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2023-12-01 15:15
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數控機牀產業鏈:工業母機,自主可控的核心
數控機牀零部件主要包括鑄件、鈑焊(金)件、精密件、功能部件、數控系統及電器 元件構成。鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件,即把冶煉好的液態金屬,用澆注、 壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預先準備好的鑄型中,冷卻后經打磨等后續加工手段后, 所得到的具有一定形狀,尺寸和性能的物件,包括牀身、工作臺、立柱等。鈑焊(金)件 是一種針對金屬薄板的綜合冷加工工藝,包括剪、衝/切/複合、折、焊接、鉚接、拼接、 成型等,包括內外防護、刀庫支架等。精密件是實現機械傳動的具體實施者,它的優劣直 接影響機械傳動的精度、效率等功能,包括主軸、軸承、滾珠絲槓等。功能部件指的是在 機械裝配過程中,這些零件先被裝配成部件,然后才進入總裝配,包括機械手、迴轉工作臺等。電器元件是各種機牀控制電路及自動控制系統的基本組成元件,數控系統指通過利 用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制,它所控制的通 常是位置、角度、速度等機械量和開關量,也是數控機牀中價值量最高的部分。
數控機牀:通用製造業核心設備,逐步由「大」到「強」
國內機牀產業目前仍然「大而不強,高端失守」。(1)機牀產業規模超 7000 億元:據 國家統計局,2020 年我國機牀工具規模以上企業總營收超 7000 億元,其中金屬切削機牀 營收超 1000 億元,整體規模可觀。(2)機牀數控化率低:據紐威數控招股説明書,2020 年,日本機牀數控化率超過 90%,德國機牀數控化率超過 75%,美國機牀數控化率超過 80%,根據國家統計局數據,我國 2020 年新生產金屬切削機牀的數控化率僅為 43%。(3) 高端機牀國產化率低:根據前瞻產業研究院,2018 年我國低檔數控機牀國產化率約 82%, 中檔數控機牀國產化率約 65%,高檔數控機牀國產化率僅約 6%。但是隨着我國工業結構 的優化升級,數控機牀市場將由普通機牀向數控機牀、由低檔數控機牀向中高檔數控機牀 升級。在此升級過程中,國產高端機牀的市場潛力巨大。
數控機牀與通用周期高度一致,頭部廠商集中化提升,國產廠商加速替代。數控機牀 與通用周期高度一致,根據 MIR(睿工業)及我們系列報告觀點,預計 2023-2024 年將迎 來複蘇周期。頭部廠商銷售增長快於機牀整體,頭部化趨勢顯現,國產機牀逐漸佔據一席 之地。根據 MIR,2021 年出貨量前 15 名的品牌中,內資品牌佔據 10 名,而外資僅佔 5 名。內資前三依次為台羣精機(創世紀)、海天精工、北京精雕。
國產數控機牀銷售量佔比顯著高於銷售額,表明價格整體低於外資,科德為高端機牀 產品領導者。根據 MIR 統計,按照銷售量來看,2021 年國內市場銷量前 7 均為國產機牀, 分別有台羣精機(創世紀)、北京精雕、海天精工、紐威數控、潤星科技(華東重機)、寶 雞機牀(秦川機牀)和沈陽機牀。銷售量佔比顯著高於銷售額表明價格整體低於外資,國 產機牀仍需要加速高端化,科德數控是國產高端機牀的領導者,機牀單價遠高於國內平均 水平,2020 年單價達到百萬元以上。
數控系統:工業母機之魂,自主可控之基
數控系統被稱為數控機牀的「大腦」,根據國盛智科招股説明書,數控系統約佔數控 機牀成本的 20%。數控系統通常由控制系統、伺服系統和檢測系統三個部分組成,三個系 統通力協作,滿足不同機牀設備的高要求性能,為機牀整體性能提供支撐。我國數控系統 國產化率較低,未來有較大的國產替代空間,目前主要的國產數控系統上市公司有華中數 控和科德數控。
