一、工業機器人迎國產替代黃金時期


1、機器換人 大勢所趨


1956 年,世界第一家機器人公司成立,隨后世界第一臺工業機器人于 1959 年誕生,并于 1961 年開始在美國的通用汽車公司安裝運行;此后,工業機器人應用領域逐漸延伸至電子電器、金屬制品、化學橡膠塑料等行業。


1978 年,美國 Unimation 公司推出通用工業機器人,應用于通用汽車裝配線,汽車工業的自動化生產進入新的階段,生產效率得到改善。之后全球第一臺 SCARA 工業機器人和第一臺 DELTA 工業機器人逐步誕生并投入使用,隨著技術的成熟和多元化,工業機器人的下游應用場景逐步增加。


2000 年之后,全球化進程加速,汽車、3C 等下游行業保持高景氣度,疊加歐美國家人口老齡化,人工成本顯著上升等原因,工業自動化需求持續增加,工業機器人行業在歐美國家的滲透率持續提升。2019 年,受需求端行業的周期性波動影響,全球工業機器人出現短期波動,銷量同比下降 11.6%;2020 年全球工業機器人銷量達 39.7 萬臺,盡管受到新冠影響,銷量同比仍增長 6.4%。


隨著工業自動化浪潮加速 國產機器人如何快速崛起?


全球工業機器人發展進程


由于國內制造業正在加速從勞動密集型的中低端產業切換到高端制造領域,疊加人工成本的快速上漲,工業自動化需求驅動中國成為全球最大的工業機器人市場。1972 年國內開始研究工業機器人,直至 90 年代,市場仍以技術研究為主,為行業后續發展進行技術和人才儲備。


2013 年之后,國家出臺了一系列政策對工業機器人的發展提出詳細規劃,并多次重申其重要性。主要政策包括:1)2013 年的《關于推進工業機器人產業發展的指導意見》;2)2015 年的《中國制造 2025》;3)2016 年的《機器人產業發展規劃(2016-2020 年)》。


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國內工業機器人發展政策節點


國內工業機器人產業自2000開始,發展歷經了四大階段:


1)萌芽階段(2000-2009 年),在汽車等下游行業較為低迷的背景下,國內工業機器人年均銷量僅數千臺,外資巨頭加速布局國內市場,國產供應商主要做集成和代理。


2)興起階段(2010-2012 年),受益于下游汽車、3C 等產業需求的高增長以及自動化率的提升,國內工業機器人行業快速增長,年均銷量超過 2 萬臺,內資集成發展壯大,并逐漸向中上游拓展。


3)高速發展階段(2013-2017 年),隨著政策補貼的密集出臺以及自動化產品價格逐步下降,汽車、3C 等產業自動化市場快速增長,國內工業機器人銷量實現 5 年高增長,國產化率提高到 25%。


4)行業整合階段(2018-2019 年),由于補貼大幅減少以及貿易摩擦的影響,國內汽車、3C 電子等行業需求低迷,工業機器人產銷增速放緩,2019 年銷量約為 14 萬臺,同比下降約 9%,國產工業機器人低端產能出清,市場加速觸底。


2020 下半年以來,由于受到下游需求回暖等因素的推動,國內工業機器人行業景氣度逐步回暖,國產替代加速,行業集中度持續提升。


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國內工業機器人產業發展四大階段


2、下游應用逐步拓展


歐美國家已經在過去幾十年中建立起完善的工業機器人產業體系,專注于自身擁有規模效應的大型工業,并擁有成熟的供應商體系,形成了工業機器人四大家族:德國庫卡、瑞士ABB、日本發那科、日本安川。


產業鏈方面,工業機器人行業的上游和中游分別為控制器、伺服系統、減速機等零部件領域和機器人整機制造;下游為系統集成,主要涵蓋焊接、分揀、噴涂等生產領域;終端客戶包括汽車、3C、金屬、食品等行業。工業機器人應用場景廣闊,其中海外品牌工業機器人在汽車市場已實現成熟應用,領先國產工業機器人。


