工业机器人发展趋势和行业背景（工业机器人行业深度报告）
工业机器人发展趋势和行业背景（工业机器人行业深度报告）（1）、假设到 2024 年我国工业机器人密度达到 200 台/万人。通过复盘日本工业机器人产业发展历史以及人口结构，我们认为，2018 年我国工业机器人发展水平类似于日本 1985 年。参考日本经验，我国工业机器人行业有望从2020 年起行业企稳复苏，随后进入中速发展阶段，预计 2019-24 这五年我国工业机器人发展轨迹类似于日本 1986-1990 年。关键假设如下：虽然年初以来爆发的疫情对整个经济都造成了一定的冲击，但是产业复苏的趋势不变，并且自动化程度较高的企业在复工复产方面的进度明显快于劳动力密集型的企业，我们判断，疫情的催化有望增加企业主购置自动化设备来替代人工的需求。二、国内工业机器人密度低于全球水平，自动化提升空间大国内工业机器人密度指标较发达国家仍有较大提升空间。根据我们重新测算结果，2018 年我国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为 64 台、仍低于全球水平，而
获取报告请登录未来智库www.vzkoo.com。
核心观点：近看复苏，远看成长工业机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”，是带动产业转型升级的强劲动力，同时也是提升国家实力与竞争力的关键所在。近年来，在人口红利不断消散、自动化需求日益增强的背景下，同时随着人工智能、5G、工业互联等新技术的应用，工业机器人的应用场景和市场规模迅速扩张，发展前景一片蓝海。
一、工业机器人行业拐点已现，疫情不改复苏趋势
5 月份工业机器人产量同比增长 17%，行业复苏拐点已现。国内工业机器人产量增速自 2017 年末开始持续下降，2018 年 9 月开始负增长，持续低迷，但 19 年 10-12 月连续三个月增速为正，且增幅逐月加大，预示国内工业机器人行业复苏迹象。日本工业机器人订单 19 年 11 月份以来增速持续为正，也佐证了工业机器人行业复苏的迹象。
虽然年初以来爆发的疫情对整个经济都造成了一定的冲击，但是产业复苏的趋势不变，并且自动化程度较高的企业在复工复产方面的进度明显快于劳动力密集型的企业，我们判断，疫情的催化有望增加企业主购置自动化设备来替代人工的需求。
二、国内工业机器人密度低于全球水平，自动化提升空间大
国内工业机器人密度指标较发达国家仍有较大提升空间。根据我们重新测算结果，2018 年我国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为 64 台、仍低于全球水平，而韩国、日本、德国、美国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量分别为 774 台、327 台、338 台、217 台。与制造业发达国家相比，我国自动化水平远低于发达国家， 潜在提升空间仍然巨大。
通过复盘日本工业机器人产业发展历史以及人口结构，我们认为，2018 年我国工业机器人发展水平类似于日本 1985 年。参考日本经验，我国工业机器人行业有望从2020 年起行业企稳复苏，随后进入中速发展阶段，预计 2019-24 这五年我国工业机器人发展轨迹类似于日本 1986-1990 年。关键假设如下：
（1）、假设到 2024 年我国工业机器人密度达到 200 台/万人。
（2）、我国工业机器人的使用寿命为 10 年。
（3）、我国系统集成市场规模约是工业机器人本体市场的 3 倍左右。
我们预计 2024 年我国工业机器人销量达 34.2 万台，本体市场规模达 557 亿元，系统集成市场达 1672 亿元。根据我们测算，预计到 2024 年我国工业机器人密度达 200台/万人，密度复合增速 20.5%；预计 2019-2024 年本体销量复合增速 18.5%，本体与系统集成收入复合增速将达12.6%。
三、长期看，内资品牌有望弯道超越、逐步具备国际竞争力
市场就是硬道理——我国持续多年是全球最大工业机器人消费市场，2018 年全球占比约 36.5%。作为世界第一制造大国，我国工业机器人市场发展较快，自 2013 年开始，连续 6 年成为了全球最大的工业机器人需求市场。
我国制造业结构多元，工业机器人应用领域不断扩大，我国工业机器人企业能够暂时避免与“四大家族”的正面交锋，在长尾应用领域积累经验、逐渐实现弯道超车。我国制造业结构复杂而多元，包含汽车，电子、食品饮料、金属加工、化工、设备制造等诸多细分领域，工业机器人应用领域长尾效应明显。目前汽车产业和电子产业仍是工业机器人份额最大的两个应用下游市场，一直以来均被国际工业机器人“四大家族” 所占据。而除此之外的其他行业需求量较大、但较为分散，一直以来都不是行业巨头重点布局的方向，国产品牌逐渐有望在这些领域逐渐竞争积累技术经验。