數控系統和數控機牀高度綁定,目前我國數控系統可分為經濟型、標準型以及高檔型 三種類型,經濟型增長緩慢,未來增量主要來源於標準型和高檔型,華中數控和科德數控 分別是標準型和高檔型的代表。數控系統與數控機牀高度綁定,也將引領新一輪復甦周期, MIR 預測 2025 年國內市場規模將超過 150 億元。根據中國機牀工具工業協會數據,按銷 售套數計算,國外品牌總體佔有率約 45%,但佔據了高檔型、標準型數控系統 70%的份 額。高檔型數控系統關鍵在於技術水平,產品附加值極高,市場主要由德國西門子佔據。 標準型數控系統關鍵在於產品可靠性,產品附加值較高、穩定性高,市場主要由日本發那 科佔據。經濟型數控系統主要取決於產品價格,進入門檻較低,主要以國產品牌廣州數控 為主。
刀具:工業牙齒,通用設備中的耗材
刀具是機牀的核心金屬零部件,任何切削機牀均密不可分,行業存在 know-how,硬 質合金刀具佔比有望提升。刀具是機牀等切削設備中的必需耗材,根據中國機牀工具工業 協會,近年來消費量佔金屬切削機牀消費量的比重不斷上升,甚至逼近一半的水平;硬質 合金刀具和其他刀具大約各佔一半市場,下游應用各不相同,硬質合金刀具綜合性能更好, 預計未來佔比將逐步提高;刀具主要壁壘均為金屬/非金屬原材料的配比、粘合、燒結、成 型及塗層工藝,同時有一定的設備壁壘;全球刀具的絕對龍頭是山特維克,其旗下的可樂 滿品牌是最為主流和高端的硬質合金刀具品牌;目前內資硬質合金刀具主要廠商中鎢高新、 歐科億、華鋭精密等已進入第二梯隊,各項產品參數與山特維克差距已經很小,主要差距 在於場景適配性、產品多樣性以及后續服務等,有望加速國產替代。
國內刀具市場規模未來均有望快速增長,關注市佔率快速提升及產能充足的公司。刀 具是機牀的耗材,其消耗量與存量機牀呈正比,佔增量切削機牀的比例呈現逐年提升的態 勢。根據中國機牀工具工業協會統計的機牀數量和 MIR 的預測,可以推算未來的存量機牀數,由此我們預測了 2022-2024 年的刀具市場規模,預計 2022/23/24 年的同比增速為 -4.8%/6.2%/6.9%。近年來部分國產刀具廠商實現了份額翻倍,2018-2021 年國內刀具市 場廈門金鷺(廈門鎢業)和歐科億幾乎都實現了市佔率翻倍,其他主要上市公司還包括中 鎢高新和華鋭精密,然而目前國產廠商替代率仍然不高,未來替代空間充足,相對來説歐 科億產能更為充足。
工業機器人產業鏈:國產替代下提升自動化率的關鍵 設備
工信部等多部委近日聯合發佈《「機器人+」應用行動實施方案》,力爭到 2025 年, 製造業機器人密度較 2020 年實現翻番,工業機器人是機器人的主體。由於自動化水平的 提升和人力成本的快速上升,根據國家統計局,我國機器人 2015 年開始得到較快產業化, 機器人密度由 2015 年的 51 台/萬人提升至 2020 年的 246 台/萬人,2023 年 1 月工信部等 多部委近日聯合發佈《「機器人+」應用行動實施方案》,目標 2025 年國內機器人密度較 2020 年實現翻倍。機器人包括工業機器人、服務機器人、特種機器人和移動機器人等, 各類機器人的應用場景不同,但核心零部件與製造環節接近,目前工業機器人佔主要市場 規模,未來服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度有望顯著提升,移動機器人也將 得到快速發展。
工業機器人成本不含系統集成部分,上游核心零部件成本就已經達到了 70%以上。根 據 Ofweek 網及《中國工業機器人產業發展白皮書》(中國機電一體化技術應用協會,2020), 減速器成本最高,達到 36%,伺服系統佔比 24%,控制器佔比 12%,三大核心零部件成 本基本呈 3:2:1。從毛利率來看,也是減速器毛利率最高,伺服系統和控制器次之,而 本體的毛利率則最低,為 15%,下游的系統集成毛利率為 35%。
「四大家族」在機器人領域絕對領先,其產業鏈一體化發展也值得國內企業借鑑。根 據 MIR,工業機器人「四大家族」佔據全球一半以上的市場空間,且目前均不同程度上布 局了運動控制和各類機器人全產業鏈。相對而言,庫卡的產業鏈一體化佈局最弱,專注於 機器人及相關技術和零部件;發那科不僅力求全產業鏈佈局,還大力推動全球化策略,全 球建立生產和銷售基地,並推動產品高端化轉型。所以從財務角度來看,發那科利潤率最 高,而庫卡最低,其核心原因在於一體化和規模優勢越顯著,則公司定價能力、全球供應鏈綜合排產能力以及應對市場波動風險的能力均會提升。
