机器人、智能物流、智能工厂产业链分析

减速器、伺服系统和控制系统被认为机器人本体三大核心组件,三者占机器人本体的成本分别为35%、14%、13%减速器,35%伺服系统,14%控制系统,13%本体,20%其他,18%机器人管家零部件主要供应商机器人关键零部件及成本占比零部件国外供应商国内供应商减速器纳博特斯克、HarmonicDrive、住友、SEJINIGB等绿的谐波、上海机电、秦川发展等控制系统KUKA、ABB、FANUC、安川、松下、那智不二越、三菱等新松机器人、埃斯顿、广州数控、汇川技术、深圳固高等伺服系统松下、三川、安川、三菱电机、富士、三洋、台达等埃斯顿、华中数控、广州数控、深圳英威腾、汇川技术等工业机器人关键零部件供给被日本、美国和德国等国家掌控,我国机器人本体制造商长期依赖进口；减速器开发难度最高，目前全世界75%的精密减速机由日本纳博特斯克和HarmonicDrive两家公司供应；伺服系统是机器人的核心驱动部件,机器人本体公司大多外购伺服电机,少量由电机企业发展成机器人企业的(如安川)配套；控制器开发难度相对较低,一般由机器人本体公司自主研发。数据来源：CRIA减速机行业分析机器人用精密减速机是工业机器人中最关键功能部件，是机器人产业链至关重要环节，是我国机器人产业发展需要突破的瓶颈常见机器人减速机分类类别特点RV减速器①摆线针轮行星减速装置中的传动零件刚度高、接触应力小，零件加工和安装精度易于实现高精度，这就使得摆线针轮传动的效率很高②行星传动结构与紧凑的W输出机构组合，使整个摆线针轮减速装置结构十分紧凑，因此其结构体积小和质量轻③采用一齿差或少齿差传动，摆线针轮传动的传动比大小取决于摆线针轮的齿数，齿数越多，传动比越大④摆线针轮传动同时啮合的齿数要比渐开线外齿传动同时啮合的齿数多，因此承载能力较大;⑤摆线轮和针轮的轮齿均淬硬、精磨，比渐开线少齿差传动中内齿轮的加工性能更好、齿面硬度更高，使用寿命更长谐波减速器谐波传动具有运动精度高，传动比大、质量小、体积小、较小的传动惯量等优点。最重要的是能在密闭空间传递运动，这一点是其他任何机械传动无法实现的。其缺点为在谐波齿轮传动中柔轮每转发生两次椭圆变形，极易引起材料的疲劳损坏，损耗功率大。摆线针轮行星减速器摆线针轮行星减速器广泛应用于矿山、化工、起重机械、工程机械等领域。缺点是摆线针轮减速器的机构太复杂，制造安装精度要求太高，转臂轴承受力大，影响轴承寿命和承载能力。精密行星减速器相对其他减速机，行星减速机具有高刚性、高精度、高传动效率、高的扭矩/体积比、终身免维护等特点。因为这些特点，行星减速机多数是安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量。滤波齿轮减速器滤波齿轮传动是由重庆大学梁锡昌、王家序教授发明的一种结构紧凑、体积相对小、大传动比的新型精密传动机构，目前还处于研究阶段。RV减速器、谐波减速器作为当前机器人主流的减速器，驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大，因此采用行星排圆柱螺旋齿轮传动机构或结合行星排的摆线轮传动机构设计是必然。目前国际机器人所配套的减速器中，RV减速器占比60%以上，谐波减速器占比15%左右，RV减速器成为制约全球机器人发展的核心部件。减速机行业分析由于国内减速机方面起步较晚，仍然需要经验与技术积累，目前尚无成熟国产RV减速机大规模应用工业机器人精密减速器的设计、研发和制造过程中需要对相关的材料、零件结构和齿轮齿形进行反复的测试与修正，这一过程需要经验与技术的积累近年来国内部分厂商和院校致力高精度摆线针轮减速机的国产化和产业化研究，如浙江恒丰泰、重庆大学机械传动国家重点实验室、天津减速机厂、秦川机床厂、大连交通大学等，部分企业现已研发出样机，正在进行可靠性试验与检测而在谐波减速器方面，国内已有可替代产品，如北京中技克美、北京谐波传动所和苏州绿的，虽然相应产品在输入转速，扭转刚度，传动精度和效率方面与日本产品还存在差距，但整体的质量品质还在提高，也逐渐地应用在关节型工业机器人中。