2022年諧波減速器行業(yè)深度報告

2022年諧波減速器行業(yè)深度報告

1.減速器：機器人產(chǎn)業(yè)鏈不可或缺的核心零部件

機器人品類眾多，產(chǎn)業(yè)鏈龐大。按照結(jié)構(gòu)功能和應(yīng)用領(lǐng)域，可分為工業(yè)機器人、協(xié)作機器人、服務(wù)機器人和特種機器人四大類。工業(yè)機器人：面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。自動執(zhí)行工作的機械裝臵，靠自身動力和控制能力來高精度地重復(fù)執(zhí)行特定工作。體積較大，相對而言比較危險，一般被限制在特定的工作區(qū)域獨立工作。工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈上游為三大核心零部件（減速器、伺服、控制器），中游為工業(yè)機器人（多關(guān)節(jié)機器人、SCARA平面多關(guān)節(jié)機器人、delta并聯(lián)機器人、直角坐標機器人等），下游系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域（焊接、裝卸、裝配、噴涂、上下料等），主要服務(wù)汽車、電子、金屬、化學制品和食品等對自動化、智能化需求較高的終端行業(yè)。

協(xié)作機器人：在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)人機協(xié)作的功能。相較于工業(yè)機器人，協(xié)作機器人沖破了安全護欄的束縛，可在生產(chǎn)線上與人協(xié)同工作，充分發(fā)揮了機器人的效率和人的智能。相對而言，協(xié)作機器人更輕量化，更友好，性價比更高，并且更安全，一旦發(fā)生觸碰，可立即停止。一般而言，協(xié)作機器人工作負載較小，重量較輕，只使用諧波減速器。產(chǎn)業(yè)鏈上游包括力矩電機、伺服驅(qū)動、諧波減速器、傳感器和編碼器，中游為協(xié)作機器人本體，下游覆蓋焊接膠合、組裝裝配、拋光打磨、產(chǎn)品包裝、上下料、檢測測試等工序。

服務(wù)機器人：提供服務(wù)，但不從事工業(yè)生產(chǎn)。是一種半自主或全自主工作的機器人，能為人類提供保養(yǎng)、修理、運輸、清晰、保安、救援、監(jiān)護等功能。從中長期看，人口老齡化、用工成本上升、產(chǎn)業(yè)升級都意味著這類機器人有巨大的市場潛力。服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)鏈上游包括芯片、伺服系統(tǒng)、控制器、傳感器、減速器以及機器視覺、語音識別等系統(tǒng)集成，中游包括各類服務(wù)機器人制造，下游涵蓋眾多服務(wù)行業(yè)：餐飲、酒店、醫(yī)療、養(yǎng)老、物流、消防、家政等。

特種機器人：應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域，輔助替代執(zhí)行各種任務(wù)。常見功能有采掘、安裝、檢測、維護、維修、巡檢、偵查、排爆、搜救、輸送、診斷、清潔等功能，運用于農(nóng)業(yè)、電力、建筑、物流、醫(yī)用護理、安防救援、軍事、核工業(yè)、采礦等領(lǐng)域。從工業(yè)機器人成本構(gòu)成來看，減速器是價值占比最高的核心零部件。根據(jù)OFWeek的統(tǒng)計，工業(yè)機器人中減速器/伺服系統(tǒng)/控制系統(tǒng)/機器人本體/其他這五部分的價值占比分別為35%/25%/10%/15%/15%。

減速器配套電機，降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，是機器人產(chǎn)業(yè)鏈不可或缺的核心零部件。以優(yōu)傲UR5協(xié)作機器人為例，關(guān)節(jié)處利用電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，但電機功率有限，轉(zhuǎn)速很高，這帶來兩個問題：電機直接輸出的扭矩較小，無法承受負載；機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動不需要電機那樣的高轉(zhuǎn)速。因此，通常需要在電機的輸出端安裝減速器，從而降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩。

減速器可分為通用、專用、精密減速器，其中應(yīng)用于機器人產(chǎn)業(yè)的主要為精密減速器。①通用減速器：一般指齒輪減速器、蝸桿渦輪減速器和行星減速器，以中小型為主，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)；②專用減速器：一般以大型、特大型為主，多為行業(yè)專用減速器，比如汽車減速器、光伏減速器、風電減速器；③精密減速器：以微型、小型為主，一般指RV減速器或者諧波減速器，廣泛用于工業(yè)機器人、機床、半導體、航空航天等高精度場景，尤其大量運用在關(guān)節(jié)型機器人上。

精密減速器中，相對于RV減速器，諧波減速器結(jié)構(gòu)更簡單，質(zhì)量和體積更小，單級傳動比和精密度更高，在機器人領(lǐng)域具有無可替代的地位。RV減速器：傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機器人大臂、機座等重負載部位擁有優(yōu)勢，但同時因為其重量重、外形尺寸較大的特性，無法向輕便、靈活的輕負載領(lǐng)域發(fā)展。諧波減速器：具有單級傳動比大、體積小、質(zhì)量小、運動精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點。與一般減速器比較，在輸出力矩相同時，諧波減速器的體積可減少2/3，重量可減輕1/2，這使其在機器人小臂、腕部、手部等對輕便、靈活要求較高的部件具有無可替代的優(yōu)勢。

2.TESLA人形機器人：有望成為諧波減速器的藍海市場

人形機器人，是指擁有與人類似的身體結(jié)構(gòu)，能夠使用雙足行走，具備一定的人工智能功能的機器人。由于從外形上看更親切，因而其最初的設(shè)計定位是一種服務(wù)機器人，應(yīng)用于和人類直接接觸的場景中，例如家庭、學校、餐廳、候機廳、表演等。人形機器人和服務(wù)機器人最大的區(qū)別在于人形機器人需要保持平衡。普通服務(wù)機器人有底盤，用輪式驅(qū)動，不存在摔倒問題，只需要按照設(shè)定軌跡移動，并能實現(xiàn)一定程度的爬坡即可；人形機器人比服務(wù)機器人高度更高，需要靠雙足行走，既要走得穩(wěn)，還要走得快，并需要適應(yīng)不同的地面。由于結(jié)構(gòu)更接近人形，每個關(guān)節(jié)受力更加復(fù)雜，對減速器負載和電機響應(yīng)速度要求更高。

Tesla布局人形機器人，2022年有望成為人形機器人發(fā)展的標志性年份。2021年，馬斯克首次透露人形機器人“擎天柱”概念圖和相關(guān)視頻，2022年6月21日，馬斯克宣布將于9月30日推出TeslaBot“Optimus（擎天柱）”原型機，人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)注度提升。Tesla有望將汽車自動駕駛積累的技術(shù)經(jīng)驗用于人形機器人的研發(fā)生產(chǎn)中，推動人形機器人行業(yè)發(fā)展。2022年有望成為人形機器人發(fā)展的標志性年份，2023年預(yù)計TeslaBot將進入量產(chǎn)階段。

人形機器人的核心參數(shù)：身高1.72m，與普通成年人相仿，頭部帶有顯示器，用來展示信息；自重57kg，負載20kg，挺舉68kg，手臂伸展狀態(tài)下負載4.5kg；采用Autopilot攝像頭作為視覺傳感器，F(xiàn)SDComputer作為計算核心；最大移動速度8km/小時。產(chǎn)品定位代替人類勞動，量產(chǎn)后預(yù)計單價為2.5萬美元/臺。

相較于傳統(tǒng)機器人，諧波減速器在單臺TeslaBot上的需求量更多、價值量更大。與傳統(tǒng)的工業(yè)機器人、協(xié)作機器人、服務(wù)機器人不同，人形機器人的形態(tài)和動作更接近人類，自由度更多，因而單臺TeslaBot需要用到更多的減速器。單個機械臂有6個自由度，兩條手臂和兩條腿共有24個自由度；每只手有6個自由度，共12個；軀干和頸部共有4個自由度，綜上所述，人形機器人合計40個自由度。保守估計單臺TeslaBot會使用20臺諧波減速器。兩只手臂：單個手臂可對標小型六軸多關(guān)節(jié)機器人，兩只手臂使用12臺諧波減速器。兩條腿：單條腿可對標中型六軸多關(guān)節(jié)機器人，雙腿部使用6臺RV減速器和6臺諧波減速器。頸部：負載小，共使用2臺諧波減速器。軀干：負載較大，共使用2臺RV減速器。雙手：機器人手指電機是技術(shù)難點，傳統(tǒng)電磁電機由于靈活性差、感知能力較低、控制精度不足，一般不在機器人手指關(guān)機使用，我們估計TeslaBot將使用超聲電機，可做到靜音、高精度、體積小、斷機自鎖、堵轉(zhuǎn)不燒機等功能。綜上我們預(yù)計，單臺TeslaBot共使用20臺諧波減速器，相較于傳統(tǒng)工業(yè)機器人或服務(wù)機器人，諧波減速器的使用量更多。

