自动化行业研究

自动化行业研究周瑞骞2014年4月14日投资方向向&研究思路路机器人3D打印供电/配电自动动化目录昊君重点点投资领领域新一代信信息技术术物联网/大数据/云计算先进制造造精密制造造/机器人/3D打印新能源新能源；页岩气；；储能；节能；电电动车；；能源互互联网寻求“中国制制造业产产业升级级”当中的投投资机会会！增量升级级——制造业向向高科技技的转型型。投资标的的为高附附加值、、高成长长性的新新型高科科技制造造企业。。具体指指以整合合计算机机软件、、电子信信息、光光学、新新材料、、节能环环保等高高新技术术，以及及先进的的管理理理念，从从而实现现智能化化、自动动化、信信息化、、柔性化化、生态态化生产产，并最最终取得得良好经经济效益益的新型型科技型型企业。。主要涉涉及物联联网、自自动化、新能源环保等细分领领域。先进制造造：代表中国工业产业业升级的的方向，，是最需要、也也是有基基础的发展领域域，是未来来科技产产业化的的基础。。新一代信信息技术术：为人类生活活、生产产方式带来来巨大改改变的产产业。互互联网思思维。新能源：：新时代的的主旋律律，社会会与经济济发展的的大前提提。存量升级——制造业的的整合与与并购。。中国目前前有很多多产业““传统，，但非夕夕阳”，，市场规规模大，，在世界界上具有有一定的的竞争力力，但具具体企业业面临产能过剩剩、过度度分散、、没有规规模效应应、技术术创新能能力不足等困困难。对对这些产业进行行一定的整整合将极大改改善企业业的盈利利能力，，从而通通过管理理提升、、提高持持续研发发与环境境保护的的投入，，促进企企业乃至至整个行行业的升升级转型型。智慧地球球智慧城市市传统制造造业的整整合与并并购精密制造造/机器人产产业全球产业业现状：：美国掌握握最先进进技术；欧日美美掌握整机机及关键键零部件件的高端端制造（（伺服电电机、伺伺服驱动动器、高高精度减减速机、、高精度度传感器器……）；市场场增长潜潜力巨大大。国内产业业发展情情况：中国正进进入机器器人需求求爆发期期；技术术模仿与与追赶，，产业化化有所突突破，产产业链逐逐步完备备；贴近客户户，服务务优势，，价格优优势；整机公司司实力不不强，批批量小，，集中在在特种设设备的应应用开发发，品牌牌认可度度不足；；基础工业业“欠账账多”，，关键部部件依赖赖进口。。标的的考考察：综合能力力“研发发与技术术+市场销售售+内部管理理+团队”，，关注短短板。前端研发原理创新与设计人工智能技术运动控制技术语言算法结构设计关键部件伺服系统RV减速机精密工件高精度/运动/传感器核心芯片运动控制系统整机集成软硬件集成应用开发组装整机组件生产功能组件工装夹具电源系统应用软件应用服务制定系统解决方案整机与工作台整机测试、优化、改装精密制造造、机器器人产业业链示意意图精密制造造/机器人产产业工信部2013年12月30日发布《关于推进进工业机机器人产产业发展展的指导导意见》机器人产产业发展展目标是是：到2020年，形成成较为完完善的工工业机器器人产业业体系。。工业机机器人行行业和企企业的技技术创新新能力和和国际竞竞争能力力明显增增强，高高端产品品市场占占有率提提高到45%以上，机机器人密密度（每每万名员员工使用用机器人人台数））达到100以上，基基本满足足国防建建设、国国民经济济和社会会发展需需要培育3-5家具有国国际竞争争力的龙龙头企业业培育8-10个配套产产业集群群选择汽车、船船舶、电电子、民民爆、国国防军工工等重点领领域，根根据用户户需求，，开展工工业机器器人系统统集成、、设计、、制造、、试验检检测等核核心技术术研究，，攻克伺服电机机、精密密减速器器、伺服服驱动器器、末端端执行器器、传感感器等关键零零部件技技术并形形成生产产力是指机器设设备、系系统或过过程（生生产、管管理过程程）在没没有人或或较少人人的直接接参与下下，按照照人的要要求，经经过自动动检测、、信息处处理、分分析判断断、操纵纵控制，，实现预预期的目目标的过过程。