钢结构智能焊接专题申报：智能焊接引领钢结构进级

钢构造由于其性能特点，紧张运用于工业建筑和公共建筑。

钢构造是由钢制材料组成 的构造，是紧张的建筑构造类型之一，紧张由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等 构件组成，各构件或部件之间常日采取焊缝、螺栓或铆钉连接。
比较于传统钢筋混凝土建 筑，其上风在于强度高、自重较轻、承载力高、施工大略，劣势在于直接造价相对较高， 住建部测算，随着装置率由低到高，装置式建筑较传统建筑综合增量本钱在 10%-25%之 间。
钢构造这些特性使得其广泛运用于以工业厂房、高层及超高层建筑等为代表的大跨度、 工期紧、对造价本钱敏感性略低的工业和公共建筑，而在对本钱较为敏感的住宅领域运用 较少。

详细来看，我们通过对鸿路钢构近年重大条约的梳理，总结出钢构造在工业建筑、公 共建筑领域运用占频年夜致六四开。
我们整理了钢构造行业龙头鸿路钢构 2019~2023Q3 期 间公布的季度重大订单情形，即条约金额达到１亿元以上或钢构造加工量 10000 吨以上的 订单，期间累计占公司材料订单比重约 20%。
金额拆分来看，工业建筑：公共建筑≈60%：40%，从重大订单加工量拆分来看，工业建筑：公共建筑≈61%：39%，即钢构造下贱需 求约六成来自于制造业投资领域（紧张是工业厂房项目），约四成来自于基建投资领域（主 假如机场、高铁站、医院会展中央、家当园等项目）。

政策推动渗透率持续提升，行业需求持续向上

我们测算 2021 年钢构造在非住宅领域渗透率靠近 20%，住宅领域不到 1%。
钢构造 当前运用较为广泛的在轻钢构造、高层钢构造、空间钢构造、大跨度钢构造建筑方面，对 应建筑类型为工业厂房、高层及超高层建筑等，我们测算 2021 年钢构造建筑在非住宅领 域渗透率已达到 19.1%。
但总体而言，钢构造由于造价成本相对更高、隔音及防火性能相 对欠缺，现阶段在海内住宅领域运用较少，我们测算 2021 年钢构造建筑在住宅领域渗透 率仅 0.8%。

钢构造是装置式建筑的紧张模式之一，有望持续受益于装置式建筑推广。
政策端，住 建部《“十四五”建筑业发展方案》提出到 2025 年全国装置式建筑占新建建筑的比例达到 30%以上，住建部联合发改委印发的《城乡培植领域碳达峰履行方案的关照》提出到 2030年装置式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到 40%，考虑到 2022 年该比例仅 26.2%，未 来渗透率仍具备持续提升空间。
钢构做作为装置式建筑的紧张形式之一，在 2021 年新开 工装置式建筑面积中占比靠近 3 成（其余 7 成旁边为装置式混凝土建筑，2022 年数据暂 未表露），有望持续受益于政策对装置式建筑的推广。

政策倾斜有望助力钢构造在非住宅及住宅领域渗透率不断提升，我们预测到 2035 年 行业需求 CAGR 达到 5.4%。
在装置式建筑详细模式的选择上，近年全国及地方出台的相 关政策亦逐步向钢构造模式倾斜，如推广钢构造在学校、医院等公共建筑领域运用，在住 宅领域“重点推动钢构造装置式住宅培植”。
考虑到钢构造在非住宅及住宅领域目前渗透 率仅 19.1%、0.8%，未来在政策推动下仍具备较大提升空间。
从详细空间上看，根据中国 钢铁工业协会数据，2022 年全国钢构造产量为 1.01 亿吨，而据中国钢构造协会发布的《钢 构造行业“十四五”方案及 2035 年远景目标》，到 2025 年底，全国钢构造用量达到 1.4 吨旁边；到 2035 年，我国钢构造用量达到每年 2 亿吨以上。
据此我们预测，到 2035 年， 钢构造行业需求 CAGR 达到 5.4%。

