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    通用自動化行業專題報告:復蘇漸起,順勢而為

    發布日期:2023/11/2     來源:未來智庫

    通用制造業即通用自動化,是工業自動化的主體

    我國通用制造自動化快速發展,國產替代持續推進

    工業自動化是自動化技術的一種應用,其運用到工業生產過程,以實現工業生產提高 質量、降低消耗、確保安全等綜合目的。第一次工業革命后,蒸汽機的發明和使用引發了 對溫度調節、速度控制等自動控制系統的要求,開始出現自動化生產設備。但直到第二次 工業革命后,控制理論和電氣化才使得生產自動化逐步標準化,大大提高了生產效率。20 世紀信息技術革命后,隨著計算機、通信、微電子、等技術的發展,自動控制得到快速普 及和發展,1950 年左右,隨著第一臺數控機床在美國誕生,現代工業自動化隨工業化大 生產應運而生。20 世紀 80 年代以后,工業自動化向集成化、網絡化、柔性化方向發展, 21 世紀信息技術的快速發展將工業生產帶入了“工業 4.0”的智能制造時代。

    我國的通用制造自動化自新中國成立后才開始起步,目前已處于全球第一梯隊。上世 紀 80 年代的計劃工業時期,隨著“一五計劃”開展,在蘇聯的援建下,我國開始大力發 展重工業,相應地催生了自動化設備的需求,而彼時的自動化設備多以傳統機床、工業基 礎件、基礎傳動裝置為主,主要為了輔助重工業的發展,自動化程度較低。 改革開放以來,我國內地工業生產逐步和海外接軌,大約每十年就經歷一個發展時期。 1)外資引入期:引入外資是實現從無到有的最快手段,主要特點是國營工廠和科研 院所牽頭與國際頂尖企業接觸,通過采購設備、引入技術、共同研發等方式引入了自 動化基礎設備和技術,如青海第一機床廠根據機械工業部安排與日本 FANUC 合作, 研制成功國內第 1 臺臥式數控加工中心; 2)內地企業初創期:一些中國臺資、港資的自動化企業由于管理和技術人員聘用中 國內地人員較多,這些人員離職后成為第一批創業人員,此外,“863”等舉國研發計 劃開展后,各大科研院所也開啟了創業熱潮,內地品牌開始誕生;3)國內企業發展期:2001 年華為將電氣子公司出售給艾默生,之后數年內多位核心 人員離職創辦或主要參與了數十家自動化公司,包括匯川技術、藍海華騰、麥格米特、 英威騰等,此外國內民營的數控機床和工業軟件企業也快速發展; 4)國產替代加速期:工業機器人成為這一階段自動化的重要載體,我國“互聯網+” 為自動化產業加速賦能,新能源車、3C 制造等成為重要下游領域,以上產業變革均 進一步加速自動化企業的國產替代,上市速度和規模也逐漸上升。

    我國自動化產業規模進入 21 世紀以來加速發展,在經歷供給側改革后進入新發展階 段,國產替代持續進行。機床是自動化的主要載體,CNC 等控制系統、電機等驅動系統、 刀具等基礎件均集成于機床一體,金屬切削機床是機床的最主要品種,我國金屬切削機床 產量與通用設備制造業利潤總額擬合趨勢良好。金屬切削機床產量所表征的自動化產業規 模從 21 世紀初我國加入 WTO 后迅速增加,直至 2015 年后供給側改革去除低端產量后開 始收縮。我國金屬加工機床進口數量在 20 世紀末與國內金屬切削機床產量相近,此后則 持續走低,自動化產業規模上升的過程同樣也是國產化加速替代的過程。

    通用制造自動化是工業自動化的主體

    通用制造業與通用自動化、通用設備行業同義,是工業自動化的主體,經過多年發展, 已與智能制造、專業設備制造相互交織、聯系緊密。通用制造業(通用自動化、通用設備) 是指產品具有標準化特征,具有較高通用性,或為其他自動化設備提供標準化零部件的制 造產業。而專業自動化應用(專用設備)則指應用于各行業的具有自動化特性的非標設備, 范圍非常廣泛。 工業自動化的上游為電子元器件及原材料,下游為設備使用商,當前智能制造正加速 賦能產業鏈。自動化產業鏈上游為電子元器件及原材料,包括電阻、電容、芯片和各組半 導體產品,此外還有線纜、結構件等原材料。下游設備使用商主要分為 OEM 市場和項目 型市場,主要包括電子制造、新能源、包裝等行業,大多屬于工廠自動化范疇,多使用通 用設備;項目型市場顧名思義,行業包括電力、化工、冶金等,大多屬于過程自動化范疇, 使用專用設備較多。信息技術的發展推升了自動化產業的智能化,主要體現為大數據、云 計算所提供的數據和算力支持、MES 等工業軟件和信息系統提供的操作支持以及各類傳感 器支撐下工業物聯網對于效率的支持。

