核心零部件國產化，加速一體化模式探索

中國成機器人發展源動力，國產以低端為主

當前，我國工業機器人市場呈現高速增長的發展態勢。從整體銷量來看，中國是全球工業機器人增長的主要源動力。

根據IFR的數據，2017年全球工業機器人銷量38.7萬臺，同比增長31.6%;另外根據中國機器人產業聯盟（CRIA）的數據，2017年中國工業機器人市場銷量14.1萬臺，同比增長58.1%，占全球機器人銷量的36.4%。

自2013年以來，中國已連續五年成為全球最大工業機器人消費國。

在供給層面：

根據國家統計局的數據，2017年我國工業機器人產量超過13萬臺，2018年前5個月，我國共計生產工業機器人60071臺，同比增長35.42%。

但從市占率來看，由于前期國內產業基礎薄弱，我國機器人市場紅利主要被外資企業占據，自有品牌市場份額僅約為30%。

從產品結構來看：

我國機器人企業以低端產品為主，汽車、3C等行業的高端工業機器人依賴進口。

根據IFR的數據，汽車產業依然是工業機器人最大的應用行業，2016年占比達到38%。

比亞迪、吉利、上海通用、上海大眾、廣州本田、長安福特及奇瑞等多個國內外領先汽車制造商的生產線上都已廣泛應用了工業機器人。

核心零部件加速國產化

核心零部件一直是限制我國機器人產業發展的桎梏，從目前的情況來看，國產企業也開始向該領域進軍，誕生了一批真正擁有自主產權的企業，進口替代加速。

國內企業減速機業務推進順利，訂單頻傳。根據公司公告的披露，上海機電旗下的納博精機于2015年10月投產，目前年度產能已經達到10萬臺;

中技克美2017年年度產能2萬套，其中50%-60%用于軍工領域;中大力德將于2019年底之前向伯朗特供貨RV減速器不低于30000套。

在諧波減速器方面，國產諧波減速器價格優勢明顯，綠的、來福已經實現較大規模的供貨。根據高工機器人網的數據，綠的諧波2017年銷售諧波減速器超過11萬臺，來福諧波2017年減速器出貨量達4萬臺。

以減速器為例，其國產化推進主要包含幾個原因：

首先，2015-2017年是我國工業機器人的高速發展期，下游本體出貨量增長反向驅動國產核心零部件企業發展。

其次，2017年以來減速器市場供不應求，缺貨現象嚴重。根據GGII數據，納博特斯克供貨周期4個半月左右，住友重機訂單已排在1年之后。

減速器全球供貨缺口放大給國產企業打開市場創造了機遇。

最后是國產企業布局積極，技術破冰。

盡管目前國產工業機器人減速器研發困難重重，但是隨著國內企業持續擴大研發投入及技術升級，整體產品的質量在逐步提高，一些核心指標上已經達到國際水平。

根據各公司官網披露的減速器技術指標，RV減速器方面，在同一輸出轉速和輸入功率下，納博特斯克的RV-E系列和南通振康RV減速器的輸出扭矩范圍相當，說明在傳動效率上國內已經可以與國外相媲美。

諧波減速器方面，國內的蘇州綠的和中技克美的減速比范圍與日本哈默納科水平相當，產品性能基本滿足要求，目前已經大量應用于國產機器人。

而國外產品在輸出扭矩、平均壽命和一致性等技術指標上依然占據優勢。隨著國產減速器開始批量化生產，國產化率將加速提升。

伺服電機：國產替代空間最高

伺服電機的主流供應商有日系的松下、安川和歐美系的倍福、倫茨等，國內匯川技術等公司也占據一定的市場份額。根據產業信息網的數據，我國伺服電機市場隨著工業機器人的發展而不斷擴張。

2016年我國伺服電機市場規模102.6億元，同比增長11.16%，2007-2016年復合增長率為21.6%。面對國外的競爭壓力，國內企業在細分市場的突破成為差異化競爭的主要方式，在伺服電機領域也體現了這一思路。

目前，國內的領先廠商包括匯川技術、埃斯頓、華中數控、英威騰等，這些企業原本是液壓行業、包裝機械、注塑機械伺服電機的龍頭企業，憑借著原有業務的技術積累，開始向機器人專用伺服電機突破。

