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行业研究报告||智能化造就新时代,自动化生产成刚需

浏览数量:1     作者:本站编辑     发布时间: 2021-07-27      来源:本站

核心观点

智能转型时代,机器人前景可期。智能化时代到来,工业机器人和服务机器人逐渐普及。疫情后制造业走出低迷,中国工业机器人月产量创新高。全球老龄化问题日益严重,中国作为劳动密集型制造大国也已出现老龄化现象,出现刘易斯拐点,自动化生产或成制造业刚需配备。中国 “十四五”规划将加速智能制造产业链进程,工业机器人行业将受益。

制造业升级转型,工业机器人稳速增长。工业机器人下游应用企业多为 制造行业,如汽车、电子、食品、饮料等。中国2019年工业机器人装机 量为14.05万台,预计2022年有望突破20万台。目前中国工业机器人密度 排全球第15名,2019年中国汽车行业工业机器人密度较非汽车行业高, 但与美、日、德相比仍有一定差距。预计汽车行业、非汽车行业工业机 器人密度将持续增高,工业机器人需求量将稳定上升。

核心零部件高技术壁垒,伺服系统进口替代有望突破。工业机器人上游 核心零部件分别为控制系统、伺服系统、减速器,相比中、下游技术壁 垒较高。目前国内市场高端核心零部件仍然以进口为主,中国出口核心零部件大多为中低端产品。工业自动化上游核心零部件控制器由日本发 那科、瑞士ABB、日本安川电机、德国KUKA占领;伺服系统主要是日 系企业天下,国内企业市场份额占比约15%;减速器日系企业占比70% 以上,国内企业占比不足30%。国内伺服系统企业埃斯顿、汇川技术、 雷赛智能的技术已达世界水平,有望逐步实现进口替代。

1.智能转型时代,机器人前景可期

1.1 制造业 PMI 持续高于荣枯线,下游制造行业复苏

随着科技进步,机器人的技术逐渐成熟,机器人产品应用在各个行业的不同场景。根据应用环境,国际机器联盟(IFR)将机器人分为工业机器人和服务机器人,其中工 业机器人主要包括切割焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人、运输机器人、分拣机器 人等;服务机器人包括个人/家用机器人、专业服务机器人以及特种机器人三类。

两类机器人相比较,服务机器人多见于日常生活,如扫地机器人、送餐机器人、场地机器人、陪伴机器人等愈发常见。Digitimes 指出留守老人在发达国家中已成为重要问题,而陪伴机器人的出现有助于降低老年人因孤独产生的精神和经济成本,也能提升老人的生活质量和居家安全。

工业机器人普遍用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,具有一定的自动性,可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于汽车、3C、物流、化工等各个工业领域之中。工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统可分为机械结构系 统、驱动系统、感知系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。机器人学院提出工业机器人成本通常仅为人工成本的四分之一,且在工作质量、效率方面有所提 升。

中国、美国、欧洲、日本、全球制造业 PMI 在 2019 年呈下降趋势,在 2020 年疫情 影响初期,景气度受挫,下降至近十年历史低位。自 2020 年初疫情爆发,中国 2020 年 2 月制造业 PMI 跌落近年低位 35.7%,3 月回升并连续 13 个月位于荣枯线上。2021 年 3月环比提高 1.3 个百分点至 51.9%。中国制造业 PMI 指数显示国内经济保持复苏态势, 制造业景气度良好,行业仍处于扩张阶段。

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2021 年 3 月美国、欧洲、日本、全球制造业 PMI 均高于中国,分别为 64.7%、62.5%、 52.7%、55%。数据显示美国、欧洲、日本、全球制造业景气度站在荣枯线上,由此反 应各国和全球经济均在持续复苏。

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另外,2020 年初制造业工业增加值指标触底至-1.8%,通用设备制造业、专用设备制造 业工业增加值指标分别为-5.4%、-2.2%;随后呈上升趋势至 2021 年 3 月,制造业工业增加值为 15.2%,通用设备及专用设备制造业工业增加值高于行业平均水平,分别为 20.2%、 17.9%,制造行业复苏态势明显。