    我國自動化市場規模已達到 2000 億元以上,增速與機床等設備產量增速走勢契合, 周期性顯著,當前為周期底部,處于新一輪上行周期的起點。根據工控網發布的《中國自 動化市場白皮書》,2020 年我國自動化市場規模達到 2063 億元,根據 MIR 的統計,2020 年自動化市場規模為 2502 億元,不同統計口徑下自動化市場規模略有差異,但增速均與 機床產量增速等高頻數據相契合。從季頻數據來看,當前處于此輪周期的底部,新一輪周 期復蘇進程或將緩慢。從自動化市場拆分來看,產品為主,但服務占比逐年提升;項目型市場仍占半數以上,但 OEM 市場規模相較于項目型市場的增長更快。

    按照設備形態和使用方式,通用制造自動化可進一步劃分為可共用環節和以某類輸出 設備為中心的產業鏈環節。通用設備具有長尾屬性,將其主要分為兩類,一類是可供其他 通用設備使用的可共用環節,另一類是自身具有輸出設備的終端產業鏈,可共用環節主要 有工控、基礎件、儀器儀表、低壓電器、機器視覺和工業軟件等行業,輸出設備及其核心 產業鏈主要有數控機床(數控系統、刀具)、機器人(精密減速器)、激光設備(激光器、 激光控制系統)、注塑&壓鑄機、叉車和增材制造??晒灿铆h節中工控是通用自動化的核心, 是所有自動化過程的“大腦”;基礎件、儀器儀表、低壓電器和工業軟件也在幾乎所有的 通用設備中必不可少;而機器視覺方興未艾,可以為部分通用設備裝上“眼睛”,提高自 動化程度。輸出設備中,數控機床和機器人是當前最主要的標準化設備;叉車有一定的工 程機械屬性,但其廣泛應用于全部制造行業,也是典型的通用設備;增材制造剛剛興起, 與其他行業不同,其他行業均圍繞“減材”進行制造,而以 3D 打印為代表的增材制造技 術非常適用于特種工件的生產,未來有望顛覆通用制造行業。

    按照離散制造和流程制造,通用制造自動化可分為工廠自動化和過程自動化,分別對 應 OEM/項目制市場,工廠自動化以工控為核心,過程自動化以儀表等傳感裝置為核心, 通用自動化按照系統環節可分為五個層面: 1)控制系統旨在實現對自動化過程的控制,根據應用不同主要包括控制器、人機界 面、工業軟件和數控系統等,PLC(可編程邏輯控制器)是控制系統的核心硬件; 2)驅動系統旨在將控制信號傳導至執行裝置,驅動系統主要包括伺服驅動器、變頻 器、軟啟動器等,電機是驅動系統的動力來源,核心器件是伺服驅動和變頻器; 3)執行系統包括各類實現控制過程的執行裝置,包括動力端的各類電機以及實現控 制調整的減速器/編碼器/調節閥等; 4)反饋系統包括各類傳感和顯示裝置,主要有傳感器、溫壓變送器、過程儀表等; 5)輸出系統是自動化設備的總成,目前標準設備主要有機器人、數控機床、注塑機、 激光設備、叉車等,每類標準化設備均可以稱之為一個行業,具備完整產業鏈。