高度非标致行业集中度低，管理、劳动力制约企业做大做强

一方面，由于下贱需求节奏的不愿定性，钢构造要实现大规模生产首先对企业管理水 平提出更高磨练。
钢构造加工企业下贱直接对接建筑施工企业，由于不同项目工期及哀求 不同，且单个项目施工节奏也有差异（常日受到景象成分、业主资金情形等多重成分滋扰）， 在钢构造企业规模扩展的同时，对各项目需求的及时相应显得尤为主要，这也使得工厂生 产节奏具有高度不愿定性，更加依赖“柔性”生产，因此大规模钢构造加工制造首先对企 业管理水平提出更高磨练。
另一方面，由于产品本身的非标属性，钢构造家当难以实现工业化批量生产，紧张依 赖焊工等人工实现，因此面临焊工等劳动力短缺的第二重制约。
不同于零部件、钢铁等标 准化产品加工，由于建筑型态不同，不同工程企业设计部件也不同，导致钢构造生产具有 构造形式不定、多品种、小批量的特点，故现阶段海内钢构造制造厂商加工多采依赖履历 丰富的工人生产。
但随着人口红利褪去，年轻一代更加青睐企业以及其他非建筑类行业， 建筑行业工人逐步老龄化，企业面临焊工等劳动力短缺的第二重瓶颈。

行业集中度高度分散，排名第一的龙头企业市占率不到 5%。
由于钢构造企业具有需 求节奏、产品本身多重非标属性，并且产品质量取决于生产职员技能水平，使得加工企业 规模扩大险些依赖等比例的生产职员扩展以及风雅化管理水平，而职员规模的扩展将进一 步磨练企业的管理能力，使得长期以来行业呈现高度分散的竞争格局。
根据我们测算，龙 头企业鸿路钢构市占率仅 3.35%旁边，其他企业市占率仅 1 %及以下。

焊接机器人：智能焊接契合非标、小批量需求，国产 厂商纷纭入局

焊工紧缺催生对焊接机器人的急迫需求

焊接是一种十分主要的机器制造加工工艺。
焊接不仅可以进行各种钢材的连接，还可 以进行铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而广泛地运用于机器制造、 造船、海洋开拓汽车制造、机车车辆、石油化工、航空航天、原子能、电力、电子技能、 建筑及家用电器等部门。
焊接包括熔焊、压焊和钎焊三大类。
焊接是指通过加热或加压等适当的办法使两种分 离的金属物体（同种或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的工艺过程。
按 照工艺过程的特点，焊接可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊在连接部位需加热至熔化 状态，一样平常不加压；压焊必须施加压力，加热是为了加速实现焊接；钎焊时，母材不熔化， 只熔化起连接浸染的添补材料（钎料），熔化的钎料凝固后成为连接母材的钎缝。
常用的 焊接工艺包括点焊、缝焊、埋弧焊、气体保护焊、激光焊等。

焊工数量减少叠加焊接需求提升，催生对焊接机器人的急迫需求。
由于焊接事情环境 恶劣、事情强度大、对事情闇练程度哀求高且对操作职员会产生潜在危害，同时受我国社 会老龄化影响，一线焊接工人数量呈现减少趋势。
另一方面，我国钢构造用量呈快速上升 趋势。
如前文所述，2022 年我国钢构造加工量达到 1.01 亿吨，且中国钢构造协会在《钢 构造行业“十四五”方案及 2035 年远景目标》中提出：到 2025 年底，全国钢构造用量达 到 1.4 亿吨旁边，到 2035 年，我国钢构造用量达到每年 2.0 亿吨以上。
假设钢构造行业 不该用焊接机器人，则根据一名成熟焊工每年均匀加工 400 吨钢材我们测算，2022、2025 和 2035 年我国钢构造行业所需焊工分别为 25、35 和 50 万名，这意味着 2025 和 2035 年将分别存在至少 10 万和 25 万名焊工的巨大需求缺口。

焊接已成为工业机器人的第二大运用处景，GGII 统计 2021 年 30%以上的焊接机器 人运用于汽车整车行业。
根据《中国机器人工业年鉴 2022》统计，2020-2021 年我国焊 接机器人销量均居工业机器人市场的第二位，仅次于搬运和高下料机器人，焊接已成为工 业机器人的主要运用处景。
从焊接机器人的详细运用分布来看，GGII 的数据显示，汽车整 车行业仍是焊接机器人最大的运用市场，2021 年占比为 34.7%。

