工业机器人行业分析报告.docx

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工业机器人行业分析报告

2018年工业机器人行业分析报告

2018年2月

目录

一、工业机器人助推先进制造4

1、探索工业机器人之魂5

2、千磨万击的革新历程7

3、工业机器人产业具有良好投资前景9

（1）应用集成商所代表的一类企业将具有良好的投资潜力9

（2）打破国外核心零部件垄断的工业机器人公司迎来业绩爆发期9

（3）以品牌效应推广和差异化竞争策略公司将成为投资重点10

二、我国已经成为全球工业机器人最大市场10

1、全球机器人市场发展势头良好12

（1）2016年工业机器人的全球销售量达到了294000台的新纪录，比2015年上升了16%12

（2）亚太地区成为工业机器人强劲增长引擎13

2、人力成本推高加速工业机器人普及14

（1）老龄化和劳动力不足逐渐成为经济发展的重大问题14

（2）人力成本制约了企业发展15

（3）劳动力减少，老龄化以及成本的增加共同导致了各企业希望用机器替代人力17

3、2020年中国工业机器人市场规模翻番18

（1）中国工业机器人密度相比其他发达国家较低19

（2）汽车行业的机器人密度相比其他行业一直遥遥领先20

（3）中国工业机器人的销售量以及国内外制造商占比提升明显21

（4）中国工业机器人销量和相关专利数增长迅速22

（5）国内工业机器人出口量不断增加23

（6）工业机器人行业产值2020年将突破千亿元大关24

三、突破核心技术进口替代打开利润空间24

1、控制系统关键在于标准26

（1）控制器国内外差距较小，关键在于标准26

（2）市场规模潜力巨大26

2、伺服系统进口替代开始加速27

（1）伺服系统成本占比高达24%27

（2）我国市场占有率约20%27

（3）2016年我国工业机器人伺服系统市场规模约为13.25亿元28

3、减速器目前依然处于国外垄断29

（1）减速器市场成为制胜关键29

（2）工业机器人零部件亟需技术突破30

4、本体制造业亟需打造本土品牌30

（1）国内本土产品市场占有率不足10%30

（2）关键零部件依赖进口，机器人整体成本难降31

（3）本体市场规模巨大31

5、系统集成有望多元化发展32

四、重点公司简况33

1、上海机电34

2、埃斯顿35

3、机器人35

4、华中数控36

5、中大力德36

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，并代表机电一体化的最高成就。

中国从应用环境的角度将机器人分为工业机器人、特种机器人。

中国工业机器人目前正处于高速发展期和核心技术缺失两种情况并存的状态：

发达国家工业机器人已趋饱和，我国市场仍处较低水平

国家支持政策促进国内工业机器人产业的发展

中国老龄化加剧，“机器换人”已大势所趋

突破工业机器人发展的瓶颈的关键在于中高端核心零部件以及核心技术：

上游是核心零部件，主要有减速器、驱动系统和控制系统

中游是机器人本体，是机器人的支承基础和执行机构

下游应用集成含量相对较低，利润较高，目前我国多数企业集中在机器人系统集成细分市场

一、工业机器人助推先进制造

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

1、探索工业机器人之魂

中国从应用环境的角度将机器人分为工业机器人、特种机器人。

面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人称为工业机器人；能半自主或全自主工作、并且完成有益于人类健康的服务工作（不包括从事生产的设备）的机器人称为特种机器人，细分为服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等。

工业机器人是多学科共同发展的产物。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，并代表机电一体化的最高成就。

现在，工业机器人已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。

工业机器人的典型应用包括焊接、组装、采集、放置、产品检测和测试等。

工业机器人在工业发达国家很多领域得到了应用。

在汽车生产线上的应用最为广泛，并应用于机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、物流等诸多领域。

