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激光切割运控龙头柏楚电子研究报告
发布时间:2022-08-13 04:44:22 来源:华体会体育网页 作者:华体会体育在线登录

  (报告出品方/作者:申万宏源研究,王珂,李蕾,刘建伟) 江苏激光联盟陈长载

  公司是国内激光切割运控龙头,拟募投进入智能激光切割头及智能焊接市场。柏楚有限成立于 2007 年 9 月,由唐晔、代田田、卢琳、万章和谢淼等出资设立,设立之初主要 从事三维点胶控制系统以及全自动滴塑控制系统的研发、生产和销售;公司赛道选择能力 卓越,2012 年公司逐步进入激光行业;2015 年柏楚电子不再从事点胶及滴塑业务,专注 激光切割运动控制系统业务;2019 年 8 月公司在科创板上市。目前,公司主要从事激光切割运动控制系统的研发、生产和销售,在国内占据行业龙头地位。公司 2021 年 3 月发布 非公开发行预案,拟发挥自身在激光切割控制系统领域的优势,横向上重点布局智能焊接 领域;纵向上开展智能切割头扩产项目,从而进一步提高公司的整体竞争力、拓宽公司需 求空间。

  公司实际控制人为创始人团队,下属子公司业务分工明确。公司股权结构和核心管理 团队稳定,5 位联合创始人唐晔、代田田、卢琳、万章和谢淼均为上海交大毕业生,总计持 有公司 73.21%的股份。公司直接控股 3家公司——柏甯企业管理、柏楚数控科技、控软 网络科技;间接控股 3 家公司——波刺企业管理中心、波刺自动化、法尔特管理咨询;参 股 1 家公司——常州戴芮珂机电。下属公司业务分工明确,其中,柏楚数控科技负责激光 自动化产品及其衍生系统的集成及销售;控软网络科技负责生产管理 MES 系统及云服务软件产品的开发和销售;常州戴芮珂机电负责精密工装夹具、机电设备配件的设计、制造和 销售;波刺自动化负责智能传感器设备及其配件的研发、生产及销售,同时也是公司智能 切割头扩产项目的开展主体之一,负责智能切割头的机械设计和机械制造。

  公司管理架构成熟,核心研发团队稳定,研发队伍逐年壮大。公司核心技术团队从事 工业自动化产品研制十余年,积累了丰富的技术研发与产品经验,对行业技术发展拥有深 刻见解。公司 5 位创始人均来自上海交通大学自动化相关学科,在公司管理及技术研发方面均具有明确的分工:在管理方面,唐晔任公司董事长和总经理,代田田任副总经理,万 章任监事会主席;在研发方面,代田田、万章、谢淼和卢琳每人分别深入负责两个研发方 向,分工明确且相互配合,核心研发团队较为稳定。在创始人及核心技术团队的带领下, 目前公司已组建了一支稳定、专业、高素质的研发团队。公司研发团队逐年壮大,截至 2021H1,公司研发人员数量达 152人,占公司职工总人数的 44.19%。

  当前公司核心业务为激光切割运动控制系统。公司以激光切割运控系统业务为核心, 发展了包括随动控制系统、板卡控制系统、总线控制系统在内的三大主要产品,其中,随 动系统和部分板卡系统主要应用于中低功率激光切割机;总线系统和少部分板卡系统应用于高功率激光切割机。此外,公司其他产品还包括高精度视觉定位系统、I/O 扩展模块、轴 扩展模块、管材套料软件、平面套料软件等。公司激光切割运控系统营收占据收入大头, 2021H1,公司的随动系统、板卡系统、总线%。

  公司拟通过募投项目,从当前的激光切割运控系统主业,纵向延伸智能激光切割头业 务、横向拓展智能焊接机器人业务。目前公司各业务的开展情况如下:1)激光切割运动控制系统:目前公司中低功率的随动及板卡系统市占率为 60%以上;高功率总线%左右,并在逐年提升中。2)智能切割头:公司拟募集 3.78亿元投入到智能切 割头业务,目前公司已完成切割头业务,并实现部分批量,后续将实现 3KW 以上全功率段 覆盖。3)智能焊接机器人及控制系统:公司拟募集 3 亿元投入到智能焊接机器人及控制系统产业化项目中,目前该项目处于正常推进状态,公司已完成立项调研及相关方案设计工作。4)其他相关产品:主要包括高精度视觉定位系统、I/O 扩展模块、轴扩展模块、管材 套料软件、平面套料软件等业务。

  公司业绩持续快速增长。1)分年度来看:在营收端,公司 2017-2020 年营收年均复 合增速达 39%,2021 年前三个季度营收已超过 2020 年全年营收;在利润端,公司 2017-2020 年归母净利润年均复合增速达 41%,根据公司 2021 年业绩预告,2021 年归 母净利润同比增速为 51%左右。2)分季度来看:从 2020 年 Q2 到 2021 年 Q3 连续六个 季度,公司营收同比增速均保持在 40%以上,扣非归母净利润同比增速均保持在 30%以上。 公司业绩保持高增长的主要原因在于:国内制造业对自动化和智能化的激光切割机需求增 加,公司的切割运控产品性价比强、市占率高。

