工业机器人深度报告银行证券.docx
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工业机器人深度报告银行证券
资料来源：
银河证券6月19日
投资要点：
2013年我国工业机器人进入产业元年，多重因素助力行业高速发展
2013年我国工业机器人销量增速达60%，大幅超出市场预期；2020年前将持续高增长。
全球第三次产业转移、工业机器人密度仅为世界2/5的平均水平、经济结构转型、人口红利消失和国家政策大力支持等因素驱动行业持续高速增长。
行业需求、景气度、催化剂将持续超预期。
预计2016年我国工业机器人加集成市场规模650亿元，CARG35%
预计2016年中国工业机器人本体市场规模215亿元；本体加集成市场规模为650亿元，2014-2016年复合增速35%。
预计2016年减速机、伺服系统、控制器市场规模分别72亿元，54亿元、22亿元。
国产机器人销量增速将超越行业增速。
驱动因素、关键假设及主要预测：
1、预计2014-2016年中国工业机器人需求分别为5.0万台、6.9万台和9.7万台，复合增速为40%。
到2016年中国工业机器人全球销量占比将达到40%。
2、预计2014-2016年中国工业机器人本体市场规模分别为120亿元、160亿元、215亿元，复合增速35%；本体加集成市场规模分别为360亿元、480亿元和650亿元，复合增速35%。
3、预计2014-2016年减速机市场规模分别38亿元、52亿元和72亿元，复合增速38%。
2014-2016年伺服系统市场规模分别为30、40、54亿元；控制器分别为12、16、22亿元，复合增速35%。
一、预计2016年全球工业机器人市场规模达2500亿元，未来三年复合增速10%
（一）工业机器人替代人工主要用于焊接、装配、喷涂、搬运等
机器人技术发展迅速，涵盖内容越来越多，其完整定义尚无统一意见。
按照国际机器人联盟（IFR）的分类，机器人一般分为工业机器人和服务机器人。
工业机器人是在工业生产中使用的机器人的总称，工业机器人是一种通过编程或示教实现自动运行，具有多关节或多自由度，并且具有一定感知功能，如视觉、力觉、位移检测等，从而实现对环境和工作对象自主判断和决策，能够代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动的自动化机器。
成套设备由工业机器人和完成工作任务所需的外围及周边辅助设备组成的一个独立自动化生产单元，最大限度地减少人工参与，提高生产效率。
工业机器人及成套设备可广泛地应用于企业各个生产环节，如焊接、机械加工、搬运、装配、分拣、喷涂等。
工业机器人及成套设备的应用不仅能将工人从繁重或有害的体力劳动中解放出来，解决当前劳动力短缺问题，而且能够提高生产效率和产品质量，增强企业整体竞争力。
服务型机器人通常是可移动的，代替或协助人类完成为人类提供服务和安全保障的各种工作。
本报告仅针对工业机器人进行研究分析。
工业机器人并不仅是简单意义上代替人工的劳动，它可作为一个可编程的高度柔性、开放的加工单元集成到先进制造系统，适合于多品种变批量的柔性生产，可以提升产品的稳定性和一致性，在提高生产效率的同时加快产品的更新换代，对提高制造业自动化水平起到很大作用。
工业机器人的细分通常按照坐标形式、驱动方法和运动控制方式进行分类。
从工业机器人的运行机理及对所实现功能质量的要求，关节坐标式精确度较高，也是应用最广泛的种类，电力驱动是当今工业机器人驱动的主流，而连续轨迹控制要求是高端工业机器人的基本“素质”。
从零部件的组成来分析，工业机器人主要有机械本体、伺服系统、减速器和控制器四部分组成。
美国在60年代发明了现实中的机器人，1967年日本川崎重工引进美国技术，随后伴随着日本汽车工业的崛起，工业机器人被引入到汽车产业中。
1980年代，德国将工业机器人引入到纺织业中。