GGII 估量 2026 年我国焊接机器人销量有望打破 10 万台。
焊接机器人能够逐步代替 手工焊焊工或半自动焊焊工进行实际焊接作业，有望有效办理焊工紧缺的问题。
同时利用 焊接机器人可以提高焊接生产效率，改进事情职员的劳动条件，稳定和担保产品质量，易 于实现产品的差异化生产，并能够推动干系家当自动化升级改造。
高工家当研究院（GGII） 的统计信息显示，2021 年中国市场焊接机器人销量 4.16 万台，同比增加 21.99%，且预 计我国焊接机器人销量将持续增加，2026 年有望打破 10 万台。

焊接机器人按照焊接工艺可为点焊、弧焊、激光焊和搅拌摩擦焊机器人等。
随着近几 年新能源汽车行业的高速发展以及汽车轻量化需求的驱动，干系家当对焊接技能提出了更 高哀求，推动了各种焊接技能的快速发展。
在传统焊接类型中，点焊紧张运用于汽车家当 链，而弧焊的运用领域较为广泛，覆盖汽摩制造、3C 电子制造、金属制品制造、建筑、 桥梁、船舶、航空航天等浩瀚领域。
在新型焊接类型中，激光焊接已成为新能源汽车及电 池制造中常用的焊接技能，搅拌摩擦焊紧张运用于铝、镁等低熔点合金的焊接。

中国是环球最大的焊接机器人市场，弧焊机器人和点焊机器人为主流产品。
根据中国 机器人家当同盟《中国机器人工业年鉴 2021》统计，2020 年环球焊接机器人销量约为 6.6 万台，个中在中国市场的销量约为 3.5 万台，占比超过 50%。
根据同一机构编写的《中 国机器人工业年鉴 2022》统计，2021 年我国弧焊机器人销量为 3 万余台，是销量最大的 细分品类；其余，点焊机器人销量为 1.63 万台，激光焊机器人销量为 1761 台。

焊接机器人智能化成为主要发展趋势

从技能层次角度，焊接机器人可分为示教再现型焊接机器人、离线编程焊接机器人、 以及智能焊接机器人： （1）第一代为示教再现型焊接机器人。
利用者按照实际任务逐步勾引机器人实行整 个任务过程，焊接机器人在被勾引的过程中影象示教过程中的每个动作指令（位置、姿态、 运动参数、焊接参数等），并天生一个连续实行全部任务的程序。
完成示教后给焊接机器 人一个启动命令，机器人将按照示教动作精确地完成每一步操作。
（2）第二代为基于传感技能的离线编程焊接机器人。
此类机器人借助视觉、电弧、 力矩等干系传感器获取焊接环境的干系信息，并根据传感器获取的干系信息进行自身运行 轨迹的优化，以改进示教再现型机器人对焊接环境的适应能力。
（3）第三代为智能焊接机器人。
智能焊接机器人是基于机器人焊接任务智能化方案 技能、机器人焊接传感与动态过程智能化掌握技能、焊接机器人系统用电源配套设备技能、 焊接机器人运动轨迹掌握技能、机器人焊接繁芜系统的智能掌握与优化管理技能、机器人 遥控焊接技能等浩瀚前辈技能的具有自主决策和灵巧运动的类人思维与动作的高等焊接机器人。
智能焊接技能是一种基于信息反馈和智能掌握的焊接技能。
它可以根据焊接环境和条 件，自动调度焊接参数和路径，实时监测和掌握焊缝形成和质量，提高焊接质量、效率和 可靠性，降落劳动强度和本钱。
智能焊接技能紧张包括信息获取、知识表达、推理与决策、 实行与掌握等。