特斯拉Optimus成本拆分預(yù)測，假設(shè)如下：①執(zhí)行器數(shù)量：由于特斯拉Optimus尚未面世，當前已知信息僅為機身具有40自由度，其中手部12自由度，肢體（雙臂、雙腿、腰椎、頸椎）等部分具有28自由度。每個自由度需配臵1個執(zhí)行器，而28個肢體減速器中每個肢體執(zhí)行器根據(jù)性能需求不同需配備RV減速器或諧波減速器。我們假設(shè)單臺機器人需要20個諧波減速器、8個RV減速器，據(jù)此進行估算。②肢體關(guān)節(jié)執(zhí)行器核算方法：使用諧波減速器的執(zhí)行器由無框力矩電機、諧波減速器、控制器構(gòu)成，使用RV減速器的執(zhí)行器由無框力矩電機、RV減速器、控制器構(gòu)成。③成本拆分包含部件：成本拆分預(yù)測中僅包含機體的主要部件、其余零部件如線束、裝配螺絲等未計入。④零配件品牌型號選用：由于當前特斯拉Optimus主要零部件信息未知，對于信息未知的零部件，我們選用近似性能參數(shù)（即能滿足產(chǎn)品設(shè)計需求）零配件進行測算。⑤各部件參數(shù)與價格信息來自以下來源：相關(guān)公司招股書、相關(guān)公司在相關(guān)電商網(wǎng)站官方報價、銷售商報價等。具體來源參照分析依據(jù)所述。

3.諧波減速器行業(yè)分析

3.1.工作原理：巧借“錯齒運動”，結(jié)構(gòu)簡單，精度高，減速比高

諧波減速器的原理核心在于柔輪和剛輪之間的“錯齒運動”。波發(fā)生器軸承處連接電機，電機帶動波發(fā)生器一起順時針轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動過程中，橢圓形的波發(fā)生器會迫使柔輪不斷變形，柔輪上的齒會順時針依次與剛輪內(nèi)圈的每一個齒嚙合。一般情況下，柔輪比剛輪少兩個齒，波發(fā)生器每順時針轉(zhuǎn)動一圈，就使得柔輪逆時針錯位兩個齒，隨著電機的不斷轉(zhuǎn)動，這種錯位效應(yīng)連續(xù)起來，便表現(xiàn)為柔輪的逆時針轉(zhuǎn)動。假設(shè)剛輪總共有200個齒，柔輪共有198個齒，電機帶動波發(fā)生器每轉(zhuǎn)動一圈，柔輪便會旋轉(zhuǎn)2/200圈，即1/100圈。因此，電機需要轉(zhuǎn)動100圈，柔輪才會轉(zhuǎn)動一圈，減速比為100。柔輪的轉(zhuǎn)速比波發(fā)生器要小很多，這實現(xiàn)了降低電機轉(zhuǎn)速和增大輸出扭矩的效果。通過調(diào)節(jié)柔輪和剛輪的相對齒數(shù)，可獲得不同的減速比。假設(shè)剛輪總共有200個齒，柔輪總共有196個齒，比剛輪少4個齒。電機帶動波發(fā)生器每順時針轉(zhuǎn)動一圈，柔輪便會逆時針錯位4個齒，即逆時針旋轉(zhuǎn)4/200圈，即1/50圈。因此，電機轉(zhuǎn)動50圈，柔輪才會轉(zhuǎn)動一圈，減速比為50，這實現(xiàn)了不同的減速效果。

3.2.下游應(yīng)用：應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場空間廣闊

諧波減速器應(yīng)用領(lǐng)域目前以各種機器人為主，除此之外，還有數(shù)控機床，半導體、光伏、醫(yī)療等其他設(shè)備領(lǐng)域。以全球減速機龍頭哈默納科為例，其工業(yè)機器人下游占比超過50%，其余應(yīng)用領(lǐng)域相對比較分散，包括半導體制造設(shè)備、數(shù)控機床、電機制造商等其他行業(yè)。

3.2.1.工業(yè)+協(xié)作機器人下游減速器應(yīng)用及市場空間

機器人主要分為工業(yè)機器人、協(xié)作機器人、服務(wù)機器人和特種機器人四類。其中前兩類機器人主要運用于工業(yè)生產(chǎn)，第三類機器人一般不用于制造業(yè)，主要應(yīng)用于服務(wù)業(yè)。協(xié)作機器人在工業(yè)生產(chǎn)中與工人協(xié)同，因而獨立于工業(yè)機器人大類。諧波減速器廣泛運用于工業(yè)機器人和協(xié)作機器人領(lǐng)域。

工業(yè)機器人市場潛力大。受影響，工業(yè)機器人市場短期承壓，但長期來看，工業(yè)機器人隨著制造業(yè)升級，市場潛力大。①人口出生率低、老齡化、招工難、用工成本上升，機器換人具有迫切性；②《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢》規(guī)劃指出，到2025年，制造業(yè)機器人密度增長100%；③下游新能源等行業(yè)需需求；④機器人技術(shù)進步，智能化和易用性提升。根據(jù)IFR、WorldofIndustries、MIR的數(shù)據(jù)可知，未來3-4年，全球工業(yè)、協(xié)作機器人的銷量增速CAGR分別為6.0%和23.6%，中國工業(yè)、協(xié)作機器人的銷量增速CAGR分別為13.9%和44.4%。根據(jù)各類機器人在全球和中國市場的增速預(yù)測情況，可大致測算出未來4年機器人下游諧波減速器的市場空間。

工業(yè)機器人+協(xié)作機器的諧波減速器市場空間分析，假設(shè)如下:1.各類機器人產(chǎn)量：引用前瞻產(chǎn)業(yè)研究院多關(guān)節(jié)機器人、坐標機器人、并聯(lián)機器人、SCARA機器人，協(xié)作機器人的歷史數(shù)據(jù)為測算基礎(chǔ)，參考IFR、MIR對全球和中國市場工業(yè)機器人、機器人銷量增速的預(yù)測，以及行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，測算未來4年各類機器人的產(chǎn)量。2.單臺機器人諧波減速器用量：根據(jù)上述分析，我們認為2016年多關(guān)節(jié)機器人平均每臺設(shè)備使用3.5臺諧波減速器，之后隨著諧波減速器的技術(shù)進步以及輕負載多關(guān)節(jié)機器人市場占比提升，平均每臺設(shè)備使用諧波減速器數(shù)量遞增至4臺；坐標機器人單臺設(shè)備使用1臺諧波減速器；并聯(lián)機器人單臺設(shè)備采用3臺諧波減速器；SCARA機器人單臺設(shè)備使用2.5臺諧波減速器；協(xié)作機器人單臺設(shè)備使用6.5臺諧波減速器。3.諧波減速器單價：假定單價呈現(xiàn)逐漸下跌的趨勢。以國內(nèi)諧波減速器龍頭綠的諧波為例，根據(jù)招股書，2017-2019年諧波減速器的平均銷售單價分別為1922.79元、1885.13元、1631.95元，價格下降CAGR為8%左右。2020-2021年報僅披露“諧波減速器和金屬件”的銷售額，如果使用該值除以對應(yīng)年份的銷量，得到單價分別為1837.27元和1621.94元。但考慮這部分銷售收入包含金屬件，我們假定諧波減速器的降價趨勢仍然向下延續(xù)，2020年-2021年減速器單價分別為1580元和1530元。我們測算：全球機器人下游諧波減速器市場規(guī)模2022年達到29億元，2025年接近49億元，2022-2025年市場空間CAGR為19.1%左右。

