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金准人工智能 国产工业机器人研究报告

发布日期:
2018-10-01
浏览量:
75848

前言

在“中国制造2025”战略布局和劳动力市场结构性短缺的双重刺激下,我国机器人产业进入高速增长期。中国自2013年起成为世界上最大的工业机器人消费市场,并保持至今。

金准人工智能专家整理国家统计局数据显示,2017年中国工业机器人产量达13万台,同比大增8%。有分析称,未来3年机器人市场复合增长率将达20%左右,到2020年有望达1511亿元。

金准人工智能专家注意到,2015年前的中国工业机器人黄金发展期,主要受益的是以ABB、库卡、发那科、安川电机为代表的机器人行业全球四大家族等外资品牌。

近年来,随着机器人本体及核心零部件国产化的推进,成本降低(投资回收期缩短)、人工替代、进口替代的加速,中国工业机器人行业民族品牌龙头正在迎来黄金时代!

一、工业机器人进入黄金五年

工业机器人是面向工业领域的机器装置,它能自动执行工作,靠自身动力和控制能力来完成各种工作。在“人工智能”的变革中,工业机器人扮演着重要的角色。如何让机器人代替人进行更快速有效的工作,进一步解放劳动力,提高生产效率,成为了整个机器人领域都在思考的问题。

金准人工智能专家预计未来五年,将是工业机器人持续高速发展的黄金时代,这背后的逻辑在于人工成本的持续上涨,以及机器人带来的产品质量稳定性。

 

1.人工成本持续上涨,而机器人售价呈下降趋势

首先,与人力相比,工业机器人具有低成本、高效率以及24小时工作的特点。近年来,随着国内劳动力成本不断上涨,我国制造业劳动力优势不显,制造业亟待向智能化转型,工业机器人呈现强劲发展的态势。

金准人工智能专家考虑到机器人平均效率可以替代2名人工,可以24小时工作,目前机器人投资回收周期约为2年。

 

 

2.机器人投资回收期显著缩短

除了成本优势,工业机器人普遍能达到低于0.1毫米的运动精度,且负载能力、稳定性、可靠均优于人力,不仅可以完成高强度精细工序,更能够保障产品质量的稳定性。比如,采用机器人抛光,成品率可从87%提高到93%。

金准人工智能专家认为机器人带来的产品质量稳定性,使得应用不断拓展。按下游应用分类,目前汽车制造和电子产业,这两个对负载和精度要求较高的行业,工业机器人应用最为广泛。其他应用领域包括橡胶及塑料行业、铸造行业、食品行业等。

二、国产的江湖地位

 

1.工业机器人零部件核心技术企业分为上中下游

工业机器人由机械本体、控制系统、驱动与传动系统和传感器组件等基本部分组成,行业上游生产核心零部件(减速器、伺服系统、控制器),中游即本体生产商,下游则是系统集成商(包括单项系统集成商、综合系统集成商)。

2.中国机器人行业主要上市公司

我国工业机器人产业化起步较晚,与工业机器人“四大家族”(库卡、ABB、安川、发那科)技术代差明显,目前主要集中在本体和系统集成端(即中下游)。金准人工智能专家分析认为在核心零部件方面,目前国内八成以上依赖进口(且采购的成本要比外企自用高三五倍以上),进口替代空间巨大。

 

国内437家工业机器人企业业务分类

过去5年系统集成市场与本体市场的比值持续下降。根据GGII数据,2017年预计国内机器人本体市场约为320亿元,系统集成市场约为535亿元,核心零部件市场约为210亿元;三者比例关系为1:1.7:0.6。(考虑核心零部件约占机器人本体成本70%,机器人本体毛利率为5-15%)。

 

国内本体市场与集成市场:机器人集成增速低于本体增速

三、市场:三个积极信号

近年来,中国机器人市场需求快速增长,增长速度和市场份额远超其他国家,已经连续五年成为全球机器人第一大市场。

 

中国工业机器人2020年预计将保持20%-25%的增速

根据金准数据,预计2017年中国机器人销量达13.6万台,同比增长56%(国家统计局数据:国内产量13万台,同比增长81%);对应本体及集成市场约855亿元,同比增长37%。2018年前2个月,产量近1.9万台,较2017年前两月同比增长37%。

金准人工智能专家预测,到2020年中国的工业机器人销量将保持20%-25%的增速,全球销量占比将达40%,坐稳全球第一大市场。

尽管如此,我国工业机器人市场依然处在整体密度较低,主要市场待渗透的情况。与此同时,正在发生的半导体产业链转移,将带来洁净机器人需求大幅增长。这三点,是积极信号!

机器人密度:中国与韩国、新加坡、德国、美国等仍有较大差距

先来看我国机器人密度:据金准人工智能专家统计,世界各地的生产自动化正在加速,2017年全球工业机器人密度达到74(每10,000名员工拥有74个机器人单位),我国机器人密度全球排名第23位,仍有很大空间。

1.庞大的密度上升空间,指向了可期的机器人市场复合增速

 

预计未来3年机器人市场复合增速20.4%,到2020年达1511亿元

根据《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,我国预计于2020年前进入世界前十大自动化程度最高的国家,届时其机器人密度将达到150台/万人,较2016年提升121%,对应机器人保有量将达66万台,年均需求16.5万台。

考虑到到机器人价格下降将刺激市场增长,金准人工智能专家认为未来3年我国机器人销量有望超出产业规划目标(接近IFR预测值),2018-2020年销售额复合增速在18-23%,到2020年机器人本体销售额有望达到560亿元。考虑系统集成与本体比例约为1.7:1,对应系统集成市场在951亿元。机器人市场合计1511亿元。