国产品牌机器人在一般制造业中优势明显，产品结构从低端逐渐往高端化切入，长期看，国产品牌有望逐渐由国产替代逐步走向国际。面对工业机器人行业广阔的市场前景，我国机器人企业虽然发展起步晚，但我国机器人企业发展却很迅速，持续进行研发投入，尤其是骨干企业的研发生产能力不断提高，同时不断进行海外并购，引进吸收逐步突破核心技术。自 2017 年美的公司并购工业机器人巨头 KUKA 开始，国内工业机器人企业已进行十几宗海外收购，各项核心技术有望借并购平台实现进一步突破。以埃斯顿为例，公司深耕于工业机器人领域，依靠多年的技术研发和并购拓展，其工业机器人产品近 80%的核心零部件已可以实现自供。从各个行业国产率看， 国产机器人在在金属加工和塑料化工的行业国产占比分别为 73.4%、64.8%，可以看出在一般制造业中国产机器人并不落后于外资企业。长期看，国产品牌在本土充分竞争庞大市场的培育下，技术实力逐渐增强，产品竞争力持续提升，有望逐渐实现国产替代，并具备走向国际的潜力。
1.1 疫情或推迟主动补库存周期，但工业机器人行业景气度回升趋势不改
1.1.1 疫情或推迟制造业主动补库存周期来临，但不改新一轮补库存上行周期走向
疫情或推迟制造业新一轮补库存上行周期的来临，但不改补库存周期走向。我国自2000 年工业化以来，工业企业产成品存货共经历了 6 轮周期，周期持续时间约为 3-4 年。每轮周期平均上行 1-2 年左右，下行 2 年。2016 年起开始新一轮库存周期，产业复苏，企业预期良好、积极增加库存，周期上行至 2018 年年中。若不考虑疫情， 根据历史周期，我们判断产品存货周期有望在今年下半年结束下行周期、开启新一轮补库存上行周期。20 年 1-4 月产成品库存累计同比为 10.6%，而 19 年全年为 2%， 我们认为短期的库存大幅上行主要是受疫情扰动，疫情短期抑制了下游需求从而导致下游被动加库存，但这不是真正意义上的主动补库存。主动补库存周期一定程度上受疫情影响有所推迟，但趋势不变。若疫情得到控制，主动补库存幅度有望加速上行。
中游装备制造业公司业绩与下游制造业景气度和需求直接相关。设备制造业的公司处于产业链中游，产品大多为资本品，主要为下游扩产投资所用，因此公司业绩与下游行业景气度和需求直接相关。
1.1.2 工业机器人行业复苏拐点已现，行业景气度回升逻辑依然成立
工业机器人产量同比增速连续三个月为正，行业复苏拐点已现。国内工业机器人产量增速自 2017 年末开始持续下降，2018 年 9 月开始负增长，持续低迷，但 19 年10-12 月连续三个月增速为正，且增幅逐月加大，预示国内工业机器人行业复苏在即。日本工业机器人订单 19 年 11 月份连续三个月大幅正增长，也佐证了工业机器人行业复苏的迹象。
汽车刺激政策或成 2020 年稳内需首选，汽车工业固定资产投资增速有望触底回升。2019 年汽车制造行业利润总额同比增速已跌至低点，汽车工业固定资产投资增速滞后于汽车行业利润增速。疫情爆发后，2 月份汽车销量下滑 79%，受挫显著。书记讲话提出：要积极稳定汽车等传统大宗消费，鼓励汽车限购地区适当增加汽车号牌配额，促进汽车及相关产品消费。目前已有十余个城市陆续出台汽车消费刺激政策。随着汽车行业刺激政策在逐步明朗，消费者购车信心有望逐步恢复，从而带动汽车工业固定资产投资触底回升。
疫情或加快我国 5G 的建设，计算机、通信和其他电子设备制造业固定资产投资有望重整旗鼓。2020 年作为部署 5G 的关键年，年初以来，国内各大终端厂商相继发布了自己的 5G 新品。在疫情影响下，5G 在远程医疗、高清直播、智能机器人等场景的创新应用，让人们感受到了 5G 技术应用所带来的效率提升，看到了 5G 产业的广阔前景。疫情过后，5G 建设及其在垂直行业的应用还将迎来新的高峰。疫情虽对供需有所冲击，但需求端为确定性市场，5G、AI、IoT 仍是未来长期赛道。在国内 5G 建设全面推进背景下，5G 手机的普及和换机潮必然加速到来，有望带动计算机、通信、消费电子行业的固定资产投资，进而拉动工业机器人需求向上。
工业机器人行业低迷主要原因是下游汽车、3C 电子等行业周期性投资减少。工业机器人市场趋于疲软只是暂时性现象，“倒春寒”后或迎春天。从 2018 年下半年开始到2019 年上半年，我国汽车市场、智能手机市场，销量和产量确实有所下降；但是 2019 年 10 月起行业已出现明显的复苏迹象。汽车和 3C 终端销量经历过阶段性下滑之后有望逐渐回暖，带动新一轮产能投资，从而刺激工业机器人需求的再一次高增。疫情期间，自动化程度较高的企业在复工复产方面的进度明显快于劳动力密集型的企业，因此，我们判断在疫情得到控制后，企业会增加购置自动化设备来替代人工。
1.2 借鉴日本经验，我国工业机器人仍将保持中速发展
1.2.1 日本常年雄踞全球工业机器人第一出口国宝座
日本是全球第一的工业机器人生产和出口国。日本素有“机器人王国”的美誉，曾多年雄踞全球工业机器人第一大生产和消费大国的宝座。直到 2013 年，中国超越日本成为工业机器人全球消费第一大国。但日本仍是当今全球最大的出口国，2019 年日本工业机器人出口金额约 159.2 亿美元，远超德国、美国等发达国家。
日本工业机器人从诞生到普及用了23 年时间。机器人诞生于美国，快速发展于日本。1962 年，美国研制出世界上第一台工业机器人。但那时美国政府担心发展机器人会造成更多人失业、并未把工业机器人列入重点发展项目，仅立足于研究阶段。与此同时，十九世纪七十年代的日本正面临着严重的劳动力短缺，这个问题已成为制约其经济发展的一个主要问题。毫无疑问，工业机器人在日本得到了快速应用及普及。而日本工业机器人国内市场从诞生到全面普及仅用了 23 年时间，发展阶段如下：