3.2.2.TeslaBot諧波減速器市場空間

預(yù)計未來TeslaBot諧波減速器市場空間為48-160億元。目前，TeslaBot尚處在概念階段，原型機的首發(fā)日預(yù)計在9月30日，未來放量的時間和臺數(shù)尚不明確，馬斯克采訪中提到技術(shù)成熟后年產(chǎn)量將在20萬臺以上。因此，我們假定在悲觀/中性/樂觀三種預(yù)期下，未來特斯拉Bot出貨量分別為20萬/50萬/100萬臺。3.2.1分析中，我們預(yù)測未來諧波減速器有下降的趨勢，2022-2025年的單價分別為1484元/1440元/1396元/1354元。但考慮到TeslaBot對諧波減速器需求量很大，單價還有一定的下降空間，因而我們假定，未來TeslaBot在20萬臺/50萬臺/100萬臺的年產(chǎn)量下，單價分別為1300元/1200元/1000元。

3.2.3.其他下游應(yīng)用及市場空間

除機器人外，諧波減速器還廣泛運用于數(shù)控機床、光伏設(shè)備、醫(yī)療器械、半導體設(shè)備、航空航天等其他領(lǐng)域。數(shù)控機床：數(shù)控機床動力來源于伺服電機，需要額外附加減速器來增加扭矩，提高負載端的慣量匹配。因為諧波減速器體積小，精度高，傳動效率高，高端數(shù)控機床生產(chǎn)和制造已經(jīng)逐步開始用諧波減速器替代原有電驅(qū)零部件。高精度數(shù)控回轉(zhuǎn)臺和加工中心的四或五軸需要使用1-2臺諧波減速器，雕刻機分度回轉(zhuǎn)裝臵以及義齒加工機等也需要使用諧波減速器。

由于行業(yè)眾多，缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)，我們以綠的諧波和哈默納科為樣本企業(yè)，利用兩家公司機器人以外下游市場（機床、半導體設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等）所創(chuàng)造的諧波減速器營業(yè)收入和兩家公司全球市場占有率，使用逆推法，大致測算出2021年全球機器人以外諧波減速器下游市場空間為12.1億元左右。綠的諧波：2021年除機器人外，其“機械設(shè)備及其零部件+數(shù)控機床零部件+醫(yī)療器械零部件+其他”營收共8400萬左右，根據(jù)《2021-2025年中國諧波減速器行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報告》，綠的諧波在全球市場上的占有率大約為7%。據(jù)此估算2021年全球除機器人以外諧波減速器市場空間為12億元。哈默納科：2022財年（2021年）除機器人外，其余下游營收共約198億日元，根據(jù)《2021-2025年中國諧波減速器行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報告》，哈默納科在全球市場的占有率82%左右。據(jù)此估算2021年全球除機器人以外諧波減速器市場空間為241.5億日元，折合人民幣12.2億元。

3.3.競爭格局：HD為全球諧波減速器龍頭，為長期趨勢

全球諧波減速機市場較為集中，哈默納科一家獨大。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2021-2025中國諧波減速器行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報告》，全球諧波減速器市場內(nèi)主要參與者有哈默納科、日本新寶、綠的諧波、中技克美等。其中哈默納科全球市場占有率大于82%左右，綠的諧波占比7%，其他廠商占比約11%。我國諧波減速器市場穩(wěn)步推進。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計，2020-2021年，中國市場最大的兩個外資品牌——哈默納科和日本新寶在中國市場的占有率由46%降低至42.9%。國內(nèi)做諧波減速器的企業(yè)總共有30多家，實力較強的有綠的諧波、來福諧波、福德機器人、大族傳動等企業(yè)，2020-2021年，這四家企業(yè)在中國市場上的占有率之和由35.9%提升至41.1%，其中，綠的諧波作為國內(nèi)諧波減速器龍頭，加速追趕國際先進，尤其是在國產(chǎn)協(xié)作機器人領(lǐng)域，綠的諧波已成為廠家首選品牌。此外，中技克美為中國最早的諧波減速器公司，國茂股份于2021年11月成立全資子公司“國茂精密傳動（常州）有限公司”，雙環(huán)傳動也于2022年開展諧波減速器的相關(guān)研發(fā)與生產(chǎn)工作。隨著國內(nèi)減速器企業(yè)逐漸發(fā)展，諧波減速器的進程將持續(xù)推進。

3.4.行業(yè)壁壘：技術(shù)門檻高，品牌效應(yīng)強，設(shè)備投資大

3.4.1.技術(shù)壁壘：材料、設(shè)計、工藝、裝配研發(fā)投入大，積累周期長

諧波傳動技術(shù)包括：總體結(jié)構(gòu)、柔輪、剛輪、凸輪、柔性軸承、交叉滾子軸承、齒形、波發(fā)生器、加工制造和試驗方法等10個分支。從專利申請數(shù)量的角度來看，總體結(jié)構(gòu)、波發(fā)生器、柔輪和加工制造是諧波減速器技術(shù)的研發(fā)重點。

諧波傳動技術(shù)伴隨太空探索的需求而產(chǎn)生，借助機器人、工業(yè)自動化等下游行業(yè)的興起快速成長，發(fā)展過程離不開基礎(chǔ)材料和加工工藝的進步，總體分為三個階段。萌芽期（1955-1976）：諧波傳動技術(shù)起源于美國，伴隨著航天領(lǐng)域的需求而產(chǎn)生，但當時的基礎(chǔ)材料和加工工藝遠不成熟，應(yīng)用領(lǐng)域少，市場空間不足，因而諧波減速器的技術(shù)研究成果及專利申請數(shù)量較少，且?guī)缀跞考性诿绹?，當時的日本對諧波傳動也有少量研究。成長期（1977-2009）：隨著數(shù)控機床、自動化、工業(yè)機器人等行業(yè)的快速發(fā)展，各國開始布局諧波減速器的技術(shù)研發(fā)，以哈默納科為代表的日本企業(yè)和相關(guān)研究機構(gòu)成為研究主力。得益于長期制造領(lǐng)域的積累，當時的美國和德國在諧波傳動領(lǐng)域也進行了大量研究，這個階段的專利數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢。高速發(fā)展期（2010-至今）：得益于數(shù)字化、信息化領(lǐng)域的技術(shù)進步，加上亞洲地區(qū)機器換人、工業(yè)自動化的發(fā)展大趨勢，諧波傳動技術(shù)的研究突飛猛進，專利申請數(shù)量爆發(fā)式增長。中國以綠的諧波、來福諧波、中技克美為代表的眾多企業(yè)及其他研究院所紛紛加大了對諧波減速器的研發(fā)投入，2015年達到了申請高峰。

國產(chǎn)諧波減速器的精度和工作壽命之所以很難做到全球龍頭哈默納科的水平，背后是諧波減速器行業(yè)很高的技術(shù)壁壘，主要表現(xiàn)在以下四個方面：①材料方面：目前，國內(nèi)廠商雖然能供應(yīng)相應(yīng)的原材料，但由于材料的顆粒度、剛度和硬度等指標不足，相較于國外日本、德國等國家的高端材料有較大差距。日本哈默納科的專用材料涵蓋二十余種金屬粉末，具備特定的粒度和配比，未申請專利的情況下，就形成了產(chǎn)品高性能的護城河。尤其是柔輪，受力環(huán)境復(fù)雜，基礎(chǔ)材料決定了其性能的好壞。柔輪屬于杯型薄壁直尺圓柱形齒輪，相較于普通齒輪，工作過程中受到的應(yīng)力十分復(fù)雜，這些應(yīng)力需要通過大量的建模和試驗去探索。