机器人核心技术具备较高壁垒。

在机器人的结构示意图中，三部分紧密协作。

其中伺服驱动系统、控制系统、减速器研发壁垒较高，先进技术掌握在国外龙头企业。

控制系统软件国产化有待突破。

软件是核心技术（如控制算法、系统构架等），其关键技术在于保证机器人的高稳定性和高速响应性。

国内机器人本体厂商大多具备硬件研制技术，而软件的执行效率和系统稳定性上与国外成熟产品尚有差距。

驱动系统的核心是伺服电机和驱动器，决定着工业机器人的精度。

驱动系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化而变化的自动控制系统，工业机器人常选用高精度交流伺服电机。

驱动系统的核心技术包括：

快响应伺服控制技术；在线参数自整定技术；高过载倍数，高转速电机技术。

减速器的是连接动力源和执行机构之间的重要装置。

减速器把电动机、内燃机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，并传递更大的转矩。

一台机器人本体上一般有4-6个减速器。

2、千磨万击的革新历程

机器人的发展经历了萌芽阶段、初级阶段、迅速发展阶段和智能化阶段。

现代工业机器人的发展开始于20世纪中期，依托计算机、自动化以及原子能的快速发展。

为了满足大批量产品制造的迫切需求，数控机床于1952年诞生，为工业机器人的开发打下了坚实的基础。

1962年美国的AMF公司推出的“UNIMATE”，是工业机器人较早出现的实用机型，其控制方式与数控机床类似，但在外形上由类似于人的手和臂组成；1965年一种具有视觉传感器并能对简单积木进行识别、定位的机器人系统在美国麻省理工大学研制完成；1970年以后，工业机器人的研究得到广泛、较快的发展。

随着我国劳动力成本的逐年增加，老龄化社会的到来，传统加工制造业的一线工人将保持逐年减少的趋势，加快国内工业机器人的发展进程已是迫在眉睫。

我国工业机器人从70年代初期开始直至21世纪快速发展，经历萌芽期、开发期、适用化期和工业应用期，实现了各领域工业机器人的应用和完善。

3、工业机器人产业具有良好投资前景

近年来我国工业基础实力与日俱增，系统集成商、整机制造商、零部件配套商无论从生产规模还是研发水平都得到了质的提升，加之中国庞大的工业应用市场，工业机器人产业迎来黄金投资窗口：

（1）应用集成商所代表的一类企业将具有良好的投资潜力

工业机器人的推广离不开应用场景，应用场景与工业机器人的衔接离不开应用集成商。

危险、繁重、无限单调工作以及高人力成本等应用场景广泛存在于工业领域，专业综合应用集成商有很大的发展空间。

（2）打破国外核心零部件垄断的工业机器人公司迎来业绩爆发期

我国工业机器人的关键部位依然依赖进口，诸多技术方面仍停留在仿制层面，创新能力不足。

未来以上游为主的核心部件研发将是国内工业机器人产业的重中之重，重视自主创新能力带动的关键技术突破，将加速工业机器人的国产替代，降低工业机器人应用成本，促进工业机器人在各领域广泛推广和普及。

（3）以品牌效应推广和差异化竞争策略公司将成为投资重点

目前国产工业机器人在质量和性能上还无法与国外一线品牌展开正面竞争。

我们看好在细节技术创新有所突破，或采取差异化市场竞争策略，进而快速树立品牌形象的本土企业。

例如，通过采用新材料提高工业机器人的负载与自重比；通过自主导航技术的突破实现AGV工业机器人的自主导航；通过视觉误差补偿、新型结构创新降低精密制造成本；通过人机互交技术创新实现工业机器人的示教作业，攻克可变刚度柔性关节控制技术，提高工业机器人操作过程中的安全性；探索工业机器人的租赁、保险等创新服务等敢于进行商业模式创新的企业。

二、我国已经成为全球工业机器人最大市场

横向对比中国工业机器人市场潜力无穷。

近些年在美国制造业（产值不足GDP的15%）逐渐外流、全球经济增长乏力的背景下，工业机器人产业的发展引起了世界各国的高度重视，一些制造业大国对工业机器人等智能制造产业的发展采取了重要的战略措施。

