专用设备行业：工业4.0从运动控制到机器人看好一体化模式-20190131-中信建投-22页.pdf

请参阅最后一页的重要声明 证券证券研究报告研究报告行业深度研究行业深度研究 工业工业 4.04.0：从运动控制到机器从运动控制到机器人，看好一体化模式人，看好一体化模式 中国工业机器人市场将复制日本中国工业机器人市场将复制日本 8080 年代的爆发式增长。年代的爆发式增长。目前中国已是全球最大的工业机器人市场，但工业机器人密度指标表明潜在市场空间仍十分巨大。考察日本工业机器人市场发展路径后，我们判断中国工业机器人市场将复制日本 80 年代的爆发式增长。我们进一步指出，中国工业机器人需求结构将由“T”型向“倒梯”型转变。2013 年汽车行业工业机器人销量占 38%，是最大的下游应用行业。我们判断，随着工业机器人在一般制造业的渗透，汽车工业在工业机器人市场中的占比将逐渐减少，需求结构转向“倒梯”型。工业机器人本体是运动控制基础上的一次集成，机器人生产线是工业机器人本体是运动控制基础上的一次集成，机器人生产线是二次集成。二次集成。运动控制系统主要由运动控制器、执行机构（如伺服系统）和传动机构（齿型带或减速机）等构成，机器人技术的基础是运动控制。运动控制技术经历了从直流到交流，从开环到闭环，从模拟到数字，到基于 PC 的伺服控制网络系统。伺服系统受益装备升级，需求持续增长，下游结构分化加剧。伺服系统受益装备升级，需求持续增长，下游结构分化加剧。2012年我国金属切屑机床数控化率 26%，与发达国家 60%-70%的水平相去甚远，装备升级空间广阔，2014 年伺服系统总规模 61 亿，判断未来增速将达 5%-10%。但下游需求增速将结构分化，机器人、电子设备制造等新兴产业对伺服需求增速将达 15%-20%，远高于传统机械。伺服行业集中度分散，进口替代正进行中。伺服行业集中度分散，进口替代正进行中。日系品牌市占率近50%，以中端市场为主；欧美品牌占 24%，提供整体解决方案占据高端市场；台系品牌定位居日系和本土品牌之间，占 10%；本土品牌定位低端市场，市占率由 2007 年的 10%提高到 18%。但单个品牌间的市场份额较接近，行业竞争较为激烈的基础是运动控制，因此我们认为，在运动控制领域具有核心技术的品牌具有更强的竞争力。风险提示：风险提示：工业机器人行业需求增速恶化，致使行业内公司业绩下滑；相关转型标的战略未能有效落地。维持维持 买入买入 陈兵陈兵 黎韬扬黎韬扬 021-68821852 执业证书编号：S1440518070001 010-85130418 执业证书编号：S1440516090001 发布日期：2018 年 01 月 31 日 市场市场表现表现 相关研究报告相关研究报告 -34%-24%-14%-4%6%2018/1/312018/2/282018/3/312018/4/302018/5/312018/6/302018/7/312018/8/312018/9/302018/10/312018/11/302018/12/31专用设备上证指数专用设备专用设备 每日免费获取报告1、每日微信群内分享7+最新重磅报告；2、每日分享当日华尔街日报、金融时报；3、每周分享经济学人4、行研报告均为公开版，权利归原作者所有，起点财经仅分发做内部学习。扫一扫二维码关注公号回复：研究报告加入“起点财经”微信群。行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 目录目录 1.源自美国，繁荣于日本，中国接棒.1 1.1 工业机器人类型划分.1 1.2 美国：重理论研究，轻应用开发.1 1.3 日本：享誉全球的机器人王国.2 1.4 中国：世界最大工业机器人市场.2 2.中国工业机器人需求将逆周期增长.3 2.1 需求同时应成长周期双重驱动.3 2.2 2010 年后成长性因素占据主导.4 2.3 需求结构：由“T”型向“倒梯”型转变.5 3.国产工业机器人本体难成利润中心.6 3.1 中短期内国产厂商难以撼动汽车制造业机器人竞争格局.6 3.2 一般制造业用机器人进入壁垒相对较低或致过度竞争.7 4.运动控制技术方兴未艾.8 5.1 运动控制系统构成.8 5.2 运动控制技术发展阶段.9 6.伺服系统受益装备升级，进口替代空间广阔.9 6.1 总需求持续增长，下游分化加剧.9 6.2 集中度较为分散，行业竞争激烈.11 6.3 进口替代持续推进，空间巨大.11 7.