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机器人行业:从商业模式看隐形冠军

2018-07-23
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随着中国人口红利消失,制造业掀起了“机器换人”的浪潮,我国工业机器人市场呈现高速增长的发展态势。从整体销量来看,中国是全球工业机器人增长的主要源动力。


根据IFR的数据,2017年全球工业机器人销量38.7万台,同比增长31.6%;另外根据中国机器人产业联盟(CRIA)的数据,2017年中国工业机器人市场销量14.1万台,同比增长58.1%,占全球机器人销量的36.4%。

核心零部件国产化,加速一体化模式探索

自2013年以来,中国已连续五年成为全球最大工业机器人消费国。

数据来源:IFR、CRIA、广发证券发展研究中心

在供给层面:

根据国家统计局的数据,2017年我国工业机器人产量超过13万台,2018年前5个月,我国共计生产工业机器人60071台,同比增长35.42%。

但从市占率来看,由于前期国内产业基础薄弱,我国机器人市场红利主要被外资企业占据,自有品牌市场份额仅约为30%。

从产品结构来看:

我国机器人企业以低端产品为主,汽车、3C等行业的高端工业机器人依赖进口。

根据IFR的数据,汽车产业依然是工业机器人最大的应用行业,2016年占比达到38%。

比亚迪、吉利、上海通用、上海大众、广州本田、长安福特及奇瑞等多个国内外领先汽车制造商的生产线上都已广泛应用了工业机器人。

数据来源:IFR、CRIA、广发证券发展研究中心


数据来源:IFR、CRIA、广发证券发展研究中心

核心零部件加速国产化

核心零部件一直是限制我国机器人产业发展的桎梏,从目前的情况来看,国产企业也开始向该领域进军,诞生了一批真正拥有自主产权的企业,进口替代加速。

国内企业减速机业务推进顺利,订单频传。根据公司公告的披露,上海机电旗下的纳博精机于2015年10月投产,目前年度产能已经达到10万台;

中技克美2017年年度产能2万套,其中50%-60%用于军工领域;中大力德将于2019年底之前向伯朗特供货RV减速器不低于30000套。

在谐波减速器方面,国产谐波减速器价格优势明显,绿的、来福已经实现较大规模的供货。根据高工机器人网的数据,绿的谐波2017年销售谐波减速器超过11万台,来福谐波2017年减速器出货量达4万台。

以减速器为例,其国产化推进主要包含几个原因:

首先,2015-2017年是我国工业机器人的高速发展期,下游本体出货量增长反向驱动国产核心零部件企业发展。

其次,2017年以来减速器市场供不应求,缺货现象严重。根据GGII数据,纳博特斯克供货周期4个半月左右,住友重机订单已排在1年之后。

减速器全球供货缺口放大给国产企业打开市场创造了机遇。

最后是国产企业布局积极,技术破冰。

尽管目前国产工业机器人减速器研发困难重重,但是随着国内企业持续扩大研发投入及技术升级,整体产品的质量在逐步提高,一些核心指标上已经达到国际水平。

根据各公司官网披露的减速器技术指标,RV减速器方面,在同一输出转速和输入功率下,纳博特斯克的RV-E系列和南通振康RV减速器的输出扭矩范围相当,说明在传动效率上国内已经可以与国外相媲美。

谐波减速器方面,国内的苏州绿的和中技克美的减速比范围与日本哈默纳科水平相当,产品性能基本满足要求,目前已经大量应用于国产机器人。

而国外产品在输出扭矩、平均寿命和一致性等技术指标上依然占据优势。随着国产减速器开始批量化生产,国产化率将加速提升。

数据来源:IFR、CRIA、广发证券发展研究中心


伺服电机:国产替代空间最高

伺服电机的主流供应商有日系的松下、安川和欧美系的倍福、伦茨等,国内汇川技术等公司也占据一定的市场份额。根据产业信息网的数据,我国伺服电机市场随着工业机器人的发展而不断扩张。

2016年我国伺服电机市场规模102.6亿元,同比增长11.16%,2007-2016年复合增长率为21.6%。面对国外的竞争压力,国内企业在细分市场的突破成为差异化竞争的主要方式,在伺服电机领域也体现了这一思路。

目前,国内的领先厂商包括汇川技术、埃斯顿、华中数控、英威腾等,这些企业原本是液压行业、包装机械、注塑机械伺服电机的龙头企业,凭借着原有业务的技术积累,开始向机器人专用伺服电机突破。


