焊接机器人在钢构场景逐步推广，22年潜在市场或达到近200亿级别
　　焊接作为钢体连接的重要手段在钢构行业中有广泛应用，智能焊接机器人在钢构场景中的应用逐步推广。从应用场景看，焊接机器人在建筑、钢铁、桥梁、电力、石油化工、汽车制造等行业均有所应用，目前头部钢构厂商正逐步推进焊接机器人的应用，提升生产效率。据目前的需求进行测算，中性假设下22年钢结构焊接机器人潜在市场或达到近200亿级别。我们认为百亿级别钢构智能焊接机器人市场空间正逐步打开，智能化方案有望进一步渗透，建议关注在智能焊接机器人核心软硬件技术有积累，并且能率先落地实现场景迭代的厂商，建议关注柏楚电子，产业链相关公司还包括埃斯顿、埃夫特、中集集团等。
　　智能化趋势演进，智能焊接机器人方案持续落地
　　在钢构行业中焊接机器人智能化趋势持续演进。根据智能化程度从低到高，焊接机器人可分为示教再现型、离线编程型、自主编程型。其中示教再现型需要人类输入完成作业的各类运动、工序信息，并由机器人记忆重复再现，离线编程型通过传感器对机器人作业内容进行适当的反馈控制，自主编程型焊接机器人则在此基础上进一步加入了决策和规划能力，能够利用计算机处理传感结果并对焊接任务进行规划。我们认为在多种焊接机器人类型中，智能化程度较高的焊接机器人有助于切实减少人力成本投入，是焊接机器人发展的重要方向。
　　智能焊接机器人需要多种软硬件技术，核心技术积累重要性提升
　　智能焊接机器人关键技术相较于传统的焊接机器人，对智能化相关技术提出了更高的要求，主要包括离线编程、视觉定位、运动仿真、路径规划、运动控制、焊缝跟踪等。在现有的行业实践中，较为先进的智能焊接机器人通过视觉模块、编程软件，AI技术实现简单示教和自动编程。传感器能够对周围环境进行感知，实现工件定位、焊缝跟踪等功能。焊接软件能够快速编程生成焊接路径，降低了示教的复杂性和使用门槛。我们认为随着智能焊接机器人需求逐步释放，传感，规划，控制等核心软硬件技术重要性或进一步提升，具备相关技术积累的厂商有望率先打造出可落地的智能焊接机器人方案。
　　关注全栈软硬件技术积累及工业场景落地情况
　　随着焊接机器人智能化趋势持续演进，我们认为具备核心能力的厂商有望充分受益于智能化发展趋势。核心能力具体包括：1）全域软件能力：传感/规划/控制算法开发能力；2）全栈软件能力：机器人算法/操作系统/中间件；3）软硬件集成能力：嵌入式软件/智能硬件开发能力；4）硬件生产能力。我们认为具备以上能力的厂商有望率先打造能够落地的智能焊接机器人方案，而能够率先落地智能焊接机器人方案或在使用中持续加速迭代，产品力进一步提升，先发优势有望持续扩大。
　　风险提示：宏观经济波动；技术落地不及预期。
　　

研究报告全文：证券研究报告科技工业智能焊接机器人在钢构业开启新纪元华泰研究计算机增持维持2023年8月18日中国内地专题研究通用机械增持维持研究员谢春生焊接机器人在钢构场景逐步推广22年潜在市场或达到近200亿级别SACNoS0570519080006xiechunshenghtsccomSFCNoBQZ938862129872036焊接作为钢体连接的重要手段在钢构行业中有广泛应用智能焊接机器人在钢构场景中的应用逐步推广从应用场景看焊接机器人在建筑钢铁桥研究员方晏荷梁电力石油化工汽车制造等行业均有所应用目前头部钢构厂商正逐SACNoS0570517080007fangyanhehtsccom步推进焊接机器人的应用提升生产效率据目前的需求进行测算中性假SFCNoBPW8118675522660892设下22年钢结构焊接机器人潜在市场或达到近200亿级别我们认为百亿研究员倪正洋级别钢构智能焊接机器人市场空间正逐步打开智能化方案有望进一步渗SACNoS0570522100004nizhengyanghtsccom透建议关注在智能焊接机器人核心软硬件技术有积累并且能率先落地实SFCNoBTM566862128972228现场景迭代的厂商建议关注柏楚电子产业链相关公司还包括埃斯顿埃研究员黄颖夫特中集集团等SACNoS0570522030002huangying018854htsccomSFCNoBSH293862128972228智能化趋势演进智能焊接机器人方案持续落地研究员杨任重在钢构行业中焊接机器人智能化趋势持续演进根据智能化程度从低到高SACNoS0570522110003yangrenzhonghtsccom焊接机器人可分为示教再现型离线编程型自主编程型其中示教再现型862128972228需要人类输入完成作业的各类运动工序信息并由机器人记忆重复再现联系人彭钢离线编程型通过传感器对机器人作业内容进行适当的反馈控制自主编程型SACNoS0570121070173pengganghtsccom焊接机器人则在此基础上进一步加入了决策和规划能力能够利用计算机处862128972228理传感结果并对焊接任务进行规划我们认为在多种焊接机器人类型中智能化程度较高的焊接机器人有助于切实减少人力成本投入是焊接机器人发行业走势图展的重要方向计算机通用机械智能焊接机器人需要多种软硬件技术核心技术积累重要性提升沪深300智能焊接机器人关键技术相较于传统的焊接机器人对智能化相关技术提出49了更高的要求主要包括离线编程视觉定位运动仿真路径规划运动31控制焊缝跟踪等在现有的行业实践中较为先进的智能焊接机器人通过14视觉模块编程软件AI技术实现简单示教和自动编程传感器能够对周围4环境进行感知实现工件定位焊缝跟踪等功能焊接软件能够快速编程生成焊接路径降低了示教的复杂性和使用门槛我们认为随着智能焊接机器22Aug-22Dec-22Apr