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【深度研报】工业机器人系统集成市场分析2023-07-02 09:45

  受疫情影响,2020年1-2月份我国工业机器人出现明显下滑,结束了2019年10月份以来的增长趋势,3月份工业机器人产量则开始回暖,同比增长12.9%。我们认为短期内,疫情对市场有所抑制,疫情结束后,下游需求正不断回暖,且伴随“机器换人”进程提速,工业机器人有望迎来3-4年景气度。基于对市场的乐观判断,我们分析了工业机器人下游系统集市场,并对汽车、3C电子及其他长尾行业2020-2024年的市场进行了预测。

  1)系统集成市场前景良好,未来有望形成千亿市场。2020年一季度,受疫情影响,下游应用行业需求将出现波动,一季度后,随着疫情趋缓,下游应用将逐步复苏,预计全年系统集市场达640亿元。我们预测,到2024年中国工业机器人系统集成行业市场规模将突破1000亿元,2020-2024年增长率维持在14%以上。

  2)系统集成覆盖领域“长尾化”特征明显。汽车行业和3C行业应用占比分别达到34.02%和25.47%,其他行业包括金属机械、塑料化工、食品饮料烟草等占比为40.51%,系统集成覆盖领域的“长尾化”特点明显。

  3)本土厂商低端领域占有率高,高端领域呈不断渗透态势。食品饮料、医疗、物流等长尾行业本土覆盖近90%;3C电子领域本土覆盖近一半;汽车领域本土覆盖仅20%。汽车焊装环节实现突破,正逐步进行国产化替代。

  预计2024年,汽车工业机器人密度可达1200,系统集成市场达到280亿元。受疫情影响,2020年汽车集成市场将下滑2%,2021-2024年平均复合增长速率为9.8%。

  到2024年我国3C电子工业机器人密度可达500,相应的系统集成市场空间为367亿元。受疫情影响,2020年3C电子集成市场仅小幅增长3%,疫情过后市场将呈快速增长趋势,2021-2024年复合增长率高达27.5%。

  预计到2024年工业机器人密度增长至44,相应的系统集成市场空间为403亿元,2021-2024年复合增长率为14.3%。

  受宏观经济和贸易摩擦等因素影响,中国工业机器人的均价处于下行通道中,2019年中国工业机器人销量整体呈下滑态势,系统集成行业亦受到较大的影响。数据显示,2019年工业机器人系统集成规模同比下滑9%左右,约为550亿元。2020年一季度,受疫情影响,下游应用行业需求将出现波动,一季度后,随着疫情趋缓,下游应用将逐步复苏,预计全年系统集市场达640亿元,同比增长5%。从中期来看,随着机器人在各行业领域的渗透率逐年提升,工业机器人集成市场稳步增长,我们预测,到2024年中国工业机器人系统集成行业市场规模将突破1000亿元,2020-2024年增长率维持在14%以上。

  图表1:2014-2020年中国系统集成行业市场规模及预测(单位:亿元,%)

  工业机器人下游系统集成的终端用户按照行业可以分为汽车行业、3C行业和其他行业,其他行业包括金属机械、塑料化工、食品饮料烟草等行业。数据显示,汽车行业和3C行业是应用领域占比最高的,分别达到34.02%和25.47%,其他行业中金属机械占比11.67%、塑料化工占比7.56%、食品饮料烟草的占比为2.64%(占比排名第五),占比位于第六名及以下的众多细分小行业占据了剩下的18.64%的市场,可见系统集成覆盖领域“长尾化”特征明显。

  从工艺结构来看,本土集成商在搬运码垛、上下料等低端工艺应用领域占据绝对主导;在装配、拣选、焊接等中端工艺应用领域占据优势;在喷涂、视觉监测AOI等高端工艺应用领域也在不断渗透。

  1)汽车行业领域国外集成商占主导,焊接成汽车领域国产替代突破口。整车制造四大工艺:冲压、焊装、涂装、总装,总体上外资集成商占据主导,尤其是动力总成、车身制造、总装设备、柔性冲压、高效精冲、高端涂装线等技术单独较大的环节,外资占绝对优势。但国内集成商基于本土化服务优势,从焊装环节突破,正逐步进行替代,出现了一批规模较大的本土集成商。

