1、中国制造工业机器人产业发展分析中国制造工业机器人产业发展分析 工业机器人特点：发展工业机器人是实现工业互联网的基础，也是第一步。工业机器人是智能制造装备中的关键，具有提高产品品质、提高产出、适用范围广三大优势。工业机器人的标准化、精细化生产可以提高产品品质。机器人可以代替工人完成单调、繁琐的重复性操作通过机器不间断操作提高单纯性输出。机器人可以运用在危险、恶劣的环境下作业， 应用范围广。 工业机器人供求双侧开花：市场认为工业机器人产业发展的主要驱动在于机器换人带来的成本优势，但是由于国内产业主要集中在系统集成领域，难以突破核心零部件技术，因此长期不看好工业机器人。与市场不同的是，我们认为此次行
2、业的爆发在于供给和需求双侧的红利。其中在供给端，我们认为国内企业在关键技术的逐步突破实现国产化替代是一支强心剂，表明我国产业在快速崛起。此外，在机器人人才的供给不断增加、国家政策支持和行业标准确定的情况下，机器人产业获得了良好的发展环境。在需求端，随着下游汽车工业的升级、3C 产业的爆发，机器人的应用也将迎来爆发。而随着机器人相关零部件技术的成熟，机器人的制造和使用成本也在不断下降，与人力成本间的缺口不断缩小，甚至从长期来看，机器人性价比更高。因此我们认为，此次机器人产业的崛起是供求两侧的合力结果。 工业机器人介绍：机器人的分类方式很多，按照机械结构分类可以分为串联机器人和并联机器人。按照程序
3、输入方式可以分为编程输入型和示教输入型。按照坐标形式分类，可以将机器人分成直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和关节型四类。按应用领域可分为焊接、装配、喷涂、处理和搬运五大类。工业机器人的产业链分为上游核心零部件，中游本体和传感器等生产，以及下游的系统集成等。 投资逻辑：我们建议关注从全产业链领域布局（机器人、埃斯顿、拓斯达等）、核心技术领域突破（汇川技术、上海机电等），以及锂电池生产自动化（先导智能、赢合科技、智云股份等）、机器视觉领域（劲拓股份等）四方面来布局。 风险提示：1、工业机器人产销低于预期；2、核心技术突破存在困难内容目录写在前面的话：本文是“中国智造”系列第二篇，我们在第一篇报告“
4、中国智造”脱虚向实，助力产业升级中已经论述了国内发展智能制造是我国的必经之路，智能化生产是产业的发展趋势。未来的智能化生产必须建立在自动化的基础上，同时工业互联网必须建立在线下的终端连接上。工业机器人作为自动化的重要工具，也承担起工业互联网线下端的作用。随着关键技术的突破和产业逐渐成熟，我国工业机器人产业有望率先受益于“中国智造”产业升级之路。2017 年 8 月 1 日，科技部发布“智能机器人”重点专项指南；8 月 3 日，浙江省“机器人+”行动计划印发，浙江成为全国率先公布“机器人+”方案的省份。8 月 23 日，2017 世界机器人大会（世界机器人论坛、世界机器人博览会、世界机器人大赛总
5、决赛）将在北京举行。大会将为我国制定机器人产业发展战略、推动制造业转型升级提供决策参考，并进一步提升我国机器人产业的国际影响力。图 1：本文投资逻辑图资料来源：安信证券研究中心1. 工业机器人特点1.1. 端的作用：工业互联网的基础目前我国处于机械化、电气化、自动化、数字化并存阶段，加快制造业升级，抛弃低端生产方式是必然趋势。但是这并不意味着一步登天，技术发展和升级是一个循序渐进的过程，同 时也是一个积累的过程。中国制造 2025中着重发展的三大领域包括智能制造装备和产品、制造过程智能化和深化物联网应用，这三者在政策层面上虽是并驾齐驱，但本质上存在前后发展的关系。智能制造装备是三者的基础，也是
6、三者的实现终端，智能制造装备产业包括高档数控机床、工业机器人、自动化成套生产线、精密仪器仪表、智能传感器、汽车自动化焊接线、柔性自动化生产线、智能农机、3D 打印机等领域。而智能制造装备中工业机器人是 关键。工业互联网是通过端上的数据传输，经过大数据分析和云计算处理，再进行智能化决策的一整个过程，其中端的数据传输是基础。工业互联网的端包括机器人、传感器等一切线下连接端口。因此发展工业机器人是实现工业互联网的基础，也是第一步。图 2：智能制造重点领域资料来源：中国制造 2025，安信证券研究中心1.2. 三大优势：提高产品品质、提高产出、适用范围广机器人在生产上的优势可以分为提高产品品质、提高产
7、出以及适用范围广三个方面。 提高产品品质工业机器人的标准化、精细化生产可以提高产品品质。通过设定相同的程序，机器人可实现重复操作，保证了产品的标准化；在精细化生产方面，工业机器人可实现低于 0.1 毫米的运动精度，可以完成精细的雕刻工作。 提高产出由于机器人可以代替工人完成单调、繁琐的重复性操作，因此既可以避免由于工作本身的单调性给工人带来的工作效率下降，又可以因为机器的不间断操作提高单纯性输出。也正是因为机器人可胜任重复性工作，也避免了工人的职业病，同时也因为设定好的程序，机器人的产出很稳定。此外，工业机器人的使用是实现自动化生产的关键一步。麦肯锡预计自动化可以使全球生产力年化增长率达 0.