-23Aug-23人需求逐步释放传感规划控制等核心软硬件技术重要性或进一步提升具备相关技术积累的厂商有望率先打造出可落地的智能焊接机器人方案资料来源Wind华泰研究关注全栈软硬件技术积累及工业场景落地情况重点推荐随着焊接机器人智能化趋势持续演进我们认为具备核心能力的厂商有望充目标价分受益于智能化发展趋势核心能力具体包括1全域软件能力传感规股票名称股票代码当地币种投资评级柏楚电子688188CH27729买入划控制算法开发能力2全栈软件能力机器人算法操作系统中间件3资料来源华泰研究预测软硬件集成能力嵌入式软件智能硬件开发能力4硬件生产能力我们认为具备以上能力的厂商有望率先打造能够落地的智能焊接机器人方案而能够率先落地智能焊接机器人方案或在使用中持续加速迭代产品力进一步提升先发优势有望持续扩大风险提示宏观经济波动技术落地不及预期免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读1科技工业正文目录焊接机器人在钢构行业中具备广阔应用空间3建筑装配式大势所趋钢结构渗透率有望加速提升3钢结构制造行业高度分散龙头企业发展智能制造夯实成本优势4钢构行业与焊接机器人具备丰富的结合点6钢构焊接自动化难度高焊接机器人市场潜力大7智能化趋势持续演进关注软件开发工艺迭代10智能化为焊接机器人重要发展趋势10关注全栈开发能力工艺迭代11国内外相关产品梳理13科耐特13埃斯顿13安徽工布智造14埃夫特15ABB16FANUC16KUKA17YASKAWA17PathRobotics18Ominirobotic19大熊星座19中集飞秒20道尔芬智能20敏越科技21英莱科技21风险提示21免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读2科技工业焊接机器人在钢构行业中具备广阔应用空间建筑装配式大势所趋钢结构渗透率有望加速提升根据我国粗钢产量的情况钢结构的发展历程经历了从节约使用到大力推广使用的演变历程但相较于发达国家我国钢结构渗透率仍有较大提升空间20世纪90年代中后期随着我国钢材产量的快速增加政策开始逐步推广使用钢结构2008年前后在奥运会的推动下鸟巢水立方等代表性钢结构建筑走入大众视野奥运会国家体育场等在设计制造和安装等技术方面均达到了世界较高水平钢结构建筑热潮带动钢结构需求显著增加展厅场馆机场车站和高层建筑等领域钢结构建筑不断涌现2016年供给侧改革之后推动钢结构发展有望协助上游化解过剩产能钢结构用钢量进一步提升2018年以来在装配式大力推进下钢结构产量继续保持较快增长根据中国钢结构协会数据2022年钢结构产量为10445万吨占全国粗钢产量的比例为10312021年钢结构建筑占新建建筑面积比例72022年在建的钢结构建筑面积为481亿平方米占当年在建建筑面积307相比于发达国家仍有一定差距据刘钊王喆等2020年发表的国外钢结构住宅发展历程及现状美国2020年采用钢结构的住宅比例超过40图表1我国钢结构产量增速及其占比粗钢产量情况图表22019-2021年钢结构建筑占新建建筑面积比例亿钢结构建筑钢结构产量增速钢结构建筑占新建建筑面积比例右2512258钢结构占粗钢产量比例右707106220206815154256410410352205001000201320092010201120122014201520162017201820192020202120222008201920202021资料来源中国钢结构协会华泰研究资料来源住建部华泰研究我国建筑工业化起步较晚目标及标准确定后迎来快速发展2017年住建部出台十三五装配式建筑行动方案方案规定到2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15以上其中重点推进地区积极推进地区和鼓励推进地区分别大于2015和10到2025年装配式建筑在新建建筑中占比达30同年12月发布装配式建筑评价标准我国装配式迎来快速发展根据住建部2018-2020年全国新开工装配式建筑面积CAGR达57920年占新建建筑面积的比例约为205较19年提升71pct较大幅度超过了政策要求的15以上的目标进入十四五装配式建筑占比继续稳步提升2022年全国新开工装配式建筑面积达81亿平方米同比增长95占新建建筑面积的比例为262较2021年继续提升17pct但仍与发达国家具有较大差距装配式建筑有望助力钢结构渗透率提升根据结构体系划分装配式建筑大致可分为预制混凝土结构PC钢结构PS和木结构三大类目前主流结构仍以PC为主根据住建部2019年新开工的装配式建筑中PC结构占比65钢结构占比312021年PC结构占比66钢结构占比28PC由于其成本优势住宅使用接受度较高等原因仍领先发展但从工业化生产和碳排放等角度来看钢结构优于PC结构1钢结构作为正在兴起的装配式建筑与预制混凝土结构区别在于其主要承重构件全部采用钢材制作由型钢和钢板等制成的钢梁钢柱钢桁架等构件组成各部件之间通常在现场采用焊缝螺栓或铆钉连接目前钢结构建筑大多数部件均可在工厂加工同时易拆除部分产品和材料可循环利用且可以覆盖绝大多数现场作业方式对应的下游是绿色建筑的重要代表免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读3科技工业2根据钢结构模块化住宅全生命周期成本与效益分析2020等论文中的案例项目对比可见装配式混凝土建筑可以较现浇建筑降低碳排放约13钢结构装配式建筑可以较传统现浇建筑降低碳排放约22此外钢结构材料相比PC具备较好的可回收性可实现间接节能降碳基于此政策对于