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摘要
從日本來看工程機械行業的驅動力演變
縱觀日本工程機械發展歷史，主要有三個階段，對應三個主要的驅動力。1990年前，日本工程機械主要受到國內建築業投資的驅動。1991-2010年，主要驅動力是海外的市場的拓展，尤其是受益於中國等新興國家的市場需求提升。2010年以後，主要驅動力是勞動力短缺與老齡化帶動的機器替代人力。
對標日本，中國工程機械成長空間充足
①中日城市化率相差巨大，中國城市化率仍有巨大的提升空間。2019年中國的城市化率只有60.6％，相當於日本1957年水平。未來中國城市化率將保持平穩上升的態勢，人口向城市的不斷匯聚是城市化建設和投資的長期驅動力。
②未來中國建築業勞動力短缺可能比日本更嚴重。日本的建築業勞動力短缺發生於城市化率接近80％。而目前中國城市化率只有60.6％，但人口已經開始老化。城市化建設與勞動人口的錯配，將加大中國在城市化建設中對於工程機械的需求。
③中國工程機械海外出口金額持續上升，但是出口佔比仍然較低。2009年，中國工程機械海外出口金額為77億美元，2019年達到243億美元。但是從出口結構來看，中國海外市場收入佔比始終維持20％-30％，與日本60％的海外佔比相差甚遠，未來中國工程機械海外市場增長潛力十足。
市場對工程機械強周期性的定位應該被破除
市場上普遍認為工程機械屬於強周期性股票，其固定思維源於2012-2015年的行業周期。在那輪周期中，國內工程機械企業損失慘重。但從根本上來說，2012-2015年的周期僅是一次非經常性事件。縱觀日本工程機械以及全球龍頭工程機械企業發展史，我們發現小松和卡特彼勒在發展早期，因國內基建高度相關而具有一定周期性，但是隨著海外市場的開拓，人力替代的加速，以及企業的競爭力增強，其周期性會被熨平，更加表現出成長性的特徵。
智能製造助力中國龍頭工程機械企業率先換道超車
①中國在政策上大力推進智能製造發展，同時中國擁有工程師紅利，在兩者因素下，中國智能製造走在全球前列。根據世界經濟論壇和麥肯錫統計，截止2020年1月全球共有44個燈塔工廠，其中12個來自中國。
②中國工程機械燈塔工廠建設全球領先。燈塔工廠對於工程機械行業的效率提升顯著，以頭部企業三一重工為例，其標杆性的18號燈塔工廠，基本可以實現產能提升50％，工人下降50％，生產周期縮短50％的預計目標，同時產品質量大幅度提升。目前三一重工的燈塔模式正處於全面鋪開之中。今年要開展22個工廠的燈塔化改造，明年開展所有的廠房改造。中國工程機械智能製造走在全球前列，燈塔工廠將助力中國工程機械實現換道超車。
投資建議
重點推薦三一重工、中聯重科、徐工機械，三巨頭持續成長性遠高於市場預期，目前估值遠沒有反映三巨頭的持續成長性，也沒有反映三巨頭優異的現金流量表以及資產負債表質量的持續改善。
我們認為：①國內市場，隨著人口紅利的逐步消失，工程機械替代人的效應會更加明顯，工程機械持續成長性可期；②海外市場，布局已經初步完善，後疫情時代有望加速增長；③三巨頭將進入15-25倍估值區間。
風險提示
宏觀經濟下行的風險；疫情反覆的風險
全文
一、從日本來看工程機械行業的驅動力演變
1.1 1990年前的主要驅動力：國內建築業投資
1990年前，日本工程機械的發展主要由建築業投資驅動。二戰後，日本從美國進口工程機械以實現快速的戰後重建，同時也驅動了本土工程機械企業的發展。1960年後，日本經濟快速發展，推動了公路、鐵路、房屋等大量的基礎設施建設，為工程機械帶來更大的需求空間。同時，政府在建設項目招標時候，給予採用工程機械的企業一定優先權。在這些因素的作用下，日本工程機械高速成長。1965年日本主要工程機械市場規模只有不到2千億日元；到1990年，已達到2萬億日元，增長了10倍。
