中信建投证券：工程机械行业成长性大过周期性 估值进入上行阶段
来源：中信建投证券
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从日本来看工程机械行业的驱动力演变
纵观日本工程机械发展历史，主要有三个阶段，对应三个主要的驱动力。1990年前，日本工程机械主要受到国内建筑业投资的驱动。1991-2010年，主要驱动力是海外的市场的拓展，尤其是受益于中国等新兴国家的市场需求提升。2010年以后，主要驱动力是劳动力短缺与老龄化带动的机器替代人力。
对标日本，中国工程机械成长空间充足
①中日城市化率相差巨大，中国城市化率仍有巨大的提升空间。2019年中国的城市化率只有60.6％，相当于日本1957年水平。未来中国城市化率将保持平稳上升的态势，人口向城市的不断汇聚是城市化建设和投资的长期驱动力。
②未来中国建筑业劳动力短缺可能比日本更严重。日本的建筑业劳动力短缺发生于城市化率接近80％。而目前中国城市化率只有60.6％，但人口已经开始老化。城市化建设与劳动人口的错配，将加大中国在城市化建设中对于工程机械的需求。
③中国工程机械海外出口金额持续上升，但是出口占比仍然较低。2009年，中国工程机械海外出口金额为77亿美元，2019年达到243亿美元。但是从出口结构来看，中国海外市场收入占比始终维持20％-30％，与日本60％的海外占比相差甚远，未来中国工程机械海外市场增长潜力十足。
市场对工程机械强周期性的定位应该被破除
市场上普遍认为工程机械属于强周期性股票，其固定思维源于2012-2015年的行业周期。在那轮周期中，国内工程机械企业损失惨重。但从根本上来说，2012-2015年的周期仅是一次非经常性事件。纵观日本工程机械以及全球龙头工程机械企业发展史，我们发现小松和卡特彼勒在发展早期，因国内基建高度相关而具有一定周期性，但是随着海外市场的开拓，人力替代的加速，以及企业的竞争力增强，其周期性会被熨平，更加表现出成长性的特征。
智能制造助力中国龙头工程机械企业率先换道超车
①中国在政策上大力推进智能制造发展，同时中国拥有工程师红利，在两者因素下，中国智能制造走在全球前列。根据世界经济论坛和麦肯锡统计，截止2020年1月全球共有44个灯塔工厂，其中12个来自中国。
②中国工程机械灯塔工厂建设全球领先。灯塔工厂对于工程机械行业的效率提升显著，以头部企业三一重工为例，其标杆性的18号灯塔工厂，基本可以实现产能提升50％，工人下降50％，生产周期缩短50％的预计目标，同时产品质量大幅度提升。目前三一重工的灯塔模式正处于全面铺开之中。今年要开展22个工厂的灯塔化改造，明年开展所有的厂房改造。中国工程机械智能制造走在全球前列，灯塔工厂将助力中国工程机械实现换道超车。
投资建议
重点推荐三一重工、中联重科、徐工机械，三巨头持续成长性远高于市场预期，目前估值远没有反映三巨头的持续成长性，也没有反映三巨头优异的现金流量表以及资产负债表质量的持续改善。
我们认为：①国内市场，随着人口红利的逐步消失，工程机械替代人的效应会更加明显，工程机械持续成长性可期；②海外市场，布局已经初步完善，后疫情时代有望加速增长；③三巨头将进入15-25倍估值区间。
风险提示
宏观经济下行的风险；疫情反复的风险
--全文--
一、从日本来看工程机械行业的驱动力演变
1.1 1990年前的主要驱动力：国内建筑业投资
1990年前，日本工程机械的发展主要由建筑业投资驱动。二战后，日本从美国进口工程机械以实现快速的战后重建，同时也驱动了本土工程机械企业的发展。1960年后，日本经济快速发展，推动了公路、铁路、房屋等大量的基础设施建设，为工程机械带来更大的需求空间。同时，政府在建设项目招标时候，给予采用工程机械的企业一定优先权。在这些因素的作用下，日本工程机械高速成长。1965年日本主要工程机械市场规模只有不到2千亿日元；到1990年，已达到2万亿日元，增长了10倍。
