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机器人行业专题报告缺货加速国产化,新能源

发布时间:2022/11/19 15:00:45   
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(报告出品方/作者:东吴证券,周尔双、朱贝贝)

1.短期:工业机器人Q2旺季后置,疫情外资缺货加速国产化

1.1.宏观:多重因素影响下PMI回落,制造业投资保持较强韧性

年7月PMI指数收于49.0%,较6月降1.2pct,我们判断主要系:1)受传统生产淡季、市场需求释放不足;2)大宗商品价格调整导致上游加速去库存,高耗能行业景气度走低;3)7月以来疫情呈多点散发状态,整车货运流量指数也由上行转为走平。而制造业投资依旧保持较强韧性,1-6月制造业固定资产投资同比+10.4%,单月增速从+7.1%提升至+9.9%。其中6月汽车和3C投资分别环比+27.5%和+33.0%,均有明显修复。多重因素影响下制造业景气度阶段性承压,但制造业投资仍然保持较强韧性,看好短期影响消除后制造业景气度回升。

1.2.中观:Q2机器人行业略有下滑,疫情缺货推动国产化进程

工业机器人作为最典型的通用设备,其景气度与制造业息息相关,因此在疫情的影响下,Q2工业机器人产销量均略有下滑。根据国家统计局数据显示,年1-6月工业机器人产量20.2万台,同比-11.2%;其中Q2产量11.5万台,同比-6.2%;销量方面根据MIR睿工业统计,Q2国内机器人出货量为6.4万台,同比-14.5%。6月以来随着疫情影响逐步消除,行业已有向好边际变化。一方面,6月工业机器人单月产量4.6万台,同比+2.5%,环比+26.0%,6月单月产量同比数据已转正,环比数据也有明显改善。另一方面从头部企业订单数据来看,以ABB、KUKA和雅马哈为例,6月订单量分别同比+30%/+39%/+8%;分别环比+2%/+48%/-19%,订单量增速较5月好转。

分下游来看,Q2新能源车、光伏、医疗和半导体等新兴下游增速相对较快;其中新能源车产业链拉动效应最为明显,受汽车电动化车、网联化、轻量化需求加速,机器人在汽车整车、汽车零部件、汽车电子等领域需求不断提升。3C行业表现不佳,一方面手机库存处于高位且频频进行砍单,设备投资动力不足,笔记本、平板、可穿戴设备等也逐步进入成熟期;另一方面新一代元宇宙“VR/AR“产品尚未落地。一般工业受疫情、制造业景气度低迷、出口受阻影响相对更大,下游需求呈现疲软态势。分机型来看,协作和大六轴机器人同比微增,SCARA机器人略有下滑,我们判断主要系协作机器人在汽车零部件、半导体等工业领域应用广泛;大六轴机器人在新能源领域应用较多;SCARA机器人在锂电、医疗领域增长较快,而这些下游均为增速相对较快的新兴行业:小六轴、Delta机器人多用于消费和一般工业领域,因此出现较大负增长。

竞争格局:疫情影响外资品牌缺货严重,推动工业机器人国产化进程。Q2机器人国产化率提升至36.8%,同比+6.4pct,我们判断主要系:1)疫情影响导致进口受阻;2)以四大家族为首的外资品牌缺货严重,目前外资交货期普遍长达8-10个月,而国产品牌常规交货期是1个月,重负载机型2个月,国产品牌在交货期方面相比外资有很大优势。同时锂电新能源等新兴领域进入投资扩产高峰期,对工业机器人的需求日益高涨,共同为国产替代带来机遇。其中头部企业尤为受益,Q2国内出货量排名前十中,汇川、埃斯顿和新时达分别位列第4、第5和第9,过去四个季度国产头部企业排名逐步提升。

综合而言,我们判断短期内国产工业机器人厂商将迎来需求提升+国产替代的双重利好。从需求端来看,往年Q2通常为销售旺季,而疫情压抑下需求有望后置至Q3,看好下半年市场需求的超季节性增长。从供给端来看,在全球供应链紧张、缺芯影响持续的背景下,我们预计外资品牌缺货严重的现象很难于年内缓解,这有望为国内品牌进口替代带来绝佳窗口期。