隨著工業機器人應用場景從汽車等領域逐步轉向通用制造業以及新興產業,如新能源鋰電池和光伏等行業,國內企業與海外供應商可避免走入同質化低價競爭,增量市場空間廣闊。


在小負載焊接領域,國產工業機器人的重復定位精度和覆蓋范圍已與“四大家族”產品相近,最高軸速上仍與海外品牌相比稍有差距。在重復定位精度方面,國產工業機器人可精確到0.05mm,與海外主要供應商的工業機器人精度相近,而與海外精度最高的機器人(0.02mm)相比仍有一定的進步空間。


在覆蓋范圍方面,國內主要供應商機器人可實現1440mm-2010mm,與四大家族產品可實現的 1200mm-2028mm 大體相當。最高軸速方面,國內除了工業機器人龍頭可達約 700°/s 外,大部分工業機器人的最高軸速與海外品牌仍存在一定差距。


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國內外企業焊接工業機器人參數對比


二、換道超車,國產替代加速


目前汽車行業仍為國內外工業機器人供應商下游主要的應用領域;其中海外品牌下游主要應用于汽車整車,國內品牌主要提供沖壓、焊接、噴涂、包裝等汽車行業細分領域的機器人產品。


埃斯頓焊接技術優勢顯著,2020 年完成了對領先的焊接企業Cloos 的并購重組,目前公司壓焊技術已超過部分海外品牌,細分領域龍頭初現;埃夫特噴涂技術優勢明顯,公司先后在境外收購噴涂機器人制造及系統集成商 CMA、通用工業機器人系統集成商 EVOLUT,機器人噴涂技術加速提升。


2021 年,埃斯頓發布了與河南駿通車輛有限公司簽署機器人銷售合同的訂單,標志著公司在專用車輛整車制造的領域獲得規模性訂單。我們認為,隨著下游制造業需求的逐步回暖,工業機器人行業景氣度有望持續提升,汽車行業作為下游主要的應用領域,市場空間廣闊。


埃斯頓規模性標桿項目的建立打開了國產工業機器人供應商在整車制造領域的市場空間,隨著國內供應商技術水平不斷提升、項目經驗逐漸豐富,國內品牌在汽車行業的滲透率有望持續提升,國產替代加速。


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國內主要工業機器人企業應用領域


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國內主要工業機器人企業客戶結構


截至 2020 年,國內非汽車領域的工業機器人應用占比已由 2010 年的約 50%提升至 70%+,呈逐步遞增趨勢。其中 3C 領域的應用超過 30%,金屬制造領域的應用超過 12%,鋰電、食品領域的應用均超過 5%。


隨著 5G、新能源等領域的快速發展,工業機器人下游新的應用場景持續擴展;此外,隨著機器人技術不斷進步以及使用機器人帶來的經濟性的提升,工業機器人在金屬制造、食品飲料等生命周期相對較短的行業的應用也在持續增加。


目前國內工業機器人供應商在中低端市場地位穩固,海外工業機器人供應商主要集中在高端市場,因此海外品牌在汽車整車和倉儲物流行業中市場份額較大,而國內品牌在以中低端市場為主和技術難度相對較低的汽車電子、汽車零部件、金屬加工等行業中市場份額較大;其他行業中,如食品飲料、醫療用品等行業,由于定制化程度高,價值量相較于汽車行業低,外資品牌難以全面顧及,因此主要由國內工業機器人供應商所覆蓋。


隨著工業機器人下游應用領域的逐步拓寬,國內工業機器人增量市場空間廣闊,國內工業機器人企業有望憑借自身優勢逐步實現換道超車。


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2010 年國內工業機器人下游應用領域占比情況


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2020 年國內工業機器人下游應用領域占比情況


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國內外工業機器人供應商低中高端工藝占比情況


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國內外工業機器人供應商下游應用領域占比情況


在對國內外工業機器人進行精度比較時,一般采用埃斯頓負載分類標準:小負載(0-30kg)、中負載(30-100kg)、大負載(100-350kg)和超大負載(>350kg)。