第一阶段：摇篮期（1967-1970 年）：1967 年，日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，试制出第一台日本产的 unimate 机器人。同年召开了日本首届机器人学术会。1970 年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。
第二阶段：初级发展期（1970-1980 年）：1970 年以后，日本机器人的研究得到迅速广泛的普及，10 年间日本工业机器人销量复合增速约 38%，发展速度较快、但波动性较大。
第三阶段：全面普及期（1980-1990 年）：1980 年被称为日本的“机器人普及元年”，日本开始在各个领域推广使用机器人，这大大缓解了市场劳动力严重短缺的社会矛盾。再加上日本政府采取多方面鼓励政策，工业机器人得到广泛应用。1993 年末， 全世界安装的工业机器人有 61 万台，其中日本占 60%，美国仅占 8%。10 年间日本工业机器人销量复合增速约 27%，且增速较第二阶段平稳许多。
第四阶段：国内市场平稳期、逐渐转出口（1990-至今）：进入 90 年代以后，日本国内工业机器人已经进入平稳阶段，近 30 年的销量中枢保持在 3.4 万台，国内增速在零附近上下波动。此外，日本机器人逐步输出全球市场，海外成为拉动日本机器人产业增长的重要力量。2010 年以后，日本工业机器人出口占比一直在 70%以上。
1.2.2 预计 2019-2024 年工业机器人销量复合增速为 18.5%
日本人力成本上升迫使加速自动化升级。日本经济上世纪六十年代起进入高速增长阶段，而劳动力增速却不到 1%，整个工业面临严重的劳动力短缺问题，人力成本急剧上升。为了满足经济增长的要求，提高生产效率成为日本产业升级的必然选择，因而日本工业以工业机器人为代表的自动化设备迅速得到大规模应用。
日本人口老龄化比中国早约 30 年，从人口结构看，我国现在相当于日本上个世纪九十年代。国际上，通常把 65 岁以上人口占总人口的比重达到 7%的国家或地区，定义为“老龄化社会”，而超过了 14%就被称为“老龄社会”。据相关资料统计，1970 年日本 65 岁以上的人口已经占到社会总人口的 7.06%，正式进入“老龄化社会”；1995年这一比例升至 14.54%，进入深度“老龄社会”。中国在 2001 年就已开始进入了老龄化社会，预计 2025 年进入老龄社会。
工业机器人密度是指每万名制造业人数所配有的工业机器人数量，用于衡量一国或地区的制造业自动化水平的高低。根据 IFR 统计数据，1980-1985 年，日本工业机器人密度快速增长，5 年时间从11 台/万人增长到65 台/万人，销量复合增速是37.7%。 1987 年，日本工业机器人密度首次突破 100 台/万人，1989 年突破 150 台/万人。
从工业机器人密度看，2018 年我国工业机器人密度与日本上个世纪八十年代中期水平相当。IFR 测算我国工业机器人密度采用的制造业工人人数是我国城镇单位制造业就业人员数量，而我国城镇单位不含私营单位，因此 IFR 测算出的我国工业机器人密度结果偏高。另外 IFR 采用的工业机器人使用寿命是 12 年，我们根据国内使用情况，采用 10 年使用寿命重新测算了我国及全球工业机器人保有量水平。根据我们测算结果，中国在 2012-2018 年，工业机器人实际上密度从 11 台/万人增长到 64 台/ 万人，用了 6 年时间，销量复合增速是 37.3%，无论是销量增速中枢还是机器人密度都是与日本上个世纪八十年代中期水平相当。
通过复盘日本工业机器人产业发展历史以及人口结构，我们可以得出，我国工业机器人当前发展阶段类似于日本上个世纪 80 年代中期至九十年代之间。日本工业机器人在 1985 年之前都是高速发展，1986 年行业短暂调整后，仍然保持中高速增长至 1990年，随后行业进入 1991、1992、1993 年三年的低谷调整，之后就保持平稳发展。而我国工业机器人在 2017 年以前也是高速发展，2018 年产业开始调整。参考日本经验，我国工业机器人有望从 2020 年起行业企稳复苏，随后进入中速发展阶段。
根据上文日本类比，2018 年我国工业机器人发展水平类似于日本 1985 年，而日本工业机器人密度 1993 年约 270 台/万人，1985 至 1993 年这 8 年时间工业机器人密度约增长了 3.1 倍。因而，我们预计 2019-24 这五年我国工业机器人发展轨迹类似于日本 1986-1990 年。关键假设如下：
（1） 、假设到 2024 年我国工业机器人密度达到 200 台/万人。
（2） 、我国工业机器人的使用寿命为 10 年。
（3） 、我国系统集成市场规模约是工业机器人本体市场的 3 倍左右。
我们预计 2024 年我国工业机器人销量达 34.2 万台，本体市场规模达 557 亿元，系统集成市场达 1672 亿元。根据我们测算，预计到 2024 年我国工业机器人密度达 200台/万人，密度复合增速 20.5%；预计 2019-2024 年本体销量复合增速 18.5%，本体与系统集成收入复合增速将达 12.6%。