控制器：與國際差距最小的零部件

目前，國外主流機器人廠商的控制器均是基于運動控制平臺進行自主研發，以保證匹配性，導致國內企業控制器尚未形成競爭優勢。

控制器的主流供應商包括美國的DeltaTau和Gail、英國的TRIO等公司，國產控制機在硬件上與國外產品相差不大，差距主要體現在算法和兼容性方面。

國內的主流供應商包括固高科技、埃斯頓、廣州數控等企業，根據高工機器人網統計的數據，固高科技在PCbased控制器領域市占率接近50%。

另外，埃斯頓也收購了英國TRIO，借此轉型高端運動控制方案商，后者是全球運動控制十大品牌之一。

國產核心零部件的缺失會抬高國內工業機器人成本，產業長期以來通過壓縮本體利潤空間的方式，補貼了高昂的零部件進口成本。

隨著零部件企業由小批量生產向大批量供貨邁進，核心零部件逐步國產化，帶來成本下降，這使得真正具備競爭力的企業在價格方面具有更大的靈活性。

減速機、國產伺服電機實現穩步發展，控制器已經進入高端市場，中國在關鍵零部件上長期受制于外資企業的情形正在慢慢發生改變。我們認為會產生三方面的影響：

1）對于本體企業來說，首先會降低生產成本，其次是產能的擴張，特別是2017年零部件緊缺對機器人廠商產能的擴張形成一定制約。

國產化并非一定會帶來利潤率的提升，當前國內本體廠商最重要的是擴張市場，處于“以利潤換市場”的階段。

2）對于系統集成商來說，成本下滑會推廣機器人的應用，使得機器人能夠走進更多企業。

下游需求增強，會提升集成商的產業地位，銷售規模的擴張是可以預見的，從而有利于集成商的發展。

3）對于商業模式來說，有利于國內企業向一體化模式探索。從國際經驗來看，四大家族均采用一體化的模式。

我們認為，全產業鏈模式是當下工業機器人企業的發展趨勢，在核心零部件有深入布局的公司，采用該模式將保障較高的盈利能力。

產業鏈一體化，機器人企業發展終極之路

工業機器人商業模式的劃分

工業機器人產業鏈較短，可分為上中下游。

上游是關鍵零部件生產廠商，技術壁壘高；

中游是機器人本體制造環節，是機器人的支撐基礎和執行機構，屬于重資產環節;

下游是系統集成商，根據不同的應用場景和用途進行有針對性地系統集成和軟件二次開發，收益率高但技術含量低導致競爭激烈。

根據產業鏈的技術和資本要求，商業模式可分為5種：

1）單一本體;2）系統集成;3）核心零部件;4）本體生產+系統集成;5）全產業鏈。

根據全球地域劃分：可分為日本模式、歐洲模式和美國模式。美國本土不生產機器人，通常由公司進口，再自行設計外圍設備;日本的零部件技術突出，形成全產業鏈進行設計-開發-生產過程;歐洲以培育龍頭企業為核心，進行產業規模化生產。

我國工業機器人正處于加速發展期，但國產機器人企業面臨著零部件進口程度高、垂直一體化發展程度低等問題。我國目前的產業模式更接近美國，機器人企業大多集中在下游的系統集成，導致前期國內自動化需求爆發帶來的機器人產業紅利被國外廠商占據。

面對外資品牌的激烈競爭，準確選擇有效可行、盈利可觀的商業模式是先決條件。

本體企業利潤微薄，難成產業中心

本體廠商主要工作是將各個零部件組裝以形成完整的結構體，相對上游零部件廠商缺乏核心技術，相對下游集成廠商無法精確掌握客戶需求，因而受上下游利潤擠壓，盈利能力較弱。

上游核心技術缺失，本體商產品性能和成本劣勢明顯。

核心零部件是組成機器人最重要的裝置，影響循徑精度、運動速度、周期時間、可編程、多級聯動以及域外軸設備同步性等多項性能指標。

本體廠商受核心零部件技術制約，優化設計相對較差，產品質量、精度及穩定性較弱。

具體到我國，在本體整合、軟件和系統技術方面較為弱勢，尤其控制器核心算法缺乏，使得國產工業機器人在穩定性、故障率、易用性等關鍵指標劣于外資企業。

更為重要的是，核心零部件技術的匱乏使國內企業無法有效針對客戶的實際需求，對機器人進行二次應用開發，進而無法為客戶提供符合其需求的機器人或整體解決方案。

零部件限制本體商向機器人中高端領域布局。

不同種類或行業的工業機器人價格差異較大，從十萬元至百萬元不等，一般而言高端領域獲益空間更大，但同時對技術指標要求較高，如應用于電子行業的SCARA機器人對精度和速度要求極高;

