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1、 證券研究報(bào)告 | 行業(yè)專題報(bào)告 工業(yè)| 機(jī)械 工業(yè)機(jī)器人專題系列之二核心零部件是工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”、“動(dòng)力源”,減速器、伺服系統(tǒng)2018-2020 年合計(jì)空間超 300 億。減速器、伺服系統(tǒng)等核心零部件不僅影響著工業(yè)機(jī)器人的精度和穩(wěn)定性,還在制造成本中占約 65%的份額。國(guó)內(nèi)外成本差距明顯, 嚴(yán)重影響了國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的競(jìng)爭(zhēng)力。我們認(rèn)為,核心零部件是制約國(guó)內(nèi)本體制造廠商成長(zhǎng)的主要因素。根據(jù)測(cè)算,機(jī)器人專用減速器、伺服系統(tǒng) 2018-2020 年合計(jì)行業(yè)空間超 300 億元。 q突破之路勢(shì)在必行。核心零部件是工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中盈利能力最強(qiáng)的一環(huán), 由于國(guó)外零部件供應(yīng)商的價(jià)格歧視等因素,嚴(yán)重拉高
2、國(guó)產(chǎn)機(jī)器人成本。這一行業(yè)痛點(diǎn),也為國(guó)產(chǎn)核心零部件的崛起和進(jìn)口替代創(chuàng)造了動(dòng)力和空間,本體企業(yè)通過(guò)零部件進(jìn)口替代降低成本、提升競(jìng)爭(zhēng)力的意愿非常強(qiáng)。對(duì)于自主可控的重視,也讓零部件的發(fā)展有著堅(jiān)實(shí)的政策扶持后盾。 q信任破冰,有望迎來(lái)拐點(diǎn)。通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品性能、參數(shù)指標(biāo),我們發(fā)現(xiàn) 國(guó)產(chǎn)核心零部件在許多性能指標(biāo)上已經(jīng)接近甚至超越國(guó)際先進(jìn)水平,但在最 核心的產(chǎn)品穩(wěn)定性、一致性上還有待進(jìn)步。差距最大的減速器逐漸迎來(lái)信任破冰,雙環(huán)動(dòng)力、中大力德、南通振康等企業(yè)都相繼簽署大額框架。 q核心推薦標(biāo)的:在核心零部件進(jìn)口替代迎來(lái)拐點(diǎn)的背景下,應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注已 形成一定產(chǎn)業(yè)規(guī)?;蛘莆蘸诵牧悴考P(guān)鍵技術(shù),率先享受到核心零部
3、件突破 q紅利的埃斯頓、中大力德,渠道優(yōu)勢(shì)明顯的拓斯達(dá)。q風(fēng)險(xiǎn)提示:核心零部件等技術(shù)突破速度低于預(yù)期,機(jī)器人價(jià)格戰(zhàn)大幅加劇重點(diǎn)公司主要財(cái)務(wù)指標(biāo)13.565.518.640.59.00.111.060.280.750.350.201.690.311.190.440.332.300.351.750.60673959342140285323156.4埃斯頓拓斯達(dá)機(jī)器人中大力德雙環(huán)傳動(dòng)強(qiáng)烈推薦-A 強(qiáng)烈推薦-A 審慎推薦-A 審慎推薦-A 汽車覆蓋 資料來(lái)源:公司數(shù)據(jù)、招商證券敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明2018 年06 月05 日股價(jià)17EPS18EPS19EPS18PE19PEPB
4、評(píng)級(jí)2014 年以來(lái),由于勞動(dòng)力成本上升,生產(chǎn)效率、質(zhì)量提升等多方面因素,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求井噴式爆發(fā),已經(jīng)連續(xù) 4 年高速增長(zhǎng),這么高的增速是否能持續(xù)?同時(shí),嚴(yán)重依賴進(jìn)口的核心零部件也制約了國(guó)產(chǎn)機(jī)器人制造企業(yè)的成長(zhǎng),國(guó)產(chǎn)企業(yè)能否在機(jī)器人換人大浪潮中順勢(shì)崛起?這是當(dāng)前困擾投資者的兩個(gè)問(wèn)題, 本文試圖從機(jī)器人核心零部件的國(guó)內(nèi)外差距、市場(chǎng)格局、行業(yè)空間等角度,來(lái)梳理國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人崛起的可能性以及零部件供應(yīng)商的前景。雖然國(guó)產(chǎn)機(jī)器人公司PE 估值普遍較高,但“中國(guó)制造 2025”帶來(lái)的巨大需求是顯而易見(jiàn)的,機(jī)器人行業(yè)將在 5 年內(nèi)持續(xù)高速增長(zhǎng),收入、利潤(rùn)均將實(shí)現(xiàn)突破,逐步向“四大”等國(guó)際巨頭看齊,
5、高估值也將被快速消化。高端裝備自主可控時(shí)不我待! 上證指數(shù)3075行業(yè)規(guī)模占比%股票家數(shù)(只)3319.5總市值(億元)302185.4流通市值(億元) 210534.8行業(yè)指數(shù)%1m6m12m絕對(duì)表現(xiàn)1.3-9.8-18.8相對(duì)表現(xiàn)5.5-10.7-30.7(%)機(jī)械 滬深300 3020100-10Apr/17Aug/17Nov/17Mar/18-20-30-40資料來(lái)源:貝格數(shù)據(jù)、招商證券 相關(guān)報(bào)告1、機(jī)械行業(yè) 2018 年 6 月報(bào)關(guān)注市盈率 30 倍以下的細(xì)分行業(yè)小龍 頭2018-05-292、貿(mào)易戰(zhàn)打不退的制造升級(jí) 2018 工業(yè)機(jī)器人專題系列之一 2018-05-023、機(jī)械行業(yè)
6、 2017 年報(bào)及 2018 年一季度財(cái)報(bào)分析行業(yè)穩(wěn)步復(fù)蘇 經(jīng)營(yíng)質(zhì)量改善2018-05-01劉 S1090511040001研究助理諸凱推薦(維持)產(chǎn)業(yè)鏈“頂端”的核心零部件 行業(yè)研究正文目錄一、核心零部件制約發(fā)展,亟需突破41、減速器工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”52、伺服系統(tǒng)機(jī)器人的動(dòng)力源73、控制器軟硬件結(jié)合,自主化率較高8二、突破之路勢(shì)在必行101、“食物鏈”頂端的零部件,價(jià)格歧視促突破102、自主可控亟需政策支持12三、進(jìn)口替代迎來(lái)拐點(diǎn)131、減速器信任破冰,未來(lái)可期132、伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
7、追趕,加速替代15四、國(guó)產(chǎn)機(jī)器人核心推薦171、埃斯頓(002747)研發(fā)引領(lǐng)突破,零部件盼替代172、拓斯達(dá)(300607)渠道是核心競(jìng)爭(zhēng)力,持續(xù)高速增長(zhǎng)193、機(jī)器人(300024)產(chǎn)能逐漸釋放,切入半導(dǎo)體領(lǐng)域214、中大力德(002896)減速器開(kāi)始突破22五、風(fēng)險(xiǎn)提示22圖表目錄圖 1:中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量(單位:臺(tái))4圖 2:2016 年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人各品牌市場(chǎng)份額4圖 3:伺服系統(tǒng)原理圖7圖 4:伺服驅(qū)動(dòng)器7圖 5:伺服電機(jī)7圖 6:控制器結(jié)構(gòu)9圖 7:工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈10圖 8:工業(yè)機(jī)器人各產(chǎn)業(yè)鏈毛利率(%)11圖 9:國(guó)內(nèi)外廠商工業(yè)機(jī)器人營(yíng)收規(guī)模對(duì)比(百萬(wàn)美元)11圖 10:減速