柔輪在工作狀態(tài)下受力復(fù)雜，因此對材料的要求也十分苛刻，是目前諧波減速器最大的技術(shù)壁壘。目前，國內(nèi)外諧波減速器柔輪材料基本為40Cr合金鋼，包括40CrMoNiA，40CrA，30CrMoNiA，38Cr2Mo2VA，其中前兩種較為常用。同樣的原材料，但是由于國內(nèi)提純技術(shù)不達標，因而含有的雜質(zhì)比國外的雜質(zhì)多，使得減速器的壽命大幅度降低，國產(chǎn)諧波減速器的柔輪材料幾乎都要依賴進口。②齒形和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面：新進入廠商很難繞開專利，設(shè)計出性能接近或者更好的齒形和傳動結(jié)構(gòu)。例如哈默納科，在產(chǎn)品齒形設(shè)計和傳動結(jié)構(gòu)方面申請了專利，獲得了先發(fā)優(yōu)勢，其他廠商不得使用類似的齒型設(shè)計和傳動機理，只能自行研發(fā)齒形和傳動結(jié)構(gòu)，否則涉及專利侵權(quán)。后進入的廠商避開專利限制，設(shè)計出同樣優(yōu)良性能的齒形難度很高。目前齒形設(shè)計優(yōu)化帶來的減速器性能提升已進入瓶頸期，同時國內(nèi)也涌現(xiàn)出一批齒輪設(shè)計獨具特色的供應(yīng)商。綠的諧波、來福諧波等國內(nèi)減速器廠商的齒型設(shè)計各有特色，基本滿足諧波減速器的性能需求。但對于其他后來進入的，或即將進入的諧波減速器小廠商，齒形設(shè)計方面仍然存在壁壘。哈默納科：在齒形設(shè)計方面起步很早，目前已研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“S”齒形。相較于雙圓弧齒形，其共軛區(qū)齒隙更小，實現(xiàn)了在空載條件下的連續(xù)接觸，更有利于分配齒間載荷，降低空程，提升精度。相較于漸開線齒形，柔輪齒輪的抗疲勞強度能力提升1倍，扭轉(zhuǎn)剛度提高70%-100%。

綠的諧波和來福諧波在齒型設(shè)計等領(lǐng)域均有自己的知識產(chǎn)權(quán)。綠的諧波率先打破了哈默納科的壟斷，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的P齒形，尺高較低、齒寬較大，能承受更大轉(zhuǎn)矩?！吨C波減速器研究現(xiàn)狀及問題研究》中指出綠的諧波的Y系列諧波減速器，采用了最新結(jié)構(gòu)和齒形設(shè)計，柔輪和軸承材料及熱處理工藝均為特質(zhì)，使得減速器的扭轉(zhuǎn)剛度提升1倍，單向傳動精度提升兩倍；來福諧波在新產(chǎn)品上全面使用δ齒形，壽命提高超過30%，轉(zhuǎn)矩容量提升30%。

③加工工藝方面：減速器對加工工藝的要求極高，誤差需要控制在1微米以內(nèi)。高精度的加工設(shè)備需要從日、德等國家進口，對于廠商而言，設(shè)備價格高，初期投入大，還可能面臨其他國家的出口管控。并且，由于市場幾乎被國外品牌壟斷，國內(nèi)減速器廠商能獲得的訂單量小，導致設(shè)備的采購量小，這提高了采購單價。在設(shè)備成本上，領(lǐng)先廠商也與新進入的廠商拉開了差距。即便買回了最新加工設(shè)備，但是加工工藝仍未必能保證。頭部減速器廠商哈默納科，在諧波減速器領(lǐng)域已經(jīng)深耕了多年，在加工方面的經(jīng)驗非常豐富，例如如何控制機床的運行溫度、濕度、加工流程，這些在實際操作上都需要長期探索。④裝配方面：高精度的裝配技術(shù)也是決定減速器性能的核心方面。諧波減速器的裝配過程，不是將零件進行簡單拼接組裝，而需要根據(jù)總裝的技術(shù)要求，不斷調(diào)整、校正、平衡、試驗，才能最終組裝出合格的產(chǎn)品。目前，減速器裝配仍以手工流水線作業(yè)為主，裝配效果依賴人的經(jīng)驗。龍頭廠商哈默納科擁有大批從業(yè)10年以上的擁有豐富經(jīng)驗的高級技工，能夠?qū)p速器的裝配環(huán)節(jié)做到極致。而新進入的諧波減速器廠商組裝環(huán)節(jié)經(jīng)驗不足，很難短時間內(nèi)擁有如此多經(jīng)驗豐富的技工，組裝出的諧波減速器質(zhì)量很難與國外廠商匹敵。技術(shù)壁壘總結(jié)：基礎(chǔ)材料、設(shè)計、加工工藝、裝配經(jīng)驗投入短期內(nèi)難以追趕和超越。并且，很多齒形和結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及很多專利，新進入廠商很難繞開。從專利壁壘的角度看，全球龍頭哈默納科的優(yōu)勢明顯。2020年，哈默納科無論是專利申請累計總數(shù)，還是近5年的專利申請量，都遠遠領(lǐng)先其余諧波減速器廠商。這更進一步說明，諧波減速器是技術(shù)密集型行業(yè)，短期內(nèi)競爭格局很難發(fā)生較大變化，是一個長期的過程。

3.4.2.固定資產(chǎn)投資壁壘：設(shè)備投資大，回報周期長

廠房、設(shè)備等固定資產(chǎn)占比高，產(chǎn)能擴建投入較大。對于諧波減速器新廠商，需要有較強的產(chǎn)品供應(yīng)能力，而相關(guān)廠房擴建需要較高的初期資金投入。設(shè)備前期投入很大，之后如果銷量上不去，產(chǎn)品積壓，會因設(shè)備閑臵、固定資產(chǎn)折舊帶來更大的損失。諧波減速器下游行業(yè)基本都是大客戶，如果設(shè)備投入少，產(chǎn)能不足，可能會無法接到訂單。假設(shè)引入瑞士的一臺中高端諧波減速器生產(chǎn)設(shè)備，精度能達到1微米以上，但是要售價要上千萬元，如果增設(shè)一條中等以上精度的終端產(chǎn)線，投入至少要上千萬，并且進口設(shè)備的交期很長，普遍在10個月以上，最久可達15個月。哈默納科近五年固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率逐年走低，最低跌至0.91。2015年來，哈默納科有明工廠和穗高工廠廠房擴建，相關(guān)設(shè)備陸續(xù)到位，2017-2020年，其“物業(yè)、廠房及設(shè)備”資產(chǎn)大幅度上升，固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率從3.49大幅度降低至0.91。2021年固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率增加，系恢復(fù)，全球經(jīng)濟復(fù)蘇，哈默納科營收大幅提升所致。綠的諧波近五年固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率最低跌至1.18。綠的諧波2017-2020年“固定資產(chǎn)+在建工程”平穩(wěn)增長，2017-2018年，固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率仍有上升，系營收增加所致。2018-2019年固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率下降較低，系營收降低所致。2020年8月公司上市，募投項目“年產(chǎn)50萬臺精密諧波減速器”涉及廠房和設(shè)備擴建，“固定資產(chǎn)+在建工程”大幅度提升，但公司固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率仍提升至1.73，系2021年營收大幅度提升所致。

3.4.3.品牌壁壘：試機驗證周期長

對于下游機器人等設(shè)備商來說，一旦選定了減速器品牌，便不會輕易更換。作為機器人核心零部件，減速器的價值占比較高，根據(jù)OFWeek的數(shù)據(jù)，再工業(yè)機器人中，減速器價值量占比達到35%。減速器的質(zhì)量問題往往來源于長時間使用的疲勞損壞，如果下游廠商引入質(zhì)量不達標的新品牌減速器，產(chǎn)品在使用1年后出現(xiàn)大規(guī)模質(zhì)量問題，會帶來較大規(guī)模的損失。因而，下游廠商大規(guī)模引入新品牌減速機前，需要經(jīng)過1-2年的質(zhì)量驗證，通過試機來驗證品牌的可靠性，一旦選定品牌，往往不會輕易更換。新的諧波減速器廠商很難進入市場，唯有具備合格的質(zhì)量、更低的價格以及更好的售后服務(wù)。