汽車行業對機器人精度、效率和穩定性要求都很高。因此沒有掌握運動控制技術的本體商不易在航空航天、軍工、汽車制造等高端應用領域獲取收益。

高端領域存在商務關系、技術和資金三重壁壘，我國產品主要用于低端領域。

由于高端機器人一般同時有6臺以上伺服系統，國內本體廠商的伺服系統核心算法跟不上，導致響應速度較低。

布局全產業鏈企業的四大家族則擁有底層算法，其核心控制器可以通過伺服系統的電流環直接操作電機，實現高動態多軸非線性條件下的精密控制，較快的響應速度和準確的定位使得機器人主要應用于高端領域。

核心零部件成本占比高，本體商盈利空間小

機器人的產業制造環節是整個產業鏈中利潤最低的環節，這是由于機器人成本結構中核心零部件份額過高導致的。

根據《機器人產業白皮書》，核心零部件占機器人總成本75%左右，其中減速器、伺服電機和控制器占比分別為32%、22%和12%，而本體的機械結構僅占30%，因此機器人本體企業對核心零部件價格波動較為敏感。

根據OFweek機器人網統計數據，2015年上半年，中國80%以上廠商本體業務同比增長，僅有20%的廠商同比下降;但從盈利能力來看，70%以上的企業的本體業務處于虧損狀態。

因為國內80%的核心零部件依賴進口，受到核心零部件價格下降影響，本體廠商利潤微薄;此外，也與國內企業在關鍵零部件環節材料消耗更大有關，產業信息網數據顯示，在永磁同步伺服電機中釹鐵硼材料成本，國內單體用量比國外高接近1倍。

上游市場集中，本體商議價能力低

全球減速器行業集中度很高，根據ofweek數據，日本納博特斯和哈默納科全球機器人減速器市場份額超過75%，加之下游需求增多導致減速器供不應求，本體廠商相對上游企業議價能力低，造成其機器人產品針對全產業鏈企業在價格上無法形成優勢，進而影響其快速搶占市場。

目前。我國機器人廠商上游零部件主要采用外購方式，相比于外資品牌更沒有議價權，采購成本較高，成為制約國產機器人發展的主要瓶頸之一。

因而在和技術成熟的國外全產業鏈廠商競爭時，國產本體廠商不具備成本優勢和利潤價格彈性空間，也造成了外資品牌在我國機器人市場中占絕對主導地位的現狀。

本體相對于集成市場成長空間狹窄，盈利水平更低

從短期盈利出發，機器人產業鏈下端符合軟三元理論，即集成供應鏈環節比制造環節更易通過減少成本增加利潤。

核心原因本體廠商需要大量產線投入，導致固定資產占比大幅提升，固定資產折舊高，影響毛利率，因此本體商提升經營效率以及成本的管控尤為重要。

長期來看，集成市場規模大約為本體的3倍。這是因為機器人下游應用領域具有周期性，作為和下游緊密聯系的系統集成商爆發力強，更能充分受益下游特定行業復蘇。

根據CRIA的數據，2017年中國工業機器人市場銷量14.1萬臺;另外根據IFR的預測，2018-2020年中國工業機器人有望保持25%-30%的增速，出于謹慎性原則，我們按照25%的增速測算，2018年我國工業機器人銷量有望達到17.5萬臺，對應的系統集成市場規模有望達到1181億元。

對于小企業來講，向下游也不具有議價權，生存空間狹小。

市場推廣依賴集成商

從產品應用角度，機器人本體必須通過系統集成之后才能為終端客戶所用。機器人系統集成供應商具有產品設計能力，并且對終端客戶應用需求工藝理解，相關項目經驗豐富，能夠提供可適應各種不同應用領域的標準化、個性化成套裝備，也是促進本體銷售的重要渠道。