钢结构支持力度渐大同时钢结构装配式建筑更适配光伏幕墙光伏屋顶具备在建筑运行阶段进一步降低排放的潜力图表32022年新开工装配式建筑面积81亿同比95图表42021年新开工装配式建筑约28采用钢结构亿全国新开工装配式建筑9yoy908020192020202188068070770606605055055044640440440303302202017695110100002016201720182019202020212022混凝土结构钢结构其他资料来源住建部华泰研究资料来源住建部华泰研究预计2023-2025年钢结构产量CAGR超过10根据钢结构行业十四五规划及2035年远景目标提出钢结构行业十四五期间发展目标到2025年底全国钢结构用量达到14亿吨左右占全国粗钢产量比例15以上钢结构建筑占新建建筑面积比例达到15以上到2035年我国钢结构建筑应用达到中等发达国家水平钢结构用量达到每年20亿吨以上占粗钢产量25以上钢结构建筑占新建建筑面积比例逐步达到40根据政策提出的2025年用量目标我们预计2023-2025年钢结构产量CAGR超过10将维持稳健发展而根据2025年装配式建筑比例达到30钢结构建筑占新建建筑面积比例达到15以上的目标估算届时钢结构建筑占装配式建筑比例将达到50较21年提高22pct渗透率有望加速提升钢结构制造行业高度分散龙头企业发展智能制造夯实成本优势钢结构制造商位于产业链中游位置制造能力的差异使得企业之间出现分化而核心竞争力在于钢结构产品制作的成本优势纯钢结构制造的业务利润率薄通常制造订单的定价方式为售价钢价加工费数量由于制造产品大多类似生产难度不高因此定价越低的厂家越容易获得订单对于钢结构制造商来说成本的管控主要体现在三个方面1规模效应带来的采购和产能平滑优势通过产能扩张形成规模优势之后可降低采购成本同时较大的产能和饱满订单可以降低单吨人力成本和固定成本摊销2通过精细化管理和拆单排产提高产能利用率同时降低钢结构的废品率3生产线智能化改造对冲人力成本上升提高产品质量及生产效率低端产能出清改善钢结构行业竞争格局但龙头市占率仍较低2013-2017年期间钢材价格大幅波动对产品议价能力和风险抵御能力较弱的中小型钢结构企业被迫淘汰同时随着行业供给侧改革进行落后产能逐渐淘汰根据2013年度中国钢结构制造企业生产经营状况调查报告中数据不完全统计下2013年共有钢结构企业3000家左右而根据中国钢结构协会的统计截至2018年末国内钢结构企业约为2500家左右行业供给端的改革持续进行但大部分企业规模仍较小年产量在10万吨以上的企业仅有41家行业仍处于高度分散的格局据中国建筑金属结构协会不完全统计2021-2022年行业重点企业全年完成生产产量在5103050万吨的企业数量呈逐年上升的势头企业规模不断扩大龙头企业带动了整体产量的逐年提高2022年全行业钢结构产量为104亿吨全国产量规模前五的上市公司合计产量为664万吨CR5仅为64免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读4科技工业图表52020-2022年钢结构行业规模企业数量规模分类2020年2021年2022年产量100万t以上468产量50万100万t586产量30万50万t不含50万697产量10万30万t373836产量5万10万t242326产量3万5万t241617资料来源中国建筑金属结构协会华泰研究图表62015-2022年五大钢结构上市公司产量图表72015-2022年五大钢结构上市公司市占率鸿路钢构精工钢构杭萧钢构万吨70富煌钢构东南网架钢结构五大上市公司市占率40035065339350603002515525050187200144451509540100705835503002015201620172018201920202021202220152016201720182019202020212022资料来源住建部华泰研究资料来源Wind华泰研究以鸿路钢构为代表的龙头企业不断夯实成本优势已凸显出较强护城河高度重视生产设备智能化改造公司从2015年开始加强对钢结构生产线部分设备智能化改造研发于当年已完成样机的试制与调试且具备了批量化改造的条件2016年开始进行批量智能化技术改造2018年投入约16亿元对原有钢结构生产线进行了大规模的智能化改造研发或引进了包括全自动钢板剪切配送生产线数控下料数控钻孔全自动双弧双丝埋弧焊生产线焊接及喷涂机器人等先进设备及生产工艺可以较明显地降低生产成本提高产品质量降低劳动强度2019-2021年公司持续加大研发投入引进焊接机器人喷涂机器人自动翻转机全自动双弧双丝埋弧焊生产线全自动剪切配送生产线镀锌生产线等设备及相关工艺技术加快了对钢结构生产线的智能化改造并成功研发了国内领先的具有自主知识产权的全自动方管柱生产线十字柱生产线等智能制造设备2022年公司开始加快激光智能切割小型连接件的专业化智能化生产机器人自主寻位焊接机器人喷涂等智能化改造不断探索生产全流程成本优化路径图表82015-2022年鸿路钢构研发投入及增速亿元7研发投入yoy2006150510043502010-5020152016201720182019202020212022资料来源Wind华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读5科技工业钢构行业与焊接机器人具备丰富的结合点从自动横焊设备到焊接机器人钢构行业智能化持续推进在中国钢结构建筑的建设历程中智能焊接的应用不断演进一方面功能持续丰富从基础的自动焊接逐步进化到具有示教数据记忆非标件