  2)3C电子领域国内集成商与外资同台竞技,市场平分秋色。3C电子机器人需求非常多样化,以技术难度相对较低的小型机器人为主,注重成本和服务,外资难以直接转移在汽车行业大型机器人应用的绝对优势。国内集成商基于本土优势、价格优势和外资品牌同台竞争,目前市场份额不输外资品牌,出现了一批规模较大的本土集成商。

  3)其他长尾领域本土集成商占据主导地位。食品饮料、医疗、物流等长尾行业市场机器人需求同样多样化,定制化程度高,价值量相较于汽车较低,外资品牌难以全面顾及,这些领域本土集成占据主导优势,但目前还没有较多规模企业出现。

  整车厂有四大核心工序,分别是冲压、焊接、喷涂和总装。冲压是所有工序的第一步,通过冲压可形成包括车门、顶盖、侧翼板、立柱、发动机罩等车身70%以上的零部件,在冲压上下料环节,通常要用到2台六轴机器人和5台七轴机器人;焊接是第二步工序,也是使用机器人数量最多的工序,在这一工序中将冲压好的车身板件焊接成车身壳体,然后在板件之间涂胶增强整车的密封性和结构强度,在年产能20万辆车的焊接车间中,通常会使用300-400台机器人(由于自动化程度不同,机器人数量差距较大),包括点焊机器人(完成约60%的焊接点)、弧焊机器人(完成约40%焊接点)以及一小部分涂胶机器人;喷涂是第三步工序,在焊接完成后向车身喷涂底漆、金属色漆和罩光清漆,一般喷涂工艺需要使用40-60台机器人;总装是整车生产的最后一道工序,将底座、内饰、仪表、车窗玻璃、轮胎等装配到车身框架中,使用的主要设备包括地面输送机、悬挂输送机、AGV车等,几乎不使用机器人。

  受制于技术水平等因素,国内汽车厂商使用的机器人以外资品牌为主,其中ABB、库卡、发那科、安川“四大家族”市场占有率合计超过80%,此外,意大利的柯马、日本的那智不二越、川崎重工以及韩国的现代重工也有一定市场。总体而言,汽车领域仍由外资品牌垄断,特别是合资车厂商,几乎只采用外资品牌机器人。

  近十年来,我国汽车产销量基本保持了一个较快的增速,汽车年产量由2007年的888万辆上升到2017年的2900万辆,产能的扩张拉动了汽车厂商对工业机器人的需求。但是2018年汽车产销量出现负增长,短期内产能扩张的可能性不大,因此汽车行业工业机器人增量需求有限。长远来看,我国汽车厂商的自动化水平较高相比于韩国、美国和日本等发达国家,我国汽车行业工业机器人密度仍有提升空间,由于大部分外资整车厂商的生产线标准及机器人选型是全球统一的,国产机器人难有进入机会。

  与传统汽车不同,汽车智能化、电动化市场景气持续提升。目前汽车创新70%来源于汽车电子产品,汽车智能化浪潮下电子化进程正在不断加速。电子产品成本占整车比例已经从上世纪70年代的4%,成长到现在的30%左右,其中混动车占比在50%左右,纯电动汽车汽车电子成本占比更是超过65%。在汽车智能化、电动化趋势下,预期到2030年,该比例可达到50%。

  数据显示,2018年汽车行业集成系统市场空间为206.6亿元,汽车工业机器人密度为759,此前我们预计到中期2023年,汽车工业机器人密度可达1200,而受疫情影响,这一进程可能会延后到2024年,考虑价格下降、折旧、就业人数变动等因素,到2024年,我国汽车行业工业机器人系统集成市场将上升至1.36倍,达到280亿元。受疫情影响,2020年汽车集成市场将下滑2%,疫情过后,即2021-2024年平均复合增长速率为9.8%。

  图表5:2018-2024年汽车行业工业机器人系统集成市场(单位:亿元)

  3C制造有三大核心步骤,分别是前段零部件加工、中段模块封装、后段整机组装与检测。工业机器人的应用集中在前段及后段工序,而中段模块封装应用较少,且小型六轴机器人和SCARA型机器人应用最多。其中,零部件加工环节机器人主要应用于抛光打磨、物料操作、喷涂;装配环节主要应用于装配、锡焊与点胶;检测环节应用于功能检测和整机检测等。

