智能焊接机器人行业专题：智能焊接大势所趋，钢结构行业放量在即

证券研究报告|2024年11月21日 智能焊接机器人行业专题 智能焊接大势所趋，钢结构行业放量在即 行业研究·行业专题 机械设备 投资评级：优于大市（维持） 证券分析师：吴双 0755-81981362 wushuang2@guosen.com.cn S0980519120001 焊接需求大、焊工短缺，钢结构等非标场景机器换人需求迫切 •焊接机器人现状：传统焊接机器人以示教机器人为主，已广泛应用于流程标准化的汽车、3C等行业；但在钢结构/船舶等行业中，焊接呈现“多品类、小批量、非标件”的特点，仍以人工焊接为主，只有焊接智能化才能满足此类非标场景的柔性化焊接需求，实现机器换人。 •钢结构、船舶等行业机器换人大势所趋，智能转型升级是必然趋势。钢结构等行业焊接需求大，而焊接生产环境较差、焊接经验要求高导致年轻人就业意愿不足，成熟焊工出现短缺且焊工成本持续上升，叠加较为激烈的行业竞争，钢结构企业有迫切的降本增效需求。在此背景下，技术进步使得非标场景的智能焊接机器替人已经具备可行性，从单层到多层焊的智能焊接技术正在持续取得突破。相比人工焊接，智能焊接机器人效率高、一致性强，同时依托于国内成熟的供应链体系已逐步具备性价比优势。 •钢结构企业已开展焊接智能化工作，船舶、重工业等行业伴随技术成熟也有望跟随。钢结构行业龙头鸿路钢构2021年成立智能制造研发团队，加速推进焊接智能化，2023年8月和2024年4月两次大规模招标智能焊接机器人，预示着相关技术已经逐步成熟，其他钢结构厂商也在积极布局产线智能化。除此之外，船舶、重工业、航空航天等行业机器替人难度更大，整体仍以人工焊接为主，未来也具备智能化升级的空间，船舶行业已有部分成熟焊接解决方案案例。从焊工人数看，2025/2035年钢结构焊工人数需求或达35/50万人，船舶行业中国船级社当前持证焊工数量约18.78万人，按照1台机器人替换2-3名焊工测算，钢结构和船舶行业长期智能焊接机器人需求约为20-35万台。 钢结构行业智能焊接机器人放量在即，核心难点在于算法和Know-how工艺库 •钢结构行业智能焊接机器人放量在即，预计未来5年市场空间累计可达166亿元。考虑1台机器人替换2-3名焊工，未来5年机器换人渗透率达35%，据此测算钢结构行业智能焊接机器人累计市场规模达166亿元；远期考虑船舶行业机器换人，智能焊接机器人还有潜在巨大空间。 •智能焊接核心在于软件算法和Know-how工艺库，硬件端可通过传统机器人供应链迭代升级完成。钢结构、船舶等行业焊缝种类多、工艺复杂度高、场景多样，使得非标属性突出，智能焊接核心在于需要根据工件信息和工艺Know-how数据库，通过算法自动定位并提取焊缝，自动规划加工路径，根据板材、板厚和焊接位置自动匹配工艺，完成整个焊接过程；硬件端可沿用传统焊接机器人供应链迭代升级完成适配。 •全产业链推动智能焊接机器人放量，相关企业将充分受益。硬件环节包括本体、焊接电源及相关焊接套件等，主要企业包括库卡、大族机器人、埃斯顿、埃夫特、麦格米特等，软件环节壁垒更高，格局相对更好，主要企业包括柏楚电子、智流形等，其中柏楚电子在激光切割控制系统深耕多年，复制算法优势切入智能焊接先发优势显著，集成企业包括中集飞秒、行健机器人、倍可机器人等。 投资建议：维持“优于大市”评级 •智能焊接大势所趋，钢结构行业已开始从0到1放量，相关企业将充分受益。重点推荐激光切割控制系统龙头【柏楚电子】，关注本体厂商 【埃斯顿】、【埃夫特】、激光焊接设备厂商【大族激光】等。 风险提示：智能焊接技术发展不及预期；下游企业的焊接智能化改造意愿不及预期；智能焊接机器人行业竞争加剧。 