8、8%至 1.4%。相对而言，1850-1910 年间的蒸汽机革命带来的不过是 0.3% 的年化生产力提升。因此，发展工业机器人推动国内自动化水平，提高产出是目前的不二之选。 适用范围广机器人相对于工人的优势还体现在应用范围广。机器人可以运用在危险、恶劣的环境下作业。如点焊机器人、切割机器人可以完成危险的电焊、切割工作；搬运机器人搬运有害物料。近年来制造业工人工资不断攀升，而由于高危行业除了高企的工人工资还有福利保障等支出， 对企业造成较大的成本负担。机器人在高危行业的使用可以减轻企业负担。2. 工业机器人供求双侧开花市场认为工业机器人产业发展的主要驱动在于机器换人带来的成本优势，但是由于国内产
9、业主要集中在系统集成领域，难以突破核心零部件技术，因此长期不看好工业机器人。与市场不同的是，我们认为此次行业的爆发在于供给和需求双侧的红利。其中在供给端，我们认为国内企业在关键技术的逐步突破实现国产化替代是一支强心剂，表明我国产业在快速崛起。此外，在机器人人才的供给不断增加、国家政策支持和行业标准确定的情况下，机器人产业获得了良好的发展环境。在需求端，随着下游汽车工业的升级、3C 产业的爆发，机器人的应用也将迎来爆发。而随着机器人相关零部件技术的成熟，机器人的制造和使用成本也在不断下降，与人力成本间的缺口不断缩小，甚至从长期来看，机器人性价比更高。因此我们认为，此次机器人产业的崛起是供求两侧的
10、合力结果。2.1. 供给端：关键技术突破长期以来，工业机器人的关键零部件包括减速机、伺服电机和控制器等。就全球机器人市场而言，目前工业机器人市场主要被瑞典 ABB，日本发那科、日本安川，德国库卡垄断，在我国的市占率高达 70%1。2015 年，我国精密减速机约有 75%从日本进口，另外伺服电机和驱动的进口率高达 80%，据机器人工控网数据显示减速机是成本差异最大部分，国内和国外成本比达到 4.4，控制器的国内外成本比为 2.6，伺服电机（驱动）的国内外成本比为 1.68（1.95）。对于我国的机器人技术，市场普遍认为国内机器人企业在关键技术领域的落后，因此竞争能力不强。但是近年来随着我国技术对
11、机器人制造业的重视，部分企业已经在减速机、伺服系 统以及控制器等关键领域取得阶段性突破。 减速机就减速机领域而言，涉足 RV 精密减速机的上市企业包括秦川机床、上海机电、巨轮智能， 新三板公司为恒华股份，非上市公司包括南通振康、恒丰泰、武汉精华、上海精华、山东帅克等，目前涉足谐波减速机的非上市公司为苏州绿的谐波传动科技有限公司、北京中技美克谐波传动有限公司等。国内的减速机在可以运用在冲料上下床、搬运等领域。南通振康的减速机除了寿命以外的其他核心指标均达到甚至超过进口水平：凭借高性价比目前已经得到市场认可。国内沈阳新松、安徽埃夫特等知名机器人企业均批量使用振康 RV 减速机产品。此前，上海欢颜向
12、南通振康采购 1.5 万台减速机。苏州绿的在减速机的寿命和技术上也已达到世界领先水平，其已经通过 2 万小时的精度寿命测试，远高于国际精度寿命 6000 小时。此外，绿的谐波减速机研发出全新的建立在接触摩擦学基础上的基于曲线（曲面）几何映射理论齿形设计理论，设计出非共轭的谐波啮合齿形，可以在大幅提高谐波减速器使用寿命的前提下，提高其扭矩承受能力2。不仅如此，今年 3 月份，据央视新闻联播报道，由哈尔滨工业大学自主研发的精密减速机投 产，可使我国工业机器人的整机成本下降约 1/3。表 1：目前国内布局减速机的企业梳理公司RV 减速机谐波减速机上市公司秦川机床上海机电巨轮智能双环传动恒华股份南通振
13、康恒丰泰武汉精华上海精华山东帅克苏州绿的中技美克资料来源：公司公告，安信证券研究中心 伺服系统&控制器伺服系统和控制器领域，目前国内也有多家企业涉足。其中伺服电机的准入门槛相对较低， 因此我国与国外的差距也较小。目前国内的多家企业开始布局伺服系统，并将产线延伸到机器人本体的一体化生产中，如埃斯顿、汇川技术等。在控制器领域，埃斯顿和拓斯达积极研发控制器。政府的研发补助成为企业技术创新的推动力，在国家对机器人产业发展政策的推动下，各省 市也出台相应的研发补助政策。如福建泉州在今年 3 月出台人民政府关于推动机器人产业快速发展的实施意见，重点支持研发机器人高性能伺服、电机及驱动器、高精度减速机、智能