运动控制器定制化受益装备纵深发展，细分市场寡头垄断.12 7.1 运动控制器类型比较.12 7.2 预计 GMC 运动控制市场表现强于 CNC.13 7.3 中高档 CNC 数控系统市场寡头垄断.13 7.4 GMC 细分市场定制化需求发展迅速.14 7.5 运动控制器市场竞争结构优于伺服系统.15 8.一体化布局的国产工业机器人厂商更具竞争优势.16 8.1 工业机器人本体是一次集成，机器人生产线是二次集成.16 8.2 商业模式选择：高周转率 or 高毛利率.16 风险提示.17 图表目录图表目录 图表 1：直角坐标式机器人和并联机器人.1 图表 2：多关节型机器和 SCARA 机器人.1 图表 3：世界第一台工业机器人 Unimate.2 图表 4：美国工业机器人年度销售（台）.2 图表 5：日本工业机器人发展历程.2 图表 6：中国工业机器需求进入爆发初期.3 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 图表 7：中国工业机器人密度远低于其他发达国家.3 图表 8：工业机器人需求同时应成长周期双重驱动.3 图表 9：目前中国工业机器人主要用于汽车、电子、金融制造业等.4 图表 10：2010 年后单位投资对机器人的需求上升.4 图表 11：下游固定资产投资与工业机器人销量分析.4 图表 12：目前汽车行业仍是工业机器人的主要市场.5 图表 13：目前汽车行业仍是工业机器人的主要市场.5 图表 14：应用于汽车制造业的工业机器人市场波特五力分析模型.6 图表 15：国产工业机器人在一般制造业未显著落后于外资.7 图表 16：国产工业机器人以直角坐标机器人为主.7 图表 17：国产工业机器人以搬运与上下料应用为主.7 图表 18：应用于一般制造业的工业机器人市场波特五力分析模型.8 图表 19：运动控制系统的典型构成.9 图表 20：2014 年伺服系统主要下游行业需求占比.10 图表 21：伺服系统总需求进入平稳增长期.10 图表 22：2014 年伺服系统主要下游行业需求增速.10 图表 23：伺服系统市场份额相对较分散.11 图表 24：伺服系统市场波特五力竞争结构分析.11 图表 25：国产伺服系统品牌市场份额趋势性上升.12 图表 26：运动控制器类型比较分析.12 图表 27：GMC 和 CNC 运动控制市场规模及增速（亿元，%）.13 图表 28：国产 CNC 数控系统市场竞争格局.14 图表 29：通用运动控制器主要厂商的市场份额.14 图表 30：不同类型通用运动控制器市场规模占比.15 图表 31：国内 PC-based 运动控制卡市场份额.15 图表 32：控制器市场波特五力竞争结构分析.15 图表 33：GMC 控制器市场波特五力竞争结构分析.15 图表 34：工业机器人本体是运动控制一次集成.16 图表 35：工业机器人生产线是二次集成.16 图表 36：工业机器人产业价值链概况.17 1 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 1.源自美国，繁荣于日本，中国接棒源自美国，繁荣于日本，中国接棒 1 1.1.1 工业机器人类型划分工业机器人类型划分 根据 ISO8373 定义，工业机器人是指在工业自动化中使用的，固定式或移动式，具有三轴及以上可重复编程、多用途的自动控制操作机。按照坐标形式，工业机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球面坐标型、关节坐标型和 SCARA 型。图表图表1：直角坐标式机器人和并联机器人直角坐标式机器人和并联机器人 图表图表2：多关节型机器和多关节型机器和 SCARA 机器人机器人 资料来源:网络资料，中信建投证券研究发展部 资料来源:网络资料，中信建投证券研究发展部 1.2 美国：重理论研究，轻应用开发美国：重理论研究，轻应用开发 60 年代到 70 年代，美国工业机器人主要立足于基础研究。美国早在 1962 年就研制出世界上第一台工业机器人，但当时失业率高达 6.65%，政府担心机器人会抢去更多人的工作，因此未出台财政支持政策，也未从政府层面组织机器人研发。70 年代后期注重研发特殊领域的机器人。70 年代后期，美国政府和企业界虽对机器人有所重视，但技术路线上仍把重点放在机器人软件及军事、海洋、核电等特殊领域的机器人研发上。80 年代开始真正发力工业机器人研发。进入 80 年代后，美国政府和企业界才真正对工业机器人重视起来，一方面鼓励工业界研发和应用机器人，另一方面制定规划增加机器人的研发经费。