自动化设备零部件数控机床行业需求分析

自动化设备零部件数控机床行业需求分析

自动化设备零部件数控机床行业需求分析数控机床装备制造业智能制造的工作母机，是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志，也是伺服电机应用最多的行业。近年来，我国已经连续多年成为世界最大的机床装备生产国、消费国和进口国，产业规模持续扩大。2019年，中国数控机床产业规模达3，270亿元，2020年受疫情影响，中国数控机床产业规模下降至2，473亿元，2021年受疫情的影响及能源供应限制，中国数控机床产业市场规模与2019年相比呈小幅上升。预计2022年数控机床产业规模将达3，780亿元。当前我国处于产业结构的调整升级阶段，先进制造业将逐步替代传统制造业，随着数控机床下游产业的不断升级发展，对机床加工精度和精度稳定性等要求越来越高，中高端产品的需求日益凸显，我国中高端数控机床国产化将加速发展，推动上游关键零部件产业的快速发展。从工业机器人看工业自动化的长期趋势工业自动化设备主要含有工业机器人和数控机床两大类，就产业链而言，工业机器人是工业自动化的构成主体。在控制层面，工业机器人囊括DCS、数控系统等工控产品，进行。在控制层面，工业机器人囊括DCS、数控系统等工控产品，进行自身目标和功能的管理。在驱动层面，各类驱动器和软启动器等工业自动化涵盖行业亦存在于工业机器人产业之内。在执行层面，伺服电机是工控和机器人产业均不可或缺的重要组成。工业机器人可以认为是更需运动控制的易用型数控机床。相比数控机床，工业机器人通用性更好，运动能力更强，更易操作和维护。截至2021年末，我国工业机器人年产量已超过数控机床，突破30万台，同时由于工业机器人单机价格更高，拥有更大的市场规模，2021年总体价值规模达到706亿元，同期数控机床市场规模466亿元。此外，工业机器人拥有更广阔的下游集成空间，未来成长空间显著。工业机器人是工业自动化输出设备的典型代表，代表着工业自动化的高成长性。我国人口红利逐渐消失，制造业就业人员持续降低，我国制造业就业人数自2013年达到峰值后持续降低，2020年已降至不足4000万，一方面是因为15-64岁适龄劳动力人口比重持续下降，而总人口近年间增长趋缓，近十年净增长不足1亿人；另一方面是因为我国制造业转型升级加速，逐渐降低劳动密集型产业占比，向第三产业发展的趋势明显。劳动力价格持续上升，机器换人大势所趋。人口红利的消失伴随着劳动力价格的上升，我国制造业就业人员年平均工资从2006年的1．8万元持续上升到2020年的8．3万元。但从进口均价来看，尽管库存、汇率、类型等因素对于价格造成了一定的影响，工业机器人价格整体仍呈下降趋势。3C产业机器人寿命4年左右，其他产业寿命则更长，维修保养成本也较低，生产效率和精度远高于人工，制造业领域内机器换人是大势所趋。我国工业机器人发展主要经历四个阶段萌芽、渐起、高增和调整。2009年之前尚未广泛发展，处于萌芽阶段，彼时汽车产业落后，3C电子刚刚开始承接产能转移，自动化率较低，我国工业机器人安装量自2010年起开始明显增加，主要因为汽车、3C产业需求旺盛，自动化程度提高；2013年至2017年高速发展，主要由于政策及补贴密集出台，价格下降，汽车、3C电子产业及自动化市场爆发增长；2018年之后充实调整，补贴开始减少，贸易摩擦也有所影响。全球工业机器人保有量增长平稳，近年来每年增长10%左右，中国工业机器人保有量增速在2017年之前较高，年增速高达30%以上，2018年后因安装量增速下滑及设备逐渐到期报废，增速降至全球整体水平。中国工业机器人产业经过多年发展，仍然与发达国家有一定差距。从工业机器人密度（每万人拥有工业机器人数量）来看，我国近年来持续增长，但我国工业机器人密度仍与前列国家有一定的差距，有足够的成长空间。从长期来看，我国工业机器人密度有望达到日本和德国的水平，目前仍有50%的增长空间。由于机器人存在折旧，普遍寿命在4-10年左右，预计未来几年国内工业机器人市场更新换代需求激增。2020年我国工业机器人市场销售规模为422亿元，2022年预计达到552亿元，5-10年内有望达到年均千亿的市场规模，而系统集成市场规模一般是本体的2-3倍，目前已有上千亿规模。工业机器人代表了工业自动化的高成长性，并且有人机协作、人工智能、数字化、轻型化和普及化的趋势，这些也都是工业自动化的趋势。人机协作可以将人的智能性和机器人的高效性相结合，并且提升有人车间的安全性。