3.5.諧波減速機未來的產(chǎn)品趨勢——集成化

集成化，又稱機電一體化，是指將電機和減速器模塊化集成后打包出售的產(chǎn)品。機器人及其關(guān)節(jié)為高度機電耦合系統(tǒng)，機電一體化產(chǎn)品將減速器和其他零部件進行模塊化集成。這類產(chǎn)品能夠減少安裝環(huán)節(jié)，讓下游制造商更加專注機器人應(yīng)用場景的開發(fā)，降低成本，促進效率提升。具體優(yōu)勢主要在以下幾個方面：①簡化調(diào)試過程，節(jié)省安裝時間，提升可靠性：傳統(tǒng)減速器和電機的裝配需要調(diào)整同心度，只要稍有誤差，就會產(chǎn)生噪音，嚴重情況下還會損壞減速器。一體化產(chǎn)品省去了電機和減速器的安裝過程，提升了產(chǎn)品使用的便捷性和可靠性。②無需額外密封設(shè)計：傳統(tǒng)減速機需要加注潤滑脂并密封，如果法蘭處加工不良，可能造成異物進入或者漏油等情況。一體化設(shè)計因為已經(jīng)預(yù)裝潤滑油，不需要做其他密封設(shè)計。③節(jié)省安裝空間：傳統(tǒng)減速機和伺服電機搭配后比較占空間，會影響到周邊設(shè)備。一體化的產(chǎn)品通過專門的設(shè)計，協(xié)調(diào)了減速機和電機的尺寸，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。諧波減速器的集成化相較于RV減速器更有意義，市場前景更好。RV減速器體積較大，集成化所能節(jié)省的空間有限，諧波減速器體積較小，集成化后的體積更小。以大型多關(guān)節(jié)機器人為例，一軸是整個機器人承重的核心位臵，體積相對較大，留給減速器和電機的安裝空間較大；六軸體積較小，留給減速器和電機的安裝空間也更小，集成化產(chǎn)品節(jié)省安裝空間，更能發(fā)揮其優(yōu)勢。

4.他山之石：復(fù)盤哈默納科的成長路徑

4.1.主營業(yè)務(wù)：推陳出新，深耕諧波領(lǐng)域

哈默納科（HarmonicDrive）是以精密減速機為主力產(chǎn)品的機械零部件制造商，目前主營精密減速機和機電一體化兩個板塊。其中，精密減速機包括諧波減速器、減速器組件和行星減速器三部分，機電一體化業(yè)務(wù)包括執(zhí)行器和控制器。2021年，哈默納科的精密減速機業(yè)務(wù)占比超過80%，其中諧波減速機業(yè)務(wù)占比超過60%。

哈默納科的產(chǎn)品和技術(shù)不斷迭代，不斷向高精度、高轉(zhuǎn)矩容量、小型化和輕量化發(fā)展。1978年，哈默納科開始生產(chǎn)和銷售配合減速器使用的機電產(chǎn)品，并在之后推出機電一體化產(chǎn)品。1986年，諧波減速器的新齒形——“IH”齒形產(chǎn)品開始制造和銷售，大幅度提升了減速器的性能。1991年，哈默納科的精密行星減速器開始生產(chǎn)和銷售。2001年高轉(zhuǎn)矩、超扁平型CSD系列諧波減速器開始銷售，與CSG/CSF系列相比，軸向長度縮短了約50%；精密行星減速裝臵（雙行星）開始銷售，HPG系列高性能機電一體化產(chǎn)品研發(fā)完成，提高效率90%以上。2006年諧波傳動最小型號CSF-supermini系列開始銷售，2009年扁平中空驅(qū)動器SHA系列開始銷售，適應(yīng)更加小型化、精細化的設(shè)備應(yīng)用場景。

4.2.歷史沿革：從以日本市場主導，逐步轉(zhuǎn)向海外擴張的發(fā)展道路

諧波傳動技術(shù)起源于美國，最早用于航空航天領(lǐng)域。諧波傳動技術(shù)于1955年由美國發(fā)明家C〃W〃Musser發(fā)明，并在美國注冊了專利。起初的諧波減速器主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，憑借其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量小、傳動精度高的特點，能更好地適應(yīng)太空強輻射、真空、大溫差的工作環(huán)境。但早期的諧波減速器技術(shù)不成熟，且航空航天領(lǐng)域?qū)χC波減速器的需求量不大，無法形成規(guī)模效應(yīng)，制造成本高昂，不具備大規(guī)模商業(yè)化運用的條件。1960年，C〃W〃Musser所在公司USM展示了諧波減速器實物，并將其注冊為HarmonicDrive。日本引入諧波傳動技術(shù)，1970年哈默納科前身成立。1960年在日本，“長谷川齒輪株式會社”也了解到了諧波減速器，并從美國USM公司引入整套的諧波傳動技術(shù)。1965年日本“諧波傳動”國產(chǎn)一號機誕生，是諧波減速器未來進入商用階段的開端，這也驗證了“長谷川齒輪株式會社”在機械加工領(lǐng)域的實力。1970年兩家公司合并，各出資50%，在日本東京成立松本工廠（現(xiàn)如今的哈默納科）。

哈默納科在亞日美歐“四極”體系的確立，基本保證了產(chǎn)品的全球供應(yīng)。目前，哈默納科的總部設(shè)立在東京都品川區(qū)，在日本本土，北美，歐洲都設(shè)有自己的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售中心。其中日本國內(nèi)以及東南亞市場由本土公司主要負責；中國市場主要由哈默納科（上海）商貿(mào)有限公司負責，只提供銷售和技術(shù)服務(wù)；歐洲、非洲、南亞、南亞、南美市場由德國子公司HarmonicDriveSE負責；北美市場由美國子公司HarmonicDriveL.L.C.負責。諧波減速器由穗高、有明工廠，美國Peabody工廠以及德國Limberg工廠負責生產(chǎn)。

4.3.市場需求：下游應(yīng)用廣泛，業(yè)績快速增長

目前，哈默納科的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、半導體設(shè)備、面板制造設(shè)備、機床、光學儀器、檢測設(shè)備、車載等領(lǐng)域。其中，下游行業(yè)工業(yè)機器人占比超過50%，半導體設(shè)備占比達到了15%左右。

哈默納科把握住了下游行業(yè)發(fā)展的多個風口。諧波減速器是多數(shù)機械設(shè)備的核心零部件，需求與下游市場發(fā)展高度相關(guān)。哈默納科于1970年成立，諧波減速器最開始運用在機床行業(yè)，隨后逐漸拓展至工業(yè)機器人、半導體、面板、醫(yī)療和航空航天等多個領(lǐng)域。機床行業(yè)和工業(yè)機器人行業(yè)的興起有一個共同特點：二戰(zhàn)后，日本經(jīng)濟高速發(fā)展，制造業(yè)對勞動力需求旺盛與日本戰(zhàn)后勞動力不足的矛盾，促使日本機床行業(yè)和工業(yè)機器人行業(yè)快速發(fā)展，帶動了上游諧波減速器的市場需求。①機床行業(yè)：填補日本戰(zhàn)后的勞動力缺口，提升生產(chǎn)效率。1956年前，日本工業(yè)生產(chǎn)逐漸進入機、電、液控制的自動化機床階段。因汽車、軸承、電動機等制造業(yè)的生產(chǎn)需要，日本大量制造各種自動化機床，到1976年，日本共建成了6700多條自動化生產(chǎn)線。最初，哈默納科的減速器主要賣給下游機床行業(yè)。憑借機床行業(yè)對減速器需求的持續(xù)放量，哈默納科度過了最初十多年的發(fā)展階段。1976年后，日本開始普及自動化數(shù)控（NC）機床，產(chǎn)量迅速增長。從生產(chǎn)管理的角度來看，NC機床的柔性程度更高，應(yīng)用范圍可擴大至汽車、軸承、電動機、刀具、機、電、液、氣、光等零部件領(lǐng)域，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。1978年，日本的NC機床產(chǎn)量就超過了美國，成為全球第一，一直持續(xù)到2008年，產(chǎn)量才被中國超越。在相當長一段時間內(nèi)，機床行業(yè)一直都是哈默納科減速機營收的支柱下游行業(yè)。