将各个国家各个时间点上的数据进行比较，中国工业机器人潜力巨大，国家政策方面和技术改进方面都具有催化剂的作用，推动中国工业机器人的快速发展；规模化生产和核心元件国产化比例逐步提升也成为工业机器人普及发展的重要因素。

工业机器人的发展，既是机遇，也是挑战。

工业机器人的质量、工艺、可靠性成为各国不断研究和发展的课题，从当今技术来说，工业机器人的发展道路还很漫长，存在的难题也值得全世界科学家共同探索和解决。

“中国制造2025”提出以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，构建信息化条件下的产业生态体系和新型制造模式。

作为高端装备制造业的重点发展方向和信息化与工业化深度融合的重要体现，发展智能制造装备产业对我国制造业的发展至关重要。

沿海省市已在机器人技术与产业领域进行了重点投入和产业布局，初步形成了区域性的特色产业。

辽宁省提出把沈抚新城打造成国内机器人产业技术研发、生产的重点集聚区，建成全国最大、具有国际影响力的机器人产业基地。

浙江省启动了“机器换人”工程，计划在未来5年，每年实施5000个机器换人项目，实现5000亿元机器换人投资，并以此带动机器人产业发展。

广东省重点发展多用途机器人，包括工业机器人和服务机器人，保证工业机器人安装量年增长30%。

江苏省要求近三年机器人产业销售收入年均增长20%，计划到2017年机器人产业实现1000亿元规模。

上海市将工业机器人列为战略性新兴产业发展的重点，着力打造以机器人产业为主的智能装备制造产业链集群。

佛山市出台推进机器人产业发展的指导意见，提出到2020年将机器人产业培育成新的支柱产业，行业销售收入达到1000亿元。

1、全球机器人市场发展势头良好

（1）2016年工业机器人的全球销售量达到了294000台的新纪录，比2015年上升了16%

这是全球自动化繁荣的延续，从2009年金融危机爆发以来，工业机器人的销售量已经增长了四倍，我们预测这样的增长趋势并没有结束。

工业机器人在2008年以前基本维持不变增长，由于金融危机致使2009年世界工业机器人销售量骤减至60000台，接近2002年的69000台的水平，之后，工业机器人迅速发展，不断创造新的记录，工业机器人具有巨大的前景。

预计到2018年，将有232万台工业机器人将被部署在工厂车间，相比2009年的一百万台将增加两倍左右。

（2）亚太地区成为工业机器人强劲增长引擎

亚洲仍然是世界上最强劲的增长市场，2016年亚洲地区总共销售了191000台工业机器人，相比2015年销售量增长了约18.63%；欧洲地区销售56000台，相比2015年增长12%；美洲地区销售41000台，相比2015年增长7.8%。

无论从销售绝对数量和增长率来看，亚洲已经成为全球工业机器人市场的强劲引擎。

2、人力成本推高加速工业机器人普及

中国社会现况与日本相似。

世界主要国家经历了近60年的工业机器人产业链发展，不管从技术还是从市场角度来看都具有绝对优势；在全球经济增长乏力以及制造业工资水平持续普遍上涨的大背景下，制造业大国均将目标投向工业机器人；日本作为最先进入老龄化社会的国家，面临高昂的人工成本，智能化的工业机器人无疑是最好的替代品；中国同样面临了这样的问题：

老龄化、人工成本上涨、人工生产效率低等问题。

（1）老龄化和劳动力不足逐渐成为经济发展的重大问题

由下图可知，中国在2001年突破老龄化警戒线，而且近13年0-14岁的人口比例以2.26%的比例降低，同时刻我国GDP复合增长率为17.14%，与日本一样，中国近十多年同样面临着经济增长与劳动力供给不足的矛盾。

通过人均GDP、老龄比、工业机器人保有量复合增长率、0-14岁人口增长率等指标的匹配和对比，我们认为中国在2001年的社会经济情况与日本在20世纪60-70年代的背景较吻合，中国在2001-2014年工业机器人及其经济的发展与日本70-80年代工业机器人发展情况较吻合。

