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機械:尋找下一個隱形冠軍

本文來自格隆匯專欄:中金研究,作者:陳顯帆 孔令鑫等

機械行業細分門類較多,在產業鏈中處於中游為主,專業化特性較強,具備良好的培育專精特新企業的土壤。我們梳理了主要賽道的產業鏈發展現狀。從國產化率來看,表現為整機自制率高、零部件自制不足,高端器件技術差距仍較大。另一方面,光伏、鋰電等少量行業已具備全球競爭力。

摘要

整機自制率高,零部件國產化率待提升,部分行業具備全球競爭力。整機環節產值規模大,集成技術掌握門檻低於零部件。此外,部分行業基礎零部件技術門檻不高,國產企業已實現突破,但高端器件需較長時間的研發投入和工藝迭代,行業壁壘較高,國內企業仍需繼續突破。另一方面,部分新興行業,在產業鏈、政策、市場等多因素共同催化下,國內企業的技術實力和工程應用能力已走在世界前列,部分行業已具備全球替代實力。

具體來看:1)光伏設備:硅棒設備,硅片、電池片及組件設備已實現自產,石英制品、銀漿等輔材耗材國產化率待提升;2)鋰電設備:整機已完成國產替代,塗布機模頭、基礎元件等國產化率尚不足;3)碳纖維:原絲、預浸料及復材已國產化,碳纖維及碳纖維設備自制不足;4)機器視覺:光源、常規鏡頭、相機具備國產能力,遠心鏡頭、智能相機、平台型軟件等國產不足;5)機器人:國產多為集成公司,減速機、高端六軸機器人、伺服電機、控制器等自制不足;6)機牀:結構件、整機國產化率高,數控系統、絲槓導軌、驅動系統、高端整機國產化不足;7)激光裝備:激光器集成、中低功率控制系統、特種光纖國產化率較高,超快激光器、半導體激光器、高功率控制系統國產不足;8)工程機械:整機、油缸、部分屬具國產替代較多,泵、閥、馬達、發動機自制有待提升。

專精特新企業承擔補短板、鍛長板角色。部分行業已孕育出了一批優質的專精特新企業。往後看,我們認為中國製造業的全球競爭力仍將延續,龐大的國內外市場提供廣闊機遇。政策端應營造良好市場競爭環境,讓國內主機廠逐漸增強降本動力。同時,在產業鏈發展中,引導鏈主企業發揮產業鏈帶動與整合作用,提升整機廠的同時,注重零部件企業的同步培育。

風險

技術創新不及預期;宏觀經濟或行業週期波動;競爭及國際貿易風險。

正文

前言

2010年以後中國成為全球第一大製造業國家。近兩年,受疫情影響,海外供給受阻,國內率先復甦,中國製造業的全球比重得到提升。從疫情前數據來看,根據世界銀行數據口徑,2019年中國製造業增加值佔全球的28.0%,第2-4名的美國、日本、德國佔比為17.2%/7.4%/ 5.4%。2019年中國製造業增加值佔比較2004年增加19.3ppt,而同期美國、日本、德國下降5.0/6.7/2.4ppt。

伴隨着全球製造業產能中心的轉移,我國製造業各細分環節的競爭力逐漸提升,其發展呈現以下三大特徵:

► 重整機,輕配套:整機行業產值較大,相較於零部件環節,資本特性更強,技術特性更弱,往往成為國產替代率先突破的環節。我國多行業在早期發展階段注重整機環節的研發,而相對忽視核心器件的配套,例如工程機械、機牀等行業整機國產化率較高,但核心器件自制不足。

► 中高端供給不足:在零部件環節,一些技術難度較低的環節,我國已逐漸實現突破,例如機器視覺中光源、常規鏡頭、相機等。而一些高端部件需要較長時間的技術和參數積累,在應用中逐步實現突破。例如對於大絲束碳纖維、機器視覺中智能相機等高端產品線、激光設備芯片及軟件等行業環節,我國國產化率相對不足。

► 部分行業已具備全球競爭力:在一些傳統制造業中,我國發展階段較晚,技術差距年限較大,如高端發動機等。而在部分行業,我國政策支持力度較大,產業方向明確,已具備全球領先的技術水平,例如光伏設備、鋰電設備、材料等環節已具備全球競爭力,我們預計在全球碳中和及能源轉型背景下有望實現全球替代。

圖表:全球主要國家制造業增加值佔世界比重

資料來源:世界銀行,中金公司研究部

圖表:各行業主要環節國產化率發展現狀

資料來源:公司公吿,高工鋰電,工程機械工業協會,國家統計局,中金公司研究部。注:圖中數字為我們對2022年國內市場規模的預測值,單位為億元,氣泡大小代表市場規模大小;毛利率、國產化率為2021年數據。

光伏設備:政策驅動疊加技術變革,中長期空間廣闊

光伏設備產業鏈:政策驅動疊加技術迭代,國產化持續推進

光伏設備產業鏈上下游較為清晰,共有7個環節。根據不同的電池片技術路線,電池片設備的單GW投資額不同,目前處於1.2-5億元的區間內。在電池片設備中,根據價值量佔比,PECVD為在電池片製備過程的核心設備。

圖表:光伏產業鏈及各環節設備  

資料來源:PVinfolink,Solarzoom,CPIA,中金公司研究部

圖表:國內主流光伏設備商產業鏈佈局

資料來源:Wind,中金公司研究部

圖表:光伏設備產業鏈及各設備價值量(2021)

資料來源:晶盛機電,高測股份,捷佳偉創,奧特維等公司公吿,CPIA,中金公司研究部

注:設備後標註為價值量佔比

產業鏈痛難點:核心元器件與輔材耗材仍有國產化空間

目前,硅棒設備、硅片加工設備、電池片設備、組件設備已基本實現國產替代。硅棒與硅片加工設備是國產化率最高的環節。電池片設備僅有少數檢測設為進口,但設備價值量較低,市場空間較小。組件製造設備基本實現國產化。

圖表:光伏設備產業鏈各環節的利潤水平與國產化進程

資料來源:Wind,CPIA,中金公司研究部 注:圓圈大小代表國內行業市場空間,為2022年市場規模;顏色填充部分為專精特新企業較多的行業;毛利率和國產化率為2021年數據。

對於電池片設備,部分核心元器件仍依賴進口。包括HJT電池片設備的視覺、閥門、真空計等零部件,激光設備的高性能皮秒/納秒激光器、伺服電機、控制系統、切割頭等,濕法設備的空氣泵、傳動系統、制絨槽、機械手等,幹法設備的碳化硅槳、真空泵等核心部件。

部分輔材耗材仍有較大國產化空間。高端石英制品主要由外資企業供應,國產化率低;碳碳製品關鍵製備設備化學氣相沉積爐難以從國外引進,需自研;HJT低温銀漿技術要求高,國產化率較低。

