1959年世界第一臺工業機器人誕生，并于1961年在通用汽車公司安裝運行。自此，制造業開始踏上了“機器代人”的漫漫征途。隨著傳感與識別系統、反饋機制等技術的完善，機器人行業取得了巨大的突破，不再局限于器械生產的焊接、鍛造等簡單的步驟，而是不斷升級改造其結構與功能，并場景化應用多種領域，以其智能、靈活與穩定等優勢逐漸成為了生產制造中不可或缺的角色。
【資料圖】
當前，機器人行業正處于高速發展期，市場規模穩健增長。與此同時，伴隨國內智能制造逐漸駛入快車道，自動化率提升空間巨大，國產機器人也進入了發展的黃金期，深受市場青睞。依托產品性價比、股東資源和當地渠道支持，海外市場也存在諸多潛在的進入機會。
熱勢之下，機器人行業也存在瓶頸亟待突破，如核心零部件國產化率不足，規模化落地能力待提高等。那么，國內機器人公司如何成長為巨頭?又該如何跨越階段發展的壁壘?機器人產業鏈哪些環節存在投資機會?
華興新經濟基金硬科技團隊通過對機器人行業進行整體分析，并著重探討了工業機器人和物流機器人兩個細分領域，對機器人本質的商業模式、國內廠商的發展機會、突圍策略與投資邏輯進行了深入研究和思考，匯總成本篇文章，期望能給大家一些啟發與收獲。
機器人行業發展至今主要經歷三個階段，目前行業處于多學科交叉融合的智能化階段：
初步發展階段(1958-1970年)：此階段的機器人主要用于工業生產的鑄造、鍛造和焊接。
技術迭代與商業化規模運用階段(1970-1990年)：工業機器人“四大家族”ABB、安川機器人、庫卡和發那科在70年代均開始了全球專利的布局，機器人的下游應用場景逐步增加，在汽車、電子電器、金屬制品、重工業等的應用逐漸普及。
智能化升級階段(1990年至今)：隨著運動、視覺、導航、光電等相關技術的進步，機器人傳感能力和學習能力得到提升，其應用場景從工業制造拓展到了當今的物流、家居、醫療、農業、特種、軍用等領域，滲透率也逐漸提升。
資料來源：華興資本
2021年全球整體機器人市場規模約366億美元，行業整體保持穩步增長。其中工業機器人約125億美元、物流機器人約50億美元。我們本次研究關注工業機器人與物流機器人：
資料來源：IFR，華興資本
工業機器人：制造業的機器換人是長期趨勢，且工業機器人的存量市場巨大，高端領域以四大家族的產品為主導，存在很大的國產替換空間，屬于長坡厚雪的確定性賽道。
物流機器人：物流機器人行業處于爆發期，而國內滲透率不足10%，市場保持高增長，國內廠商從技術、調度方案到場景know-how上具備領先優勢。
如下圖所示，機器人的產業鏈分為上中下游。我們重點關注核心零部件及機器人本體制造環節：
資料來源：華興資本
上游的核心零部件包括控制器、伺服電機、減速器等。對于AMR，還包括激光雷達、超聲波雷達等傳感器。機器人成本結構中，上游核心零部件成本占比最高，占到整體生產成本的60-70%左右，是工業機器人的核心技術壁壘。國產工業機器人面臨的最大問題是核心零部件主要依賴進口，國產化率長期不足30%。
(1)減速器：成本占比最高，但高端市場長期被日系壟斷。與國外產品相比，國產減速器主要在壽命及穩定性上有較大差距，大多只能應用于中低端市場(本質是材料的配比決定硬度和耐磨性)。
(2)伺服電機：壁壘低于減速器，國內廠商近年來進步明顯。伺服系統市場分為日系、歐美系、臺灣系、國產品牌四個陣營，高端市場主要由海外品牌占據。國產品牌中，匯川、固高、英威騰、埃斯頓等品牌近年來的進步明顯。
(3)控制器：機器人廠商傾向于自研，國產化程度相對較高。控制器包含硬件與軟件兩部分，控制器的算法為核心機密，大多數機器人本體廠商會自研控制器。造成國產控制系統“穩、快、準”相對較差的原因主要是軟件上的劣勢;在核心算法上，國外企業憑借時間積累和技術沉淀的優勢，在反應速度、兼容性等方面更加優化。
(4)傳感器：移動機器人的核心部件。目前主流移動機器人的競爭點已經從激光導航轉向激光+視覺融合導航，公司的算法研發能力和場景積累程度決定了各種傳感器的選取和組合(即算法研發強的可以使用國產激光雷達+攝像頭的低成本方案，并實現精度更高、柔性更強的定位導航)。
資料來源：華興資本
中游的機器人本體制造環節是指從上游采購或自研零部件和材料，設計并集成制造成機器人本體結構，由于此階段客戶的需求多元、場景多元，本體定制化程度較高，單純的本體制造廠商難以實現標準化、規模化。