据金准人工智能专家预测,我国10年内机器人密度即每1万名工人的机器人数将超过500台。对应工业机器人保有量达350万台,考虑机器人5-10年寿命,年均需求超过50万台,年均本体市场空间有望近1000亿元,本体加集成市场合计将超过2500亿元。

2.汽车制造和电子电气两大主要市场,将给行业带来高景气度

我国工业机器人广泛应用于汽车、电子、塑料、食品、金属加工等行业,目前主要以“汽车+电子”双轮驱动的形式进行发展,两者合计占到72%的份额。其中3C电子占比从2012年的18%迅速提升至2016年29%。

 

我国电子电气行业机器人占比持续提升

2016年我国3C产品销售总额达到9.8万亿元,同比增长8.7%,国内虽然集中了全球约70%的3C产品产能,但自动化程度低,3C行业目前机器人密度仅为11台/万员工,而日韩等国家的机器人密度超过1200台/万员工。

金准人工智能专家认为3C行业景气度高、产品周期短和更新换代快、机器人密度提升空间大,未来有望持续高增长。

3.半导体产业链转移,将带来洁净机器人需求的大幅增长

自2016年起,由于移动应用、物联网、AI、5G等技术革新共同推动,半导体产业持续向上。由于国家战略聚焦、产业资本支持,使得以集成电路、面板为代表的半导体产业向大陆转移。

根据金准人工智能专家估计,2017-2020年全球共有62座前端半导体晶圆厂投产,其中26座设于中国大陆,占比达42%。

 

中国12寸芯片制造企业一览图

半导体产业的高速发展,带来了国内自动化设备需求的大幅增长。半导体的生产储运均在洁净环境下进行,对机器人的驱动方式等技术要求不同。真空机械手、OHT等洁净机器人难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。

自动化设备价值量在半导体设备、面板设备中占比约为8%左右,目前全球半导体设备市场达2500亿元左右,对应洁净机器人市场需求在每年约200亿元,随着国内半导体、面板行业快速发展,市场需求有望达全球40%左右。

四、战局:巨头垄断国产求突围

 

机器人四大家族核心优势及业务模式

在世界工业机器人业界中,以瑞士的ABB、德国的库卡、日本的发那科和安川电机最为著名,并称工业机器人四大家族,目前在全球范围内市场占有率达到60%。

 

2016年机器人四大家族财务数据及目前市值(单位:亿元)

当前国内机器人市场竞争仍然激烈,“四大家族”由于发展机器人较早且较早进入国内市场,近几年充分享受了国内机器人市场发展的红利,其产能和出货量均出现较快增长态势,在国内市场仍占据主要市场份额。

 

机器人四大家族市场占有率

受限于无法掌握三大零部件核心技术,我国工业机器人三大核心零部件一直都是依赖进口的局面,国内的机器人的产品以中下游为主,毛利率低订单分散。核心技术的缺失和订单的非标准化导致了国内传统工业机器人企业的ROE难以提升。

 

机器人上游核心零部件的占整个产业链中价值的70%左右

下面来详细分析中外工业机器人核心技术,也就是控制器、伺服电机、减速机的差距。

1.控制器国内外差距最小

控制器是机器人的大脑,发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分:硬件就是工业控制板卡,包括一些主控单元、信号处理部分等电路,国产品牌已经掌握;软件部分主要是控制算法、二次开发等,国产品牌在稳定性、响应速度、易用性等还有差距。

 

国内机器人控制器市场份额

2.伺服系统外资企业占据绝对优势

金准数据显示,伺服电机和驱动超过80%依赖进口,主要来自日本、欧美。日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场。

 

国内机器人伺服器市场份额

3.减速机市场外资企业高度垄断

减速器用来精确控制机器人动作,传输更大的力矩,目前机器人减速机市场高度垄断,普及期国产减速机无法实现全面进口替代。

减速器分为两种,安装在机座、大臂、肩膀等重负载位置的RV减速机和安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机。RV减速机被日本纳博特斯克垄断,谐波减速机日本哈默纳科占绝对优势。

 

国内机器人减速器市场份额

但是,经过几年的发展,国内机器人厂商逐步崛起,目前正在迅速放量,并且在部分核心零部件(伺服电机、控制器等)方面实现了自主研发和市场推广。

国内机器人本体制造的优势正在逐步建立,由中低端机器人(例如Scara等)向中高端机器人(如六轴、高精度、重负载)进行产品升级,并且在系统集成服务的市场化应用方面巩固优势逐步赶超外资品牌,在行业快速发展的大背景下国产品牌有望逐步崛起。

 

国内企业在机器人核心零部件不断尝试突围

总结

我国的工业机器人产业起步较晚,但发展迅速。在过去的三年时间里,我国已成为全球第一大工业机器人市场,机器人逐渐成为提升我国整体竞争力的重要领域。大量优秀的工业机器人企业涌现,以新松、埃斯顿为代表的企业为我国机器人行业的发展不断添火加薪。

金准人工高智能专家认为,时值全球自动化浪潮和中国制造2025的战略布局,制造业对工业机器人的需求高涨,而投资者也将在高投资回报、更新快速的庞大市场的驱动下下注机器人布局。尽管目前四大家族依然在核心技术方面垄断,但国内工业机器人厂商正在逐步崛起,并将杀入接下来的黄金五年发展期。