2.他山之石:产业+政策+出口推动日本机器人产业发展

机器人是当代新技术的重要领域。它在工业部门的广泛应用,把生产自动化提高到一个新的高度,而机器人工业本身将成为未来工业发展的重要支柱。虽然第一台机器人在美国诞生,但是晚于美国起步的日本工业机器人产业发展迅猛,如今已成为全球机器人产销大国,被誉为“机器人王国”。通过复盘日本工业机器人发展历史,我们发现人口老龄化带来的劳动力短缺是日本机器人产业长期稳定发展的基础,而产业机遇、政策扶持和出口导向是核心驱动力。

2.1.复盘日本工业机器人发展史

从宏观的角度看,日本经济从20世纪70年代开始快速发展,但随之而来的是劳动力不足问题。一方面日本人口增长率一直处于低位徘徊;另一方面,随着经济的高速增长,劳动力成本也迅速提升。在这样的时代背景和契机下,日本的工业机器人迎来黄金发展期。具体来看,日本工业机器人的发展大致可以分为五个阶段,分别是摇篮期(-年)、实用期(-年)、普及提高期(-年)、平稳成长期(-年)和再发展期(-年)。

根据日本机器人协会(JARA)发布的统计数据,日本工业机器人的生产额从年的亿日元提升至年的亿日元,CAGR=10.1%,在经历-年的高速发展期后,日本工业机器人行业整体呈现波动向上的发展趋势。具体来看,-年间受到日本经济泡沫、互联网泡沫和金融危机等事件驱动,日本工业机器人行业周期性并不明显。但在年后周期性逐步凸显,自年以来共经历3轮完整的小周期,周期时长约为3-4年(分别为-、-、-),目前正处在于年开启的第四轮周期中。

从日本工业机器人总生产额及增速来看,存在两段高速发展期(s-s和-至今),而推动两段时期机器人行业高速发展的核心因素也有所不同。

(1)s-s:汽车产业崛起+政策扶持双重推动

日本工业机器人的迅速发展很大程度上归功于汽车行业的需求爆发。20世纪70年代开始,日本汽车行业逐步崛起,直至90年代达到高峰期。期间日本汽车产量从年的万台增长至年的万台,CAGR=4.8%,汽车行业作为工业机器人最大下游,其蓬勃发展也带动工业机器人产销量的迅速走高。通过对日本国内工业机器人出货量与汽车产量变化进行分析,可以发现日本工业机器人出货量与汽车产量变化有很强的趋同性。在日本工业机器人的黄金十年中,汽车行业是最大的驱动力。

同时日本政府的政策引导为日本机器人产业提供了良好的发展平台。年以来日本政府通过一系列扶持政策,为日本机器人产业的发展注入了源源不断的活力。扶持政策主要分为两大类,一类是用户普及政策,对象为下游有意愿购买机器人的客户,另一类则是财政援助政策,以项目设立、税收减免等形式补助机器人企业进行研发生产。具体来看,用户普及政策中年的《财政投融资租赁制度》和年的《FMS机器租赁制度》带来了融资租赁制度的创新,对日本机器人行业发展产生深远影响。租赁方式有助于减少用户购买产品的风险,并帮助中小企业解决资金困难问题。而财政援助政策中,最为代表的就是针对高技术研发的税收减免政策,以补贴高性能工业机器人领域的技术研究,从而鼓励了企业的研发活动。

