科技工业行业申报：智能焊接机械人在钢构业开启新纪元

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科技工业行业申报：智能焊接机械人在钢构业开启新纪元科技工业行业申报：智能焊接机械人在钢构业开启新纪元人工智能

焊接机器人在钢构行业中具备广阔运用空间

（图片来自网络侵删）

建筑装置式大势所趋，钢构造渗透率有望加速提升

根据我国粗钢产量的情形，钢构造的发展进程经历了从“节约利用”到“大力推广利用”的演化进程，但相较于发达国家，我国钢构造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，政策开始逐步推广利用钢构造，2008 年前后，在奥运会的推动下，“鸟巢”、“水立方”等代表性钢构造建筑走入大众视野，奥运会国家运动场等在设计、制造和安装等技能方面均达到了天下较高水平。
钢构造建筑热潮带动钢构造需求显著增加，展厅、场馆、机场、车站和高层建筑等领域钢构造建筑不断呈现。
2016 年供给侧改革之后，推动钢构造发展有望帮忙上游化解过剩产能，钢构造用钢量进一步提升。
2018 年以来，在装置式大力推进下，钢构造产量连续保持较快增长。
根据中国钢构造协会数据，2022 年钢构造产量为 10,445 万吨，占全国粗钢产量的比例为 10.31%，2021 年钢构造建筑占新建建筑面积比例 7%，2022 年在建的钢构造建筑面积为 4.81 亿平方米，占当年在建建筑面积 3.07%，比较于发达国家仍有一定差距，据刘钊、王喆等 2020 年揭橥的《国外钢构造住宅发展进程及现状》，美国 2020 年采取钢构造的住宅比例超过 40%。

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”装置式建筑行动方案》，方案规定：到 2020 年全国装置式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，个中重点推进地区、积极推进地区和鼓励推进地区分别大于 20%、15%和 10%，到 2025 年装置式建筑在新建建筑中占比达 30%。
同年 12 月发布《装置式建筑评价标准》，我国装置式迎来快速发展。
根据住建部，2018-2020 年全国新开工装置式建筑面积 CAGR达 57.9%，20 年占新建建筑面积的比例约为 20.5%，较 19 年提升 7.1pct，较大幅度超过了政策哀求的 15%以上的目标。
进入“十四五”装置式建筑占比连续稳步提升，2022 年全国新开工装置式建筑面积达 8.1 亿平方米，同比增长 9.5%，占新建建筑面积的比例为 26.2%，较 2021 年连续提升 1.7pct，但仍与发达国家具有较大差距。
装置式建筑有望助力钢构造渗透率提升。
根据构造体系划分，装置式建筑大致可分为预制混凝土构造（PC）、钢构造（PS）和木构造三大类，目前主流构造仍以 PC 为主，根据住建部，2019 年新开工的装置式建筑中，PC 构造占比 65%，钢构造占比 31%；2021 年 PC构造占比 66%，钢构造占比 28%，PC 由于其本钱上风、住宅利用接管度较高档缘故原由仍领先发展。
但从工业化生产和碳排放等角度来看，钢构造优于 PC 构造：

1）钢构做作为正在兴起的装置式建筑，与预制混凝土构造差异在于其紧张承重构件全部采取钢材制作，由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各部件之间常日在现场采取焊缝、螺栓或铆钉连接。
目前钢构造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办法对应的下贱，是绿色建筑的主要代表；

2）根据《钢构造模块化住宅全生命周期本钱与效益剖析》（2020）等论文中的案例项目比拟可见，装置式混凝土建筑可以较现浇建筑降落碳排放约 13%，钢构造装置式建筑可以较传统现浇建筑降落碳排放约 22%，此外钢构造材料比较 PC 具备较好的可回收性可实现间接节能降碳，基于此政策对付钢构造支持力度渐大。
同时钢构造装置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落排放的潜力。