1990年代后随着技术的进步，工业机器人逐步扩展到制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及零部件、电子电器、轨道交通、电器电力、军工、海洋勘探、航天航空、冶金、印刷出版，家电家具等众多行业。
随着工业机器人向更加深度和广度发展以及机器人智能化的提高，机器人的应用范围将继续不断扩大。
从世界范围内来看，工业机器人作为一个产业也还处在启始阶段，规模相对小。
目前，大部分工业机器人应用主要集中在一些特定的行业，如汽车和电子等行业。
由于造价、使用、维护、安全防护等方面应用门槛比较高，工业机器人很难被中小企业所采用。
为了降低使用门槛，在更多的行业得到推广应用，工业机器人技术始终在不断地进步和发展之中。
（二）2013年全球工业机器人市场规模约1800亿元
在经历了2009年全球性衰退后，2010年全球工业机器人开始复苏，2011-2012延续复苏状态。
根据国际机器人联合会（以下简称IFR）统计，2012年全球工业机器人本体销量约16万台，2013年销量为17.9万台，同比增长12%。
IFR统计，2012年工业机器人本体销售额约为87亿美元（折人民币约540亿元），同比增长2%；本体加系统集成市场规模约为本体市场的3倍，总计约为260亿美元（折人民币约1600亿元），我们预计2013年约为1800亿元。
从1994-2013年的工业机器人销量数据我们可以发现，工业机器人市场随全球经济周期而波动，1994年以来的三次金融危机均对全球工业机器人销量造成冲击，销量稍后随全球经济复苏而得到回升。
1997年亚洲金融危机、2000年科网泡沫破灭和2008年全球金融危机对全球工业机器人次年销量产生较大下滑影响，1998年、2001年和2009年全球工业机器人销量增速分别为-16%、-21%、-47%。
2008年全球性金融危机影响最大。
截至2013年底，全球在运行工业机器人保有量在134万到160万台之间。
自20世纪60年代末引进工业机器人以来，截至2013年全球累计销售265万台。
然而，大部分早期的机器人现已停止服务。
如果假设使用寿命平均为12年，则2013年底全球在运行的工业机器人保有量为134万台。
而试验研究表明，工业机器人的平均使用寿命实际上可能长达15年，因此，最高库存总量可达160万台。
2013年，最低库存大幅增加了7%。
2009年机器人安装量出现巨大跌幅，最低存量为102.1万台，首次出现存量较前一年下跌1%的情况。
2010年，最低存量上升1%达到2008年的水平。
自此以后，存量持续增加。
（三）工业机器人销量和存量70%集中在日、中、美、韩、德五国
根据IFR统计，2013年全球工业机器人总销量的70%集中在5个国家，即中国、日本、美国、韩国和德国，2013年销量分别为3.7万台、2.6万台、2.4万台、2.1万台、1.8万台；同比增速分别为60%、-9%、6%、10%、4%；销量占比分别为20%、14%、13%、12%和10%；五个国家中，2001-2013年期间，中国和韩国销量占比持续上升，日本销量占比持续下降。
中国和韩国销量占比分别从2001年的0.9%和5.2%上升至2013年的20.4%和12%。
日本销量占比从2001年的36.3%下降至2013年的15%。
2001-2013年，中国、日本、美国、韩国和德国销量复合增速分别为39%、-1%、7%、15%和3%。
从全球工业机器人保有量分布来看，2013年48%工业机器人存量集中在日本、美国、德国、韩国和中国，存量占比分别为23%、14%、12%、12%、10%。
近十年来，日本工业机器人占比持续下降，从2001年的48%下降至2013年的23%。
分析原因在于早期服役的机器人使用寿命到期而退出市场。
受益于工业自动化进程的加速，中国和韩国存量占比持续提升，分别从2001年的0.2%和5%上升至2013年的10%和12%。
（四）汽车和电子电气行业的机器人销量占比分别为40%和21%
