精密传动件行业现状

精密传动件行业现状

自动化设备零部件行业进入壁垒（一）自动化设备零部件技术和研发壁垒传动与制动系统作为自动化设备的关键零部件，其精度、性能与质量直接影响自动化设备运行的可靠性与稳定；同时随着自动化设备应用领域的变化，自动化设备需要不断地改型与换代，为之配套的传动与制动系统也需同步改型和升级，因此本行业生产商必须拥有稳定的生产加工技术以及快速响应能力、新产品同步开发能力。技术研发和加工经验依靠长期的技术沉淀和行业积累，行业新进入企业往往缺乏相应的过程，难以适应行业的经营特征，无法生产出质量稳定、性能优异、结构复杂的零部件，且无法快速响应客户多变的需求，面临较高的技术和研发壁垒。（二）自动化设备零部件客户认证壁垒行业下游客户对其重要零部件供应商有严格的供应商资质认证要求，一旦与供应商形成合作，通常会保持稳定的合作关系。这是因为客户对供应商的考查和认证复杂，包括：①产能规模是否可以保证产品及时交付；②质量的稳定，以及相关的质量控制体系、环保安全体系和社会责任体系的建立；③新技术、新产品的开发能力，尤其是与客户同步设计与开发能力；④持续改进、降低成本的能力；⑤技术服务体系的建立和完整性。此外，若更换配套零部件供应商，新供应商形成稳定量产能力耗时较长、存在不确定性，且新供应商可能因生产经验缺乏无法提供协同开发服务。因此，行业新进入企业难以仅凭较低的产品价格冲击行业现存的稳固配套关系，面临较高的客户认证壁垒。（三）自动化设备零部件品牌壁垒品牌是本行业下游客户选择供应商的重要依据之一，因为品牌的形成主要源于企业技术的先进性和产品的稳定性，需要经过较长时间的培育、积累和考验。行业后进者很难在短期内拥有具有竞争力的品牌。从工业机器人看工业自动化的长期趋势工业自动化设备主要含有工业机器人和数控机床两大类，就产业链而言，工业机器人是工业自动化的构成主体。在控制层面，工业机器人囊括DCS、数控系统等工控产品，进行。在控制层面，工业机器人囊括DCS、数控系统等工控产品，进行自身目标和功能的管理。在驱动层面，各类驱动器和软启动器等工业自动化涵盖行业亦存在于工业机器人产业之内。在执行层面，伺服电机是工控和机器人产业均不可或缺的重要组成。工业机器人可以认为是更需运动控制的易用型数控机床。相比数控机床，工业机器人通用性更好，运动能力更强，更易操作和维护。截至2021年末，我国工业机器人年产量已超过数控机床，突破30万台，同时由于工业机器人单机价格更高，拥有更大的市场规模，2021年总体价值规模达到706亿元，同期数控机床市场规模466亿元。此外，工业机器人拥有更广阔的下游集成空间，未来成长空间显著。工业机器人是工业自动化输出设备的典型代表，代表着工业自动化的高成长性。我国人口红利逐渐消失，制造业就业人员持续降低，我国制造业就业人数自2013年达到峰值后持续降低，2020年已降至不足4000万，一方面是因为15-64岁适龄劳动力人口比重持续下降，而总人口近年间增长趋缓，近十年净增长不足1亿人；另一方面是因为我国制造业转型升级加速，逐渐降低劳动密集型产业占比，向第三产业发展的趋势明显。劳动力价格持续上升，机器换人大势所趋。人口红利的消失伴随着劳动力价格的上升，我国制造业就业人员年平均工资从2006年的1．8万元持续上升到2020年的8．3万元。但从进口均价来看，尽管库存、汇率、类型等因素对于价格造成了一定的影响，工业机器人价格整体仍呈下降趋势。3C产业机器人寿命4年左右，其他产业寿命则更长，维修保养成本也较低，生产效率和精度远高于人工，制造业领域内机器换人是大势所趋。我国工业机器人发展主要经历四个阶段萌芽、渐起、高增和调整。2009年之前尚未广泛发展，处于萌芽阶段，彼时汽车产业落后，3C电子刚刚开始承接产能转移，自动化率较低，我国工业机器人安装量自2010年起开始明显增加，主要因为汽车、3C产业需求旺盛，自动化程度提高；2013年至2017年高速发展，主要由于政策及补贴密集出台，价格下降，汽车、3C电子产业及自动化市场爆发增长；2018年之后充实调整，补贴开始减少，贸易摩擦也有所影响。