②工業(yè)機器人行業(yè)：日本勞動力不足+產(chǎn)業(yè)需求結(jié)構(gòu)升級+政策扶持。階段一（1967-1980）：戰(zhàn)后勞動力不足，為提升生產(chǎn)效率，工業(yè)機器人應(yīng)運而生。20世紀60年代，日本經(jīng)濟增長率達到11%，但當時的勞動力遠不能滿足經(jīng)濟發(fā)展需求，工業(yè)機器人的出現(xiàn)則填補了這一剛需。1967年，川崎重工研制出第一臺“川崎工業(yè)機器人”。根據(jù)日本機器人工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)表明，1970年之后的10年，日本工業(yè)機器人年產(chǎn)量爆發(fā)式增長，從1350臺/年增長至19843臺/年，年均增長30%以上。1978年，作為機器人龍頭企業(yè)之一的ABB，率先將諧波減速器應(yīng)用于工業(yè)機器人。階段二（1980-1991）：日本工業(yè)機器人快速跨過試用期，進入繁盛期。1980年后，在日本政府的推動下，工業(yè)機器人開始進入普及階段。彼時的日本國內(nèi)勞動力數(shù)量不足，成本上升，工業(yè)機器人主要用于解決勞動力缺乏和成本上升的問題。這個階段日本工業(yè)機器人的保有量達到10萬臺以上。諧波減速機是工業(yè)機器人必不可少的核心零部件，這帶動了龍頭供應(yīng)商哈默納科快速發(fā)展。階段三（1992-2000）：平穩(wěn)增長期，日本國內(nèi)機器人市場趨于飽和。這段時間內(nèi)，工業(yè)機器人的數(shù)量進入平穩(wěn)增長期。國內(nèi)市場趨于飽和，日本開始持續(xù)拓展海外機器人市場。2000年日本機器人出貨量達到了一個新的高峰，達到6403億日元。階段四（2001-2008）：經(jīng)歷IT泡沫后，重新煥發(fā)生機。2001年日本IT泡沫破滅，使得依賴信息技術(shù)的機器人產(chǎn)業(yè)受到了較大的沖擊。不過隨著后期信息技術(shù)的完善，工業(yè)機器人的相關(guān)技術(shù)進一步提升，依靠國內(nèi)完善的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，日本鞏固了其工業(yè)機器人的市場地位。階段五（2013至今）：機器人走向海外市場，需求持續(xù)放量。隨著中國等亞洲國家對智能制造的追求，日本產(chǎn)的工業(yè)機器人大量出口。2014年日本全年工業(yè)機器人產(chǎn)值達到43億美元，其中出口占到30億美元，占比70%。

③半導體設(shè)備行業(yè)：半導體設(shè)備是指生產(chǎn)半導體的裝臵。1995年前，整個半導體及設(shè)備市場主要由日本、美國和歐洲等發(fā)達國家拉動。1995-2000年，由于市場逐漸區(qū)域飽和，增長進入放緩階段，2000年的日本IT泡沫對半導體市場產(chǎn)生了較大的沖擊。2001年后，亞洲半導體市場快速成長，尤其是金磚四國的快速發(fā)展，有力地拉動了半導體設(shè)備的市場需求。哈默納科減速器對精度要求極高的半導體設(shè)備非常適用，因而哈默納科占據(jù)了全球絕大多數(shù)半導體設(shè)備領(lǐng)域的減速器市場。2021年以來，隨著恢復(fù)，制造業(yè)回暖，日本半導體設(shè)備投資和銷售額提升，極大地促進了哈默納科的業(yè)務(wù)增長。

④平板顯示器設(shè)備行業(yè)：FPD設(shè)備是指生產(chǎn)面板顯示器的設(shè)備。2001年以來，得益于技術(shù)進步，面板行業(yè)進入了一個快速發(fā)展的階段，相關(guān)設(shè)備投資逐年提高，但到了2010年左右，由于電視用大型面板市場出現(xiàn)過剩庫存，價格低迷，面板制造商收益明顯惡化，大型面板用設(shè)備投資被推遲，連續(xù)兩年大幅度減少。但另一方面，由于智能手機和平板電腦快速發(fā)展，高精細中小型面板及相關(guān)設(shè)備市場快速發(fā)展，設(shè)備投資進一步加速，哈默納科關(guān)于FPD設(shè)備下游的營收也跟著大幅度提升。近三年來，因手機市場低迷，以及貿(mào)易摩擦、等因素影響，F(xiàn)PD設(shè)備投資額大幅度下滑，但2021年有回暖的趨勢。目前，F(xiàn)PD行業(yè)仍是哈默納科的重要下游行業(yè)之一。

4.4.財務(wù)分析：市場環(huán)境波動大，下游應(yīng)用領(lǐng)域拓寬拉動業(yè)績提升

哈默納科成立于1970年，受經(jīng)濟大環(huán)境等因素影響，其業(yè)務(wù)增長歷程十分坎坷：1974全球第一次石油危機：日本經(jīng)濟陷入困境，公司減速器訂單量急劇下滑，之后兩年公司營收降幅較大。不過，公司在海外，尤其在歐洲仍有較好的布局和建設(shè)，為之后全球市場的拓展打下了堅實的基礎(chǔ)。1985年廣場協(xié)議：日元升值，對哈默納科的出口業(yè)務(wù)造成了較大的影響，并且國內(nèi)下游行業(yè)出口受到影響，也使得設(shè)備投資減少，對哈默納科減速器的需求降低。1986-1987年，公司營收連續(xù)兩年下滑。1997年東南亞金融危機：對日本經(jīng)濟造成嚴重影響，哈默納科產(chǎn)品的銷量大幅度下滑。1998年，其營收同比下降接27%左右。2000年日本IT泡沫破滅：依賴于信息技術(shù)較高的的機器人產(chǎn)業(yè)受到較大沖擊，2001年，哈默納科業(yè)績大幅度下滑，當年營收跌幅接近40%左右。2008年全球次貸危機：日本傳統(tǒng)3C、汽車等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)受影響較大，相關(guān)設(shè)備投資減少，對諧波減速器需求量的大幅度縮減，2008-2009公司營業(yè)收入同比降低8.4%以及10.1%。2017年工業(yè)自動化和機器人等行業(yè)快速發(fā)展：下游需求提升，哈默納科的營收同比提升80.7%。2019-2020年中美貿(mào)易戰(zhàn)、和工業(yè)機器人行業(yè)收縮：生產(chǎn)進入調(diào)整期，對公司的業(yè)績產(chǎn)生了較大的影響，2019年其營收同比降低44.7%，2020年公司營收水平與2019年相當，只有370億日元左右。2021年全球復(fù)蘇：制造業(yè)復(fù)工，設(shè)備投資增加，哈默納科的營收快速增長，同比提升54%，凈利潤提升902.9%。

哈默納科2004-2021年凈利潤增速CAGR為8.4%左右。2007-2008年凈利潤下滑，系全球次貸危機，經(jīng)濟衰退，下游行業(yè)需求減少所致；2016年凈利潤大幅度增加295%，系受亞洲地區(qū)工業(yè)自動化行業(yè)快速成長對諧波減速器需求增加所致；2017-2020年凈利潤略有下降，系中美貿(mào)易戰(zhàn)、工業(yè)機器人下游需求收縮、全球等因素，下游需求低迷所致；2021年，隨著全球恢復(fù)，制造業(yè)復(fù)蘇，哈默納科的凈利潤逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)，達到66.4億日元，折合人民幣3.27億元。

哈默納科海外業(yè)務(wù)持續(xù)擴張，近5年銷售占比在50%左右。隨著哈默納科在北美、歐洲、亞洲等地業(yè)務(wù)擴張，其海外業(yè)務(wù)占比從15%逐漸提升至近60%。2017-2019年，產(chǎn)品銷往歐洲的比例有較大幅度提升，銷往北美的比例保持相對穩(wěn)定。2019-2021年，受全球影響新冠影響，歐美為重災(zāi)區(qū)，制造業(yè)生產(chǎn)一度停滯，加上哈默納科的產(chǎn)品供應(yīng)鏈受到影響，其在歐美的銷售占比逐年降低；日本國內(nèi)收入占比持續(xù)提升。

從訂單需求的角度看，工業(yè)機器人下游占比逐年提升。2013年前，工業(yè)機器人下游訂單占比維持在30%左右，隨著全球工業(yè)自動化行業(yè)的發(fā)展，對工業(yè)機器人的需求提升，減速器訂單持續(xù)放量，到2017年，工業(yè)機器人訂單占比最高提升至55%左右。此外，作為全球減速機龍頭，其諧波減速器的精度具有較高的不可替代性，對精度要求較高的半導體設(shè)備訂單保持相對穩(wěn)定，維持在10-15%左右，F(xiàn)PD設(shè)備和電機齒輪頭的訂單占比逐漸降低。