工業機器人本體:國產市佔率提升,即將迎來市場出清
工業機器人本體結構是指機體結構和機械傳動系統,也是機器人的支承基礎和執行機 構,中國機電一體化技術應用協會數據顯示本體市場空間已達到 400 億元以上。工業機器 人按照結構類型分為多關節機器人、座標機器人、SCARA 機器人、並聯機器人、工廠用 AGV/AMR 等。根據高工機器人統計,國內主要使用多關節機器人、座標機器人和 SCARA 機器人,其中座標機器人國產率較高,目前超過 60%;而 SCARA 和多關節國產率較低, 替代空間大, 近年來增量顯著;多關節同質化產品多,是內外資爭奪的重點;工廠用移動 機器人增速較快,是物流自動化的關鍵產品。機器人本體的硬件技術已經趨於成熟,主要 在結構的優化和使用體驗的提升,目前國內仍處於增長期,奪取增量是國產替代的重要手 段。
國內工業機器人銷量與通用板塊周期關聯度較高,目前站在新一輪周期的起點,預計 2023 年整體前低后高。國內工業機器人在 2015 年后加速產業化,但呈現出周期性增長, 周期走勢與通用板塊基本一致。當前在海外需求收縮的背景下,工業機器人站在了新一輪 復甦周期的起點,工業機器人現仍處於「成長性」階段的自動化產品,預計未來幾年仍將 保持 2 位數增長,MIR 預計 2023 年市場仍將承壓,此后有望迎來強勢反彈。
從國內工業機器人出貨的市場格局來看,機器人本體仍然以國外廠商為主,但國產廠 商份額已呈現逐步提升的趨勢。儘管美的集團全資收購了庫卡,但庫卡的主要生產基地都 在國外,如果將庫卡算作外資的話,結合 MIR 數據,2022 年國內市場外資佔有率達 65% 以上,國產替代仍有較大空間。國內廠商中,埃斯頓和匯川技術市佔率已接近「四大家族」, 且具有較好的盈利能力,目前具有較強出貨能力的國產上市公司還包括埃夫特、新時達、 愛仕達(錢江)、華中數控(華數)、機器人(新松)和大族激光(大族)。
移動機器人嚴格意義上不屬於工業機器人,但由於其使用場景主要是工廠的物流環節, 所以具有較強的通用屬性,類似於叉車,且目前對於人力成本的節省效果顯著,增速迅猛, AGV(自動導引運輸車)/AMR(自主移動機器人)是移動機器人的兩種主要形態。根據 MIR 預測,由於移動機器人在工廠物流環節的性價比優勢,移動機器人將迎來快速增長,GGII 預測至 2026 年,移動機器人市場規模 CAGR 將達到 40%以上。AGV(自動導引運 輸車)和 AMR(自主移動機器人)是移動機器人的兩種主要形態,AMR 主要在 AGV 的 基礎上增加了機器視覺。目前國內移動機器人市場主要被外資廠商佔據,包括歐姆龍旗下 的愛德普,以及被美的收購的庫卡,還有德馬泰克、MiR 等。除了美的旗下的庫卡,主要 國產上市公司包括海康威視、科大智能(華曉精密)、機器人(新松)、賽象科技(井源機 電)、昆船智能、蘭劍智能和工業富聯(富士康)等。
控制器:機器人的大腦,自主可控的關鍵
控制器是工業機器人控制系統的核心大腦,更是決定機器人功能和性能的主要因素, 其主要任務是控制工業機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、操作順序及動作的 時間等。控制器主要包括硬件和軟件兩部分:硬件部分是工業控制板卡,包括主控單元和 部分信號處理電路;軟件部分主要是控制算法、二次擴展開發等。一般來講,每台多軸機 器人由一套控制系統控制,也意味着控制器性能要求越高。
由於控制器相對其他核心零部件成本佔比較小,所以工業機器人領域控制器市場規模 相對較小,根據 MIR 數據,目前在 30 億元左右。從市場份額來看,據此前工控領域的統 計,國外品牌還是佔據大多數,現在國產品牌的市佔率可能有所提升。控制器國產替代較低,是因為機器人控制器和本體綁定效應強,單純做控制器難以突圍,成熟機器人廠商一 般自行開發,以保證穩定性和維護技術體系。
從事控制器的國內廠商較多,而市佔率較低的主要原因是控制器往往與本體綁定,本 體廠商一般均有控制器產品,如四大家族及其他機器人本體廠商等。控制器整體技術難度 較小,是國內廠商與國外巨頭技術差距最小的零部件,但這部分零部件很難國產替代,因 為控制器真正的國產替代需要本體的國產替代,而這一過程還相當漫長。在機器人廠商中, 埃斯頓收購了英國 TRIO 公司,已實現控制器自主供應;在專業控制器生產商中,雷賽智 能同時開發控制器和伺服驅動,已成為眾多本體廠商的供貨商。