  公司综合毛利率保持在 80%以上,期间费用率控制良好。公司 2017~2021Q1-3 的毛 利率水平稳定维持在 80%以上,净利率水平几乎保持在 60%以上,毛利率和净利率保持在 较高水平的主要原因是:激光切割控制系统在激光切割设备中的价值量占比较低,但功能 较为核心,且公司作为激光切割控制系统的龙头,产品性价比较高,具备较好的议价能力。 另外,公司在 2017-2021 年 Q1-3 保持了良好的控费能力,在收入规模提升的趋势下,公 司的期间费用率整体呈现下降趋势。(报告来源:未来智库)

  2. 激光切割运控:预计 2025 年市场空间约为 32 亿元,公司拥有超强技术护城河

  激光切割技术降本提效优势明显,对传统切割方式不断形成替代。激光切割技术是利用 激光束高功率密度的性质,将激光汇聚到很小的光点上,使材料快速加热,达到沸点后汽化 形成空洞,再通过移动激光光束在材料表面造成切缝,完成对加工物体切割的一种新型切割 技术。在传统的切割技术中,等离子切割局限于导电金属,切割精度和切边质量不高;水射 流切割的切割速度过慢,不适合大规模化生产。而激光切割技术可应用于金属和非金属材料 的加工,具有不接触物体、切割速度快、切割质量高的特点,可提升加工效率,降低加工成 本,因此在钣金加工、3C 等行业得到广泛应用,能够对传统切割方式不断进行替代。

  激光切割运控系统为激光切割设备的“大脑”,可助力设备实现自动化和智能化。运 控系统是自动化机械的核心,是不同品牌设备形成差异化的重要环节,一般由运动控制器、 伺服系统、负载等硬件和控制算法等软件组成。运控系统的完整工作流程是:1)运动控制 器下达指令后,伺服驱动器将其转化为电流,驱动电机旋转,带动工作机械运行;2)电机 上的编码器经过信号处理,将电机的信息实时反馈给运动控制器;3)运动控制器进行实时 调整,保证整个系统的稳定运转。因此,依托编码器进行实时反馈的功能,运控系统可以 准确调节终端执行机构的位置、速度、转矩等输出参数,完成预期的动作,帮助激光切割 设备实现自动化和智能化。

  运控系统“小而精”,竞争格局较优、产品毛利率水平较高。在一套激光切割设备中, 激光器成本占比最高,约为 40%;而运控系统成本占比较低,约为 5%。运控系统由于功 能和地位较为核心,且在激光切割设备中的价值量占比相对较少,所以议价能力强,且由 于市场空间较小、进入壁垒高,行业参与者较少,故激光切割运控系统产品在产业链中毛 利率水平最高。以激光运控龙头柏楚电子为例,其中低功率运控系统的毛利率水平达到 80% 以上。

  2.2 需求空间:高功率快速增长,预计 2025 年市场空间约为 32 亿元

  激光产业未来发展向好,中长期持续保持高景气。目前我国激光应用渗透率仍相对较 低,正跟随发达国家加速迈入“光加工”时代,2019 年我国激光切割设备销量仅为金属切 削机床销量的 9.7%,因此,国家一直重点鼓励和大力支持激光行业,激光行业享受多项政 策优惠。在国家产业政策推动下,汽车制造、机械加工、航空航天、船舶等领域有望大面 积推广使用激光技术,下游应用领域的拓展将进一步促进我国激光行业的健康持续发展。 并且,我国激光产业的应用场景将不断拓展(如 3C、动力电池、光伏等),激光加工(激 光切割、激光焊接等)渗透率将不断提升,激光加工市场在较长时间内,仍将保持快速增 长的态势。激光行业成长性好,中长期有望持续维持高景气。

  (一)中低功率:激光器降价提升设备性价比,拉动中低功率运控系统需求稳健增长

  国内激光器厂商“以价换量”以提升市占率。随着国内激光产业链配套日趋成熟、技 术壁垒逐渐被打破,多家企业纷纷融资扩产,买方市场形成,部分激光器龙头企业倾向于 采取“以价换量”的措施,稳固甚至扩大市占率。同时,国内激光器厂商通过优化结构、 提高部件自产率和扩大规模效应等方式,实现降本,因此中低功率激光器可以实现结构性 降价,未来国内中低功率激光切割设备有望继续保持性价比优势。

  激光器降价提高设备的性价比,加速中低功率激光切割设备及配套的运控系统需求释 放。相比于传统的等离子切割、火焰切割和刀具切割,激光切割无论在切割精度还是切割 速度上,都表现出更优异的性能。而激光器是激光切割设备中成本占比最高的部分, 2016-2020 年,随着国内主要厂商的中低功率激光器价格不断下调,激光切割设备的一次 性购置成本也有所下降,因此设备性价比得到提升,终端用户更愿意将传统的切割设备, 逐渐替换为成套的新型激光切割设备,这加速了设备及配套运控系统需求的较快释放,国 内中低功率段激光切割设备销量从 2016 年的14100 套,逐年上升到2020 年的42000 套, 销量 CAGR 达到 31.37%。