8、器市場(chǎng)份額13圖 11:2015 年伺服系統(tǒng)市場(chǎng)份額16敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 2 行業(yè)研究圖 12:公司業(yè)務(wù)發(fā)展歷程18圖 13:公司營(yíng)業(yè)狀況(單位:百萬(wàn))18圖 14:公司業(yè)務(wù)分布情況18圖 15:公司重大投資收購(gòu)一覽19圖 16:機(jī)器人相關(guān)公司研發(fā)費(fèi)用(百萬(wàn))19圖 17:研發(fā)投入占營(yíng)收比例19圖 18:公司歷史概況20圖 19:公司營(yíng)業(yè)收入及凈利潤(rùn)(單位:百萬(wàn))20圖 20:公司業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)分布20圖 21:公司營(yíng)業(yè)狀況(單位:百萬(wàn))21圖 22:公司業(yè)務(wù)分布情況21圖 23:公司營(yíng)業(yè)狀況(單位:百萬(wàn))22圖 24:公司業(yè)務(wù)分布情況22表 1、國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)成本差距5表 2、兩種工業(yè)機(jī)
9、器人常用減速器介紹6表 3、精密減速器重要性能指標(biāo)6表 4、工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)的性能要求8表 5、核心零部件相關(guān)政策支持12表 6、國(guó)內(nèi)知名精密減速器生產(chǎn)廠商13表 7、國(guó)內(nèi)外減速器性能指標(biāo)對(duì)比14表 8、國(guó)產(chǎn)減速器框架合同/訂單情況15表 9、伺服電機(jī)市場(chǎng)參與者15表 10、伺服電機(jī)性能對(duì)比17表 11:國(guó)內(nèi)機(jī)器人相關(guān)重點(diǎn)公司估值表23表 12:海外機(jī)器人相關(guān)公司業(yè)績(jī)/估值表23敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 3 行業(yè)研究一、核心零部件制約發(fā)展,亟需突破全球最大市場(chǎng),我國(guó) 2017 年工業(yè)機(jī)器人銷量約 13 萬(wàn)臺(tái)。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)自 2010后,便進(jìn)入了快車道。根據(jù) IFR 的銷量數(shù)據(jù),我
10、國(guó) 20112016 年工業(yè)機(jī)器人銷量的復(fù)合增速達(dá)到了 31%。2016 年,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷量達(dá)到 87000 臺(tái),接近世界銷量的近三分之一,是世界上最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),2017 年預(yù)計(jì)工業(yè)機(jī)器人銷量 13 萬(wàn)臺(tái)。根據(jù)我們?cè)诠I(yè)機(jī)器人專題報(bào)告之一貿(mào)易戰(zhàn)打不退的制造升級(jí)中測(cè)算,到 2020 年,本體+系統(tǒng)集成的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 1500 億,市場(chǎng)空間巨大。 國(guó)產(chǎn)機(jī)器人市場(chǎng)份額艱難爬坡,2016 年約為 30%。國(guó)際機(jī)器人巨頭在發(fā)現(xiàn)中國(guó)市場(chǎng)的潛力后,迅速針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行布局、投產(chǎn),憑借著成熟的技術(shù)和完整的產(chǎn)品線,取得了近 70%的市場(chǎng)份額。其中,發(fā)那科、安川、庫(kù)卡、ABB 四家公司就占據(jù)了近
11、60%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)公司起步相對(duì)較晚,在技術(shù)、工藝的積累上與國(guó)際巨頭相比仍有差距, 憑借著價(jià)格上的優(yōu)勢(shì),國(guó)產(chǎn)品牌在中低端市場(chǎng)占據(jù)了一定份額,市場(chǎng)占有率也一直在爬 升,從 2014 年的不足 10%,提升到 2016 年的 30%左右。 圖 1:中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量(單位:臺(tái)) 圖 2:2016 年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人各品牌市場(chǎng)份額發(fā)那科,100,00090,00080,00070,00060,00050,00040,00030,00020,00010,0000210%180%150%120%90% 60% 30% 0% -30%17.80% 自主品牌 , 32.90%安川, 12.10%庫(kù)卡, 14
12、% 其他外資 , 9.70% ABB, 13.50%銷量:工業(yè)機(jī)器人:中國(guó)增速資料來(lái)源:IFR、招商證券資料來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)、招商證券核心零部件是制約國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展的“攔路虎”。工業(yè)機(jī)器人的核心零部件包括控制器、伺 服系統(tǒng)、減速器,這三大核心零部件決定了工業(yè)機(jī)器人的精度、穩(wěn)定性、負(fù)荷能力等重要性能指標(biāo)。目前中國(guó)的高端減速器嚴(yán)重依賴進(jìn)口,伺服系統(tǒng)大部分依賴進(jìn)口,只有控制器的國(guó)產(chǎn)化程度相對(duì)較高。而國(guó)際機(jī)器人巨頭企業(yè)或是擁有強(qiáng)大的核心零部件自產(chǎn)能力,或是和零部件供應(yīng)商建立了長(zhǎng)期的合作關(guān)系,能以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)企業(yè)的采購(gòu)價(jià)格購(gòu)買到核心零部件,同樣的產(chǎn)品,賣給中國(guó)機(jī)器人公司和“四大”的價(jià)格是完全不同的。高
13、度依賴進(jìn)口的核心零部件使國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在成本控制上相比國(guó)際機(jī)器人巨頭處于極大劣 勢(shì),這嚴(yán)重影響了其在市場(chǎng),尤其是高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)產(chǎn)品牌要想崛起,核心零部件的國(guó)產(chǎn)化是必須邁過(guò)的坎。減速器、伺服系統(tǒng) 2018-2020 年行業(yè)市場(chǎng)空間超 300 億元,2017 年中國(guó)機(jī)器人本體銷量約 13 萬(wàn)臺(tái)。大致測(cè)算,假設(shè) 70%六軸,30%四軸。則需要減速器和伺服系統(tǒng)的數(shù)量為 70.2 萬(wàn)臺(tái)(每一個(gè)軸需要一臺(tái)減速器和伺服電機(jī))。按照減速器平均單價(jià) 6000 元, 伺服系統(tǒng)平均單價(jià) 6500 元,則國(guó)內(nèi) 2017 年減速器、伺服系統(tǒng)市場(chǎng)空間分別為 42 億、46 億??紤]每年行業(yè)增速及適當(dāng)降價(jià)(年均復(fù)合增速
14、15%),則 2018-2020 年減速器、 伺服系統(tǒng)市場(chǎng)空間分別為 146 億元、160 億元。合計(jì)市場(chǎng)空間超 300 億元。 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 4 行業(yè)研究表 1、國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)成本差距1.671.4 萬(wàn)1.313.5 萬(wàn)2總成本 機(jī)械本體減 速 器 伺服系統(tǒng) 控制器+箱線25%31%29%15%30%26%28%16%資料來(lái)源:產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)、公司資料、招商證券核心零部件一旦突破,整個(gè)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人行業(yè)或?qū)⒂瓉?lái)發(fā)展的春天。目前,國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在 核心零部件領(lǐng)域受制于人,在成本控制、營(yíng)收規(guī)模上均遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際巨頭,只能依靠壓縮盈利空間來(lái)