全球工业机器人保有量增长平稳，近年来每年增长10%左右，中国工业机器人保有量增速在2017年之前较高，年增速高达30%以上，2018年后因安装量增速下滑及设备逐渐到期报废，增速降至全球整体水平。中国工业机器人产业经过多年发展，仍然与发达国家有一定差距。从工业机器人密度（每万人拥有工业机器人数量）来看，我国近年来持续增长，但我国工业机器人密度仍与前列国家有一定的差距，有足够的成长空间。从长期来看，我国工业机器人密度有望达到日本和德国的水平，目前仍有50%的增长空间。由于机器人存在折旧，普遍寿命在4-10年左右，预计未来几年国内工业机器人市场更新换代需求激增。2020年我国工业机器人市场销售规模为422亿元，2022年预计达到552亿元，5-10年内有望达到年均千亿的市场规模，而系统集成市场规模一般是本体的2-3倍，目前已有上千亿规模。工业机器人代表了工业自动化的高成长性，并且有人机协作、人工智能、数字化、轻型化和普及化的趋势，这些也都是工业自动化的趋势。人机协作可以将人的智能性和机器人的高效性相结合，并且提升有人车间的安全性。随着智能学习框架的发展，工业机器人有望加载人工智能算法，从工作中积累经验，进一步提升效率。数字化契合万物互联发展趋势，一方面收集大数据进行学习，另一方面参与物联网提升控制能力。轻型化可以拓宽工业机器人的应用场景，用于精密度更高的工业，为工业机器人开辟了新的机遇。普及化要求目前还未广泛使用机器人的行业大量使用机器人，这将加快机器换人的速度，进一步提升全社会的生产效率。自动化设备零部件行业整体需求分析（一）自动化设备零部件电机行业需求分析电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。根据电机的应用场景与实现功能，可以分为工业电机和民用电机等。行业产品主要配套于各种类型工业电机，应用于多个自动化设备领域。常见的工业电机包括伺服电机、步进电机、微电机、卷扬机、曳引机等。1、自动化设备零部件工业电机需求分析经过多年的发展，我国工业电机行业进入平稳阶段，2018-2021年期间，中国工业电机行业销售收入一直保持在3，200亿至3，500亿元之间。2、自动化设备零部件伺服电机需求分析随着伺服系统技术水平的不断提升以及下游市场的不断渗透，全球伺服电机行业的市场规模在稳步增大。全球伺服电机市场规模从2017年的305亿元增长至2020年的367亿元，年均复合增长率达6．36%，预计2022年市场规模将达382亿元。中国伺服电机市场规模一直保持增长趋势，受到下游工业机器人、电子制造设备等产业扩张的影响，伺服电机在新兴产业应用规模也不断增长。2019年中国伺服电机市场规模达142亿元，同比增长6．77%，预计2022年市场规模将增长至181亿元。中国伺服电机下游应用在机床，尤其是数控机床领域应用最多，占比为20．4%。其次分别为电子制造设备、包装机械、纺织机械、机器人、塑料机械、医疗机械及食品机械，占比分别为16．5%、12．6%、12．1%、8．7%、8．2%、3．6%及2．3%。（二）自动化设备零部件数控机床行业需求分析数控机床装备制造业智能制造的工作母机，是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志，也是伺服电机应用最多的行业。近年来，我国已经连续多年成为世界最大的机床装备生产国、消费国和进口国，产业规模持续扩大。2019年，中国数控机床产业规模达3，270亿元，2020年受疫情影响，中国数控机床产业规模下降至2，473亿元，2021年受疫情的影响及能源供应限制，中国数控机床产业市场规模与2019年相比呈小幅上升。