精密減速器:機器人最關鍵的傳動裝置,同時受益於人形機器人發展
精密減速器作為機器人和機牀的核心金屬零部件,也是成本的主要佔比,產品質量對 於提升整機控制精度作用巨大,高端產品均具有非常高的製造門檻。精密減速器是工業機 器人的最大成本項,主要分為諧波減速器和 RV 減速器,由於減速原理的不同,在下游應用中各有所長;但行業壁壘均為加工和裝配精度以及材料的性能,非常依賴於長期技術積 累和精密加工設備;日本在減速器領域全球領先,目前諧波中綠的諧波相較於哈默納科在 高端領域略有差距,RV 中內資廠商相較於納博特斯克差距較大。
國內精密減速器市場規模未來均有望快速增長。根據 MIR 統計及預計,國內精密減速 器市場規模有望從 2021 年的 101 萬台增長至 2024 年的 168 萬台,其中 RV 減速器從 55 萬台增加至 89 萬台,諧波減速器從 47 萬台增加至 79 萬台,諧波減速器增速更加明顯, 主因人型、協作等機器人對諧波減速器更高的使用量。
近年來精密減速器整體國產替代速度較快,RV 減速器有望加速替代。RV 減速器目前 國產替代率不高,外資廠商仍佔據一半以上市場,根據 MIR 預測,在雙環傳動、秦川機牀 和南通振康等廠商的衝擊下,未來 2-3 年將加速國產替代,但 RV 減速器領域的國產替代 仍以中低端為主。諧波減速器的替代加速較早,近年來進入了高速替代期,這也導致了市 佔率統計數據時效性較差導致誤差;我們根據哈默納科中國公司公佈的營業收入,並假設 其減速器均價 2500 元/個,且 MIR 預測哈默納科 2024 年相比於 2021 年國內出貨同比增 速為 15%,由此計算得到哈默納科 2018/21/24 年國內出貨分別為 9.9/11.2/12.9 萬台,市 佔率分別為 33%/21%/14%;哈默納科 2018-2021 年的市場份額主要被來福諧波擠佔, 2021-2024 年將加速國產替代,其中綠的諧波目前已經市佔第一。
激光設備產業鏈:高成長性,國產設備具有相對優勢
激光產業鏈分為上中下游,下游切割、焊接在各行業的設備應用貢獻了主要市場規模, 而中游的激光器,決定了激光設備的技術水平。激光設備產業鏈較為複雜,下游激光設備 主要應用於切割、焊接等環節,應用行業眾多,通用設備屬性較強。中游環節中,激光器 是激光設備的核心,目前激光器以光纖激光器和半導體激光器為主。光纖激光器和半導體 激光器所對應的上游原材料主要有光學元件和器件以及相關材料,最為核心的是激光芯片 及其疊陣產品。此外,激光控制系統也十分關鍵,是通用激光設備運動控制的核心。
激光器:激光設備的核心,競爭較為激烈,集中度逐漸提升
激光技術起源於 20 世紀 60 年代,激光器是激光的發生裝置,主要由泵浦源和具有 亞穩態能級的增益介質組成。泵浦源為實現並維持粒子數反轉產生躍遷輻射創造條件,泵 浦方式主要有電泵浦、化學泵浦、光泵浦、氣動泵浦四種,其中光泵浦和電泵浦應用最為 廣泛。泵源產生的能量傳輸至增益介質中,增益介質可以是固體(如 YAG、半導體、光纖)、 氣體(如 CO2)或液體(化學溶液)。增益介質中的粒子被激發到較高的激發能級,實現 離子數反轉,反轉后的粒子以輻射形成從高能級轉移到基態后從纖芯中輸出激光。激光器 中常見的組成部分還有諧振腔,諧振腔為關鍵的組成部分,可使腔內的光子有一致的頻率、 相位和運行方向,還能改變諧振腔長度來調節所產生激光的模式。除了按照增益介質分類, 激光器也可以按照工作性質分位連續和脈衝,按照輸出功率分為高、中、低,按照輸出波 長分為紅外、可見光、紫外等。
目前激光器以半導體激光器和光纖激光器為主。根據 Laser Focus World的統計,2020 年全球半導體激光器和光纖激光器的市場佔比達到了 68%,半導體激光器和光纖激光器具 有結構簡單、轉換效率高、輸出功率高等特點。半導體激光器既可直接作為激光器使用, 也可作為光纖激光器和固體激光器等需要使用光進行激發的激光器的泵浦源。半導體激光 器的核心零部件是激光芯片以及光纖耦合模塊,激光芯片通過電泵浦的方式產生能量光束, 通過光纖耦合集中輸出。將多個半導體泵浦源尾纖可以集成到單個激光器上,從而提升激 光器的精度和亮度。