在国内旺盛的需求与扶持政策之下，日本工程机械完成了国产化替代与技术创新。日本本土工程机械企业起步较晚，最开始产品仿制和技术引入为主。20世纪80年代，日本与欧美各厂家的液压挖掘机技术合作到期，日本各企业也纷纷转向自主研发，并在液压挖掘机和小型挖掘机方面的技术优势逐步凸显，为之后大规模进军国际市场打下了基础。
1.2 1991-2010年的主要驱动力：海外扩张
1991年以后，日本建筑投资开始下降，国内工程机械需求萎缩。1990年为日本建筑业投资的分水岭，日本房地产泡沫破灭，建筑业投资开始持续下降，一直降到2010年的42万亿日元才触底，降幅接近50％。
海外新兴市场逐步放量，日本工程机械转为出口驱动。经过了国内市场的产品迭代与技术积累以后，日本工程机械逐步具一定的竞争力，在国内需求不景气的情况下，开始大力拓展全球市场。但是日本工程机械出口之路并不是一帆风顺，在韩国、印度尼西亚都遇到了进口限制，80年代还受到了美国和欧洲的反倾销争端。日本工程机械的海外扩张主要通过本土建厂以及建立合资工厂的方式来规避政治风险。2000年后，以中国为主的新兴国家工程机械需求大幅提升，带动日本的海外工程机械收入大幅增长。日本1992年工程机械海外销售额为4.52万亿日元，占比为23.8％；2008年一度达到18.25万亿日元，占比为70.4％，后来基本维持在60％附近。在这个阶段，日本工程机械行业的驱动力由内生驱动转为出口驱动
1.3 2010年以后主要驱动力：人口老龄化，机器换人
日本是全球人口老龄化最为严重的国家之一，而日本建筑业的人口老龄化更是高于全国平均水准。1997年，日本建筑业人口数量达到峰值685万，之后便开始持续下滑；2018年建筑业人口数量为503万人，降幅达到26.5％。同时，2001年也成为了日本建筑业工人老龄化趋势加速的拐点。29岁以下的工人占比从2001年的22.3％，下降到2018年的11.1％，55岁以上人口占比从24.1％提升到34.8％。由于建筑业工作环境较差，属于次级就业选项，日本建筑业人口的老龄化远高于全产业平均水平。
建筑业工人减少与老龄化，推进日本进行建筑业劳动生产力升级。由于年龄在55岁及以上的建筑业工人将逐步将大量退休，根据日本经济产业省的估计，到2025年，建筑行业将面临严重的劳动力短缺，建筑技术工人的数量将比所需数量少130万。
人口老龄化与劳动力紧缺促进机器进一步替代人力。日本建筑业人均挖机保有量整体经历了三个变化阶段：①1990年以前，日本固定资产投资不断提升，建筑业挖机人均保有量快速提升，保有量从1980年的330台/万人，提升到1990年的947台/万人。②1991-2010基建速度放缓，日本基建投资下滑，同时就业人数也逐步下滑，但是在人力替代的驱动下，日本人均挖机保有量维持小幅上涨趋势。③2010年后，地震的重建需求和私人建设投资的恢复使得日本建筑业投资开始增加。同时日本人口老龄化更加严重，促进日本挖机人均保有量不断提升2017年日本建筑业人均挖机保有量已经达到1344台/万人。
2016年以后，日本大力推行i-construction来提高建筑业生产效率，将持续增加工程机械的使用量。i-Construction是日本多个政府部门自2016年以来倡导的一项举措，指在从勘测、设计、建造、管理的所有过程中都使用ICT（信息和通信）技术，即利用无人机勘测，3D建模，工程机械智能化等手段，来进一步提高生产效率。预计i-construction模式将进一步促进工程机械替代人力，提升工程机械的人均保有量。
二、对标日本，中国工程机械成长空间充足
2.1 内生市场：城市化建设以及人力替代确保成长性
2.1.1 中国城市化率空间充足，基建会维持稳定