借鉴日本的发展历程，同时加上“中国制造2025”、《机器人产业发展规划（2016~2020年）》等政策对工业机器人发展的推动作用，我们认为中国也将迎来工业机器人发展高峰期，并且在未来十年中国工业机器人产业将以30%的增长率发展。

（2）人力成本制约了企业发展

中国宏观环境与日本大致相同，制造业GDP的增长伴随着制造业平均工资的同等比例增长。

两条线的高度拟合显示了GDP的增长与中国制造业平均工资呈正向相关关系。

因此，我们认为中国制造业的发展受制造业成本的制约，如果能通过引进工业机器人来降低制造业成本压力，必然能进一步推动制造业的发展。

我国制造业中劳动密集型企业占比较高，老龄化比例越来越高、第三产业发展，使招工越来越难，人力成本提升大大削弱了其比较优势。

2015年出现的工厂倒闭和外资企业向东南亚转移现象表明，我国制造业长期依存的成本优势已经逐渐消失。

国内企业引入机器人既能降低人力成本，又可以提升生产效率和产品质量。

我国的职业供给与需求量呈现逐年减少趋势，同一年中的不同季度具有不同的需求供给量是由于企业招工的淡热季影响，但总体供给需求向下趋势明显，说明我国职位供给和需求近几年缓慢下滑，国家提供的工作岗位逐渐收缩，且由于老龄化程度的提高，工作人口数呈下滑趋势。

从这种情况上看，日渐减少的劳动力和稳步上升的GDP是相互矛盾的，解决这样的矛盾要靠提高生产效率，也就是科技进步来解决。

所以工业企业需要大量的工业机器人来满足这样的高效生产，用机器人来替代人类生产解决了人力资源不足的困境。

（3）劳动力减少，老龄化以及成本的增加共同导致了各企业希望用机器替代人力

2014年，广东省异地务工人员就业和企业用工情况数据显示，珠三角春节返工潮结束后用工缺口峰值为60万～80万人，其中，仅深圳用工缺口就高达15万人，一个很重要原因是1990年以后出生的新生劳动力不愿意从事繁重复杂的流水线工作。

以代工等低端制造业为主体的珠三角企业在用工成本、原材料价格上升，利润收窄的背景下掀起“机器换人”浪潮，并以30%~60%的增速引入“机器人”实施智能化生产。

机器换人的首要条件是保证机器人的单位时间成本低于人力成本。

根据罗兰贝格研究所调查的出的数据，世界工业机器人在1990年单位时间成本达到116欧元/小时，人力成本只有9欧元/小时；2015年工业机器人单位时间成本仅有20欧元/小时，人力成本却达到18欧元/小时。

如果保持这样的收敛趋势，我们大胆认为，2020年工业机器人的单位时间成本将小于人力成本，普及工业机器人将有助于企业生产成本的节省，工业机器人成本将降低至10欧元/小时。

机器人化是催生新一代服务的颠覆性科技，许多岗位将随之消失，但业内也会催生新的职业。

机器人普及之后，将会需求大量的维护管理人员、培训师、远程平台管理员等，用以支撑整个生态系统的技术体系。

工业机器人是为人类解放了双手，而不是抢食的饿狼。

随着人力成本的提高和政策的利好，中国国内工业机器人发展将迎来新的机遇，中国工业机器人随着技术的进步将占有更多市场份额，中国将成为工业机器人生产最重要的基地。

3、2020年中国工业机器人市场规模翻番

近年来发达国家的机器人密度几乎维持不变，这将吸引相关投资转移到未饱和的新兴国家市场中。

从2016年世界各国工业机器人出货量中可以看出，中国的出货量位居世界首位，约为87,000台，出货量量的多少直接反映出一国工业机器人的投资量，大量国内外资金投资于工业机器人生产领域，直接带动中国工业机器人销量高速增长。