自自动化技技术广泛泛用于工工业、农农业、军军事、科科学研究究、交通通运输、、商业、、医疗、、服务和和家庭等等方面。。采用自自动化技技术不仅仅可以把把人从繁繁重的体体力劳动动、部分分脑力劳劳动以及及恶劣、、危险的的工作环环境中解解放出来来，而且且能扩展展人的器器官功能能，极大大地提高高劳动生生产率，，增强人人类认识识世界和和改造世世界的能能力。自动化（（Automation）投资方向向&研究思路路机器人3D打印供电/配电自动动化目录工业机器器人（按按运动类类型分类类）常见工业业机器人人的应用领域常见工业机器人的应用领域(续)专业(服务)机器人机器人行行业国内内外主要要厂商机器人的的组成及及构造机器人本体机座、臂减速机伺服电机驱动系统动力装置传动系统控制系统(传感器)机器人核核心零部部件及主主要供应应商机器人成成本结构构核心零部部件——减速器核心零部部件——减速器(续)减速机在在原动机机和工作作机或执执行机构构之间起起匹配转转速和传传递转矩矩的作用用，减速速机是一一种相对对精密的的机械，，使用它它的目的的是降低低转速。机器人驱动系统统要求传传动系统统间隙小小、刚度度大、输输出扭矩矩高以及及减速比比大，常常用的减减速机构构有：1）RV减速机构构；2）谐波减减速机械械；3）摆线针针轮减速速机构；；4）行星齿齿轮减速速机械；；5）无侧隙隙减速机机构；6）蜗轮减减速机构构；7）滚珠丝丝杠机构构；8）金属带带／齿形形减速机机构；9）球减速速机构。。核心零部部件——减速器(续)RV减速机由由一个行行星齿轮轮减速机机的前级级和一个个摆线针针轮减速速机的后后级组成成，RV减速器具具有结构构紧凑，，传动比比大，以以及在一一定条件件下具有有自锁功功能的传传动机械械，是最最常用的的减速机机之一而而且振动动小，噪噪音低，，能耗低低。并且：：(l)传动比范范围大；；(2)扭转刚度度大，在额定转矩矩下，弹弹性回差差小；(3)高精度和小小间隙回回差；(4)传动效率率高；(5)传递同样样转矩与与功率时时的体积积小核心零部部件——减速器(续)核心零部部件——减速器(续)安川电机机ES165Kg成本组成成某国产工工业机器器人成本本组成核心零部部件——伺服电机机核心零部部件——伺服电机机(续)伺服系统统（servomechanism）又称随随动系统统，是用用来精确确地跟随随或复现现某个过过程的反反馈控制制系统。。伺服系系统使物物体的位位置、方方位、状状态等输输出被控控量能够够跟随输输入目标标（或给给定值））的任意意变化的的自动控控制系统统。它的的主要任任务是按按控制命命令的要要求、对对功率进进行放大大、变换换与调控控等处理理，使驱驱动装置置输出的的力矩、、速度和和位置控控制非常常灵活方方便。在在很多情情况下，，伺服系系统专指指被控制制量（系系统的输输出量））是机械械位移或或位移速速度、加加速度的的反馈控控制系统统，其作作用是使使输出的的机械位位移（或或转角））准确地地跟踪输输入的位位移（或或转角）），其结结构组成成和其他他形式的的反馈控控制系统统没有原原则上的的区别。。伺服电机机（servomotor）是指在在伺服系系统中控控制机械械元件运运转的发发动机，，是一种种补助马马达间接接变速装装置。伺伺服电机机可使控控制速度度，位置置精度非非常准确确，可以以将电压压信号转转化为转转矩和转转速以驱驱动控制制对象。。伺服电电机转子子转速受受输入信信号控制制，并能能快速反反应，在在自动控控制系统统中，用用作执行行元件，，且具有有机电时时间常数数小、线线性度高高、始动动电压等等特性，，可把所所收到的的电信号号转换成成电动机机轴上的的角位移移或角速速度输出出。