钢结构分类、下游应用与降本分析

薄板/角焊缝率先应用，未来逐步向厚板领域扩张。

钢结构工艺中常见焊缝包括角焊缝与坡口焊缝。其中角焊缝指在 T 型、搭接或角接场景下， 连接大体互成直角的两个表面的焊缝，焊缝的横截面近乎三角型。而为了保证焊接质量， 部分情形下需要在工件接头处开出几何形状的沟槽，即坡口。焊缝在一个或两个被焊构件 之间的坡口内即为坡口焊缝。也有部分质量要求较高的焊接场景要求角焊缝与坡口焊缝结 合。

角焊缝质量要求往往较低，而坡口焊要求一般较高。在钢结构加工环节中，对承力较小的 部件一般使用角焊缝，如钢框架梁翼缘与腹板连接处等，其焊接质量等级为三级，即只需 进行外观检测。而对于需要焊透的坡口焊缝，其一般需要的承力较大，因此焊接质量等级 均在二级以上，其中受拉的焊缝质量等级更是需要为一级。其中二级焊缝需要以 20%以上 的比例进行超声波抽检，而一级焊缝需要 100%的超声波检测，其质量要求较高。

坡口焊缝质量要求相对高的根本原因是厚板熔透需求。为保证厚板焊接强度，会要求焊缝 金属穿过整个接头厚度范围内的坡口焊缝，即熔透。而对于薄板焊接强度要求不高，则可 采取角焊缝形式。对于厚板焊接中双面焊接成型的全熔透焊缝，还需要进行清根操作，即 在施焊完一面对反面施焊之前，使用适当的工具从反面对完成的焊缝根部清理的过程，自 动化焊接难度较高。同时在焊接较厚的焊缝时，需将焊缝分为多个层次，每一层又分为多 道焊接，按照特定的顺序逐层逐道焊接，最终完成整个焊缝，即多层多道焊。由于需要对 同一焊缝进行多道焊接，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 定位的精度和路径规划的准确性，对工艺积累、焊缝识别、焊接参数实时调整提出了更高 要求，目前智能焊接可初步应用但效果不佳，仍待后续突破。

免示教焊接机器人目前主要在加工难度较小、质量要求较低的角焊缝试点应用。据《浅谈 钢结构智能焊接的几点思考》2019 年对某钢结构制造企业的调研，该企业以“筋板角焊缝” 和“牛腿角焊缝”为突破口进行智能焊接机器人的试点，并从人工示教转向视觉识别。可 见智能焊接在薄板领域最先突破，随技术进展未来厚板焊接领域也将加速渗透。

钢结构目前是免示教焊接机器人的主要下游应用，近两年终端企业布局加速。钢结构工件 存在“小批量、多品种”特征，非标属性较强，适合免示教焊接机器人的应用。同时行业发展 速度较快，终端导入随之走上快车道。从钢构行业五大上市公司年报来看，行业在 2022 年 基本处于前期研发试用阶段，在 2023 年开始初步落地使用、进入生产场景，在 2024 年后 开始加速应用，未来终端渗透率有望进一步提升。

鸿路钢构起步较快，规模效应及降本诉求促其自主研发集成。自 2023 年 8 月鸿路钢构的 1000 套焊接机器人视觉与 500 套角焊缝免示教机器人焊接工作站招标公告开始，智能焊接 在钢构领域应用走上快车道。鸿路钢构在初期主要向中集飞秒、行健机器人等集成商购买 成套的集成工作站。而由于鸿路钢构产量较大、具备一定规模效应，且集中采购可有效压 低成本，近两年鸿路钢构转向自主研发集成。其中软件系统除主要参股深圳智流形外还自 主研发了“弧焊机器人控制系统”。机器人本体与焊接电源分别采购自钱江机器人与麦格米 特，机器人地轨、焊枪、清枪器等配件通过招标集中采购。

钢构企业纷纷跟注，重视智能焊接布局。除鸿路钢构外，部分企业也通过控股公司等方式 布局智能焊接行业。钢结构企业对应用场景理解深刻、工艺数据积累丰富、反馈迅速，自 主研发具备一定优势，但也存在人才储备较为匮乏的问题。因此钢结构企业主要完成终端 产品的自主集成，而系统等技术研发依赖对外投资等方式弥补。

钢结构行业竞争激烈，利用机器替人以降本增效的诉求较强。钢结构行业呈现“大行业、 小公司”格局，行业五大上市公司鸿路钢构、杭萧钢构、精工钢构、东南网架、富煌钢构 2023 年市占率分别达 4.0%、1.4%、1.1%、0.6%、0.4%，合计达 7.5%左右。而行业中小 型企业数量则更多，行业竞争激烈、格局较为分散。行业毛利率长期处于 10%~17%间、净 利率处于 0~5%间（杭萧钢构因有地产、技术转移等业务因此利润率波动较大）。钢构企业 需要高性价比自动化设备降低人工成本，增厚利润。