1.3 机器人是工业互联的核心载体，长期成长空间大
人口老龄化和劳动力成本上升是两大不可逆的趋势。我国总人口上涨趋缓，劳动力人口比例在 2011 年达到拐点，14-65 岁人口占总人口比例达到 74.5%的顶峰，人口红利逐渐消失。2010 年-2019 年，我国制造业城镇单位就业人员年平均工资复合增长率达 9.7%，劳动密集型代工生产为核心的制造业务面临着劳动成本快速上涨的挑战，因而机器人替换人工是大势所趋、迫在眉睫。
机器人是智能生产和工业互联的关键要素。当前全球经济增速放缓，制造业模式面临的四大难题：即劳动力短缺且成本上升，全球产能过剩，市场需求个性化以及技术产品迭代更新速度快。这些问题驱使传统制造模式批量、刚性和大规模退出舞台，进入一个新的智能制造时代和工业 4.0 时代。工业互联时代，工业机器人强调的不仅仅是效率、质量和成本，更多的是强调柔性、智能、资源。
长期看，机器人成长空间存在重大机遇。中国正在进入一个智能 的时代，机器人恰恰是智能 的巨大平台，可以支撑制造业、国防安全、生活消费、医疗、教育、交通智慧城市等等方面的发展，而且并不只是简单的替代，而是一个颠覆和变革。信息技术和生产技术方面的突破融合使得机器人能够超越传统机械设备的概念，成为一个集大数据、云计算、人工智能为一体的产品，从而赋予机器人以成长性，带动传统的工业机器人不断往其它领域拓展延伸，担当工业互联体系的核心载体。
2. 产业链剖析：自下游往上游突破，进口替代进程提速2.1 机器人产业链：核心零部件成本占比约 70%
工业机器人本质上是一种面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，靠自身动力和控制能力来实现各种功能。工业机器人产业链上游是核心零部件：包括减速器、伺服系统、控制器；中游是机器人本体制造，下游是系统集成。
高端核心零部件成本占比约 70%以上，产业链中盈利能力最高。从工业机器人成本构成来看，三大零部件是产业链中技术壁垒最高、成本占比最大的环节：控制器、伺服电机和精密减速器，成本占比分别为 12%、24%、36%。从盈利水平看，上游零部件的毛利率也相对较高，其中减速器毛利率为 40%，伺服系统为 35%，控制器为25%；中游机器人本体毛利率最低、为 15%；下游系统集成毛利率为 35%。
2.2 上游核心零部件：供应链国产化关键环节、值得期待
工业机器人核心零部件技术壁垒较高，成本占比也较大。因此，零部件供应能够实现国产化，对于我国整个工业机器人产业发展至关重要。
2.2.1 减速器：海外减速器厂商或遇产能瓶颈，国产厂商有望打破日本垄断
减速器是一种精密的动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类：RV 减速器和谐波减速器。RV 减速器由于具有更高的刚度和回转精度，一般放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而谐波减速器一般放置于放置在小臂、腕部或手部.
日本两大减速器巨头垄断全球市场份额接近 75%。对于高精度机器人减速器，日本具备绝对领先优势，目前全球机器人行业 75%的精密减速机被日本的 Nabtesco 和Harmonic Drive 两家垄断，包括 ABB、FANUC、KUKA 等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。
从具体技术来看，减速器属于纯机械精密部件，材料、热处理工艺和高精度加工机床缺一不可。我国减速器研究起步较晚，核心难点在于建立起背后庞大的配套工业体系。RV 减速器制造核心难点在各项工艺的密切配合，包括：齿面热处理、加工精度、零件对称性、成组技术、装配精度等，这些工艺总装公差总分配带来的结果是产品的磨损和寿命。谐波减速机的技术难点主要体现在柔轮寿命和加工精度上。
减速器巨头目前存在产能瓶颈，日本的减速器出现供货周期延后的现象，最长的供货周期已经达到 6 个月以上，日本纳博特斯克的供货周期已从原来的 2-3 个月延长到现在的 4-6 个月，无法满足不断扩大的市场需求。
国产谐波减速器进步相对明显、国产 RV 减速器接受度不断提高。从产品类型来看， 国产谐波减速器进步相对明显，目前已经涌现如绿的、来福、大族精密等优质厂商， 2018 年国产化率约达 36%，较 2016 年提升 12pct。RV 减速器有较高的技术和投资门槛，具备量产能力的厂商也不在少数，例如南通振康、双环、中大力德等，2018年国产 RV 减速器占比约为 25%。
机器人行业的下行对于国产零部件厂商而言机会大于挑战，从面向的客户群分布来看，虽然外资机器人厂商依然占据市场的主导地位，但外资巨头厂商面临更大的业绩增长压力和盈利压力；相对而言，国产厂商则是更加开放与灵活，并在细分领域不断获得稳步增长，在大环境下行的当下，亦是破局与突围的良机。
2.2.2 伺服系统：日系品牌仍为主流、国产品牌差距缩小
伺服系统（servo mechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置等达到灵活方便的效果。一个典型的伺服系统包含有伺服驱动器和伺服电机，以及伺服反馈装置（编码器）。目前编码器通常嵌入于伺服电机。