  中低功率运控系统需求有望持续稳健增长,预计 2025 年国内市场规模约 12.5 亿元。 1)在量上:近年来,中低功率激光器的价格持续降低,激光切割设备渗透率快速上升,预 计后续设备需求稳健增长,带动中低功率运控系统销量增长。保守估计,2021-2025 年中 低功率运控系统的需求增速分别为 40%、10%、10%、8%和 5%;2)在价上:运控系统 价值量占比较低,但是在设备中居于核心的“大脑”地位,并且运控软件更新迭代、优化升级的频率高,价格下降可能性较小,2025 年有望继续保持在 1.55 万元/套的水平。因此 我们预计,2025 年中低功率运控系统需求量约 8.1 万套,对应市场规模约 12.5 亿元。

  我们预计未来五年,高功率运控系统销量将实现快速增长,这得益于高功率激光器销 量提升带动高功率激光切割设备需求加速释放。以下是促进高功率激光器销量提升的三重 驱动力:

  (1)激光切割“高功率化”是未来的趋势。随着激光行业的发展,高功率的激光切 割设备已经成为市场关注的热点。为了进一步提升激光切割设备的功率和效率,德国通快 和瑞士百超已经推出了万瓦级激光切割设备,其他国内厂商也争相推出更高功率、更快速 度和更强加工能力的激光设备。1 万瓦级的激光切割设备将在不久的未来得到普及,3 万 瓦甚至更高功率的激光切割设备也即将大量进入市场。顺应激光切割设备行业“高功率化” 的趋势,IPG 和锐科激光相继推出了万瓦功率段以上的光纤激光器,且未来将朝着更高功 率进行研发设计和制造,高功率激光器市场应用正处于蓬勃发展期。

  (2)高功率激光器仍存在较大降价空间。相较于中低功率激光器市场,高功率激光 器价格仍有较大可下降空间。以 10KW 的国产激光器为例,其平均价格远高于 1KW 国产 激光器价格的 10 倍;且 10KW 激光器的平均毛利率为 30%-40%,约为 1KW 激光器平均 毛利率的 3 倍,因此高功率激光器的价格仍有较大下调空间。根据国内激光器企业采取“以 价换量”的措施,持续拓展市场份额,未来预计将迎来高功率激光器市场的放量拐点。

  (3)高功率激光器国产化率提升空间大。2020 年,低功率激光器的国产化率已达 90.5%,而高功率激光器国产化率不足 40%,高功率激光器国产替代进程有望继续加快, 预计 2021 年国产化率达 50%以上,2025 年上升到更高水平。因此,在高功率激光器价 格区间下调、国产化率提高的趋势下,高功率激光切割设备及运控系统需求将进一步提升。

  高功率运控系统需求量有望快速增长,预计 2025 年市场规模约 20 亿元。1)在量上: 高功率激光器市场处于蓬勃发展期,国产化率提升可期,且高功率激光器价格降价空间较 大,因此高功率激光器销量预计快速增长,带动高功率激光切割设备需求加速释放,对应 高功率运控系统需求高速增长,因此我们假设 2021-2025 年高功率运控系统需求增速分 别为 60%、40%、30%、25%和 20%;2)在价上:和中低功率段类似,运控系统在激光 切割设备中的价值量占比不高,但作为激光切割设备的“大脑”,价格下降的可能性不高, 预计2021-2025 年高功率激光切割运控系统价格仍然保持在3.5 万元/套。因此我们预计, 2025 年高功率运控系统需求量约 5.7 万套,对应的市场规模约 20 亿元 。

  结合以上分析,预计未来中低功率激光切割运控系统销量保持稳健增长,2025 年需 求量约为 8.1 万套,对应市场规模约为 12.5 亿元;预计未来高功率激光切割运控系统销量 实现快速增长,2025 年需求量约为 5.7 万套,对应市场规模约为 20 亿元。综合中低功率 运控系统和高功率运控系统的市场空间测算,我们预计,2025 年国内激光切割运控系统 市场空间约 32 亿元。

  公司在中低功率运控系统领域市占率 60%,高功率运控系统市占率国内第一。1)在 中低功率运控系统中:国内前三家企业(柏楚电子、维宏股份、奥森迪科)的市场占有率 约为 90%,国产运控系统已经基本实现了国产替代。公司深耕运控系统多年,目前处于领 先地位,占据 60%以上的市场份额;2)在高功率运控系统中:国际上主要的知名企业包 括德国倍福、德国 PA、西门子等,国际厂商市占率约为 81%,占据绝对优势;国内厂商 市占率不足 20%,公司约占据 17%的市场份额,市占率处于国内第一。

  (一)中低功率:运控系统市占率有望维持 60%。在中低功率段,公司主要竞争对手 是维宏股份和奥森迪科等国内厂商,与竞争对手相比,公司中低功率运控系统的相关技术 已达到国际领先水平,产品在稳定性、可靠性、精度、速度、易用性等各方面均具备明显 优势。作为该领域的龙头企业,公司可以及时获取客户需求,快速实现产品的更新换代。 公司中低功率运控系统的客户粘性较强,未来公司随着规模效应和品牌优势的进一步扩大, 有望在中低功率领域继续保持领先优势,维持 60%的市占率。