在國內旺盛的需求與扶持政策之下，日本工程機械完成了國產化替代與技術創新。日本本土工程機械企業起步較晚，最開始產品仿製和技術引入為主。20世紀80年代，日本與歐美各廠家的液壓挖掘機技術合作到期，日本各企業也紛紛轉向自主研發，並在液壓挖掘機和小型挖掘機方面的技術優勢逐步凸顯，為之後大規模進軍國際市場打下了基礎。
1.2 1991-2010年的主要驅動力：海外擴張
1991年以後，日本建築投資開始下降，國內工程機械需求萎縮。1990年為日本建築業投資的分水嶺，日本房地產泡沫破滅，建築業投資開始持續下降，一直降到2010年的42萬億日元才觸底，降幅接近50％。
海外新興市場逐步放量，日本工程機械轉為出口驅動。經過了國內市場的產品迭代與技術積累以後，日本工程機械逐步具一定的競爭力，在國內需求不景氣的情況下，開始大力拓展全球市場。但是日本工程機械出口之路並不是一帆風順，在韓國、印度尼西亞都遇到了進口限制，80年代還受到了美國和歐洲的反傾銷爭端。日本工程機械的海外擴張主要通過本土建廠以及建立合資工廠的方式來規避政治風險。2000年後，以中國為主的新興國家工程機械需求大幅提升，帶動日本的海外工程機械收入大幅增長。日本1992年工程機械海外銷售額為4.52萬億日元，佔比為23.8％；2008年一度達到18.25萬億日元，佔比為70.4％，後來基本維持在60％附近。在這個階段，日本工程機械行業的驅動力由內生驅動轉為出口驅動
1.3 2010年以後主要驅動力：人口老齡化，機器換人
日本是全球人口老齡化最為嚴重的國家之一，而日本建築業的人口老齡化更是高於全國平均水準。1997年，日本建築業人口數量達到峰值685萬，之後便開始持續下滑；2018年建築業人口數量為503萬人，降幅達到26.5％。同時，2001年也成為了日本建築業工人老齡化趨勢加速的拐點。29歲以下的工人佔比從2001年的22.3％，下降到2018年的11.1％，55歲以上人口佔比從24.1％提升到34.8％。由於建築業工作環境較差，屬於次級就業選項，日本建築業人口的老齡化遠高於全產業平均水平。
建築業工人減少與老齡化，推進日本進行建築業勞動生產力升級。由於年齡在55歲及以上的建築業工人將逐步將大量退休，根據日本經濟產業省的估計，到2025年，建築行業將面臨嚴重的勞動力短缺，建築技術工人的數量將比所需數量少130萬。
人口老齡化與勞動力緊缺促進機器進一步替代人力。日本建築業人均挖機保有量整體經歷了三個變化階段：①1990年以前，日本固定資產投資不斷提升，建築業挖機人均保有量快速提升，保有量從1980年的330臺/萬人，提升到1990年的947臺/萬人。②1991-2010基建速度放緩，日本基建投資下滑，同時就業人數也逐步下滑，但是在人力替代的驅動下，日本人均挖機保有量維持小幅上漲趨勢。③2010年後，地震的重建需求和私人建設投資的恢復使得日本建築業投資開始增加。同時日本人口老齡化更加嚴重，促進日本挖機人均保有量不斷提升2017年日本建築業人均挖機保有量已經達到1344臺/萬人。
2016年以後，日本大力推行i-construction來提高建築業生產效率，將持續增加工程機械的使用量。i-Construction是日本多個政府部門自2016年以來倡導的一項舉措，指在從勘測、設計、建造、管理的所有過程中都使用ICT（信息和通信）技術，即利用無人機勘測，3D建模，工程機械智能化等手段，來進一步提高生產效率。預計i-construction模式將進一步促進工程機械替代人力，提升工程機械的人均保有量。
二、對標日本，中國工程機械成長空間充足
2.1 內生市場：城市化建設以及人力替代確保成長性
2.1.1 中國城市化率空間充足，基建會維持穩定