中日城市化率相差巨大，中国城市化率仍有巨大的提升空间。2019年中国的城市化率为60.6％，相当于日本1957年水平。未来中国城市化率将保持平稳上升的态势，人口向城市的不断汇聚是城市化建设和投资的长期驱动力。
预计未来相当长一段时间内，我国基建投资将保持正增长。2019年我国基建与房地产投资额已经达到31.42万亿，是工程机械上一轮景气高点2011年时候的2.44倍。在上半年疫情下，国家加大建筑业投资，投资增速回升，预计短期内将维持。长期来看，建筑业投资是稳定经济增长的重要抓手之一，将拉动工程机械行业长期需求。
此外，我国工程机械保有量规模持续提升，更新换代需求将长期存在。以挖机为例，根据我们测算，2020年我国挖机保有量将达到192万台，挖机的平均使用寿命在10-15年，如果以12年使用寿命计算，预计未来中国平均每年挖机的更新需求将达到16万台。
2.1.2 劳动力短缺与老龄化将加速工程机械渗透
从中日人口金字塔来看，日本人口危机大致比中国早爆发20年左右。如我们前文分析，日本在1996年建筑业从业人口数达到顶峰，在2001年开始，老龄人口占比迅速提升，且建筑业老龄人口占比提升速度更快。目前中国的人口结构也到了一个临界点。2018年中国建筑业就业人数为5563万人，预计未来就业人数将进入下降通道。从2020年附近开始，中国建筑业老龄劳动力占比也会进入加速提升阶段。在这两个因素下，中国未来将面临严重的建筑业人口短缺问题。
未来中国建筑业劳动力短缺可能比日本更严重。日本的建筑业劳动短缺基本是在城市化率达到接近80％才发生的。而目前中国城市化率只有60.6％，但人口已经老化。城市化建设与劳动人口的错配，将加大中国在城市化建设中对于工程机械的需求。
中日挖机人均保有量差距巨大，中国工程机械将加速渗透。目前中国建筑业人均挖机保有量为334台/万人，仅相当于日本1980年的水平。日本2017年挖机人均保有量为1344台/万人，是中国的3.9倍。所以相对于日本，中国的工程机械渗透率较低。在人口危机的背景下，未来机器加速替代人力将是必然趋势，将带来大量的工程机械需求，这也是我们对工程机械行业长期有信心的重要原因。
2.2 海外市场：未来将贡献重要增量
2.2.1中国企业海外布局初步完善
从日本的经验来看，海外的渠道布局是海外市场突破的前提。目前国内工程机械龙头企业通过完善经销体系、海外制造本土化以及兼并收购等多种方式初步完成了海外市场的布局。
①大力发展海外经销商渠道。截止2019年底，三一重工拥有海外经销商175家，其中公司国际总部负责的直营海外经销商66家。截止2019年底，徐工机械拥有海外经销商130家、40个办事处以及140多个服务备件中心，营销网络覆盖183个国家和地区。中联重科的产品市场已覆盖全球100余个国家和地区，构建了全球市场布局和全球物流网络及零配件供应体系。
②海外自主拓展生产基地。三一重工建有印度、美国、德国、巴西等四大研发和制造基地，累计投入超过100亿元；徐工拥有巴西综合基地及6大海外装配厂；中联重科拥有意大利、德国、印度、美国、白俄罗斯、荷兰和巴西7大制造基地。
③海外收购兼并，获得技术与渠道资源。三一重工在2012年收购了全球混凝土机械巨头普茨迈斯特90％的股权。徐工机械在2011年收购了德国FT公司、荷兰AMCA公司，并且在2012年收购了施维英，施维英在美国、德国、奥地利、印度、巴西等多个国家和地区都建有生产基地。中联重科2008年收购意大利著名混凝土设备供应商CIFA，2015年收购环保设备巨头纳都勒75％股权。这些收购兼并，有利于中国工程机械企业吸收欧美企业先进技术，共享供应商和渠道资源，加速渗透海外市场。
中国工程机械海外出口金额持续上升，但是出口占比仍然较低。2009年，中国工程机械海外出口金额为77亿美元，而2019年已达到243亿美元。但是从出口结构来看，中国海外市场收入占比始终维持20％-30％，与日本60％的海外占比相差甚远，未来中国工程机械海外市场增长潜力十足。