2 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 图表图表3：世界第一台工业机器人世界第一台工业机器人 Unimate 图表图表4：美国工业机器人年度销售（台）美国工业机器人年度销售（台）资料来源:网络资料，中信建投证券研究发展部 资料来源:网络资料，中信建投证券研究发展部 1.3 日本日本：享誉全球的机器人王国享誉全球的机器人王国 80 年代到 90 年代工业机器人爆发性内生增长。80 年代前后日本经济高速增长，制造业工资大幅上涨，在此背景下，日本政府采取积极的扶持政策鼓励发展和应用机器人。90 年代初开始，海外出口拉动机器人销量增长。1990 年日本机器人出口额占总出货额的比例只有 19.46%，2011 年这一比例则在 71.86%。图表图表5：日本工业机器人发展历程日本工业机器人发展历程 资料来源:公开资料，中信建投证券研究发展部 1.4 中国中国：世界最大工业机器人市场世界最大工业机器人市场 中国工业机器人需求进入成长期且潜在市场空间巨大。2014 年中国工业机器人销量 5.6 万台，连续 2 年行业增速在 50%以上，行业进入成长期。另外，中国工业机器人密度远低于主要发达国家，具有广阔的市场空间。70 年代后期注重研发特殊领域的机器人。70 年代后期，美国政府和企业界虽对机器人有所重视，但技术路线上仍把重点放在机器人软件及军事、海洋、核电等特殊领域的机器人研发上。050001000015000200002500030000200920102011201220132014 3 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 图表图表6：中国工业机器需求进入爆发初期中国工业机器需求进入爆发初期 图表图表7：中国工业机器人密度远低于其他发达国家中国工业机器人密度远低于其他发达国家 资料来源:网络资料，中信建投证券研究发展部 资料来源:网络资料，中信建投证券研究发展部 2.中国工业机器人需求将逆周期增长中国工业机器人需求将逆周期增长 2.1 需求同时应成长周期双重驱动需求同时应成长周期双重驱动 我们认为，工业机器人作为高级的生产工具，在升级改造原生产方式过程中主要由成长性因素驱动；同时作为资本品也受到下游行业固定资产投资周期的驱动。成长性因素：1）人口老龄化；2）工业机器人价格下降；3）下游制造业市场集中度提高；4）下游制造业转型升级。周期性因素：1）下游行业固定资产投资周期。图表图表8：工业机器人需求同时应成长周期双重驱动工业机器人需求同时应成长周期双重驱动 资料来源:中信建投证券研究发展部 -50%0%50%100%150%200%0100002000030000400005000060000200920102011201220132014050100150200250300350400450韩国日本美国德国中国工业机器人密度（台/万人）4 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 2.2 2010 年后成长性因素占据主导年后成长性因素占据主导 中国工业机器人主要用于汽车、电子产品制造、金属制造业等。汽车行业是工业机器人的主要消费市场，2013 年共销售 13887 台，占总量的 38%；2013 年电子产品制造领域安装 6780 台，占 18.4%；金属制造业安装3712 台，占 10%。图表图表9：目前中国工业机器人主要用于汽车、电子、金融制造业等目前中国工业机器人主要用于汽车、电子、金融制造业等 资料来源:CRIA，IFR，中信建投证券研究发展部 2010 年后单位投资对工业机器人的需求趋势性上升。我们以 2013 年工业机器人在主要下游行业销售占比为权重，加权平均主要下游行业历年固定资产投资额，再与历年工业机器人销售量做相关性分析。20042009年单位投资对工业机器人的需求趋势性下降，我们认为此阶段人口红利抑制工业机器人的需求，下游制造业更多依靠人工扩张产能。2010 年后单位投资对工业机器人的需求趋势性上升，主要原因是中国迎来刘易斯拐点，人口红利消失，下游制造业更多依靠工业机器人等自动化设备实现产能建设。图表图表10：2010 年后单位投资对机器人的需求上升年后单位投资对机器人的需求上升 图表图表11：下游固定资产投资与工业机器人销量分析下游固定资产投资与工业机器人销量分析 资料来源:CRIA，IFR，国家统计局，中信建投证券研究发展部 资料来源:CRIA，IFR，国家统计局，中信建投证券研究发展部 汽车工业电子产品制造金属制造业塑料及化工制品食品制造业其他0123456789单位投资对工业机器人的需求(台/亿）5 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 2.3 需求结构：由“需求结构：由“T”型向“倒梯”型转变”型向“倒梯”型转变 汽车行业仍是工业机器人主要应用领域，即“T”型需求结构。