15、換取市場(chǎng)份額。若是核心零部件方面取得突破,國(guó)產(chǎn)機(jī)器人生產(chǎn)成本過(guò)高的問(wèn)題將被大大緩解,國(guó)內(nèi)企業(yè)的盈利能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將得到提升,整個(gè)行業(yè)將迎來(lái)發(fā)展的浪潮。核心零部件對(duì)于工業(yè)機(jī)器人行業(yè)至關(guān)重要,接下來(lái)我們將根據(jù)減速器、 伺服系統(tǒng)、控制器的順序來(lái)對(duì)零部件進(jìn)行逐一梳理。 1、減速器工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”減速器決定工業(yè)機(jī)器人的精度和負(fù)載。機(jī)器人專用減速器是核心零部件中技術(shù)壁壘最高 的一環(huán),也是國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人中成本占比最大的零部件。減速器主要負(fù)責(zé)將伺服電機(jī)輸出的高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的運(yùn)動(dòng),是影響工業(yè)機(jī)器人精準(zhǔn)定位和負(fù)荷能力的重要部件。按照機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類,減速器可分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行
16、星減速器、RV 減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器。目前最常用的機(jī)器人減速 器是 RV 減速器和諧波減速器。與通用減速器相比,機(jī)器人用減速器要求具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。諧波減速器和 RV 減速器在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域廣泛使用。諧波減速器由柔輪、波發(fā)生器以 及鋼輪組成,具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)比大等特點(diǎn),常用于負(fù)載小的工業(yè)機(jī)器人或大型機(jī)器人的末端幾個(gè)軸。RV 減速器組成相對(duì)復(fù)雜,由兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)組成,具有剛性好、抗沖擊能力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高等特點(diǎn),常用于工業(yè)機(jī)器人中負(fù)載較大的軸。一般來(lái)說(shuō),工業(yè)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)都需要配備一臺(tái)減速器,即一臺(tái)六軸工業(yè)機(jī)器人需要 搭配
17、6 臺(tái)減速器。 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 550KG 六軸工業(yè)機(jī)器人國(guó)外成本占比國(guó)產(chǎn)成本占比國(guó)內(nèi)外成本比 行業(yè)研究表 2、兩種工業(yè)機(jī)器人常用減速器介紹優(yōu)點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,運(yùn)動(dòng)精度高,傳動(dòng)比大、質(zhì)量小、體積小 缺點(diǎn):材料容易疲勞損壞,損耗功率大, 難以長(zhǎng)時(shí)間保持精度依靠波發(fā)生器使柔輪發(fā)送 可控彈性變形,并靠柔輪與鋼輪嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 諧波減速器第一級(jí)減速:輸入軸的旋轉(zhuǎn) 從輸入齒輪傳遞到正齒輪, 按齒數(shù)比進(jìn)行減速。 第二級(jí)減速:正齒輪與曲柄軸相連接,變?yōu)榈?2 減速部的輸入。此時(shí)如果曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng) 1 周,則 RV 齒輪就會(huì)沿與曲柄軸相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 1 個(gè)齒。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)被輸出到第2 減速部
18、的軸。 優(yōu)點(diǎn):剛性好、抗沖擊能力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高 缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,裝配過(guò)程復(fù)雜,維護(hù)成本較高,制作工藝較復(fù)雜 RV 減速器資料來(lái)源:Ofweek、納博特斯克官網(wǎng)、招商證券精密減速器需要“定位準(zhǔn)、負(fù)載大、壽命久”。在精密減速器領(lǐng)域,一般用 7 個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)判減速器的優(yōu)劣。一般來(lái)說(shuō),傳動(dòng)精度、空程、傳動(dòng)誤差以及背隙四個(gè)指標(biāo)用來(lái)衡量減 速器的定位精度;扭轉(zhuǎn)剛度與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩用來(lái)衡量減速器的負(fù)荷能力;傳動(dòng)效率不僅是衡量減速器傳遞效率高低的重要指標(biāo),還可以用來(lái)判斷壽命的長(zhǎng)短。 表 3、精密減速器重要性能指標(biāo)扭轉(zhuǎn)剛度在扭轉(zhuǎn)力矩的作用下,構(gòu)件抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩空載啟動(dòng)時(shí),所需施加的力矩。在工作狀態(tài)下,
19、輸入軸單向旋轉(zhuǎn)時(shí),輸出軸的實(shí)際轉(zhuǎn)角與相對(duì)理論轉(zhuǎn)角的接近程度。傳動(dòng)精度的高低用傳動(dòng)誤差的大小來(lái)衡量,傳動(dòng)誤差小,精度高,傳動(dòng)誤差大,精度低。傳動(dòng)精度空程工作狀態(tài)下,當(dāng)輸入軸由正向改為反向旋轉(zhuǎn)時(shí),輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量。傳動(dòng)誤差在工作狀態(tài)下,當(dāng)輸入軸單向旋轉(zhuǎn)時(shí),輸出軸的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差。將輸出端與減速器殼體均固定,在輸入端施加2額定轉(zhuǎn)矩順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí), 減速機(jī)輸入端有一個(gè)微小的角位移,此角位移就是背隙,也稱側(cè)隙。輸出效率與輸入效率的比值,受到減速比、轉(zhuǎn)速、溫度、潤(rùn)滑等條件的影響。背隙傳動(dòng)效率資料來(lái)源:工業(yè)機(jī)器人精密減速器綜述、招商證券 那博、哈默納科壟斷機(jī)器人減速器市場(chǎng)。目前在機(jī)器
20、人減速器,日本的那博和哈默納科處于絕對(duì)壟斷地位,兩者在高端機(jī)器人減速器領(lǐng)域占據(jù)了 70%以上的市場(chǎng)份額,分別是RV 減速器和諧波減速器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者。由于機(jī)器人減速器行業(yè)需要較高的資金 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 6指標(biāo)名稱釋義類型圖示工作原理特點(diǎn) 行業(yè)研究投入和技術(shù)儲(chǔ)備,國(guó)產(chǎn)減速器公司起步較晚,不過(guò)近年來(lái),也涌現(xiàn)出了一批國(guó)產(chǎn)機(jī)器人減速器公司,比如南通振康,雙環(huán)傳動(dòng),浙江恒豐泰,中大力德等。這些企業(yè)多是從變速器齒輪、減速電機(jī)等相關(guān)領(lǐng)域起家,逐漸切入機(jī)器人減速器領(lǐng)域。 2、伺服系統(tǒng)機(jī)器人的動(dòng)力源伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)通常由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動(dòng)器組成,負(fù)責(zé) 將接收到的控制信息