中国预计在2018年将销售113,000台，产出世界三分之一的工业机器人，这是中国进行的一次前所未有的努力去积极应对世界自动化浪潮的竞争。

（1）中国工业机器人密度相比其他发达国家较低

考虑到不同国家在制造业规模上的差异，我们使用机器人密度来代替机器人存量。

机器人密度指的是每10000个人在制造业中使用的工业机器人的数量。

全球平均每10000名员工安装了66台工业机器人，简称机器人密度为66个单位。

自动化能力最高的是韩国、日本和德国。

2016年韩国的机器人密度仍然是世界上最高，近年来韩国安装了大量的机器人设备，其密度约为每10000名员工安装478台机器人；日本的机器人密度下降至314个单位；而德国则上升至292个单位成为第三大机器人密度的国家。

中国在2016年机器人密度达到36个单位，提升潜力巨大。

（2）汽车行业的机器人密度相比其他行业一直遥遥领先

尽管日本整体机器人密度下降，但日本在汽车工业中的机器人密度却一直保持领先，中国汽车工业的机器人密度有了相当大的增长，但仍处于相对较低水平，大约为305个单位，原因是由于人口基数导致的大量的汽车生产工人在岗。

根据中国统计年鉴，2013年中国约有340万人在汽车行业进行生产，2014年约有2000万辆汽车在中国生产，占全球汽车生产量的30%左右，中国汽车行业对工业机器人的需求量依然十分巨大。

中国工业机器人企业在销售量和保有量的增长幅度仍会高于世界平均水平，在专利数、出口量以及技术发展方面未来将会取得长足的进步，中国工业机器人产业将蓬勃发展。

（3）中国工业机器人的销售量以及国内外制造商占比提升明显

2012年以前，中国没有完全自主研发的工业机器人，技术、设备等都是国外的制造商提供；2013年，中国出现国内制造商，且直至2014年在国内占比不断扩大，2015年国内制造商销售工业机器人占全国销售量约为29%，相比2014年提高了约7%。

从整体上看，得益于“中国制造2025”和中国自主创新能力的提升，中国自主生产的工业机器人呈现指数化增长态势，未来中国自主生产工业机器人市场份额将持续扩大。

（4）中国工业机器人销量和相关专利数增长迅速

销量数据显示近十年中国工业机器人以29.03%的复合增长率增长；同时，虽然中国专利总量与国外有很大的差距，但我们可以看到中国有关上市公司未来发展的巨大潜力，数据显示国内工业机器人有关厂商对工业机器人相关技术的专利年度申请数量在2006-2015年的以45.18%的复合增长率增长，并持续保持强劲的增长势态。

我们认为今后国内工业机器人核心技术的专利申请必将越来越多，核心技术国产化指日可待。

（5）国内工业机器人出口量不断增加

经过近40年的产业发展，中国工业机器人产业目前处于井喷式发展阶段，并且逐渐得到了国际的认可，IFR数据显示多功能国内工业机器人出口量在2006~2014年CAGR为51.75%；非多功能工业机器人出口量在2006~2014年的CAGR为25.23%，均呈现爆发式增长趋势。

（6）工业机器人行业产值2020年将突破千亿元大关

“十三五”期间，机器人产业将迎来黄金发展期。

机器人产业“十三五规划”已经制定完成，将与《中国制造2025》重点领域技术路线图一起，构成中国未来机器人产业发展蓝图。

根据技术路线图，到2020年，我国工业机器人年销量将达到15万台，保有量达到80万台，将较“十二五”末新增40万台；到2025年，工业机器人年销量将达26万台，保有量达180万台，较“十二五”末增加140万台。

预计，到“十三五”末，中国机器人产业集群产值预计突破1000亿元。

我们预测，中国工业机器人保有量在“十三五”期间将保持稳定增长，保守估计将在2020年达到100万台的保有量；机器人销量在“十三五”期间将保持每年18%的增速，预计2020年达到15.6万台的销量。