此環節是國內廠商競爭的主要地帶，但是國內廠商仍主要集中在中低端市場，高端應用市場仍由四大家族占據，我國尚未實現標準化和規模化。復盤四大家族的發展過程，我們認為掌握從零部件到本體制造的技術是工業機器人競爭的關鍵壁壘。
下游的系統集成環節是指將工業機器人本體融合至下游應用場景，呈現國內集成商數量多、應用領域分散、普遍規模較小的特點，集中度較低。相較于機器人本體制造商，工業機器人系統集成商還需要具有產品選型能力、對終端客戶應用需求的工藝流程理解、應用行業的相關項目經驗、較強的商務關系等，集成商在國內市場的話語權和影響力會更強。
資料來源：華興資本
產業鏈圖譜
資料來源：MIR，華興資本
中國是全球最大的工業機器人應用市場：根據IFR統計，全球工業機器人的安裝量由2009年的6萬臺增長至2020年的38.4萬臺，其中中國市場占比40%以上，2021年市場規模185億元，2025年穩步增長到304億元。機器人銷量與汽車、3C電子等主要應用行業的景氣度高度相關，目前新能源汽車、光伏、半導體產線將貢獻新的固定資產投資增量。
資料來源：IFR，華興資本
工業機器人橫向滲透下游應用領域的發展趨勢明確。機器人技術剛起步時面向的是大規模生產的汽車行業，汽車流水線嚴格的節拍使得其對機器人穩定性、重復定位精度、壽命等指標要求最為嚴格，但到了2020年我國非汽車領域的應用占比已超過70%，不斷滲透泛工業領域。國內廠商的國內市占率從2015年的18%提升至2020年的 29%。汽車領域長期被四大家族占據，國內廠商在電子、鋰電、光伏等新興行業有更強的競爭力。
資料來源：IFR，華興資本
整體來看，國內工業機器人市場呈現柔性化、場景化和全球化的趨勢。機器人應用出現越來越多的細分化場景，同時四大家族尚未計劃在這塊領域開展重點布局，給了國內廠商發展的空間。另外，國內廠商具備性價比的競爭優勢，海外市場機遇來源于海外客戶對機器人更高的接納程度和更強的付費意愿。
從機械結構來看，工業機器人主要包括：垂直多關節機器人、SCARA機器人、并聯DELTA機器人以及協作機器人。工業機器人被設計為不同的形態主要是為了適應不同應用場景的需求。多關節機器人為主要的機器人形態，2019年國內市場銷量占比63%。
資料來源：華興資本
目前，傳統汽車領域的需求已近飽和，大負載多關節機器人增長放緩，且四大家族先發優勢明顯，國內廠商機會有限。華興經研究認為國內廠商的機會在于以下兩點：
協作機器人市場，行業增速快，代表小型化、柔性化、智能化的發展趨勢。
工業機器人在新興行業的場景挖掘和應用，國內廠商有先發優勢，包括新能源汽車、鋰電、醫療、半導體、光伏等行業。
資料來源：公開資料研究，華興資本
技術：體現在研發團隊的規模、能否自研核心零部件以及產品的精度與穩定性。前面提到國內廠商在核心零部件的減速器、伺服電機等零件和國外存在技術差距，而這些零部件決定了產品的精度與穩定性。客戶對于技術差距的感受度較低，會通過市場口碑和試用時的穩定性來判斷。因此雖然國內廠商基本在硬件結構上趨同，在設計工藝、裝配標準和算法控制上的差異會體現在產品長期使用以后的性能差距。
渠道/生態資源：優質的渠道資源可為進入新行業、新客戶背書，提高市場開拓速度，加快交貨周期，覆蓋中長尾客戶。國內廠商基本還處于硬件產品穩定性的階段，出貨量千臺以上才會考慮生態問題。
價格：雖然市場滲透率不高，但在成熟領域已經出現價格戰，大B客戶與小B客戶對價格敏感程度區別很大。機器人成本仍有30%的下降空間，來自于大規模的標準化生產、供應鏈成熟以及本體廠商在采購端話語權的提高。
中國物流機器人行業保持較快增速，雖然其整體市場略小于工業機器人，但是增速更快。2021年中國物流機器人銷量為7萬臺，相比于2020年的4.1萬臺有明顯增長。市場銷售額達到126億元，預計2025年增長至250億元。
從機器人形態來看，AGV和KIVA占據市場的主導地位，銷量占比近85%，其中AMR占比15%。但由于AMR具備柔性配置的優勢，伴隨其自主導航技術成熟和成本下降，預計AMR的市占率將顯著提升。
資料來源：公開資料研究，移動機器人產業聯盟，華興資本
按照應用場景，物流機器人分為倉儲物流和工業制造物流兩類。從發展形態上，物流機器人經歷了導軌AGV、二維碼AGV、激光導航AMR與多傳感器AMR四個階段，由于各個方案各具優劣勢，適用于不同的倉庫條件和揀選模式，因此目前各類方案都有在應用。