    通用制造業的周期規律

    本世紀以來通用制造業經歷六輪周期,當前處于周期底部

    回溯 21 世紀以來產業快速發展的歷程,通用制造業主要經歷了 6 輪周期,每輪 3-4 年,與訂單周期(基欽周期)吻合。我們采用金屬切削/成形機床產量增速及通用/專用設 備工業增加值增速進行測度,各項指標均體現出了較為一致的周期性,且同頻共振的特性逐年加強。此外,專業設備增速與通用設備趨同,原因在于,盡管專業設備各細分下游景 氣周期不同,但整體專業設備的統計口徑平滑了各細分下游的周期特點,且專業設備中的 大多數零部件均為通用零部件??傮w來看,2002 年以來,我國工業自動化產業主要經歷 了 6 輪周期: 1)第一輪周期 2002 年一季度-2006 年三季度,通用制造業景氣上行主因加入 WTO 后訂單及預期大幅高增,從而推升了一輪接近 4 年的周期; 2)第二輪周期 2006 年四季度-2009 年二季度,主因外需、房地產和奧運經濟拉動, 由于次貸危機引發全球經濟危機,本輪周期快速下行,時長相對較短; 3)第三輪周期 2009 年三季度-2012 年三季度,次貸危機后,“四萬億”計劃持續推 進,房地產投資拉動本輪周期,后因經濟換擋降速而結束; 4)第四輪周期 2012 年四季度-2015 年四季度,海外進入加息長周期,國內經濟換擋 降速,本輪增速整體較低,供給側改革加速本輪周期走出; 5)第五輪周期 2016 年一季度-2020 年一季度,供給側改革壓縮過剩產能,企業盈利 修復,工業機器人和“互聯網+”發展拉動本輪周期,而 2018 年開始受到中美貿易摩 擦等因素影響,本輪周期逐步下行,后因“新冠”疫情加速周期結束; 6)第六輪周期 2020 年一季度至今,新冠疫情突發疊加周期因素加深了上一輪周期底 部,也抬升了低基數效應下的周期高點,全球疫情導致國內外周期錯配也導致本輪周 期時間拉長,目前已進入周期底部,新一輪上行周期行將開始。

    庫存和信貸水平對通用制造業有較強領先性

    如何跟蹤及預測通用自動化周期?需要探究工業企業資本開支變化的核心影響因素。 制造業固定資產投資增速理論上來說與通用自動化周期直接相關,然而從指標擬合度來看, 共振效果并不明顯,主因制造業固定資產投資中有較大比例為廠房等固定資產投資,而非 設備投資,并不能完全表征通用制造業,所以需要從企業設備開支的角度進行跟蹤預測。

    從歷史數據來看,通用制造業量價數據與通用設備產量景氣度較為同步,這是各廠商 產能以及預期疊加的綜合結果,而工業企業產能利用率則略有滯后,因此制造業量價景氣 時通用設備也會同步景氣,制造業量價指標對于通用設備的領先性較弱。PMI 的新訂單分 項、PPI 同比及工業增加值同比分別表征工業企業訂單、價格和收入的景氣度,整體與通 用制造業周期較為同步,工業品價格在部分時段略有滯后,簡而言之,部分廠商的產能消 化及擴產先于經營優化,另一部分廠商的產能消化及擴產晚于經營優化,互相疊加產生了 同期變化的綜合結果。我國工業企業普遍采用的擴產邏輯是“設備更新換代-產能利用率爬 坡”,而不是“產能利用率升至瓶頸-購買新設備緩解”,以上邏輯表明我國工業生產持續處 于主動轉型升級之中。

    制造業固定資產投資增速因口徑原因相關性并不顯著,工業企業經營指標盡管具有較 好的跟蹤特性,但并不具有前瞻性,所以預測通用制造業的周期變化需要尋找前瞻指標。 市場普遍認可信貸擴張與庫存變化的前瞻性,我們的解釋如下:信貸擴張領先于資本開支, 核心在于信貸是資本開支的主要來源,企業進行資本開支需要事先進行信貸準備;庫存變 化具有前瞻性,核心原因在于庫存變化領先于經營景氣度,景氣上行階段往往對應庫存底 部,而景氣頂點時企業已經開始加速補庫,通過指標對比證實了經營景氣與資本開支同頻, 因此企業庫存變化也領先于資本開支。我們選取 M2 增速表征信貸擴張節奏,選取工業企 業產成品存貨增速表征庫存變化節奏,庫存增速和 M2 增速變化的負相關性較為明顯,且 均于通用制造業基本面變化具有較好的前瞻性。

    流動性水平領先于通用制造業板塊行情

    另一個需要回答的問題是——通用制造業基本面的周期變化與其市場表現的關系。由 于預期永續增長率較為穩定,板塊估值中樞往往由短久期內的基本面預期所決定,所以預期顯現時市場估值水平就會發生改變。由于信貸擴張和庫存變化具有顯著的前瞻性,目前 呈現信貸放款和庫存去化的特征,代表著經濟復蘇和市場回暖的信心,且在某一輪周期中, 也會有個別指標的變化較為領先,因此通用制造業板塊的市場表現往往領先于基本面變化。 在庫存和 M2 中,我們選取 M2 的變化情況與通用設備超額收益率進行對比,因為 M2 也表征著流動性的松緊,與股票市場關系較大。從歷史數據來看,相較于通用制造業基本 面的變化,M2 的變化與通用制造業板塊超額收益率更為相關。M2 不僅領先于通用制造業 基本面,還對通用制造業板塊超額收益率具有較強的領先性。