估量 2023-2025 年钢构造产量 CAGR 超过 10%。
根据《钢构造行业“十四五”方案及 2035年远景目标》，提出钢构造行业“十四五”期间发展目标：“到 2025 年底，全国钢构造用量达到 1.4 亿吨旁边，占全国粗钢产量比例 15%以上，钢构造建筑占新建建筑面积比例达到15%以上。
到 2035 年，我国钢构造建筑运用达到中等发达国家水平，钢构造用量达到每年2.0 亿吨以上，占粗钢产量 25%以上，钢构造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，我们估量 2023-2025 年钢构造产量 CAGR 超过 10%，将坚持稳健发展。
而根据 2025 年装置式建筑比例达到 30%、钢构造建筑占新建建筑面积比例达到 15%以上的目标估算，届时钢构造建筑占装置式建筑比例将达到 50%，较 21 年提高 22pct，渗透率有望加速提升。
钢构造制造行业高度分散，龙头企业发展智能制造夯实本钱上风

钢构造制造商位于家当链中游位置，制造能力的差异使得企业之间涌现分解，而核心竞争力在于钢构造产品制作的本钱上风。
纯钢构造制造的业务利润率薄，常日制造订单的定价办法为售价=（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随意马虎得到订单。
对付钢构造制造商来说，本钱的管控紧张表示在三个方面：1）规模效应带来的采购和产能平滑上风，通过产能扩展形成规模上风之后，可降落采购本钱，同时较大的产能和饱满订单可以降落单吨人力本钱和固定本钱摊销；2）通过风雅化管理和拆单排产，提高产能利用率，同时降落钢构造的废品率；3）生产线智能化改造，对冲人力本钱上升、提高产品质量及生产效率。
低端产能出清改进钢构造行业竞争格局，但龙头市占率仍较低。
2013-2017 年期间，钢材价格大幅颠簸，对产品议价能力和风险抵御能力较弱的中小型钢构造企业被迫淘汰，同时随着行业供给侧改革进行，掉队产能逐渐淘汰。
根据《2013 年度中国钢构造制造企业生产经营状况调查报告》中数据，不完备统计下 2013 年共有钢构造企业 3,000 家旁边，而根据中国钢构造协会的统计，截至 2018 年末海内钢构造企业约为 2,500 家旁边，行业供给真个改革持续进行，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。
据中国建筑金属构造协会不完备统计，2021-2022 年行业重点企业整年完成生产产量在 5/10/30/50 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，全行业钢构造产量为 1.04 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 6.4%。

以鸿路钢构为代表的龙头企业不断夯实本钱上风，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 年开始加强对钢构造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能改造，2018 年投入约 1.6 亿元对原有钢构造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前辈设备及生产工艺，可以较明显地降落生产本钱、提高产品质量、降落劳动强度。
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干系工艺技能，加快了对钢构造生产线的智能化改造，并成功研发了海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本钱优化路径。

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。
在中国钢构造建筑的培植进程中，智能焊接的运用不断演进。
一方面，功能持续丰富，从根本的自动焊接，逐步进化到具有示教、数据影象、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、焊接参数储存影象、焊接电源联动掌握等功能；另一方面，形态不断丰富，从早期的自动横焊设备，逐步演化为轨道移动式机器人等多种形态，1986 年京城大厦项目中利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。

钢构行业拥有丰富的焊策应用处景及多样的工艺。
钢焊接是指通过电弧、气体、激光、等离子等办法将两个或更多的钢材连接起来的方法。
从运用处景看，焊接作为钢构行业紧张的连接方法，广泛运用于建筑、钢铁、桥梁、电力、石油化工、天然气、机器制造、汽车制造、管道运送、航空航天、家电制造等行业。
从焊接工艺看，焊接的紧张方法包括电弧焊、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。
浩瀚焊接办法均可与焊接机器人结合，达到降落人工本钱、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场，利用场景广泛。