圖表:光伏設備產業鏈各環節的技術門檻  

資料來源:Wind,中金公司研究部  注:圓圈大小代表平均營收增速;數據為2021年。

圖表:光伏設備產業鏈各環節的估值水平

資料來源:Wind,中金公司研究部   注:圓圈大小代表平均營收增速;數據為2021年。

產業鏈機遇:政策驅動疊加技術迭代,行業景氣度上行

推動碳中和與碳達峯已成為全球共識,各國政策進一步加碼光伏發展。截至目前,各省公佈的“十四五”裝機計劃中,我國光伏新增裝機目標總計在400GW左右,我們預計美國2024年光伏裝機量達到22.5GW。國內光伏廠商也紛紛加速佈局海外產能。

圖表:各國新能源政策及光伏裝機目標(截至2022年6月)

資料來源:Wind,中金公司研究部

圖表:全球裝機量預測  

資料來源:歐洲光伏產業協會(SolarPower   Europe),中金公司研究部

圖表:頭部廠商海外產能佈局(截至2022年6月)

資料來源:各公司公吿,中金公司研究部

技術變革帶來的提效降本是光伏產業持續發展的主要動力之一。隨着PERC技術逐漸觸及其轉換效率的天花板,TOPCon、HJT、HBC等新技術帶來下一輪擴產浪潮,我們預計2022年將成為新型電池技術大規模量產的元年。TOPCon具有高的轉化效率,以及與傳統PERC技術路線的高兼容性。HJT電池結構雙面對稱,效率潛力高,降本提效路徑清晰,同時兼容下一代技術。

圖表:各技術路線轉換效率對比

資料來源:各公司公吿,中金公司研究部。注:橫軸下方代表該時點該公司能達到的轉換效率。

我們估計TOPCon和HJT電池與組件成本有望在2023年低於PERC。隨着2022年各大下游廠商的各項提效降本技術有較大可能順利導入,TOPCon和HJT在2023年有望佔據更多市場份額。

圖表:電池成本拆分(全流程一體化的角度)

資料來源:PVinfolink,Solarzoom,中環股份,安徽華晟等公司公吿,中金公司研究部

圖表:TOPCon 和 HJT 組件成本有望在2023年低於PERC

資料來源:PVinfolink,Solarzoom,中環股份,安徽華晟等公司公吿,中金公司研究部

專精特新特徵:數量多、規模小、人均專利數高、盈利能力強

14%的光伏設備企業屬於專精特新企業,貢獻8%的營業收入。從規模看,光伏設備行業專精特新的營業收入規模、專利數量規模均小於大企業,專利數量規模同樣小於中小企業。但其人均專利數量高於大企業,與中小企業水平貼近。從盈利能力看,其平均ROE水平高於大企業,平均ROA水平高於大企業與中小企業。

圖表:光伏設備產業鏈內專精特新、大企業、中小企業特徵對比

資料來源:Wind,企知道,公司公吿,中金公司研究部 注:篩選標準為2017年工信部頒佈的《中小企業劃型標準規定》;收入單位為億元

政策建議:加強耗材及配件國產化,政策助力企業出海

進一步推動“專精特新”,引導設備關鍵部件及耗材的國產化突破。目前光伏設備產業鏈部分設備的關鍵部件和輔材耗材仍依賴進口,這些領域技術壁壘、關鍵程度較高。這些子領域中,中小企業創新效率高於大企業,可以強化政策工具、清晰政策指引,通過引導中小企業走“專精特新”道路,突破國外設備關鍵部件的壟斷。

建立健全法律服務體系,為光伏設備及材料出海提供全方位支持。我國光伏行業設備生產製造工藝處於全球領先水平,加上近年來歐美髮達國家和印度等發展中國家對太陽能發電的需求在快速增長。政府和行業組織可以加強對企業法律服務的支持力度,幫助企業在法律和貿易規則範圍內積極爭取合法利益,護航產品出口。

豐富融資手段,助力企業更便利的針對性融資。在全球裝機量快速提升的背景下,各家光伏企業需要積極擴產應對旺盛的下游需求並助力行業降本,金融支持是協助快速擴產的重要手段。2021年光伏行業發展的金融環境明顯改善:金融政策支持方面,國家發展改革委等發佈《關於引導加大金融支持力度促進風電和光伏發電等行業健康有序發展的通知》,也在國內首次提出了清潔能源項目可申報REITs,中國人民銀行也推出了碳減排支持工具;光伏行業的融資手段越來越趨於多樣化,包括通過資本市場融資、戰略融資及其他綠色金融產品融資。

鋰電設備:專精特新已然崛起,市場繁榮指向全球替代

產業鏈圖譜:鋰電材料——單體電芯——電池包——下游應用

鋰電池產業鏈主要分為原材料、單體電芯、電池包、下游應用四個環節。鋰電池原材料成本構成中,以正極、負極、隔膜、電解液四大材料為主導,合計約一半,此外,結構件佔比約6-8%。將各鋰電材料加工成單體電芯,以及後續將單體電芯加工組裝成模組和電池包的過程中,需要鋰電設備廠商的參與,分別對應制程設備和模組PACK自動化設備。其中,製程設備類型多樣,單條產線設備數量超過50種。根據工藝類型,我們又可將其分為前中後段,代表性設備依此為塗布機,卷繞機/疊片機,化成分容設備。

圖表:鋰電產業鏈

資料來源:高工鋰電,公司公吿,中金公司研究部

痛難點:整機國產化率高,少量零部件自制不足

2014年以來鋰電設備整機國產化率快速提升。根據高工鋰電數據,2021年中國鋰電設備市場約575億元,同比增長100%。2014年鋰電設備國產化率為50%,此後3年快速提升,2017年超過90%,國產設備基本實現了對日韓設備的替代。2021年前中後端各自對應的核心設備,塗布機、卷繞機、化成分容設備的國產化率均達到98%。

從零部件來看,大部分器件可國內供應,少量核心器件對外依賴度高。對於一些精度較高的氣動元件、電子器件,國內設備存在向日本、德國自動化公司購買的情形。在激光應用市場中,對於激光切割設備和激光焊接設備的激光器,目前國內企業部分購買美國IPG產品,但同時以鋭科激光、創鑫激光為代表的國產廠商正在快速引領國產替代。

而塗布機模頭領域,早先國內市場主要由日本松下、日本三菱、美國EDI等公司佔據,2015年前後國內企業開始突破。在企業技術進步和產業鏈降本訴求推動下,2021年以曼恩斯特為代表的國內企業實現了塗布機模頭市場30-40%的國產化率,其他市場則仍主要由日本、美國企業佔據。

圖表:鋰電設備各環節國產化率、毛利率及市場規模

資料來源:高工鋰電,公司公吿,中金公司研究部。注:國產化率、毛利率為2021年數據;市場規模為我們對2022年的預測值。

發展機遇:國內外市場共振繁榮

國內外電池廠高速擴產,中國企業出海空間大。2H20隨着下游回暖,電池廠衝回加速擴產通道。2021年電池廠招標訂單約對應300GWh,我們預計2022年行業招標量有望增長50%。當前,國內寧德時代、中航鋰電、蜂巢能源等廠商均具備較大規模的中長期擴產規劃。往後看,隨着儲能等應用場景成熟,我們預計電池廠擴產仍有進一步提升空間。