21、分解為單個(gè)自由度系統(tǒng)能夠執(zhí)行的命令(伺服驅(qū)動(dòng)器),再傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(伺服電機(jī)),以實(shí)現(xiàn)每一個(gè)關(guān)節(jié)的角度、角速度和關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩的控制。其中,伺服驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)位臵、速度、轉(zhuǎn)矩等各項(xiàng)控制,一般為硬件伺服驅(qū)動(dòng),現(xiàn)在也出現(xiàn)了軟件伺服驅(qū)動(dòng)器,能實(shí)現(xiàn)更加細(xì)微的控制;伺服電機(jī)是伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)充馬達(dá)間接變速裝臵,將接收到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。一般來(lái)說(shuō),工業(yè)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)都會(huì)搭配一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)和一個(gè)伺服電機(jī), 即一臺(tái)六軸工業(yè)機(jī)器人搭配 6 套伺服系統(tǒng)。 圖 3:伺服系統(tǒng)原理圖資料來(lái)源:AMT、招商證券 圖 4:伺服驅(qū)動(dòng)器圖 5:伺服電機(jī)資料來(lái)源:眾為興官網(wǎng)、招商證券資
22、料來(lái)源:廣數(shù)官網(wǎng)、招商證券交流伺服電機(jī)為目前市場(chǎng)的主流。伺服電機(jī)分為交流伺服和直流伺服電機(jī)兩大類,因交 流伺服系統(tǒng)易于維護(hù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、 輸出功率大,目前,工業(yè)機(jī)器人使用較多的是交 流伺服電機(jī),而交流伺服電機(jī)由于采用矢量控制方法,對(duì)驅(qū)動(dòng)器和控制器的要求較直流而言更高。 工業(yè)機(jī)器人專用伺服電機(jī)要求極高的響應(yīng)能力。由于工業(yè)機(jī)器人一般運(yùn)行在頻繁的加速、 啟停的情況下,因此要求伺服電機(jī)具有響應(yīng)能力高,調(diào)速范圍大的特點(diǎn),也對(duì)伺服系統(tǒng) 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 7 行業(yè)研究的散熱性有一定需求;另外,工業(yè)機(jī)器人專用伺服電機(jī)多安裝在機(jī)器人的關(guān)節(jié)上,是機(jī) 器人的負(fù)載,因此在保證功率的情況下,要盡可能的減少
23、伺服電機(jī)的質(zhì)量和體積。 表 4、工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)的性能要求伺服電機(jī)系統(tǒng)追求比較高的響應(yīng)能力,影響伺服系統(tǒng)的響應(yīng)能力的因素一般有電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、減速比、加減速轉(zhuǎn)矩、電機(jī)結(jié)構(gòu)、控制策略等,高響應(yīng)能力還與電機(jī)的發(fā)熱密切相關(guān) 滿足不同輸出需求;在零速度附近可控,低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),力矩波動(dòng)小 工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)要求轉(zhuǎn)矩的平滑性,要求電機(jī)具有比較低的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)以及較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)通常需要伺服電機(jī)有比較高的抗飽和能力,而且要細(xì)致考慮鐵耗與摩擦損耗對(duì)轉(zhuǎn)矩常數(shù)的影響,一般需要合理精致的伺服電機(jī)電磁與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)才能滿足轉(zhuǎn)矩質(zhì)量要求。 高響應(yīng)能力調(diào)速范圍寬轉(zhuǎn)矩質(zhì)量高功率/體積比和高功率/ 重量比 伺服控制
24、電機(jī)通常裝在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)上,為機(jī)器人的負(fù)載,所以要求重量輕、體積小 伺服電機(jī)做成封閉結(jié)構(gòu)主要是為了適應(yīng)多粉塵、還有腐蝕性物質(zhì)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 電機(jī)要有一定的容錯(cuò)性和相關(guān)保護(hù)設(shè)備 工業(yè)機(jī)器人一般運(yùn)行在頻繁加速、啟停的情況下,容易產(chǎn)生較大熱量,使伺服電機(jī)的性能有所影響 全封閉式易于維護(hù)散熱能力強(qiáng)資料來(lái)源:機(jī)器人網(wǎng)、招商證券歐美、日系占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,國(guó)產(chǎn)品牌正在崛起。歐美系和日系伺服品牌憑借技術(shù)上 的優(yōu)勢(shì)、良好的產(chǎn)品性能占據(jù)了伺服系統(tǒng)市場(chǎng)大部分的份額,其系品牌憑借良好的性價(jià)比,市占率最高,松下、三菱、安川的伺服系統(tǒng)市占率常年維持在行業(yè)前五,歐美系的倫茨、西門子和博世等品牌則占據(jù)了最高端的市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)品
25、牌中,匯川、固高、英威騰、埃斯頓等品牌近年來(lái)的進(jìn)步也是較為明顯的,但和進(jìn)口品牌相比,還是有一定的 差距。 3、控制器軟硬件結(jié)合,自主化率較高控制器負(fù)責(zé)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式??刂破魇菦Q定機(jī)器人功能和性能的主要因素,根據(jù) 程序指令以及傳感器信息控制機(jī)器人來(lái)完成一定的動(dòng)作或作業(yè)任務(wù),即控制工業(yè)機(jī)器人 在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位臵、姿態(tài)和軌跡、操作順序等,保證機(jī)器人系統(tǒng)的正常運(yùn)行,達(dá)到所要求的技術(shù)指標(biāo)。 控制器包含硬件與軟件兩部分。硬件包括主控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字位臵伺服控制卡和編程示 教盒等。主控制計(jì)算機(jī)完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、插補(bǔ)和主控邏輯、數(shù)字 I/O 以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能,數(shù)字位臵伺服控制卡完成機(jī)器人的位臵運(yùn)
26、動(dòng)控制,編程示教器則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制器的人機(jī)交互功能。軟件部分分為硬件驅(qū)動(dòng)層、核心層和應(yīng)用層,負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)記 憶、示教、與外圍設(shè)備聯(lián)系、坐標(biāo)設(shè)臵等功能。 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 8要求解釋 行業(yè)研究 圖 6:控制器結(jié)構(gòu)資料來(lái)源:基于總線模式的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng),招商證券 “穩(wěn)、快、準(zhǔn)”是控制器最重要的三個(gè)性能指標(biāo)。穩(wěn)定性是描述動(dòng)態(tài)過(guò)程中的振蕩傾向和系統(tǒng)能夠恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力;快速性指當(dāng)系統(tǒng)的輸出信號(hào)與給定的輸入信號(hào)之間發(fā)生偏差時(shí),消除這種偏差的時(shí)間長(zhǎng)短;準(zhǔn)確性指在調(diào)整過(guò)程結(jié)束后輸出信號(hào)與給定的 輸入信號(hào)之間的偏差,或稱靜態(tài)精度。一般來(lái)說(shuō),穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性與快速性是相互影響 的。對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)
