高端装备制造：通用自动化行业专题报告.docx

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1、高端装备制造：通用自动化行业专题报告通用制造业即通用自动化，是工业自动化的主体我国通用制造自动化快速发展，国产替代持续推进工业自动化是自动化技术的一种应用，其运用到工业生产过程，以实现工业生产提高质量、降低消耗、确保安全等综合目的。第一次工业革命后，蒸汽机的发明和使用引发了对温度调节、速度控制等自动控制系统的要求，开始出现自动化生产设备。但直到第二次工业革命后，控制理论和电气化才使得生产自动化逐步标准化，大大提高了生产效率。20世纪信息技术革命后，随着计算机、通信、微电子、等技术的发展，自动控制得到快速普及和发展，1950年左右，随着第一台数控机床在美国诞生，现代工业自动化随工业化大生产应运而

2、生。20世纪80年代以后，工业自动化向集成化、网络化、柔性化方向发展，21世纪信息技术的快速发展将工业生产带入了“工业4.0的智能制造时代。我国的通用制造自动化自新中国成立后才开始起步，目前已处于全球第一梯队。上世纪80年代的计划工业时期，随着“一五计划”开展，在苏联的援建下，我国开始大力发展重工业，相应地催生了自动化设备的需求，而彼时的自动化设备多以传统机床、工业基础件、基础传动装置为主，主要为了辅助重工业的发展，自动化程度较低。改革开放以来，我国内地工业生产逐步和海外接轨，大约每十年就经历一个发展时期。1）外资引入期：引入外资是实现从无到有的最快手段，主要特点是国营工厂和科研院所牵头与国际

3、顶尖企业接触，通过采购设备、引入技术、共同研发等方式引入了自动化基础设备和技术，如青海第一机床厂根据机械工业部安排与日本FANUe合作，研制成功国内第1台卧式数控加工中心；2）内地企业初创期：一些中国台资、港资的自动化企业由于管理和技术人员聘用中国内地人员较多，这些人员离职后成为第一批创业人员，此外，“863”等举国研发计划开展后，各大科研院所也开启了创业热潮，内地品牌开始诞生；3）国内企业发展期：2001年华为将电气子公司出售给艾默生，之后数年内多位核心人员离职创办或主要参与了数十家自动化公司，包括汇川技术、蓝海华腾、麦格米特、英威腾等，此外国内民营的数控机床和工业软件企业也快速发展；4）国

4、产替代加速期：工业机器人成为这一阶段自动化的重要载体，我国互联网+为自动化产业加速赋能，新能源车、3C制造等成为重要下游领域，以上产业变革均进一步加速自动化企业的国产替代，上市速度和规模也逐渐上升。我国自动化产业规模进入21世纪以来加速发展，在经历供给侧改革后进入新发展阶段，国产替代持续进行。机床是自动化的主要载体，CNC等控制系统、电机等驱动系统、刀具等基础件均集成于机床一体，金属切削机床是机床的最主要品种，我国金属切削机床产量与通用设备制造业利润总额拟合趋势良好。金属切削机床产量所表征的自动化产业规模从21世纪初我国加入WTO后迅速增加，直至2015年后供给侧改革去除低端产量后开始收缩。我

5、国金属加工机床进口数量在20世纪末与国内金属切削机床产量相近，此后则持续走低，自动化产业规模上升的过程同样也是国产化加速替代的过程。图3：中国金属切削机床产量及金属加工机床进口量（万台）金属切削机床产量（万台）金属加工机床进口数量（万台）通用设备制造业利润总额（亿元，右轴）100r3500加入WTO供给侧改革300025002000150010005000梦挈修松裨裨样裨封带耕护犬犬初智库资料来源：Wind,中信证券研究部通用制造自动化是工业自动化的主体通用制造业与通用自动化、通用设备行业同义，是工业自动化的主体，经过多年发展，己与智能制造、专业设备制造相互交织、联系紧密。通用制造业（通用自动