14、控制系统、视觉识别系统、传感器等重点领域技术开发及系统集成，经评定，并对实施单位给予最高 200 万元资金补助；对在原理、结构、性能等方面有重大创新的机器人及其伺服电机、减速机、控制器等关键零部件或总集成项目，经认定为首台（套）重大装备和关键部件的，按其研发投入的 30%给予补助，最高不超过 100 万元。2.2. 供给端：人才供应增加市场通常关注一线工人供应不足对工业机器人需求的刺激作用。我们认为，比起需求的不断提升，供给端瓶颈的突破更加值得重视。除了上文提到的关键技术突破之外，目前的正在突破的一大瓶颈在于技术人员的供给。机器人的生产涉及到的有机器人厂商的高级工程师，机器人运行中的维护人员，
15、以及之后的售后保障人员，三者的费用在机器人替代过程中占据较高的费用。之前由于三方面人才的缺失，导致机器人的研发和运营成本高企不下、中小企业“不敢用”机器人的情况经常出现。图 3：技术人员是工业机器人普及的关键资料来源：安信证券研究中心近年来我国工科毕业生数量呈现持续上升趋势，为机械工程师行业输送大量优质人才。在我国工程师薪酬远低于国外的基础上，叠加高水平工程师数量增加的优势，为我国工业机器人研发提供了高素质人才和低成本的双重优势。近年来，高校开设的机器人专业数量增加，同时相关领域领域的研究性人才也在不断向企业输出：1.机器人专业方面：教育部公布的2016 年度普通高等学校本科专业备案和审批结果
16、发现，有超过 20 家高校新增了“机器人工程”专业；2.以硕博士毕业论文为例，从 2001 年到 2015 年硕博士论文题目和关键词中带有“机器人”字样的博士生论文有 2352 篇，硕士生论文有 18580 篇。此外，在今年的 6 月 28 日， 全国工业机器人职业岗位工程师培养项目正式启动，也意味着我国工业机器人领域的专业人才会进一步增加。图 4：工科毕业生人数逐年增加（单位：人）研究生 普通本科（右轴）200000180000160000140000120000100000800006000040000200000资料来源：wind，安信证券研究中心14000001200000100000
17、080000060000040000020000002.3. 供给端：政策支持+行业标准形成国家为了促进机器人行业的发展，采取萝卜+大棒的方式。通过政策优惠支持机器人发展， 其次通过行业规范限制质量不达标企业进入，营造良好的机器人发展行业环境。2.3.1. 政府的支持力度越来越大国家政策主要从关键技术突破和国产化率两部分来支持机器人的发展。2012 年以来国家科技部、国务院、工信部等从顶层设计角度为我国机器人的发展制定相应政策要求，这一方面有利于督促地方政府加快扶持发展地方机器人产业，另一方面，有利于激发机器人企业的创新动力。表 2：国家相关部门政策梳理时间 政策 内容科技部出台智能制造科技发
18、展“十二五”2012.4专项规划和服务机器人科技发展“十二五”专项规划“十二五”期间将重点培育发展工业和服务机器人新兴产业。2012.7 国务院印发“十二五”国家战略性新兴产业发展规划2013.12 工信部关于推动工业机器人产业发展的指导意见重点发展自动控制系统、工业机人等感知、控制装臵及其伺服、执行、传动零部件等核心关键技术。到 2020 年，形成较为完善的工业机器人产业体系，培育 3-5 家具有国际竞争力的龙头企业和 8-10 个配套产业集群；高端产品市场占有率提高到 45%以上，机器人密度达到 100 以上。2016.3 十三五规划纲要 大力发展机器人产业。到 2020 年实现自主品牌工
19、业机器人年产量达到 10 万台，六轴及以上工业机器人年产量达到2016.4工信部、发改委、财政部发布机器人产业发展规划（2016-2020）5 万台以上。平均无故障时间（MTBF）达到 8 万小时，在关键零部件中取得突破。在六轴及以上工业机器人中实现批量应用，市场占有率达到 50%以上。集成应用方面，完成 30 个以上典型领域机器人综合应用解决方案，机器人密度达到 150 以上。2017.8 科技部“智能机器人”重点专项指南 围绕智能机器人基础前沿技术、新一代机器人、关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种机器人六个方向部署发展。到 2020 年，机器人在经济社会各领域的应用取得重大进展，形