當前除了國內新能源汽車市場繁榮外,歐洲、美國市場也保持高景氣度。一方面,以LG、SKI為代表的韓系電池廠進入高速擴產階段;另一方面,以Northvolt、ACC為代表的歐洲地區新興電池廠也紛紛入場,開始制定中長期產能規劃。其中,歐洲電池廠進入時間較晚,早期擴產更傾向與整線或分段整包策略,國內設備廠生產規模較大、設備類型豐富,具備較強競爭優勢。

圖表:龍頭電池廠擴產情況

資料來源:高工鋰電,公司公吿,中金公司研究部。注:預測值結合公司公吿披露項目規劃整理。

發展現狀:龍頭企業盈利較強,後發企業研發投入力度大

我們選取鋰電設備核心環節的龍頭企業與非核心環節企業或非龍頭企業進行對比,結果顯示龍頭企業的盈利規模更大,且ROE、ROA等盈利能力更強,主要由於鋰電設備行業具備與下游電池廠高度定製、密切配合的屬性,同時,下游電池廠集中度較高,2021年全球動力電池裝機CR5/CR10分別超過80%/90%。由此,龍頭設備廠中標規模較大,規模效應更強。而2021年核心器件公司曼恩斯特毛利率、淨利率分別達到72%/39%。

但同時,非龍頭企業具備更高的人均專利水平,同時,其研發費用率也保持較高水平,顯示了鋰電設備行業整體較高的研發投入力度。

圖表:鋰電設備盈利能力及專利情況對比

資料來源:公司公吿,中金公司研究部。注:數據均為2021年。

政策建議:推進建設綠色信貸機制,助力企業走出去

建設綠色信貸機制,為產業鏈相關公司提供低成本的長期貸款,助力產業發展。鋰電設備、鋰電材料行業具有重資產屬性,當前行業增速較快,龍頭企業資本需求量較大。除了資本市場融資外,可發揮綠色信貸助力新能源產業發展的功效,幫助企業擴大生產規模、和實現“走出去”。

重視本土產業鏈齊全度,避免產業鏈外流導致創新活力逐漸喪失。從美國等發達國家經驗來看,當產業鏈轉移時,隨之轉移的是生產經驗、技術迭代。當前,我國新能源行業已建立了一定的領先優勢,需注重保持本土產業鏈的相對齊全度。

為企業走出去提供法務等支持,增強企業適應外部法律、文化等環境的能力。鋰電設備、材料企業出海,對企業國際化經營能力、外部法律等社會環境適應能力提出了較高要求。往後看,隨着越來越多中國企業走向國際化,企業內部的相關經驗積累將愈發重要。

碳纖維:進口替代正當時,國產碳纖維企業加速崛起

產業鏈圖譜:原絲——碳纖維——碳纖維復材——下游應用

碳纖維產業鏈主要分為原絲、碳纖維、碳纖維復材、下游應用四個環節。1)碳纖維上游原料是丙烯腈,自石油精煉、裂解而來,經過聚合、紡絲後製得聚丙烯腈原絲;2)原絲經碳化後製得碳絲,再經由表面處理、上漿等環節,成為碳纖維;3)後續將碳纖維絲束、樹脂等經過塗膜、熱壓、冷卻、覆膜、卷制等工藝進行加工製作,形成碳纖維預浸料,成型後獲得碳纖維複合材料;4)碳纖維複合材料被應用於風電、航空航天、體育等多個領域。

圖表:碳纖維產業鏈

資料來源:《全球碳纖維複合材料市場報吿》(林剛,2022),中金公司研究部

圖表:2021年國內碳纖維復材各領域應用(按金額/量)

資料來源:《全球碳纖維複合材料市場報吿》(林剛,2022),中金公司研究部

痛難點:國產化率低,進口碳纖維性能好、質量高、成本低

碳纖維及碳纖維設備為國產化率較低的環節。2022年,我們預計我國碳纖維製備環節市場空間約125億元,國產化率約為46.9%,超過50%的碳纖維依賴進口,主要由於1)我國部分碳纖維復材加工業務使用的原料由海外廠商指定,2)我國碳纖維廠商產能暫無法滿足國內需求;3)東麗等海外廠商具有技術、成本及產能優勢。其中,根據我們測算,48K及以上大絲束碳纖維國產化率約25%,主要依賴進口,低成本大絲束碳纖維供應能力亟待提升。此外,我國預氧化爐、碳化爐等碳纖維製備核心設備也高度依賴進口,整體國產化率約40%。

圖表:2022年碳纖維產業鏈各環節市場規模

資料來源:《全球碳纖維複合材料市場報吿》(林剛,2022),中金公司研究部。注:國產化率、毛利率為2021年數據;市場規模為我們對2022年的預測值。

發展機遇:國產替代空間大、產品質量提升及成本降低空間大

碳纖維行業持續擴容,國產替代空間較大。2021年我國碳纖維總需求約6.2萬噸,整體國產化率約46.9%,國產替代空間較大;其中國內大絲束碳纖維規模生產尚處於起步階段,國產化率僅為25%。根據《全球碳纖維複合材料市場報吿》,預計2025年我國碳纖維總需求將提升至15.9萬噸,年均複合增長率26.5%,其中國產碳纖維產量預計將提升至9.7萬噸,年均複合增長率35.2%。

圖表:國內碳纖維產業化率低,國產替代空間大

資料來源:《全球碳纖維複合材料市場報吿》(林剛,2022),中金公司研究部

需求支撐強勁,國產碳纖維量價齊升。全球碳纖維需求強勁,按量看,我國碳纖維的需求主要來自中國大陸(47%)、日本(11%)、中國台灣(11%)、韓國(9%)等國家和地區。自2020年開始,我國碳纖維由於供不應求及原材料價格提升數次提價,T700級高性能碳纖維價格漲幅超過70%至260元/KG,但風電、體育、航空航天、光伏等領域的需求不減、國產替代持續推進,支撐我國碳纖維量價齊升。

圖表:2021年國內碳纖維需求來源(左圖)和國產碳纖維價格(右圖)

資料來源:《全球碳纖維複合材料市場報吿》(林剛,2022),Wind,中金公司研究部

工業領域新寵,大絲束碳纖維製備是國產化痛點。大絲束碳纖維指的是規格48K以上的碳纖維製品,即一束碳纖維中含有超過48000根原絲。近年來,大絲束碳纖維憑藉其低成本、高性價比特性,在冶金、汽車等工業領域獲得了廣泛應用,全球產能增幅逐漸超越小絲束碳纖維。大絲束碳纖維工藝難點主要在於大絲束要求更快的紡絲速度、更好的原絲油劑、展紗技術以及對集中放熱的控制。

圖表:大絲束碳纖維工藝難點

資料來源:《國產聚丙烯腈基大絲束碳纖維發展現狀與分析》(彭公秋等,2021),《大絲束碳纖維發展現狀及我國技術瓶頸和發展建議》(徐愛武,2020),中金公司研究部