2.2.2疫情后的一带一路市场有望加速爆发
从日本工程机械出口历史经验来看，一带一路国家市场是中国工程机械海外的率先突破点。日本工程机械经历了“本土替代—新兴国家拓展—成熟国家拓展”的发展历程，日本对于新兴国家的拓展是较为迅速的，其市场份额可以快速得到提升，但对于成熟国家的渗透需要长期的过程。一带一路国家工程机械制造力量较弱，无根深蒂固的本土品牌，而且中国的工程机械整机与欧美系、日系韩系产品相比，同等的品质下价格更加优惠，竞争优势明显，将成为中国工程机械海外市场的发力点。
疫情影响之下，国内工程机械在一带一路国家的渗透率进一步提升。我们观察到，上半年中国工程机械在一带一路国家的市场份额快速提升，例如，三一重工上半年在多个东南亚部分国家市场挖机份额跃居第一位，实现弯道超车。一方面是因为中国产品竞争力较好，另一方面是中国企业率先复工复产，供给稳定。而其欧美竞争对手受到疫情的干扰，产能有所下滑，某种程度上疫情促进了中国工程机械的渗透。一带一路国家的基础设施条件较差，未来这些国家，可能会推出强刺激政策以对冲疫情的影响，从而进一步拉动其工程机械需求，中国工程机械企业将率先受益。
三、工程机械强周期性的定位应该被破除
3.1 海外龙头工程机械企业成长大于周期
3.1.1 小松制作所
小松是日本工程机械领域的龙头企业，也是日本工程机械发展历程的代表。小松1921年从Takeuchi矿业公司独立，最早以仿制卡特彼勒的产品为主，但可贵的是，其仿制后可以实现进一步的技术自主创新和开发，而且其在液压技术领域后来居上，一度超越卡特。小松实现了从本土替代、供应拉美、亚洲等新兴市场，以及突破欧美市场的全过程，最终成为具备全球竞争力的第二大工程机械企业。
纵观小松的收入和利润率变化，更多的表现出成长性。从小松的收入来看，虽然日本国内市场空间有限，并且存在小幅波动，但是小松成功通过海外布局来实现跨越周期的成长。其2019年营业收入相当于2002年的2.5倍左右，同时伴随着规模的增加，其净利润中枢不断上移，盈利能力不断增强。
3.1.2 卡特彼勒
卡特彼勒具有百年历史，是美国工程机械发展的缩影。美国是工程机械的起源地，也是全球最大的生产国。卡特彼勒作为美国工程机械龙头，经历了本土市场扎根、开拓发达市场、进军发展中国家市场的发展历程，多年来保持全球工程机械第一大品牌的地位。
纵观卡特的收入和净利润，其表现出成长大于周期的特点。在本国市场，卡特大本营北美市场的收入呈现波动向上的趋势，2001年北美市场收入为103亿美元，而2019年已经达到258亿美元。此外，卡特彼勒的海外市场收入也是逐步提升。卡特彼勒的利润率虽有波动，但其中枢也是稳步向上。整体来看，卡特彼勒的成长性大于周期性。
3.2 为什么国内市场认为工程机械是周期股？
市场上普遍认为工程机械属于强周期性股票，其惯性思维源于2012-2015年的行业周期。在那轮周期中，国内工程机械企业损失惨重。但从根本上来说，2012-2015年连续4年的下滑未来几乎没有重现的可能性。
首先，回顾一下2012-2015年周期出现的两个核心原因：
①宏观政策转向。2008年底中国推出四万亿刺激政策，导致2009-2011年基建和工程机械的需求明显提升，2012-2015年宏观经济明显进入调整期，主机厂明显感受到调控带来的压力。
②需求透支。2010-2012年主机厂推出零首付和低首付销售政策，大量的产品流向资质较差的客户，透支了未来需求。这些资质较差的客户不具备持续的还款能力，导致最终机子被主机厂和代理商拖回成为“二手机”“法务机”“拖机”，法务机的处理客观上对2012-2015年的新机销售产生了很大的挤出效应，造成了2012-2015年的新机销售大幅下滑，而实际需求降幅要比新机销量降幅要小很多。