6、化、通用设备）是指产品具有标准化特征，具有较高通用性，或为其他自动化设备提供标准化零部件的制造产业。而专业自动化应用（专用设备）则指应用于各行业的具有自动化特性的非标设备，范围非常广泛。工业自动化的上游为电子元器件及原材料，下游为设备使用商，当前智能制造正加速赋能产业链。自动化产业链上游为电子元器件及原材料，包括电阻、电容、芯片和各组半导体产品，此外还有线缆、结构件等原材料。下游设备使用商主要分为OEM市场和项目型市场，主要包括电子制造、新能源、包装等行业，大多属于工厂自动化范畴，多使用通用设备；项目型市场顾名思义，行业包括电力、化工、冶金等，大多属于过程自动化范畴，使用专用设备较多。信息技术

7、的发展推升了自动化产业的智能化，主要体现为大数据、云计算所提供的数据和算力支持、MES等工业软件和信息系统提供的操作支持以及各类传感器支撑下工业物联网对于效率的支持。我国自动化市场规模己达到2000亿元以上，增速与机床等设备产量增速走势契合，周期性显著，当前为周期底部，处于新一轮上行周期的起点。根据工控网发布的中国自动化市场白皮书，2020年我国自动化市场规模达到2063亿元，根据MlR的统计，2020年自动化市场规模为2502亿元，不同统计口径下自动化市场规模略有差异，但增速均与机床产量增速等高频数据相契合。从季频数据来看，当前处于此轮周期的底部，新一轮周期复苏进程或将缓慢。从自动化市场拆分

8、来看，产品为主，但服务占比逐年提升；项目型市场仍占半数以上，但OEM市场规模相较于项目型市场的增长更快。按照设备形态和使用方式，通用制造自动化可进一步划分为可共用环节和以某类输出设备为中心的产业链环节。通用设备具有长尾属性，将其主要分为两类，一类是可供其他通用设备使用的可共用环节，另一类是自身具有输出设备的终端产业链，可共用环节主要有工控、基础件、仪器仪表、低压电器、机器视觉和工业软件等行业，输出设备及其核心产业链主要有数控机床（数控系统、刀具）、机器人（精密减速器）、激光设备（激光器、激光控制系统）、注塑&压铸机、叉车和增材制造。可共用环节中工控是通用自动化的核心，是所有自动化过程的大脑；基

9、础件、仪器仪表、低压电器和工业软件也在几乎所有的通用设备中必不可少；而机器视觉方兴未艾，可以为部分通用设备装上眼睛，提高自动化程度。输出设备中，数控机床和机器人是当前最主要的标准化设备：叉车有一定的工程机械属性，但其广泛应用于全部制造行业，也是典型的通用设备；增材制造刚刚兴起，与其他行业不同，其他行业均围绕“减材”进行制造，而以3D打印为代表的增材制造技术非常适用于特种工件的生产，未来有望颠覆通用制造行业。按照离散制造和流程制造，通用制造自动化可分为工厂自动化和过程自动化，分别对应OEM/项目制市场，工厂自动化以工控为核心，过程自动化以仪表等传感装置为核心，通用自动化按照系统环节可分为五个层面

10、：1）控制系统旨在实现对自动化过程的控制，根据应用不同主要包括控制器、人机界面、工业软件和数控系统等，PLC（可编程逻辑控制器）是控制系统的核心硬件；2）驱动系统旨在将控制信号传导至执行装置，驱动系统主要包括伺服驱动器、变频器、软启动器等，电机是驱动系统的动力来源，核心器件是伺服驱动和变频器；3）执行系统包括各类实现控制过程的执行装置，包括动力端的各类电机以及实现控制调整的减速器/编码器/调节阀等；4）反馈系统包括各类传感和显示装置，主要有传感器、温压变送器、过程仪表等；5）输出系统是自动化设备的总成，目前标准设备主要有机器人、数控机床、注塑机、激光设备、叉车等，每类标准化设备均可以称之为一个

11、行业，具备完整产业链。通用制造业的周期规律本世纪以来通用制造业经历六轮周期，当前处于周期底部回溯21世纪以来产业快速发展的历程，通用制造业主要经历了6轮周期，每轮34年，与订单周期（基钦周期）吻合。我们采用金属切削/成形机床产量增速及通用/专用设备工业增加值增速进行测度，各项指标均体现出了较为一致的周期性，且同频共振的特性逐年加强。此外，专业设备增速与通用设备趋同，原因在于，尽管专业设备各细分下游景气周期不同，但整体专业设备的统计口径平滑了各细分下游的周期特点，且专业设备中的大多数零部件均为通用零部件。总体来看，2002年以来，我国工业自动化产业主要经历了6轮周期：1）第一轮周期2002年一季