中日城市化率相差巨大，中國城市化率仍有巨大的提升空間。2019年中國的城市化率為60.6％，相當於日本1957年水平。未來中國城市化率將保持平穩上升的態勢，人口向城市的不斷匯聚是城市化建設和投資的長期驅動力。
預計未來相當長一段時間內，我國基建投資將保持正增長。2019年我國基建與房地產投資額已經達到31.42萬億，是工程機械上一輪景氣高點2011年時候的2.44倍。在上半年疫情下，國家加大建築業投資，投資增速回升，預計短期內將維持。長期來看，建築業投資是穩定經濟增長的重要抓手之一，將拉動工程機械行業長期需求。
此外，我國工程機械保有量規模持續提升，更新換代需求將長期存在。以挖機為例，根據我們測算，2020年我國挖機保有量將達到192萬臺，挖機的平均使用壽命在10-15年，如果以12年使用壽命計算，預計未來中國平均每年挖機的更新需求將達到16萬臺。
2.1.2 勞動力短缺與老齡化將加速工程機械滲透
從中日人口金字塔來看，日本人口危機大致比中國早爆發20年左右。如我們前文分析，日本在1996年建築業從業人口數達到頂峰，在2001年開始，老齡人口佔比迅速提升，且建築業老齡人口佔比提升速度更快。目前中國的人口結構也到了一個臨界點。2018年中國建築業就業人數為5563萬人，預計未來就業人數將進入下降通道。從2020年附近開始，中國建築業老齡勞動力佔比也會進入加速提升階段。在這兩個因素下，中國未來將面臨嚴重的建築業人口短缺問題。
未來中國建築業勞動力短缺可能比日本更嚴重。日本的建築業勞動短缺基本是在城市化率達到接近80％才發生的。而目前中國城市化率只有60.6％，但人口已經老化。城市化建設與勞動人口的錯配，將加大中國在城市化建設中對於工程機械的需求。
中日挖機人均保有量差距巨大，中國工程機械將加速滲透。目前中國建築業人均挖機保有量為334臺/萬人，僅相當於日本1980年的水平。日本2017年挖機人均保有量為1344臺/萬人，是中國的3.9倍。所以相對於日本，中國的工程機械滲透率較低。在人口危機的背景下，未來機器加速替代人力將是必然趨勢，將帶來大量的工程機械需求，這也是我們對工程機械行業長期有信心的重要原因。
2.2 海外市場：未來將貢獻重要增量
2.2.1中國企業海外布局初步完善
從日本的經驗來看，海外的渠道布局是海外市場突破的前提。目前國內工程機械龍頭企業通過完善經銷體系、海外製造本土化以及兼併收購等多種方式初步完成了海外市場的布局。
①大力發展海外經銷商渠道。截止2019年底，三一重工擁有海外經銷商175家，其中公司國際總部負責的直營海外經銷商66家。截止2019年底，徐工機械擁有海外經銷商130家、40個辦事處以及140多個服務備件中心，營銷網絡覆蓋183個國家和地區。中聯重科的產品市場已覆蓋全球100餘個國家和地區，構建了全球市場布局和全球物流網絡及零配件供應體系。
②海外自主拓展生產基地。三一重工建有印度、美國、德國、巴西等四大研發和製造基地，累計投入超過100億元；徐工擁有巴西綜合基地及6大海外裝配廠；中聯重科擁有義大利、德國、印度、美國、白俄羅斯、荷蘭和巴西7大製造基地。
③海外收購兼併，獲得技術與渠道資源。三一重工在2012年收購了全球混凝土機械巨頭普茨邁斯特90％的股權。徐工機械在2011年收購了德國FT公司、荷蘭AMCA公司，並且在2012年收購了施維英，施維英在美國、德國、奧地利、印度、巴西等多個國家和地區都建有生產基地。中聯重科2008年收購義大利著名混凝土設備供應商CIFA，2015年收購環保設備巨頭納都勒75％股權。這些收購兼併，有利於中國工程機械企業吸收歐美企業先進技術，共享供應商和渠道資源，加速滲透海外市場。
中國工程機械海外出口金額持續上升，但是出口佔比仍然較低。2009年，中國工程機械海外出口金額為77億美元，而2019年已達到243億美元。但是從出口結構來看，中國海外市場收入佔比始終維持20％-30％，與日本60％的海外佔比相差甚遠，未來中國工程機械海外市場增長潛力十足。