归母净利润（亿元） EPS（元） PE 所属 类型 代码 公司 投资评级股价（元）市值（亿元） 23A 24E 25E 23A 24E 25E 23A 24E 25E 表19：智能焊接机器人产业链相关标的最新估值（截止到2024年11月20日） 运控688188.SH柏楚电子优于大市1954017.299.8913.024.984.816.34394131 系统 688255.SH 凯尔达 未评级 28 28 0.25 0.50 0.75 0.23 0.45 0.68 110 56 37 本体 厂商 002747.SZ 埃斯顿 未评级 45 158 1.35 0.40 1.86 0.16 0.01 0.20 114 1765 89 688165.SH埃夫特-U 未评级 25 78 -0.47 N/A N/A -0.09 N/A N/A -166 N/A N/A 设备002008.SZ大族激光未评级182998.2017.4011.590.781.671.08361726 厂商 资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理 注：所有未评级标的盈利预测均为Wind机构一致预测 所处阶段：已实现从0-1突破，钢构行业放量在即 •必要性：焊接需求稳健增长背景下，钢结构等非标行业焊工短缺现象突出，焊工成本持续上升，亟需机器换人； •确定性：钢结构行业竞争激烈，机器换人能显著增效降本提升企业竞争力，是钢结构企业转型升级的必然选择，当前技术发展使得智能化焊接替人已经具备技术可行性和经济性； •发展节奏：钢结构龙头鸿路钢构持续推动焊接智能化，目前已完成两轮智能焊接机器人招标；其他大型企业积极跟进，船舶等行业亦在推进焊接智能化，当前已有智能焊接机器人展开应用，实现从0到1的突破； •如何实现真正放量：核心解决焊接机器人的智能化，智能化需要解决控制算法和工艺know-how的瓶颈，掌握控制系统技术。 图1：焊接机器人：钢结构、船舶焊接机器人处于0-1阶段，正在快速发展 汽车/3C等标准化流 程焊接机器人 下游需 求 重工业、航 空航天等焊接机器人 钢结构、船舶等非标焊接机器人 渗透率 智能焊接机器人展望：累计潜在市场空间或近千亿的蓝海市场 •钢结构行业：智能焊接机器人正在从0到1放量，预计未来5年累计市场规模达166亿元，随着技术从单层焊、多层焊到全熔透多层多道焊的持续突破，考虑长期渗透率达到80%，累计市场规模达480亿元； •船舶行业：中国船级社当前持证焊工数量约18.78万人，按照1台机器人替换2-3名焊工测算，考虑到船舶焊接大型化，按单台50万测算，智能 萌芽期 0→1 成长期 1→N 成熟期衰退期 行业发展阶段 焊接机器人累计潜在市场规模或达300-500亿元； •其他：重工业、航空航天等行业技术难度更大，远期具备潜在的机器换人空间。 资料来源：高工机器人，国信证券经济研究所整理 图2：智能焊接机器人产业链 软件：柏楚电子、智流形、明图智能等 中集飞秒、行健机器人、倍 可机器人、工布智造等 硬件：发那科、安川、ABB、库卡、埃斯顿、埃夫特、凯尔达等 钢结构：鸿路钢构、杭萧钢构、 精工钢构等 船舶：中国船舶、中国重工等 工程机械：三一重工等 主要参与 者 航空航天：中国商飞等 上游 中游 下游 机器人本体 控制系统 系统集成 钢结构 船舶行业 焊缝跟踪系统 离线编程软件 焊枪 焊接电源 焊接机器人系统/工作站 焊接机器人产线 汽车及零部件 金属加工 航空航天 重工机械 主要环节 变位机 其他设备 新能源 其他行业 资料来源：柏楚电子公告、各公司官网或新闻稿、高工机器人、国信证券经济研究所整理 图3：智能焊接机器人结构 硬件：价值量约15万元大多可沿用传统产品 机器人工作站： 沿用传统本体，无需技术升级参与者包括海外的发那科、安川、ABB等，国内的埃斯顿、埃夫特等 焊接设备等其他硬件 参与者包括海外福尼斯、CLOOS，国内的麦格米特、凯尔达等 智能焊接机器人 合计价值量约30万元 软件：价值量约10万元 壁垒高，亟需升级 工件视觉定位系统 参与者主要包括柏楚电子、明图智能、睿牛机器人等 