目前我国伺服供应商由国外品牌主导，国内企业处于成长阶段、市占率提升明显。在2018 年的伺服市场中，前三名仍被日系伺服品牌牢牢占据，合计占比达 40%，其中安川占比 14.9％，排名第一位，紧随其后的是松下（13.6%）和三菱（12.0%）。2018年份额占比最高的日台系厂商业绩普遍下滑，下降到 62.9%；欧美系厂商份额占比为 17.4%，较 2017 年略有增长；国内伺服企业在大环境退温的背景下，增长依然迅速，2018 年市场份额达 19.7%，较 2017 年增长 3.1 个百分点。国内品牌中比较典型的是汇川和埃斯顿，2018 年国内市场份额分别为 4.8%、2.3%。
工业机器人用的伺服电机是伺服电机中的高端产品、占比约 9.3%。伺服电机作为工业机器人的配套部件，与工业机器人出货量比例为 1:1。根据 IFR 数据显示，2018年国内工业机器人伺服电机装机量为 15.4 万套，三年的平均复合增长率为 17%。
我国高端伺服电机与日系/欧美系相比表现为快速响应性、功率密度、稳定性和工作精度等指标较弱。其中，电机编码器芯片依赖进口是导致国产伺服电机不能完全替代进口产品的主要原因，国产伺服电机在复杂工况环境时的性能大打折扣，也是阻碍国产伺服电机进军高端市场的重要原因之一。
国产品牌伺服电机的发展迅速，伺服电机自主配套能力已现雏形。目前我国企业在中低端伺服领域已经可以实现大规模量产，以性价比的优势满足中小型和经济型用户的需求，涌现出埃斯顿、广州数控设备、英威腾、汇川技术等 20 余家较大规模的伺服电机品牌，许多国产产品在技术上与日系产品接近。
2.2.3 控制器：技术与国外差距最小，可快速实现进口替代
机器人控制系统相当于机器人的大脑，对机器人的性能起着决定性的影响，主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等。它同时具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。在工业机器人领域，控制器与本体一样，一般由机器人厂家自主设计研发， 以保证稳定性和维护技术体系。
控制器的市场份额基本和机器人本体保持一致。相对于减速器而言，控制器市场集中度略低。以发那科、安川、库卡、ABB 为代表的四大家族普遍采用自产自用的生产模式，四大家族的控制器合计占据约 53%的市场份额，其中发那科占比为 16%，库卡占比为 14%，ABB 为 12%，安川为 11%。国内控制器份额约为 16%。
我国机器人控制器行业发展相对成熟，是机器人行业中与国外技术差距最小的关键零部件产品。控制器包括硬件和软件两部分，国内企业对硬件部分领域技术已经掌握；软件部分主要包括控制算法、二次开发等，国内企业产品在其开发平台的稳定性、响应速度与易用性等方面与国际先进水平相比还存在一定差距。
国内知名的工业机器人生厂商均自主研发了自家的控制系统，包括新松机器人、埃斯顿、华中数控、新时达、广州数控、汇川技术等公司，也诞生了一批专业的控制系统服务商如固高科技、英威腾、卡诺普等。
2.3 中游本体：国产化率快速提升
机器人本体结构是机体结构和机械传动系统，由传动部件、机身及行走机构、臂部、腕部、手部五部分组成。
工业机器人本体按照坐标形式可分为直角坐标型、SCARA 型、多关节型、并联型等。目前国内主流的工业机器人有三类，分别为多关节机器人、SCARA 机器人和直角坐标机器人。
多关节机器人是当今工业领域中最常见的工业机器人形态之一，适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。它具有固定基座和 4~6 轴的关节，机械手臂末端工具也可以提供更多的运动选项，也可利用 3D 激光器和机器视觉进行精确、可重复的定位。应用包括焊接、喷漆、钻孔、攻丝、切割、取放、物料搬运、包装和组装。
SCARA 机器人是一种圆柱坐标型的特殊的工业机器人，主要职能是搬取零件和装配工作。它具有四个轴和四个运动自由度，1 轴和 2 轴具有转动特性，3 轴和 4 轴可以根据工作需要的不同，制造成相应多种不同的形态。SCARA 的另一个特点是其串接的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件，如集成电路板等。
坐标型机器人通常可以操控比多关节或 SCARA 机器人更重的负载，且成本更低。它在 x、y 和 z 轴上进行线性运动，同时也被限制在框架内运动，不过框架的长度可达成百上千米或英尺，它也可利用框架结构分担负载重量。可在多领域进行应用，有超大行程、组合能力强等优点。
多关节机器人需求最大。从市场结构看，2018 年国内多关节、SCARA、坐标机器人销量合计占比超 94%。其中，多关节机器人全年销售 9.72 万台，同比增长 6.53%，占比为 62%。应用于装配作业的机器人手臂 SCARA 机器人实现了 52%的较高增速， 实现销售 3.3 万台，占比为 21%。坐标机器人销售总量不足 2 万台，同比下降 17%， 占比约为 12%。