其次，展望未来，2012-2015年几乎没有重现的可能性：
①全球政治经济局势日益复杂，国内宏观政策不会全面收紧，局部调控是正常的。
②三一等主机厂要求客户的首付款比例持续保持在20％以上，甚至30％或者更高水平，具体视产品类别而定，目前这样的首付款比例，过滤了非目标客户，逾期率非常低，不会透支需求。
工程机械强周期定位是片面解读。纵观日本工程机械以及全球龙头工程机械企业发展史，我们发现工程机械在早期发展阶因与国内基建高度相关而具有一定周期性，但是随着海外市场的开拓，机器代替人力的加速，以及龙头企业的竞争力增强，其周期性会被熨平，更加表现出成长性特征。
国内工程机械龙头成长空间充足。总结前文分析，我们认为国内龙头工程机械企业未来成长空间充足，主要因为：①对标日本，国内城市化率的提升空间充足，未来人口进一步聚集会带动大量的基建需求，国内工程机械需求会持续增长；②人口老龄化以及对工程效率的追求会加速机器替代人力，拉动工程机械的需求；③中国工程机械得竞争力越来越强，而海外市场目前占比较低，未来海外市场将加速提升。
四、智能制造助力中国龙头工程机械企业换道超车
4.1 中国智能制造：中国制造业换道超车之路
4.1.1 工业4.0和智能制造是全球工业的变革方向
目前全球制造业正在面临新一轮变革，将进入以网络化、智能化为代表的工业4.0发展阶段。人类对生产效率与利润率的提高促进制造业不断发生更迭与变革。工业4.0是伴随着物联网、云计算、大数据、人工智能等关键技术的发展而产生的新一代制造业技术，是众多国家大力发展和探索的方向。但是目前工业4.0技术尚不成熟、市场格局未定。
4.1.2 中国智能制造具有最好的产业环境与人才基础
从2015年起，中国出台了一系列政策鼓励工业4.0和智能制造发展。我国经济从高速增长阶段转向高质量发展阶段，智能制造是中国制造业转型升级的必然需求。为了保证产业的发展，我国出台《智能制造发展规划（2016-2020）》、《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》、《新一代人工智能发展规划》等政策，从数字化工厂、工业互联网、人工智能等多个方面推进中国智能制造产业链发展。
中国拥有工程师红利来推进智能制造变革。中国理工科毕业生，约为美国的1.3倍、日本的8.5倍，充足的工程师资源是中国智能制造变革的基石，也是相对于其他国家的主要优势之一。
4.1.3 中国灯塔工厂建设在全球处于领先地位
灯塔工厂的来源：2018年，世界经济论坛对全球1000多家工厂进行了评估。其中有16家工厂在工业4.0道路上取得了明显的突破，实现了生产模式的变革与生产效率的大幅提升，可以作为广大企业发展智能制造的指路明灯，从而被评为“灯塔工厂”。
中国灯塔工厂建设处于领先地位。根据世界经济论坛和麦肯锡统计，这些灯塔工厂可以不同程度的提升单位时间的产出，减少资源的消耗，降低产品交付和开发周期，提高产品质量。而中国灯塔工厂建设在全球较为领先，截止2020年1月全球共有44个灯塔工厂，其中12个来自中国。
4.2三一重工数字化和智能制造在全球工程机械企业中领先
高研发投入是三一重工数字化和智能制造的直接推动力。三一重工近三年研发支出CAGR为61.07％，2019年研发支出为46.9亿元，是2012年行业景气高点的1.85倍。
在数字化和智能制造的推动下，三一重工的员工数大幅降低，人均创收大幅提升。2019年公司员工数为1.845万人，仅仅是2011年员工数高点的30.2％。从人员结构来看，2018年以前，公司生产人员占比基本上保持在60％左右，而2019年降低到50％，生产人员数量占比降低是公司推进智能制造，机器替代人力的体现。同时，公司人均创收大幅提升，2019年公司人均创收为410万元/人，是2012年的3.05倍，近三年CAGR为34.33％。