從銷售渠道角度來看，單一本體廠商不易形成品牌效應，在市場推廣方面會較為依賴系統集成商的支持。

集成商競爭激烈，難以形成規模效應

系統集成商處于機器人產業鏈的下游應用端，為終端客戶提供應用解決方案，負責工業機器人應用二次開發和周邊自動化配套設備的集成。

機器人下游應用領域廣泛，集成商在下游行業復蘇時能充分受益，展現出相對更高的彈性。

但與零部件和本體環節相比，系統集成的壁壘相對較低，競爭激烈，與上游議價能力較弱;且在不同行業之間橫向拓展困難，企業發展存在一定的瓶頸。

技術壁壘相對較低，競爭激烈：

由于工業機器人系統集成硬件產品價格逐年下降，應用領域仍在不斷拓展，同時在基礎應用方面，如搬運、碼垛、分揀等進入門檻越來越低，這導致下游廠商競爭激烈。

根據控制工程網的數據，截至2017年11月，國內共有437家工業機器人企業，其中系統集成商278家，約占64%。

雖然隨著統集成商轉型或者升級，占比有所減少，但系統集成仍是國內工業機器人行業主要布局的領域。

集成商的局限在于，下游行業爆發帶來的可觀收益存在瓶頸，單個集成商后續發展空間有限，向縱深拓展受限于本體與核心零部件技術壁壘，橫向發展受困于行業間工藝的不互通，不易通過并購擴張業務。

集成企業難以形成規模效應：由于系統的非標性，不同領域的系統不能完全復制，行業的拓展存在高壁壘，因此機器人系統集成商普遍規模較小，年產值不高，缺乏競爭優勢。

主要原因是：

1）產線非標性：下游應用行業廣泛且需求各異，集成商難以簡單復制上量。

2）人員非標規模效應差：作為輕資產的訂單型工程服務商，集成商的核心競爭力是專業人才，不同技術人員在不同項目間不能通用，人員利用率會有空窗期，因此行業的拓展必然帶來成本的增長。

3）資金投入大，現金流壓力大：系統集成的付款通常采用“361”或“3331”的方式。因此大量尾款的積壓對企業的現金流是挑戰，也是限制進一步行業拓展的瓶頸。

全產業鏈布局，機器人企業的終極之路

全產業鏈模式是當下工業機器人企業發展趨勢，也是當前具備較高盈利水平的商業模式。目前國內外較為成功的企業都采用了“重要零部件生產+本體生產+系統集成”的全產業鏈模式，或是正在向上下游逐步滲透，實現全產業鏈模式的轉型。

從技術角度看，機器人行業的產業鏈較短，行業壁壘較高，每個環節都至關重要。

核心零部件的性能直接決定了機器人的整體性能，具有技術含量高、利潤高的特點;

機器人本體是承上啟下的環節，有一定壟斷性，議價能力較強;下游系統集成商是機器人商業化、大規模普及的關鍵，且具有渠道優勢。

從利潤分配角度分析，工業機器人的產業鏈符合“微笑曲線”，產業鏈中，附加值更多地體現在價值鏈的兩段。

核心零部件是整個產業鏈中利潤最高的環節，議價能力最強;

本體制造環節利潤較低，但廠商通常具備較強的軟硬件結合的能力，對于行業上下游具備較強的滲透意愿和能力，可以有效整合上游零部件企業和下游系統集成商;集成商市場規模更大，且毛利水平較高。

整體來看，作為高端裝備，機器人的全生命周期的毛利率約為60%左右。其中單體、集成、服務分別占據三分之一，分食了一個機器人全生命周期的利潤。

因此，覆蓋的產業鏈越長，盈利能力越強，全產業鏈企業最有望成長為工業機器人行業龍頭。

各產業鏈環節企業盈利分析

我們從毛利率的角度考察產業鏈各個環節的盈利水平，并選取了代表性企業作對比。

核心零部件減速器的代表生產企業包括納博特斯克、哈默納科和住友，全產業鏈的代表生產企業包括國際機器人四大家族，即ABB、發那科、安川和庫卡;本體+集成模式：EPSON、ADEPT;本體：川崎重工、現代重工;系統集成的代表性企業為杜爾集團和優尼unix。

整體來看，全產業鏈企業毛利率可高達30%以上，其中發那科達到40%以上;本體加集成模式的企業盈利能力也較高，行業中位數達39.01%。本體商的盈利能力最低，行業中位數僅為11.24%。從毛利率的角度來看，全產業鏈盈利較強的邏輯得到強化。

考慮到零部件制造、整機制造和渠道商的商業模式有所差異，用總資產報酬率和EBIT利潤率再進行比較分析發現，本體廠商的資產運營效率顯著低于零部件和集成廠商。

其中，核心零部件龍頭哈默納科的總資產報酬率和EBIT利潤率高達20%以上，而集成廠商龍頭的EBIT利潤率約為10%左右，核心零部件企業的盈利能力整體是優于本體商和集成商的。

全產業鏈模式是國內外工業機器人企業的發展趨勢，采用該模式的企業在技術、盈利能力、市場地位業務規模等方面具備發展潛力，有望成為工業機器人行業龍頭。