控制器:与国际差距最小的零部件

目前,国外主流机器人厂商的控制器均是基于运动控制平台进行自主研发,以保证匹配性,导致国内企业控制器尚未形成竞争优势。

控制器的主流供应商包括美国的DeltaTau和Gail、英国的TRIO等公司,国产控制机在硬件上与国外产品相差不大,差距主要体现在算法和兼容性方面。

国内的主流供应商包括固高科技、埃斯顿、广州数控等企业,根据高工机器人网统计的数据,固高科技在PCbased控制器领域市占率接近50%。

另外,埃斯顿也收购了英国TRIO,借此转型高端运动控制方案商,后者是全球运动控制十大品牌之一。

国产核心零部件的缺失会抬高国内工业机器人成本,产业长期以来通过压缩本体利润空间的方式,补贴了高昂的零部件进口成本。

随着零部件企业由小批量生产向大批量供货迈进,核心零部件逐步国产化,带来成本下降,这使得真正具备竞争力的企业在价格方面具有更大的灵活性。

减速机、国产伺服电机实现稳步发展,控制器已经进入高端市场,中国在关键零部件上长期受制于外资企业的情形正在慢慢发生改变。我们认为会产生三方面的影响:

1)对于本体企业来说,首先会降低生产成本,其次是产能的扩张,特别是2017年零部件紧缺对机器人厂商产能的扩张形成一定制约。

国产化并非一定会带来利润率的提升,当前国内本体厂商最重要的是扩张市场,处于“以利润换市场”的阶段。

2)对于系统集成商来说,成本下滑会推广机器人的应用,使得机器人能够走进更多企业。

下游需求增强,会提升集成商的产业地位,销售规模的扩张是可以预见的,从而有利于集成商的发展。

3)对于商业模式来说,有利于国内企业向一体化模式探索。从国际经验来看,四大家族均采用一体化的模式。

我们认为,全产业链模式是当下工业机器人企业的发展趋势,在核心零部件有深入布局的公司,采用该模式将保障较高的盈利能力。

产业链一体化,机器人企业发展终极之路

工业机器人商业模式的划分

工业机器人产业链较短,可分为上中下游。

上游是关键零部件生产厂商,技术壁垒高;

中游是机器人本体制造环节,是机器人的支撑基础和执行机构,属于重资产环节;

下游是系统集成商,根据不同的应用场景和用途进行有针对性地系统集成和软件二次开发,收益率高但技术含量低导致竞争激烈。

根据产业链的技术和资本要求,商业模式可分为5种:

1)单一本体;2)系统集成;3)核心零部件;4)本体生产+系统集成;5)全产业链。

根据全球地域划分:可分为日本模式、欧洲模式和美国模式。美国本土不生产机器人,通常由公司进口,再自行设计外围设备;日本的零部件技术突出,形成全产业链进行设计-开发-生产过程;欧洲以培育龙头企业为核心,进行产业规模化生产。

我国工业机器人正处于加速发展期,但国产机器人企业面临着零部件进口程度高、垂直一体化发展程度低等问题。我国目前的产业模式更接近美国,机器人企业大多集中在下游的系统集成,导致前期国内自动化需求爆发带来的机器人产业红利被国外厂商占据。

面对外资品牌的激烈竞争,准确选择有效可行、盈利可观的商业模式是先决条件。


本体企业利润微薄,难成产业中心

本体厂商主要工作是将各个零部件组装以形成完整的结构体,相对上游零部件厂商缺乏核心技术,相对下游集成厂商无法精确掌握客户需求,因而受上下游利润挤压,盈利能力较弱。

上游核心技术缺失,本体商产品性能和成本劣势明显。

核心零部件是组成机器人最重要的装置,影响循径精度、运动速度、周期时间、可编程、多级联动以及域外轴设备同步性等多项性能指标。


本体厂商受核心零部件技术制约,优化设计相对较差,产品质量、精度及稳定性较弱。

具体到我国,在本体整合、软件和系统技术方面较为弱势,尤其控制器核心算法缺乏,使得国产工业机器人在稳定性、故障率、易用性等关键指标劣于外资企业。

更为重要的是,核心零部件技术的匮乏使国内企业无法有效针对客户的实际需求,对机器人进行二次应用开发,进而无法为客户提供符合其需求的机器人或整体解决方案。

零部件限制本体商向机器人中高端领域布局。

不同种类或行业的工业机器人价格差异较大,从十万元至百万元不等,一般而言高端领域获益空间更大,但同时对技术指标要求较高,如应用于电子行业的SCARA机器人对精度和速度要求极高;