预计2022年数控机床产业规模将达3，780亿元。当前我国处于产业结构的调整升级阶段，先进制造业将逐步替代传统制造业，随着数控机床下游产业的不断升级发展，对机床加工精度和精度稳定性等要求越来越高，中高端产品的需求日益凸显，我国中高端数控机床国产化将加速发展，推动上游关键零部件产业的快速发展。（三）自动化设备零部件机器人行业需求分析从伺服电机的下游应用领域发展来看，工业机器人已成为推动我国伺服电机行业市场发展的重要下游市场。《十四五机器人产业发展规划》指出，我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国，2020年我国工业机器人销售规模达到422．5亿元，同比增长18．9%。到2023年，国内市场规模进一步扩大，预计销售额将突破589亿元。（四）自动化设备零部件电梯需求分析电梯领域是电磁制动器产品的成熟应用领域，一部电梯需要使用2-4个电磁制动器，目前我国高端电梯所用的电磁制动器以进口为主。经过30余年的发展，我国已成为全球最大的电梯生产国和消费国。近年来全国电梯、自动扶梯及升降机产量持续增长，2021年产量为154．5万台，同比增长20．51%，达历史最高值。工业电机作为工业自动化动力输出的主要来源，属于工业自动化基础设备，根据数据统计，2019-2022年期间，中国工业电机行业市场规模分别为3，496．50亿元、3，291．40亿元、3，501．30亿元和3，612．10亿元（预测），市场空间巨大。近二十多年来，出于降低成本的考虑，曾是传动件主要生产地区的欧洲、美国和日本等纷纷将生产线迁移至制造成本低廉的发展中国家或寻求贴牌生产。目前全球最主要的生产基地是中国大陆，传动件产品如胀套、联轴器、同步轮等大量出口海外市场，海外市场前景乐观。根据中国海关数据统计，2021年与传动件相关的商品名称为单独报验的带齿的轮、链轮及其他传动元件和离合器及联轴器（包括万向节）的海关出口总额为225．57亿元，较2020年的166．88亿元增长35．17%。在传动件出口市场的份额较小，市场空间广阔。谐波减速机是机器人的关键部件，随着我国机器人产业的快速发展，谐波减速器行业成长迅速。虽然我国已成为全球最大的工业机器人市场，但以谐波减速机产品为代表的核心零部件总体供给量存在较大缺口，市场需求旺盛。随着行业内企业规模化生产的实现与下游工业机器人等产业的快速发展，未来行业规模将持续扩大。根据IFR（国际机器人联合会）发布的《世界机器人2021工业机器人报告》显示，目前全球各地工厂中投入使用的工业机器人数已高达300万台，2021年全球工业机器人销量创新高，已达到48．68万台，比前一年增长27%。按照一台工业机器人搭载3．5台谐波减速机计算，2021年全球工业机器人对谐波减速机的需求量为170．38万台，再按照谐波减速机单价约2000元/台测算，则2021年全球机器人用谐波减速机市场规模则为34．08亿元。未来发展空间巨大。自动化设备零部件行业上下游情况行业上游行业主要为钢铁行业、有色金属行业、金属铸件、锻件等，具体为钢材、漆包线等大宗物资以及定制坯件等原材料供应商。下游行业主要配套于伺服电机等各类型工业电机，最终应用于数控机床、机器人、电梯等多个自动化设备领域。（一）上游行业对自动化设备零部件行业的影响上游行业原材料的价格和质量会影响本行业的采购成本及产品品质、可靠性。上游行业原材料价格受钢材和有色金属价格波动影响很大，原材料占成本的比例较高，在原材料价格上升的情况下，产品附加值较高的优势企业可以将部分成本上涨压力向下游传导，受到影响较小，技术实力较弱的企业由于议价能力弱，经营业绩会受到较大影响。此外，上游行业原材料供应的及时性会影响本行业产品的生产和交货的及时性。（二）下游行业对自动化设备零部件行业的影响本行业的发展与下游行业的发展和景气状况有较强的联动性。作为重要的自动化设备零部件之一，传动与制动行业的发展与工业自动化应用领域的拓展密切相关。