3D 视觉助力焊接机器人智能化升级。
随着 3D 视觉技能的发展，通过自主识别焊缝及 免试教可以直接根据视觉系统的图像处理结果来掌握机器人的运动和焊接过程，不仅能够 大幅提高焊接效率，还能担保焊接的质量和稳定性，搭载 3D 视觉的焊接机器人在工业场 景的渗透率不断提高。
GGII 统计，2022 年搭载 3D 视觉的工业机器人数量超过 1 万套， 个中在焊接机器人领域的数量约 1350 套，渗透率靠近 13%，且估量到 2027 年搭载 3D 视觉的工业机器人有望超过 6 万套，个中在焊接机器人领域的数量将超过 8000 套。

智能焊接契合非标、小批量需求，在钢构造和船舶行业具有巨大的运用前景。
钢构造 行业的焊接需求显著差异于汽车行业，钢构造行业多以非标设计和小批量生产为主，并且 须要焊接的工具大部分为厚板，这对焊接机器人的灵巧性、厚板焊接能力以及智能识别焊缝的能力哀求较高。
而船舶行业对焊接设备及焊接工艺都有很高的哀求，且考虑到焊接成 本占船体建造总本钱超过 30%，未来智能焊接机器人具有较大的运用空间。
GGII 预测， 未来钢构造和船舶行业对焊接机器人的需求至少为 24 万台和 3.5 万台。
我们假设每台焊 接机器人的均匀价格为 30 万元，可以大致预测未来钢构造和船舶两个行业将创造至少 825 亿元的智能焊接需求。

国产厂商份额持续提升，多家推出智能焊接方案

我国市场中的焊接机器人紧张包括日系、欧系和国产品牌。
日系品牌紧张有发那科、 安川、松下、OTC、那智不二越、川崎等，大多是从上游伺服电机、运动掌握系统、焊机 等核心部件领域起身，再逐步向焊接机器人整机拓展，具有百口当链的特点。
欧系品牌主 要有 ABB、KUKA、COMAU、Cloos、IGM 等，从发展路径来看，欧系焊接机器人品牌多 是从通用机器人或集成业务向焊接机器人发展，具有终端运用履历丰富、产品完善等特点， 但其价格相对而言较为昂贵。
过去几年，在技能、政府扶持力度、本土上风等多个成分的 共同浸染下，国产焊接机器人通过研讨技能、切入细分行业、吞并购、合伙设立公司等方 式发展迅速。
目前国产焊接机器人企业紧张有埃斯顿、卡诺普、藦卡、柴孚、钱江、图灵、 华数、埃夫特、配天、新时达、尔比地、九众九、倍可、凯尔达等。

国产厂商份额持续上升，弧焊机器人领域竞争加剧。
2023 年上半年，国内外厂商在 中国弧焊机器人市场的表现明显分解，GGII 的统计信息显示，埃斯顿、埃夫特、新时达、 配天、藦卡和尔必地等国产厂商实现了较高的销量增速，而安川、发那科、松下、OTC、 川崎、那智等外洋厂商销量低落。
GGII 统计，2022 年中国市场国产品牌弧焊机器人销量 占比为 45.03%，且估量 2023 年将上升至 48.54%，更多的国产品牌弧焊机器人有望跻身 年销量千台以上的厂商行列。

柏楚电子自研智能焊接免示教编程办理方案。
柏楚电子通过全自主开拓核心算法，针 对钢构造、船舶等行业零件非标特点，自主开拓整套办理方案，推出 FSWELD 智能焊接 掌握系统，该系统由机器人掌握系统、离线编程软件和视觉勾引模块三部分组成。
基于数 字孪生技能实现免示教离线编程，节省人工调试韶光；通过 3D 相机与激光跟踪技能，实 现对焊缝加工的风雅定位；前馈与反馈结合的焊缝跟踪系统，担保焊接效率的同时又能对 焊接路径及时改动，比拟人工的焊接效率和质量均有大幅提升。

中集飞秒开拓钢构造全栈智能焊接事情站。
中集飞秒为中团体体旗下智能机器人品牌。
中集飞秒智能焊接事情站包含软件和硬件两方面，软件品牌名为“飞秒智控”，包括高柔 性机器人智能勾引系统、钢构造制造 ERP 信息化系统等；而硬件品牌则称为“飞秒灵眸”， 包括 3D/面阵视觉传感器系列产品。
目前中集飞秒已经占领组合 3D 圆弧曲线焊缝识别、多层多道全熔透焊接技能、全自动包角封边工艺等技能难题。
根据中团体体官微信息，2023 年 9 月 12 日，中集飞秒第一批智能焊接机器人已按时交付至鸿路钢构集团安徽涡阳基地。