27、說(shuō),關(guān)鍵是尋求三者之間最好的平衡。 控制器的差距主要源于軟件方面的不足。在硬件部分,控制器的門檻不高,本質(zhì)是一個(gè) 數(shù)據(jù)的處理器,國(guó)內(nèi)外都能生產(chǎn)滿足控制精度需求的控制系統(tǒng)。造成國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)“穩(wěn)、快、準(zhǔn)”相對(duì)較差的原因主要源于軟件上的劣勢(shì)。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人巨頭通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累,不斷地改進(jìn)算法。比如發(fā)那科在 1974 年就開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)制造, 其建立的“機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人”生產(chǎn)線更是為其提供了大量的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)算法??梢灶A(yù)見(jiàn)的是,軟件上的差距將會(huì)隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累而迅速拉近。整體來(lái)看, 控制器是核心零部件中國(guó)內(nèi)外差距最小的一環(huán)。 控制器的市場(chǎng)份額與本體份額基本一致。目前市場(chǎng)的主
28、流企業(yè)的控制器均為在通用的多 軸運(yùn)動(dòng)控制器平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā),各品牌機(jī)器人都有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此,控制器的市場(chǎng)份額基本和本體一致。也就是說(shuō),目前國(guó)產(chǎn)控制器的市場(chǎng)份額在 30%左右。隨著國(guó)內(nèi)本體廠商的不斷崛起,控制器的市場(chǎng)份額將會(huì)隨之上漲。 由于控制器的差距相對(duì)較小,且大多廠商擁有自產(chǎn)能力,因此不作為本篇報(bào)告的重點(diǎn)進(jìn) 行討論。 核心零部件若是實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化,將會(huì)為整個(gè)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)帶來(lái)巨大變革。然而, 支撐核心零部件實(shí)現(xiàn)突破的條件是什么?核心零部件究竟能否在短時(shí)期內(nèi)完成進(jìn)口替代?這是投資者最為關(guān)心的兩個(gè)問(wèn)題。我們認(rèn)為,核心零部件高額的成本差距(價(jià)格歧視),政府對(duì)于高端裝備自主
29、可控的戰(zhàn)略,將為行業(yè)發(fā)展提供源動(dòng)力。隨著國(guó)內(nèi)廠商的不斷努力,核心零部件領(lǐng)域的技術(shù)差距正在被不斷縮小。國(guó)產(chǎn)零部件信任破冰,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程也即將正式拉開(kāi)帷幕。敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 9 行業(yè)研究二、突破之路勢(shì)在必行1、“食物鏈”頂端的零部件,價(jià)格歧視促突破工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈可以分解為上、中、下游,工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈上游為核心零部件 (控制器、伺服系統(tǒng)、減速器)的制造,是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高一環(huán);中游為工 業(yè)機(jī)器人的本體制造,主要負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人本體組裝,技術(shù)要求相對(duì)較低;下游為系統(tǒng)集成部分,主要負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的二次開(kāi)發(fā)和周邊自動(dòng)化配套設(shè)備的集成。 圖 7:工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈資料來(lái)源:招商證
30、券制作核心零部件的毛利率站在產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。我們對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈中各產(chǎn)品毛利率進(jìn)行梳理后發(fā)現(xiàn), 上游的核心零部件為毛利率最高的一環(huán)。以其中的減速器為例,哈默納科(諧波減速器) 的毛利率在 45%左右,納博特斯克的 RV 減速器業(yè)務(wù)毛利率為 34%左右;伺服系統(tǒng)中, 匯川技術(shù)的毛利率在 46%左右。在本體方面,國(guó)產(chǎn)廠商中本體制造能力較強(qiáng)的埃斯頓, 本體部分毛利率在 30%左右,低于零部件毛利率。系統(tǒng)集成由于多為非標(biāo)準(zhǔn)化,毛利率水平差異較大,類似德梅柯、天津福臻、鑫燕隆等汽車行業(yè)系統(tǒng)集成企業(yè)的毛利率都在 25%以下,而拓斯達(dá)的毛利率可達(dá) 40%的水平。汽車行業(yè)的系統(tǒng)集成毛利率普遍較低,主要是由于汽車行業(yè)的系
31、統(tǒng)集成方案的技術(shù)已經(jīng)較為成熟,差異較小,競(jìng)爭(zhēng)激烈,同時(shí)汽車制造廠商擁有極強(qiáng)的議價(jià)能力。即使是庫(kù)卡這樣的巨頭,毛利率也不足 25%。拓斯達(dá)毛利率較高的主要原因是公司客戶聚集于 3C、家電等非汽車行業(yè),行業(yè)系統(tǒng)集成技術(shù)相對(duì)不成熟,競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較少,且客戶議價(jià)能力相對(duì)較弱。但是可以看到,隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力度不斷上升、業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大,毛利率水平在 承受一定的壓力,2017 年的毛利率為 39%,較 2014 年的峰值已經(jīng)下降近 7%。整體來(lái)看,行業(yè)成熟時(shí),進(jìn)入門檻較低的系統(tǒng)集成領(lǐng)域毛利率水平將低于本體與核心零部件領(lǐng)域。敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 10 行業(yè)研究 圖 8:工業(yè)機(jī)器人各產(chǎn)業(yè)鏈毛利率(%)605
32、04030201002012年2013年2014年2015年2016年2017年諧波(哈默納科)本體(埃斯頓) RV(納博) 系統(tǒng)集成(庫(kù)卡)伺服系統(tǒng)(匯川) 系統(tǒng)集成(拓斯達(dá))資料來(lái)源:Bloomberg、wind、招商證券 注:納博特斯克的毛利率根據(jù)營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率推算得到,非準(zhǔn)確數(shù)值國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)議價(jià)能力較弱。國(guó)內(nèi)本體制造普遍起步較晚,雖然目前增長(zhǎng)迅猛,但整 體營(yíng)收規(guī)模還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際機(jī)器人巨頭。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人營(yíng)收規(guī)模最大的新松機(jī)器人, 在 2017 年的營(yíng)收僅為 1.2 億美元。反觀“四大”中營(yíng)收規(guī)模最小的庫(kù)卡在 2017年的營(yíng)收也達(dá)到了 14 億美元,是新松的 11.6 倍,其他廠商的營(yíng)收