目前我国的工业机器人政策与20世纪80年代的日本政策相似,主要集中于财政资金引导、税收、补贴等宏观层面,但也存在不同之处。日本的产业扶持政策极为全面广泛,对大型龙头企业和中小企业均有兼顾。例如针对性出台《关于加强中小企业技术基础的税制》政策,对中小企业研发和试验经费免征6%的税款,鼓励尖端企业和中小企业同时进行机器人研发。与日本兼顾的路径不同,我国的补助资源往往向大企业倾斜,主要是因为国内机器人行业起步较晚,政府追赶意图鲜明,希望通过龙头企业的示范效应带动行业整体自动化水平的提高。然而对大型企业的过度扶持易于损伤中小企业的创新环境,也不利于营造不同规模企业良性竞争的市场环境,这也是为何国内缺乏在一些细分行业的“隐形机器人冠军”,期待后续更全面更广泛的政策扶持机制在国内建成。

(2)-至今:内销转出口,日本工业机器人找准新发展方向

-年间,连续受到90年代日本经济危机和年次贷危机影响,日本工业机器人产量增速放缓。同时经济危机降低了人均薪资,日本国内劳动力供需矛盾一定程度上得到缓解。此时日本国内需求已不再能够支撑工业机器人的快速发展态势,开始由内销转为出口,面向国际市场寻求新的增长点。而经济危机后,以中国为首的新兴国家迎来智能制造转型期,对工业机器人需求快速提升。日本作为全球机器人强国充分受益,工业机器人出口数量从年的2.3万台增长至年的17.3万台,CAGR=18.2%。-年日本工业机器人出口额占总销售额比重一直维持在70%以上。

2.2.发那科安川:以运控起家,借行业东风崛起

20世纪70年代,日本经历石油危机,政府进行产业政策的调整,鼓励企业自主研究,协同开展共性技术开发。日本企业紧随政府脚步,对标欧美,转向知识密集领域发展、扩大相应的研发投资,四大家族中发那科(FANUC)和安川电机(YASKAWA)也正是那时候迅速发展壮大。

(1)发那科:以数控系统起家的全球机器人龙头:发那科数控系统起家,20世纪70年代开始发展工业机器人业务。日本发那科成立于年,早期从事数控系统起家,20世纪70年代发那科以机器人控制系统,驱动系统为切入点发展机器人业务,现已成为最大的工业机器人生产企业。发那科在发展过程中,由最初的NC数控产品发展到现在FA(工业自动化)、Robot(机器人)、Robomachine(智能机器)三大业务部门,其3大主营业务关联性强,可以有效互补,提升竞争优势。

发那科在发展过程中,由最初的NC数控产品发展到现在FA(工业自动化)、Robot(机器人)、Robomachine(智能机器)三大业务部门。其中工业自动化业务主要包括数控系统、伺服电机和激光;机器人业务包括工业机器人、协作机器人和特种机器人,智能机器业务包括机器人钻机、电动注塑机、机床等。发那科三大主营业务关联性强,可以有效互补,提升竞争优势。机器人业务是发那科第一大业务,年收入占比达36.6%;工业自动化业务收入占比约为30.9%,智能机器业务占比约为19.7%。

全球机器人龙头,业绩稳健增长。发那科-年营业收入和净利润CAGR分别为5.2%和5.5%,持续稳健增长。具体来看,发那科在20世纪80年代进入工业机器人行业,随着90年代工业机器人行业迅速发展,发那科机器人业务营收迅速增长,支撑公司整体收入的提升。年金融危机后,发那科营业收入于年重新开始稳健增长,主要得益于海外市场的开拓与智能机器人业务的发展。

工业机器人方面,安川凭借在零部件环节的深厚积累,不断实现推陈出新。安川于年推出用于搬运的MOTOMAN-L10工业机器人,正式进入工业机器人领域。后于年推出机器人控制柜YASNACMRC,该控制柜能够实现多台机器人之间的完全独立协调动作。年安川推出全新的七轴机器人和双腕机器人。年安川开始销售可以在人身边作业的协作机器人“MOTOMAN-HC10DT”。截至年,安川工业机器人的累积出货台数达50万台。