分为为直流和和交流伺伺服电动动机两大大类，其其主要特特点是，，当信号号电压为为零时无无自转现现象，转转速随着着转矩的的增加而而匀速下下降。核心零部部件——伺服电机机(续)伺服系统统最初应应用于船船舶驾驶驶和火炮炮控制，，后来逐逐渐推广广到很多多领域，，如天线线位置控控制、制制导和导导航、数数控机床床和机器器人等。。采用伺伺服系统统主要是是为了达达到下面面几个目目的：(1)以小功率率指令信信号去控控制大功功率负载载。火炮炮控制和和船舵控控制就是是典型的的例子。。(2)在没有机机械连接接的情况况下，由由输入轴轴控制位位于远处处的输出出轴，实实现远距距离同步步传动，，例如轧轧钢机和和长距离离多段传传送带的的运动控控制系统统。(3)使输出机机械位移移精确地地执行某某控制器器发出的的运动指指令，这这些指令令可以是是预先编编制的，，也可能能是随机机产生的的，如数数控机床床和行走走机器人人。核心零部部件——控制器核心零部部件——控制器(续)控制器（（英文名名称：controller）是指按按照预定定顺序改改变主电电路或控控制电路路的接线线和改变变电路中中电阻值值来控制制电动机机的启动动、调速速、制动动和反向向的主令令装置。。由程序序计数器器、指令令寄存器器、指令令译码器器、时序序产生器器和操作作控制器器组成，，它是发发布命令令的“决决策机构构”，即即完成协协调和指指挥整个个计算机机系统的的操作。机器人控控制器是是根据指指令以及及传感信信息控制制机器人人完成一一定的动动作或作作业任务务的装置置，它是是机器人人的“大脑脑”核心零部部件——控制器(续)控制器主主要功能能多任务功能一台机器人人可进行行多个任任务的操操作；网络功能具有丰富的网网络通信信功能：：RS-232、RS-485、以太网网通信功功能，机机器人动动作与通通信并行行处理，，无通信信时间的的浪费，，生产效效率更加加提高；；操作历史记录录功能可记录机器器人的工工作情况况，以便便于机器器人的管管理和维维护；海量存储大容量存储储器可存存储更多多的程序序和更多多的历史史使用信信息；用户接口丰富富具有鼠标、键键盘、显显示器和和USB接口，控控制器可可作为一一台电脑脑使用，，方便用用户操作作；>工业机器器人控制制器操作作方式（1）使用手手编器操操作机器器人；（2）直接在在机器人人控制器器上外接接鼠标、、键盘、、显示器器，通过过鼠标和和键盘来来控制机器器人；机器人整整机供应应商机器人技技术发展展方向机器人技技术发展展方向市场规模模2011年全球新新安装工工业机器器人应用用领域分分布2011年中国安安装工业业机器人人应用行行业分布布未来全球球市场规规模(1)预计到2017年全球工工业机器器人销售量将将达25万台/年从2008年第四季季度起，，全球金金融风暴暴导致工工业机器器人的销销量急剧剧下滑。。2010年全球工工业机器器人市场场逐渐由由2009年的谷底底恢复。。2011年是全球球工业机机器人市市场自1961年以来的的行业顶顶峰，全全年销售售达16.6万台。2012年全球工工业机器器人销量量为15.9万台，略略有回落落，主要要原因是是电气电电子工业业领域的的销量有有所下滑滑，但汽汽车工业业机器人人销量延延续增长长态势。。随着全球制造造业产能能自动化化水平提提升，特特别是中中国制造造业升级级，预计到到2017年全球工工业机器器人销量量达到25万台，年年复合增增长率9.5%%。数据来源源：机器器人网未来全球球市场规规模(续)(2)预计到2017年全球工工业机器器人市场场容量2700亿2012年全球机机器人本本体市场场容量为为530亿元，本本体加集集成市场场容量按按本体大大约三倍倍算，估估计1600亿元。