等智能功能如2005年鸟巢项目中焊接机器人具备了焊缝轨迹示教焊接参数储存记忆焊接电源联动控制等功能另一方面形态不断丰富从早期的自动横焊设备逐步演变为轨道移动式机器人等多种形态1986年京城大厦项目中运用的智能焊接产品为自动横焊设备2016年大兴国际机场项目中的焊接机器人形态则包括刚性直轨道移动式焊接机器人管道焊接机器人柔性轨道移动式焊接机器人形态图表9钢构行业焊接机器人应用历程资料来源公司官网华泰研究钢构行业拥有丰富的焊接使用场景及多样的工艺钢焊接是指通过电弧气体激光等离子等方式将两个或更多的钢材连接起来的方法从应用场景看焊接作为钢构行业主要的连接方法广泛应用于建筑钢铁桥梁电力石油化工天然气机械制造汽车制造管道输送航空航天家电制造等行业从焊接工艺看焊接的主要方法包括电弧焊气体保护电弧焊药芯焊丝自保护焊埋弧焊电渣焊电阻焊气电立焊等众多焊接方式均可与焊接机器人结合达到降低人工成本提高生产效率提高焊接精度与质量的效果焊接机器人在多种类型焊接中均可发挥广泛用途使用场景广泛免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读6科技工业图表10常见钢结构焊接方法方法特点适用场景手工电弧焊设备简单操作方便灵活适用于任意空间任何位置的焊接但适用于较短位置焊接例如钢铁桥梁生产效率不高并且焊接的质量完全要看焊工的水平和状态劳动石油化工建筑等领域强度较大电弧焊一种电弧在焊剂层下燃烧的焊接方法埋弧焊焊接热量集中效率适用于焊接长度较长板材较厚的直线高并且没有飞溅现象焊缝成形均匀美观可自动化操作状焊接例如桥梁等焊接场景气体保护电弧焊利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的一种焊接方法适用于风较小的场景下的全位置焊接焊接速度很快焊件熔深较大塑性抗腐蚀性较好可自动化操通常应用于工程结构船舶天然气等作领域药芯焊丝自保护焊焊接速度快抗风能力强焊缝合格率可达90以上焊缝成形美适用于较小位置高精度焊接管线建观可用于较大焊接电流进行全位置焊接等缺点焊丝制造过程设海洋工程复杂焊接时送丝较实芯焊丝困难焊丝表面容易锈蚀粉剂易吸潮等埋弧焊在焊剂层下燃烧焊缝的化学成分较稳定焊接接头具有良好的综适用于压力容器管道制造箱型梁柱合利用性能适用于厚度较大的构件的焊接焊缝成型光洁美观等重要钢结构能减少电能和金属的消耗可自动化操作电渣焊以电流通过液体熔渣所产生的的电阻热作热源进行焊接适用于大厚度焊缝处于垂直位置的焊接例如蒸气锅炉水压机气缸和蓄油筒化工及石油加工的反应筒电阻焊将工件组合后通过电极施加压力利用电流通过接头的接触面及邻适用于汽车零部件家电行业电路板近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态优点焊接焊接成本低操作简单成产率高无噪声及有害气体缺点目前缺乏可靠的无损检测方法气电立焊气电立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔适用于车身制造等高强度钢材焊接化极气体保护电弧焊生产率高成本低资料来源张宏伟建筑钢结构2008华泰研究钢构焊接自动化难度高焊接机器人市场潜力大2022年钢结构焊接机器人潜在市场或达近200亿级别据共研网2022年我国钢结构产量104亿吨我们以此为中性假设对我国钢构市场的焊接需求进行测算由于年产能超过600吨年已属于标兵级别我们假设一般成年焊工钢结构年产能在400吨左右据此推算我国当前钢构行业的焊工总需求约26万人年焊接机器人相较于人类在工作时长上具有一定优势年产能在人类的2-3倍中性假设下焊接机器人钢结构年产能约1000吨由于部分焊接工艺具备较高的复杂性我们进一步对焊接机器人可替代产能的比例进行假设假设中性情况下60的钢结构产能能够被机器人替代则中性情况下我国当前钢构产能对应焊接机器人需求约6万余台从价格看市面上焊接机器人的价格在数万到百万不等中性假设下我们假设焊接机器人单价30万元台对应市场空间为188亿元我们认为随着智能焊接机器人的能力逐步提升百亿级别市场空间有望逐步打开图表112022年钢构焊接机器人市场空间测算单位指标悲观中观乐观万吨中国钢结构产量104451044510445吨每名焊工年产能450400350万人对应焊工需求232630万元年焊工平均薪酬152025亿元焊工薪酬规模348522746吨焊接机器人年产能13501000700焊接机器人可替代产能比例506070万台对应焊接机器人需求3963104万元台焊接机器人单价203040亿元钢构焊接机器人市场空间77188418资料来源Wind共研网华泰研究预测免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读7科技工业产品和劳动的非标化导致国内钢结构焊接具备较高的自动化难度据张迪等中冶建筑研究总院于2019年发布的机器人焊接技术在钢结构行业的应用国内焊接机器人处于发展早期阶段行业发展面临以下几个痛点1结构件设计的非标化国内钢结构结构件设计的标准化程度低导致示教编程阶段耗费了更长时间2坡口的非标化国内钢结构构件坡口加工以火焰切割为主且主要为人工装配坡口角度和间隙的偏差较大相较而言日本焊接构件的坡口为机加工坡口精度非常高一定程度上降低了焊接难度3钢结构焊接对于机器人智能化的要求更高钢结构构件焊接多涉及多层多道焊前道焊缝的成形质量及其带来的焊接变形会影响后续焊缝起始点定位的精度和路径规划的准确性需要关键焊接参数根据反馈实时变化这也是目前全球焊接机器人行业面临的难题图表12国内钢结构焊接机器人面临的痛点解析国