  (1)与国外竞争对手比较:公司产品兼具三重优势,在激光切割细分领域竞争力更 强。1)专业化优势:德国倍福、德国 PA 等国际厂商提供的运控系统,主要为开放或半开 放式,并非为激光切割领域而定制,而是基于标准数控系统开发的切割软件,操作复杂, 且要求操作者须具备一定的数控编程能力,易用性较差;而公司的运控系统主要为标准化 封闭式产品,专门针对激光切割市场而研制,并且公司推出的“CAD、CAM 和 NC 三合 一激光切割控制系统”,能大幅降低用户的操作门槛和学习成本,简化装机和调试过程, 节约终端用户的生产时间。2)性价比优势:国外厂商提供的高功率运控系统,价格相对较 高,且维护周期较长;而公司提供的高功率运控系统,产品稳定性等性能与国外产品接近, 性价比相对更高,因此更易受到国内客户的青睐。3)客户优势:由于激光切割运控系统是 整机设备的核心部件,更换其他品牌的产品可能存在一定的技术风险,且需要付出更多硬件设计和研发成本,因此,运控系统的客户粘性强,客户较少主动更换品牌,所以公司在 中低功率段积累的客户优势,更易迁移到高功率段。综合以上三重优势,与国外竞争对手 相比,公司的高功率运控系统更专注于激光切割领域、具备更高的性价比、积累了更强的 客户优势,因此公司产品竞争力相对较强。

  (2)与国内竞争对手比较:核心技术打造护城河,公司有望扩大领先优势。高功率 激光切割设备主要应用于中厚板的切割过程,因此成本节约显得尤为重要,对运控系统的 稳定性等技术要求更高。相比于国内其他厂商,公司全面掌握了激光切割所需的 CAD、CAM、 NC、传感器和硬件设计这五大底层核心技术,并先后研发了包括 CypNest、CypCut、 FSCUT 在内的多种软件,形成了一套激光切割整体解决方案,使得各环节与各部件、软件 与硬件均可实现良好兼容,产品稳定性高,具备其他国内厂商无可比拟的优势。目前在高 功率运控系统领域,公司市占率远远高于其他国内厂商,未来有望继续扩大领先优势。

  结合以上分析,1)在中低功率领域:相较于国内外厂商,公司具备龙头优势,强者恒 强,市占率有望持续保持在 60%以上;2)在高功率领域:相较于国外厂商,公司的运控 系统具有专业化优势、性价比优势和客户优势,并且高功率激光器国产化能加速公司市占 率提升的进程;相较于国内厂商,公司的运控系统具有稳定性高、精度控制高等技术优势。 并且公司在运控系统领域耕耘多年,拥有优质的客户资源和销售渠道,我们预计,公司高 功率激光切割运控系统市占率或将同样达到 60%。(报告来源:未来智库)

  3. 智能切割头:预计 2025 年市场空间约为 26 亿 元,公司即将迎来业绩收获期

  切割头充当“四肢”的角色,与控制系统实现协同互补。切割头是将激光光束引入工 作台的配件,是激光切割设备的三大主件之一。切割头在激光切割中的工作流程是:激光 器产生激光,通过外光路传输,在切割头内经聚焦镜聚焦后,作用于被加工材料表面,将 材料气化或者在切割气体辅助下形成熔池,以实现吹散被激光融化的金属熔渣或助燃。激 光切割运控系统与切割头是大脑与四肢的关系,运控系统用于控制切割头的运动轨迹、切 割头与被切割物体之间的距离,运控系统与切割头软硬结合,需要在信息收集、传输、反 馈的同步性和精密性上达到很高的契合,才能实现高精度和高可靠性的激光镜片位置控制, 进而实现高质量的激光加工工艺和加工效果

  “自动对焦+搭载更多传感器”,智能切割头比传统切割头更胜一筹。由于高功率激 光切割的工作环境恶劣,设备需要在高温、高湿、粉尘污染大的环境下运行,外部环境和 切割头内部任何微小的变化都会对设备性能和切割效果产生较大影响,因此近年来,市场 对于激光切割头“智能化”需求趋势明显,智能切割头优势在于:智能切割头配备了各种 传感器,可以监控聚焦镜、切割气体和传感头的实时温度、腔体气压、湿度、位移等参数, 以数字化的形式传达出各种工作状态,及时将工况信息传递回控制系统,由控制系统进行 实时调整和监测,有助于最大程度保证激光切割设备的工作效率及切割精度。以德国普雷 茨特生产的 ProCutter Zoom 2.0 智能切割头为例,其全自动调焦装置的焦点调整范围为1.2-4.0 倍,能够实现用一台智能切割头切割不同材质和不同厚度的钣金;并且该智能切割 头搭载了高度传感器、LED 条等先进的灵敏器件,能够通过远程监控,将传感器的检测数 据在 APP 或控制程序上同步显示,可以在提高切割精度的同时,提高工件的良品率,实现 高品质加工。