生產設備國產化和自動化升級趨勢:高温碳化爐是碳纖維生產線中最核心的設備,其穩定性和可靠性對產品性能有最直接影響。長期以來發達國家對我國先進技術和裝備出口管制,我國在關鍵的碳化爐等設備上與世界領先企業有較大差距,國內主流廠家大多選擇從國外進口設備,導致項目建設週期長,製造成本高。近年來,隨着碳纖維國產化設備研發和自動化升級,國內一些高端裝備企業如精功科技已經實現不少碳纖維生產設備的突破,大絲束碳纖維設備投資和製造費用仍有進一步下降的可能。

圖表:碳纖維製造設備供應商

資料來源:各公司官網,中金公司研究部

發展現狀:專精特新企業展現出更強盈利能力和投資回報能力

圖表:碳纖維產業鏈專精特新和非專精特新企業主要指標對比

資料來源:Wind,中金公司研究部。注:數據為2021年。

政策建議:完善前端產業鏈,強化產業鏈協同效應

進一步推動“專精特新”,技術進步促進“提質增效”。我國碳纖維領域仍然有較大技術進步空間,存在產業鏈全而不強的問題,亟待培育一批專精碳纖維高附加值產業環節、具備核心競爭力的企業,通過工藝技術、裝備技術、操作技能、工程建設管理、生產管理、企業經營、資源要素成本等方面,推動我國碳纖維產業提質增效。

鼓勵原絲、大絲束等產業鏈前端企業技術創新及國際業務開拓。對比日本東麗的碳纖維,我國碳纖維仍存在性能不穩定、纖維加工性能較差的問題。我國企業的高速擴產主要滿足國內碳纖維市場需求,但其產品質量仍難以參與出海競爭。同時,在48K以上大絲束產品領域,我國仍面臨產能短缺、進口依賴度較高的問題。鼓勵前端原絲企業的技術創新及國際業務開拓,一方面能夠推動我國碳纖維行業高質量發展,另一方面能夠加強我國碳纖維行業整體實力,充分消化擴產中的產能。

培育本土碳纖維產業集羣和產業鏈龍頭,推動產業技術創新生態建設。近年來,《產業發展與轉移指導目錄(2018年版)》《2019年政府工作報吿》《中華人民民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱》均提出對碳纖維、新材料產業的鼓勵和培育。培育本土碳纖維產業集羣和產業鏈龍頭,有利於發揮企業間協同作業,實現“1+1>2”的效果,推動我國碳纖維產業鏈整體向上突破。

機器視覺:工業之眼持續創新,專精特新土壤優渥

機器視覺產業鏈圖譜

機器視覺產業鏈環節眾多,各個環節均可深耕。機器視覺為由光源、鏡頭、相機、軟件等核心部件組成的系統產品,實現圖像採集與基於圖像的處理工作,在工業場景中替代人的“眼睛”與“大腦”。機器視覺產業鏈環節較多,下游應用場景眾多且分散,龍頭通常在多個環節形成較為全面的佈局,與此同時,中小企業也可針對於某些環節進行深耕細作。

圖表:機器視覺產業鏈圖譜

資料來源:各公司公吿,中金公司研究部

機遇與挑戰:快速成長機遇廣闊,但軟件與高端場景仍存瓶頸

我國機器視覺處於高速發展期,成長空間廣闊

國內視覺行業仍處於快速發展期。從發展階段上看,我國機器視覺行業起步晚於海外20~30年,但得益於高端製造、智能製造的快速發展,正快速追趕。根據機器視覺產業聯盟,2021年我國機器視覺行業規模約164億元,同比增長34%,過去3年年均複合增速達到23.4%。機器視覺產業聯盟預測2024年我國機器視覺市場規模可達403.6億元,未來3年年均複合增速有望達35.4%。

圖表:國內外機器視覺產業發展歷程

資料來源:《機器視覺發展白皮書(2021版)》(中國電子技術標準化研究院,2021.7),中金公司研究部

圖表:中國機器視覺行業市場規模及預測

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部    注:基於機器視覺產業聯盟對於153家會員企業的調查,未包括基恩士與康耐視

工業“智”造大勢所趨,機器視覺長期發展可期。製造業勞動力數量減少與用人成本提高,有望持續驅動“機器換人”;長期來看,機器視覺有望成為智能工廠獲取圖像信息的底層傳感器,助力深度感知+智能決策,有望成為未來智生產和工業互聯的必備工具。

圖表: 機器視覺是工業4.0時代重要的底層傳感器

資料來源:《為機器植入眼睛和大腦——邁向工業智能互聯的新時代》(凌雲光,2019.9),中金公司研究部

應用場景廣泛+技術迭代迅速,利於專精特新企業成長

下游應用廣泛,新興行業湧現,專精特新企業可基於某些領域“專業化”、“精細化”深耕。機器視覺的下游行業眾多。包括3C電子、鋰電、半導體、汽車、食品飲料、光伏、物流、醫藥、印刷、玻璃、金屬、木材等。機器視覺下游以高端製造為主要應用場景,且新興行業例如鋰電、光伏等不斷湧現,具有創新能力的企業也有望把握時代機遇。

圖表:中國機器視覺2019~2021年分行業收入佔比

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部

前沿技術層出不窮,“創新型”企業擁有源源不斷的發展機會。伴隨下游應用場景複雜化、高端化,視覺技術也有望不斷演化,例如適用深度學習、由2D視覺向3D視覺發展,由基於PC視覺向嵌入式視覺發展。長期看,機器視覺企業可沿着“端-邊-雲”持續拓展,技術前景廣闊。

圖表:2021年中國機器視覺研發投入方向佔比情況

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部

軟件、高端部件與系統應用仍存瓶頸

部件層面:國產化逐步推進,但軟件平台與高端產品仍需補鏈。總體來看,隨着我國機器視覺產業發展,國產企業參與度已較高,例如光源、常規鏡頭及相機。然而在遠心鏡頭、智能相機等高端產品線,以及平台型軟件等領域,國內品牌佔有率仍然較低。

系統層面:不同行業國產化率各異,高端應用場景受海外壟斷。通常國內產業對於技術標準主導能力越強,國產化率越高,例如鋰電、光伏等賽道,國內品牌具有較強的本地化、定製化服務能力;然而對於半導體、汽車製造等賽道,國產化率依然較低。

圖表:機器視覺各環節國產化情況與代表參與者

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部。注:時間為2022年。

圖表:機器視覺各環節利潤率水平與國產化進程

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部。注:市場規模數據為我們對2022年的預測值;毛利率、國產化率為2021年數據。

圖表:代表性機器視覺公司毛利率水平

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部    注:毛利率CCS、Moritex、Allied vision分別為2017、2015、2014年數據,其餘均為2021年數據

發展現狀:中小企業活力十足,賽道拓展+國產替代有望加速成長

中小企業是賽道活躍主體,創新動力充足。我國機器視覺行業中小型企業數量佔比較高,2020年收入規模在3000萬元以下的企業佔比達到52%。從研發投入看,規模1000萬元-3000萬元的企業研發投入佔比最高,2021年達到46.4%,規模1000萬元以下的企業,研發投入佔比22.2%,也高於行業均值。