坐标机器人国产化率超 70%，SCARA 和多关节进口替代空间大。2018 年国内机器人总销量为 15.4 万台，其中，多关节机器人是最主要的机器人类型，2018 年销量为9.7 万台，占比为 63%，国产化率保持在 20%左右，其轻小负载产品（负载≤20kg） 同质化严重，是内外资工业机器人厂商较量的主战场。SCARA 机器人销量为 3.3 万台，属于高增长的领域，占比 21%，2018 年国产化率为 34%；坐标机器人销量占比为 11%，国产化率为 73%、维持往年水平。
国内不断涌现技术型本土企业，国产化率不断提升。经过多年发展，国产核心零部件体系已经基本构建完毕，国产本体的迅速起量，据CRIA 与 IFR 统计，2018 年中国自主品牌机器人销售 4.36 万台，同比增长 15.3%；外资机器人销售 11 万台，同比下降 7.2%，两者占比分别为 28.3%和 71.7%。
国产品牌产能扩张，未来加速国产替代可期。从具体本土品牌来看，国产机器人企业中，埃斯顿、埃夫特、新松、广州数控、新时达等都已经在产业链中游和上游进行拓展，迅速布局全产业链，通过自主研发或外延并购等方式掌握零部件和本体的研发技术。“中国制造 2025”国家战略指出，到 2020 年培育出 2-3 家年产万台以上的机器人龙头企业，各家企业正积极响应国家战略，应对市场需求，大幅提升产能。
2.4 下游集成：竞争分散，国产厂商强势逆袭
我国机器人相关企业中，90%为机器人系统集成企业。机器人系统集成商是连接上游零部件企业、本体企业和下游制造企业的主要桥梁，为终端客户提供应用解决方案，标准化的机器人本体不能完成任何工作，集成商做完工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成后，才能为终端客户所用。
工业机器人应用常见于四大领域，分别是搬运、加工、检查及组装领域，各领域又分为多个工艺。其中，搬运是精度和负载要求相对较低的工艺，终端用户的集成需求没有那么高，目前运用最为广泛。
不同行业的系统集成商需要工艺的覆盖程度不同。以汽车行业为例，MIR 分析了涉及汽车行业的工业机器人系统集成商发现，汽车行业所覆盖的细分领域最多，涉及的企业数量也最多。结果表明共有 464 家集成商汽车行业的工业机器人系统集成商，平均每家覆盖 5 项以上工艺，比较主要的几项是焊接、加工及上下料、设备间搬送、涂装和一般组装。其他行业平均每家企业覆盖工业也达到了 3~4 项。
一般工业应用领域如 3C 电子行业为集成商创造新的增长动力。据 MIR 数据显示， 系统集成商中有 464 家覆盖汽车行业，占比 33%；204 家覆盖电子行业，占比 15%；122 家覆盖家电行业，占比 9%；112 家覆盖食品饮料行业，占比 8%。目前中国汽车行业趋于饱和，但其子行业电动汽车行业的发展将会为集成商市场提供了新的增 长动力。此外，在一般工业应用领域的布局热点和突破点主要在于 3C 电子、金属、食品饮料及其他细分市场。
系统集成领域是国产化最大红利所在。系统集成业务是工业机器人制造商的必经之路，系统集成环节的技术难度比工业机器人本体、核心零部件等环节低，但其商业模式更倾向于轻资产模式，市场空间大约是本体环节的 3-4 倍，是大多数国产的工业机器人厂商必然会拓展的环节。国产厂商凭借对细分行业的深度理解，相对外资企业而言，本土化服务更具有性价比优势，包括渠道优势、价格优势、工程师红利等。目前， 集成商在做方案时依然大部分采用进口的机器人品牌，但已经开始尝试使用应用效果不错的国产品牌来降低成本，可以预见，产业链整合是趋势。
3. 四大家族垄断全球工业机器人市场（略）3.1 四大家族垄断全球份额超 40%，全产业链是王者之路
四大家族占全球工业机器人市场份额合计超 40%。根据 IFR 数据，2018 年全球共销售 42.2 万台工业机器人，同比增长 10.66%。据我们测算，2018 年日系品牌发那科市场份额最大、为 11.7%；ABB 紧随其后、占比为 10.9%；安川电机和库卡位列市场份额分别为 9.5%和 8.2%。
四大家族经营模式启示：机器人全产链一体化经营是终极模式。四大家族布局机器人业务均超过 50 年，机器人技术领先，先发优势和全产业链布局优势明显，业务协同性较强，在机器人领域的具有绝对领导地位。通过下文分析的四大家族发展历程以及工业机器人业务历程，可以看出，产业链一体化模式是终极发展之路。四大家族早期先从事机器人产业链相关的业务，随后拓展至全产业链发展的业务模式；关键零部件如伺服电机（除库卡外）、控制器均达到自制，而减速器四大家族均不能实现自产。
ABB 总体收入规模最大、发那科盈利能力最强。2019 年 ABB、发那科、库卡、安川电机的收入分别为 1951.8、333.1、249.5、262.7 亿元（按历史汇率算），净利润分别为 214.7、48.1、0.8、10.0 亿元（按历史汇率算）。其中除 ABB 工业机器人体量超 200 亿元外，其他工业机器人收入约 100 亿元左右，占各自公司的总业务比重也比较相近、约 35-40%，ABB 的工业机器人收入占比为 11.8%。发那科的综合毛利率为 40%左右、净利率 14.4%；ABB 和安川电机的毛利率约 30-32%左右、净利率水平约 3-5%；库卡的盈利能力最差，毛利率水平约 21%、净利率仅为 0.3%。
3.2 ABB：全球自动化技术领导者
3.3 发那科：起步于数控系统的工业机器人巨头