  国外厂商在智能切割头市场处于垄断地位。目前下游的激光切割设备整机厂商使用的 高功率切割头大部分为国外进口,受制于国内外使用环境差异和国外切割头制造厂商的自 我技术保护,很难与国产的控制系统达到无缝适配,既无法及时有效的反馈切割设备的外 部工况信息,也无法将切割头内部的变化传递回控制系统,因此导致的切割效率降低乃至 机器损毁都成为了高功率激光切割设备的应用难题。德国通快,瑞士百超,日本天田等国 际一流厂家,通常选择自研激光切割头,并将激光切割控制系统和切割头组合成为整体解 决方案,提高整机的效率和稳定性,形成较高的技术壁垒。未来,进军高功率激光切割市 场是国产企业的重要战略目标。

  3.2 需求空间:绑定高功率设备,预计 2025 年市场空间约为 26 亿元

  智能切割头主要被安装在高功率激光切割设备上。相较于中低功率激光切割设备,高 功率激光切割的工作环境更加恶劣,出于加工销量及精度考虑,因此,高功率激光切割设 备对切割头的自动化和智能化要求更高,且出于对成本节约的考虑,智能切割头目前主要 被搭载在高功率激光切割设备上。所以,在估算智能切割头市场规模时,我们保守进行计 算,仅考虑其被搭载在高功率切割设备上所产生的需求,以下为我们预测智能切割头市场 空间的两种方法:

  (1)增量市场:1)在量上:智能切割头具备高度智能化与自动化特征,非常适合应 用在高功率激光切割领域。因此我们假设,智能切割头的增量需求与高功率激光切割设备 1:1 搭配销售,根据本文 2.2 节我们对高功率激光切割设备的需求预测,2025 年国内高功 率激光切割设备需求约为 5.7 万套,对应 2025 年国内智能切割头增量需求约 5.7 万台。2) 在价上:我们参考柏楚电子主要规划生产的智能切割头产品 BLT42X(3 万元/台)、BLT64X (6 万元/台)和 BLT75X(10 万元/台)的定价,柏楚电子负责生产智能切割头的子公司 波刺自动化 2020 年、2021 年 Q1-3 分别实现智能切割头销售 221、1111 台,营业收入 分别为 1096.84、5541.49 万元,可以推算出 2020 年和 2021 年智能切割头平均售价约 为 5 万元/台。未来,随着高功率激光器国产替代和降价放量,带来高功率设备需求快速提 升,预计智能切割头应用范围将更为广泛、售价或较为平民化,保守假设 2022-2025 年 智能切割头均价,由之前的 5 万元/台降低为 3.5 万元/台。因此,预计 2025 年国内智能 切割头增量市场规模约为 20 亿元。

  (2)存量市场:因激光切割头的工况环境相对恶劣,其使用寿命相比激光切割设备 而言更短,通常情况下,激光切割设备的使用寿命在 5 年左右,激光切割头平均使用寿命 为 2 年左右(高功率寿命会更短),是激光切割设备整机寿命的一半不到,因此我们还需 要考虑智能切割头的存量市场。1)在量上:保守估计,以 50%作为激光切割头达到 2 年 使用寿命后的替换率,对激光切割头的存量市场容量进行估算。因此,第 t 年的存量需求 来自于第 t-4 年和第 t-2 年的替换需求,以 2025 年为例,其存量市场由 2021 年需替换的 切割头(20800X0.5X0.5 台)和 2023 年需替换的切割头(37856X0.5 台)构成。因此, 预计 2025 年智能切割头存量需求将达到约 2.4 万台。2)在价上:假设在存量市场上,智 能切割头的平均售价与增量市场上的平均售价保持一致,2022-2025 年保持为 3.5 万元/ 台。因此,我们预计 2025 年国内智能切割头存量市场规模约为 8 亿元。

  根据预测方法一,在增量市场上,我们预计 2025 年国内智能切割头增量需求约为 5.7 万台,对应市场规模约为 20 亿元;在存量市场上,我们预计 2025 年国内智能切割头存量 需求约为 2.4 万台,对应市场规模约为 8 亿元。因此,结合增量市场和存量市场,我们预 计 2025 年国内智能切割头需求量约为 8.1 万台,对应市场空间约为 28 亿元。

  绑定高功率切割设备,预计 2025 年国内智能切割头市场空间约为 26 亿元。1)在价 上:我们假设智能切割头的平均价格与预测方法一中的平均价格保持一致,即假设 2022-2025 年智能切割头价格,由之前的 5 万元/台降低为 3.5 万元/台。2)在量上:由 于智能切割头是消耗品,工作环境恶劣,因此替换周期短于激光切割设备。我们综合保守 假设智能切割头的需求量是高功率激光切割设备需求量的 1.3 倍,通过我们之前对高功率 激光切割设备的预测,可以推算出 2025 年国内智能切割头需求量约为 7.4 万台,对应市 场空间约为 26 亿元。

  结合以上分析,在方法一中,我们预计 2025 年国内智能切割头需求量约为 8.1 万台, 对应市场空间约为 28 亿元;在方法二中,我们预计 2025 年国内智能切割头需求量约为 7.4 万台,对应市场空间约为 26 亿元。出于谨慎性原则,取较小者作为最终预测结果,我 们预计 2025 年国内智能切割头需求量约为 7.4 万台,对应市场空间约为 26 亿元。