2.2.2疫情後的一帶一路市場有望加速爆發
從日本工程機械出口歷史經驗來看，一帶一路國家市場是中國工程機械海外的率先突破點。日本工程機械經歷了「本土替代—新興國家拓展—成熟國家拓展」的發展歷程，日本對於新興國家的拓展是較為迅速的，其市場份額可以快速得到提升，但對於成熟國家的滲透需要長期的過程。一帶一路國家工程機械製造力量較弱，無根深蒂固的本土品牌，而且中國的工程機械整機與歐美系、日系韓系產品相比，同等的品質下價格更加優惠，競爭優勢明顯，將成為中國工程機械海外市場的發力點。
疫情影響之下，國內工程機械在一帶一路國家的滲透率進一步提升。我們觀察到，上半年中國工程機械在一帶一路國家的市場份額快速提升，例如，三一重工上半年在多個東南亞部分國家市場挖機份額躍居第一位，實現彎道超車。一方面是因為中國產品競爭力較好，另一方面是中國企業率先復工復產，供給穩定。而其歐美競爭對手受到疫情的幹擾，產能有所下滑，某種程度上疫情促進了中國工程機械的滲透。一帶一路國家的基礎設施條件較差，未來這些國家，可能會推出強刺激政策以對衝疫情的影響，從而進一步拉動其工程機械需求，中國工程機械企業將率先受益。
三、工程機械強周期性的定位應該被破除
3.1 海外龍頭工程機械企業成長大於周期
3.1.1 小松製作所
小松是日本工程機械領域的龍頭企業，也是日本工程機械發展歷程的代表。小松1921年從Takeuchi礦業公司獨立，最早以仿製卡特彼勒的產品為主，但可貴的是，其仿製後可以實現進一步的技術自主創新和開發，而且其在液壓技術領域後來居上，一度超越卡特。小松實現了從本土替代、供應拉美、亞洲等新興市場，以及突破歐美市場的全過程，最終成為具備全球競爭力的第二大工程機械企業。
縱觀小松的收入和利潤率變化，更多的表現出成長性。從小松的收入來看，雖然日本國內市場空間有限，並且存在小幅波動，但是小松成功通過海外布局來實現跨越周期的成長。其2019年營業收入相當於2002年的2.5倍左右，同時伴隨著規模的增加，其淨利潤中樞不斷上移，盈利能力不斷增強。
3.1.2 卡特彼勒
卡特彼勒具有百年歷史，是美國工程機械發展的縮影。美國是工程機械的起源地，也是全球最大的生產國。卡特彼勒作為美國工程機械龍頭，經歷了本土市場紮根、開拓發達市場、進軍發展中國家市場的發展歷程，多年來保持全球工程機械第一大品牌的地位。
縱觀卡特的收入和淨利潤，其表現出成長大於周期的特點。在本國市場，卡特大本營北美市場的收入呈現波動向上的趨勢，2001年北美市場收入為103億美元，而2019年已經達到258億美元。此外，卡特彼勒的海外市場收入也是逐步提升。卡特彼勒的利潤率雖有波動，但其中樞也是穩步向上。整體來看，卡特彼勒的成長性大於周期性。
3.2 為什麼國內市場認為工程機械是周期股？
市場上普遍認為工程機械屬於強周期性股票，其慣性思維源於2012-2015年的行業周期。在那輪周期中，國內工程機械企業損失慘重。但從根本上來說，2012-2015年連續4年的下滑未來幾乎沒有重現的可能性。
首先，回顧一下2012-2015年周期出現的兩個核心原因：
①宏觀政策轉向。2008年底中國推出四萬億刺激政策，導致2009-2011年基建和工程機械的需求明顯提升，2012-2015年宏觀經濟明顯進入調整期，主機廠明顯感受到調控帶來的壓力。
②需求透支。2010-2012年主機廠推出零首付和低首付銷售政策，大量的產品流向資質較差的客戶，透支了未來需求。這些資質較差的客戶不具備持續的還款能力，導致最終機子被主機廠和代理商拖回成為「二手機」「法務機」「拖機」，法務機的處理客觀上對2012-2015年的新機銷售產生了很大的擠出效應，造成了2012-2015年的新機銷售大幅下滑，而實際需求降幅要比新機銷量降幅要小很多。