据 IFR 和 CRIA 的统计数据，2013 年汽车行业共安装 13887 台，占总销售量的 38%，电子产品制造是第二大市场，占 18.4%。图表图表12：目前目前汽车行业仍是工业机器人的主要市场汽车行业仍是工业机器人的主要市场 资料来源:CRIA，IFR，中信建投证券研究发展部 一般制造业对工业机器人需求增速将超过汽车行业，需求结构转向“倒梯”型。中国具有完备的制造业门类，目前工业机器人已广泛用于国民经济 25 个行业大类。我们判断，随着工业机器人在一般制造业的渗透，汽车工业在工业机器人市场中的占比将逐渐减少，需求结构转向“倒梯”型。图表图表13：目前汽车行业仍是工业机器人的主要市场目前汽车行业仍是工业机器人的主要市场 资料来源:中信建投证券研究发展部 6 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 3.国产工业机器人本体难成利润中心国产工业机器人本体难成利润中心 3.1 中短期内国产厂商难以撼动汽车制造业机器人竞争格局中短期内国产厂商难以撼动汽车制造业机器人竞争格局 极高进入门槛导致汽车行业工业机器人绝大多数由外资提供。据 CRIA 和 IFR 的数据，2013 年销往汽车行业的工业机器人中 96%由外资提供。针对应用于汽车制造业的工业机器人市场，波特五力分析模型如下：新进入者的威胁：行业进入壁垒技术层面主要体现在控制系统的复杂性且需要长时间的 know-how 知识积累，商务层面主要体现在进入汽车整车厂供应链的先发优势。我们判断，应用于汽车制造业的工业机器人市场具有极高的进入壁垒，新进入者威胁低。同业竞争者的竞争强度：通常汽车整车厂有各自偏好的工业机器人供应商，例如通用主要用发那科的，欧系汽车品牌则更多考虑 KUKA 和 ABB，韩国现代机器人主要用于集团内部的现代重工和现代汽车。因此，我们判断汽车行业机器人市场竞争强度处于中等。供应商的议价能力：工业机器人本体核心部件主要有控制器、伺服系统和减速器，其中外资品牌工业机器人厂商基本自主开发控制器；伺服系统则存在欧系和日系多家厂商，市场份额较分散且部分机器人厂商具有伺服系统自供能力；但机器人用减速机 75%市场由纳博和 Harmonic 占有。总体来看，我们判断供应商的议价能力处于中等水平。购买者的议价能力：汽车整车厂的平均订单量在 400-500 台，且规格相对标准化，购买者具有一定的议价能力。替代品的威胁：我们认为，工业机器人的替代品主要有手工生产、3D 打印等，在刘易斯拐点后出现手工生产逆替代的可能性较低，且可见未来 3D 打印大规模替代工业机器人的概率也较低。图表图表14：应用于汽车制造业的工业机器人市场波特五力分析模型应用于汽车制造业的工业机器人市场波特五力分析模型 资料来源:中信建投证券研究发展部 7 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 3.2 一般制造业用机器人进入壁垒相对较低或致过度竞争一般制造业用机器人进入壁垒相对较低或致过度竞争 国产工业机器人在一般制造业未显著落后于外资。国产工业机器人在一般制造业未显著落后于外资。据 CRIA 和 IFR 的数据，国产工业机器人在一般制造业的销量占比未显著落后于外资，且在个别领域处于绝对优势地位（如电子产品制造业的点胶领域）。图表图表15：国产工业机器人在一般制造业未显著落后于外资国产工业机器人在一般制造业未显著落后于外资 资料来源:CRIA，IFR，中信建投证券研究发展部 国产工业机器人以中低端产品为主。国产工业机器人以中低端产品为主。尽管国产工业机器人在一般制造业销量中占据一定份额，但观察国产工业机器人主要机械结构及应用领域，表明国产工业机器人以中低端产品为主。图表图表16：国产工业机器人以直角坐标机器人为主国产工业机器人以直角坐标机器人为主 图表图表17：国产工业机器人以搬运与上下料应用为主国产工业机器人以搬运与上下料应用为主 资料来源:CRIA，中信建投证券研究发展部 资料来源:CRIA，中信建投证券研究发展部 一般制造业用工业机器人进入壁垒相对较低。针对应用于一般制造业的工业机器人市场，波特五力分析模型如下：新进入者的威胁：由于一般制造业相当一部分工序并不需要 6 轴工业机器人即可实现，因此在技术层面的进入壁垒相对较低，且价格因素在客户购买时更为关注，商务层面的供应链先入优势并不能形成有效壁垒。