业绩方面营业收入保持较为稳定增长,净利润波动较大。具体来看,-年间,安川电机先后经历日本经济萧条、互联网泡沫、全球金融危机、日本地震等事件,虽然收入仍能维持稳定正增长,但净利润波动很大,且多数年间处于亏损状态。-年间,随着工业机器人市场的逐步修复,且安川电机产品和海外市场开拓效果显现,净利润稳健增长。年后,随着海外需求边际放缓,且面临海外本土企业的激烈竞争,导致公司业绩放缓。年受益于全球机器人市场回暖,公司业绩回升。

综合日本机器人发展历史和发那科、安川电机的崛起过程,我们可以发现机器人龙头的崛起过程有诸多相似之处:(1)均以运动控制起家,为工业机器人制造打牢基础:发那科以数控系统起家,安川以电机起家,均属于运动控制范畴。而工业机器人的核心技术即为运动控制,辅以日本强大的基础供应链,发那科和安川工业机器人质量和稳定性为全球顶尖水平。(2)完美抓住日本机器人黄金发展期:发那科和安川电机均于20世纪70年代左右进入工业机器人行业,并抓住汽车产业机遇,实现机器人的规模化量产。(3)国内市场达瓶颈后,果断开拓海外:20世纪90年代,日本受经济危机影响,经济增速放缓,国内工业机器人市场需求达瓶颈。发那科和安川果断向海外市场转型,发那科于年设立中国子公司,安川于年后逐步在北京、上海和加拿大等地设立子公司,而事实证明海外转型战略十分成功。

3.全球最大工业机器人市场,迎新能源+国产化双重机遇

3.1.全球最大工业机器人市场,新能源机遇打开长期成长空间

中国工业机器人起步虽晚,但增速很快,目前是全球最大市场。根据IFR,-年全球工业机器人销量从7.8万台提升至38.4万台,CAGR为8.7%,同期国内工业机器人销量从台提升至16.8万台,CAGR为33.5%,成为全球工业机器人最大市场。

尽管已是全球最大市场,从三方面来看国内工业机器人市场仍有广阔发展空间:(1)人口老龄化加剧劳动力短缺,机器人密度仍有上行空间:人口老龄化趋势逼制造业向自动化发展。我国出生率从上世纪90年代初的20‰一直下降到年的8.5‰,而65岁及以上人口比重逐年增加。到年我国60岁以上的老龄人口已达2.6亿,占总人口的18.7%。人口老龄化导致劳动人口锐减,进而导致人力成本上升,从而倒逼制造业向自动化升级,机器人替代人力是制造业未来趋势。

用工成本上升是工业机器人大规模应用的前提。对比日本人均工资和机器人密度,我们发现其变化有趋同性。-年间日本人均工资和机器人密度均处于快速提升期,而年以来波动下滑至稳定。反观国内人均工资,仍处于快速增长期。劳动力不足、劳动力成本过高仍是当前制造业面临的严峻问题。根据IFR数据统计,年国内工业机器人密度为台/万人,假设按照工信部“十四五”规划预测,年工业机器人密度达台/万人,国内人口基数不变,则国内工业机器人销量仍有翻倍空间。

(2)应用场景逐步拓宽,迎新能源历史性机遇工业机器人下游应用领域逐渐多元化,年我国非汽车领域的应用占比超过70%。工业机器人起步时主要面向下游汽车行业,随着机器人技术的进步和经济性的提升,其在电子、金属制造、食品饮料、塑料制品等生命周期较短的一般工业中的应用也不断普及,横向拓宽下游应用领域的发展趋势逐渐明确。

以锂电池行业为例,由于其产线对于节拍、统一性要求较高,十分适合工业机器人的使用。具体从锂电池各个生产环节来看,根据我们的草根调研,化成和分容会使用搬运和上下料机器人,组装线会大量使用SCARA和六轴机器人。模组和PACK端会用到大负载的六轴和SCARA机器人。综合来看,保守估计1GWh的锂电池产线会用到约台机器人,且随着未来产线自动化率的不断提升,工业机器人使用量仍有上升空间。