三、突破核心技术进口替代打开利润空间

核心零部件依赖进口。

2017年，我国工业机器人75%的精密减速器从日本进口；伺服电机方面，国内的份额低于20%；控制系统的份额也较小，约为20%。

核心零部件成本高昂。

由于减速器、伺服电机、控制器分别占机器人整机成本的35%、25%、15%，导致中国机器人企业生产成本极高。

国内企业往往要以高出国外厂商近3倍的价格购买减速器，以近2倍的价格购买伺服电机，使得工业机器人制造商承担巨额的营业成本。

以165公斤点焊机器人为例，受限于核心技术缺失，国内工业机器人成本远高于国外。

1、控制系统关键在于标准

（1）控制器国内外差距较小，关键在于标准

控制器由于其“神经中枢”的地位和门槛相对较低，国内成熟的工业机器人厂商可以自行开发控制器，保证机器的正常运行。

国际上有KEBA、倍福、贝加莱等提供控制器底层平台的厂商，这些厂商的技术已经非常成熟，在当前形势下国内专业研发控制器的厂商将面临成本及技术上的劣势，难以形成一定规模。

现有的机器人控制器封闭构造，引发开放性差，软件独立性差、容错性差、扩展性差等缺点，简单来说，一款标准化、模块化、可兼容各式机器人设备的控制器将带来新机遇。

我国863计划中将控制器的开发作为重点研发对象，未来可能出现提供控制器模块的平台型企业。

（2）市场规模潜力巨大

2015年中国控制器市场规模达23.1亿元，同比增长18%，其中工业机器人控制器占比15%，约3.5亿元。

根据IFR预测，我国工业机器人销售量将以12%的增长率增长，至2020年我国控制系统需求量大约为12万套，加上旧设备更新等，预计我国工业机器人控制器市场规模将以25%的复合增长率增长，2020年市场规模约为11亿元。

国外相关领域的主要公司有：

日本FANUC，德国KUKA，瑞士ABB、日本YASKAWA等。

国内主要公司有：

汇川技术、广州数控、华中数控、卡诺普、新松机器人、埃斯顿和新时达等。

2、伺服系统进口替代开始加速

（1）伺服系统成本占比高达24%

伺服系统影响机器人的关节驱动，关节越多，所要使用的伺服电机数量也越多，目前工业机器人使用的较多的是交流伺服系统。

（2）我国市场占有率约20%

低占有率一方面是由于国外驱动系统研发技术较成熟、精度较高，另外也由于国内厂商还没形成良好的品牌优势。

中国伺服系统已经能够达到大规模量产，但是高端伺服系统的批量生产能力和商业化程度依然较低，国内精密伺服电机控制系统的需求还是以进口日本、欧美国家为主。

国内的埃斯顿、汇川等厂商已有一定的市场份额，但相比于YASKAWA、Panasonic等国外厂商来说仍有很大的进口替代空间。

（3）2016年我国工业机器人伺服系统市场规模约为13.25亿元

据IFR预测，我国工业机器人销售量将以12%的增长率增长，假设一套工业机器人平均需要配备5个伺服电机，至2020年中国工业机器人伺服系统将需要60万套，加上旧设备更新等，预计我国工业机器人伺服系统市场规模将以25%复合增长率增长，2020年市场规模约为32亿元。

国外相关领域主要公司有：

FANUC、KUKA、ABB、YASKAWA、松下、那智不二越、欧地希等。

国内公司主要有：

汇川技术、南京埃斯顿、华中数控等（市场占有率不足15%）。

3、减速器目前依然处于国外垄断

一台减速器国外主流产品配套国外知名品牌机器人的成本在2-5万，而国内进口这类减速器的成本约在7-12万；在工业用机器人关节上的精密减速器上，纳博特斯克（Nabtesco）产品的全球市场占有率达60%，特别在中/重负荷机器人上，其RV减速器市场占有率高达90%。

国内虽然有一些厂商在研发或小批量生产高精度减速器，但大多需要长时间的试用，并未形成大规模的销售。

目前，75%的精密减速机被日本的Nabtesco和Har