20、成一批富有活力和可持续发2017.8 浙江省浙江省“机器人+”行动计划展的“机器人+”新模式、新业态，建设国内一流的机器人应用示范基地和产业创新发展示范区。资料来源：工信部，科技部，浙江省人民政府，安信证券研究中心2.3.2. 行业标准正在形成随着智能制造的进一步推广，国家补贴的持续注入，机器人行业规模也随之增大。但与此同时面临的便是由机器人零部件型号各异导致的通用性差，不匹配问题。为了规范机器人行业的发展，国家发改委、工信部等自 2015 年以来连续出台多份标准化规范文件。2015 年工信部和国家标准化管理委员会发布的国家智能制造标准体系建设指南（2015 年版）中明确给出了机器人的数据格式
21、、通信协议、编程和操作图形用户接口、机器人与生产线协同作业8等标准。表 3：机器人产业标准逐步形成时间 单位 行业标准2015.12工信部、国家标准化管理委员会发布国家智能制造标准体系建设指南（2015 年版）提出智能制造标准体系框架，包括“基础”、“安全”、“管理”、“检测评价”、“可靠性”等 5 类基础共性标准和“智能装备”、“智能工厂”、“智能服务”、“工业软件和大数据”、“工业互联网”等 5 类关键技术标准以及在不同行业的应用标准。2016.12.9工信部、国家认监委工信部工业机器人行业规范条件2016.12.14中国机器人产业联盟中国机器人产业联盟标准公告2017.5.23工信部工业
22、机器人行业规范管理实施办法（征求意见稿）2017.8.15工信部工业机器人行业规范管理实施办法正式实施2016.11.2 国家发展改革委、国家质检总局、首次发布“中国机器人认证（CR）”标志资料来源：工信部，中国机器人产业联盟，安信证券研究中心表 4：工业机器人应用集成领域的标准通用标准 产品标准GB 11291.2-2013 机器人与机器人装备，工业机器人的安全要求GB/T 15706-2012 机械安全，设计通则，风险评分与风险减小GB 5226.1-2008 机械电气安全机械电气设备GB 16655-2008 机械安全集成制造系统基本要求GB/T 20867-2007 工业机器人安全实施
23、规范资料来源：工信部，安信证券研究中心2.4. 需求端：下游应用爆发我国已经成为机器人最大的市场，我国工业机器人从 2012 年开始就保持迅猛的需求势头，连续四年蝉联销售量世界第一。中国机器人产业联盟数据显示 2016 年国产工业机器人销量29144 台，同比增长 16.8%，其中多关节机器人销量 11756 台。图 5：相关国家的工业机器人销量（单位：台）：中国机器人销量增长迅速80000700006000050000400003000020000100000中国 日本 韩国 德国 美国 全球（右轴）2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2
24、010 2011 2012 2013 2014 2015300000250000200000150000100000500000资料来源：wind，安信证券研究中心国产机器人服务的行业达到 34 个国民经济行业大类，91 个行业中类，服务行业继续扩大。IFR 统计数据显示中国工业机器人销量 9 万台，同比增长 31%。今年以来国产机器人需求迎来爆发式的增长，需求量一直保持着持续增长的势头。今年 7 月份国内工业机器人产量高达12458 万台，同比增长 113%。今年上半年国内工业机器人产量达到 59097 台（套），同比9增长 52.3%3，快速上涨趋势明显。图 6：2015 年工业机器人的应