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1.2 人口老龄化,自动化生产成刚需

如果 65 岁以上老年人口占总人口数达 7%,意味着国家或地区的人口处于老龄化社 会。日本统计局数据显示,制造业大国日本早在 1980 年已进入人口老龄化阶段,截至2019 年 65 岁及以上人口为 3582 万人,占总人口比例 28.39%。自 1995 年开始日本出生 率持续低于 10‰,人口增长率于 2009 年第一次出现负增长。2011-2019 年日本人口连续 9 年出现负增长,且降幅呈持续扩大趋势,从-1.9‰扩大至-2.1‰。

虽然日本进入老龄社会已久,但日本仍保持制造业大国地位,2018 年工业机器人出 口量是中国的 2 倍。这有赖于日本专注于高新技术发展,制造业自动化覆盖率高,工业 机器人密度高达 364 台/万人。2019 年中国工业机器人出口量激增 76%至 10.55 万台,相 较日本出口量仅差 318 台。近两年中国工业机器人出口量有望赶超日本成为出口量第一。

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国家统计局数据显示,中国 2019 年 15-64 岁人口为 98910 万人,占总人口比例为 70.65%。与 2018 年相比下滑 0.5 个百分点,从 2010 年开始连续第 9 年下降且降幅有持 续扩大的趋势。65 岁及以上人口从 2000 年逐年上升至 2019 年的 17603 万人,占总人口 比例 12.57%,同比增长 0.6 个百分点。此外,自 2000 年开始,婴儿出生率和自然增长 率呈下降趋势,在 2012-2016 年小幅上升后继续下降。2019 年出生率和自然增长率跌至 近十年最低,分别为 10.5‰和 3.3‰。2019 年出生率较 2018 年下降 0.4 个千分点,婴儿 出生人数比 2018 年减少接近 60 万人。中国社会人口老龄化严重,已出现刘易斯拐点。

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另一方面,制造业城镇单位就业人员平均工资从 2010 年的 30916 元提升至 2019 年 的 78147 元,年复合增长率为 10.85%。假设按照每年 10%的平均工资增长率,工资增速远高于年通胀水平,员工薪资对企业将是一个沉重负担。另外,在电力供应充足情况下工业机器人可 24/7 工作。工作精细度、生产效率方面相比人工生产也有明显提升。

我国的劳动密集型产业以低廉的劳动力成本著称,该特点推动了我国的经济发展, 使中国成为世界制造工厂。近年由于人口老龄化和人工成本提高,削弱我国制造行业竞争力,也对劳动密集型产业带来冲击。制造业承受压力增大,行业未来的不确定性随之提升。这或许是行业转型的新拐点,打破现状将生产自动化全面实行,有望将自动化生产普遍化,成为制造企业生产的刚需配备。

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1.3 国家大力推动智能发展,促进工业机器人技术创新

中国制造业转型除了需要行业领头企业带领改革创新,还需国家政策扶持辅助加速进程。为了贯彻“中国制造 2025”,机器人作为智能制造发展领域的重要一环,推进我国工业机器人行业的健康发展,国家出台一系列相关政策支持与鼓励工业机器人的技术创新和行业发展。国务院在 2016 年发布的《机器人产业发展规划(2016-2020 年)》, 明确到 2020 年工业机器人年产量达 10 万台,机器人密度达 150 以上。根据国家统计局数据,2020 年底中国工业机器人年累计生产 237068 台。IFR 公布数据显示 2019 年中国 工业机器人密度已达 187 台/万人。

同时,工业机器人作为制造业自动化升级的关键设备,行业潜力巨大。行业通过推出标准体系将提高行业进入壁垒,促进行业企业技术革新提高技术壁垒。我国工业机器 人发展已数十年,标准体系已初步形成,但可能存在标准缺失或老化问题,且近年来机器人行业发展快速。2017 年颁发《国家机器人标准体系建设指南》提出制定行业完整标准体系,建立检测评定系统;予以应对由于行业的研发技术标准滞后带来的企业技术要求统一困难,产品质量缺保证等问题。另外,国家在多项政策中提出,多个高端设备行业包括机器人行业应加强检测认证体系和鼓励行业标准化建设。为促进积极性,国家将 团体标准纳入各地财政补贴范围。