圖表:我國機器視覺行業中小企業數量佔比較高

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部

圖表:中小企業研發投入佔比高於行業平均

資料來源:中國機器視覺產業聯盟,中金公司研究部

突破式創新場景中,初創企業積極參與、主導創新。以3D視覺為例:我國工業3D視覺仍處於起步階段,國內初創型企業梅卡曼德、星猿哲、埃爾森、易思維2021年合計銷量佔比達到50%,新興企業依靠技術創新能力,主導了下游應用的突破。

圖表:中國3D視覺引導類供應商競爭格局

資料來源:MIR 睿工業,中金公司研究部

圖表:初創型企業主導3D視覺市場,創新屬性突出

資料來源:各公司官網,中金公司研究部

而相對成熟的應用場景中,專精特新企業積極參與賽道拓展+國產替代。在部分已廣泛應用機器視覺的成熟場景中,例如消費電子、新能源等,領先型的專精特新企業經過長期的技術與方案積累,已具有較強的市場影響力。往後看,我們認為,基於優勢場景的賽道擴展,以及在某些低國產化率場景中持續搶佔外資份額,有望為頭部企業獲得持續快速的成長。

圖表:領先專精特新企業持續進行賽道拓展、國產替代

資料來源:各公司公吿,中金公司研究部

政策建議:加強產學研配合體系,引導完善初期產業投資

加大“專精特新”支持力度、強鏈補鏈:重視支持機器視覺核心部件與核心系統產業發展,尤其重視高端硬件、軟件平台、高端應用領域的機器視覺系統這三大需“補鏈”的環節。

完善“產學研”合作體系:機器視覺一方面需要前沿的技術專精,另一方面也需要大量的行業應用,方能實現技術沉澱;此外,機器視覺集合了光學、計算機軟件、自動化、機械、人工智能等多學科知識,因此應加強高校、研究所與企業間的合作,通力進行技術開發與項目落地。

引導產業投資,完善公共服務平台:機器視覺產業中小企業佔比高,且新進入者持續增加,對於資金、人才、法務等方面的需求較為迫切。政府應積極引導優秀企業獲得一二級市場融資,並完善法律、税務等方面的政府服務支持體系。

機器人:專精特新肥沃土壤,核心零部件突破可期

機器人產業鏈圖譜——核心零部件、六軸機器人短板明顯

我們一般將機器人產業鏈拆分為上游核心零部件、中游本體、下游系統集成三大環節,從價值角度來看,我們認為上游核心零部件佔機器人本體價值的60-70%,中游本體組裝環節佔剩餘價值的30-40%,下游系統集成涉及到一些產線的融合、配套自動化設備的附加,整體價值量是機器人本體的3-4倍。

► 核心零部件:根據高工機器人數據,截至2020年,控制器/伺服電機/減速器的國產化率分別約31.2%/24.1%/32.5%,控制器主要被安川、ABB、固高等品牌佔領,伺服電機主要被松下、安川、三菱等品牌佔領,減速器主要被哈默、納博等日系品牌戰略,自主化程度亟待提高。而控制器/伺服電機/減速器成本佔比分別為15%/20%/35%,是影響下游機器人性能和利潤空間的關鍵因素,補短板迫在眉睫。

► 本體組裝:本體環節可具體分為四大類型,根據MIR數據,多關節/SCARA/Delta/協作機器人2021年銷量分別為17/7/0.7/1.6萬台,國產化率分別為26.2%/34.8%/41.4%/79.9%。

► 系統集成:下游應用中電子/金屬製品/汽車零部件/鋰電池佔比分別為27%/14%/12%/10%,電子/金屬製品/汽車零部件屬於比較傳統的機器人應用領域,目前仍是最大的三個市場,鋰電池、光伏等新能源行業的快速發展給機器人行業帶來新機遇。

圖表:機器人產業鏈圖譜

資料來源:MIR,核心零部件市場為2020年數據,本體市場為2021年數據,中金公司研究部

全產業鏈來看,減速器、高端六軸機器人短板突出。控制器、減速器、伺服電機、機器人本體環節國產化率均在30%左右。但控制器多為本體廠商自制,因此主要制約因素在於本體國產化率難以提高;伺服電機國內已出現匯川、禾川等具有進口替代能力企業,內資企業藉助新能源、光伏等設備加速打磨伺服產品性能,與外資相比差距在加速縮小,因此我們認為減速器和本體環節的補短板問題更為突出。

► 減速器環節:綠的諧波等國產企業已逐步實現諧波減速器國產化,但目前仍集中在國產品牌應用,尚不能滿足外資機器人品牌對穩定性和壽命的要求;RV減速器齒輪結構更加複雜、負載要求更高,內外資性能差異更加明顯。

► 高端六軸機器人:國產品牌機器人主要應用場景為搬運碼垛,對機器人精度要求更高的裝配噴塗等環節仍依賴進口;此外,汽車整車廠流水線作業程度高,對機器人穩定性、一致性要求較高,四大家族長期佔領汽車整車賽道,國產企業性能仍有差距。

圖表:機器人產業鏈毛利率、國產化率刻畫

資料來源:MIR,中金公司研究部。注:氣泡大小代表中國的市場規模,為我們對2022年的預測值,毛利率和國產化率為2021年數據。

圖表:2021年RV減速器競爭格局

資料來源:MIR,中金公司研究部

圖表:不同應用領域機器人國產化率

資料來源:《工業機器人在機牀上下料和零部件搬運中的應用》(梁殿勝,2014),《工業裝配機器人技術及其應用研究》(李儒瓊,2019),《智能製造與機器人焊接技術的集成與應用》(任萱,2020),CRIA中國機器人產業聯盟,中金公司研究部

圖表:不同行業機器人國產化率

資料來源:MIR,中金公司研究部。注:內圈為2020年,外圈為2021年。

特種機器人、核心零部件環節,專精特新企業持續發力

機器人是專精特新企業生存的理想賽道。機器人產業鏈上市公司中,有12家專精特新公司,數量佔比高達67%,營收佔比高達52%,我們明顯發現專精特新企業的ROE以及平均人均專利數更高,呈現規模小、高人均專利數、高盈利能力特徵。

圖表:專精特新企業呈現出規模小、人均專利數高、盈利能力強等特徵

資料來源:Wind,中金公司研究部。注:篩選標準為2017年工信部頒佈的《中小企業劃型標準規定》;雷賽智能和三豐智能專利數據來源是企知道,其他公司均採取2021年報數據

特種機器人、核心零部件環節專精特新企業展現出更強盈利和投資能力。進一步剖析專精特新企業的主營業務,我們發現核心零部件(減速器、伺服系統)及特種機器人佔比較高,且呈現出更高的盈利能力與更強的投資能力,也就是屬於投入產出比較高的環節,相較而言,系統集成、工業機器人本體等環節尚未實現研發投入的正循環。此外我們發現,研發費用率最高的兩家企業為億嘉和、申昊科技,ROE最高的企業為景業智能,均屬於特種機器人賽道。