汽车、电子电气、金属制品、化工橡胶和食品行业共五个行业是目前工业机器人重要的应用行业，五个行业销量占比接近80%。
汽车行业和电子电气行业是工业机器人应用最重要的两个行业，两个行业销量占比超过60%。
根据IFR统计，2012年全球工业机器人在汽车、电子电气、金属制品、化工橡胶和食品行业销量占比分别为40%、21%、9%、7%、3%，合计接近40%。
从2005-2012年的数据分析，工业机器人在汽车和电子电气等五大行业销量占比保持在70%-80%。
2005-2012年汽车、电子电气、金属制品、化工橡胶和食品行业的工业机器人销量复合增速分别为4%、5%、6%、0%、11%，同期全球工业机器人销量复合增速为4%。
（五）日本为工业机器人第一大生产国，产能全球占比60%
从供应方来看，日本60年代末从美国引进机器人技术后，已经成为机器人第一大生产国，并且形成了浓厚的机器人文化，工业机器人约占全球66%份额，代表企业有发那科、安川、那智不二越等。
欧洲占据全球工业机器人26%的市场份额，代表企业有瑞士的ABB、德国的库卡、意大利的柯马等。
（六）预计2016年全球工业机器人市场规模约2500亿元，2014-2016年复合增速10%
IFR在2012年销量16万台的基础上预测到2016年个全球工业机器人本体销量将达19.2万台，2013-2016年销量复合增速为6%。
我们认为IFR低估了中国工业机器人的需求增长，IFR预测2016年中国销量3.8万台，而根据最新的数据，2013年中国工业机器人的销量已经提前3年完成这个预测。
我们认为由于中国和发展中国家工业机器人需求的大幅增长，未来几年工业机器人销量年均增速将至少达到10%以上，到2016年全球工业机器人将达到24万台。
预计2016年机器人本体市场规模约为130亿美元，包括系统集成等整体市场规模总计约400亿美元（折人民币约为2500亿元）。
预计2014年到2016年，机器人安装量平均每年增加10%，自动化的趋势将不断增加机器人安装量。
工业机器人增长将主要来自新兴市场和美国。
汽车行业将继续成为新技术的创新者。
然而，汽车行业在2014和2015年之间可能将发生投资周期下降。
预计最晚在2016年，传统市场投资新车型生产设施更换也将推动机器人安装量的增加。
对于电子产品，新产品和新的生产技术不断增长的全球需求，正在加大电气/电子行业特别是亚洲的现有生产工艺的再加工和产能扩大。
全球竞争要求生产设备现代化。
能源效率和新材料，例如碳复合材料，需要更换设备生产。
不断增长的消费市场需要扩充产能。
降低产品的生命周期和增加产品多样性需要灵活的自动化。
工业机器人的技术改进将增加一般行业和中小型企业机器人的使用，例如：
更容易使用的机器人，简单的，低价格的机器人简单的应用，机器人与工人协作提高质量需要先进的高科技机器人系统。
二、四大家族垄断全球工业机器人市场
（一）四大家族占据工业机器人主要市场份额，全球占比约50%
日本和欧洲是全球工业机器人市场的两大主角，并且实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化。
通过满足具有国际性竞争力的汽车、电子/电机产业等企业使用者之严苛的要求，以及销售实绩与专门技能的累积，日本工业机器人产业已经成为全球的领导者。
而在经过了日本国内市场激烈的价格竞争后，也获得了国际性的价格竞争力。
目前家用机器人也处于优势地位。
欧州工业机器人和医疗机器人领域已居于领先地位。
美国积极致力于以军事、航天产业等为背景的开发或创投企业，体现在系统集成领域，医疗机器人和国防军工机器人具有主要优势。
从全球角度来看，目前欧洲和日本是工业机器人主要供应商，ABB、库卡（KUKA）、发那科（FANUC）、安川电机（YASKAWA）四家占据着工业机器人主要的市场份额。
2013年四大家族工业机器人收入合计约为50亿美元，占全球市场份额约50%。
在机器人系统集成方面，除了机器人本体企业的集成业务，知名独立系统集成商还包括杜尔、徕斯和柯马等。