33、規(guī)模更是遠(yuǎn)不及“四大”。而伺服系統(tǒng)與減速器是高度集中的市場(chǎng),中國(guó)企業(yè)較小的生產(chǎn)規(guī)模在強(qiáng)大的核心零部件供應(yīng)商面前毫無(wú)議價(jià)能力,被迫接受比國(guó)際巨頭高的多的價(jià)格。一般來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi) 生產(chǎn)商的采購(gòu)單價(jià)是國(guó)際巨頭的 1.53 倍。 圖 9:國(guó)內(nèi)外廠商工業(yè)機(jī)器人營(yíng)收規(guī)模對(duì)比(百萬(wàn)美元)250070% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10%2000 1500 100050002013年2014年2015年2016年2017年庫(kù)卡 埃斯頓安川 拓斯達(dá)發(fā)那科 國(guó)產(chǎn)營(yíng)收增速機(jī)器人 外企營(yíng)收增速資料來(lái)源:Bloomberg、wind、招商證券 注:ABB 沒(méi)有披露工業(yè)機(jī)器人部分的營(yíng)收,因此未包含
34、在圖表中。國(guó)際巨頭的價(jià)格歧視策略給國(guó)產(chǎn)零部件崛起提供發(fā)展契機(jī)。由于國(guó)內(nèi)外公司在核心零部 件采購(gòu)上的巨大價(jià)差,國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在成本控制上受到制約,難以真正崛起。然而,這種價(jià)格歧視策略卻給國(guó)產(chǎn)零部件崛起提供了良好的市場(chǎng)環(huán)境。以 RV 減速器為例,納博向國(guó)內(nèi)廠商銷售的均價(jià)為 7000 元左右,向“四大”銷售的均價(jià)在 3500 元左右。進(jìn)口減速器過(guò)高的售價(jià)讓國(guó)產(chǎn)減速器在定價(jià)時(shí)更具靈活性。不同于其他市場(chǎng),成熟廠商會(huì)利用成本 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 11 行業(yè)研究?jī)?yōu)勢(shì),通過(guò)“價(jià)格戰(zhàn)”的方式擠出新進(jìn)入者,核心零部件巨頭往往受制于和本體大廠簽 訂的排他性協(xié)議,無(wú)法自由行使定價(jià)權(quán)。國(guó)產(chǎn)廠商可以選擇一個(gè)擁有合
35、理盈利空間且具有競(jìng)爭(zhēng)力的定價(jià)來(lái)?yè)屨际袌?chǎng),度過(guò)艱難的起步階段。 核心零部件是一塊誘人的蛋糕。根據(jù)我們?cè)谫Q(mào)易戰(zhàn)打不退的制造升級(jí)工業(yè)機(jī)器人 專題報(bào)告之一中測(cè)算,到 2020 年,僅工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域,減速器與伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī) 模就將達(dá)到 114 億與 79 億。如果 2020 年的國(guó)產(chǎn)市占率達(dá)到 50%,按 15%的凈利率計(jì) 算,意味著整個(gè)行業(yè)每年將增添 14.5 億的凈利潤(rùn)。 核心零部件業(yè)務(wù)的高收益將吸引中國(guó)廠商的紛紛涌入,國(guó)外廠商的價(jià)格歧視策略讓他們不會(huì)被擠出市場(chǎng)。中國(guó)廠商賺取到的利潤(rùn)將繼續(xù)投入到相關(guān)技術(shù)的研發(fā)上,以拉近國(guó)內(nèi)外技術(shù)上的差距,提高市場(chǎng)份額。更大的市場(chǎng)份額意味著更多的利潤(rùn)和更多的研發(fā)投入
36、。 這樣的正反饋機(jī)制將助力國(guó)內(nèi)核心零部件進(jìn)行不斷突破。2、自主可控亟需政策支持政府出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)核心零部件的突破。從 2012 年“十二五”規(guī)劃以來(lái),核心零部件就被視為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)突破的關(guān)鍵所在。打響制造升級(jí)第一槍的中國(guó)制造 2025指出,到 2020 年關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到 50%,2025 年達(dá)到 80%。隨后又頒布多條政策來(lái)指導(dǎo)核心零部件突破工作。明確的政策指引為核心零部件的自主可控指明了方向。 表 5、核心零部件相關(guān)政策支持攻克工業(yè)機(jī)器人本體、精密減速器、伺服 智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃 驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)、控制器等核心部件的共性技術(shù),實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人核心部件的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化。
37、 2020 年自主品牌工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)占有率 達(dá)到 50%,關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化率 50%; 2025 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到 70%,關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化率 80%。 關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)重大突破;自主品牌年產(chǎn)量達(dá)到 10 萬(wàn)臺(tái);機(jī)器人密度到達(dá) 150 左右。 加強(qiáng)零部件等關(guān)鍵短板突破;開(kāi)拓工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng);推進(jìn)服務(wù)機(jī)器人試點(diǎn)示范攻克智能機(jī)器人核心零部件、專用傳感 器,完善智能機(jī)器人硬件接口標(biāo)準(zhǔn)、軟件2012中國(guó)制造 20252015機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 (2016-2020 年) 關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn) 20162016新一代人工智能發(fā)展規(guī)2017劃 接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及安全使用標(biāo)準(zhǔn)。 資料來(lái)源:
38、招商證券整理多個(gè)“863 計(jì)劃”在核心零部件領(lǐng)域開(kāi)展?!?63 計(jì)劃”是以政府為主導(dǎo),以一些有限領(lǐng)域?yàn)檠芯磕康牡囊粋€(gè)基礎(chǔ)研究國(guó)家性計(jì)劃,一般來(lái)說(shuō),承擔(dān)計(jì)劃的負(fù)責(zé)人將會(huì)接受到幾百萬(wàn)元到幾千萬(wàn)元不等的補(bǔ)貼。智能機(jī)器人是“863 計(jì)劃”中重要主題之一,而核心零部件又是其中的重中之重。秦川機(jī)床在 1998 年就承擔(dān)了“863 計(jì)劃”中的機(jī)器人用 250AII 減速器課題,雙環(huán)傳動(dòng)、恒豐泰、南通振康、埃斯頓、華中數(shù)控等核心零部件生產(chǎn)企業(yè)也都在“863 計(jì)劃”中?!?63 計(jì)劃”解決了在研發(fā)起步階段投入較大、不確定性較高等問(wèn)題,極大調(diào)動(dòng)了企業(yè)在核心零部件技術(shù)突破的積極性。敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 1
39、2政策名稱時(shí)間相關(guān)內(nèi)容 行業(yè)研究三、進(jìn)口替代迎來(lái)拐點(diǎn)1、減速器信任破冰,未來(lái)可期精密減速器市場(chǎng)高度集中。哈默納科是諧波減速器領(lǐng)域的絕對(duì)龍頭,納博特斯克是 RV減速器領(lǐng)域的龍頭,兩者一起占據(jù)了整個(gè)精密減速器領(lǐng)域 75%以上的市占率。在負(fù)重10 公斤以下的非承重部位,哈默納科占據(jù)了大部分的市場(chǎng)份額,雖然埃斯頓獨(dú)家開(kāi)發(fā)的雙曲面齒輪也能應(yīng)用在非承重關(guān)節(jié)上,但仍然撼動(dòng)不了哈默納科的地位;而納博特斯 克則占據(jù)了所有承重用減速器的絕對(duì)主導(dǎo)地位,在每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)的市占率都超過(guò)60%。 圖 10:減速器市場(chǎng)份額資料來(lái)源:JPM、招商證券 納博特斯克與哈默納科在減速器領(lǐng)域的壟斷地位給予極強(qiáng)議價(jià)能力,價(jià)差刺激進(jìn)口替代