智能焊缝跟踪系统 参与者主要包括柏楚电子、智流形等 智能焊接离线编程软件参与者主要包括柏楚电子、智流形等 智能焊接控制系统 参与者主要包括柏楚电子、智流形等 智能焊接机器人集成：价值量约5万元 参与者主要包括中集飞秒、行健机器人、倍可机器人等 资料来源：柏楚电子公告、国信证券经济研究所整理注：硬件价值量参考柏楚电子机器人工作站价格，软件价值量参考柏楚电子机器人各软件价值量之和，并考虑技术进步对价格的影响进行了调整 01 焊接机器人市场现状概览 02 智能焊接：钢结构、船舶行业需求迫切，放量在即 03 智能焊接发展难点、市场空间及竞争格局 04 投资建议 05 风险提示 •焊接机器人是工业机器人最主要的品类之一。工业机器人是智能制造业最具代表性的装备，其规模化应用是未来制造业机器换人、提高生产效率的重要手段。2022年全球工业机器人新增安装量中，焊接机器人占比约16%，仅次于搬运机器人。 •传统（示教）焊接机器人已大规模应用汽车、3C等行业，但无法解决钢结构、船舶等流程非标化的焊接工作。传统焊接机器人具有高效率、高精度、一致性等优点，被广泛用于汽车/3C/金属制品/工程机械等焊接流程高度标准化、批量大的行业，替代了大部分人工焊接工作。但在钢结构/船舶等行业中，焊接呈现“多品类、小批量、非标件”的特点，需要焊接智能化才能满足此类柔性化的焊接需求。 •焊接机器人主要由机器人本体部分和焊接配套设备两大部分构成。机器人本体部分主要由六轴机械臂及控制器构成，其核心零部件为控制系统、减速机及伺服电机，焊接配套设备包括焊接电源、专用焊枪、自动送丝装置等。就结构区别而言，传统焊接机器人有示教器，智能焊接机器人新增了大量软件和传感器，不需要人工编程，能自适应调整加工参数和路径，无需示教器。 维度 传统（示教）焊接智能焊接机器人（免 机器人示教） 图5：传统（示教）焊接机器人主要构成 图4：2022年全球工业机器人新增安装量的种类占比 搬运焊接装配 清洁间 分拣 加工 其他 12.66% 1.08% 5.06% 6.33% 48.10% 11.03% 15.73% 表2：示教机器人和免示教机器人对比 智能化功能需要人工示教，调试免示教，离线编程 加工特点标准工件、批量加工小批量、多品种工件柔性 生产 工作效率对于非标工件需要调 试时间较长 智能识别之后，大幅缩短调试时间 配套要求 对配套的工装夹具精对配套工装夹具的精度要 度要求较高求较低 操作要求 操作复杂，需要专家 编程，专人维护 操作简单，界面简洁，无 需编程基础 汽车及零部件、3C电钢结构、船舶、金属加工、常用领域子等标准化生产的领新能源等需要柔性生产的 域领域 资料来源：高工机器人、国信证券经济研究所整理 资料来源：高工机器人、国信证券经济研究所整理 资料来源：高工机器人、国信证券经济研究所整理 图6：焊接工艺分类 焊接 熔焊 压焊 钎焊 电弧焊气焊电渣焊 电子束焊激光焊电阻焊摩擦焊冷压焊感应焊爆炸焊超声波焊扩散焊软钎焊硬钎焊 手工电弧焊气体保护焊埋弧焊 等离子弧焊点焊 缝焊对焊 高频焊工频焊 锡焊铜焊银焊 根据焊接工艺的不同，焊接一般分为熔焊、压焊、钎焊 •1）熔焊：工件加热后局部熔化，形成熔池，熔池冷却凝固后接合。适用于各种金属和合金的焊接加工。 •2）压焊：加热或不加热状态下对组合焊件施加一定压力，使其产生塑性变形或融化，并通过再结晶和扩散等作用实现焊接。适用于焊接小型、精密、复杂的焊件。 •3）钎焊：采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适用于各种材料的焊接加工。 传统机器人为弧焊/点焊，智能焊接机器人具备多种工艺 •传统机器人：一台掌握一种工艺，弧焊、点焊机器人合计占90%。 1）弧焊（熔焊）机器人：适用于广泛的材料厚度和焊接要求，对运动轨迹要求更加严格，需要沿着预设的焊缝路径精确地 移动，保持焊枪与工