钢构焊接自动化难度高，焊接机器人市场潜力大

2022 年钢构造焊接机器人潜在市场或达近 200 亿级别。
据共研网 2022 年我国钢构造产量1.04 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/年已属于斥候级别，我们假设一样平常成年焊工钢构造年产能在 400 吨旁边，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，在事情时长上具有一定上风，年产能在人类的 2-3 倍，中性假设下焊接机器人钢构造年产能约 1000 吨。
由于部分焊接工艺具备较高的繁芜性，我们进一步对焊接机器人可替代产能的比例进行假设，假设中脾气况下 60%的钢构造产能能够被机器人替代，则中脾气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，市情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。

产品和劳动的非标化导致海内钢构造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《机器人焊接技能在钢构造行业的运用》，海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）构造件设计的非标化：海内钢构造构造件设计的标准化程度低，导致示教编程阶段耗费了更永劫光；2）坡口的非标化：海内钢构造构件坡口加工以火焰切割为主，且紧张为人工装置，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，一定程度上降落了焊接难度；3）钢构造焊接对付机器人智能化的哀求更高：钢构造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方案的准确性，须要关键焊接参数根据反馈实时变革，这也是目前环球焊接机器人行业面临的难题。

海内焊接机器人 22 年发卖额在 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。
高工机器人家当研究所（GGII）数据显示，2021 年中国市场弧焊机器人销量 4.16 万台，同比增长 30%，其估量 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%，其估量到 2025 年，中国市场焊接机器人整体销量或将靠近 10 万台。
价格端不同焊接机器人厂商差异较大，个中海内企业如卡诺普、钱江在 3~4万级别，凯尔达 10 万~20 万，克鲁斯 10~40 万，外洋品牌范例如福尼斯，仅焊机（不含本体）价格就在 40 万以上。
假设焊接机器人均匀售价在 20 万元/台，则 22 年海内焊接机器人市场规模在 140 亿级别。
打破了技能难度相对较高的钢构造焊接后，焊接机器人远期具备较大发展空间。
据国家统计局，2022 年我国表不雅观钢材消费量达到 10.9 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须要关注的问题》，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 5.5 亿吨以上，是钢构造量的产量的 5 倍以上，如果钢构造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靠近 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 2000/2500/3000 万人，可替代人工比例 30%/40%/50%/60%/70%做敏感性剖析，机器人效率按人的 2.5 倍打算，可知 2022 年海内潜在焊接机器人需求量在 240~840万台，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，具备较大的发展潜力。

智能化趋势持续演进，关注软件开拓+工艺迭代

智能化为焊接机器人主要发展趋势

焊接机器人是工艺与软硬件技能的结合，智能化为主要趋势。
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。
在不同场景中须要不同类型的焊接工艺，如点焊机器人广泛运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、运动速率、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掌握。
自主编程型焊接机器人则进一步加入了决策和方案能力，能够利用打算机处理传感结果并对焊接任务进行方案。
我们认为焊接机器人智能化程度的提升有助于减少人力本钱投入，智能化是焊接机器人发展的主要方向。

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运用。
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互助，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利用，设备搭载柏楚电子 CYPWELD智能焊接掌握系统以及与其配套的视觉勾引系统，将智能焊接机器人运用于钢架焊接。
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，单台设备效率比较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置式住宅钢筋桁架楼承板生产线，大大减小人力本钱，提高了生产效率与准确率。

关注全栈开拓能力+工艺迭代

全栈软硬件开拓能力+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拓、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主要手段。
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、自行识别该当焊接的内容、确定如何焊接，然后实行焊接过程。
自适应焊接的实现，须要从焊接工艺的需求出发设计系统，建立各种工件的识别模型和各种材料的工艺数据库，实现焊接过程动态参数化掌握。
同时，还须要多传感器领悟方案，以实现在恶劣事情条件下对工件、熔池等实现数字化感知建模。
在全过程中，决策、方案、感知、实行均涉及软件与硬件的合营，须要对关键 IT 技能的节制，从工艺出发的设计则须要不断根据现实工业场景进行优化迭代。