我0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%汽车电子产品制造金属制造塑料及化工用品食品其他外资国产直角坐标机器人平面多关节多关节型AGV并联机器人圆柱坐标型未分类搬运与上下料涂层与胶封焊接和钎焊装配及拆卸洁净室加工 8 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 们判断，一般制造业用工业机器人市场进入壁垒较低，新进入者威胁较高，尤其是中低端市场。同业竞争者的竞争强度：由于进入壁垒较低且客户对价格因素更为关注，我们判断行业内竞争强度相对较高。供应商的议价能力：与汽车制造业用工业机器人市场分析类似，我们判断供应商的的议价能力处于中等水平。购买者的议价能力：相较于汽车制造业，一般制造业平均订单规模较小，但由于行业内竞争强度较高，客户的议价能力仍然较高，尤其是中低端市场。替代品的威胁：我们认为，工业机器人的替代品主要有手工生产、3D 打印等，在刘易斯拐点后出现手工生产逆替代的可能性较低，且可见未来 3D 打印大规模替代工业机器人的概率也较低。图表图表18：应用于一般制造业的工业机器人市场波特五力分析模型应用于一般制造业的工业机器人市场波特五力分析模型 资料来源:中信建投证券研究发展部 4.运动控制技术方兴未艾运动控制技术方兴未艾 5.1 运动控制系统构成运动控制系统构成 何为运动控制：何为运动控制：是指在一定条件下，将预定的控制方案、指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制或转矩控制。系统重要构件：系统重要构件：一个典型的运动控制系统主要由下述重要部件构成，上位计算机：上位计算机：PC 机；运动控制器：运动控制器：专用运动控制器或开放式结构运动控制器；驱动器：驱动器：全数字式驱动器；9 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 执行电机：执行电机：步进电机或交直流伺服电机；反馈元件：反馈元件：位置反馈元件（角度、位移）、速度反馈元件；传动机构：传动机构：齿型带、减速机、齿轮齿条或滚珠丝杠。图表图表19：运动控制系统的典型构成运动控制系统的典型构成 资料来源:固高科技，中信建投证券研究发展部 5.2 运动控制技术发展阶段运动控制技术发展阶段 运动控制系统的发展阶段主要体现在伺服系统和运动控制器的发展上，伺服系统经历了从直流到交流，从开环到闭环。按所使用的电机类型可分为，由步进电机构成的开环伺服系统，由直流伺服电机构成的直流伺服系统和交流伺服电机构成的交流伺服系统。由于伺服电机系统在精度、矩频、过载等性能上的优势，比步进电机系统具有更广的应用范围。2010 年伺服电机系统市场规模 43.6 亿，而步进电机系统仅 3.7 亿。运动控制器经历了从模拟到数字，到基于运动控制器经历了从模拟到数字，到基于 PC 的伺服控制网络系统和基于网络的运动控制的发展过程。的伺服控制网络系统和基于网络的运动控制的发展过程。运动控制器大体经历了以下几个阶段，模拟电路、微控制器、通用计算机、专用运动控制芯片、可编程逻辑器件、数字信号处理器。6.伺服系统受益装备升级，进口替代空间广阔伺服系统受益装备升级，进口替代空间广阔 6.1 总需求持续增长，下游分化加剧总需求持续增长，下游分化加剧 伺服系统构成：典型包含伺服驱动器、伺服电机以及反馈装置（编码器），反馈装置通常嵌入伺服电机中。10 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 装备升级空间大，伺服系统应用行业不断拓宽。以机床行业为例，2012 年我国金属切削机床数控化率 25.8%，成形机床数控化率 5.8%，与发达国家 60%70%的产量数控化率相比差距显著，装备升级空间广阔。自动化水平的提高，和用户对精度和速度要求的提高，带动了伺服系统质和量的双方面提升，越来越多的机械装备开始采用伺服系统。目前，机床工具、纺织机械、电子设备制造和包装机械占比居前。图表图表20：2014 年伺服系统主要下游行业需求占比年伺服系统主要下游行业需求占比 资料来源:德佳咨询，中信建投证券研究发展部 未来伺服系统总需求平稳增长，下游需求增速结构分化加剧。制造业投资增速放缓的背景下，机床工具、纺织机械等下游机械装备需求较弱，预计总需求增速进入平稳增长期。下游行业需求增速结构分化加剧，机器人等新兴产业则对伺服系统有相对较高的需求增速。