年末投资者普遍关注2021年工程机械行业的行业景气度；以挖掘机为例，分析了工程机械持续超预期的原因。我们认为，受益于人工替代、土方机械结构升级和海外市场拓展，挖掘机行业有望进入增长“新周期”，龙头企业有望迎来价值重估。
摘要
我们认为，未来3~5年，挖掘机行业的周期属性将减弱，进入增长的“新周期”。传统上，挖掘机的需求主要由以房地产和基础设施为代表的土方量决定，行业销量随着宏观环境的变化而周期性波动。但近年来，上述宏观变量预测的挖掘机销量往往被低估。究其原因，挖掘机，尤其是小挖和微挖，是超出人力等机械替代预期的核心因素。展望未来，随着中国工程机械制造能力的提高，我们相信出口市场将会更快地开放。我们认为，2021年中国挖掘机销量有望继续上升，在2020年32万台的基础上，将继续增长10%至35万台；未来3~5年，挖掘机行业周期波动减弱，行业将进入增长的“新周期”。
劳动力成本上升，而挖掘机价格下降，挖掘机加速了农村劳动力的替代。近年来，我国农村项目需求快速增长。2010-2018年，金融机构农村基础设施贷款余额从1.5万亿元增加到5.7万亿元，农村劳动力成本持续上升。受益于核心部件国产化，挖掘机价格持续下降，小微挖性价比大幅提升。以日本为例，由于人口老龄化带来的劳动力成本上升以及“一户一建”需求大，2018年日本进行了小开挖和微开挖。
随着土方机械结构的升级，挖掘机有望加速取代装载机。挖掘机和装载机属于土方机械的范畴，前者操作灵活，节省油耗。从投资回报期来看，目前我国个人挖掘机车主的投资回报期为1.7年，比装载机短0.7年。中日两国的地理结构和工程需求比较接近。我们参考日本2018年的数据，挖掘机和装载机的比例是7.7:1；但从2001年到2019年，我国挖掘机与装载机的比例从1:2增加到1:1，未来挖掘机的数量还会进一步增加。
从单位建筑行业产值的渗透率来看，我国挖掘机的数量有了很大的提升空。我们估计2019年中国挖掘机数量约为153万台，高于美国和日本。但从相对数量来看，我国单位土地面积人均拥有挖掘机仅为日本的21%/9%。特别是考虑到下游需求，按照单位建筑业总产值对应的挖掘机数量，我国约为428台/亿美元，仅为日本的32%。
海外市场前景广阔，出口开放增长空。据我们测算，2018年，中国工程机械企业出口仅占亚洲、非洲、拉丁美洲等目标国家和地区市场份额的7.4%，而代表性企业海外收入占比不足20%，远低于卡特彼勒、小松等外资厂商。未来，随着中国制造技术的成熟，中国工程机械企业海外市场收入仍将增长2-3倍空。
风险
行业需求低于预期。
文本
挖掘机销量:结构置换空巨大，32万台或新起点
近十年来，挖掘机的需求结构发生了变化，小挖占比有所提升
目前，中国挖掘机行业正处于新的上升周期。金融危机后，在宏观政策的大力支持下，我国挖掘机行业经历了快速上行周期。2009年至2011年，行业销量从9.5万辆增长至17.8万辆，复合增长率为37%。经过2012年至2015年的清仓期，行业销量自2016年开始进入新的上升周期。2017/2018/2019/1~10M20年销量同比增长100%/45%/16%/35%，销量持续创历史新高。部分投资者担心挖掘机行业未来大幅下滑，但我们认为，人工和装载机的结构性替代将支撑挖掘机销量进入“新周期”增长。
从吨位来看，过去十年小挖销量占比提升了20ppt左右。2010年小挖、中挖、大挖销量占比分别为40%、48%、12%。在随后的十年里，小挖销量占比迅速提升。2020年前十个月，小开挖、中开挖、大开挖占比分别为60%/26%/13%。小开挖比例增加20ppt，大开挖比例下降。展望未来，除下游工程需求、产品替代周期和出口因素外，我们认为其他机械产品和劳动力的替代需求有望构成小挖中长期增长动力，我国挖掘机销量增长趋势有望延续。