在小負載焊接領域,國產工業機器人的重復定位精度、臂展距離與“四大家族”產品相近,但在最大速度上仍與海外品牌存在一定差距。重復定位精度方面,國內主要供應商的小負載焊接機器人可達 0.05-0.08mm,與海外四大家族工業機器人(0.05-0.08mm)大體相當;


臂展方面,國內主要供應商的小負載焊接機器人最大工作距離可達 1400mm 以上,與海外品牌平齊;最大速度方面,國內主要供應商的小負載焊接機器人達 125-175mm,相比海外品牌相比仍有一定進步空間(180-260mm)。


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國內外小負載焊接機器人產品性能對比


中小負載折彎領域,國產機器人重復定位精度、臂展距離以及最大速度參數與“四大家族”產品接近。國內主要供應商的中小負載焊接機器人重復定位精度約為 0.03-0.1mm,接近四大家族產品精度(0.04-0.07mm); 臂展方面,國內主要供應商的中小負載焊接機器人最大工作距離能達到 2500mm 以上,與四大家族差距較?。?600mm);最大速度方面,國內主要供應商的中小負載焊接機器人達 110-175mm,與四大家族基本一致(110-170mm)。


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國內外中負載折彎機器人產品性能對比


在大負載沖壓機器人領域,國產機型精度已經與部分海外四大家族產品精度相當。國內工業機器人龍頭的重復定位精度為 0.2mm,與四大家族部分產品已基本相同(均達 0.2mm),然而相比四大家族中部分精度達 0.03-0.05mm 的產品仍有一定的提升空間。在小負載沖壓領域,埃夫特于 2017 年推出重復定位精度達 0.07mm 的沖壓機器人,國產工業機器人正不斷向高精度沖壓領域發展。


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國內外大負載沖壓機器人產品性能對比


綜合來看目前國產工業機器人的加工精度與四大家族的差距逐步縮小,部分精度仍有一定的進步空間。隨著國內工業機器人供應商不斷通過“自主研發+外延并購”完善技術體系,國產工業機器人的加工精度將持續優化,在國產替代趨勢下有望加速追趕海外工業機器人品牌。


2020 年,四大家族在國內機器人售價高于同類型國產工業機器人售價約 40%以上。目前國產工業機器人整體規模仍較小,未來隨著行業的快速發展以及國產品牌滲透率的持續提升,國內供應商規模優勢將逐步體現,成本端仍有下降空間。


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2020 年四大家族與國內主要供應商工業機器人均價估算(單位:萬元)


中長期來看,國產工業機器人可提升的市場份額仍然較大,在部分細分賽道優勢明顯。國產品牌的主要優勢包括:


1)本土化優勢:國產工業機器人供應商在國內擁有完善的營銷網絡和售后服務體系,客戶享有更高效、便捷的服務;


2)成本控制優勢:海外供應商在進口關稅和經銷商布局等方面成本仍較高;此外,國內品牌逐漸形成規模效應后,對上游議價能力增強,成本控制能力有望進一步提升;


3)全產業鏈優勢:國內工業機器人供應商不斷通過“自主研發+外延并購”完善技術體系、提升核心零部件自制率,逐步形成全產業鏈優勢。


綜合來看,受益于下游制造業升級,疊加新興應用領域打開市場空間,工業機器人行業景氣度持續提升;國內工業機器人企業與海外巨頭錯位競爭,同時發揮自身價格、成本控制、本土化以及全產業鏈等優勢,加速進行國產替代。


2015-2020 年,國內工業機器人產量由 2015 年的 3.3 萬臺提升至 2020 年的 23.7 萬臺,CAGR 達 48.3%;銷量由 2015 年的 6.9萬臺提升至 2020 年約 17 萬臺,CAGR 達 19.8%。