2021 年我国“十四五”规划和 2035 年目标纲要提出,持续鼓励、推动智能产业发 展,工业机器人行业也将受益。具体内容是推动机器人等产业的创新发展和“机器换人” 计划。国产替代也将成为未来重要主题。目前大部分国内工业机器人企业技术暂未达到 世界级水平,厂家生产大多为低端产品。高端工业机器人所需核心零部件多为国外知名 企业生产,但国内仍有多家优秀上游核心零部件企业,如伺服系统企业埃斯顿、汇川技术和雷赛智能等。

2.制造业升级转型,工业机器人稳速增长

2.1 工业机器人月产量创新高,需求量有望突破 20 万

工业机器人指在工业领域中的多关节机械手臂或其他拥有多自由度的机械装置。它能 365 天 24 小时无间断替代人工从事流水线生产环节的工作。工业机器人集成了机械制造、电子电器、计算机编程等顶级技术制造而成,是智能制造领域具有代表性的产品 之一。

工业机器人在全球范围应用广泛,从工业机器人密度可以了解到国家或地区的自动 化生产程度。工业机器人密度可作为指标判断各国、区域制造业自动化程度差异。数据显示 2019 年亚洲工业机器人密度已超过欧洲、美洲、乃至全球,分别为 118 台/万人、 114 台/万人、103 台/万人、113 台/万人。亚洲的工业机器人密度 2012-2019 年复合增长 率为 14%,高于全球工业机器人密度增长率 10%,是欧洲和美洲工业机器人密度增长的 2 倍。在 2019 年全球国家与地区制造业工业机器人密度数据中,新加坡(918 台/万人)、 韩国(855 台/万人)和日本(364 台/万人)为前三名,是工业机器人高密度国家。中国 以 187 台/万人排在 15 位,2012-2019 年复合增速高达 49.89%,远高于日本和韩国的年 复合增速,分别为 1%、12%。


根据 IFR 统计,近十年中国是工业机器人需求大国,2013 年中国工业机器人装机量已超越日本,占据当年全球装机量的 1/5;2019 年全球工业机器人装机量达 37.3 万台, 中国的装机量达 14.05 万台,占全球总量的 37.67%;比 2018 年稍有回落,主要反映汽 车和 3C 行业正经历艰难时期。2020 年全球有 270 万台工业机器人正在运行工作中,同 比增长 12%;2020 年工业机器人累计产量 23.7 万台,同比增长 26.81%;2021 年 3 月, 中国工业机器人月产量 33075 台,同比增长 91.84%,创月产量新高;2021 年 1-3 月累 计生产 78714 台,同比增长 127.2%,工业机器人的需求量持续上升。

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2019 年工业机器人下游应用行业需求量有明显下降,尤其汽车和 3C 行业相比 2018 年购买量共下降约 4 万台。我们认为 2020 年上半年疫情后工业机器人需求不降反升, 随着全球经济的进一步复苏,我们预测 2020-2023 年工业机器人装机量分别为 16.85 万 台、19.38 万台、21.32 万台、22.39 万台。

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在进出口方面, 2019 年中国工业机器人进口量 6 万台,同比下降 39.37%。中国出 口量 2017-2019 年持续上升,分别 2.77 万台、6 万台、10.55 万台,出口量年复合增速 94.91%。根据 IFR 的数据,中国工业机器人出口均价 2280 元/台远低于进口均价 16309 元/台,进出口均价差异严重。主要原因为中国出口工业机器人大部分为中低端产品,高端产品仍以采购国外厂商为主,导致进出口金额的悬殊差距。