2013年德国杜尔和意大利柯玛的系统集成业务收入均约为7亿美元，折人民币100亿元。
机器人减速机70%以上市场份额由日本纳博特斯克（Nabtesco）和哈默纳科（Harmonicdrive）垄断。
2013年纳博的减速器业务收入约为5亿美元。
（二）四大家族过去10年PE估值水平在20-30倍左右
工业机器人四大家族：
ABB、发那科、库卡、安川电机最初起家是从事机器人产业链相关的业务，如ABB和安川电机从事电力设备电机业务、发那科从事数控系统业务，库卡一开始则从事焊接设备业务，最终他们成为全球领先综合型工业自动化企业，他们的共同特点是掌握了机器人本体和机器人某种核心零部件的技术，最终实现一体化发展。
2013年ABB、发那科、库卡、安川电机收入分别为418、60、24、38亿美元；净利润分别为28、15、0.8、0.8亿美元；工业机器人收入均为10-14亿美元左右，但收入占比差别较大，分别为3%、23%、42%、34%；2013年末市值分别为610、300、16、24亿美元。
四大家族除了发那科综合毛利率接近50%，其余毛利率水平基本在25-30%左右。
四家净利润水平相差较大，发那科净利率达25%，ABB为7%，库卡和安川电机仅为2-3%。
从历史数据看，过去十年四大家族PE水平保持在20-30倍左右。
（三）ABB电力和自动化技术的领导企业，机器人收入占比5%
1、ABB是电力和自动化技术的领导企业，收入规模达418亿美元
ABB位列全球500强，是电力和自动化技术的领导企业。
ABB致力于在增效节能，提高工业生产率和电网稳定性方面为各行业提供高效而可靠的解决方案。
ABB的业务涵盖电力产品，电力系统，离散自动化与运动控制，过程自动化，低压产品五大领域。
ABB由两个历史100多年的国际性企业－瑞典的阿西亚公司（ASEA）和瑞士的布朗勃法瑞公司（BBCBrownBoveri）在1988年合并而来。
它与中国的关系可以追溯到上个世纪初的1907年。
当时ABB向中国提供了第一台蒸汽锅炉。
1974年ABB在香港设立了中国业务部，随后于1979年在北京设立了永久性办事处。
截至2013年末，公司市值约610亿美元，收入约为418亿美元，净利润约为28亿美元。
截至2013年末电力产品、电力系统、离散自动化与运动控制、低压产品、过程自动化产品收入占比分别为22%、19%、21%、18%、20%，每项业务收入占比均在20%左右。
2、ABB工业机器人本体收入保持在10-16亿美元左右，收入占比约5%
ABB机器人业务2009年收入约为10亿美元，2005年-2009年维持在10-16亿美元左右，收入占全部收入比重约5%左右。
（注2010年后机器人产品被归类为离散自动化与运动控制。
）2005-2008年公司机器人毛利率约在0%-5%左右，2009年由于金融危机原因大幅亏损，毛利率-18%。
在众多的机器人生产商中，ABB作为佼佼者之一，致力于研发、1974年，ABB公司发明了世界第一台六轴工业机器人，ABB生产机器人已有40年的历史，ABB已经在瑞典、挪威和中国等地设有机器人研发、制造和销售基地。
1994年，ABB的机器人开始进入中国，早期的应用主要集中在汽车制造以及汽车零部件行业。
随着中国经济的快速发展，工业机器人的应用领域逐步向一般行业扩展，如医药、化工、食品饮料以及电子加工行业。
2006年ABB全球机器人业务总部落户中国上海。
机器人产品在中国的本土化生产，更加凸现了这家国际巨商扎根中国的决心。
凭着ABB公司多年来强大的技术和市场积累，凭着向客户提供全面的机器人自动化解决方案，从汽车工业的白车身焊接系统，到消费品行业的搬运码跺机器人系统，即以汽车、塑料、金属加工、铸造、电子、制药、食品、饮料等行业为目标市场，产品广泛应用于焊接、物料搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、货盘堆垛、机械管理等领域。
3、ABB机器人优势在运动控制、程序可拓展性强