图表:我国挖掘机行业销量处于新的上升周期
资料来源:国家统计局、中国工程机械工业协会、CICC研究部。注:工程需求增长率=0.5*房地产投资完成增长率+0.5*基础设施投资完成增长率
图表:我们预计2020/2021年中国挖掘机销量将同比增长35%/10%
资料来源:中国工程机械工业协会，CICC研究部。注:2013-2017年的正轴为行业实际销量，2018-2021年的正轴为行业实际销量或预测销量。
挖掘机数量:绝对数量明显领先，相对数量仍在空之间
从绝对值来看，中国挖掘机的数量明显高于美国和日本
我们采用以下方法估算各国挖掘机的数量:
选择数据:国内以中国工程机械工业协会披露的行业销量和净进口额得出年表观消费量；在美国，直接使用英国工程机械咨询公司的表观消耗数据；在日本，2000年以前的数据采用《非公路研究》的表观消费量数据，2001年以后采用日本经济产业省《生产动态统计年报》中披露的挖掘机销售数据，减去日本财务省披露的挖掘机净出口量，得到年度表观消费量。
计算方法:国内方面，假设国产品牌挖掘机使用年限为6-8年，国外品牌使用年限约为10年，当年拥有量按滚动求和并考虑更新更换计算；对于美国和日本，假设挖掘机的使用寿命为10年，过去10年的表观消耗量是通过滚动加总数量计算出来的。
主要结论:2019年我国挖掘机数量为152.6万台，约为美国的2.7倍，日本的2.3倍。同时，中国挖掘机数量持续高速增长，2009年至2019年复合年增长率为9.4%，远快于美国和日本。
图表:中国、美国和日本挖掘机保有量计算
资料来源:中国工程机械工业协会、非公路研究、日本经济产业省、日本财务省、CICC研究部
相对数量而言，中国挖掘机数量仍上升空
从建筑业人均、单位土地面积、单位总产值的相对保有量比较来看，我国挖掘机保有量仍增加空。
人均挖掘机数量和单位土地面积远低于日本
就人均占有量而言，中国低于美国和日本。2019年，中国每百万人口挖掘机数量为1090台，低于日本和美国的5154台和1707台。
中国高于美国，但明显低于日本。2019年，中国每千平方公里挖掘机数量为158台，高于美国的60台，但远低于日本的1720台。
图表:中国、美国和日本每百万人的挖掘机拥有量
资料来源:中欧倡议、国家统计局、CICC研究部
图表:中国、美国和日本单位土地面积挖掘机数量
资料来源:中欧倡议、国家统计局、CICC研究部
单位建筑产值挖掘机数量高于美国，但低于日本
我们认为，对工程机械的需求主要是由建筑活动驱动的，因此衡量一个国家建筑业总产值对应的挖掘机数量更有意义。中、日、美建筑业总产值数据分别来自国家统计局、日本经济产业省“年度建筑业综合统计”和美国经济分析局。建筑业每十亿美元的总产值:
从趋势来看，日本单位建筑产值挖掘机数量从1998年的1439台下降，随后随着基础设施和房地产投资进入存量时代而趋于稳定；美国在2011年之前一直处于上行区间，此后略有下降；中国和美国也有类似的趋势，2016年后降幅有所收窄。
与其他国家相比，截至2019年底，我国单位建筑产值挖掘机数量为428台，低于日本的1329台，高于美国的337台。
图表:中国、美国和日本单位建筑产值挖掘机拥有量趋势
资料来源:国家统计局、BEA、日本经济产业省、CICC研究部注:为更直观地展现所有制走势，统一2019年末对美元汇率
图表:中国、美国和日本单位建筑产值挖掘机数量
资料来源:日本经济产业省国家统计局，CICC研究部
结构性机遇一:挖掘机加速农村劳动力替代
需求方面:近年来，我国农村工程需求增长迅速