技術上，AMR的硬件層面壁壘并不高，核心在于算法與系統的迭代積累，這主要體現在以下三個方面：
對客戶場景的數據分析：分析倉庫歷史數據，擬定部署方案和路徑方案;在實施期間，深入洞察客戶的業務，負責調查與實施的產品經理與負責研發和后臺支持的業務團隊相配合，不斷打磨方案。
實現單機智能算法：包括單機導航算法和路徑規劃算法，后者涉及到對業務的理解，如何分區域、如何實現最短路徑、如何并行組單從而實現效率最大化。
實現集群調度算法：集群調度指的是同時調度數十臺甚至上百臺機器人，通過有效的合作，達到1+1>2的效果，實現倉內作業效率最優、成本最低。調度算法技術上門檻不高，廠商之間的差距來自于對于行業場景的了解程度和項目實施的經驗積累。
取決于場景需求和技術路線，行業存在多種搬運方案，其存儲密度、揀選效率、投資回報均有所差異：
訂單到人方案：訂單到人最近1年開始推行的方案，適用于人機協同的場景。國內較少企業專注于該模式，靈動科技為行業領先的公司。
貨架到人方案：Kiva式國內推行時間超過6年，最早一批AGV/AMR玩家采用此方案，因此參與玩家眾多、行業競爭激烈。Geek+、快倉等頭部廠商也積極向其他搬運方案拓展，產品線豐富。
貨箱到人方案：貨箱到人由海柔首創，在鞋服領域取得成功案例后，其他玩家也積極推出相似方案。海柔的經驗優勢和規模化優勢明顯。
資料來源：公開資料研究，華興資本
注：此處統計為倉儲物流場景的出貨量占比情況，工業物流場景約占整體出貨量的45%
海外傳統物料搬運巨頭布局AGV/AMR，初創公司或被巨頭并購。我們判斷國內初創公司被并購的概率不大，原因在于：1)電商巨頭菜鳥、京東自研物流解決方案和機器人，對自身業務的理解更深;2)國內尚未出現與客戶粘性非常強的初創公司;3)行業tier-1物流機器人廠商不會選擇站隊，頭部廠商有獨立IPO的明確計劃。
資料來源：華興資本
機器人行業的商業模式與軟件行業有較多相似之處，但硬件屬性使得估值略低。
資料來源：公開資料，公司資料，華興資本 行業早期存在技術壁壘，伴隨企業規模提升，距離成為偉大的企業還面臨標桿客戶突破、場景積累和規模化復制的難題：
資料來源：公開資料，公司資料，華興資本
早期技術壁壘克服：導航、定位技術、機器人控制技術、視覺識別技術落地形成產品。單機實現“能用→好用”，實現物流機器人柔性、智能化的特征，從公司成立到實現一個千萬級營收的出貨。
突破數據壁壘和場景壁壘：要聚焦核心客戶去打磨產品，實現從“好用”到“穩定”。基于調度軟件提供特定場景的解決方案，接入客戶的WMS或MES系統，提升客戶粘性。
突破行業壁壘與客戶壁壘：實現從1億元的營收做到10億的營收，這是最難的階段。一方面需要橫向拓展其他場景，在3-5個場景有極強的綜合能力;另一方面需要批量復制已有的核心場景，實現方案和成品一定程度的標準化，例如打磨好半導體、光伏的一些大客戶的方案后，能否把一些比較偏標準化方案對接給中小客戶。
形成規模化壁壘：標準化帶動規模上量，自建生產體系，整合上游供應鏈，降低BOM成本。依托成品和客戶粘性，向物流智能化綜合解決方案商過渡，實現設備互聯。
下游場景分散、重銷售、重售后運維等行業特性，決定了機器人公司的成長是一個漸進的過程，不存在顯著的成長拐點，整體成長周期也會較長。長期來看機器人行業會面臨一批優勝劣汰，終局可能會由3-4家頭部公司占據大部分通用的場景。而在一些偏細分的場景也會有一批小公司。這批小企業的客戶粘性強，有較高的壁壘，專注做好某個行業或某個工序的自動化作業，有一定的生存空間。
工業機器人：中國是工業機器人應用最大的市場，人口紅利消失+降本增效需求驅動機器人市場穩步增長。國內廠商在行業上抓住新興產業爆發帶來的CAPEX機會，在場景上布局柔性生產的協作機器人，結合對產業場景的深度理解，未來商業模式有望實現復制。
物流機器人：倉儲物流與工業物流主要依賴人工，自動化率不足10%，存在巨大的自動化市場空間。國內廠商起步較早，在各類揀選方案上均出現國際領先廠商，處于核心產品能否規模化落地的關鍵階段。
綜上，建議關注公司短期訂單pipeline的兌現情況。中期視角關注公司產品線所對應的市場空間，以及是否具備新場景的進入可行性和進入能力。遠期，我們看好制造業自動化轉型升級的長期趨勢，同時關注公司在優勢場景的規模化復制效果，本質即是關注公司的行業know-how、項目實施經驗與其運營管理能力。
關鍵詞： 機器人行業