工布智造自主研发钢构造智能焊接系统。
安徽工布智造工业科技有限公司成立于 2017 年7月，已成功研发钢构造智能喷涂系统 Smart Spray和焊接机器人运用系统Smart Weld。
公司自主研发工业机器人智能操作系统，利用工业设计软件及视觉传感器获取构件三维数 字模型，利用自主开拓图形平台的数字孪生和人工智能技能天生操作程序，驱动机器人本 体、外部轴以及生产设备联动，完成对金属构造切割、装置、焊接、打磨、检测、喷涂等 生产全过程柔性制造。
工布智造的智能焊接机器人在技能运用方面包括 1）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）利用相机识别和激光定位技 术，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。

加工企业：信息化+智能化助力打破发展瓶颈，实现 降本增效

信息化：打破管理瓶颈，实现初步打破

以行业龙头鸿路钢构为例，公司近年借助信息化管理手段持续打破规模瓶颈。
鸿路项 目信息管理平台反响条约、收付款、采购操持及到料状况、成品收发存、发货操持、生产 操持及生产进度等信息，为项目如约供应保障。
公司充分发挥信息化、NC 银企直连、互 联网+和打算机软件的浸染，对资金、结算、商务报价、详图深化、生产订单下达、生产 入库、工价管控等流程进行管控，提高运行效率，为业务和产能复制供应担保。
其余公司 以自主研发的“项目管理平台”为核心，与 OA 系统、采购管理系统、人力资源系统、生 产管理考评系统、NC 系统、报工质检管理系统等互联互通，推出实时工时工价体系、项 目预排产系统等，进一步提高对一线工人及项目进度的把控能力。
通过信息化管理实现“柔 性”制造，公司近年产能产量持续打破，发卖、管理职员数量险些不再增长，管理、发卖 用度率持续低落。

智能化：打破人力瓶颈，实现规模打破及降本增效

焊接为钢构造制造中的紧张环节，智能化焊接将大大减少人工焊接所带来的多重不确 定成分，可理解为钢构造加工行业的“工业化”，鸿路钢构近期已加快在该领域布局。
智 能化焊接过程受人为成分的影响小，具有焊缝成形都雅，焊接过程稳定，焊接效率高档优 势。
因此，在厚壁、长焊缝、多位置焊接的建筑钢构造工程培植中，机器人自动焊具有很 大的运用空间。
仍以鸿路钢构为例，2023 年 8 月 1 日，鸿路钢构官方微信公众年夜众号“鸿路 采购物流中央”公开招标 1000 台弧焊机器人，另同时招标 1000 套机器人焊接电源、1000 套机器人焊接视觉、1000 套机器人地轨、500 套角焊缝免示教机器人焊接事情站，实行机 器人智能化在产线中的运用。

从效率上而言，智能化焊接或带来企业生产能力大幅提升。
由于机器人实行 WPS（焊 接工艺规程）的工艺纪律，整体操作流程、速率与成熟焊工无异，因此从焊接速率而言， 一台焊接机器人与 1 名闇练焊工差异并不明显，不过考虑到每天可事情时长成分，理论上 焊接机器人可 24 小时不间断焊接作业，可实现“两班倒”乃至“三班倒”，因此在企业厂 房面积、其他配套举动步伐不变的情形下，其生产能力或实现翻倍及以上增长。

从经济效益角度考虑，我们从直接本钱变革和投资回收期两个角度对智能化焊接进行 测算：

从直接本钱比拟来看

我们假设焊接机器人事情时长与焊工相称，首先从薪资比拟上，我们以钢构造招聘网 上鸿路钢构子公司六安金寨鸿路钢构造有限公司招聘焊工薪资标准来看，焊工薪资标准在 10000-20000 元/月，而在“鸿路工匠微信"大众年夜众号”发布的招聘信息来看，公司招聘的焊接 机器人干系操作员等薪资普遍在 5000-11000 元/月，相较于普通焊工均匀低 7000 元/月， 并且学历哀求普遍不高，这里我们取中值（即焊工薪资 15000 元/月，操作工薪资 8000 元 /月）。
从鸿路钢构招聘职员来看：每 5 个焊接机器人操作技能员，需配备 1 名激光自动焊 接机器操作技能员，以卖力自动焊工艺参数的设定和优化、对焊缝形态质量评估焊接过程 中的监控和掌握、设备的日常掩护等。