面对未来在国内巨大的需求，精密减速器国产化也只是时间长短的问题，进口替代的雏形已现。减速机行业分析精密减速器全球75%市场份额由两家日本公司垄断，为纳博和HarmonicDrive，国内企业有望突破减速器外资垄断国内主要推进RV减速机项目的公司公司主营业务业务推进上海机电机电装备在国内与纳博特设立合资公司，从事减速机生产，计划2016年投产，产能20万台秦川机床秦川机床13年通过1.94亿元年产9万台机器人减速器议案，计划16年投产双环传动齿轮零件制造完成11个型号4个系列研制，预计明年小批量供货。拟投入募集资金3亿元，16年小批量生产，18年产能达6万台浙江恒丰泰精密传动等大型机械装备部分型号产品已经在埃夫特、博时等企业应用验证，公司具备小批量生产能力，月产量可达200台南通振康电焊机、送丝机产品在埃夫特、埃斯顿等国内企业成功应用，年产1万台，主要用于重量级机器人，2015年销售4000套，市场占有率3-5%，2016年销售目标8000套，有望实现中国RV减速机10%的市场份额机器人行业分析国内机器人销量增长迅猛成长空间广阔，RV减速机迎来发展契机机器人保留量增加关节机器人占比80%以上RV减速机应用更广我国机器人2014年装机量约5.7万台，同比约56.17%，过去4年GAGR约39.73%，据IFR预估，15-20年国内机器人销量预估年复合增长率将达20%，2020年保有量将达到60万台关节机器人有很高的灵活度，适合于几乎任何轨迹或角度的工作，主要应用于搬运、焊接、装配，检测等工作。从13年数据显示，关节机器人占比84%，其中国产机器人占比仅8%相比于谐波减速器，RV减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中，一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而小臂、腕部或手部多采用谐波减速器或行星轮减速器以2020年机器人保有量达到60万台、平均每天工业机器人需要3套RV减速机保守估算，未来几年工业机器人用RV减速机新增120万套，按照每台0.9万元估计，未来市场容量可达108亿元RV减速机市场容量108亿减速机行业分析上海机电与日本纳博合作研发中端减速机，定位中小型机器人和服务型机器人，瞄准国内机器人市场1.上海电气（上海机电母公司）增资330万美元2.纳博特斯克增资670万美元纳博特斯克（中国）精密机械有限公司，注册5000万美元预计产量：年产20万台精密减速机主要客户：匹配4万台机器人，ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA四大家族在中国业务扩展预估销售额：年销售20亿左右，品质和价格与国际接轨，预计2016年为公司带来1.6-3.3亿利润，未来或将采取外延并购方式打造智能装备平台纳博特斯克（中国）精密机器所在地武进区是常州市机器人产业园，规模以上企业50余家，2013年进驻的安川设计产能1.2万台套机器人减速机行业标杆借鉴双环传动2014年减速机立项2800万研发投入，2015年3亿元增发布局RV减速机项目，RV减速器研发稳步推进双环传动开展RV减速机优势在机器人RV减速器领域，能完成产品设计并生产样品都不难，难的是将产品批量生产，双环传动制造设备先进且复用率高，为RV减速器的量产提供保证。海外市场拓展可期。公司常年深耕海外，有望通过ABB等已有齿轮零件客户打开海外市场。战略合作客户能够同步满足公司RV减速器产能消化。公司与下游整车厂联系紧密，未来有望借此切入机器人需求量最大的汽车制造业市场公司承担了863计划课题“机器人RV减速器研制及应用示范”，工信部对公司的研制及产业化有严格的进度要求减速机行业标杆借鉴产品进入现场测试阶段，2016年预期收入5亿，2017年15亿公司已经成功研制11个型号，4个系列，部分产品已经处于现场应用测试阶段。预计16年小批量生产，17年放量增长，逐渐实现批量化生产并逐步替代进口。