40、。由于國(guó)際工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)巨頭很早就開(kāi)始了與這兩家公司的合作,而且采購(gòu)規(guī)模極大, 所以四大能以遠(yuǎn)低于中國(guó)企業(yè)的價(jià)格購(gòu)買到減速器。這對(duì)于性能上本就處于弱勢(shì)的國(guó)產(chǎn) 機(jī)器人而言,無(wú)異于雪上加霜。我們認(rèn)為,過(guò)高的價(jià)格差將刺激、加速國(guó)內(nèi)精密減速器的進(jìn)口替代。國(guó)產(chǎn)廠商紛紛布局減速器領(lǐng)域??吹搅耸袌?chǎng)的核心痛點(diǎn)和巨大需求后,國(guó)內(nèi)零部件廠商 紛紛開(kāi)始布局精密減速器的研發(fā)與生產(chǎn)。目前已經(jīng)誕生了一批較為優(yōu)質(zhì)的企業(yè),如 RV減速器領(lǐng)域的雙環(huán)傳動(dòng)、南通振康、中大力德,諧波減速器領(lǐng)域的蘇州綠的和來(lái)福諧波。其中雙環(huán)傳動(dòng)與南通振康的減速器已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn),并和一些國(guó)產(chǎn)本體廠商達(dá)成了良好的 戰(zhàn)略合作關(guān)系。 表 6、國(guó)內(nèi)知名精密減速器
41、生產(chǎn)廠商創(chuàng)立于 2002 年,主要產(chǎn)品為送絲裝臵與 RV 減速器。2018 年公司減速器產(chǎn)量將達(dá)到 3 萬(wàn)臺(tái)。 南通振康2016 年初募資 3 億投向工業(yè)機(jī)器人 RV 減速器項(xiàng)目(工信部專項(xiàng)和 863 計(jì)劃)。 雙環(huán)傳動(dòng)RV 減速器公司創(chuàng)建于 1991 年,現(xiàn)在已初步建成年產(chǎn) 5000 臺(tái)的減速器生產(chǎn)線,開(kāi)發(fā)了三大系列 30 多種規(guī)格型號(hào)減速器,基本滿足5kg500kg 工業(yè)機(jī)器人的使用要求。 恒豐泰秦川機(jī)器人減速器廠成立于 2014 年。2017 年 12 月份已形成 秦川機(jī)床 了月產(chǎn) 1000 臺(tái)的生產(chǎn)能力,成為目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品系列最全的機(jī) 敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 13公司介紹 行業(yè)研
42、究器人減速器生產(chǎn)廠商,產(chǎn)品成功銷往安川(首鋼)、廣州數(shù)控等近 200 家國(guó)內(nèi)外機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)。 公司是一家專業(yè)從事精密諧波傳動(dòng)裝臵的研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的 高新技術(shù)企業(yè)。2016 年綠的諧波銷售精密諧波減速器超過(guò) 6 萬(wàn)臺(tái),在國(guó)內(nèi)機(jī)器人諧波減速器市場(chǎng)的滲透率超過(guò) 80%,市蘇州綠的諧波減速器 場(chǎng)占有率超過(guò) 50%。 公司是一家從事高精密諧波減速器的專業(yè)化公司。2017 年減來(lái)福諧波速器銷量超 1.5 萬(wàn)臺(tái);預(yù)計(jì) 5 年內(nèi)投資 3 億元用于生產(chǎn),將生產(chǎn)力提升至 7 萬(wàn),年銷售 2 億元以上。 資料來(lái)源:公司公告、招商證券技術(shù)指標(biāo)層面已然接近甚至超越。通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)減速器與進(jìn)口減速器(哈默納科、納博特 斯
43、克)的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn),在相同產(chǎn)品規(guī)格下,國(guó)產(chǎn)減速器的減速比、額定轉(zhuǎn)矩、最大沖擊轉(zhuǎn)矩等指標(biāo)上已經(jīng)基本可以做到與進(jìn)口產(chǎn)品一致,甚至略優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品。這表明在技術(shù)指標(biāo)方面,國(guó)產(chǎn)減速器已經(jīng)取得了一定突破。同時(shí)國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)建立 起較為完整的生產(chǎn)線,產(chǎn)品可以覆蓋大多數(shù)使用需求。 整體工藝差距尚存,穩(wěn)定性尚需追趕。雖然國(guó)產(chǎn)減速器在技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)取得了一定突破, 但是我國(guó)在精密裝備制造、材料學(xué)、熱處理等方面的技術(shù)積累較弱,在整個(gè)工業(yè)工藝體 系上仍與日本等發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距,國(guó)產(chǎn)減速器在最核心的精度保持、壽命、穩(wěn)定性、噪音控制等重要指標(biāo)上還較進(jìn)口減速器有一定差距。 表 7、國(guó)內(nèi)外減速器性能指標(biāo)對(duì)比171
44、192.4252250045008.9南通振康-450E雙環(huán)傳動(dòng)-450E81192.4-2210044109.24RV 減速器 秦川機(jī)床-450E81192.4252205044109.24納博-450E81192.4252205044109.24蘇州綠的-3230160-19065251130-諧波減速器 來(lái)福諧波-3250160-49789299178-哈默納科-3230160-20068654137-資料來(lái)源:公司官網(wǎng)、招商證券國(guó)產(chǎn)減速器信任破冰,逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。在 2016 年之前,由于生產(chǎn)技術(shù)、工藝的限制,國(guó)產(chǎn)減速器在性能、產(chǎn)能上存在著諸多問(wèn)題,并沒(méi)有被廣泛的使用。而隨著國(guó)產(chǎn)減速
45、器生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟,特別是 2016 年以來(lái),隨著機(jī)器人需求的大幅拓展,處于成本等方面的考慮,國(guó)產(chǎn)機(jī)器人制造商逐步開(kāi)始嘗試和接受國(guó)產(chǎn)減速器,紛紛與國(guó)產(chǎn)減速器廠商達(dá)成合作協(xié)議,計(jì)劃實(shí)行減速器的進(jìn)口替代。從訂單數(shù)來(lái)看,2018 年以來(lái),減速器的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程明顯加快。2018 年 5 月,伯朗特與中大力德簽訂迄今為止最大的 RV減速器戰(zhàn)略框架合同,約定在 2019 年 12 月前采購(gòu)不低于 30000 臺(tái) RV 減速器。加上更早之前埃夫特、歡顏與振康、雙環(huán)傳動(dòng)的合作,我們認(rèn)為,某種程度上,國(guó)產(chǎn)減速器 已經(jīng)開(kāi)始打破大批量應(yīng)用的空白,具備里程碑意義。敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 14類型型號(hào)減速比輸出
46、轉(zhuǎn)速最大值最大沖擊轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩輸入 (r/min)功率(KW) 行業(yè)研究表 8、國(guó)產(chǎn)減速器框架合同/訂單情況2016-112017-032017-062017-122018-012018-032018-05- 15000- 30001000030000新松機(jī)器人上海歡顏埃夫特 200 家國(guó)內(nèi)外企業(yè)埃夫特 埃夫特 伯朗特 雙環(huán)傳動(dòng)南通振康 安徽聚隆機(jī)器人秦川機(jī)床 南通振康 雙環(huán)傳動(dòng) 中大力德 資料來(lái)源:公司公告、招商證券2、伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)追趕,加速替代國(guó)內(nèi)市場(chǎng)參與者眾多。眾多參與者中,可分為日系、歐系、臺(tái)系以及國(guó)產(chǎn)系。其中,歐 系以倫茨、博世、西門子為代表,其產(chǎn)品過(guò)載能力高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,