其次，展望未來，2012-2015年幾乎沒有重現的可能性：
①全球政治經濟局勢日益複雜，國內宏觀政策不會全面收緊，局部調控是正常的。
②三一等主機廠要求客戶的首付款比例持續保持在20％以上，甚至30％或者更高水平，具體視產品類別而定，目前這樣的首付款比例，過濾了非目標客戶，逾期率非常低，不會透支需求。
工程機械強周期定位是片面解讀。縱觀日本工程機械以及全球龍頭工程機械企業發展史，我們發現工程機械在早期發展階因與國內基建高度相關而具有一定周期性，但是隨著海外市場的開拓，機器代替人力的加速，以及龍頭企業的競爭力增強，其周期性會被熨平，更加表現出成長性特徵。
國內工程機械龍頭成長空間充足。總結前文分析，我們認為國內龍頭工程機械企業未來成長空間充足，主要因為：①對標日本，國內城市化率的提升空間充足，未來人口進一步聚集會帶動大量的基建需求，國內工程機械需求會持續增長；②人口老齡化以及對工程效率的追求會加速機器替代人力，拉動工程機械的需求；③中國工程機械得競爭力越來越強，而海外市場目前佔比較低，未來海外市場將加速提升。
四、智能製造助力中國龍頭工程機械企業換道超車
4.1 中國智能製造：中國製造業換道超車之路
4.1.1 工業4.0和智能製造是全球工業的變革方向
目前全球製造業正在面臨新一輪變革，將進入以網絡化、智能化為代表的工業4.0發展階段。人類對生產效率與利潤率的提高促進位造業不斷發生更迭與變革。工業4.0是伴隨著物聯網、雲計算、大數據、人工智慧等關鍵技術的發展而產生的新一代製造業技術，是眾多國家大力發展和探索的方向。但是目前工業4.0技術尚不成熟、市場格局未定。
4.1.2 中國智能製造具有最好的產業環境與人才基礎
從2015年起，中國出臺了一系列政策鼓勵工業4.0和智能製造發展。我國經濟從高速增長階段轉向高質量發展階段，智能製造是中國製造業轉型升級的必然需求。為了保證產業的發展，我國出臺《智能製造發展規劃（2016-2020）》、《工業網際網路發展行動計劃（2018-2020年）》、《新一代人工智慧發展規劃》等政策，從數位化工廠、工業網際網路、人工智慧等多個方面推進中國智能製造產業鏈發展。
中國擁有工程師紅利來推進智能製造變革。中國理工科畢業生，約為美國的1.3倍、日本的8.5倍，充足的工程師資源是中國智能製造變革的基石，也是相對於其他國家的主要優勢之一。
4.1.3 中國燈塔工廠建設在全球處於領先地位
燈塔工廠的來源：2018年，世界經濟論壇對全球1000多家工廠進行了評估。其中有16家工廠在工業4.0道路上取得了明顯的突破，實現了生產模式的變革與生產效率的大幅提升，可以作為廣大企業發展智能製造的指路明燈，從而被評為「燈塔工廠」。
中國燈塔工廠建設處於領先地位。根據世界經濟論壇和麥肯錫統計，這些燈塔工廠可以不同程度的提升單位時間的產出，減少資源的消耗，降低產品交付和開發周期，提高產品質量。而中國燈塔工廠建設在全球較為領先，截止2020年1月全球共有44個燈塔工廠，其中12個來自中國。
4.2三一重工數位化和智能製造在全球工程機械企業中領先
高研發投入是三一重工數位化和智能製造的直接推動力。三一重工近三年研發支出CAGR為61.07％，2019年研發支出為46.9億元，是2012年行業景氣高點的1.85倍。
在數位化和智能製造的推動下，三一重工的員工數大幅降低，人均創收大幅提升。2019年公司員工數為1.845萬人，僅僅是2011年員工數高點的30.2％。從人員結構來看，2018年以前，公司生產人員佔比基本上保持在60％左右，而2019年降低到50％，生產人員數量佔比降低是公司推進智能製造，機器替代人力的體現。同時，公司人均創收大幅提升，2019年公司人均創收為410萬元/人，是2012年的3.05倍，近三年CAGR為34.33％。