公司毛利率水平保持在45%左右，凈利率保持在13%左右?？傮w而言，除部分年份外，公司的毛利率和凈利率水平均保持穩(wěn)定：2008-2009年，公司毛利率、凈利率水平下滑，系全球金融危機，下游市場不景氣所致；2016年，凈利率水平超過毛利率，達到65.6%，系哈默納科收購德國子公司所帶來的特殊收益所致；2019-2020年，受全球、中美貿(mào)易摩擦等因素影響，公司凈利率水平大幅下跌。

除部分特殊年份以外，哈默納科的人均創(chuàng)收保持在4000-6000萬日元左右，折合人民幣200-300萬元，人均創(chuàng)利維持在500-1000萬日元左右，折合人民幣25-50萬元。2008-2011年，人均創(chuàng)收較高，系全球金融危機，公司較大規(guī)模裁員，員工基數(shù)降低所致；2016年人均創(chuàng)利較高，系公司收購德國子公司，獲得特殊受益，凈利潤大幅增加所致；2019-2020年人均創(chuàng)收降低，人均創(chuàng)利異常，系貿(mào)易摩擦與影響，公司營收減少，凈利潤大幅度降低所致。

4.5.復(fù)盤結(jié)論：技術(shù)為王，質(zhì)量核心，產(chǎn)能保障，緊跟下游市場

通過復(fù)盤哈默納科的發(fā)展歷程，國內(nèi)諧波減速器廠商可獲得如下啟示：①技術(shù)深耕，長期研發(fā)，沖破專利封鎖。諧波減速器在材料、加工、裝配、設(shè)計等方面的技術(shù)壁壘非常高：材料和加工工藝的研發(fā)周期長，且需要大量資金投入；裝配方面目前非常依賴工人的經(jīng)驗，技術(shù)工人的培養(yǎng)耗時長，且團隊維護的難度大；齒形和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的專利壁壘高，新廠商很難繞開專利，設(shè)計出性能相同或更好的產(chǎn)品。因而國內(nèi)諧波減速器廠商一定要長期深耕技術(shù)，需要實力雄厚的研發(fā)團隊和充足的研發(fā)資金支持。②質(zhì)量為王，進入下游供應(yīng)鏈，積累品牌形象。作為全球龍頭，哈默納科的品牌效應(yīng)是長期積累形成的，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到下游客戶的認可。作為國內(nèi)諧波新廠商，在研發(fā)中，首先要保證產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，不能總是出現(xiàn)漏油、噪音、磨損等故障。進入下游廠商供應(yīng)鏈，還需要經(jīng)歷1-2年的試機過程，一旦試機過程出現(xiàn)質(zhì)量問題，產(chǎn)品需要繼續(xù)投入改進，并且會破壞公司本身脆弱的品牌形象。若產(chǎn)品質(zhì)量超出預(yù)期，則會提升公司的品牌形象，得到與更多下游客戶的合作機會。③產(chǎn)能擴建，布局市場，提高供應(yīng)能力。哈默納科最初做日本國內(nèi)市場，后來逐漸向亞洲其他國家、歐洲以及北美布局，成立分公司，并擴建工廠。目前，哈默納科在亞洲、歐洲以及北美都有自己的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)中心，目前仍在不斷擴建產(chǎn)能。國內(nèi)廠商在產(chǎn)品和技術(shù)取得突破之后，一定要盡快提升產(chǎn)能，提高供應(yīng)能力，才能拿下更多的訂單。④產(chǎn)品迭代，推陳出新，適應(yīng)新應(yīng)用場景。諧波減速器位于機器人產(chǎn)業(yè)鏈上游，50多年來，哈默納科的營收增長伴隨著機床、工業(yè)機器人、半導體、面板等多個下游領(lǐng)域的持續(xù)放量。下游不同行業(yè)，對諧波減速器的需求不盡相同，比如半導體和面板行業(yè)需要高精度，工業(yè)機器人行業(yè)需要大扭矩，航空航天領(lǐng)域需要承受極端溫度等。因此，面對不斷變化的下游市場，需要不斷開發(fā)新產(chǎn)品，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景需求。

5.國內(nèi)諧波減速機公司投資機會分析

目前，哈默納科在全球仍占據(jù)80%的市場份額。不過，近年來，以綠的諧波為代表的國內(nèi)廠商產(chǎn)品逐漸成熟，開始進入國內(nèi)中低端領(lǐng)域下游客戶供應(yīng)鏈，以哈默納科為代表的外企在中國的市場份額逐漸降低。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計，截止2021年，哈默納科/日本新寶的市占率已降低至35.5%/7.4%，而綠的諧波/來福諧波/大族傳動的市占率提升至24.7%/7.7%/4.5%，綠的諧波在全球市場上的占有率也達到了7%左右。諧波減速器的原因有以下幾個方面：①技術(shù)進步帶來產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性提升。以綠的諧波為例，經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)深耕，其產(chǎn)品性能和壽命逐漸提升，能夠滿足多數(shù)下游客戶需求。產(chǎn)品質(zhì)量上，雖與世界龍頭哈默納科有較大差距，但已足夠滿足很多國內(nèi)下游中低端客戶的需求，國內(nèi)市場就此打開。②售后服務(wù)更及時，價格更具優(yōu)勢。雖然國內(nèi)產(chǎn)品普遍在性能、壽命上與哈默納科有差距，但國產(chǎn)品牌諧波減速器擁有更低的價格和更好的售后。對于下游有成本控制需求的中低端客戶而言，國產(chǎn)品牌也可以進行試機。此外，國內(nèi)廠商能提供更及時的售后服務(wù)。國外諧波減速器廠商，售后維修人員往往需要較長的時間才能到場，往往會延誤生產(chǎn)進度；而國內(nèi)廠商的售后服務(wù)能力較強，響應(yīng)速度較快。③下游需求大幅度提升，哈默納科產(chǎn)能不足，供應(yīng)鏈受影響，交期變長，國產(chǎn)品牌獲得試機驗證的機會。國產(chǎn)品牌想進入下游客戶供應(yīng)鏈，關(guān)鍵要有試機的機會。2020年以來，受影響，全球機器換人節(jié)奏加快，諸如哈默納科等部分一線品牌廠商出現(xiàn)了供應(yīng)不足的情況，且在中國市場的供應(yīng)鏈受到了影響，因而交期普遍延長至6個月左右。很多國產(chǎn)諧波減速器廠商的產(chǎn)能并未飽和，下游需求增加，因而有機會進入下游客戶的供應(yīng)鏈。

我們預(yù)計，在高端諧波減速器領(lǐng)域，哈默納科仍將保持競爭優(yōu)勢；中低端領(lǐng)域，國內(nèi)廠商將逐步取代哈默納科。諧波減速器下游各應(yīng)用場景差異較大，在幾十年的發(fā)展歷程中，諧波減速器經(jīng)歷了多次迭代，衍生出很多型號。有的應(yīng)用在中低端領(lǐng)域，有的應(yīng)用在高端領(lǐng)域，有的精度非常高，有的尺寸非常小。不同類型的減速器，對材料、加工工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計等要求是不同的。哈默納科產(chǎn)品型號眾多，涵蓋幾乎所有應(yīng)用場景。國內(nèi)廠商替代哈默納科，只能從部分技術(shù)難度較低的產(chǎn)品開始做起。因而，對于精度或加工工藝要求較高的產(chǎn)品，哈默納科大概率在相當長的一段時間內(nèi)保持優(yōu)勢，但對于中低端領(lǐng)域產(chǎn)品，過程將一直持續(xù)下去。