    當前通用制造業復蘇所處的位置

    庫存周期領先通用制造業周期約五個季度

    通過庫存水平可以判斷通用制造業基本面的復蘇進度,目前工業企業已逐步完成主動 去庫存向被動去庫存的過渡,全年庫存將持續去化。相較于工業企業產成品存貨,對比產 成品庫存 PMI 和原材料庫存 PMI 可以進一步劃分出四個庫存周期的階段“被動去庫存-主 動補庫存-被動補庫存-主動去庫存”。當前原材料庫存 PMI 已經開始下降,而產成品庫存 PMI 仍在上升,這說明在產成品銷售下降的情況下,企業主動壓降原材料采購。除 2015 年的存貨下降周期因供給側改革使得產成品庫存和原材料庫存出現了同升同降外,2008 年、2012 年和 2019 年均出現了主動去庫存階段,在此期間的工業企業產成品存貨同比增 速均持續下降,此后進入被動去庫存階段,復蘇周期來臨。根據歷史規律,隨著產成品庫 存轉降,庫存周期將進入被動去庫存階段,預計庫存去化時長至少保持 1 年左右,工業企 業逐步復蘇。

    根據庫存水平領先時長,預計 2023 年四季度通用自動化有望迎來新一輪增長周期。 根據前文分析,工業企業產成品存貨增速通常顯著領先于通用自動化主要產品景氣度,為 了測算領先時間,我們對比不同領先月份數的庫存增速與通用設備增速的相關系數,綜合 與金屬切削機床、金屬成形機床和工業機器人的對比情況,得出工業企業產成品存貨增速 一般領先 15-16 個月左右,2022 年 5 月工業企業產成品存貨增速出現下降拐點,此后持 續下降,因此我們預計 2023 年四季度通用自動化設備將迎來全面增長拐點。

    當前通用制造業逐步回暖,四季度有望全面復蘇

    本輪周期復蘇進程較為緩慢,但目前已現端倪,整體自動化板塊或將在 2023 年年末 正式回暖。根據 MIR 預測,2023 年中國整體自動化市場規模將持續筑底,預計同比下降 2%,2024 年或將反彈回升。分季度看,MIR 認為 2023Q1 訂單不足且下滑明顯,Q2 在 低基數的情況下持續下滑,預計 Q3 探底,Q4 或將正式回暖。MIR 考慮到了主要下游應 用領域汽車和電子的復蘇進度,目前來看,我們認為汽車領域出口增速較為景氣,電子行 業隨著蘋果、華為新產品發布,有望觸底回升,根據對庫存水平的跟蹤,我們認為通用自動化板塊 2023 年四季度同比增速或將反彈回升。國家統計局公布的制造業 PMI 自 2023 年 5 月以來持續回升,2023 年 8 月錄得 49.7,接近榮枯線,其中新訂單及出廠價格分項 位于榮枯線以上,通用制造業的復蘇正逐步驗證。

    通用制造業板塊的行情持續上揚,超額收益有望持續至明年年初

    通過 M2 增速及其預測可估測通用制造業板塊市場表現的預期變化。從歷史情況來看, Wind 一致預期的 M2 同比增速與實際值擬合程度較好。根據 Wind 一致預期,2023 年全 年 M2 同比增速實際值與預測值整體呈結合趨勢,從目前已公布的 M2 數據和 Wind 一致 預期來看,此輪 M2 增速的周期高點或已出現在 2023 年 2 月。不同于基本面數據,M2 同 比的變化幅度和市場表現的變化幅度差異較大,但高低點較為明顯,所以對比 2008 年以 來 M2 同比增速極值點與通用設備超額收益率極值點的領先滯后關系,發現 M2 增速基本 領先 7-15 個月,平均為 11 個月。因此,若參考歷史經驗,本輪通用制造業板塊超額收益 高點或將出現在 2024 年 1 月,目前已處于通用制造業板塊超額收益的上行階段。

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