全球激光器市場穩步增長,中國激光器市場及國產化率持續提升,中國激光器與通用 板塊周期高相關,預計將引來新一輪增長。根據中國科學院武漢文獻情報中心統計,目前 全球激光器市場規模已超過千億元人民幣,中國激光器市場規模佔比不斷提升,已超 70%。 同樣根據中國科學院武漢文獻情報中心統計,2021 年我國 1.5KW 以下光纖激光器國產化 率已超過 80%,1.5KW 以上光纖激光器國產化率已超 85%,並且還將持續提升。國內激 光器市場規模不斷提升,但增速與通用製造業增速高度相關,我們預測激光器將隨通用制 造業一同復甦。
國產光纖激光器市佔率快速提升,激光器相關上市公司也快速增加。據中國科學院武 漢文獻情報中心《2021 中國激光產業發展報告》統計,中國本土激光快速發展,加快國 產替代,儘管 2021 年 IPG 集團 仍位居第一,但市場佔比下滑至 42%;位居第二、第六 位的中國本土上市公司鋭科激光、傑普特積極搶佔市場份額,未上市的創鑫激光也有較高 市佔率。此外,其他激光器相關上市公司也快速增加,其中長光華芯是核心國產激光芯片 供應商,激光器其他元器件還包括光纖、光柵、光學晶體等。
激光控制系統:包含伺服系統和振鏡系統,玩家少而精
激光控制系統作為激光加工設備的「大腦」,決定了設備的精度、效率,本質上就是 應用於激光的工控系統,主要分為伺服系統和振鏡系統。激光加工設備必須要進行運動控 制,激光加工設備的控制系統本質上就是應用於激光的工控系統,但其需要適配於激光加 工的精度及環境要求。振鏡由 X-Y 光學掃描頭、電子驅動放大器和光學反射鏡片組成,電 腦控制器提供的信號通過驅動放大電路驅動光學掃描頭,從而在 X-Y 平面控制激光束的偏 轉,振鏡控制系統主要應用於激光標刻、激光精密切割、激光焊接及其他微加工領域,區 別於在普通激光加工中的伺服系統。
中低功率激光切割控制系統已實現國產替代,國外廠商仍在高功率領域佔據絕對優勢, 代表廠商為柏楚電子和金橙子。根據柏楚電子公告,國產激光切割控制系統具有較高性價 比,在穩定性、可靠性、精度、速度、易用性等方面已具備優勢,因此國內龍頭(柏楚電 子、維宏股份、奧森迪科)的中低端激光控制系統已在國內完成國產替代,市佔率約為 90%, 其中柏楚電子約佔 60%。然而,由於國內行業整體起步較晚且國外廠商在數控系統、高端 製造等領域技術領先,國內高功率激光控制系統市場仍被德國倍福、德國 PA、西門子等國外公司壟斷,市佔率超 80%。根據金橙子公告,在振鏡系統領域,金橙子總體市佔率 30%以上,基本完成了中低端的國產替代,但在中高端領域,仍被德國公司壟斷,將發力 中高端的國產替代。
激光設備:主要應用於切割,下游需求較為強勁
激光設備高速增長,增速變化幅度與通用製造業一致。相對於傳統加工工藝,激光加 工具有適用對象廣、材料變形小、加工精度高、低能耗、污染小、非接觸式加工、自動化 加工等優點,目前已成為一種新型製造技術和手段。歐美主要發達國家在機械、汽車、航 空、鋼鐵、造船、電子等大型製造產業中,已開始大規模使用各項激光加工工藝。受益於 我國製造業升級,國內激光加工市場保持穩定增長,根據激光行業觀察微信公眾號《2022 年中國激光設備行業研究報告》,目前市場總體規模已接近千億,報告預計 2026 年市場規 模將接近 2000 億元。
激光設備市場一超多強,各公司主要應用領域側重有所不同。受益於新能源產業的快 速發展,我國激光設備市場國產化率不斷提升,目前國內廠商呈現一超多強的態勢。根據 激光行業觀察微信公眾號《2022 年中國激光設備行業研究報告》,2021 年大族激光是行業 龍頭,華工科技、海目星、聯贏激光、帝爾激光和光韻達的市佔率均在 1%以上。各公司 側重行業略有不同,大族激光已成為立足於多行業的平臺型激光公司,華工科技主要從事 汽車領域,聯贏激光專注於激光焊接,海目星主要從事鋰電設備,帝爾激光從事光伏設備。
成形設備:包括注塑、壓鑄、壓力、鍛壓設備等
注塑機:主要服務於橡塑工業,增速較為穩定