  激光切割头市场分领域集中,国外厂商在高端市场优势明显。目前,国内激光切割头 市场的主要参与者为德国 LT、德国 Precitec、深圳万顺兴、上海嘉强这四家企业,竞争格 局较为集中。从应用领域来看:在三维五轴切割头市场,几乎不存在能与德国 LT 相杭衡的 产品;在平面切割头市场,以德国 Precitec 为代表的国外品牌在 6KW 以上市场的占有率 超过 90%,国内品牌在 3KW-6KW 的市场占有率约为 80%。

  公司控股波刺自动化,纵向进入智能切割头市场。公司为了开发与智能硬件相匹配的 总线控制系统,启动了智能激光切割头控制系统的研发,致力于搭建总线激光智能硬件生 态圈。但由于智能激光切割头的技术含量高、开发难度大,为控制风险,公司于 2018 年 10 月参股设立波刺自动化;经过一年时间的持续研发和产品迭代,子公司波刺自动化于 2019 年实现了 BLT83X 的小批量试制,同年 11 月,公司收购波刺自动化 46%的股权至 86%,实现对波刺自动化的控制,继续在智能切割头领域稳步发展;2020 年,波刺自动 化在 BLT83X 的基础上,研制出了 BLT64X 系列智能激光切割头,产品获得客户认可,当 年实现销售智能激光切割头 221 套;2021 年 Q1-3 实现销售 1111 套,顺利帮助公司进 一步打开智能切割头市场。在盈利能力上,波刺自动化的盈利质量逐渐好转,2021 年 H1 已经实现扭亏为盈,目前净利率处于逐渐提升的阶段。

  公司拟募投智能切割头扩产项目,规划产能为 14800 台/年。目前公司共有两款智能 激光切割头,即 BLT64X 系列和 BLT83X 系列产品,适用功率段为 6KW-15KW。公司进 入市场较晚,受限于场地、设备、人员以及外协厂商的交付能力,产能无法满足下游客户 日益扩大的需求,因此,公司拟募集 3.78 亿元,用于智能切割头扩产项目,由公司和控股 子公司波刺自动化合作建设,建设期为 2 年。预计 2025 年智能切割头扩产项目达产后, 公司将打造出六大智能切割头产品系列,产能达到 14800 台/年,届时公司的智能切割头 将覆盖各功率段,满足客户的一站式采购要求。且项目实施达产后,智能激光切割头所需的大部分光学元件和机械加工元件实现自主生产,控制电路和驱动电路自行研发、外协生 产,上游元件采购成本降低以及扩产后生产成本摊薄,从而降低整体成本。

  1)切割控制系统与智能切割头处同一产业链,公司产品交互优势明显。相较于国内其 他厂商,公司是从软件业务切入到硬件业务,运控系统和切割头之间可以做到完美交互, 具有其他企业不可比拟的优势;相较于国外厂商,公司的国产智能切割头产品性价比高, 服务响应周期短,能做到与国内运控系统无缝衔接。公司在 2020 年慕尼黑上海光博会中, 展出了 BLT640 智能切割头和 BLT831 智能切割头,正式进军智能切割头硬件市场,完善 公司产业结构。

  2)目标客户与现有客户重叠,通过现有客户了解智能切割头的产品需求,客户资源优 质。相比于国外生产的激光切割头,公司生产的切割头具备本土化作业的优势,公司生产 的切割头可以与本土生产的激光器和本土作业环境达成配合,操作便捷、便于调试,后续 服务的及时响应和保障性更强,应用场景也更加灵活和广泛。目前公司已有过包括领创激 光、嘉泰激光等在内的 600 多家国内激光设备制造商客户和合作伙伴,公司现有的销售网 络能为“运控系统+切割头”的销售模式提供一定的渠道保证。

  3)公司已开展相关业务的小批量销售:2020 年,波刺自动化当年实现销售智能激光 切割头 221 套;2021 年 Q1-3 实现销售 1111 套,顺利帮助公司进一步打开智能切割头 市场。截至 2021 年 9 月 30 日,公司的智能激光切割头业务在手订单数量为 110 套,已 与下游客户签署的框架协议/意向性协议的订单数量为 825 套,产品逐渐获得客户认可。

  4. 钢构焊接业务:预计 2025 年市场空间约为 240 亿元,公司有望拓宽业务边界

  钢结构产业发展持续向好,钢构连接普遍采用焊接。钢结构主要由型钢和钢板等制成 的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,是主要的建筑结构类型之一,因其自重较轻,且施工 简便,被广泛应用于大型厂房、场馆、超高层建筑等领域。2015-2020 年,我国钢结构产 业发展较快,钢结构产量 CAGR 约为 12%,2020 年达 8900 万吨;钢结构产值 CAGR 约 为 11%,2020 年达 8100 亿元。2020 年来,国家政策推动钢结构产业持续发展,住建部 等多部门联合发布《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》,鼓励医院、学校等公共 建筑优先采用钢结构,并且中央发布的“十四五”规划和 2035 年远景目标,均指出大力 发展绿色建筑,这有利于钢结构应用比例的提升。钢结构产业的发展对焊接需求量巨大, 钢结构连接普遍采用焊接技术,因为相比于螺栓连接和铆钉连接,焊接具有不削弱构件截 面、节约钢材、效率高的优点。