估计2013年至2017年，包含含本体和和集成在在内的全全球工业业机器人人市场，，年复合合增长率率约为11%。预计2017年全球工工业机器器人市场场容量将将达到2700亿元。(3)预计到2017年全球服服务机器器人市场场容量接接近500亿根据IFR数据，2012年全球个个人(或家庭)用服务机机器人市市场容量量为73亿元，公公共服务务机器人人市场容容量为208亿元。目目前看公公共服务务机器人人产业化化走在前前面，市市场容量量更大。。预计2013-2017年个人(或家庭)用服务机机器人市市场容量量增长率率为7%，公共服服务机器器人市场场容量年年均复合合增长率率为17%。到2017年，全球球服务机机器人市市场容量量将接近近500亿元。如如果智能能家居算算是广义义的服务务机器人人，服务务机器人人市场容容量会大大很多。数据来源源：机器器人网国内主流流应用领领域及用用途2011年全球主主要制造造业国家家工业机机器人密密度（台台/万名制造造业工人人）比较较未来中国国市场需需求强劲劲经济效益益：智能能设备相相对人工工的经济济效益日日益显著人力短缺缺：未来来制造业业用工受受劳动力力人口下下降和劳劳动力向向服务业业转移双双重挤压提高品质：工工业机器器人制造造的产品品，效率率和质量量都优于于人工操操作“工程师师红利””：中国国近五年年科研人人员年平平均增长长率为20%，新型人人口红利利愈加明明显。接接受高等等教育、、具备创创新能力力的中高高端人才才正在迅迅速增加加，有望望取代过过去依赖赖低成本本的劳动动竞争模模式未来中国国市场规规模竞争策略略：国内内企业必须须先占领领中低端端市场国内超过过80%的市场份份额被外外资品牌牌常年占占据中低端市市场量大但不不集中，，外资品品牌很难难顾及全面先通过集集成应用用积累经验，以以非标切切入广阔阔的“中中低端””市场，扩大市场份额再形成自主品牌牌的机器器人主机机，进而而以“量量”带动动产品品品质的提提升，最最终角逐逐“高端端市场””。2012年国内工工业机器器人市场场竞争格格局各地机器器人产业业规划各地机器器人产业业规划(续)上海机器人产产业园上海机器器人产业业园(续)上海机器器人产业业园(续)行业内上上市公司司并购案例例——科大智能能5亿收购永永乾机电电进军军工业机机器人领领域2013年11月18日，科大大智能披披露重大大重组方案：公司拟通过发发行股份份结合现现金支付付的方式式以5.26亿元的价价格收购购永乾机机电100%%股权。公告显示示，公司司将向蔡蔡剑虹、、珠联投投资等11名交易对对象以11.18元/股的价格格发行3999.28万股，并并支付7888万元现金金完成交交易。此此外，公公司还将将向特定定对象黄黄明松发发行1565.30万股，募募集配套套资金1.75亿元，其其中的7888万元用于于支付上上述现金金价款，，剩余的的9612万元则用用于增资资永乾机机电补充充其营运运资金。。据悉，永永乾机电电主要从从事工业业生产智智能化，，产品包包括智能能移载系系统、智智能输送送系统、、智能装装配系统统与智能能仓储系系统等，，在工业业生产机机器人应应用方面面处于国国内先进进水平，，产品广广泛用于于汽车、、电力、、军工、、机械等等行业。。收购永永乾机电电意味着着主要从从事中压压电力载载波通信信的科大大智能将将借此进进入工业业机器人人领域。。并购案例例——华昌达拟拟并购上上海德梅梅柯2014年4月3日晚间，华华昌达（300278）发布《发行股份份及支付付现金购购买资产产并募集集配套资资金暨关关联交易易预案》称，公司司将购买买上海德德梅柯100%%的股权，，并向公公司实际际控制人人颜华以以及九派派创投发发行股份份募集配配套资金金。公司司股票于