国信证券智能焊接机器人行业专题报告指出，钢结构焊接自动化正进入从0到1的放量阶段。国信证券测算，未来5年钢结构行业智能焊接机器人渗透率达35%时，累计市场规模约166亿元，高峰期年度销售额可达75亿元；远期渗透率达80%时累计空间近480亿元。船舶行业持证焊工约18.78万人，潜在空间300-500亿元。本文从渗透率节奏、技术突破和行业扩容三个维度分析钢结构焊接自动化的发展路径。
5年累计166亿，钢结构智能焊接机器人迎来放量窗口
智能焊接机器人在钢结构行业的渗透率正快速提升。国信证券报告基于焊工需求量和替代率进行了详细测算：假设2025年国内焊工需求35万名、长期增长至50万名，考虑智能焊接机器人技术进步节奏，2024-2026年替代率分别为2%、5%、10%，2027-2028年分别提升至20%、35%，每台机器人替代2.5名焊工，单台价值30万元。据此测算，2024-2028年钢结构行业智能焊接机器人累计市场规模约166亿元，其中2028年当年市场规模约74.7亿元，达到阶段峰值。远期智能焊接机器人渗透率达80%时，累计市场规模约480亿元。
从需求结构看，钢结构焊接难度分为单层、多层和多层多道焊接三个层次。单层焊接主要用于薄板，智能焊接机器人已具备替代能力；多层焊接对熔渣清理、电流控制有更高要求，是中期目标；多层多道焊接用于焊脚尺寸大于10mm的焊缝，涉及重型结构钢、高强度低合金钢等，需求最多但难度最大，是远期目标。随着技术从单层到多层再到多层多道的持续突破，智能焊接机器人的应用场景持续拓宽，渗透率有望加速提升。
从驱动力看，钢结构企业盈利能力弱倒逼智能化升级。2023年龙头钢结构企业平均净利率仅3.2%，以鸿路钢构为例，近四年期间费用率约6%，下降空间几乎为零。智能焊接机器人渗透率每提升5%，公司毛利率将提升0.3个百分点，净利率也将同步提升0.3个百分点。机器换人是钢结构企业提升盈利能力最直接的路径。
船舶行业潜在空间300-500亿，重工业航空航天远期接力
船舶行业的智能焊接需求同样广阔。国信证券报告显示，2023年全国造船完工量4232万载重吨同比增长11.8%，新接订单量7120万载重吨同比增长56%，行业景气度持续上行。在造船业中，焊接工作量及成本均占船体建造的30%-50%，中组立结构具有焊缝短、结构形式多样等特点，目前全部采用手工焊接。根据中国船级社数据，截至2024年7月，中国船级社持证焊工数量约18.78万人。
按照1台机器人替换2-3名焊工测算，考虑船舶焊接大型化，按单台50万元计算，船舶行业智能焊接机器人累计潜在市场规模或达300-500亿元。船舶行业焊接难度高于钢结构——船体结构复杂、形状不规则，需要进行大量定制化焊接工作，且部分焊接需在船舶建造现场进行，对自动化设备的适应性、精度和稳定性要求较高。当前中集飞秒等企业的智能焊接机器人已可在船舶行业实现扫描提取→对接识别→路径规划→精准焊接的全自动流程，技术突破正在发生。
重工业和航空航天行业同样具备远期潜在空间。重工业领域自动化占比约50%-60%，定制化和低批量生产的工件仍需依赖人工操作，未来仍有较大的机器换人空间。航空航天领域对焊接要求极为严格，涉及高温合金、钛合金等特殊材料，虽然机器换人的难度极大，但波音787机身制造中约60%的工作由机器人完成，验证了自动化焊接在高端制造中的可行性。国信证券报告认为，待钢结构行业智能焊接技术成熟后，船舶、重工业、航空航天等行业将逐步引入智能焊接机器人，形成梯次放量的格局。
表2：钢结构行业智能焊接机器人市场空间测算| 年份 | 焊工需求（万人） | 渗透率 | 当年新增需求（万台） | 市场规模（亿元） |
|---|
| 2024 | 30.0 | 2% | 0.2 | 7.2 |
| 2025 | 35.0 | 5% | 0.5 | 13.8 |
| 2026 | 36.5 | 10% | 0.8 | 22.8 |
| 2027 | 38.0 | 20% | 1.6 | 47.4 |
| 2028 | 39.5 | 35% | 2.5 | 74.7 |
| 远期 | 50.0 | 80% | — | 480.0 |
技术突破从单层到多层多道，焊接质量等级从三级向一级跃升
智能焊接机器人的技术突破正沿着焊接难度和质量等级两个维度推进。从焊接难度看，单层焊接技术已基本成熟，多层焊接处于攻关阶段，多层多道焊接是远期目标。多层多道焊接主要用于焊脚尺寸大于10mm的焊缝、重型结构钢和高强度低合金钢，焊接过程中需精确控制速度、夹角、熔渣清理和电流参数，对智能焊接系统的算法和工艺库要求最高。
从焊缝质量等级看，钢结构焊缝分为一、二、三级。一级焊缝要求最高，用于重要承重结构，要求连接牢固、无裂缝、无气孔、无夹渣、无焊缝偏位；二级焊缝允许少量缺陷，用于一般钢结构工程；三级焊缝要求最低，用于非重要结构。当前智能焊接机器人主要应用于三级和部分二级焊缝，随着技术迭代，未来有望向一级焊缝延伸。
智能焊接的核心在于软件算法和Know-how工艺库。不同于传统机器人硬件的标准化供应，智能焊接需要根据工件信息和工艺Know-how数据库，通过算法自动定位并提取焊缝、自动规划加工路径、根据板材和板厚自动匹配工艺。硬件端可通过传统焊接机器人供应链迭代升级完成适配，但软件端需要长期积累和大量实例迭代，是制约智能化进程的核心瓶颈。柏楚电子等具备算法优势的企业在智能焊接软件领域先发优势显著。