对于机器人自身来说，最大的难点在于运动控制系统，而ABB的核心技术就是运动控制。
运动控制技术是实现循径精度、运动速度、周期时间、可编程、多级联动以及域外轴设备同步性等机器人性能指标的重要手段。
通过充分利用这些重要功能，用户可提高生产的质量、效率及可靠性。
ABB对运动控制技术的重视由来已久。
早在1994年，ABB就推出了新一代具有TrueMove和QuickMove功能的机器人。
TrueMove可确保机器人的运动路径与编程路径严格相符，而不论其运行速度及路径几何形状如何。
QuickMove则是一种独具特色的自动优化型运动控制功能，可确保机器人动作任何时候都达到最高的速度和加速度，从而最大程度缩短周期时间。
第二代TrueMove和QuickMove功能引入了更精确的动态模型以及优化循径速度和加速度的新方法，进一步提升了ABB机器人性能。
ABB一直强调机器人本身的柔性化，强调ABB机器人在各方面的一个整体性，ABB机器人在单方面来说不一定是最好的，但就整体性来说是很突出的。
比如ABB的六轴机器人，单轴速度并不是最快的，但六轴联动以后的精度是很高的。
（四）发那科（FANUC）是数控系统起家的工业机器人巨头
1、发那科是全球实力最强大的数控机床制造商之一
日本发那科公司（FANUC）是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业之一。
1956年，FANUC品牌创立。
1971年，发那科数控系统世界第一，占据了全球70%的市场份额。
1976年发那科公司研制成功数控系统5，随后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，发那科公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家。
掌握数控机床发展核心技术的发那科，不仅加快了日本本国数控机床的快速发展，而且加快了全世界数控机床技术水平的提高。
截至2013年末，发那科公司市值约300亿美元（注：
2014年6月1日市值为400亿美元），收入约60亿美元，同比下滑7%，净利润约14亿美元，同比下滑13%。
公司一直保持着较高的盈利能力。
长期毛利率在40%以上。
截至2013年末，工厂自动化设备、金属加工机械、机器人本体收入占比分别为40%、36%、24%。
2、发那科工业机器人收入约14亿美元，收入占比24%
发那科工业机器人业务2013年收入约为14亿美元。
发那科机器人产品广泛应用在焊接、装配、搬运、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节，满足客户不同需求。
自1974年，发那科首台机器人问世以来，发那科致力于机器人技术上的领先与创新，是世界上唯一一家由机器人来做机器人的公司。
发那科机器人产品系列多达240种，负重从0.5公斤到1.35吨，广泛应用在装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节，满足客户的不同需求。
2008年6月，FANUC成为世界第一个突破20万台机器人的厂家；2013年，FANUC全球机器人装机量已超33万台，市场份额稳居第一。
3、发那科机器人优势在标准化编程、操作简单
发那科工业机器人的优势在于：
1）、非常便捷的工艺控制，可以实现对喷涂参数的无级调整，在生产过程中也可修改喷涂参数手腕动作灵活，高加速度，对提高小型工件喷涂节拍非常高效和同类型机器人相比，发那科机器人采用独有的铝合金外壳，机器人重量轻，加速快，日常维护保养方便；
2）、和同类型机器人相比，FANUC机器人底座尺寸更小，为客户采用更小的喷房提供了更好的解决方案；
3）、发那科机器人的空心手腕可以让油管，气管布置更加便捷，大幅减少了喷房保洁工作量，为生产赢得时间；
4）、发那科机器人独有的手臂设计，让机器人可以靠近喷房壁安装，机器人保证高度灵活生产的条件下也不会与喷房壁干涉