内日本后果钢结构构件设计的标准化程主要采用标准化设计的导致国内焊接辅助时间长焊接作业时间端大量的操作时间消耗度低梁贯通节点在示教编程阶段坡口加工以火焰切割为主机器人焊接构件的坡口由于机器人的示教程序是基于标准的坡口间隙和装配精度导致示且主要为人工装配坡口角为机加工坡口精度非常教程序和实际构件不匹配按照示教程序完成焊接过程后焊缝易度和间隙的偏差较大高出现未焊满漏焊或多焊的情况不仅降低了焊缝质量往往还需要人工二次修补或焊接过程中人工介入焊接效率和质量提升不显著机器人的智能化程度较低欠缺对外部信息实时传感和反不足以自动识别焊接过程的变化也难以实时反馈并调整关键焊接馈调节的能力参数如焊丝伸出长度焊枪角度等缺乏主动预防焊接缺陷产生的手段反而会导致构件焊接质量下降甚至出现质量不合格的情况资料来源机器人焊接技术在钢结构行业的应用张迪等2019年华泰研究国内焊接机器人22年销售额在140亿级别过去5年复合增速约16焊接机器人可分为弧焊电焊激光焊等种类高工机器人产业研究所GGII数据显示2021年中国市场弧焊机器人销量416万台同比增长30其预计2022年整体焊接机器人销量为7万台过去5年复合增速约为16其预计到2025年中国市场焊接机器人整体销量或将接近10万台价格端不同焊接机器人厂商差异较大其中国内企业如卡诺普钱江在34万级别凯尔达10万20万克鲁斯1040万海外品牌典型如福尼斯仅焊机不含本体价格就在40万以上假设焊接机器人平均售价在20万元台则22年国内焊接机器人市场规模在140亿级别突破了技术难度相对较高的钢结构焊接后焊接机器人远期具备较大发展空间据国家统计局2022年我国表观钢材消费量达到109亿吨据中冶建筑设计总院李午申2007年发布的我国钢材焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题我国焊接用钢占到钢材总消费量的50以上据此推算我国焊接用钢总量在55亿吨以上是钢结构量的产量的5倍以上如果钢结构焊接机器人的市场空间在近200亿量级则从钢铁消费量的角度匡算钢材焊接机器人市场空间有望接近1000亿量级而从用工人数的角度看我们将全国焊接工人总数按200025003000万人可替代人工比例3040506070做敏感性分析机器人效率按人的25倍计算可知2022年国内潜在焊接机器人需求量在240840万台即便考虑未来价格降至10万元台则焊接机器人的潜在市场空间也在2400亿以上具备较大的成长潜力免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读8科技工业图表13焊接机器人潜在需求量万台的敏感性分析焊接工人数量万人2000250030003024030036040320400480可替代比例万人504005006006048060072070560700840资料来源华泰研究预测图表14中国表观钢材消费量图表15我国焊接机器人销售总量及同比变化万台万吨1200001000008000060000400002000002012200820092010201120132014201520162017201820192020202120222007资料来源Wind华泰研究资料来源高工机器人华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读9科技工业智能化趋势持续演进关注软件开发工艺迭代智能化为焊接机器人重要发展趋势焊接机器人是工艺与软硬件技术的结合智能化为重要趋势从工艺角度看焊接机器人可分为点焊机器人弧焊机器人等类型在不同场景中需要不同类型的焊接工艺如点焊机器人广泛应用于薄板材料的焊接等从智能化程度看焊接机器人根据智能化程度从低到高可分为示教再现型离线编程型自主编程型示教再现型机器人由操作者将运动轨迹运动速度触发条件作业顺序等信息进行示教机器人进行复现离线编程型焊接机器人通过传感器对环境进行一定程度的感知并根据感知到的信息对机器人作业内容进行适当的反馈控制自主编程型焊接机器人则进一步加入了决策和规划能力能够利用计算机处理传感结果并对焊接任务进行规划我们认为焊接机器人智能化程度的提升有助于减少人力成本投入智能化是焊接机器人发展的重要方向图表16智能焊接发展趋势资料来源华泰研究图表17焊接机器人分类资料来源华泰研究智能焊接机器人在钢构行业逐步落地钢构行业的智能焊接机器人正逐步投入应用据公司官网2021年精工钢构参与研发的坡口自动识别焊接机器人与悬臂式全方位焊接机器人投入产线2022年11月宏宇重工与科耐特机器人就智能焊接项目达成合作宏宇重工未来两年内将采购约200台智能焊接设备陆续投入生产使用设备搭载柏楚电子CYPWELD智能焊接控制系统以及与其配套的视觉引导系统将智能焊接机器人应用于钢架焊接2022年12月中建钢构参与研发的免示教智能焊接机器人引入钢梁制造车间单台设备效率相比普通示教焊接机器人提升一倍多2023年鸿路钢构将智能焊接机器人引入低碳装配式住宅钢筋桁架楼承板生产线大大减小人力成本提高了生产效率与准确率免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读10科技工业图表18智能焊接机器人在钢构行业应用资料来源公司官网华泰研究关注全栈开发能力工艺迭代全栈软硬件开发能力工艺迭代有助于提升产品力从IT视角看我们认为具备全栈软硬件开发集成能力是打造智能焊接机器人产品力的关键从工艺视角看在现实工业场景中的工艺迭代则是提升焊接效果的重要手段自适应焊接机器人系统是智能化焊接机器人的代表能够扫描自行识别应该焊接的内容确定如何焊接然后执行焊