2015-2017 年,國內工業機器人銷量由 6.9萬臺增加至 15.6 萬臺,CAGR 達 50.4%,實現快速增長,主要由于政策補貼的密集出臺以及自動化產品價格的下降,下游汽車、3C 等產業自動化市場快速增長。


2018-2019 年,國內工業機器人銷量增速相對放緩,于 2018 年達到增速最低點-1.4%,主要因為政策補貼的大幅減少以及貿易摩擦的影響,下游需求持續低迷;2020 下半年以來,受益于制造業的回暖和產業升級,國內工業機器人行業景氣度持續回暖,全年實現產銷分別為 23.7 萬和 17 萬臺,同比分別增長約 27%和 21%。


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國內工業機器人產量(單位:萬臺)


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國內工業機器人銷量(單位:萬臺)


工業機器人國產替代加速,龍頭增速優于行業平均水平。2011-2020 年,國內工業機器人銷量由 2.3 萬臺提升至約 17 萬臺,CAGR 達 25.1%;其中國產工業機器人銷量由約 800 臺增加至約 5 萬臺,CAGR 達 58.3%,高于國內整體銷量增速約 33 個百分點;同期市場滲透率由3.5%提升至 29%,上升 25.5 個百分點。2016-2020 年,埃斯頓工業機器人銷量由約 1000 臺增加至約 6000 臺,CAGR 達 56.5%,同期復合增速優于行業約 41 個百分點,市場滲透率由約 1%提升至 4%,增長約 3 個百分點。


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國內主要企業工業機器人銷量(單位:萬臺)


國內制造業就業人員平均工資由 2010 年的 3.1 萬元提升至 2019 年的 7.8 萬元,CAGR 達10.8%,呈逐年遞增趨勢。國內人口紅利褪去,勞動力成本逐年上升,下游企業自動化升級需求進一步提升,人工替代有望加速。


受益于政策支持和產業升級需求的提升,國內工業機器人密度由 2011年的10臺/萬人逐步提升至2019年的187臺/萬人,CAGR 達 44.2%。從滲透率角度看,國內工業機器人密度仍較低;2019 年,新加坡、韓國、日本、德國的工業機器人密度分別為 918、855、364、346,國內工業機器人密度仍有較大的提升空間。


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國內工業機器人密度(每萬名產業工人擁有的工業機器人數量)(單位:臺/萬人)


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2019 年全球各國/地區工業機器人密度(單位:臺/萬人)


2015-2020 年,全球工業機器人銷量由 25.4 萬臺提升至 39.7 萬臺,CAGR 達 9.3%。2015-2017 年,國內工業機器人全球滲透率從 27%提升至 41%,增長 14 個百分點;2017 年之后,國內工業機器人在全球滲透率基本維持在 35%以上。


2018 年,國內受政策補貼大幅減少以及貿易摩擦的影響,下游需求低迷,工業機器人銷量在全球占比同比 2017 年下降 4.5 個百分點。隨著行業景氣度的持續復蘇,2018 年以來國內工業機器人銷量在全球占比逐年遞增,截至 2020 年,國內工業機器人銷量在全球占比已提升至 42.8%。


2015-2020 年,國內工業機器人出口量由 2015 年的 1.2 萬臺提升至 2020 年的 8.1 萬臺,CAGR 達 46.5%;出口量在全球占比由 4.6%提升至 20.4%,增長約 16 個百分點。


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國內工業機器人出口量(單位:萬臺)


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國內工業機器人出口量全球占比


國內龍頭通過前期的并購整合,在部分細分領域已經建立優勢,性能趕超海外競爭對手。另外, 受益于國內制造業升級,工業自動化需求顯著增加,國內龍頭擴產節奏匹配度較高,迅速提升份額。


國內工業機器人正在經歷一系列契機,驅動全球滲透率的提升,包括國內制造業升級驅動的工業自動化需求增加、海外需求恢復驅動的制造業產能瓶頸等,工業自動化的空間已經打開,國內企業有望持續受益于行業高增長和份額提升。

文章來源: 傳感器專家網,雪球

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