随着我国宏观经济的稳定以及国家相关产业政策的出台，下游行业进入快速发展阶段，下游行业市场容量持续扩大，对本行业的发展产生强大的驱动作用。同时，下游行业对本行业产品性能指标要求的提高进一步推动了本行业技术研发和自主创新能力的提升。行业利润水平的变动趋势及变动原因本行业的利润水平取决于市场竞争程度和产品的先进性。通常定制化产品利润水平高于通用型产品；精度高、工艺要求和生产难度大的产品利润水平高于其他产品。目前行业利润水平呈现两极分化的局面，生产一般传动件和低端应用的制动器企业因竞争激烈，其盈利呈现下降趋势；随着进口替代以及下游行业自动化、智能化转型升级，生产技术含量高的精密传动件、电磁制动器和谐波减速机的企业保持了较高的盈利水平。工业自动化：国产化率有望进一步提升工业自动化，又称工业控制自动化（工控自动化），是指将自动化技术运用在机械工业制造环节中，实现自动加工和连续生产，提高机械生产效率和质量，释放生产力的作业手段。工业自动化的发展依赖于信息技术、计算机技术和通信技术的深度融合，自动化技术在很大程度上扭转了传统作业模式，加速了传统工业技术改造。工业自动化上游行业是电力电子元器件，下游行业主要包括OEM（代工）型市场和项目型市场。通过需求动力的不同来源，全球工业自动化发展历程可以分为以下三个阶段：第Ⅰ阶段（40年代-60年代初）：此阶段主要为单机自动化阶段，市场上各种单机自动化加工设备涌现，并不断扩大应用和向纵深方向发展，典型成果和产品包括硬件数控系统的数控机床。第Ⅱ阶段（60年代中-70年代初期）：此阶段主要以自动生产线为标志，在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现；同时，软件数控系统出现并用于机床，CAD、CAM等软件开始用于实际工程的设计和制造中。第Ⅲ阶段（70年代中期-至今）：20世纪70年代初期，美国学者首次提出CIM概念，CIM是一种实现集成的相应技术，即把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体，而作为实现集成的相应技术，并行工程自20世纪80年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域，并将进一步促进单元自动化技术的集成，该阶段的典型成果和产品包括CIMS工厂和柔性制造系统（FMS）等。政策扶持有望进一步推动内资企业克服技术壁垒，率有望进一步提升。要突破对海外进口的依赖，最关键的仍然是要鼓励民营企业加大研发投入，进军高精尖智能制造设备领域。2021年1月23日，财政部、工业和信息化部联合印发《关于支持专精特新中小企业高质量发展的通知》，启动财政支持专精特新中小企业高质量发展政策。除此之外，十四五智能制造规划和智能制造2025等政策中均有相关内容支持工业自动化发展。随着工业自动化政策扶持力度的进一步加大，工业自动化高精尖技术有望得到突破，受制约的细分行业国产化率有望进一步提升。工业自动化产业链零部件数量众多，各部分市场规模和增速差异较大。具体来看，低压变频器、伺服电机、减速器、传感器和过程仪表价值量较高；分环节来看，控制系统和执行系统规模较大。工业自动化市场规模总体保持上升趋势，中国2021年市场超过2000亿元，为排除疫情造成的影响，2021年和2019年的指标进行对比发现，国内工业自动化市场规模CAGR超过30%，整体市场规模增长较快。智能制造是工业自动化发展的方向，它将概念更新升级，并扩展到了柔性化、网络化、智能化和高度集成化的范围。智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一种由智能机器和人类与家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活劢，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人。