机器人系列研究二之工业机器人

2023-07-27

自2010年以来，我国的劳动人口数量及占比不断下降。数据显示，在不考虑非正常死亡的情况下，预计到2035年底劳动人口数量将骤降至9.2亿人。劳动力占比的快速下滑，使得众多人力密集型企业面临招工难的问题。与此同时，劳动力的流失也不可忽略。机械式、重复式、刚性的工作较为枯燥繁重，又由于上升通道狭窄、收入低于平均水平，再加上业内竞争加剧和就业选择多样化，留住劳动力的能力逐步下降。值此背景下，机器人替代人类受到了行业广泛关注。

考虑到目前的机器人对机械式、重复式、刚性的工作配适度较高，尤其是在轻重工业中，针对产品的上下料、分拣、加工、装配、检测等环节，都有可以通过应用机器人来优化的空间，因此人的替代首先出现在工业，工业机器人可较大程度替代机械式、重复式、刚性工作的劳动力需求，节省单个客户用人数量与培训成本。

工业机器人行业基本情况

工业机器人是在工业生产中使用的机器人的总称，目前世界上工业机器人主要分为四大类：垂直多关节机器人、SCARA机器人、Delta机器人和协作机器人，其中前三者也被称为传统工业机器人。

图1：工业机器人分类一览

工业机器人产业链可分为：上游零部件、中游机器人本体、下游系统集成以及终端行业客户。产业链上游价值量、毛利水平均较高；产业链下游系统集成价值量约本体3倍，毛利水平较低，而对于企业来说，仅做本体环节业务将长期缺乏竞争力。目前，国内头部企业主要从本体制造起步，通过自研、并购向上下游延展。

图2：工业机器人产业链一览

工业机器人行业市场现状

据高工机器人产业研究所（GGII）研究显示，2021年中国多关节/协作机器人/SCARA/DELTA同比销量增速分别为：57%//88%/40%/30%（但2021年增速高有一部分原因是2020年疫情影响基数低）。预计2025年，国内协作/SCARA/DELTA机器人的市场规模可以分别达到，109.9亿元/61.7亿元/18.7亿元。

图3：2016-2026年中国协作机器人市场规模及预测（单位：亿元，%）

图4：2016-2026年中国市场SCARA市场规模及预测（单位：亿元，%）

图5：2016-2026年中国市场Delta市场规模及预测（单位：亿元，%）

中国工业机器人密度相比发达国家仍处于较低水平，中长期市场增长空间较大。据国际机器人联合会（IFR）统计，2020年全球工业机器人密度均值为126台/万人，中国为246台/万人。参考中信建投、国元证券等一致结论，IFR测算采用的制造业工人人数为城镇单位制造业就业人员数量，忽略了私营单位就业人数。将人数参考指标替换为制造业法人单位从业人数，修正后的2020年中国工业机器人密度为91.2台/万人，实际尚未大幅超过全球均值。参考十四五规划“2025年较2020年实现密度翻番”，市场保有量仍将高速增长；参考德、日工业机器人密度水平，2025年后中国市场保有量增长空间仍有1倍左右。

图6：2020年全球工业机器人密度

工业机器人行业竞争格局

协作机器人在3C、汽车零部件、医疗健康等行业增长显著，10kg和15kg高负载出货量提升。2021年协作机器人主要集中应用于3C电子、汽车零部件/电子、机械加工等行业；在仓储物流、医疗用品等新兴工业行业有较为明显的突破；其余行业规模相对小且分散，仍需市场培育。相较于2020年，2021年协作机器人行业将更多的目光集中在了商业服务领域，并在商业服务领域实现了高增长。

图7：2020年和2021年协作机器人出货量按具体行业分情况

目前市场以3kg、5kg级别轻负载协作机器人为主体，2021年10kg、15kg负载的协作机器人销量上升，主要源于机械加工、汽车零部件、家电、食品饮料、医疗用品等行业对大负载产品的需求增加。

图8：2020年和2021年协作机器人出货量按负载分情况

SCARA机器人格局规模约为26亿、CAGR 40%，国产化率快速提升。2021年，中国市场SCARA销量6.57万台，同比增长约42%。2021年市场规模约26.29亿元，同比增速约42%。

图9：2016-2026年中国市场SCARA销量及预测（单位：万台，%）

可以预见的是，未来两年SCARA市场格局依然存在较大的变数，主要的逻辑依据主要有：1）以3C、新能源为代表的大产业未来2-3年将是创新变革的关键期，其中必然将衍生出越来越多的新投资机会，对于以机器人为代表的智能设备的需求将会有倍数级的提升，不管是存量替代还是增量需求都将有较大的利好；2）SCARA机器人的性价比依然处于提升通道中，不管外资或是国产厂商都在寻求更优的起量路径，新进厂商的持续增加，市场不可避免将迎来新一轮的竞争洗牌，以发那科(FANUC)为代表的外资巨头的横向延伸或将对既有厂商构成一定的威胁与冲击，市场格局裂变与重塑在所难免。

并联机器人为闭环机器人，常常用低成本实现高速，适用分拣和上下料环节，行业覆盖面广。尽管并联机器人起步较晚，出现在中国市场上近10年时间，其市场规模小却增长迅速。GGII数据显示，2021年，中国DELTA机器人销量约7176台，同比增长34.13%，其市场产值规模8.44亿元，同比增长43.54%。

图10：2016-2026年中国市场Delta销量及预测（单位：台，%）

并联机器人发展主要面临两大行业需求分化：

1）高精度要求产业：对机器人有高精度、高稳定性的要求，同时要求机器人满足一定快速节拍的要求，其中代表产业如3C、新能源产业等；

2）快节拍要求产业：对机器人节拍要求高、视觉识别能力强，对精度、稳定性要求相对不严格的产业，如食品、医药、日化假工以及物流等；由于精度要求不严格，其附加值往往不由加工环节创造，因此能基本完成工作任务的机器人就对于投入产出、成本控制更为敏感。

图11：2018-2021并联机器人应用行业分布

恒旭观点

工业机器人市场需求热度仍将持续，工业机器人由汽车行业向3C电子、食品包装等一般工业领域延伸的趋势不变。2021年起，传统SCARA机器人市场已经历国产替代提速，获得市场认可。与此同时，国产机器人向高速SCARA发起挑战。比较而言，当前的协作机器人市场基数依然偏小，市场和下游开发等方面仍有想象的空间。并联机器人在食品包装、3C电子、日化、物流等领域，使用基数依然偏低，机器人价格加速下行促使制造业企业引进机器人成为可能；同时，机器人企业亦开始逐步完善后续服务体系，解决其引进机器人后顾之忧。

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