近十年来，我国新农村建设不断推进，农村基础设施建设改造不断加大，进一步推动了以挖掘机为代表的工程机械需求。2010-2018年，金融机构农村基础设施贷款余额从1.5万亿增长到5.7万亿，年均复合增长率为17.5%，农村基础设施贷款占比从13.3%增长到17.4%，表明农村基础设施项目需求呈现快速增长态势。
图表:中国农村基础设施贷款余额继续快速增长
资料来源:CICC研究部风信息
供给端:劳动力短缺，农机效率提升，催生挖掘机替代需求
农村劳动力短缺加剧，挖掘机有望加速劳动力替代
人口外流加剧了中国农村劳动力的短缺。2008年至2019年，第一产业就业人数从2.99亿人持续下降至1.94亿人，占总就业人口的比重从2008年的36.7%下降至2019年的25.1%。另一方面，农村劳动力成本持续上升，农民工月平均收入从2008年的1000 340元增长到2019年的3962元，增长了196%。根据我们的终端调研，国产小型挖掘机近十年价格至少下降了20%，性价比大幅提升，有望加速替代人工。
图表:中国农村劳动力减少，成本上升
资料来源:国家统计局，CICC研究部
拖拉机进入存量时代，挖掘机有望加速替代农业机械
我国拖拉机数量已接近饱和，已进入备货期，存在较大的改进和增效需求。2016年拖拉机保有量开始下降，而单位耕地拖拉机保有量在2012年达到峰值，2014年至2018年持续下降。小型挖掘机广泛应用于地形狭窄、工程规模小的农村地区。在典型的耕作活动中，它们可用于平整农田、挖排水沟、施肥除草、深挖土壤等领域。它们具有适用性强、功能多样、效率高等优点。它们有望迅速占领农业市场，有效取代拖拉机等传统农业机械。
图表:2014-2018年单位耕地面积拖拉机数量持续下降
资料来源:CICC研究部风信息
结构性机会2:挖掘机加速，而不是装载机
小型和微型挖掘机在功能和装载能力上与装载机相似，可以代替装载机进行作业。与地理结构和工程需求相近的成熟市场日本相比，我国挖掘机对装载机的结构替代较大:1)从挖掘机与装载机的比例来看，日本约为5-8倍，而2019年我国仅为1.0倍；2)从小开挖和微开挖占比来看，2018年日本分别达到28%和63%，远高于同期中国的22%和23%。我们测算，在中性条件下，2019年6-8T小型挖掘机的投资回报期比Model 50装载机短0.7年，未来有望加速替代。
中国的挖掘机与装载机的比例远低于日本
根据类似挖掘机的滚动求和法，我们计算了中国和日本的装载机数量。对比挖掘机的数量，我们可以看到:
日本挖掘机的数量约为装载机的5-8倍，在中国可以作为顶棚使用。日本挖掘机的数量约为装载机的5倍，并且自2011年以来一直在增加。与美国相比，中国和日本都具有人口密度高、平原面积小的特点，对长途运输的需求较少。从长远来看，中国挖掘机与装载机的比例可以与日本相比。
我国挖掘机与装载机的比例约为1:1，大于日本的替代空。挖掘机可以替代装载机的铲取功能，但装载机无法替代挖掘机的深挖和拆解功能。随着液压技术的成熟和成本的降低，挖掘机取代装载机的趋势明显。我国挖掘机与装载机的比例从2001年的1:2一直增长到2019年的1:1，但与日本相比仍有较大的替代空。
图表:中国挖掘机与装载机的比例已增至1:1
来源:中国工程机械工业协会，CICC研究部
图表:日本挖掘机和装载机的比例增加到近8倍
资料来源:非公路研究，日本土地、基础设施、运输和旅游部，日本财政部，CICC研究部
中国的微挖和小挖销量增长迅速，但占有比例仍远低于日本
分类定义:由于中日两国数据口径不同，我们按照整机质量对中国进行分类，微挖小于6吨，小挖6-13吨，中挖13吨以上；在日本，根据铲斗容量，小开挖在0.2立方米以下，小开挖在0.2-0.6立方米，中等开挖在0.6立方米以上。