（五）库卡（KUKA）是全球汽车工业中工业机器人领域龙头之一
1、库卡是全球汽车工业中工业机器人领域龙头之一，纯工业机器人公司
库卡集团是由焊接设备起家的全球领先机器人及自动化生产设备和解决方案的供应商之一。
库卡的客户主要分布于汽车工业领域，在其他领域（一般工业）中也处于增长势头。
库卡机器人公司是全球汽车工业中工业机器人领域的三家市场龙头之一，在欧洲则独占鳌头。
在欧洲和北美，库卡系统有限公司则为汽车工业自动化解决方案的两家市场引领者之一。
库卡集团借助其30余年在汽车工业中积累的技能经验，也为其他领域研发创新的自动化解决方案，例如用于医疗技术、太阳能工业和航空航天工业等。
截至2013年末，库卡公司市值约16亿美元，收入约24亿美元，同比增长5%，净利润约0.77亿美元，同比增长8%。
截至2013年末，公司系统集成业务和工业机器人本体业务收入占比分别为58%、42%。
2、库卡工业机器人本体收入10亿美元，收入占比42%
库卡为纯工业机器人公司，业务包括工业机器人和系统集成，工业机器人业务2013年收入为10亿美元、系统集成为13亿美元。
2013年库卡机器人本体营业毛利率约10%，系统集成营业毛利率为5%。
KUKA机器人公司在全球拥有20多个子公司，其中大部分是销售和服务中心。
KUKA在全球的运营点有：
美国，墨西哥，巴西，日本，韩国，台湾，印度和欧洲各国。
库卡公司工业机器人产量超过1万台，至今在全球安装了超过10万台工业机器人。
库卡工业机器人的用户包括通用汽车、克莱斯勒、福特汽车、保时捷、宝马、奥迪、奔驰（Mercedes-Benz）、大众（Volkswagen）、哈雷-戴维森（Harley-Davidson）、波音（Boeing）、西门子（Siemens）、宜家（IKEA）、沃尔玛（Wal-Mart）、雀巢（Nestle）、百威啤酒（Budweiser）以及可口可乐（Coca-Cola）等众多单位。
1973年KUKA研发其第一台工业机器人，即名为FAMULUS.这是世界上第一台机电驱动的6轴机器人。
今天该公司4轴和6轴机器人有效载荷范围达3–1300公斤、机械臂展达350–3700mm，机型包括：
SCARA、码垛机、门式及多关节机器人，皆采用基于通用PC控制器平台控制。
库卡产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。
KUKA的机器人产品最通用的应用范围包括工厂焊接、操作、码垛、包装、加工或其它自动化作业，同时还适用于医院，比如脑外科及放射造影。
KUKA机器人早在1986年就已进入中国市场，当时是由KUKA公司赠送给一汽卡车作为试用，是中国汽车业应用的第一台工业机器人。
1994年，当时作为国内汽车龙头企业的东风卡车公司以及长安汽车公司，分别引进了KUKA的一条焊装线，随线安装的机器人都达数十台，KuKA机器人开始大批量进入中国。
工业机器人在最初进入中国时，作为技术和资金最为集中的汽车制造业可以说是工业机器人的最主要的使用者，进入2000年后，工业机器人在其他领域的应用才逐渐开始彼接受。
近年来，KUKA机器人在其它制造领域的应用也越来越广泛，行业覆盖了铸造、塑料、金属加工、包装、物流等，如在中国的烟草行业（包装和码垛应用）以及食品与饮料行业（包装和加工应用），其数量和需求甚至超过了汽车行业。
库卡在上海松江新厂建设面积近2万平方米，在中国的机器人产能从2010年1000台/年增加到了2014年的5000台/年。
该厂总投资1,000万至1,200万欧元，初步每年生产3,000台配备KRC4通用控制器的QUANTEC系列机器人。
3、库卡机器人优势在标准化编程、操作简单
作为世界领先的工业机器人提供商之一和机器人领域中的科技先锋，库卡机器人在业界被赞誉为“创新发电机”。
KUK
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