接过程自适应焊接的实现需要从焊接工艺的需求出发设计系统建立各类工件的识别模型和各类材料的工艺数据库实现焊接过程动态参数化控制同时还需要多传感器融合方案以实现在恶劣工作条件下对工件熔池等实现数字化感知建模在全过程中决策规划感知执行均涉及软件与硬件的配合需要对关键IT技术的掌握从工艺出发的设计则需要不断根据现实工业场景进行优化迭代图表19智能焊接机器人关键能力IT视角资料来源华泰研究关注核心技术积累情况影响焊接机器人焊接效果的关键技术主要包括离线编程视觉定位运动仿真路径规划运动控制焊缝跟踪等软件系统覆盖整个焊接流程首先通过编程向机器人下达指令通过视觉定位实时提取焊接点的位置信息通过路径规划技术选择最优焊接路径然后进行运动控制保证焊接质量焊缝跟踪技术支持机器人自适应校正我们认为在竞争中具备核心技术积累的厂商有望依托技术的先发优势率先取得落地并且在应用中有望持续加速产品迭代进一步巩固产品力优势免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读11科技工业图表20智能焊接机器人技术技术描述焊接电源是焊接机器人的重要部件电源功率须满足机器人自动化焊接所要求的高输出高稳点性焊接电源的负载持续率是衡量其功率输出的重要参数分为晶闸管式逆变式波形控制式脉冲或非脉冲式感知硬件包括摄像头及激光传感器等采集焊接机器人工作场景中的视觉信息离线编程由机器人工程师通过专用三维软件对构件上每道焊缝对机器人运动姿态以及焊接工艺进行描述生成机器人可执行的焊接指令视觉定位通过视觉传感在工作空间内实时拍摄焊缝的图像提取出焊缝的中心点与焊枪TCP点的距离运动仿真通过计算机软件对焊接机器人进行虚拟模拟和测试通过虚拟样机建立三维数据进行精确计算实现对机械系统的不断优化与完善路径规划对焊接机器人在工作障碍环境下进行最优的无碰撞路线规划以实现焊接任务主要分为焊接参数规划焊道截面积规划焊接顺序规划和焊枪姿态规划四部分运动控制通过分析焊接机器人的运动特性制定出相应的运动策略和计算方法根据不同的实际需要精确计算出机器人运动的轨迹和速度等参数从而保证焊接质量和效率常见的运动控制算法包括PID控制模糊控制和神经网络控制等焊缝跟踪在焊接位置前方安装光学传感器进行数据采集或者通过电源的焊接参数采集然后传输到焊接机器人进行自适应的各种模糊控制算法校正焊接机器人或专机的轨迹实现自适应控制达到实时的焊缝跟踪焊接数据库将处理的数据按照一定的方式储存在一起根据不同的焊接工艺适配参数和焊工经验建立焊接工艺知识模型形成机器人智能焊接数据库和工艺包以指导操作人员根据工艺需求选择合适的工艺参数根据采集的焊缝信息使指令库中的相应指令自动生成完整的机器人运动控制指令和作业执行指令实现机器人快速路径规划示教和作业执行资料来源CSDN华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读12科技工业国内外相关产品梳理科耐特江苏科耐特智能机器人有限公司科耐特机器人是一家从事智能焊接机器人成套设备开发生产销售和服务的高科技公司旗下产品包括智能单机焊接工作站KSBW0210-01智能地轨单机焊接工作站KSDG0012-01智能地轨悬臂焊接工作站KDDG0012-01智能龙门式双机焊接工作站KDLM8020-012022年科耐特机器人与江苏宏宇重工科技有限公司宏宇重工就智能焊接项目达成合作宏宇重工科技有限公司未来两年内将会向科耐特陆续采购约200台智能焊接设备陆续投入生产使用该批设备搭载了柏楚电子研发的CYPWELD智能焊接控制系统以及与其配套的视觉引导系统柏楚电子支持自动化焊接解决方案智能焊接分为三大步骤第一步是工件初定位在机器人焊接数字系统内生成导入焊接工件三维模型并编辑设置焊缝支持3D相机初定位靠栅初定位和手动三点初定位可根据场景灵活选择3D相机初定位中工件可以在视野范围内随意摆放全自动标定靠栅初定位成本更低操作简单第二步是免示教生成加工路径智能焊接离线编程软件会根据工件和焊缝位置生成焊接路径并仿真模拟焊接过程验证焊接路径的合法性最后是实际焊接焊接前寻缝器自动扫描焊接起点位置保证起点精度在1mm以内焊接中机器人通过电弧跟踪自动进行纠偏确保不焊偏图表21柏楚电子智能焊接解决方案工作流程资料来源公司公告华泰研究埃斯顿埃斯顿弧焊解决方案埃斯顿弧焊解决方案应用于汽车零部件和电池托盘等只需输入所需的焊接电流协同特性曲线便可自动对应设置所有其他焊接参数丰富的附加功能可以满足用户更高的焊接要求埃斯顿的弧焊应用具极高精度极速性能极强振动抑制能力使用三维激光识别焊缝间隙匹配焊接参数解决间隙不一致的问题此外埃斯顿打造一站式数字化焊接解决方案E-Gate数字化焊接系统实时采集机器人焊接电源及其他相关设备运行数据基于E-Noesis云平台丰富的数据库工艺资料库对数据进行储存分析为企业管理者提供生产线数字化全景监控焊接质量实时检测故障预测和远程运维等各项能力提高焊接数字化生产线的生产效率和经济效益免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读13科技工业通过对Cloos的收购埃斯顿成为国内焊接机器人的领军企业2019年9月埃斯顿公告重大资产收购方案以196亿欧元的对价收购了全球焊接机器人翘楚CloosCloos在2018年财年201711201810实现收入144亿欧元净利润1244万欧元Cloos前身由工程师卡尔克鲁斯于1919在德国锡根市创立拥有百年企业积淀Cloos于1958年成功将焊接电源应用于机器人工作站1978年进军焊接机器人领域1986年自主研发出机器人控制系统2010年