微挖和小挖在中国发展迅速，具有很强的反周期性。受益于农田、水利、市政工程等小规模建设项目的良好需求，2016-19年中国小挖、微挖销售年均复合增长率分别达到32%和36%。同时，与大中型基坑相比，小型和微型基坑因其刚性而表现出更强的抗周期性。
与日本相比，中国仍有大型空小型发掘。从日本的股市情况来看，根据日本国土基础设施运输和旅游部对工程机械持有量的调查，小挖和微挖的比例在增加，主要是由于小修项目需求量大，人口老龄化，使得人工替代的需求增加。2018年，日本小开挖和微开挖占比分别达到28%/63%，远高于同期中国的22%/23%。
图表:近年来，中国小挖和微挖销售增长迅速
来源:中国工程机械工业协会，CICC研究部
图表:中国小挖和微挖的比例远低于日本
资料来源:中国工程机械工业协会、日本土地、基础设施、运输省、CICC金融研究厅。注:中国挖掘机按吨位销售数据为截至2019年5月
小开挖投资回报期明显低于装载机，置换有望加速
低价格、低油耗带来的投资回报周期短。与最常用的ZL50装载机相比，6-8吨小型挖掘机的单位时间油耗仅为50装载机的40%，价格是50装载机的2/3，机器成本也更低。根据国内有代表性的企业，2019年挖掘机的使用小时数为1050小时，假设装载机的使用小时数与挖掘机相同，我们估计在中性条件下，小型挖掘机的投资回收期约为1.7年，比装载机短0.7年。
图表:挖掘机、装载机投资回收期计算
来源:wind资讯，Tiejia.com，公司公告，CICC研究部。注:驱动成本不包括在回收期的计算中
图表:挖掘机与装载机投资回收期差异敏感性分析
来源:风资讯，铁甲。com、公司公告、CICC研究部注:红/绿分别表示挖掘机投资回报周期比装载机短/长
结构性机会3:海外市场广阔，出口前景光明
全球市场:亚洲、非洲和拉丁美洲国家的全球份额增加了16.9ppt
根据非公路研究，2018年全球工程机械市场规模为1101亿美元，同比增长25.1%。其中，北美、中国、西欧、日本等地区市场规模分别为340/253/147/50/311亿美元，占全球总量的31%/23%/13%/5%/28%。与2002年相比，北美、西欧和日本的比例下降了9.8/6.1/1.0ppt，而中国和亚洲、非洲和拉丁美洲其他地区的比例上升了13.6/3.3ppt
图表:全球工程机械市场规模
资料来源:CICC研究部非公路研究
图表:按地区划分的全球工程机械市场比例
资料来源:CICC研究部非公路研究
竞争格局:中国企业海外市场份额有所提升，但提升空还是比较大的
国内原始设备制造商逐渐提高了在全球市场的地位
2019年，国内三家原始设备制造商跻身全球前十。据KHL统计，2019年全球工程机械企业50强营收2027亿美元，同比增长10.2%，CAGR 2016-2019年营收16.1%。2019年，徐工集团、三一集团、中联重科进入全球工程机械制造商前十名，分别排名第4、5、10位，较2018年上升2/2/3。
截至2020年12月1日，根据彭博社共识，2020年卡特彼勒、约翰迪尔、沃尔沃、小松、日立的营收将分别下降26.8%/22.9%/12.9%/6.9%/4.8%。
图表:全球工程机械企业50强收入
资料来源:KHL，CICC研究部
图表:国内企业在全球50强企业中的地位上升
资料来源:KHL，CICC研究部
图表:2020年8家上市原始设备制造商收入同比增长率
资料来源:彭博资讯，CICC研究部。注:三一、徐工、中联采用CICC预测，其余均为彭博一致预期