2019年，三一重工燈塔工廠建設取得裡程碑式突破。公司2019年建成的18號燈塔工廠通過應用自動化工業機器人、物聯網、視覺識別、AI等技術，在生產製造中實現下料、分揀、焊接、塗裝和裝配等八大工藝的全自動化，可以實現產能提升50％，工人數量下降50％，生產周期縮短50％的預期目標，同時產品質量大幅度提升。
三一重工的燈塔模式正處於全面鋪開之中。在明確18號燈塔工廠效果顯著後，公司開始全面鋪開燈塔工廠建設，今年要開展22個工廠的燈塔化改造，明年開展所有的廠房改造。公司智能製造走在全球所有工程機械企業的前面。
三一重工憑藉燈塔工廠有望加速換道超車。在智能燈塔工廠的推動下，三一重工的產品製造成本降低，產品質量提升，整體競爭力大幅提升，同時盈利能力進一步增強。燈塔工廠某種程度上類似於催化劑，有望加速三一重工全球化突破，助力其換道超車。
五、投資建議
重點推薦三一重工、中聯重科、徐工機械，三巨頭持續成長性遠高於市場預期，目前估值遠沒有反映三巨頭的持續成長性，也沒有反映三巨頭優異的現金流量表以及資產負債表質量的持續改善。
我們認為：（1）國內市場，隨著人口紅利的逐步消失，工程機械替代人的效應會更加明顯，工程機械持續成長性可期；（2）海外市場，布局已經初步完善，後疫情時代有望加速增長；（3）三巨頭將進入15-25倍估值區間。
5.1三一重工
公司是中國工程機械龍頭，近年來經營質量和產品競爭力持續提升，未來成長性向好。①公司生產效率持續提高，公司2020年上半年人均創收267萬元，創歷史新高，在全球工程機械行業中處於領先水平，同時公司淨利率接近歷史最高水平，後續仍有大幅提升空間。②在競爭格局方面，公司挖掘機等各項業務國內市佔率均持續上行趨勢，競爭優勢日益凸顯，對進口品牌的擠出加劇。此外，公司海外市場的渠道布置日趨完善，未來海外市場滲透有望加速提升。③在宏觀層面，受到國內基建需求穩定，機器替代人力，設備更新換代的驅動，公司有望不斷成長。
此外，公司智能製造在全球工程機械行業領先，市場應給予公司估值溢價。公司已經完成燈塔化改造的18號工廠大幅提高生產效率與產品質量，同時降低生產成本。公司今明年全面鋪開燈塔工廠建設。智能製造的推進使得公司正在經歷二次蛻變。我們認為完成燈塔改造的三一重工，競爭力將不可同日而語，業績有望加速成長。
5. 2中聯重科
公司主要產品份額持續提升，端對端銷售提升盈利能力。①在產品方面，公司主導產品起重機、混凝土機械持續保持領先的市場份額。公司新興業務快速發展，公司挖機上半年銷量提升至國產品牌第七名，展現後發優勢。公司高空作業平臺上半年銷售額同比增長超過 100％，市場份額穩居行業第一梯隊。②在銷售方面，近年來公司全面深化端對端銷售，降低中間環節費用，提升服務品質，助力公司產品份額不斷提升。③公司加速智能製造的推進。中聯重科智慧產業城、沅江攪拌車類產品智能製造產業園已初具規模，常德起重機械產業基地建設項目二期（塔機智能工廠二期）已進入廠房安裝階段，常德關鍵液壓元器件（液壓閥）智能製造產線已進場安裝調試。
5. 3 徐工機械
公司是國內工程機械領軍企業，底蘊深厚。公司起重機、路面機械、樁工機械等領域市佔率長期位於行業前列。2020年上半年公司高空作業平臺銷量同比增長104.6％，市佔率同比提升8.4pct，躋身行業第一位。
混改後的新徐工值得期待。上半年，徐工有限被列入國企改革雙百企業試點和混合所有制改革試點。徐工有限混改涉及的增資項目於2020年6月24日在江蘇省產權交易所公開掛牌。預計混改將極大地改善公司的市場化用人機制、激勵機制、薪酬機制，充分激發企業活力，提升盈利能力。另外，徐工有限在完成混改後，有望啟動未上市工程機械資產的上市，主要包括挖機、混凝土機械、塔機與礦山機械等。資產注入後，公司的盈利彈性有望進一步提升。