新能源领域中大量使用机器人的场景包括锂电池、光伏和新能源车。根据测算,-年新能源行业工业机器人使用量分别为10.2/13.0/17.1/23.3万台,CAGR=32%。测算依据如下:①汽车销量与新能源车渗透率:-年国内汽车销量以3%的复合增速增长,而新能源车渗透率从年的13.4%提升至年的45%。②新能源车单车带电量:由于电池能量密度的提升和新能源车续航要求的提高,假设-年单车带电量以10%的复合增速增长。③单GWh锂电产线机器人用量:假设-年从台/GWh升至台/GWh。④新能源车产线机器人使用量:以年产10万台传统汽车的产线为例,需要使用约台工业机器人。但考虑到新能源车一体化压铸工艺的渗透,导致冲压-焊接环节被省略,每10万台汽车产线的机器人使用量会降低到约60台。⑤光伏装机量:根据中国光伏行业协会的保守估计,-年国内新增光伏装机量分别为60/70/80/90GW。

(3)政策扶持助推高端制造转型升级:在国内全面实施“中国制造”的当下,智能制造被列为推动新一代信息技术与制造技术融合发展的主攻方向,也是产业创新的重要阵地。机器人产业作为智能制造的重要代表,已经得到国家层面的战略重视。为了规范、扶持我国机器人行业,中央及地方相继出台了各项政策。近年来国家对于机器人产业的重视程度愈发提升。年12月28日,工信部等联合印发“十四五”智能制造及机器人产业发展规划,要求大力发展智能制造产业和工业机器人产业。对比“十三五”与“十四五”规划,可以发现国家在产业规模、技术水平、应用密度等各方面都提出了更高的要求。

3.2.外资垄断高端市场,国产机器人迎黄金替代期

长期以来,国内工业机器人市场被以“四大家族”为代表的外资占据,近年来国产替代虽如火如荼,但四大家族地位未见动摇。具体来看,工业机器人国产化率从年的17.5%提升至年的32.8%,成效十分显著。然而四大家族的市场份额却未见减少,年四大家族合计国内市场份额为38.7%,至年四大家族合计国内市场份额为39.4%,较年水平还提升0.7pct。

我们判断四大家族地位没有动摇的原因包括:1)国产替代集中于中低端产品:国产机器人多为技术含量较低,应用领域简单的产品,过去几年内集中替代的主要是中低端产品,而高端如汽车仍被四大家族所控制;2)国内对机器人性能和稳定性要求越来越高:随着国内制造业转型升级的发展,对工业机器人性能和稳定性要求高的应用场景越来越多,而这部分场景仍首选四大家族;3)高端领域国产替代性价比不高:尽管部分国产机器人龙头产品性能已接近四大家族水平,但高端领域试错成本较大,客户选择尝试国产机器人的意愿不高。以汽车领域为例,一条冲压-焊接线会使用上百台工业机器人,只要其中一台机器人出现故障,就会导致整条产线的停工。而上海特斯拉超级工厂每34秒就可生产一辆汽车,如果产线停工一天,其损失远超工业机器人的设备投资。

我们认为在诸多外部因素的影响下,国产机器人已经迎来国产替代黄金期。1)短期来看,疫情导致外资进口受阻,此外全球供应链紧张导致外资品牌缺货严重,交货期普遍达8-10个月,而国内品牌常规交货期是1个月,重负载机型2个月,在交货期方面相比外资有很大优势。同时锂电新能源等新兴领域需求旺盛,虽然四大家族仍然是诸多锂电厂商的首选,但在长达8-10个月的交期面前,部分厂商会选择国产机器人进行替代。我们认为凭借国产厂商强大的学习能力,如果有机会进入高端领域,就有望在客户需求下不断去升级产品,逐步缩短与外资之间的差距。2)长期来看,新能源产业链的迅速发展有望改变原有格局。汽车产业链中冲压和焊接是机器人使用量最大,性能要求最高的场景,长期以来是四大家族的基本盘。但在新能源汽车和一体化压铸不断渗透的背景下,冲压焊接工艺逐步被取代。新能源车将有望替代汽车成为机器人第一大应用场景。而新能源用机器人对性能的要求要低于焊接冲压用工业机器人,且更

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