圖表:專精特新企業發展現狀

資料來源:Wind,中金公司研究部 注:數據均為2021年。

圖表:專精特新企業主營分佈

資料來源:Wind,中金公司研究部

圖表:專精特新企業研發投入與盈利能力分佈

資料來源:Wind,中金公司研究部。注:數據為2021年。

政策建議:模仿與創新

► 進一步明確機器人行業戰略地位及政策支持細分方向。頒佈機器人專項規劃明確一些細分環節的國產化目標;下撥具體項目的專項採購及研發投入資金預算,明確到具體技術環節,以激勵全行業中小企業生產創新活力。

► 建立全國性的創新中心、或中小企業機器人技術集散地。利用產業鏈集羣優勢增強企業創新活力,例如埃夫特的共享工廠,可以讓中小企業間共享創新成果,提高生產效率,促進創新活力。

► 利用新技術的引入來平滑我們的後發劣勢。比如協作機器人、AGV,從更合適的細分賽道切入從而實現早期的資本積累。

機牀:補短板在即,專精特新持續發力

機牀產業鏈圖譜——數控系統、高端機牀短板明顯

我們一般將機牀產業鏈拆分為上游核心零部件、中游數控機牀整機、下游系統集成三大環節,從價值角度來看,我們認為上游核心零部件佔機牀本體價值的80%左右,中游數控機牀整機環節佔剩餘價值的20%,下游系統集成涉及到一些產線的融合、配套自動化設備的附加,整機價值大約佔集成後整條線價值的70%。

► 核心零部件:根據我們統計瞭解,截至2020年,結構件/數控系統/驅動系統/傳動系統/功能部件等的國產化率分別約為90%/30%/50%/30%/50%,數控系統及傳統系統(絲槓導軌)的國產化率產業鏈短板亟待填補。

► 機牀整機:主要分為金屬成形機牀和金屬切削機牀兩大類。金屬成形機牀技術壁壘相對低,國產化率已相對較高;金屬切削機牀可大致分為磨牀、車牀和加工中心,磨牀領域秦川機牀市佔率高達60%,車牀領域浙海德曼市佔率也相對較高,但加工中心領域中國產企業僅具有中低端生產能力,高端產品仍被馬紮克、斗山、德馬吉等外資壟斷,短板相對明顯。

► 系統集成:下游應用中汽車/電子/工程機械/模具/醫療等佔比相對較高,目前仍是主流市場,鋰電池、光伏等新能源行業的快速發展給機牀行業帶來新機遇,我們預計未來2年在行業中佔比將持續提升。

圖表:機牀產業鏈圖譜

資料來源:MIR,中金公司研究部 注:機牀整機的競爭格局為2021年數據

全產業鏈來看,數控系統、高端機牀短板明顯。一方面,控制系統、傳動件國產化率均在30%左右,屬於明顯短板環節。另一方面,雖主機環節整體國產化率在60%左右,但金屬切削機牀中高端領域國產化率只有不到10%,五軸機牀國產化率不到20%,國產化迫在眉睫;刀具整體國產化率近60%,但硬質合金數控刀片領域國產化率30%左右,歐美日韓主要佔領高端刀片,國產企業當前已進入替代窗口期。

► 數控系統:《瓦森納協定》約定協定國的數控系統禁止出口到中國,為的是讓國內機牀企業無法擺脱對國外數控系統的依賴,成為機牀行業大而不強的根本原因。2009-2016年我國國產高檔數控系統市佔率從1%提升至5%,2019年達到28%。

► 傳動系統:目前絲槓導軌主要依賴NSK、THK等企業,國產化率不足30%。國內企業逐步從主軸開始嘗試自制,例如海天精工、創世紀等;絲槓導軌等精度要求較高,但成本佔比低導致企業研發投入不經濟,進口替代尚需時日。

► 五軸高端機牀:起步晚疊加工業基礎不足,導致我國五軸數控機牀市場長期被外資佔領。近年來國產企業不斷突破,北京精雕由2019年9%提升到2020年11%,科德由2019年3%提升到2020年5%,其餘市場份額仍被GROB、DMGMORI以及Hermle等外資廠商壟斷。

圖表:機牀產業鏈毛利率、國產化率刻畫

資料來源:MIR,中金公司研究部。注:氣泡大小代表中國的市場規模,為我們對2022年的預測值,毛利率和國產化率為2021年數據。

圖表:核心零部件短板突破的兩種方式

資料來源:中金公司研究部

圖表:機牀產業鏈亟待突破的短板環節

資料來源:MIR,中金公司研究部 注:圖表數據均為2021年

特種機牀環節,專精特新企業持續發力

機牀是專精特新企業生存的理想賽道。機牀產業鏈上市公司中,有7家專精特新公司,數量佔比高達39%,營收佔比高達53%,我們發現專精特新企業的ROA及平均人均專利數更高,呈現規模小、高人均專利數、高盈利能力特徵。

圖表:專精特新企業呈現出規模小、人均專利數高、盈利能力強等特徵

資料來源:Wind,中金公司研究部 注:圖表數據均為2021年

特種機牀環節專精特新企業展現出更強盈利和投資能力。進一步剖析專精特新企業的主營業務,我們發現其在數控系統/特種機牀/通用機牀領域的佔比分別為8%/38%/54%,雖以通用機牀為主業的企業在專精特新中佔比較高,研發費用率水平也是最高的,但其ROE水平較低,尚未實現研發投入的正循環;而特種機牀(例如華辰裝備的軋輥磨牀)呈現出更高的盈利能力與更低的研發投入,屬於投入產出比較高的環節。

圖表:專精特新企業發展現狀

資料來源:Wind,中金公司研究部 注:圖表數據均為2021年

圖表:專精特新企業主營分佈

資料來源:Wind,中金公司研究部。注:數據為2021年。

圖表:專精特新企業研發投入與盈利能力分佈

資料來源:Wind,公司公吿,中金公司研究部  

政策建議:模仿與創新並進,加強技術追趕

► 新技術賦能彎道超車。利用5G、雲計算技術對軟件進行迭代,實現新技術賦能,繞過傳統軟件積澱不深的問題。

► 政策支持進一步細化落地。在《專項政策》出台及國家大基金入股支持之時,明確核心零部件和高端機牀發展的戰略地位,重點突破,有的放矢,減輕對產量的評估,重視對高端質量升級的評估比重。

► 鼓勵利用在校科研經費完成核心技術攻關,配套技術產業化落地流程,從根本上保護中小企業的研發成果轉化率與創新積極性。利用在校科研經費優先推動技術孵化,後再由政府力量牽頭產業化落地,以提高中小機牀企業研發成果轉化率及利潤率水平,同步疊加知識產權的保護和技術創新的税減政策等,確保中小企業可以通過創新獲利,從本質上解決創新積極性的問題。

激光裝備:國產替代與新場景擴容,迎來發展機遇

市場概覽:專精特新企業強鏈補鏈,研發投入與利潤中樞較高

在激光器降價背景下,上游核心器件自制率與國產化率提升成為發展趨勢。鋭科激光、創鑫激光等龍頭均已實現泵浦源封裝、合束器、光纖光柵等核心器件的自制。而高功率半導體激光芯片、特種光纖等環節,亦有長光華芯、武漢睿芯等國產廠商實現突破,國產化率不斷提升。光學材料與器件質量直接影響到激光器性能,尤其是芯片、特種光纖、激光晶體等環節技術壁壘較高,湧現出較多的專精特新企業。