2019年，三一重工灯塔工厂建设取得里程碑式突破。公司2019年建成的18号灯塔工厂通过应用自动化工业机器人、物联网、视觉识别、AI等技术，在生产制造中实现下料、分拣、焊接、涂装和装配等八大工艺的全自动化，可以实现产能提升50％，工人数量下降50％，生产周期缩短50％的预期目标，同时产品质量大幅度提升。
三一重工的灯塔模式正处于全面铺开之中。在明确18号灯塔工厂效果显著后，公司开始全面铺开灯塔工厂建设，今年要开展22个工厂的灯塔化改造，明年开展所有的厂房改造。公司智能制造走在全球所有工程机械企业的前面。
三一重工凭借灯塔工厂有望加速换道超车。在智能灯塔工厂的推动下，三一重工的产品制造成本降低，产品质量提升，整体竞争力大幅提升，同时盈利能力进一步增强。灯塔工厂某种程度上类似于催化剂，有望加速三一重工全球化突破，助力其换道超车。
五、投资建议
重点推荐三一重工、中联重科、徐工机械，三巨头持续成长性远高于市场预期，目前估值远没有反映三巨头的持续成长性，也没有反映三巨头优异的现金流量表以及资产负债表质量的持续改善。
我们认为：（1）国内市场，随着人口红利的逐步消失，工程机械替代人的效应会更加明显，工程机械持续成长性可期；（2）海外市场，布局已经初步完善，后疫情时代有望加速增长；（3）三巨头将进入15-25倍估值区间。
5.1三一重工
公司是中国工程机械龙头，近年来经营质量和产品竞争力持续提升，未来成长性向好。①公司生产效率持续提高，公司2020年上半年人均创收267万元，创历史新高，在全球工程机械行业中处于领先水平，同时公司净利率接近历史最高水平，后续仍有大幅提升空间。②在竞争格局方面，公司挖掘机等各项业务国内市占率均持续上行趋势，竞争优势日益凸显，对进口品牌的挤出加剧。此外，公司海外市场的渠道布置日趋完善，未来海外市场渗透有望加速提升。③在宏观层面，受到国内基建需求稳定，机器替代人力，设备更新换代的驱动，公司有望不断成长。
此外，公司智能制造在全球工程机械行业领先，市场应给予公司估值溢价。公司已经完成灯塔化改造的18号工厂大幅提高生产效率与产品质量，同时降低生产成本。公司今明年全面铺开灯塔工厂建设。智能制造的推进使得公司正在经历二次蜕变。我们认为完成灯塔改造的三一重工，竞争力将不可同日而语，业绩有望加速成长。
5. 2中联重科
公司主要产品份额持续提升，端对端销售提升盈利能力。①在产品方面，公司主导产品起重机、混凝土机械持续保持领先的市场份额。公司新兴业务快速发展，公司挖机上半年销量提升至国产品牌第七名，展现后发优势。公司高空作业平台上半年销售额同比增长超过 100％，市场份额稳居行业第一梯队。②在销售方面，近年来公司全面深化端对端销售，降低中间环节费用，提升服务品质，助力公司产品份额不断提升。③公司加速智能制造的推进。中联重科智慧产业城、沅江搅拌车类产品智能制造产业园已初具规模，常德起重机械产业基地建设项目二期（塔机智能工厂二期）已进入厂房安装阶段，常德关键液压元器件（液压阀）智能制造产线已进场安装调试。
5. 3 徐工机械
公司是国内工程机械领军企业，底蕴深厚。公司起重机、路面机械、桩工机械等领域市占率长期位于行业前列。2020年上半年公司高空作业平台销量同比增长104.6％，市占率同比提升8.4pct，跻身行业第一位。
混改后的新徐工值得期待。上半年，徐工有限被列入国企改革双百企业试点和混合所有制改革试点。徐工有限混改涉及的增资项目于2020年6月24日在江苏省产权交易所公开挂牌。预计混改将极大地改善公司的市场化用人机制、激励机制、薪酬机制，充分激发企业活力，提升盈利能力。另外，徐工有限在完成混改后，有望启动未上市工程机械资产的上市，主要包括挖机、混凝土机械、塔机与矿山机械等。资产注入后，公司的盈利弹性有望进一步提升。