注塑成型技術是塑料產品製造的主要方式,近年來我國注塑成型裝備市場規模穩步增 長。注塑機是指將熱塑性塑料或熱固性塑料利用塑料成型模具製成各種形狀的塑料製品的 主要成型設備。注塑機由注射系統、合模系統、液壓傳動系統、電氣控制系統、潤滑系統、 加熱及冷卻系統、安全監測系統等組成。根據中國塑料機械工業協會統計,2021 年我國 注塑成型裝備市場規模已經達到了 243.8 億元,相較於 2016 年 211.6 億元的行業規模,5 年 CAGR 為 2.87%,基本與塑料行業增速一致。根據中國塑料機械工業協會的預測,預 計未來幾年我國注塑成型裝備市場規模將以不低於 2%的年增速穩步增長,2024 年市場規 模有望突破 260 億元。
國產注塑機技術進步,逐漸替代進口,切入汽車行業為主的高端注塑機市場。過去我 國注塑機企業主要佔據中低端市場,在高端市場領域,注塑成型裝備主要應用於汽車行業, 過去汽車行業注塑機主要以恩格爾、克勞斯瑪菲(已被中國化工科學研究院收購)、住友 等海外品牌為主。在當前汽車產業輕量化、電動化的大趨勢下,採用塑料能夠減輕汽車自 重,從而達到降低汽車排放、提高燃油效率的效果。近年來國產新能源車企快速崛起,整 車銷量佔比顯著提升,帶動國內汽車零部件企業崛起,逐漸取代外資高端整車和零部件企 業份額。同時國內注塑機產品不斷進步,在高端市場正在逐步縮小與外企的差距。隨着國 產整車和零部件企業崛起以及國產注塑機技術不斷進步,海天、伊之密、力勁等國產注塑 機企業不斷切入汽車行業為主的高端注塑機市場,開始逐步替代外資高端品牌。
海天是國內注塑機行業龍頭,伊之密躍居行業第二。根據中國塑料機械工業協會的數 據,2021 年我國注塑成型裝備市場規模達到 243.8 億元,同期海天國際注塑機板塊的國 內市場營收達到了 110.9 億元,2021 年海天國際在國內注塑機行業市場份額達到了 45.5%, 為國內行業龍頭。伊之密近年來通過持續加大技術投入,在注塑機行業的市場份額持續提 升,2021 年已超越震雄集團,注塑機業務收入規模躍居國內第二。
壓鑄機:受益於一體化壓鑄趨勢,未來市場空間廣闊
2020 年我國傳統壓鑄機市場規模在 30 億元左右,受益於鋁替代鋼而總體呈持續增長 趨勢。我國製造業規模全球第一,也是世界上最大的壓鑄機市場。全國壓鑄機市場規模沒 有明確的統計數據,我們根據中鑄科技公佈的 2019 年國內壓鑄機市場份額以及行業龍頭 力勁科技壓鑄機業務歷年收入和內銷佔比大致推算行業空間。我國壓鑄機市場總體呈增長 趨勢,市場規模從 2012 年的 17 億元增長至 2020 年的 30.5 億元,CAGR 為 6.7%,説明 受益汽車行業規模擴大以及鋁代鋼帶來壓鑄件佔比提升,壓鑄機需求在緩慢擴大中。根據 中鑄科技官網,力勁科技佔據國內壓鑄機的半壁江山,目前伊之密的市佔率也在不斷提升。
預計到 2030 年全球壓鑄機及相關設備市場規模將從 2020 年的 75 億元增長至 713 億元,壓鑄機已主要應用於汽摩領域,通用屬性減弱,一體壓鑄將使全球壓鑄機市場持續 高增長。根據中國壓鑄網,中國約佔全球壓鑄機市場的 40%左右,因此我們根據我國 2020 年壓鑄機市場 30.5 億元的市場規模,假設全球傳統壓鑄機市場規模 2020 年為 75 億元。 力勁科技公告顯示其 2020-2023 年營業收入 CAGR 為 27%,由於一體壓鑄需求的拉動 我們假設未來十年行業需求複合增速為 25%,我們預計到 2030 年全球壓鑄機及相關設 備市場規模約 713 億元;其中預計一體壓鑄的佔比將持續升高,一體壓鑄需求將使全球 壓鑄機市場在未來十年持續高增長。一體壓鑄主要應用於汽車生產領域,壓鑄機行業的通 用屬性將減弱,但整體注塑、壓鑄等成型設備也將受到通用板塊復甦的利好。
壓力機:包括通用壓力機及專業壓力機,部分下游行業需求高景氣
壓力機是最主要的金屬成形設備之一,也分為通用壓力機和專用壓力機,包括衝牀、 液壓機、冷鐓機等。壓力機(包括衝牀、液壓機)是一種結構精巧的通用性壓力機。具有 用途廣泛,生產效率高等特點,壓力機可廣泛應用於切斷、衝孔、落料、彎曲、鉚合和成 形等工藝。通過對金屬坯件施加強大的壓力使金屬發生塑性變形和斷裂來加工成零件。機 械壓力機工作時由電動機通過三角皮帶驅動大皮帶輪,經過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊 機構,使滑塊和凸模直線下行。機械壓力機在鍛壓工作完成后滑塊程上行,離合器自動脱 開,同時曲柄軸上的自動器接通,使滑塊停止在上止點附近。