圖表:激光產業鏈概覽

資料來源:Wind,中國激光產業發展報吿,公司公吿,中金公司研究部。注:激光器成本佔比以創鑫激光2016-1H19數據為例,成本結構受公司器件自制率及國產化率影響,僅供參考;核心器件市場空間按激光器廠商毛利率20%、原材料成本佔比80%估算;光纖激光器與激光裝備市場空間為2020年數據

圖表:激光裝備各環節國產化率及利潤率

資料來源:Wind,中國激光產業發展報吿,公司公吿,中金公司研究部。注:圓圈大小代表國內行業市場空間,市場空間數據為我們對2022年估算值;國產化率、毛利率為2021年數據;標黃部分為專精特新企業分佈較多的行業。

圖表:激光產業鏈專精特新企業參與強鏈補鏈環節

資料來源:Wind,公司公吿,中金公司研究部。注:福晶科技LBO晶體為製造業單項冠軍產品;長光華芯、柏楚電子、金橙子為省(市)級專精特新小巨人企業;傑普特、德龍激光為國家級專精特新小巨人企業;數據均為2021年。

痛點與機遇:國產替代與新場景擴容,驅動專精特新企業發展

發展痛點:部分關鍵環節,尤其是零部件,仍需依賴於進口

激光產業鏈部分關鍵環節,仍需較多依賴進口。總的來看,我們認為主要原因分為三類:

1)技術層面,國產廠商仍存在一定差距。以柏楚電子的激光切割控制系統為例,其芯片採購成本佔成本比重約25%,而芯片中佔比較高的FPGA芯片和ARM芯片仍需依賴進口。這兩類芯片的設計與生產要求較高,相關專利及技術均被國外供應商掌握,國內廠商仍處於技術追趕過程。

2)市場層面,客户出於產品質量、穩定性等因素考慮,仍指定採購進口零部件。以德龍激光的精密激光加工設備為例,公司儘管可以自制固體激光器,但是部分客户出於謹慎性考慮,仍指定採購外資激光器品牌,或延續原有技術路線,要求不得更換原先使用的進口激光器品牌。

3)部分零部件的市場規模較小,或知識產權保護力度不足,導致企業的研發動力不足。以德龍激光的超快激光器為例,種子源核心器件可飽和吸收鏡目前仍100%依賴進口,其國內市場僅為百萬元級別,而技術壁壘較高,企業研發動力不足,儘管國內科研院所已實現技術突破,但距離產業化仍有距離。此外,在軟件控制系統市場,盜版軟件的存在使得正版軟件廠商生存空間被擠壓,根據金橙子估算,2021年國內激光振鏡控制系統市場盜版產品謹慎估計超過40%,甚至超過金橙子自身份額。

圖表:超快激光器部分核心零部件仍需依賴進口

資料來源:Wind,公司公吿,中金公司研究部。注:以德龍激光2020年數據為例

圖表:激光切割控制系統核心芯片部分仍需依賴進口

資料來源:Wind,公司公吿,中金公司研究部。注:以柏楚電子2018年數據為例

發展機遇#1:降本需求下,重點環節正在進行國產替代

降本疊加供應鏈安全要求,核心器件國產替代正在進行。2021年我國特種光纖與高功率半導體激光芯片的國產廠商CR2約為40%與20%。而部分國內核心器件廠商不斷實現技術突破,高功率產品性能已經比肩進口品牌,具備替代的技術實力,正在逐步進行國產替代。

圖表:2021年特種光纖國產CR2約40%

資料來源:中國激光產業發展報吿,中金公司研究部

圖表:高功率半導體激光芯片國產CR2約20%

資料來源:Wind,公司公吿,中金公司研究部。注:數據為2021年。

發展機遇#2:新應用場景擴容,催生專精特新企業發展機會

國產超快激光器產品性能不斷提升,打開成長空間。在精密加工領域,超快激光器滲透率不斷提升,憑藉其精度高、熱效應小等優勢,正逐步替代傳統刀具加工。受益下游需求增長,疊加超快激光器大幅降價,我們認為其應用性價比提升,有望打開更廣闊的市場。我們根據出貨量估算,2020年超快激光器廠商國神光電與德龍激光市場份額約佔16%和11%,外資品牌仍佔據主導。我們認為伴隨產品性能逐步追趕海外廠商,疊加價格不斷降低,在高性價比優勢下,國內廠商有望加快國產替代。

圖表:2020年超快激光器市場約27億元

資料來源:中國激光產業發展報吿,中金公司研究部

圖表:國產超快激光器性能不斷提升,部分比肩外資

資料來源:Wind,公司公吿,中金公司研究部。注:圖中數據為最大輸出功率

車載激光雷達新場景的放量,有望推動半導體激光器市場快速增長。往前看,我們認為半導體激光器市場增長動力來自:1)激光器降價帶動激光加工滲透率提升;2)車載激光雷達滲透率提升,我們預計2025年全球車載激光雷達發射單元市場規模有望達到107億元;3)激光醫療美容。

圖表:全球高功率半導體激光器市場規模

資料來源:Strategies   Unlimited,公司公吿,中金公司研究部

圖表:2025年全球激光雷達發射單元市場空間

資料來源:中汽協,中金公司研究部

政策建議:加快科研成果產業化轉移,加強知識產權保護力度

建議通過產學研結合,加快科研成果產業化步伐。海外經驗表明,激光領域部分尖端技術來自高校及科研院所,以超快激光器為例,通快、相干、光譜物理等均通過收購脱胎於高校科研體系的創業企業,增強超快激光器的實力。因此,我們建議引導高校、科研院所加快激光領域科研成果產業化。

加強知識產權保護力度,打擊盜版產品。激光控制系統的盜版軟件侵佔了正版軟件廠商的市場空間。除了廠商自身通過採取在線激活等更嚴密的防盜版措施外,我們建議政策端加大對盜版產品的打擊與處罰力度,加強知識產權保護力度。

工程機械:高端液壓件國產化率仍低

產業鏈圖譜:零部件——整機——下游應用

工程機械產業鏈主要分為零部件、整機、下游應用。工程機械因動力需求強勁,採用液壓傳動方式,其零部件構成中主要包括三部分,結構件、發動機、液壓件。其中液壓件包括液壓油缸、液壓泵、液壓閥、液壓馬達。工程機械中游包括土方機械、混凝土機械、起重機械、工業車輛等多品類,下游廣泛應用於地產、基建、採礦、市政工程、農田水利等場景。

圖表:工程機械產業鏈

資料來源:工程機械工業協會,中金公司研究部

痛難點:高端液壓件自制率不足

在整機制造環節,當前國產化率已達到較高水平。以挖掘機為例,2008年前後以三一重工、柳工為代表的國產挖掘機品牌市佔率約15%,“四萬億”刺激政策推動國內市場快速擴容,國產企業迎來發展機遇,至2012年國產化率提升至40%,自2016年行業復甦後,國產化率又逐年提升,2021年已超過70%,日韓企業份額被逐漸侵蝕。