  伴随3C行业产品周期短、体积小、绝对精度要求高、生产非标化等特点,敏捷制造、精益制造、柔性制造成为其未来发展的主要方向。为适应这一趋势,模块化、小型化、柔性化的新型工业机器人在此领域将不断涌现。厂商通过对机器人进行不同模块组装可以得到不同品种、不同功能的产品,以满足市场的各种需求。同时对机器人柔性调整以应对3C终端产品的频繁更新换代,而无需更换生产设备,也不用对生产工人进行新一轮技术培训,解决了3C产品多样化与设计制造周期短之间的矛盾,有效地降低成本和提高效率。

  相比国外品牌,中国系统集成厂商有着天然优势,中国市场集中了全球70%的3C产品产能,国内3C制造商对最前沿的3C制造工艺最为了解。同时,由于3C制造存在着明显的非标化定制特征,国外厂商尽管有先进的机器人制造技术,但往往不能直接用到3C制造环节,而需要根据不同的需求做不同程度的定制。进口厂商虽然可以满足部分机器人改造,但也无暇顾及国内大批小厂商的定制化需求,而国内厂商则在此方面优势突出,能够深挖3C多种应用场景,为制造商提供各类适配性机器人。另外,国产机器人与国外相比价格较低,国产机器人的高性价比可以将其回本期缩短至1年左右,大幅降低3C厂商使用机器人所面临的成本风险,使3C厂商有更大动力去“机器人换人”,3C领域将成为国产机器人的重要突破口,是国产机器人实现差异化竞争的重要场所。

  2018年,我国3C电子领域工业机器人系统集成市场为140.8亿元。相比于汽车行业,我国3C行业目前工业机器人密度相对较低,我们拆分工业机器人保有量,并按3C电子行业就业人数832万人计算,3C电子行业工业机器人密度为180,相对于应用渐趋饱和的汽车市场,作为万亿级产业体量的3C市场,工业机器人在此领域存在巨大的发展空间。乐观估计,到2024年我国3C电子工业机器人密度可达500,相应的系统集成市场空间为2018年的2.37倍,达到367亿元。受疫情影响,2020年3C电子集成市场仅小幅增长3%,疫情过后市场将呈快速增长趋势,2021-2024年复合增长率高达27.5%。

  图表7:2018-2024年3C电子行业工业机器人系统集成市场(单位:亿元)

  中国有汽车、3C这样头部很集中的行业,但更多的是一般工业,产业集成度很低。在分散的市场环境中,客户的需求往往是焊接、码垛单个环节的效率提升或者替代人工,对于现场工艺流程理解要求并不高,集成难度较低。长尾市场中,单一的集成商或者本体厂商提供的价值度较低,所以,本体和集成商的结合在一起成了行业的选择,成为“本体集成商”。

  长尾市场的特点是客户极其分散,应用水平非常低,对价格非常敏感。独特的市场特性对本体商提出了完全不一样的产品要求。一是高性价比。近年来,中国制造企业的平均利润率徘徊在2-3%的超低利润区间,远低于美国制造企业的12.2%。企业主在利润利润率低下、大环境又是信贷资源紧张、融资成本高的情况下,添加新的工业机器人设备时,性价比便是重点中的重点,核心指标是设备投入回本周期。二是易于部署。单一环节的小改造造成的就是工业机器人的客单价上不来,保持在几十万到几百万的区间。但是每个项目都需要工程师资源匹配,能够最大效率提高工程师资源的流转率成为提高利润水平的尚方宝剑之一。这就对项目部署提出了挑战,易部署能减少部署时间,减少核心工程师资源参与度,从而降低成本。三是易操作。不同于汽车领域的大型客户,员工文化素养较高,可以有专职人员参与设备使用的前期培训等。长尾客户没有专业人员能耐心学习复杂的按钮和操作指令,傻瓜式操作才是王道,人机交互环节的易操作是本体集成商需要不断优化的点之一。

  2018年长尾制造业集成系统市场空间为246.1亿元。长尾行业机器人保有量为汽车、3C电子行业除外的数量计算,就业人数按9300万人计算,2018年,长尾行业工业机器人密度仅为23,预计到2024年工业机器人密度增长至44,相应的系统集成市场空间增长1.64倍,达到403亿元,2021-2024年复合增长率为14.3%。

  图表8:2018-2024年长尾行业工业机器人系统集成市场(单位:亿元)