3.4 安川电机：具有百年历史的全球电气商
3.5 库卡：发家于汽车行业的全球工业机器人龙头
4. 为什么中国也将出现国际工业机器人巨头？工业机器人是智能制造领域最具代表性的产品。“快速成长”＋“进口替代”是现阶段我国工业机器人产业最重要的两个特征，未来国产机器人厂商走向国际大有可为。
4.1 中国庞大的自动化需求为国产机器人厂商提供成长沃土
4.1.1 我国工业体量全球第一，也是全球最大的机器人消费市场
改革开放后，我国全球第一的工业体量为自动化需求提供了天然土壤。1978 年，自改革开放以来，我国完成了能源、钢铁、化工、机械制造等重工业建设，此外，也逐步向汽车制造、电子通信、航空航天等高端工业实现产业结构不断的升级。我国制造业增加值自 2011 年超越美国之后，连续多年位列世界第一，2019 年中国实现工业增加值31.7 万亿元，占全球制造业比重约30%，1978-2019 年复合增长率达13.7%，。我国庞大而全面的工业基础为自动化需求提供了天然土壤。
市场就是硬道理——中国保持全球最大工业机器人消费市场，2018 年全球占比约36.5%。作为世界第一制造大国，我国工业机器人市场发展较快，自 2013 年开始，连续 6 年成为了全球最大的工业机器人需求市场。据 IFR 统计，2018 年中国工业机器人销量 15.4 万台，全球占比约 36.5%，超过了美国和欧洲市场的总和。
国内工业机器人密度指标较发达国家仍有较大提升空间。根据上文 1.2.2 节所述，IFR 测算我国工业机器人密度是仅用了我国城镇单位制造业就业人数，而根据我国统计局数据，城镇单位不含私营单位，因而密度测算中比实际要偏高。根据我们重新测算结果， 2018 年我国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为 64 台、仍低于全球水平，而韩国、日本、德国、美国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量分别为 774 台、327 台、338 台、217 台。与制造业发达国家相比，我国自动化水平远低于发达国家，潜在提升空间巨大。
4.1.2 我国机器人应用长尾区为国产厂商提供弯道超越的契机
我国制造业结构多元，工业机器人应用领域不断扩大。我国制造业结构复杂而多元， 涉及汽车，电子、食品饮料、金属加工、化工、设备制造等诸多细分领域。近年来，各细分领域普遍面临结构调整与技术升级的大环境下，自动化、数字化、智能化的生产环境和产品体系建设需求和传统落后的生产模式之间的矛盾日益突出。在此背景下，工业机器人应用领域不断扩大，已经由汽车、电子、食品包装等传统领域逐渐向新能源电池、环保设备、高端装备、生活用品、仓储物流等新兴领域加快布局。
汽车和 3C 电子行业是工业机器人应用最多的两大行业，近年来其他行业应用的长尾效应是未来主要趋势。根据 MIR DATA BANK（睿工业）统计数据，2018 年我国工业机器人汽车占比 35.3%（包括汽车整车、汽车零部件和汽车电子），3C 行业电子占比为 23.3%。此外，从涉及行业范围来看，2018 年自主品牌工业机器人应用行业继续扩大，已涉及国民经济 47 个行业大类和 126 个行业中类，已从汽车制造业推广到电子电器等其他制造业，在食品饮料、物流、光伏、锂电等长尾市场应用增速较快，工业机器人行业下游的需求呈现多元化趋势。
依托于我国制造业的多元化需求，我国工业机器人企业将能够暂时避免与“四大家族” 的正面交锋，实现弯道超车。目前汽车产业和电子产业仍是工业机器人份额最大的两个应用下游市场，对机器人本体和集成要求都较高，一直以来均被国际工业机器人 “四大家族”所占据。而除此之外的其他行业的客户存在采购规模小、资金实力有限、价格敏感、需求分散，整体市场需求量较大等特点，该市场一直以来都不是行业巨头重点布局的方向。
国产品牌机器人在一般制造业中优势明显，产品结构从低端逐渐往高端化切入。对于整个中国机器人市场的情况，多关节型机器人在整个市场份额接近 60%。而对于中国本土机器人产品的市场分布情况，2018 年多关节型机器人占到 43%，实际上和国际大的趋势是差不多的。这说明国产机器人产品在整个行业不利的背景下，无论是多关节型、坐标型，还是平面关节型机器人都在快速增长。分行业看，国产机器人在在金属加工和塑料化工的行业国产占比分别为 73.4%、64.8%，可以看出在一般制造业中国产机器人并不落后于外资企业。
4.2 创新驱动国产机器人厂商快速成长
4.2.1 中国正处于工程师红利期，后发优势大
我国正在从人口大国向人才强国转变，工程师红利期为企业创新注入新鲜活力。新中国成立 70 年以来，特别是改革开放以来，我国基础教育和高等教育齐头并进，人口文化素质显著提升。过去 10 年积累了雄厚的高素质人才，包括 6739 万大学生、529 万研究生。2019 年，国内拥有大学专科以上学历的人才达 2.0 亿人，占就业总人口中比例达 26.3%，且比例逐年上升。
产学研合作模式对接国家战略，培养拔尖创新型工程科技人才。在党的十九大报告中明确提出，“深化科技体制改革，建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系，加强对中小企业创新的支持，促进科技成果转化”。