随着智能学习框架的发展，工业机器人有望加载人工智能算法，从工作中积累经验，进一步提升效率。数字化契合万物互联发展趋势，一方面收集大数据进行学习，另一方面参与物联网提升控制能力。轻型化可以拓宽工业机器人的应用场景，用于精密度更高的工业，为工业机器人开辟了新的机遇。普及化要求目前还未广泛使用机器人的行业大量使用机器人，这将加快机器换人的速度，进一步提升全社会的生产效率。自动化设备综述自动化设备面向整个制造业生产效率的提升，更符合当前高质量发展的时代特征，具体包含了通用、专用自动化两大类。其中，专用自动化面向下游的3C、光伏、锂电等行业，受到下游投资节奏的影响；而通用自动化的应用领域、客户结构更加复杂，具体包含了工业机器人、数控机床、激光器等产品。产业链：核心零部件重要性凸显人形机器人产业链主要包括上游核心软硬件（硬件包括伺服电机、减速器、控制器、传感器等；软件包括机器视觉、人机交互、机器学习、系统控制等）；中游本体制造商和下游应用（包括迎宾接待、高校科研等）。其中核心零部件重要性十分突出，一方面高性能的零部件是实现机器人感知与运动的基础；另一方面核心零部件成本占比较高。以传统工业机器人为例，核心零部件占据了工业机器人整机70%以上的成本。（一）减速器主要包括谐波减速器和RV减速器，目前仍主要被日本企业所垄断，近年来在绿的谐波和双环传动等国产龙头的带领下国产化率逐步提升。考虑到人形机器人将为减速器市场需求带来较大增量，根据测算2025年全球谐波减速器市场空间有望达147．5亿元，2022-2025年CAGR=59．5%。（二）控制器主要控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，近年来机器人控制器市场需求稳步增长。竞争格局方面由于机器人控制器多为本体厂商自制，竞争格局与本体类似，国外企业占据主导地位，国内外差距主要体现在软件算法，近年汇川、埃斯顿等国产机器人龙头正逐步追赶。（三）伺服系统主要包括驱动器和伺服电机。相较于通用伺服、机器人用伺服对响应速度，负载能力，体积质量等要求更高，因此国内外差距也更大。近年来汇川、埃斯顿等国产品牌迅速发展，在中低端伺服领域已实现大规模量产，并不断投入研发向高端伺服系统迈进。未来发展前景（一）政策支持促进产业迅速发展机械设备零部件生产对我国装备产业发展具有重要战略意义，其发展受到了国家政策的鼓励。2021年我国政府针对制造业出台了一系列减税政策，其中，先进制造业增值税期末留抵退税政策对于符合条件的先进制造业企业是较大的利好，促进产业迅速发展。（二）自动化智能化推动产业高质量发展过去，我国铸造产业粗放式发展，生产工艺较为落后，自动化生产水平普遍不高，生产效率低下，造成较高能源浪费。当前，我国与5G、大数据、工业互联网等新一代技术相关的基础设施逐步建设完善，制造业自动化和智能化升级，将推动我国机械设备零部件制造行业生产效率及产品品质提升，带动产能向中高端产品领域汇集，为产业未来持续、健康发展提供有力支撑。（三）下游技术升级需求强劲激发产业成长核心零部件产品具有高附加值、高毛利率特征。近年来，随着国内液压、空压与机械传动产业技术和工艺水平的不断提高，相关核心零部件国产需求愈发强烈，需求的持续爆发，有助于国内优质连续铸铁企业以及机械设备零部件制造企业摆脱中低端产品低价竞争困局，获取更为广阔的增量市场和成长空间。行业竞争格局目前，全球传动件生产企业主要分布在美国、德国、意大利、日本以及中国大陆。从行业竞争格局来看，国外优势企业凭借几十年的技术积累，拥有强大的研发能力，产品性能优异，品牌优势及营销网络优势明显，市场占有率较高。从市场化程度来看，中高端传动件产品市场由于技术水平要求高、资金密集度高、专用性强，具有较高的市场进入壁垒，市场上规模较大的企业有限，市场集中度通常较高。低端产品市场由于技术水平和市场准入门槛要求相对较低，市场需求较大，因此生产企业众多、竞争激烈，基本呈现充分竞争格局。我国传动件行业竞争较为激烈，地域分布相对较为集中，主要分布在华东、西南、闽南及华北地区。同时，我国传动件行业整体自主创新能力较为薄弱，中低端过剩，高端不足的现象明显，中低端产品占比较高。以弹簧加压直接制动电机型式的电磁制动器属于新型制动器，欧美等发达国家对电磁制动器的研发工作开展得非常深入，电磁制动器市场相对集中，前十名制造商的收入约占总收入的七成。弹簧加压式电磁制动器在我国的发展起步较晚，国内部分厂商企业借鉴国外弹簧加压式电磁制动器的商业成品技术，研发出了一系列适应中国市场的低成本制动器产品。