  钢构焊接自动化程度低,焊接工人供需缺口大。1)焊工需求大:目前我国建筑钢结 构多是非标设计,属于单件小批量生产,构件品种多,工艺复杂,因此实现全自动化焊接 存在着较大困难,基本依靠大量焊接工人实现钢构焊接。随着钢构产业的持续发展,对焊 工焊接的需求将更加迫切。2)焊工供给少:目前国内普遍呈现焊工短缺的现状,我国人力 资源和社会保障部发布的《2021 年第三季度全国招聘大于求职“最缺工”的 100 个职业 排行》显示,焊工是前十大“缺工”职业。不少焊工面临着工资水平与工作环境、工作强 度不匹配的现状,长期留下的比例不高,并且“90 后”、“00 后”的毕业生职业选择更 加多元,未来焊接工人的供需紧张程度或将进一步加大。

  工业机器人产业地位提升,焊接机器人有望填补焊工缺口。国务院印发的《“十三五” 国家战略性新兴产业发展规划》,进一步将工业机器人产业作为国家新型产业重点之一, 推进我国工业机器人产业快速发展。在政策加码下,2015-2020 年,我国工业机器人市场 规模持续扩大,工业机器人产量 CAGR 约为 48%,工业机器人销量 CAGR 约为 20%。焊 接机器人是我国最主要的工业机器人之一,操作简单、能实现连续工作、生产效率高,而 且可以克服焊工在生产中的局限性,因此被广泛应用于消费电子、汽车制造、工程机械、 城市建设等领域。焊接机器人产业的蓬勃发展,有望缓解工厂“招焊工难”的问题,逐步 填补部分焊工供需缺口。

  智能焊接机器人具备免示教功能,专注于钢结构等非标工件的焊接。焊接机器人分为 示教焊接机器人和智能焊接机器人两类。示教焊接机器人主要需要人工示教来编辑焊缝的 加工路径,由于非标准化操作的示教过程耗时较长,因此示教焊接机器人大多应用于重复、 标准化的加工中;而智能焊接机器人通过智能焊接离线编程软件、智能焊缝跟踪系统、智 能焊接控制系统来生成焊缝加工路径,可以实现免示教功能,缩短调试周期,进一步提升 智能焊接机器人的自动化程度,更适合小批量非标工件的柔性加工过程。

  4.2 需求空间:机器换人正当时,预计 2025 年市场空间约为 240 亿元

  “机器换人”需求迫切,钢构智能焊接机器人性价比高。钢结构行业对焊接工艺需求 较大,但焊工在国内普遍短缺,且国内熟练焊工的年薪约为 18 万元,给企业带来了较大 的招工压力和用工成本,所以近年来,企业在智能焊接方面的需求日益迫切。钢构智能焊 接机器人性价比高,替换人工优势明显,保守估算,按 1 台钢构智能焊接机器人替代 2 个 人工测算,2 位熟练焊工年薪合计 36 万元,钢构智能焊接机器人单价约 为 28 万元/台,不到两个焊工年薪的 80%。出于较强的成本驱动因素,未来在钢构焊接领 域,钢构智能焊接机器人有望逐步替代现有的焊工。

  “机器换人”模式下,预计 2025 年钢构智能焊接机器人整体市场规模约 240 亿元。 在焊工供需缺口持续扩大、机器换人需求迫切的背景下,钢构焊接机器人市场规模有望逐 渐扩大。在中性假设之下,我们预计 2025 年国内钢构智能焊接机器人整体市场规模约 240 亿元。具体的假设和分析过程如下:

  (1)钢结构产量:2015-2019 年全国钢结构产量 CAGR 约为 12%,2019 年我国钢 构产品产量为 7920 吨,在政策加持下,钢构产业有望持续向好发展,假设 2019-2025 年 全国钢结构产量 CAGR 为 15%;

  (2)焊工平均焊接能力:根据我国上市钢构企业的年报数据,2019 年我国上市钢构 企业焊工每人每年平均焊接能力约为 400 吨。保守假设焊工的年平均焊接能力保持不变;

  (3)1 台机器可替代焊工数:假设到 2025 年,每 1 台钢构智能焊接机器人可以替代 n 个焊工,由于钢构智能焊接机器人工作效率高,且工作时长大大高于焊工,保守假设,1 台机器可以替代 2-3 个焊工;

  (4)机器换人渗透率:由于焊工供需缺口大,但企业对钢结构产品焊接的需求迫切, 因此钢构智能焊接机器人替换焊工的趋势逐渐明朗,假设到 2025 年,机器换人渗透率为 为 m,保守预计机器换人渗透率在 30%-60%之间;

  (5)智能焊接机器人价格:钢构智能焊接机器人单价约为 28 万元/ 台,我们假设 2025 年智能焊接机器人售价也为 28 万元/台。

  在上述假设条件下,2025 年我国钢结构产品的产量约为 18319 万吨,焊工每人每年 平均焊接能力约为 400 吨,对应焊工需求至少为 46 万人,若用钢构智能焊接机器人替换 部分的焊工,中性假设下,每 1 台智能焊接机器人替代 2.4 个焊工,在机器换人渗透率为 45%的情况下,对应的钢构智能焊接机器人需求量约8.6 万台(18319 ÷ 400 × 45% ÷ 2.4 = 8.6),在每台售价 28 万元的情况下,对应市场规模约为 240 亿元。