汽车行业对机器人精度、效率和稳定性要求都很高。因此没有掌握运动控制技术的本体商不易在航空航天、军工、汽车制造等高端应用领域获取收益。

高端领域存在商务关系、技术和资金三重壁垒,我国产品主要用于低端领域。

由于高端机器人一般同时有6台以上伺服系统,国内本体厂商的伺服系统核心算法跟不上,导致响应速度较低。

布局全产业链企业的四大家族则拥有底层算法,其核心控制器可以通过伺服系统的电流环直接操作电机,实现高动态多轴非线性条件下的精密控制,较快的响应速度和准确的定位使得机器人主要应用于高端领域。

核心零部件成本占比高,本体商盈利空间小

机器人的产业制造环节是整个产业链中利润最低的环节,这是由于机器人成本结构中核心零部件份额过高导致的。

根据《机器人产业白皮书》,核心零部件占机器人总成本75%左右,其中减速器、伺服电机和控制器占比分别为32%、22%和12%,而本体的机械结构仅占30%,因此机器人本体企业对核心零部件价格波动较为敏感。

根据OFweek机器人网统计数据,2015年上半年,中国80%以上厂商本体业务同比增长,仅有20%的厂商同比下降;但从盈利能力来看,70%以上的企业的本体业务处于亏损状态。

因为国内80%的核心零部件依赖进口,受到核心零部件价格下降影响,本体厂商利润微薄;此外,也与国内企业在关键零部件环节材料消耗更大有关,产业信息网数据显示,在永磁同步伺服电机中钕铁硼材料成本,国内单体用量比国外高接近1倍。

上游市场集中,本体商议价能力低

全球减速器行业集中度很高,根据ofweek数据,日本纳博特斯和哈默纳科全球机器人减速器市场份额超过75%,加之下游需求增多导致减速器供不应求,本体厂商相对上游企业议价能力低,造成其机器人产品针对全产业链企业在价格上无法形成优势,进而影响其快速抢占市场。

目前。我国机器人厂商上游零部件主要采用外购方式,相比于外资品牌更没有议价权,采购成本较高,成为制约国产机器人发展的主要瓶颈之一。

因而在和技术成熟的国外全产业链厂商竞争时,国产本体厂商不具备成本优势和利润价格弹性空间,也造成了外资品牌在我国机器人市场中占绝对主导地位的现状。


本体相对于集成市场成长空间狭窄,盈利水平更低

从短期盈利出发,机器人产业链下端符合软三元理论,即集成供应链环节比制造环节更易通过减少成本增加利润。

核心原因本体厂商需要大量产线投入,导致固定资产占比大幅提升,固定资产折旧高,影响毛利率,因此本体商提升经营效率以及成本的管控尤为重要。

长期来看,集成市场规模大约为本体的3倍。这是因为机器人下游应用领域具有周期性,作为和下游紧密联系的系统集成商爆发力强,更能充分受益下游特定行业复苏。

根据CRIA的数据,2017年中国工业机器人市场销量14.1万台;另外根据IFR的预测,2018-2020年中国工业机器人有望保持25%-30%的增速,出于谨慎性原则,我们按照25%的增速测算,2018年我国工业机器人销量有望达到17.5万台,对应的系统集成市场规模有望达到1181亿元。

对于小企业来讲,向下游也不具有议价权,生存空间狭小。


市场推广依赖集成商

从产品应用角度,机器人本体必须通过系统集成之后才能为终端客户所用。机器人系统集成供应商具有产品设计能力,并且对终端客户应用需求工艺理解,相关项目经验丰富,能够提供可适应各种不同应用领域的标准化、个性化成套装备,也是促进本体销售的重要渠道。

从销售渠道角度来看,单一本体厂商不易形成品牌效应,在市场推广方面会较为依赖系统集成商的支持。

集成商竞争激烈,难以形成规模效应

系统集成商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,负责工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成。

机器人下游应用领域广泛,集成商在下游行业复苏时能充分受益,展现出相对更高的弹性。

但与零部件和本体环节相比,系统集成的壁垒相对较低,竞争激烈,与上游议价能力较弱;且在不同行业之间横向拓展困难,企业发展存在一定的瓶颈。


技术壁垒相对较低,竞争激烈:

由于工业机器人系统集成硬件产品价格逐年下降,应用领域仍在不断拓展,同时在基础应用方面,如搬运、码垛、分拣等进入门槛越来越低,这导致下游厂商竞争激烈。

根据控制工程网的数据,截至2017年11月,国内共有437家工业机器人企业,其中系统集成商278家,约占64%。

虽然随着统集成商转型或者升级,占比有所减少,但系统集成仍是国内工业机器人行业主要布局的领域。

集成商的局限在于,下游行业爆发带来的可观收益存在瓶颈,单个集成商后续发展空间有限,向纵深拓展受限于本体与核心零部件技术壁垒,横向发展受困于行业间工艺的不互通,不易通过并购扩张业务。

集成企业难以形成规模效应:由于系统的非标性,不同领域的系统不能完全复制,行业的拓展存在高壁垒,因此机器人系统集成商普遍规模较小,年产值不高,缺乏竞争优势。

主要原因是:

1)产线非标性:下游应用行业广泛且需求各异,集成商难以简单复制上量。

2)人员非标规模效应差:作为轻资产的订单型工程服务商,集成商的核心竞争力是专业人才,不同技术人员在不同项目间不能通用,人员利用率会有空窗期,因此行业的拓展必然带来成本的增长。

3)资金投入大,现金流压力大:系统集成的付款通常采用“361”或“3331”的方式。因此大量尾款的积压对企业的现金流是挑战,也是限制进一步行业拓展的瓶颈。

全产业链布局,机器人企业的终极之路

全产业链模式是当下工业机器人企业发展趋势,也是当前具备较高盈利水平的商业模式。目前国内外较为成功的企业都采用了“重要零部件生产+本体生产+系统集成”的全产业链模式,或是正在向上下游逐步渗透,实现全产业链模式的转型。

从技术角度看,机器人行业的产业链较短,行业壁垒较高,每个环节都至关重要。

核心零部件的性能直接决定了机器人的整体性能,具有技术含量高、利润高的特点;

机器人本体是承上启下的环节,有一定垄断性,议价能力较强;下游系统集成商是机器人商业化、大规模普及的关键,且具有渠道优势。

从利润分配角度分析,工业机器人的产业链符合“微笑曲线”,产业链中,附加值更多地体现在价值链的两段。

核心零部件是整个产业链中利润最高的环节,议价能力最强;

本体制造环节利润较低,但厂商通常具备较强的软硬件结合的能力,对于行业上下游具备较强的渗透意愿和能力,可以有效整合上游零部件企业和下游系统集成商;集成商市场规模更大,且毛利水平较高。

整体来看,作为高端装备,机器人的全生命周期的毛利率约为60%左右。其中单体、集成、服务分别占据三分之一,分食了一个机器人全生命周期的利润。

因此,覆盖的产业链越长,盈利能力越强,全产业链企业最有望成长为工业机器人行业龙头。


各产业链环节企业盈利分析

我们从毛利率的角度考察产业链各个环节的盈利水平,并选取了代表性企业作对比。

核心零部件减速器的代表生产企业包括纳博特斯克、哈默纳科和住友,全产业链的代表生产企业包括国际机器人四大家族,即ABB、发那科、安川和库卡;本体+集成模式:EPSON、ADEPT;本体:川崎重工、现代重工;系统集成的代表性企业为杜尔集团和优尼unix。

整体来看,全产业链企业毛利率可高达30%以上,其中发那科达到40%以上;本体加集成模式的企业盈利能力也较高,行业中位数达39.01%。本体商的盈利能力最低,行业中位数仅为11.24%。从毛利率的角度来看,全产业链盈利较强的逻辑得到强化。

考虑到零部件制造、整机制造和渠道商的商业模式有所差异,用总资产报酬率和EBIT利润率再进行比较分析发现,本体厂商的资产运营效率显著低于零部件和集成厂商。

其中,核心零部件龙头哈默纳科的总资产报酬率和EBIT利润率高达20%以上,而集成厂商龙头的EBIT利润率约为10%左右,核心零部件企业的盈利能力整体是优于本体商和集成商的。

全产业链模式是国内外工业机器人企业的发展趋势,采用该模式的企业在技术、盈利能力、市场地位业务规模等方面具备发展潜力,有望成为工业机器人行业龙头。


来源:广发证券、深度行业研究、乐睛智库精选


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