從國內市場來看以壓力機為主的金屬成形設備市場規模較為穩定,預測未來呈現穩步 上升態勢等。壓力機是最主要的金屬成形設備,而注塑機則往往從事非金屬的成形工作。 根據 MIR 數據,目前以壓力機為主的國內金屬成形設備市場規模已達到 600 億元以上, MIR 預測未來市場規模呈現穩步上升態勢。
壓力機伺服化是目前壓力機的一大趨勢,伺服壓力機為新一代智能成形裝備,性能超 越傳統壓力機。伺服壓力機由伺服電機進行驅動控制,可以任意編程滑塊的行程、速度、 壓力等。相比傳統壓力機,伺服壓力機衝速更高,且可根據衝壓產品設定不同曲線,實現 自動化柔性控制,從而提高加工效率與精度,節約能耗成本,廣泛適用於各種複雜衝壓件 高效生產和輕量化材料的冷熱成形。
全球伺服壓力機市場回覆穩定增長,國內滲透率仍有提高空間。根據亞威股份公司公 告及 QY Research,2022 年,全球伺服壓力機消費額達 89.48 億元,同比增長 5%,未來 預計同步金屬成型企業數字化轉型趨勢,保持穩定增長;2021 年,日本伺服壓力機滲透 率為 95%,歐洲滲透率為 40%-50%,國內滲透率水平仍遠低於國際,主要由於大多本土 機牀廠商不具備技術優勢,同時成本端承壓導致產量受限,未來隨國產數控技術突破、下 遊產品需求複雜化、國家節能政策引導,國內伺服壓力機市場有望出現井噴式增長。伺服 衝牀主要玩家包括德國舒勒、日本會田、日本天田、日本小松、中國臺灣金豐、中國臺灣 協易等,以外資廠商為主,國產替代空間大。
國內壓力機的主要廠商的技術路線和從事領域略有不同,多數銷售規模較小,有待提 高集中度和國產化率。國內壓力機廠商包括上市公司中的亞威股份、寧波精達(維權)、思進智能、 合鍛智能等,非上市公司包括揚州鍛壓、天津鍛壓、濟南二機牀等,各廠商的技術路線和 從事領域略有不同,如亞威股份主要從事通用壓力機、折彎機及衝牀,寧波精達主要從事 專用壓力機、思進智能主要從事冷鐓成形設備、合鍛智能主要從事液壓機等,各廠商各有 所長,但整體規模較小,有待進一步提升集中度及國產化率。
叉車:國產叉車出海及電動化趨勢顯著
預計國內需求底部復甦在即。叉車需求主要來自制造業、物流業需求。根據中國工程 機械協會,我國叉車銷量從 2011 年的 31.4 萬輛增長至 2021 年的 109.9 萬輛,CAGR13.3%。 受益於國內製造業+物流業規模擴大、滲透率提升、全球競爭力提升三大邏輯,我們預計 我國叉車市場規模未來 5~10 年仍將保持 10%左右的年均複合增速。同時短期內叉車需求 與 PMI 等經濟景氣指標一致,從歷史上看存在 3 年左右的行業需求周期。本輪叉車景氣周 期下行始於 2021 年三季度,2022 年二季度的局部疫情反覆加重了行業需求的低迷,但隨 着國內疫情政策進一步優化和生產的恢復,叉車需求從 2022 年四季度開始逐步復甦進入 上行階段。
鋰電平衡重叉車引領新增長點,龍頭公司安徽合力和杭叉集團收入增速高於銷量增速。 平衡重叉車鋰電化以及油價上漲帶來經濟性提升,國內平衡重叉車快速電動化;根據中國 工程機械協會,我國電動平衡重叉車在平衡重叉車中的滲透率從 2020 年的 16.4%提升至 2022 年前五個月的 21.9%,較歐洲的 58%仍有較大提升空間。電動平衡重叉車單價基本 為燃油平衡重叉車的 2 倍,平衡重叉車快速電動化,龍頭公司安徽合力和杭叉集團收入增 速料將快於銷售臺數增速。我們預計 2023 年龍頭公司叉車銷量同比增長 10%左右,考慮 到高價值量的電動平衡重叉車國內滲透率提升,我們預計 2023 年龍頭公司國內收入同比 增長 15%左右。
鋰電化帶動中國叉車全球競爭力提升。隨着鋰電池技術的不斷成熟,鋰電池逐漸取代 鉛酸電池成為電動叉車主流技術路線,根據安徽合力的投資者調研紀要,2021 年我國鋰 電池叉車在電動平衡重叉車和電動倉儲式步行叉車的佔比分別達到 42.8%和 53.2%。過去 中國叉車出口主要以價值量較小的電動步行式倉儲叉車為主(2020 年出口臺數佔比 60%); 高價值量的平衡重叉車領域,受限於內燃叉車發動機和變速箱的技術,我國企業與海外巨 頭豐田、凱傲相比存在技術劣勢。但 2021 年以來,隨着平衡重叉車鋰電化以及油價上漲 帶來的經濟性提升,利用國內成熟的新能源車產業鏈技術,我國叉車企業在鋰電平衡重叉車領域競爭優勢顯著,彎道超車海外巨頭。
