高端装备“扬帆出海”系列（一）：三论工业机器人：突围

强弱之论：日本和美国工业机器人的发展差异。通过对比美国、日本工业机器人发展，可以看出，工业机器人行业离不开三个要素：1）劳动力短缺是工业机器人产业发展的核心推动力；2）发展强劲的下游应用领域是工业机器人发展的加速剂；3）政府政策引导与支持是工业机器人发展的强力后盾。 美国作为工业机器人诞生地，发展缓慢的核心原因在于：1）相比于1960年代美国制造业平均时薪（2.1美元），工业机器人的初始投资成本较大，使用成本过高（5.5美元）；2）美国制造业劳动力充足，失业率维持高位；美国政府的政策指引是积极创造就业机会；3）美国制造业企业盈利能力处于低位，对工业机器人等设备资本开支意愿较弱。 日本作为工业机器人的发扬地，成为“工业机器人王国”的原因在于：1）20世纪60-80年代，日本经济全面增长，社会老龄化背景下对于劳动力的需求显著增长；2）当时日本工业机器人的成本与制造业雇员年薪差距不大；3)汽车等下游需求高速成长，同时政府对机器人行业发展的政策支持。 得失之论：从财务角度出发，探寻发那科发展背后的内力和外力。发那科成立于1972年，成立50多年以来，形成以数控系统业务起家，进而延伸工业机器人、数控机床的产品布局，是全球当之无愧的工厂自动化传奇。复盘发展历史，发那科核心竞争优势在于：1）工业机器人核心零部件自供，打造产业链一体化，盈利能力在四大家族中拥有绝对优势；2）面对日本内生需求低迷、自动化市场饱和，前瞻性开辟海外市场并实现服务网络闭环；3）单一业务存在周期性波动，上下游拓宽产品链，形成互补和集成，对冲风险。 内外之论：当国内工业机器人市场增速放缓。我国制造业同样也面临劳动力市场的转变和产业升级的需求两大困境。人口老龄化影响下劳动力人口的下滑，叠加工业机器人使用成本的降低，“机器替人”成为核心主题。据睿工业，我国作为全球最大的工业机器人市场，实现2012年2.7万台至2022年28.2万台的“十年十倍”螺旋式增长，但同时市场存在一定的供需“剪刀差”，进行海外开拓逐渐成为行业发展的重要出口。国产品牌凭借核心零部件国产化及机器人控制器技术能力提升，市占率由2021年的32.1%提升至2023年的45.1%，创历史新高。国产品牌已形成相对完整的工业机器人产业链，产品质量、核心技术自主能力、品牌知名度也在不断提升，对内国产替代加速进行，对外将目光投向日韩、东南亚等国际市场。进行海外市场拓展以寻求新的增长点，逐渐成为行业提升天花板的重要路径。 行业马太效应加剧，头部厂商卡位优势凸显。1）汇川技术：国内工业自动化龙头，打造机器人一体化服务；2）埃斯顿：2023年工业机器人出货量位居国产品牌第一，核心零部件自主率高；3）埃夫特：加强焊接、喷涂和通用平台产品，提升国外影响力。 行业投资评级与投资策略。国内制造业面临劳动力短缺和产业升级的困境，“机器替人”是核心趋势。本土头部工业机器人厂商聚焦新兴产业，通过大负载机器人、定制化解决方案和完善的供应链及售后渠道，将受益于新能源、汽车产业链国产化、高端应用兴起的发展机遇。头部厂商将凭借产业卡位优势，持续享受新兴产业带来的窗口期，行业马太效应将会加剧显现。给予工业机器人行业“推荐”评级。建议关注三大国产工业机器人龙头，埃斯顿、汇川技术和埃夫特。 风险提示：下游复苏不及预期，国产替代进度，原材料价格，市场竞争等。 重点公司盈利预测、估值及投资评级 投资主题 报告亮点 本篇报告以三论形式展开： 第一论—强弱之论：日本和美国工业机器人的发展差异。通过对比美国、日本工业机器人发展，可以看出，工业机器人行业离不开三个要素：1）劳动力短缺是工业机器人产业发展的核心推动力；2）发展强劲的下游应用领域是工业机器人发展的加速剂；3）政府政策引导与支持是工业机器人发展的强力后盾。 第二论—得失之论：从财务角度出发，探寻发那科成功背后的内力和外力。 