图表图表21：伺服系统总需求进入平稳增长期伺服系统总需求进入平稳增长期 图表图表22：2014 年伺服系统主要下游行业需求增速年伺服系统主要下游行业需求增速 资料来源:德佳咨询，中信建投证券研究发展部 资料来源:德佳咨询，中信建投证券研究发展部 电子设备制造11%机器人2%医疗机械1%包装机械11%物料输送1%其他机械11%橡胶机械6%纺织机械16%木工机械1%雕刻机6%机床工具25%印刷机械7%玻璃机械1%钢铁机械1%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%010002000300040005000600070008000201020112012201320142015E2016E市场规模（百万元）yoy0%2%4%6%8%10%12%14%16%11 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 6.2 集中度较为分散，行业竞争激烈集中度较为分散，行业竞争激烈 读图可知，伺服系统市场份额较为分散，行业内部竞争较为激烈。安川、松下和三菱的市场份额排前三，以他们为代表的日系品牌在中低端市场表现优异，且主要提供伺服产品。西门子、博世力士乐等欧美品牌则主要提供一体化解决方案，定位于高端市场，但也不断推出中端产品，试图和日系品牌竞争中端市场。欧美品牌总市场份额排在日系品牌之后。台湾品牌定位在国产和进口品牌之间，台达在市场上的表现尤为突出。国产品牌则受限于技术实力，短期仍以中低端为主要目标市场。图表图表23：伺服系统市场份额相对较分散伺服系统市场份额相对较分散 图表图表24：伺服系统市场波特五力竞争结构分析伺服系统市场波特五力竞争结构分析 资料来源:德佳咨询，中信建投证券研究发展部 资料来源:中信建投证券研究发展部 6.3 进口替代持续推进，空间巨大进口替代持续推进，空间巨大 国产伺服品牌市场份额由国产伺服品牌市场份额由 2007 年的年的 10%左右上升到左右上升到 2014 年的年的 18%。读图可知，2014 年国产伺服系统品牌市场份额较 2007 年有较大幅度的提升，日系和欧美品牌市场份额均有下滑，台湾品牌则保持稳定，进口替代取得突破，但仍有较大的替代空间。YaskawaPanasonicMitsubishiSimensDeltaBosch RexrothDengqiMigeHuadaSchneiderTecoLenzeEstunLustOmronB&RSanyoFujiRockwellHollysysGSKOthers-1135同业竞争者的竞争强度供应商的议价能力购买者的议价能力新进入者的威胁替代品的威胁 12 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 图表图表25：国产伺服系统品牌市场份额趋势性上升国产伺服系统品牌市场份额趋势性上升 资料来源:中国工控网，德佳咨询，中信建投证券研究发展部 7.运动控制器定制化受益装备纵深发展，细分市场寡头垄断运动控制器定制化受益装备纵深发展，细分市场寡头垄断 7.1 运动控制器类型比较运动控制器类型比较 运动控制器主要可分为 PC-based（基于个人电脑）、PLC-based（基于可编程逻辑控制器）、嵌入式（独立式）控制器和 CNCs（数控系统）。同时，除 CNCs 外的其他运动控制器类型可统称为通用控制器（GMC）。图表图表26：运动控制器类型比较分析运动控制器类型比较分析 简介简介 优点优点 缺点缺点 通 用 控 制 器 PC-based 基于 PC 的运动控制卡类产品 计算能力强、能够实现复杂的运动控制功能 稳定性差 PLC-based 基于 PLC 的运控控制器 功耗低、稳定性高 软件功能及系统开放性等方面比PC-based稍差 嵌入式控制器 为特殊运用开发的专用控制器 响应速度快、集成度高 不具有扩展能力 CNC CNCs 专用数控机床或加工中心-资料来源:中信建投证券研究发展部 50%46.70%30%24.07%10%10.78%10%18.45%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20072014国产台湾系欧美系日系 13 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 7.2 预计预计 GMC 运动控制市场表现强于运动控制市场表现强于 CNC CNC 主要用于数控机床，我们判断随着制造业投资进入中速区间，相应的 CNC 市场将平稳增长。另外，CNC 控制系统一般集成度较高，由供应商以全套的同一品牌的形式提供，包括控制器、伺服系统和反馈装置。