推出名为QIROX的自动化焊接和切割系统其中不仅包括机器人技术软件传感系统安全系统和变位机还囊括了各种焊接工艺21年6月埃斯顿公告与河南骏通车辆有限公司签署了9140万元的销售合同该项目将被打造成为世界领先的全自动化生产专用车行业的标杆将Cloos全系列智能机器人产品以及前沿技术如3D打印激光复合云控制云监测云编程全部应用于该次生产线建设也标志着公司成为少数能够在专用车辆整车制造的领域获得规模性订单的领军企业图表22埃斯顿焊接机器人资料来源埃斯顿官网华泰研究安徽工布智造安徽工布智造工业科技有限公司成立于2017年7月是一家位于安徽巢湖居巢经济开发区的国家级高新技术企业主要提供金属结构制造行业非标结构件全过程数字化生产解决方案及智能工作站公司主要创始团队来自安徽鸿路钢结构集团有20多年钢结构行业生产管理软件研发经验公司核心技术是自主研发的工业机器人智能操作系统利用工业设计软件和视觉传感获取金属结构件的三维数字模型通过数字孪生和人工智能技术生成操作指令驱动机器人本体外部轴以及生产设备联动实现对金属结构切割装配焊接喷涂等智能生产技术水平处于国际领先地位公司自主研发的智能焊接机器人在技术应用方面1工布智能焊接系统直接从Xsteel等各类设计软件中提取钢结构产品的各项参数并生成焊缝轨迹2自动生成机器人运动轨迹和匹配焊接工艺参数一键启动运行3使用相机识别和激光定位技术解决钢结构在拼装过程中的偏差以及钢板不平整等问题满足精准定位焊接的要求免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读14科技工业图表23工布智造智能焊接机器人产品试用范围资料来源公司微信公众号华泰研究埃夫特埃夫特智能装备股份有限公司是一家专注于工业机器人产业的高科技公司于2020年在科创板上市通过引进和吸收全球自动化领域的先进技术和经验埃夫特形成了从机器人核心零部件到机器人整机再到机器人高端系统集成领域的全产业链协同发展格局在喷涂焊接码垛搬运上下料等多个应用领域提供解决方案与工布智造强强联合进入钢结构智能焊接领域作为工布智造的战略股东2019年埃夫特便与工布联合开发了芜湖造船厂智能机器人焊接系统应用项目项目解决了船用焊接组件外形各异筋板长短不同端部切斜留根较小等参数设置困难等问题2022年针对建筑钢结构的特点两家企业继续强强联合开发智能化系性化焊接装备推动钢结构企业向智能化数字化和信息化的转型发展成为解决钢结构焊接行业的创新解决方案目前埃夫特的焊接工艺专家系统已能根据工作要求结合焊接位姿焊接轨迹和工艺参数智能化生成焊接机器人运行程序一键启动运行整个流程无需人工示教仅需移动鼠标在屏幕上按顺序点选即可完成编程程序传输给机器人控制器机器人执行程序完成钢结构焊接工作图表24埃夫特智能焊接工艺流程图资料来源埃夫特微信公众号华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读15科技工业ABBABB通过机器人自动化提高焊接过程的效率ABB的焊接机器人方案包含焊接机器人焊接设备及配件和焊接软件其中焊接设备及配件包含电弧焊设备工件定位器电焊设备跟踪运动设备以及电机和减速机焊接软件RobotStudio是ABB的模拟和离线编程软件包括RobotWare和PowerPacs基于RobotStudio用户能够在虚拟3D环境中创建模拟和测试完整的机器人安装而无需访问或干扰其实际生产线目前ABB已使用三台机器人执行点焊激光焊接和弧焊工艺用于制造货运船水处理系统中的电化电池通过导入机器人自动化所有流程几乎都已自动化不需要人工干预例如在弧焊单元中如何将材料定位以便机器人可以轻松拾取是最大的挑战之一而ABB使用定位平台解决这个问题图表25ABB焊接机器人解决方案资料来源ABB官网华泰研究FANUCFANUC支持引导式编程功能和具有简单拖放编程的用户界面实现简单快速编程FANUC拥有广泛的焊接机器人包括用于电弧点焊和激光焊接的机器人解决方案FANUCARCMate系列工业弧焊机器人配备了FANUC的ARC工具软件它提供满足电弧焊要求的工艺解决方案包括FANUC机器人电弧焊应用程序的设置和操作标准化以缩短编程时间易于编程的界面支持简单的应用程序但也能使用FANUC的高级功能如编织运动iRVision的2D和3D视觉焊缝跟踪以及多通道其中基于视觉系统iRVision的解决方案iRTorchMate支持自动调整刀具中心点TCPFANUC的协作弧焊机器人的核心是ARCMate机器人系列它的引导式编程功能和具有简单拖放编程的新示教器用户界面可对协作机器人进行轻松编程和示教图表26FANUC协作弧焊机器人资料来源FANUC官网华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读16科技工业KUKAKUKA提供一键编程的自动化焊接解决方案包括焊接机器人焊接包焊接软件和焊接单元焊接机器人包括负载能力从8至300公斤的全面的产品组合焊接包ready2use是经过预先配置且相互协调的应用组合以成品形式提供可立即投入使用其中无线解决方案ready2pilot是用于示教和手动控制机器人的控制包焊接软件KUKAArcTech提供了用于机器人辅助气体保护焊的直观命令结构化菜单和实用状态键为了能够简单便捷地操作在常用的KUKAsmartPAD操作界面中添加了多个用于控制焊接过程和电源的实用状态键通过将EasyTeach状态键映射到ready2pilot按键只需按下按键即可对焊接工艺指令编程之后可根据需要进行微调焊接单元是用于优化汽车配件工业产出的可扩展的模块化单元图表27KUKA焊