但在电梯、风电等行业对制动器安全性或对寿命要求非常高的行业，主要还是依赖国外进口。随着国内电磁技术不断提升，对于电磁制动器在中高端领域的应用逐渐出现国内供应商的身影，意味着在中高端领域逐渐开始实现，未来成长空间较大。替代已经开始，国产化率将持续走高谐波传动技术的出现是对机械传动技术的重大突破，谐波减速机作为传动系统高端产品的代表在机器人产业中得到广泛的应用。但由于我国对谐波减速机的研究起步较晚，目前谐波减速机市场仍由国外主导。哈默纳科与纳博特斯克占据了全球工业机器人减速机市场70%左右的份额。近年来，机器人的核心零部件国产化率持续上升，以绿的谐波为代表的国内厂商已实现了谐波减速机的量产，市场占有率不断上升。自动化设备行业竞争情况目前非标自动化行业集中度较低，千亿级别市场头部公司企业市场占有率极低。非标自动化行业总SKU量极大，单一厂商难以全面覆盖。标准化程度相对较低，生产柔性要求高，对企业技术和供应链积淀要求高。此外，下游客户相对分散，客户对接工作量大。且国内FA行业起步晚，市场随产业升级步伐近年快速增长。加之信息化平台的普及和进步，逐步使得一站式供应商突显出其资源整合优势。国外企业进入中国后优先布局，国内企业依靠本土化和借鉴国外企业经验同样加速布局。目前本领域已上市内资企业仅有怡合达一家，未上市涉及此领域的企业还有仕瑞达、三益、工博士、爱安特、安昂商城等。自动化设备行业市场现状从全球市场规模来看，全球自动化设备市场规模逐年增长，增长态势良好。预计到2023年将达到3066．7亿美元。近年来，随着新兴产业的蓬勃发展，我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展，促进我国自动化设备市场规模不断增长。据统计，2020年我国自动化设备市场规模为1895亿元，同比上涨16．08%，年均复合增长速度为7．44%，保持稳定增长态势。自动化设备关键零部件行业发展特点自动化设备传动与制动系统关键零部件，主要配套于各种类型，工业电机，最终应用于数控机床、机器人、电梯等多个自动化设备领域。自动化设备零部件行业的发展与下游行业的发展和景气状况有较强的联动性。作为重要的自动化设备零部件之一，传动与制动行业的发展与工业自动化应用领域的拓展密切相关。随着我国宏观经济的稳定以及国家相关产业政策的出台，下游行业进入快速发展阶段，下游行业市场容量持续扩大，对自动化设备零部件行业的发展产生强大的驱动作用。同时，下游行业对自动化设备零部件行业产品性能指标要求的提高进一步推动了自动化设备零部件行业技术研发和自主创新能力的提升。随着近年来全球制造业向中国转移，传动与制动领域的中国企业获取了先进技术和制造经验，整体行业发展较快，但由于我国核心技术和高端产品对外依存度依然较高，国内企业仍与发达国家的竞争对手存在较大的差距。国内企业主要集中在传统设备领域，如工程机械、重型装备、轨交装备、电动工具等，产品以中低端基础产品为主，而工业机器人、高端数控机床、半导体设备等自动化设备领域依然被国外企业占据较大的市场份额，轴承、高铁齿轮箱、机器人减速机等高端产品主要依赖进口。外资企业产品价格昂贵，售后维修保养费用高昂，服务响应不及时等都直接制约了我国装备制造业工业化、自动化进程。随着我国企业技术研发实力的不断增强，产品性能不断提升，越来越多的优质企业将有可能参与到高端产品市场竞争，进口替代潜力巨大。随着信息技术与制造技术的发展，以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线等智能制造装备产业体系初步形成，自动化设备对其传动与制动系统的智能化、精度和可靠性提出了更高的要求。以谐波减速机为例，在智能制造的产业发展推动下，随着谐波传动技术对以刚性构件模式进行机械传动的突破，谐波减速机以其回差小、运动精度高、传动比大、体积小、重量轻等特点在机器人产业中得以成熟应用，已成为机器人等自动化设备核心零部件之一；以电磁制动器为例，在工业自动化快速发展的推动下，电磁制动器以其制动时间短、定位精准，结构紧凑，运转噪音低等特点，在以伺服技术为主的自动控制领域中，已成为数控机床、机器人等自动化设备的关键零部件之一。同时，电磁制动器在起升装备领域中的应用逐渐由电梯向起重机、塔吊、高空平台车、电动叉车、自动化立体停车库、舞台升降等多个行业拓展。随着设备向智能化、自动化的发展，下游应用需求的变化将为传动与制动系统关键零部件将带来更多的市场空间。随着我国智能制造的不断推进，自动化设备在