智能制造在物理空间的主要载体是工业自动化，在信息空间的主要载体是工业互联网，而三者在工厂智能化的实践过程中又相互交织。工业自动化及其相关技术和设备构成了智能制造的基础，工业互联网通过存储、加工和处理生产过程中的各种数据和信息，构建了IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）的解决方案层级，并通过指令与控制系统和设备系统相交互，完成智能生产指令和反馈。未来发展前景（一）政策支持促进产业迅速发展机械设备零部件生产对我国装备产业发展具有重要战略意义，其发展受到了国家政策的鼓励。2021年我国政府针对制造业出台了一系列减税政策，其中，先进制造业增值税期末留抵退税政策对于符合条件的先进制造业企业是较大的利好，促进产业迅速发展。（二）自动化智能化推动产业高质量发展过去，我国铸造产业粗放式发展，生产工艺较为落后，自动化生产水平普遍不高，生产效率低下，造成较高能源浪费。当前，我国与5G、大数据、工业互联网等新一代技术相关的基础设施逐步建设完善，制造业自动化和智能化升级，将推动我国机械设备零部件制造行业生产效率及产品品质提升，带动产能向中高端产品领域汇集，为产业未来持续、健康发展提供有力支撑。（三）下游技术升级需求强劲激发产业成长核心零部件产品具有高附加值、高毛利率特征。近年来，随着国内液压、空压与机械传动产业技术和工艺水平的不断提高，相关核心零部件国产需求愈发强烈，需求的持续爆发，有助于国内优质连续铸铁企业以及机械设备零部件制造企业摆脱中低端产品低价竞争困局，获取更为广阔的增量市场和成长空间。自动化设备零部件行业竞争格局目前，全球传动件生产企业主要分布在美国、德国、意大利、日本以及中国大陆。从行业竞争格局来看，国外优势企业凭借几十年的技术积累，拥有强大的研发能力，产品性能优异，品牌优势及营销网络优势明显，市场占有率较高。从市场化程度来看，中高端传动件产品市场由于技术水平要求高、资金密集度高、专用性强，具有较高的市场进入壁垒，市场上规模较大的企业有限，市场集中度通常较高。低端产品市场由于技术水平和市场准入门槛要求相对较低，市场需求较大，因此生产企业众多、竞争激烈，基本呈现充分竞争格局。我国传动件行业竞争较为激烈，地域分布相对较为集中，主要分布在华东、西南、闽南及华北地区。同时，我国传动件行业整体自主创新能力较为薄弱，中低端过剩，高端不足的现象明显，中低端产品占比较高。以弹簧加压直接制动电机型式的电磁制动器属于新型制动器，欧美等发达国家对电磁制动器的研发工作开展得非常深入，电磁制动器市场相对集中，前十名制造商的收入约占总收入的七成。弹簧加压式电磁制动器在我国的发展起步较晚，国内部分厂商企业借鉴国外弹簧加压式电磁制动器的商业成品技术，研发出了一系列适应中国市场的低成本制动器产品。但在电梯、风电等行业对制动器安全性或对寿命要求非常高的行业，主要还是依赖国外进口。随着国内电磁技术不断提升，对于电磁制动器在中高端领域的应用逐渐出现国内供应商的身影，意味着在中高端领域逐渐开始实现，未来成长空间较大。系统高端产品的代表在机器人产业中得到广泛的应用。但由于我国对谐波减速机的研究起步较晚，目前谐波减速机市场仍由国外主导。哈默纳科与纳博特斯克占据了全球工业机器人减速机市场70%左右的份额。近年来，机器人的核心零部件国产化率持续上升，以绿的谐波为代表的国内厂商已实现了谐波减速机的量产，市场占有率不断上升。自动化设备行业市场现状从全球市场规模来看，全球自动化设备市场规模逐年增长，增长态势良好。预计到2023年将达到3066．7亿美元。近年来，随着新兴产业的蓬勃发展，我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展