判断判断 GMC 市场总体表现将优于市场总体表现将优于 CNC。据中国工控网研究，2014-2018 年中国 GMC 市场复合增速 8%左右，CNC市场复合增速 4.5%左右。图表图表27：GMC 和和 CNC 运动控制市场规模及增速（亿元，运动控制市场规模及增速（亿元，%）资料来源:中国工控网，中信建投证券研究发展部 7.3 中高档中高档 CNC 数控系统市场寡头垄断数控系统市场寡头垄断 目前中高档数控系统专业生产已逐渐集中到日本发那科和德国西门子两家公司，发那科产量占 50%，西门子占 20%。我国数控系统主要规模生产企业有 20 多家，形成了以华中数控、广州数控、大连大森、北京凯恩帝、南京华兴等为代表的产业布局。这些企业的产销量占国产数控系统行业产销总量 70%以上。-100%-80%-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%05101520253035404550200820092010201120122013CNCGMCyoy-CNCyoy-GMC 14 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 图表图表28：国产国产 CNC 数控系统市场竞争格局数控系统市场竞争格局 资料来源:华中数控招股书，中信建投证券研究发展部 7.4 GMC 细分市场定制化需求发展迅速细分市场定制化需求发展迅速 本土运动控制器厂商在本土运动控制器厂商在 GMC 中低端市场具有优势。中低端市场具有优势。随着装备制造业从传统的大行业向细分行业和细分应用的纵深领域发展，原来通用的运动控制产品越来越不能适应特殊应用的需要。本土运动控制产品提供商深耕细分市场，凭借高性价比的产品、及时个性化的服务，在中低端市场获得较高的市场份额。图表图表29：通用运动控制器主要厂商的市场份额通用运动控制器主要厂商的市场份额 资料来源:华中数控招股书，中信建投证券研究发展部 国产通用控制器以 PC-based 为主。西门子、三菱电机、欧姆龙以 PLC-based 为主，同时也提供 PC-based、嵌入式控制器的整体解决方案；大部分中小公司提供 PC-based 控制器。固高科技以接近 50%的市场份额占据国内 PC-based 运动控制卡市场。SiemensGoogolMitsubishiTrioOmronLeadshineLeetroGalilDelta TauYaskawaOthers 15 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 图表图表30：不同类型通用运动控制器市场规模占比不同类型通用运动控制器市场规模占比 图表图表31：国内国内 PC-based 运动控制卡市场份额运动控制卡市场份额 资料来源:德佳咨询，中信建投证券研究发展部 资料来源:中信建投证券研究发展部 7.5 运动控制器市场竞争结构优于伺服系统运动控制器市场竞争结构优于伺服系统 Know-how 知识积累、用户使用习惯等构建运动控制器行业较高的进入壁垒。知识积累、用户使用习惯等构建运动控制器行业较高的进入壁垒。不管是 CNC 还是 GMC，均需要长时间的对下游行业工艺知识的积累，用户使用习惯形成非常强的客户粘性等因素使行业具有较高的进入壁垒。例如，即使在 GMC 整体市场中的份额较小，但在细分市场中却可能占有绝大多数的市场份额。相对于运动控制器，伺服系统的通用性要高很多。相对于运动控制器，伺服系统的通用性要高很多。供应商可以为不同的应用领域提供不同功率的标准产品。据 IMS Research 的数据，整个伺服产品中标准产品占 92%。但伺服系统市场规模大于运动控制器市场。但伺服系统市场规模大于运动控制器市场。以 GMC 市场为例，据中国工控网数据，控制器仅占市场总量的 22%，伺服电机系统和步进电机系统分别占 72%和 6%。图表图表32：控制器市控制器市场波特五力竞争结构分析场波特五力竞争结构分析 图表图表33：GMC 控制器市场波特五力竞争结构分析控制器市场波特五力竞争结构分析 资料来源:中信建投证券研究发展部 资料来源:中信建投证券研究发展部 PLC-based嵌入式PC-based固高雷赛翠欧PMAC乐创众为兴凌华Galil研华其他012345者的竞争强度供应商的议价能力购买者的议价能力新进入者的威胁替代品的威胁012345同业竞争者的竞争强度供应商的议价能力购买者的议价能力新进入者的威胁替代品的威胁 16 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 8.