但高端液壓件等核心器件自制率尚不足。以挖掘機為例,其部分屬具如破碎錘,當前國產化率已達到較高水平,此外液壓油缸的國產化率也已過半。而其他液壓件和發動機領域,當前國產化率仍處於較低水平,普遍在10-30%。分機型結構來看,中大挖的液壓件國產化率明顯低於小挖。

高端液壓件主要為鑄鋼件,其鑄造工藝、材料配方具備較高技術門檻,需要反覆試錯尋求合理配方,凝聚着較高的時間成本和資金壁壘。往前看,高端液壓件仍需要更多的優質供給。

圖表:工程機械零部件各環節國產化率、毛利率及市場規模

資料來源:工程機械工業協會,公司公吿,中金公司研究部。注:填充顏色為國產化率較低環節;氣泡大小代表市場規模,為我們對2022年市場規模的預測值;毛利率和國產化率為2021年數據。

發展機遇:國際化與電動化提供增長動力

當前國內企業逐漸積累起了產品、渠道、服務等綜合競爭優勢。海外工程機械市場中,歐美髮達國家市場規模更大,東南亞、印度等新興市場規模增速更快。當前國內工程機械逐漸在新興市場佔據一席之地,並開始向發達市場滲透。卡特彼勒、小松等全球工程機械龍頭的發展經驗顯示國際化是發展壯大的必由之路。近些年我國挖掘機出口量快速增長,2020年/2021年我國挖掘機同比增長31%/97%。

在碳中和背景下,電動化是工程機械未來的發展趨勢。目前以三一重工為代表的工程機械企業也在加大電動化產品的研發力度。在一些高排放領域,受制於政策限制,電動化產品有一定需求吸引力。在銷售端,當前叉車行業已達到較高的電動化率,而對於挖掘機等馬力較大的品類,當前三電系統性能尚無法滿足特定工礦的需求,尤其在中大噸位產品領域,且補能方式還需要進一步完善。我們預計十四五期間電動化技術將進一步獲得發展,越來越多電動化產品有望面向市場。

發展現狀:優質供給相對較少,行業內差距較大

當前國內工程機械高端液壓件主要供應商中,恆立液壓、艾迪精密體量較大,引領了油缸、泵、閥、馬達等領域的國產化率。隨着國內工程機械銷量持續提升,液壓件企業的規模效應逐漸釋放, 2016-2021年恆立液壓毛利率由22%提升至44%,淨利率由5%提升至29%。

而行業內其他企業普遍規模較小,且其產品品類相對單一。從海外發展經驗來看,全球高端液壓件市場主要由博世力士樂、派克漢尼汾、伊頓、川崎重工、KYB等美日歐地區的少量幾家企業佔據,行業集中度相對較高。由此,國內高端液壓件的突破或仍待優質龍頭持續突破成長,形成較強市場競爭力。

圖表:工程機械液壓件企業盈利能力及專利情況對比

資料來源:公司公吿,中金公司研究部。注:數據均為2021年。

政策建議:鼓勵本土企業資源整合,加強培育高端部件供給

對於初期產業,在培育整機廠的同時,注重對零部件廠的同步培育。我國工程機械行業的早期發展階段中,存在着“重整機,輕配套”的發展理念。而相關行業的集中度相對較高,往往呈現零部件與整機密切合作、配套開發的情形,應重視整機與部件的同步培育。

鼓勵下游行業市場化競爭,增強器件國產替代動力。整機國產化率提升的過程中,零部件企業也會相對受益。當競爭激烈時,整機廠存在更強的替代意願以實現儘早降本、增強產品競爭力。

鼓勵本土優質企業資源整合,擴大規模效應和市場競爭力。從全球高端液壓件發展格局來看,行業優質供給主要由少量幾家企業提供。當前,國內鑄造產能佔全球約一半,但大多集中在中低端競爭,高端供給不足。應鼓勵本土優質企業進行資源整合,通過併購等方式補短板。

結語

當前我國製造業處於由大轉強的轉型階段,龐大的製造業體量已培育出了一批具備一定市場競爭力和創新能力的優質企業,同時,海外企業在中國的投資建廠也帶動了其部分產業環節的本土配套,為國內相關產業發展培育了良好的人才、管理、技術等要素。往前看,在進一步加強本土產業鏈的國際競爭力的過程中,我們更應注重如下措施:

► 整機與部件等量齊觀:過去我們存在“重整機、輕配套”的發展思路,藉助國內市場擴容的契機,很多行業誕生了體量較大的整機制造或組裝廠商。但一些研發週期較長、研發難度較大的零部件環節,國內的供給相對較少,產業鏈的重視程度有限,進而諸多行業的零部件環節,未能跟隨整機環節共同成長。我們認為製造業的核心競爭力提升離不開核心器件的自主供應能力,同時這也對一國製造業的產業鏈安全和產業鏈話語權有較大影響。另一方面,政府等相關方可以在遵循國際貿易準則的前提下,幫助基礎創新成果更好地對接市場,幫助創新企業更有效地積累自生能力。

► 加強產學研和產業鏈間的配合:結合日本、美國的發展經驗,產業鏈的鏈主企業對一國的產業發展往往能起到重要的引導和支持作用。我國諸多產業已不乏大規模的下游企業,而產業鏈間的配合、特別是本土產業鏈的建設仍存在進一步優化空間,包括伴隨着國內不同地區間競爭優勢的遷移,我國本土產業鏈的空間組合存在更多可能性。另一方面,美國經驗顯示大學、政府、研究機構、企業之間的有效配合能夠幫助產生更具深遠意義的基礎創新,我國科研資金總量已達到較高水平,資金用途、使用主體等存在優化空間。

► 綜合優化資金補給,加強市場化建設,增強創新活力:我國正逐漸完善多層次資本市場,也為專精特新企業提供了更具針對性的融資渠道。往前看,針對中小企業、新能源企業等特殊類型,建議完善專項資金補充或開闢特定融資方案,有效提供便捷的低成本資金。另一方面,在部分行業中,我國早期主要藉助國有企業力量滿足市場需求和完成國產替代。隨着製造業競爭進入深水區,核心器件等領域的突破呼喚更多創新活力較強的中小企業。我們應打破市場壁壘,建立公平競爭的市場環境,幫助加快提升我國製造業綜合能力。

風險提示

技術創新和產品研發不及預期。新產業或基礎產業創新難度較大,創新風險較高,若技術或產品研發失敗,則可能面臨市場和客户開拓不力的局面,影響企業持續發展。

宏觀經濟或行業週期波動風險。機械設備與下游資本開支密切相關,同時,設備的資本開支特性使得其往往經歷較大幅度的週期波動,影響企業產能利用率和盈利能力,進而可能影響企業的研發投入力度和創新進展。

市場競爭及國際貿易波動風險。當前,在部分領域,國內企業與海外企業開展市場競爭,且國際貿易環境存在不確定性。若國際局勢或政策變動,可能影響部分核心器件的進口來源,或影響我國相關產品的出口持續性。

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