项目名称投资总额（万元）产能投产时间项目进度机器人RV减速器365286万台2年建设，1年达产现场应用阶段2015E2016E2017E进度营收（万元）进度营收（万元）进度营收（万元）——1万台50003万台15000减速机行业标杆借鉴秦川机床2013年开始18万套工业机器人减速器技术改造项目，目前一期9万台进入生产准备阶段，预计16年大规模量产项目概述2013年公司启动工业机器人关节减速器项目设计产能18万套，总投资1.94亿元，其中高精密数控偏心外圆磨床、研磨机床、高效高刚度数控插齿机、高效立式珩磨机等关键设备、生产线的设备性投资约1.14亿元。一期产能预计一期建成5+1条生产线，年产9万台，销售收入将新增6.5亿，新增利润总额约1.82亿，二期项目将视一期进展情况适时投入。目前进程目前公司“工业机器人减速器”项目已突破制造工艺瓶颈，核心机型的试制、小批量生产工艺验证工作已经完成，进入系列型谱拓展与中等批量生产准备阶段。秦川机床提供齿轮加工装备、从事齿轮加工，对箱体、轴类等其他各种零件的精密加工能力十分突出减速机行业标杆借鉴秦川机床发展工业机器人减速器的优势在于齿轮精加工、精密制造的技术支撑以及较早成功研制出减速机样机世界领先的高精密磨床技术•国内齿轮磨床龙头企业，主营齿轮磨床、外圆磨床和数控加工中心•齿轮磨床国内市场占有率约60%-70%•公司磨床技术达到世界先进水平，竞争对手主要来自国外早在1998年就已研发出RV减速器样机•1997、1998年秦川机床就参与了国家863项目的机器人用减速器研究，成功研制了达到较高水平的机器人用RV-250AII减速器样机减速机行业标杆借鉴根据已有标杆企业投资项目估计国机智能的减速机业务预期进度、收入及利润标杆企业总投资初始投入期项目进度2016年预期产量2016年预期收入2016年预期利润上海机电约6.8亿2015年中外合资，中方厂房+外资技术渠道+制造深度融合20万台20亿1.6-3.3亿双环传动3.6528亿2014年投入研发现场测试阶段1万台0.5亿—秦川机床1.94亿2013年建厂中等批量生产准备阶段9万台套6.5亿—浙江恒丰泰——埃夫特、博实等企业应用验证2400台——南通振康——在埃夫特、埃斯顿等试用成功1万台——备注：三类投资规模，均以较乐观情景估计产量、收入及利润，即研发、建厂、中批量生产均按照进度完成，均价按2014年9000元，以后每年依次降低1000元假设估计最低价，以生产RV减速机为主减速机部件预计到2020年我国智能物流系统市场行业总需求超过1386亿，年增长超过20%，市场潜力巨大智能物流行业分析类别2020年需求测算方法工厂物流650亿2014年行业规模400亿,按照每年10%增长测算电商400亿一级仓49个,每个投资2亿；二级仓200个,每个投资5000万,三级仓1000个,每个投资2000万快递336亿四通一达+德邦+百世汇通共840个分拨中心&中转场,每个按照4000万投资计算行业潜在需求合计1386亿数据来源：华泰证券研究所智能物流行业投资规模估算其中快递公司物流建设分布情况快递分拨中心&中转场营业网点顺丰20012000申通7810000圆通7215500中通7210000百世汇通24014000韵达7010000德邦快递1085500合计840个到2020年主要快递公司物流建设计划数据来源：华泰证券研究所智能物流行业分析根据物流技术协会信息中心调研，未来几年自动化仓储市场需求将每年有17%的增长，其中2014年自动化立体仓库的市场规模超过200亿元我国立体仓库需求预测数据来源：中国物流技术协会信息中心预计2015年自动化立体仓库的市场规模超过320亿元，目前我国立体仓库面积大约有1.5亿平方米,自动化仓库2000多座,但多层立体仓库却不到10座,发展前景广阔。智能物流行业分析智能物流产业价值链中物流服务处于价值高地，系统集成处于第二位系统集成软件设计硬件设备现场实施物流服务根据智能物流的产业价值链可以看到，物流服务是价值最高的部分，资本总会向产业价值高地流动,从硬件设备到系统集成到基于大数据的物流运营服