12、度2006年三季度，通用制造业景气上行主因加入WTO后订单及预期大幅高增，从而推升了一轮接近4年的周期；2）第二轮周期2006年四季度2009年二季度，主因外需、房地产和奥运经济拉动，由于次贷危机引发全球经济危机，本轮周期快速下行，时长相对较短；3）第三轮周期2009年三季度2012年三季度，次贷危机后，四万亿计划持续推进，房地产投资拉动本轮周期，后因经济换挡降速而结束；4）第四轮周期2012年四季度2015年四季度，海外进入加息长周期，国内经济换挡降速，本轮增速整体较低，供给侧改革加速本轮周期走出；5）第五轮周期2016年一季度2020年一季度，供给侧改革压缩过剩产能，企业盈利修复，工业机器

13、人和“互联网+”发展拉动本轮周期，而2018年开始受到中美贸易摩擦等因素影响，本轮周期逐步下行，后因新冠疫情加速周期结束；6）第六轮周期2020年一季度至今，新冠疫情突发叠加周期因素加深了上一轮周期底部，也抬升了低基数效应下的周期高点，全球疫情导致国内外周期错配也导致本轮周期时间拉长，目前已进入周期底部，新一轮上行周期行将开始。图9：金J切削/成形机床产累计增速（左轴）和通用/专业设备工业增加值累计增速（右轴）的周期慢产量:金属切削机床:累计同比产量:金属成形机床:累计同比工业增加值:通用设备制造业:当月同比工业增加值:专用设备制造业:当月同比403020100-10-20,，60,;JeIZ

14、90Z0ZzodoZZLozgo6ozOLOZ6O.ZOZ80-90ZLo9oZ9OUSOZ二4LoZ寸o4oZ6OCSOZZOCSOZZO7ONZEON3LOZ03。ZSdsw0-60。Z30-6OOZ90-eooz二、OON寸。，ZOoZ60-90。ZZo-90。ZZo-SooZZWoZ0400OL-EOONeoboozBOZOOZJO&OOZ604020020-4060库存和信贷水平对通用制造业有较强领先性如何跟踪及预测通用自动化周期？需要探究工业企业资本开支变化的核心影响因素。制造业固定资产投资增速理论上来说与通用自动化周期直接相关，然而从指标拟合度来看，共振效果并不明显，主因制造业固

15、定资产投资中有较大比例为厂房等固定资产投资，而非设备投资，并不能完全表征通用制造业，所以需要从企业设备开支的角度进行跟踪预测。从历史数据来看，通用制造业量价数据与通用设备产量景气度较为同步，这是各厂商产能以及预期叠加的综合结果，而工业企业产能利用率则略有滞后，因此制造业量价景气时通用设备也会同步景气，制造业量价指标对于通用设备的领先性较弱。PMl的新订单分项、PPl同比及工业增加值同比分别表征工业企业订单、价格和收入的景气度，整体与通用制造业周期较为同步，工业品价格在部分时段略有滞后，简而言之，部分厂商的产能消化及扩产先于经营优化，另一部分厂商的产能消化及扩产晚于经营优化，互相叠加产生了同期变

16、化的综合结果。我国工业企业普遍采用的扩产逻辑是“设备更新换代-产能利用率爬坡，而不是产能利用率升至瓶颈-购买新设备缓解”，以上逻辑表明我国工业生产持续处于主动转型升级之中。制造业固定资产投资增速因口径原因相关性并不显著，工业企业经营指标尽管具有较好的跟踪特性，但并不具有前瞻性，所以预测通用制造业的周期变化需要寻找前瞻指标。市场普遍认可信贷扩张与库存变化的前瞻性，我们的解释如下：信贷扩张领先于资本开支，核心在于信贷是资本开支的主要来源，企业进行资本开支需要事先进行信贷准备；库存变化具有前瞻性，核心原因在于库存变化领先于经营景气度，景气上行阶段往往对应库存底部，而景气顶点时企业已经开始加速补库，通过指标对比证实了经营景气与资本开支同频，因此企业库存变化也领先于资本开支。我们选取M