47、驅(qū)動(dòng)器開(kāi)放性強(qiáng), 且具有總線接口,但價(jià)格昂貴,體積重量大。日系以松下、安川、三菱為代表,其產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)低,體積較小,但動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力相對(duì)弱,開(kāi)放性較差。臺(tái)系以臺(tái)達(dá)、士林為代表,其性能接近日系,價(jià)格比日系更低,性價(jià)比高,在中低端市場(chǎng)發(fā)展較快。國(guó)產(chǎn)系則 以匯川、固高、埃斯頓為代表,近年來(lái)發(fā)展迅速。 表 9、伺服電機(jī)市場(chǎng)參與者倫茨(lenze)是世界上著名的機(jī)電傳動(dòng)產(chǎn)品制造商,該公司的產(chǎn)品 MCM 同步伺服電倫茨機(jī)主打機(jī)器人市場(chǎng),結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)載與電機(jī)慣量比佳、外殼平滑、簡(jiǎn)單易用,適合包裝、搬運(yùn)等應(yīng)用場(chǎng)景。 作為德國(guó)博世集團(tuán)的全資子公司是全球工業(yè)技術(shù)市場(chǎng)的領(lǐng)先供應(yīng)商,在傳動(dòng)和控制領(lǐng)域聲譽(yù)卓著。該公司旗下
48、產(chǎn)品種類繁多,主要集中在高質(zhì)量電控、液壓、氣動(dòng)、機(jī)電一體化元件和系統(tǒng)等領(lǐng)域。 博世力士樂(lè)西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一,歷經(jīng) 150 年來(lái)常盛不衰,公司的業(yè)務(wù)主要集中于 6 大領(lǐng)域:信息和通訊、自動(dòng)化和控制、電力、交通、醫(yī)療系統(tǒng)和照明。西門子的伺服電機(jī)種類豐富、結(jié)構(gòu)緊湊,可實(shí)現(xiàn)卓越的動(dòng)態(tài)特性和運(yùn)行效率,性能等級(jí)全,安裝規(guī)格多樣。 西門子松下是一家大型跨國(guó)企業(yè),經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品涉及家電、數(shù)碼視聽(tīng)電子、辦品、航空等諸多領(lǐng)域。松松下下旗下的松下電機(jī)主營(yíng)電氣機(jī)電類服務(wù),該公司推出的小型交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器頗受 市場(chǎng)歡迎,其中大慣量系列適用于數(shù)控機(jī)床,中慣量系列適用于機(jī)器人 安川電機(jī)是世界一流的傳動(dòng)產(chǎn)
49、品制造商,也是日本第一個(gè)做伺服電機(jī)的公司,其產(chǎn)品以穩(wěn)定快速著稱,性價(jià)比高,是全球銷售量最大,使用行業(yè)最多的伺服品牌。 安川三菱電機(jī)一直致力于提高產(chǎn)品性能,F(xiàn)A 產(chǎn)品陣容涵蓋在亞洲占主導(dǎo)地位的可編程控制器 (PLC)、人機(jī)界面(HMI)、交流伺服系統(tǒng)、變頻器、工業(yè)機(jī)器人以 及低壓配電產(chǎn)品。 三菱臺(tái)達(dá)是知名自動(dòng)化品牌,在全球自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)獨(dú)特地位?;谄湓陔娏﹄娮宇I(lǐng)域的積 累,臺(tái)達(dá)從變頻器產(chǎn)品起步,到后來(lái) PLC、伺服、HMI、CNC 數(shù)控系統(tǒng),再到基于 PC-Based 的 PAC 控制器、傳感器、機(jī)器視覺(jué)、工業(yè)機(jī)器人等全系列自動(dòng)化產(chǎn)品,最后鎖定驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)、控制三大領(lǐng)域。 臺(tái)達(dá)深圳匯川主要從事自
50、動(dòng)化、新能源相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā),是本土企業(yè)中伺服電機(jī)市場(chǎng)占有率最 高的品牌。匯川在智能裝備、工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域推出了變頻器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)、傳感器等核心部件及電氣解決方案等一系列工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品,目前已成為國(guó)內(nèi)最大的中低壓變頻器與伺服系統(tǒng)供應(yīng)商。 匯川技術(shù)固高科技是國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的自動(dòng)控制產(chǎn)品供應(yīng)商,該公司自主研發(fā)的基于 PC 的開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器、嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器、網(wǎng)絡(luò)式運(yùn)動(dòng)控制器、計(jì)算機(jī)可編程自動(dòng)化控制器產(chǎn)品與系統(tǒng), 固高科技敬請(qǐng)閱讀末頁(yè)的重要說(shuō)明Page 15公司介紹 時(shí)間本體制造商減速器生產(chǎn)商臺(tái)數(shù) 行業(yè)研究綜合性能已達(dá)到了國(guó)際一流水平,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同行業(yè)的多項(xiàng)空白。固高主要為機(jī)器人
51、運(yùn)動(dòng)控制提供系統(tǒng)。 資料來(lái)源:機(jī)器人網(wǎng)、招商證券2015 年國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)份額為 29%左右,近幾年匯川等企業(yè)快速崛起。2015 年,日系品牌主導(dǎo)著國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)市場(chǎng),占到市場(chǎng)份額的 49.9%,主要是松下、三菱、安川三家公司;歐美系占 21.7%,包括西門子、施耐德等;國(guó)內(nèi)品牌份額僅 28.4%,其中東元和臺(tái)達(dá)兩家品牌約占據(jù) 13%的市場(chǎng)份額,內(nèi)地品牌總共約占據(jù) 15%的市場(chǎng)份額,除匯川技術(shù)規(guī)模較大約占 6%以外,其他公司份額較為分散。不過(guò)近兩年來(lái),匯川、埃斯頓、固高等企業(yè)進(jìn)步非???,匯川的伺服系統(tǒng)收入從 2015 年的 3.5 億快速增長(zhǎng)到 2017 年的 9.3 億,埃斯頓的伺服系統(tǒng)除了自供
52、本體機(jī)器人外,2017 年外銷收入也超過(guò)了 2.5億元。 圖 11:2015 年伺服系統(tǒng)市場(chǎng)份額資料來(lái)源:工控網(wǎng),招商證券 性能無(wú)法達(dá)到市場(chǎng)需求是國(guó)產(chǎn)伺服份額相對(duì)低的主要原因?,F(xiàn)階段來(lái)看,國(guó)產(chǎn)伺服系統(tǒng)在以下幾個(gè)指標(biāo)上還無(wú)法達(dá)到優(yōu)秀:1.伺服系統(tǒng)對(duì)體積、重量要求較高,比如輕載 6kg 的桌面型機(jī)器人手臂安裝空間非常狹小,對(duì)伺服電機(jī)的長(zhǎng)度、質(zhì)量有著嚴(yán)格要求。而國(guó) 產(chǎn)伺服電機(jī)體積、重量的控制上還不成熟。這一部分由于國(guó)產(chǎn)上市在制造工藝上積累不足,還有一部分是編碼器難以做到小型化。2.編碼器實(shí)時(shí)性不足。編碼器的實(shí)時(shí)性主要取決于高精度的絕對(duì)值。目前國(guó)內(nèi)主流編碼器為 17 位左右,而進(jìn)口編碼器則在 23 位 以上。3.伺服系統(tǒng)各部分協(xié)同聯(lián)合不夠,導(dǎo)致伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體性能難以做好。 伺服系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)差距不斷縮小,性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯。通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)與進(jìn)口伺服
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