复盘发展历史，分析发那科核心竞争优势在于：1）工业机器人核心零部件自供，打造产业链一体化，盈利能力在四大家族中拥有绝对优势；2）面对日本内生需求低迷、自动化市场饱和，前瞻性开辟海外市场并实现服务网络闭环；3）单一业务存在周期性波动，上下游拓宽产品链，形成互补和集成，对冲风险。 第三论—内外之论：当国内工业机器人市场增速放缓。通过阐释我国制造业面临劳动力市场的转变和产业升级的需求两大困境，看好“机器替人”的长期发展。国产品牌的发展路径主要集中于：对内国产替代加速进行，对外将目光投向日韩、东南亚等国际市场。 投资逻辑 国内制造业面临劳动力短缺和产业升级的困境，“机器替人”是核心趋势。 本土头部工业机器人厂商聚焦新兴产业，通过大负载机器人、定制化解决方案和完善的供应链及售后渠道，将受益于新能源、汽车产业链国产化、高端应用兴起的发展机遇。头部厂商将凭借产业卡位优势，持续享受新兴产业带来的窗口期，行业马太效应将会加剧显现。给予工业机器人行业“推荐”评级。建议关注三大国产工业机器人龙头，埃斯顿、汇川技术和埃夫特。 一、强弱之论：日本和美国工业机器人的发展差异 （一）美国：工业机器人诞生地，成本过高+政府引导不足 世界上第一台工业机器人在美诞生。1956年美国发明家乔治·德沃尔（George Devol）和物理学家约瑟·英格柏格（Joe Engelberger）成立了一家名为Unimation的公司，并于1959年推出了世界上第一台工业机器人，命名为Unimate。1961年，Unimation公司生产的世界上第一台工业机器人Unimate在美国通用汽车公司安装运行。这台工业机器人用于生产汽车的门、车窗把柄、换档旋钮、灯具固定架，以及汽车内部的其他硬件等。 遵照磁鼓上的程序指令，Unimate机器人4000磅重的手臂可以按次序堆叠热压铸金属件。 Unimate机器人成本耗资65000美元，但售价仅为18000美元。 图表1世界上第一台工业机器人Unimate 图表2Unimate的机械臂 1960年代工业机器人每小时成本高达5.5美元左右。我们参考当时Unimate的制造成本做出如下假设： 1）安装调试费用约为工业机器人本体价格的5%，每年检测维修和升级改造费用约占工业机器人本体价格的15%； 2）当时每台工业机器人使用寿命约为三年，除去节假日每年50周；检测维修和升级改造时间占使用时间30%； 3）工业机器人每小时成本费用=（本体价格+其他所有费用）/工作时间。 经过测算可以得出1960年代工业机器人每小时成本费用约为5.53美元。 图表31960年工业机器人成本测算 相比于当时美国制造业平均时薪，工业机器人使用成本过高。工业机器人的初始投资成本较大，包括购买机器人本体、安装调试费用以及维护和修理费用，尤其是在技术还不够成熟、维修服务不够普及的情况下。1960年，美国制造业人员平均时薪仅为2.1美元左右，直到1977年前后才达到工业机器人的使用成本，极大限制了企业尤其是制造业公司采用工业机器人技术的能力，巨大的成本差异使得企业需要权衡投资回报率和长期效益之间的关系。 图表4美国制造业平均时薪（美元） 1960年代美国制造业劳动力充足，失业率维持高位，无需工业机器人大批量应用。第二次世界大战后，美国迎来生育高峰，导致60至70年代劳动力充沛。根据美国劳工部统计，60至70年代美国制造业就业人数达到历史高位，介于1200万至1500万人之间，充足的劳动力资源使得“机器替人”的迫切性较低。同时，从60年代末开始，美国失业率攀升，从4%上升至约10%。当时，美国政府的主要任务是提供更多就业岗位以降低失业率，而不是发展工业机器人以避免更多人失业。因此，政府既未将工业机器人列为重点发展项目，也未给予财政支持或组织科研力量加强研发。 图表5美国制造业就业人数（千人） 图表6美国失业率（%） 工业机器人的成长与当时美国就业政策存在冲突。美国政府的政策指引方向是积极创造就业机会，提供职业培训和教育项目，以增强工人的技能和就业竞争力。此外，政府高度重视工人权益，实施了多项促进就业的措施，如失业救济、就业援助和工会支持。