25、用领域：汽车领域最多 图 7：我国工业机器人产量（单位：台） 140001200010000800060004000200002016年 2017年 同比增速3月 4月 5月 6月 7月160%140%120%100%80%60%40%20%0% 资料来源：易观智库，安信证券研究中心 资料来源：wind，安信证券研究中心（同比增速由当月值与去年同月值算得根据机器人规划，到 2020 年，中国自主研发工业机器人年产量达到 10 万台，密度达到 150以上，根据 2015 年工业机器人密度为 49，可 得工业机器人在未来将以 25%的复合增长率增 加。同时在国产化率提高的基础上，我国国产机器人的复
26、合增长率将达到 80%。叠加随着工 艺和技术成熟带来的生产成本降低，预计到 2020 年我国国产机器人利润复合增长率将超过80%。表 5：2015 年到 2020 年国产机器人市场复合增长率将超过 80%20152020E年复合增长率机器人密度4915025%国产化率8%50%-总体3.927580%资料来源：中国机器人产业联盟，安信证券研究中心图 8：2017 年机器人需求量将突破 11 万180000160000140000120000100000800006000040000200000需求量（台） 增长率%（右轴）17000070%60%50%40%30%20%10%0%2012 20
27、13 2014 2015 2016 2017E 2018E 2019E资料来源：wind，机器人网，安信证券研究中心下游应用爆发是刺激工业机器人增长的主要因素之一。下游应用包括汽车、3C 电子、家电等多个领域。其中汽车和 3C 电子是主要运用领域。 汽车领域机器人在汽车领域的应用已经比较成熟。日本是汽车领域引入工业机器人技术的尝鲜者。目前日本汽车行业的机器人密度是中国的 3.26 倍，也是日本整体工业机器人密度的 4.18 倍。中金产业信息网的数据显示 2016 年汽车领域使用的工业机器人占总体机器人的 39%。由于汽车领域具备标准化和流水线生产的特点，机器人的使用有利于提高产品的标准化。不仅
28、如此，汽车制造业对精度和速度的要求也需要借助工业机器人完成。以焊接机器人为例，汽车制造业对焊接精度和速度等细分指标的要求越来越高，为了满足多车型的市场需求，提高车身车间生产能力的柔性和弹性，焊接机器人广泛运用于汽车行业。中汽协预测 2017 年的汽车产销量将达到 2940 万辆，相对于 2016 年的 2803 万辆，增长 4.9%。在汽车行业需求日益旺盛的背景下，机器人行业也将迎来长足的发展。图 9：汽车销量预测（单位：万辆） 图 10：各国汽车行业的机器人密度：日本遥遥领先，是中国的3.26 倍35003000250020001500100050002017 2018 2019 20201
29、800160014001200100080060040020002010 2011 2012 2013 2014 2015 资料来源：安信证券研究中心 资料来源：wind，安信证券研究中心 3C 领域3C 领域对机器人的需求主要体现在两个方面：第一是由于 3C 市场体量急剧扩大带来的总量需求；第二则是由于 3C 产品精细化、轻薄化趋势对工艺设备的要求越来越高。首先是总量需求的增加：3C 市场领域的市场空间在消费升级背景将进一步打开。以手机市场为例，IDC 预测 2017 年到 2021 年仍将保持 4%的年复合增长率。此外，渠道推进、产品创新等因素也将成为刺激3C 产品需求增加的关键。GFK
30、数据预测 2017 年整个中国消费电子市场销售金额将达到 2 万亿的规模，预计增长 7.1%，远超全球 3%的增长速度。3C 领域作为机器人第二大应用市场，其产销量的增加会进一步打开机器人的市场。图 11：全球智能手机出货量持续上涨，2017 到 2021 年 CAGR 仍能保持 4%（单位：百万部）2000180016001400120010008006004002000资料来源：IDC，安信证券研究中心其次是产品精细化、轻薄化的需求增加。近年来 3C 产品的轻薄化趋势愈加明显。以笔记本为例，电脑从原本的厚重型逐渐演变为目前的轻薄型，2015 年苹果率先推出当时世界上最轻薄的笔记本 Macbook，最厚处仅 1.3 厘米，最薄处 2 毫米，此后各品牌竞相推出轻薄型产品，背后折射出产品的先进、高端和品质化程度越来越高。3C 产品的精细化做工需求提高也意味着对加工设备，即机器人的需求也在增加。图