由于遵照 WPS 工艺纪律，焊接机器人焊接速率应与普通焊工无异，单个焊接事情站 可操作两套机器人焊接系统，若以一人操作两个焊接事情站，共计可操控四套机器人焊接 系统。
以一条万吨钢构造产线为例，据工业机器人微信"大众年夜众号，人均钢材加工能力在 400 吨 /年，故单条产线须要配备 25 名焊工，若实现智能化替代，则职员对应约 7 名焊接机器人 操作技能员+1 名激光自动焊接机器操作技能员；设备对应 25 套焊接机器人，25 套机器人 焊接电源、25 套机器人焊接视觉、25 套机器人地轨，约 13 个焊接事情站。
机器造价上，根据安徽工布制造微信"大众年夜众号，两套焊接机器人+两套焊接电源+两套视 觉系统+10 米行走轴为 52 万元，均匀单套焊接机器人及附属设备投资为 26 万元。
而根据 虎嗅智库微信"大众年夜众号，一套焊接机器人事情站价格约 10 万元，若机器以五年期进行折旧， 不考虑残值，我们测算 1 万吨钢构造产线实施智能焊接机器人替代每年可节省 213.6 万元 焊接本钱开支，单吨可节省 213.6 元。

从增量投资回收周期来看

一万吨钢构造产线总投资为 780 万元，人工上每年所带来本钱节省为 369.6 万元，投 资回收周期约两年，而焊接机器人能实现“两班倒”或“三班倒”，整体投资回报周期将 进一步缩短。

但智能化并非适用于所有企业，根据王剑非《标准化对钢构造构件智能化制造的影响 探析》，虽然各制造环节都在逐步采取智能生产设备，各智能扮装备基本各自为战，设备 之间没有数据流利，数字化的浸染难以表示，其余在生产设备运行方面也有各智能扮装备 的运行管理系统，但是在生产管理、制造管理和各智能扮装备没有统一的智能化平台进行 管理，存在指挥系统缺失落。
故在拥有信息化支撑下的智能化实行才能真正提升企业生产管 理能力。

而作为龙头的鸿路钢构先前已经建立了完全的信息化平台，并且其在角焊缝免示教机 器人焊接事情站招标信息配置哀求中提到“聪慧工厂：设备数据上传到 MES 系统中，智 慧大屏展示设备状态、每天焊接量、焊接效率等数据”，在成熟的信息化平台根本上，再 引入智能化机器人，将更大程度提升工厂效率，若未来在多个环节（切割、拼装、焊接、 喷涂）实现全面智能化，将助力公司进一步打开成长空间，降落自身生产本钱 除鸿路钢构外，精工钢构与东南网架同为钢构造行业领先企业，业务均涵盖钢构造施 工+制造，同样有望受益于智能化带来的规模提升+降本增效。
规模角度而言，截止 2022 年，精工钢构年产量达到 112.18 会万吨，东南网架年产量达到 60.12 万吨。
在智能化布 局方面：1）精工钢构早在 2021 年顺利通过钢构造 H 型钢智能化焊接制造示范线科技成 果评价，该成果总体达到国际前辈水平，个中基于相控阵超声传感的 H 型钢构件焊接质量 机器人智能检测技能达到国际领先水平；2）东南网架在 2023 年中报表示下一步公司将加 快生产技能的改造和开拓，对现有车间完成整体工艺改造方案，对掉队工艺、高能耗设备 进行技能改造，不断促进公司的智能制造水平，优化生产工艺技能，进一步提高工厂的生 产效率。
受益于钢构造行业智能化升级，领先企业同样有望打破增长瓶颈，提升盈利水平。

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精选报告来源：【未来智库】。
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