这些政策在很大程度上缓解了失业问题，但也间接阻碍了机器人技术的普及。工业机器人作为劳动力的替代品，其推广会减少工业企业对于劳动力的需求，进一步加剧失业状况的发生。这种政策环境使得美国工业机器人的发展步伐相对缓慢，形成了技术进步与就业保护之间的矛盾和冲突。 图表7美国政府关于就业的相关政策 美国制造业企业盈利能力持续处于低位，整体对工业机器人等设备资本开支意愿较弱。 企业的盈利能力和对新技术、新设备的资本开支呈强正相关。由于利润不足，许多美国制造业企业难以承担工业机器人高昂的初期投资和维护成本，进一步限制了工业机器人的广泛应用。据美国经济分析局，1960到1970年代，美国制造业企业利润维持在300亿美元以下，设备投资额在200亿美元以下，处于相对较低水平；受制于经济压力和盈利能力下降，制造业企业更倾向于控制成本而非大规模投资于自动化设备，延缓了工业机器人在美国的普及和发展。 图表8美国制造业企业税后利润（百万美元） 图表9美国制造业设备投资（十亿美元） 国内需求低迷叠加政府支持力度较小，美国本土工业机器人制造商面临产量、盈利双重困境。据1983年美国国际贸易委员会发布的《COMPETITIVE POSITION OF U.S. PRODUCERS OF ROBOTICS IN DOMESTIC AND WORLD MARKETS》分析了1979至1982年间美国工业机器人产业的发展情况。自1961年第一台工业机器人问世以来，到1979年美国国内的工业机器人产量仅为614台，产能利用率约为50%。美国工业机器人制造商普遍出现亏损现象。美国工业机器人制造商盈利的中位数在1979年为亏损23%，而1983年更是达到了亏损49%。在这种形势下，美国企业选择进行技术输出，开拓海外市场，以应对国内市场的萎靡和高额亏损。然而，这一策略也导致美国错过了工业机器人快速发展的关键时期。 图表10美国工业机器人产量与产能利用率 图表11美国工业机器人制造商盈利中位数 （二）日本：工业机器人的发扬地，劳动力短缺背景下，下游需求的爆发 日本成为“工业机器人王国”，在国际市场占有重要份额。日本自1960年引入工业机器人概念后，开始了自主研发和生产机器人的道路。日本在1967年由川崎重工业公司从美国Unimation公司引进机器人及其技术，1968年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机器人。80年代中期，日本机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。经过几十年的发展，日本在工业机器人领域培养了非常强大的实力和影响力。工业机器人龙头如发那科（FANUC）、安川（Yaskawa）、川崎（Kawasaki）等在全球范围内享有很高的地位。 图表12日本工业机器人订单量（百万日元） 图表13日本工业机器人产量变化趋势（台） 日本工业机器人拥有雄厚的技术实力和完善的产业链。日本工业机器人产业链涵盖从核心零部件制造到整机集成和应用的各个环节。日本企业如哈默纳科、纳博特斯克在上游零部件领域处于领先地位，中游整机厂发那科、安川支撑了工业机器人的高精度和高效率，下游日产汽车等则为最好的应用场景。强大的供应链管理与上下游企业的密切合作，确保了日本工业机器人产业在技术创新、质量控制和市场响应方面保持世界领先水平。 图表14工业机器人关键技术专利来源 日本工业机器人发展史大致可分为四个阶段，迅速完成产业链布局。20世纪70年代，日本劳动人口比例下降，劳动力成本上升，同时日本汽车行业崛起对汽车生产自动化需求旺盛，在这样的背景下，日本工业机器人行业迎来30年左右的黄金发展期。日本工业机器人发展史可分为“摇篮期”、“实用期”、“普及提高期”和“平稳增长期”，其中1980年起工业机器人的大规模应用缓解了日本劳动力不足的问题，同时帮助提升了制造业的生产效率，实现了工业机器人行业跨越式的转型与升级。 图表15日本工业机器人发展简史 20世纪60-