接机器人解决方案资料来源KUKA官网华泰研究YASKAWAYASKAWA推出用于焊接和其他工艺的振镜扫描仪MIRAMOTION产品电弧焊需要高控制技术才能实现稳定的焊接YASKAWA内部开发了伺服电机因此通过电弧焊机器人实现了高焊道质量为了防止火花飞入身体并烧毁表面公司还有一个配备AI的控制器来调整手电筒角度以尽量减少飞溅近年来激光在工业领域的应用拓展令人瞩目主要的激光器制造商正在宣布推出新一代激光器以提高稳定性今年4月YASKAWA响应行业趋势推出了高速高精度的MIRAMOTION是业内第一家开发与这些新一代激光器兼容的3D振镜扫描仪头单元的公司MIRAMOTION非常适合焊接铜的蓝色激光和基波激光器的混合激光器以及环形模式激光器通过将YASKAWA的伺服电机和机器人与用于同步控制的MIRAMOTION相结合实现了金属树脂和电子零件的加工和焊接的高速高精度制造免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读17科技工业图表28YASKAWA焊接机器人资料来源YASKAWA官网华泰研究PathRobotics专注AI智能焊接赛道提供能够自动焊接的机器人焊接系统PathRobtics成立于2015年是一家旨在为制造业智能化赋能美国初创公司该公司主要专注于自主焊接机器人系统利用先进的计算机视觉人工智能技术和机器学习算法使得焊接机器人能够在不同的制造环境下执行复杂的任务比如识别和定位零件选择正确的焊接参数实现高质量焊接系统的工作流程包括1利用扫描系统和计算机视觉技术采集每一个零件的数据并创建各个零件的3D模型该系统配备了自有的传感器可适用于高反射材料并能在恶劣的制造环境中精确运行2通过人工智能程序对采集的数据进行处理识别区分不同的零部件并自动进行调整3该系统基于于不同的应用场景设计最优的机器人路径和零件定位完成高质量的焊接图表29PathRobotics机器人焊接系统工作流程资料来源PathRobotics华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读18科技工业Ominirobotic3D视觉AI打造制造业机器人升级平台与PathRobotics采用相似的技术加拿大初创企业Ominirobotic成立于2016年利用3D视觉技术和AI为机器制造业厂商打造的工业级感知和认知平台AutonomyOS平台AutonomyOS作为工业机器人的大脑和操作系统助力企业机器制造商部署工业机器人实现精加工生产线的自动化AutonomyOS集成开发环境使得机器制造商可以部署其自动化机器人系统的数字化孪生模型并且使用公司研发的AI设计语言AutonomyOSROBELRoboticBehavioursLanguage为该系统建立一个机器人行为ROBEL是Ominirobotic自研的一种视觉化的免代码的AI设计语言该系统兼容各大品牌的工业机器人和工业3D相机为机器制造商提供了直观易用功能强大的工具比如3D感知工具任务规划工具和运动规划工具Omnirobotic还配备了专业的自动化工程师为各机器制造商提供支持图表30AutonomyOS涉及环节资料来源Omnirobotic华泰研究大熊星座知识图谱AI解决工件自适应难题大熊星座的智能焊接系统WOS基于知识图谱AI的解决方案使机器人实现焊前工艺参数自主选择焊接过程工艺参数自适应调整等多项功能以公司在海工装备制造领域的管焊机器人产品为例大熊星座的WOS系统所包含的智能焊接辅助编程和智能焊接工艺决策两大子系统帮助机器人实现程序自动生成工艺参数自主适配焊接过程工艺参数自适应调节焊后质量数据化追溯等功能满足多规格工件在不同方面随机变化带来的柔性自动化焊接需求智能焊接机器人产品WELDINGMASTER焊接大师搭载WOS系统具有自主编程无需人工示教对工件容错率高广泛适用各类材料焊接效率高且质量好适合小批量多样化工件生产的特点图表31智能焊接系统实现机器人的眼脑赋能图表32搭载WOS智能焊接系统的焊接大师机器人资料来源大熊星座华泰研究资料来源大熊星座华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读19科技工业中集飞秒中集飞秒为中集集团旗下智能机器人品牌公司成立于2016年产品包括一体式固定焊接工作站地轨型智能焊接工作站悬臂型地轨智能焊接工作站龙门型智能焊接工作站全场景移动免示教焊接机器人广泛运用于建筑钢结构船舶制造钢结构等行业公司核心技术包括自研硬件3D视觉传感器飞秒灵眸与自研软件智能型焊接系统飞秒云控可搭配选取国产焊接机器人进口焊接机器人用户全开放自主创建焊接轨迹模板3D逆向建模工件高精度智能识别复杂焊缝真正意义做到免编程免示教系统自动匹配下发焊接工艺命令做到全智能焊接图表33飞秒云控智能焊接系统架构资料来源公司官网华泰研究道尔芬智能道尔芬智能成立于2020年是一家专注研发设计和生产用于非标金属加工钢结构及石油化工等行业的人工智能加工设备的科技企业2022年末道尔芬智能已推出迈达立刻免示教智能焊接系统10迈达立刻免示教智能焊接系统实现自主建模自主规划焊接模拟碰撞规避等免示教焊接核心功能迈达立刻免示教智能焊接系统搭载3D结构光相机工控机配套示教器可选配等配件以套组的形式进行售卖使用实时动画显示三维工件模型以及焊接工作流程创建自定义工作空间通过附加应用和API提高适配度图表34迈达立刻免示教智能焊接系统操作流程资料来源公司官网华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分请务必一起阅读20