5.1.綠的諧波：深耕諧波減速器領(lǐng)域，打破國外壟斷，業(yè)績高速增長

綠的諧波為國內(nèi)諧波減速器龍頭，深耕該領(lǐng)域近20年。公司在國內(nèi)率先實現(xiàn)了諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用，下游客戶覆蓋國內(nèi)外知名機器人廠商。目前主營業(yè)務(wù)包括：諧波減速器及金屬部件、機電一體化產(chǎn)品及液壓產(chǎn)品。①諧波減速器：經(jīng)過多年持續(xù)研發(fā)投入，綠的諧波在國內(nèi)率先實現(xiàn)了諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模化應(yīng)用，打破了國際品牌在國內(nèi)機器人諧波減速器領(lǐng)域的壟斷。根據(jù)公司2021年年報，終端客戶包含國內(nèi)外知名品牌及制造商：1）國內(nèi)，新松機器人、華數(shù)機器人、新時達、埃夫特、廣州數(shù)控、遨博智能、億嘉和、埃斯頓、優(yōu)必選、配天技術(shù)等；2）國外，獲得UniversalRobots、Kollmorgen、VarianMedicalSystem等認可，并實現(xiàn)了向國際主流機器人廠商之一UniversalRobots批量出口供貨。②機電一體化產(chǎn)品：將伺服系統(tǒng)、諧波減速器、傳感器集成模塊，為客戶提供更為標準化的解決方案。機器人及機器人關(guān)節(jié)為高度機電耦合系統(tǒng)，一體化模組的推廣能夠降低廠商部件采購種類，減少安裝環(huán)節(jié)、提高集成效率，為下游行業(yè)降本增效。③金屬部件產(chǎn)品：包括各類不銹鋼、鋁、鐵、銅制結(jié)構(gòu)件，應(yīng)用于工業(yè)機器人、航空航天、電氣、能源等下游領(lǐng)域。根據(jù)客戶的具體需求而定制，呈現(xiàn)出非標準化特征。④液壓產(chǎn)品：主要包括噴嘴擋板式電液伺服閥、微型軸向式柱塞泵、機器人用電液伺服驅(qū)動關(guān)節(jié)（EHA）。液壓產(chǎn)品是公司諧波減速器、機電一體化產(chǎn)品的配套零部件、重要補充。

公司發(fā)展經(jīng)歷三個階段：階段一：團隊搭建與公司創(chuàng)立。2003年，左昱昱先生在恒加金屬原有的金屬來料加工業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上建立團隊，自主研發(fā)工業(yè)機器人領(lǐng)域諧波傳動技術(shù)。2009年，制造出第一臺諧波減速器原型機。2011年，首臺減速器樣機送檢，同年創(chuàng)辦綠的諧波。階段二：產(chǎn)品推出與技術(shù)積累。2013年，公司諧波減速器開始上市銷售。同年經(jīng)過檢測驗證后，國內(nèi)知名機器人生產(chǎn)廠商埃夫特開始批量采購公司諧波減速器。2014年，公司主持編制的GB/T30819-2014《機器人用諧波齒輪減速器》國家標準發(fā)布并實施。階段三：業(yè)務(wù)成長與產(chǎn)能擴建。2014年11月至2015年8月，公司與境外知名客戶UniversalRobots經(jīng)過初步接觸、樣品測試、實地考察、小規(guī)模采購后，建立了初步合作關(guān)系；2016年11月，公司與其簽訂框架協(xié)議，開始實現(xiàn)向國際主流機器人廠商批量出口供貨。2018年，公司完成10萬臺產(chǎn)銷目標，年產(chǎn)50萬臺生產(chǎn)基地開始動工；同年，為適應(yīng)諧波減速器未來市場需求，公司推出融合諧波減速器、電機、傳感器的機電一體化模組產(chǎn)品。

管理團隊背景強大，核心技術(shù)人員在公司內(nèi)部身居要職。左昱昱先生擔任公司董事長，深耕精密制造領(lǐng)域，帶領(lǐng)團隊自主研發(fā)精密諧波減速器。目前，在諧波減速器的基礎(chǔ)上，左昱昱帶領(lǐng)團隊繼續(xù)機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。李謙先生目前在公司擔任董事、副總經(jīng)理。2003年加入恒加金屬擔任技術(shù)部經(jīng)理，與左昱昱先生共同帶領(lǐng)公司研發(fā)團隊進行理論技術(shù)研究。2011年綠的諧波成立后，主要負責諧波減速器的生產(chǎn)工作。作為項目負責人，李謙先生參與了多項省級以上科研攻關(guān)項目，是GB/T30819-2014《機器人用諧波齒輪減速器》、GB/T34884-2017《工業(yè)機器人諧波減速器柔性軸承》、GB/T35089-2018《機器人用精密齒輪傳動裝臵試驗方法》三項國家標準的主要起草人。

5.2.中技克美：國內(nèi)第一個專業(yè)從事諧波傳動技術(shù)的高新技術(shù)實業(yè)公司

公司主營專用諧波減速器，收入占比99%以上，業(yè)務(wù)專一。公司專注于諧波傳動減速器的研發(fā)和生產(chǎn)，業(yè)務(wù)高度專一。隨著公司在諧波傳動減速器的技術(shù)和性能上不斷創(chuàng)新突破，產(chǎn)品系列逐步豐富，包含XB1、XB2、XB3、XB6、XBF、XBFF、XBS、XBD、XBHS，公司追求科技創(chuàng)新、追求卓越、顧客至上、信譽第一，致力于新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的不斷創(chuàng)新和開拓，推動我國諧波傳動技術(shù)為己任。

國內(nèi)第一個專業(yè)從事諧波減速器產(chǎn)品的供應(yīng)商，公司產(chǎn)品應(yīng)用廣泛。1994年，北京中技克美諧波傳動股份有限公司成立。1997年，獲得國家級科技成果重點推廣計劃項目。2004年，研發(fā)應(yīng)用在神舟五號飛船中的自潤滑諧波轉(zhuǎn)動減速器。2005年，為神州六號飛船電源系統(tǒng)研制固定潤滑諧波傳動減速器。2017年，公司掛牌“新三板”上市。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于航天、航空、信息、能源、電子、儀表、石化、印刷、包裝、機器人、機械、醫(yī)療等領(lǐng)域。目前，公司是國家科技部批準的“國家諧波傳動技術(shù)研究推廣中心”和“諧波傳動國家重點工業(yè)性試驗基地”，并主持完成了我國多項諧波傳動科技成果，獲得了國家及部委多項獎勵；通過與合作單位聯(lián)合攻關(guān)，研制成功具有全球領(lǐng)先水平的固體潤滑諧波傳動減速器，并成功地應(yīng)用在我國“神舟號”“天宮”系列載人飛船及衛(wèi)星等航天飛行器中。

5.3.雙環(huán)傳動：齒輪傳動產(chǎn)品頭部企業(yè)，RV減速器產(chǎn)品獲廣泛認可

公司專注于齒輪產(chǎn)品制造，踐行產(chǎn)業(yè)“同心圓”擴展戰(zhàn)略。公司是機加工齒輪傳動產(chǎn)品制造頭部企業(yè)，目前公司齒輪產(chǎn)品已銷售至乘用車、工程機械、新能源汽車、軌道交通、風電等領(lǐng)域。公司踐行產(chǎn)業(yè)“同心圓”擴展戰(zhàn)略，不斷擴充產(chǎn)品種類、擴大應(yīng)用范圍。公司產(chǎn)品豐富，應(yīng)用范圍廣，進入國內(nèi)外知名品牌供應(yīng)鏈。目前公司主要產(chǎn)品為乘用車齒輪、商用車齒輪、工程機械齒輪、減速器及其他產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋汽車的動力總成和傳動裝臵包括變速器、分動箱等，新能源汽車的動力驅(qū)動裝臵如混合動力變速器以及各類純電驅(qū)動電機與減速傳動齒輪，非道路機械（含工程機械和農(nóng)用機械）中的減速和傳動裝臵，以及在軌道交通、風力發(fā)電、電動工具、機器人自動化等多個行業(yè)門類中的驅(qū)動、傳動應(yīng)用場景。公司憑借優(yōu)秀的產(chǎn)品性能，打入大眾、通用、福特、采埃孚、博格華納、一汽、上汽、廣汽、比亞迪、豐田等國內(nèi)外知名品牌供應(yīng)鏈。

公司收入規(guī)模穩(wěn)定擴張，利潤端波動較大。2007-2021年，公司收入由4.34億元提升至53.91億元，CAGR=19.72%，收入規(guī)模穩(wěn)定擴張，主要系公司掌握高精齒輪稀缺技術(shù)、具備規(guī)模優(yōu)勢，不多擴充產(chǎn)品品類，開發(fā)適用于不同行業(yè)的新產(chǎn)品。受益于新能源的高電機轉(zhuǎn)速帶來高齒輪精度要求，收入增長空間較大。2007-2021年，公司歸母凈利潤由0.69億提升至3.26億元，CAGR=1