一体化布局的国产工业机器人厂商更具竞争优势一体化布局的国产工业机器人厂商更具竞争优势 8.1 工业机器人本体是一次集成，机器人生产线是二次集成工业机器人本体是一次集成，机器人生产线是二次集成 从运动控制的角度，工业机器人与其他自动化机械并无本质区别，均由控制器、执行机构和传动机构集成从运动控制的角度，工业机器人与其他自动化机械并无本质区别，均由控制器、执行机构和传动机构集成而成，是一次集成。我们认为，区别主要体现在：而成，是一次集成。我们认为，区别主要体现在：工业机器人运动控制器技术重点在空间运动规划，而自动化机械技术重点在传动技术；工业机器人作为通用机械，可用于众多行业和工序，而一般自动化机械均为某一行业或工序开发的专机。业机器人生产线或工作站是二次集成。业机器人生产线或工作站是二次集成。集成商根据客户生产工艺，设计集成工业机器人生产线。国产工业机器人以中低端产品为主。国产工业机器人以中低端产品为主。尽管国产工业机器人在一般制造业销量中占据一定份额，但观察国产工业机器人主要机械结构及应用领域，表明国产工业机器人以中低端产品为主。图表图表34：工业机器人本体是运动控制一次集成工业机器人本体是运动控制一次集成 图表图表35：工业机器人生产线是二次集成工业机器人生产线是二次集成 资料来源:互联网，中信建投证券研究发展部 资料来源:互联网，中信建投证券研究发展部 8.2 商业模式选择：高周转率商业模式选择：高周转率 or 高毛利率高毛利率 以产品标准化程度排序，运动控制系统组件标准化程度最高，工业机器人本体次之，机器人生产线标准化以产品标准化程度排序，运动控制系统组件标准化程度最高，工业机器人本体次之，机器人生产线标准化程度最低。程度最低。越接近客户，越需要针对客户的特点做个性化的定制，因此标准化程度越高的产品越具有规模化复制的能力，周转能力越强。国产工业机器人厂商价值链：从应用出发做一体化布局。受限产品性能等因素，商业模式难以选择“高周国产工业机器人厂商价值链：从应用出发做一体化布局。受限产品性能等因素，商业模式难以选择“高周转率”，国产品牌价值链上系统集成一环不可或缺。转率”，国产品牌价值链上系统集成一环不可或缺。正如前文及我们工业 4.0 系列报告一所述，目前本土运动控制和工业机器人厂商主要面向中低端市场，无法获得众多系统集成商认可，无法仅靠出售标准化产品获利。因此，我们认为，本土品牌价值链上需布局系统集成环节。优势厂商不可忽视运动控制领域技术积累。优势厂商不可忽视运动控制领域技术积累。如前文所述，工业机器人本体是运动控制基础上的一次集成，17 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 出于机器人本体性能、成本控制及可靠性等角度考虑，我们认为本体厂商需在运动控制领域具有核心技术。图表图表36：工业机器人产业价值链概况工业机器人产业价值链概况 运动控制系统运动控制系统 工业机器人本体工业机器人本体 机器人系统集成机器人系统集成 市场空间 中 高 容易形成碎片化市场，单个细分市场空间有限 产品标准化 高 中 低 竞争关键因素 技术、售前售后服务、价格 技术、售前售后服务、价格 商务能力、工艺方案、资金实力 进入壁垒 高 中 低 国产品牌是否具有优势 否 否 是 资料来源:中信建投证券研究发展部 风险提示风险提示 工业机器人行业需求增速恶化，致使行业内公司业绩下滑；相关转型标的战略未能有效落地。18 行业深度研究报告 专用设备专用设备 请参阅最后一页的重要声明 分析师介绍分析师介绍 陈兵：陈兵：机械行业分析师。2016 年新财富机械行业第三名团队核心成员，2017 年新财富机械行业入围。深入研究工业 4.0、锂电设备、3C 自动化、油气装备等板块，结合自上而下和自下而上挖掘把握投资机会。研究服务研究服务 机构销售负责人机构销售负责人 赵海兰 010-85130909 保险组保险组 张博 010-85130905 杨曦-85130968 郭洁-85130212 郭畅 010-65608482 张勇 010-86451312 高思雨 010-8513-0491 王罡 021-68821600-11 张宇 010-86451497 北京公募组北京公募组 朱燕 85156403 任师蕙 010-8515-9274 黄杉 010-85156350 杨济谦 010-86451442 杨洁 010-86451428 私募业务组私募业务组 赵倩 010-85159313 上海销售组上海销售组 李祉瑶 010-85130464 黄方禅 021-68821615 戴悦放 021-68821