鋼價下降對盈利能力有顯著拉昇作用。龍頭公司安徽合力和杭叉集團毛利率相對較低, 從歷史上看,鋼材價格上漲將嚴重影響公司毛利率水平。根據我們對安徽合力的調研,2021 年鋼材在公司主營成本的佔比達到了 40%;我們做了一個鋼價對公司毛/淨利率的敏感性 分析測算,得出的結論是在其他條件都不變的情況下,2021 年鋼價每下降 5 個百分點, 對應公司的毛利率將提升 4.2 個百分點。鋼價大幅下跌有望顯著提升公司盈利能力。
增材製造:變革性生產技術,千億級朝陽產業
增材製造具有較強的通用屬性,增材製造理念歷史悠久,產業化歷程相對短暫。增材 製造,通常俗稱為 3D 打印,定義為以數字模型文件為基礎,通過軟件與數控系統將專用 的金屬材料、非金屬材料以及醫用生物材料,利用軟件進行設計和優化,通過專用的打印 設備按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積,製造出實體物品的製造技術。 增材製造核心設備為 3D 打印機,目前增材製造在工業中常被用於航空航天、醫療、模具、汽車等領域特殊零部件製造。增材製造並不是一個全新概念,早在 19 世紀末期美國和法 國就有了關於使用層合方法生成地圖模型的方法,但都停留在圖紙層面。1986 年 3D Systems 成立,標誌着增材製造進入產業化。1995 年德國 Fraunhofer 激光技術研究所(ILT) 推出 SLM 技術,激光技術開始被應用於增材製造並逐步普及。整體來看我國增材製造產 業化相對短暫,但隨着美歐的 3D 打印底層技術專利在 2009-2015 年陸續到期,我國增材 製造市場開始進入發展快車道。根據中國增材製造產業聯盟,2022 年我國 3D 打印市場規 模有望達到 330 億元。
增材製造使用材料逐步累加形成需要產品,和傳統制造擁有本質區別。增材製造與傳 統制造的最大差別在於傳統制造使用車、銑、刨、磨、鑽等工具依靠機械外力實現多余材 料去除,或者直接使用鑄造和鍛造工藝實現產品製造與加工,而增材製造則是使材料一點 點累加形成需要的形狀。原理上的本質差異使得增材製造和傳統制造在原料使用、技術設 備、應用領域方面均有一定差異。
我國增材製造 2021 年規模達 262 億元,仍處於快速發展通道。隨着美歐的 3D 打印 底層技術專利在 2009-2015 年陸續到期,我國增材製造行業專利授權量快速增長,推升行 業景氣度。疊加政策、要素成本以及下游需求的拉動,我國增材行業近年來實現快速增長。 根據中國增材製造產業聯盟,2021 年我國增材製造產業規模達 262 億元,2018-2021 年 CAGR 為 29%。根據賽迪諮詢,2024 年中國 3D 打印市場規模有望突破 500 億元,相較 2021 年同比提升 91%,2021-2024 年 CAGR 為 24%。
產業鏈以中游設備商為核心,廠商豐富,上市公司較少。市場化需求衍生出完整產業 鏈,增材製造以技術為關鍵,設備為核心,產品為最終體現形式,整體產業鏈可以分為上 中下游。從上市公司角度來看,上游領域主要是生產所需原材料和增材製造設備的核心硬 件和輔助設備,原材料主要為金屬粉末和非金屬材料,主要上市公司有鉑力特、有研新材; 硬件為核心的激光器、振鏡系統和引擎,主要上市公司有大族激光、鋭科激光、金橙子; 輔助設備主要包括 3D 建模軟件和掃描儀,主要廠商有鉑力特。中游即為增材製造設備, 增材製造的核心是中游的設備製造,設備按照原材料類別可分為金屬打印和非金屬打印,金屬領域的主要上市公司有鉑力特,非金屬領域的主要廠商有擬上市的華曙高科。下游主 要為各應用領域,航空航天、醫療、汽車、高校科研院所為主要應用領域,主要上市公司 有航空航天的超卓航科(維權),以及涵蓋多個上市主體的中航工業,汽車領域的一汽集團,醫療 領域的時代天使。
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