在单元场景中，钢构企业使用免示教焊接机器人可节约大量人工成本。为更好说明机器替 人的降本作用，我们假设如下的场景：1）全人工方案下，一个小组包括 8 名焊工，分为两 个班组，每班 4 人。根据鸿路钢构在招聘网站上发布的信息，一名焊工月工资平均为 0.9 万元，则该班组年均人工成本约 86.4 万元。2）机器替人方案下，我们基于柏楚电子定增 问询函回复内容：“智能焊接机器人规划每台可取代 2-3 个焊工工位，保守按替代 2 个工位 测算”，假设焊工与机器人焊接效率相近。那么每个班组将会被 4 台机器人替代，而由于机 器可实现两班倒，因此每班只需再配 1 名操作员即可，即为 4 台机器人、两名操作员。其 中假设焊接机器人成本为 25 万元/台，且按折旧年限 5 年、残值率 5%计提折旧；而机器人 操作员由于技术要求较低，根据鸿路工匠公众号招聘信息月均工资约为 0.8 万元。同时由于 受限于软件系统能力，在部分焊接难度较高的部分需要焊工定位焊及补焊，而在软件系统 迭代后可替代的焊工比例不同。我们假设部分替代情况、基本替代情况下每班 4 名焊工被 替代至只剩 2 名、1 名焊工，则在假设场景内需 4 名、2 名焊工。由此计算得合计成本分别 为 81.4 万元、59.8 万元。可见仅需对人工进行部分替代就已初步显现成本优势。

当机器可替代一半焊工时，经济性开始体现。根据敏感性分析表，控制机器成本及机器替 人比例（即可以替代除了定位焊及补焊等必要焊工的比例），可见当机器可以替代 50%以上 焊工时，运用智能焊接机器人的经济性开始显现。当机器替人比例在 50%~70%间变动，机 器单价在 20~30 万元间变动时，单吨钢结构成本将降低 4~82 元。

以鸿路钢构为例，当智能焊接可以应用于 30~50%的场景、在可应用场景中替代 50~70% 的焊工时，可使得利润率提升 0.09~0.64pct。我们假设机器单价为 25 万元/台，上述测算 其他假设均不变。鸿路钢构近年钢结构单吨售价基本均在约 4800~5900 元/吨区间内波动， 我们假设单吨售价为鸿路钢构 2019~24 年的均价 5480 元/吨，可以测算得当智能焊接可以 应用于 30~50%的场景、在可应用场景中替代 50~70%的焊工时，可使得利润率提升 0.09~0.64pct。而在钢结构价格与我们假设偏离最大的情况下时（2024 年的 4803 元/吨）， 我们结果的误差约为 12.3%，即 0.01~0.08pct，结果较为稳健。虽然利润率提升的绝对值 有限，但相对公司 2024 年 3.59%的净利率仍较为可观，公司有动力进一步应用。

根据我们测算，预计到 2030 年钢结构行业智能焊接机器人需求量达 8.20 万台，对应 160.36 亿元市场空间。关键假设：1）钢结构产量：考虑到钢结构的应用受益于建造成本下降与装 配式建筑政策的支持，渗透率有望加速提升，驱动钢结构产量回升，我们假设 2027~2030 年钢结构产量同比增速稳定在 6%左右。2）焊工人数：据中国钢结构协会数据，我们假设 单个焊工年均焊接量为 400 吨/年，由此可推算出焊工需求量。3）下游应用场景：根据智 能焊接在下游应用的困难程度，我们将其划分为薄板场景及厚板场景两类，占比分别为 30%、 70%。4）机器人潜在渗透率：我们将智能焊接机器人由于技术限制在各场景下最高能达到 的空间称为机器人潜在渗透率，假设其在薄板焊接领域从 2024 年的 40%迅速提升至 2030 年的 80%，而在厚板领域从 2024 年的 15%缓慢提升至 2030 年的 45%。5）机器替人比例： 与前述经济性测算关注要点不同，我们仅需关注多少机器可以完成原有焊工工作量，即机 器人的焊接效率。由于焊接机器人可以实现两班倒，因此可以至少替代 2 个焊工，而随机 器人本身的焊接效率及终端使用效率的提升，假设机器替人比例将逐步增长。6）焊接机器 人单价：随行业竞争加剧、技术迭代及规模效应使成本下降，预计未来焊接机器人平均单 价将年均降低 5%。基于此我们计算得 2030 年钢结构行业智能焊接机器人需求量达 8.20 万台，对应 160.36 亿元市场空间。