关注核心技能积累情形。
影响焊接机器人焊接效果的关键技能紧张包括离线编程、视觉定位、运动仿真、路径方案、运动掌握、焊缝跟踪等。
软件系统覆盖全体焊接流程，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，通过路径方案技能选择最优焊接路径，然后进走运动掌握，担保焊接质量，焊缝跟踪技能支持机器人自适应校正。
我们认为在竞争中，具备核心技能积累的厂商有望依托技能的先发上风率先取得落地，并且在运用中有望持续加速产品迭代，进一步巩固产品力上风。

国内外干系产品梳理

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拓，生产，发卖和做事的高科技公司，旗下产品包括智能单机焊接事情站 KSBW0210-01、智能地轨单机焊接事情站 KSDG0012-01、智能地轨悬臂焊接事情站 KDDG0012-01、智能龙门式双机焊接事情站 KDLM8020-01。
2022 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互助，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利用，该批设备搭载了柏楚电子研发的CYPWELD 智能焊接掌握系统以及与其配套的视觉勾引系统。
柏楚电子支持自动化焊接办理方案。
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天生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，可根据场景灵巧选择。
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；靠栅初定位本钱更低，操作大略。
第二步是免示教天生加工路径。
智能焊接离线编程软件会根据工件和焊缝位置天生焊接路径，并仿真仿照焊接过程，验证焊接路径的合法性。
末了是实际焊接。
焊接前，寻缝器自动扫描焊接出发点位置，担保出发点精度在 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。

埃斯顿

埃斯顿弧焊办理方案。
埃斯顿弧焊办理方案运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知足用户更高的焊接哀求。
埃斯顿的弧焊运器具极高精度、极速性能、极强振动抑制能力，利用三维激光识别焊缝间隙匹配焊接参数，办理间隙不一致的问题。
此外，埃斯顿打造一站式数字化焊接办理方案。
E-Gate 数字化焊接系统实时采集机器人、焊接电源及其他干系设备运行数据。
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、剖析，为企业管理者供应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。

通过对 Cloos 的收购，埃斯顿成为海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 1.96 亿欧元的对价收购了环球焊接机器人俊彦 Cloos。
Cloos 在 2018年财年（2017.11~2018.10）实现收入 1.44 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 年成功将焊接电源运用于机器人事情站，1978 年进军焊接机器人领域，1986 年自主研发出机器人掌握系统，2010 年推出名为 QIROX 的自动化焊接和切割系统，个中不仅包括机器人技能、软件、传感系统、安全系统和变位机，还席卷了各种焊接工艺。
21 年 6 月埃斯顿公告与河南骏通车辆有限公司签署了 9140 万元的发卖条约，该项目将被打造成为天下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能，如 3D 打印、激光复合、云掌握、云监测、云编程全部运用于该次生产线培植，也标志着公司成为少数能够在专用车辆整车制造的领域得到规模性订单的领军企业。

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拓区的国家级高新技能企业，紧张供应金属构造制造行业非标构造件全过程数字化生产办理方案及智能事情站。
公司紧张创始团队来自安徽鸿路钢构造集团，有 20 多年钢构造行业生产、管理、软件研发履历。
公司核心技能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构造件的三维数字模型，通过数字孪生和人工智能技能天生操作指令，驱动机器人本体、外部轴以及生产设备联动，实现对金属构造切割、装置、焊接、喷涂等智能生产，技能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能运用方面：1）工布智能焊接系统直接从 Xsteel 等各种设计软件中提取钢构造产品的各项参数并天生焊缝轨迹；2）自动天生机器人运动轨迹和匹配焊接工艺参数，一键启动运行；3）利用相机识别和激光定位技能，办理钢构造在拼装过程中的偏差以及钢板不平整等问题，知足精准定位焊接的哀求。

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精选报告来源：报告派

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