4.2.2 引进吸收 自主创新，产业链逐步国产化
国产品牌持续投入人才和研发。面对工业机器人行业广阔的市场前景，我国机器人企业虽然发展起步晚，但我国机器人企业发展却很迅速，持续进行研发投入，尤其是骨干企业的研发生产能力不断提高。例如，沈阳新松、南京埃斯顿、安徽埃夫特、广州数控、上海新时达等企业不断发展壮大，产业化能力不断提升。
国内工业机器人企业加码海外并购，引进吸收逐步突破核心技术。自 2017 年美的公司并购工业机器人巨头 KUKA 开始，国内工业机器人企业已进行十几宗海外收购，各项核心技术有望借并购平台实现进一步突破。以埃斯顿为例，公司深耕于工业机器人领域，依靠多年的技术研发和并购拓展，其工业机器人产品近 80%的核心零部件已可以实现自供。
产业链供应逐步国产化：控制系统差距缩小，伺服系统和减速机有望突破。总体来看，目前我国企业在控制系统方面已经取得明显进步，在硬件方面已经可以媲美国外产品，但是在控制算法方面有待提高。在伺服系统和减速器板块，我国现有技术仍然与国外厂商有一定差距，但国内厂商已经开始攻破伺服电机、谐波减速器等核心零部件的部分难题，有望取得更大进展。例如，苏州绿的、南通振康、汇川技术、深圳固高等企业在关键零部件的研制方面取得明显突破；广州瑞松、长沙长泰、唐山开元、上海沃迪等系统集成商已具备较强的竞争优势。
4.3 从进口替代到国际化：以工程机械为例
市场需求是硬道理：基建与房地产投资成为支撑工程机械的有力需求。90 年代以来， 我国接连以地产和基建投资为主导拉动经济增长，房地产和基建投资规模增长迅速。
2019 年我国基础设施建设投资完成额为18.2 万亿，2009-2019 年复合增速为12.8%。
2019 年房地产投完成额 16.5 万亿，2009-2019 年间复合增速为 12.4%，庞大的地产和基建投资有力的拉动了工程机械需求。
我国工程机械行业发展路径：从模仿学习到进口替代，再到走向国际。我国工程机械行业发展从 20 世纪 80 年开始，最初以仿制引进为主，20 世纪 90 年代，海外厂商纷纷在国内合资建厂，国内企业开始接触并学习海外企业先进的制造和管理经验。进入 21 世纪以来，国家基建与房地产行业投资增加，行业需求快速爆发，国内企业规模逐渐变大。经过几轮周期洗礼和磨砺，国产品牌不断积淀了技术实力和市场基础。截至 2020 年前 5 月，挖掘机国产化率提升达 69%，国产混凝土设备与起重机厂商已经达到 80%以上的市占率。并且随着“一带一路”深入推进，我国工程机械企业已经开启了海外扩张之路。
走向国际关键因素一：国内工程机械企业自身研发持续投入，提升竞争实力。以龙头企业、徐工机械和柳工为例，2019 年研发支出分别为 47、24.6、6.7 亿元。自 2013 年起，机械行业总体研发支出占营收比例逐年上升，2019 年达到 4.9%，其中，研发占比为 6.2%，徐工机械占比为 4.2%，柳工占比为 3.5%。
走向国际关键因素二：从并购到吸收，我国工程机械加速国际化进程，实现长期竞争优势。我国工程机械企业通过并购形式，尤其是对拥有全行业知识的传统行业巨头进行“逆向并购”，吸纳国外工程机械企业先进技术，并借助这些老牌企业的品牌、专利以及销售渠道，能够加速我国工程机械企业走向国际市场的进程。
走向国际关键因素三：零部件逐步国产化加速国产工程机械主机厂替代并走向国际。
我国液压件长期依赖外资品牌的情势让主机厂掣肘，但随着国产液压件厂商如恒立液压的技术进步，逐渐打破外资的垄断局面，也帮助国产主机厂在下游竞争中抢占先机，更快实现全面国产化之路。与此同时，国产化的供应链也能够为国产主机厂走出国门开拓海外市场之路保驾护航。
通过复盘我国工程机械自主品牌的崛起之路，我们不难发现，首先市场是硬道理，我们庞大的基础设施建设和房地产投资给国产工程机械厂商提供了优越的成长沃土。其次，打铁还需自身硬，国产工程机械厂商通过自主研发和兼并吸收，逐渐提升产品竞争力。最后，整个供应链的全面国产化助力工程机械行业实现快速进口替代，并逐步具备走向国际化的底气和优势。而我国工业机器人行业正处于发展初期，有望复制工程机械之路，由国产替代逐步走向国际。
5. 重点企业（略，详见报告原文）随着 2020 年工业机器人行业逐步复苏，国产机器人有望凭借行业东风、实现规模快速扩张，国产替代弹性较大。我们看好掌握运控核心技术的本体龙头埃斯顿、具快速扩张能力的系统集成龙头拓斯达，以及快克股份、赛腾股份、瀚川智能；另外建议关注机器人及自动化领域布局的产业链公司，包括中大力德、机器人、亿嘉和、克来机电、江苏北人、博实股份、瑞松科技。
5.2 埃斯顿：外延并购加速国际化，国产机器人龙头蓄势待发
5.3 拓斯达：口罩机放量超预期，全年大客户战略保驾护航
5.4 瀚川智能： 国际化智能制造装备供应商，扎根汽车电子稳健发展
5.5 快克股份：国内精密焊接智能装备龙头，技术研发保持市场竞争力
5.6 赛腾股份：消费电子自动化设备翘楚，积极收购拓宽业务
……
（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：国元证券）
获取报告请登录未来智库www.vzkoo.com。
立即登录请点击：「链接」
