环传动的毛利率分别为51%/24%/21%，净利率分别为37%/6%/9%，明显高于机器人本体公司。60%0%40%0%20%%20182019202020212022Q3绿的谐波中大力德双环传动0%45%40%5%0%25%20%%%20182019202020212022Q3绿的谐波中大力德双环传动④机器人本体厂商基本选择外购，因此减速器品牌保持较高议价能力。原因有三：①减速器在机器人中具有重要作用，决定了机器人运行的平滑度、稳定度，如果机器人本体厂商采用价格低廉的减速器，会牺牲机器人性能，降低产品竞争力，因此愿意支付较高溢价；②减速器是机械结构件，技术壁垒较高，精密减速器更是需要常年累月的技术和经验积累，新进入者难以进入；③机器人本体厂商的优势在于运动控制和集成应用，并不擅长精密加工，即使自主研发减速器，其性能很难超过专业的减速器厂商，因此直接外采是最表5：国内外机器人本体厂商均外购减速器器器驱动电机资BB科卡人购购购购购购购购购中中斯顿达夫特购购购购购制减速机行业的市场集中度高，其中谐波减速器的国产化率更高。1)RV减速器仍由外资主导，国内公司努力突破：根据GGII报告，中国工业机器人RV减速器市场中，2021年日本品牌纳博特斯克占比52%，依然占据主要地位，环动科技(双环传动子公司)占比15%，是国内连续4年实现出货量第一的品牌，日本住友占比5%，其余市场被国内品牌请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明第27页共5