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2.2 下游应用行业广泛,长尾行业有望拉动需求

2019 年汽车行业仍是全球下游行业应用工业机器人占比最高的行业,占比 33.9%。电子行业占比 24.68%,排名第二。金属加工行业、塑料和化学制品行业、食品行业分别 占比为 10.32%、6.68%、2.97%。

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根据 IFR,2019 年中国仍然是工业机器人全球第一大潜力市场。工业机器人在中国 的应用范围广泛,服务于国民经济 44 个行业大类。工业机器人主要服务于制造业;按 细分应用行业分,中国工业机器人在下游行业分布与全球分布基本相同,汽车、电子以 及金属加工行业占据前三,分别为 35.79%、28.7%、8.19%。

2018 年末开始制造业面临巨大下行压力,固定资产投资增速持续下滑,2020 年 2 月受疫情影响触底,制造业固定资产投资完成额累计增速-31.5%。疫情后固定资产投资 完成额累计增速持续上升至 2021 年 2 月,2021 年 3 月整个制造业固定资产投资完成额 累计增速较 2 月呈下降趋势,主要原因系 2020 年 2 月基数较低导致。2021 年 3 月制造 业固定资产投资完成额累计增速为 29.8%,计算机、通信和其他电子设备制造业固定资 产投资完成额累计增速 40.4%,高增速拉动行业平均水平。2021 年 2 月汽车制造业固定 资产投资完成额累计增速在经历约 3 年持续低增长和负增长后,首次出现高于 10%的正 增长,3 月累计增速回落至-3.3%;食品制造业、金属制品业、通用设备固定资产投资完 成额累计增速分别为 25.6%、23.6%、19%。

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2011-2019 年中国工业机器人密度年复合增长率高达 44%。由于我国工业机器人行 业仍在高速发展,生产自动化有序进行,我们认为 2020-2023 年中国工业机器人密度将 以 20%复合增速增长。预计 2020-2023 年我国工业机器人密度将会达到 224 台/万人、269 台/万人、323 台/万人、388 台/万人。国内工业机器人市场空间巨大。

IFR 数据显示,我国 2019 年汽车行业工业机器人密度全球排名第 12 位,达 938 台/ 万人。和美国 1287 台/万人(全球排名第 7 位)、德国 1311 台/万人、日本 1248 台/万人 相比,中国汽车行业自动化生产和发达国家的差距已逐渐收窄,2010-2019 年汽车行业 工业机器人密度年复合增长率为 27.55%,结合汽车制造业的固定投资完成额累计增速持 续负增长和现有数据的增长周期等因素考虑,我们认为 2020 年、2021 年、2022-2023 年工业机器人密度增长约 9%、20%、10%;假设按此速度增长计算,预测 2020-2021 年 中国汽车行业工业机器人密度将分别达 1022 台/ 万人、1234 台/万人;2022-2023 年的汽 车行业工业机器人密度分别为 1361 台/万人、1502 台/万人,2023 年中国汽车行业工业 机器人密度接近日本的密度峰值,同时也是我国近 10 年来的密度最高点,我们认为之 后将会在此峰值波动停留一段时间。2019 年中国、美国、日本、德国非汽车行业工业机器人密度分别为 95 台/万人、139 台/万人、273 台/万人、199 台/万人。

2019 年国内非汽车行业自动化生产仍在起步阶段, 仅为汽车行业 2010 年的水平,上升空间巨大。我们认为随着工业机器人技术愈发成熟, 作业更加精细化,工业机器人在食品、饮料等长尾行业中的包装、挑拣、分配等工作的 使用率将逐渐提高。预测 2020-2023 年中国非汽车行业工业机器人密度以 35%增速增长, 分别达到 128 台/万人、173 台/万人、234 台/万人、316 台/万人。

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经历疫情影响,自动化生产的优势凸显。同时在食品饮料行业中,减少产品与人的接触更有利于保障食品安全。我们认为长尾行业将加大自动化生产力度,对于“机器换 人”将会加速进行。有望拉动对中游工业机器人的需求,工业机器人产业链上游也会随之受益。

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