  钢构智能焊接机器人软件部分占比约为 30%,对应市场空间约为 72 亿元。目前市场上 尚未有成熟应用于钢构领域的智能焊接机器人,我们以柏楚电子规划生产的钢构智能焊接机 器人及控制系统为例,其软件部分包括智能焊接离线 万元/套)、智能焊缝跟 踪系统(5 万元/套)、智能焊接控制系统(2 万元/套);硬件部分包括焊接变位机(5 万元/套)、智能焊接机器人工作站(15 万元/套)和工件视觉定位系统(2 万元/套),因此 软件部分的价值量占比约为 30%,在机器换人渗透率为 45%、1 台机器可替代焊工 2.4 个 焊工的情况下,对应 2025 年钢构智能焊接机器人整体市场空间约 240 亿元,则软件部分的 市场空间约为 72 亿元。

  钢构智能焊接机器人市场为蓝海市场,柏楚拟推出取代人工示教模式进行自动化智能焊 接的机器人及控制系统。在工业机器人领域,目前 ABB 集团、FANUC(发那科)、KUKA (库卡)、Yaskawa(安川)等为市场上主要的工业机器人本体制造商,并且它们主要提供 示教机器人,应用于装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等多种生产环节中,并未针对钢 构焊接细分市场单独开发出智能化所需的各种关键技术;且目前国产焊接机器人大多数为需 要人工示教的半自动化模式,公司拟开发的工件视觉定位系统、智能焊缝跟踪系统通过视觉 传感器识别工件和焊缝,智能焊接离线编程、控制系统通过 CAD 技术、CAM 技术、NC 技 术进行焊接机器人加工工艺控制,达到取代人工示教模式进行自动化智能焊接的效果。目前 市场上尚未有成熟应用于钢构领域的智能焊接机器人与公司参与竞争,钢构智能焊接机器人 市场为蓝海市场。

  公司拟募集资金 3 亿元,用于智能焊接机器人及控制系统产业化项目。公司拟募投资 金 3 亿元,用于研发的智能焊接机器人产品应用于钢结构件的焊接过程。本次募投项目所 规划的 6 大类产品组合起来形成一套完整的智能焊接机器人解决方案。其中,智能焊接离 线编程软件、智能焊缝跟踪系统、智能焊接控制系统为智能焊接机器人的必备部件,故产 能规划数量统一为 3,000 套;部分产品为可选部件,工件视觉定位系统、焊接变位机以及 智能焊接机器人工作站,故规划的产能数量不同。智能焊接机器人及控制系统产业化项目 的建设期为两年,该项目达产后将帮助公司由激光切割领域横向延伸到焊接领域,从而打 开更大的市场空间,并且有助于逐步完成进口智能焊接机器人的国产化,实现国内钢结构 焊接领域的智能焊接人工替代。

  公司进军焊接领域具有技术优势,目前已研制出产品雏形。智能焊接所需的底层技术, 除焊接工艺之外,与激光切割控制中的核心技术是相同的。因此,公司在激光切割领域所 掌握的全套无短板的 CAD、CAM、NC、传感器和硬件技术,将为公司进军焊接领域提供 良好的技术保障;另外,公司的核心创业团队和管理层均来自于上海交通大学自动化等工 科专业,建立柏楚电子后在运动控制领域深耕十余年,积累了深厚的技术实力及行业经验. 目前为止,公司已经研制出焊缝跟踪传感器软硬件原型,能够初步识别简单焊缝;公司已 经研制出机器人离线编程软件 demo,能够对机器人与工件进行 3D 建模,并模拟焊接加 工;公司已经研制出基础的机器人控制系统,能够控制 6 轴焊接机器人进行空间轨迹运动。 待募集资金到位后,研发进度有望加快,预计产品不久将推出市场。

  公司已与客户签署意向购买协议,未来有望快速占领市场。焊接机器人的成本在钢构 工程的总成本中占比较低,下游客户自主从事焊接机器人研发的经济效益不高,因此,钢 结构企业更愿意选择外购智能焊接机器人产品。目前,公司已分别与江苏宏宇重工、江苏 八方钢构和中建钢构江苏公司签署了意向购买协议,各方拟采购公司研发完成的智能焊接 机器人及相关配套系统、配件合计分别不低于 50 套、20 套、5 套,金额分别为 1750 万元、 700 万元、175 万元,合计拟采购金额约 2625 万元。除签署意向购买协议外,江苏宏宇 重工、中建钢构江苏配合公司拟对研发中的实验样机进行实验和测试;山东宁大钢构公司 为公司进行工件视觉定位系统精确度测试。公司将逐步开拓国内终端市场,同时向焊接机 器人 OEM 厂商销售智能焊接机器人控制系统,拓展钢构焊接智能机器人细分蓝海市场。返回搜狐,查看更多