图表:预计2020年三一集团有望跻身行业前三
资料来源:KHL，彭博资讯，CICC研究部。注:2019年为KHL公布值，2020年同比增速采用CICC及行业预测
2018年，中国挖掘机出口超过进口
过去两年，中国挖掘机已从净进口转向净出口。2018年之前，我国挖掘机出口量远低于进口量。2010年，中国进口挖掘机38794台，当年仅出口2972台。近年来，随着海外需求的增加和产品质量的提高，我国挖掘机出口量快速增长。2020年1-10月，中国挖掘机出口量同比增长26%至27127台，而前9个月进口量同比下降22%至10049台，预计2020年净出口量接近2万台。我们预计，随着国内原始设备制造商全球影响力的提升，未来中国挖掘机出口有望继续快速增长。
图表:2018年，中国挖掘机出口超过进口
来源:中国工程机械工业协会，CICC研究部
图表:中国挖掘机净出口量
来源:中国工程机械工业协会，CICC研究部
国内企业海外市场份额和收入相对较低
中国海外/亚洲、非洲和拉丁美洲工程机械市场份额仅为2.7%/7.4%。《工程机械行业年鉴》显示，2018年我国工程机械出口交货值389.4亿元，工程机械企业主营业务收入4286亿元，其中出口约占9.1%，同比增长1.7ppt。结合KHL的全球市场分布，我们估计2018年中国海外市场份额约为2.7%，在亚洲、非洲和拉丁美洲的市场份额约为7.4%。
图表:2018年，中国工程机械出口交货值占营收的9.1%
资料来源:中国工程机械工业年鉴，CICC研究部
图表:2018年，中国工程机械在亚洲、非洲和拉丁美洲的市场份额约为7.4%
资料来源:中国工程机械工业年鉴，KHL，CICC研究部。注:亚洲、非洲和拉丁美洲市场不包括中国和日本。
我国工程机械代表性厂商海外收入相对较低。2019年，三一重工、徐工机械、中联重科海外营收占比18.7%/12.6%/8.2%，恒力液压、艾迪精密海外营收占比18.0%/9.0%。小松制造、卡特彼勒、约翰迪尔的海外营收占比分别为83.8%/52.1%/41.9%，全球影响力相对较高。我们认为，中国企业海外市场份额增长了2-3倍空。
图表:2019年国内工程机械厂商海外收入占比约10%-20%
来源:公司公告，CICC研究部
销售预测:预计2021年挖掘机销量35万台，同比增长10%
预测模型:基于四大需求动态综合预测挖掘机销量
我们建立了基于更新换代需求、净新增需求、出口需求和结构升级需求的销售预测模型。模型的构建如下:
？更新更换需求:我们假设国外产品的使用寿命为10年，国内产品的使用寿命为6-8年。基于此，我们估计2021年将淘汰约15.3万台挖掘机。此外，基于利用小时数的变化趋势，我们考虑了行业景气度对更新置换量的放大/缩小效应；我们估计，2021年行业需要大约165，000台替换设备。
？净新增需求:按下游划分，房地产、基础设施建设、矿业、农田水利是挖掘机的主要应用场景，其中房地产和基础设施占据主导地位。从历史趋势来看，房地产和基础设施的需求与挖掘机保有量的增长趋势有很强的相关性。我们预计2021年下游工程量需求将同比增长5%，进而带动工程量增长。我们估计2021年行业净新增需求约为7.8万台。
？出口需求:2015年至2019年，中国挖掘机年出口量从5731台增长至26616台，复合增长率为47%。2020年1-10月，我国挖掘机出口销量同比增长26%。我们预计2021年中国挖掘机出口将同比增长40%，达到4.7万台。
？结构升级需求:以净新增需求、替代需求、出口需求的总值作为行业预计销量。我们认为历史年份实际销量与行业销量的差异是结构升级/降级的需求。当行业景气度较低时，挖掘机不足以替代人工动力，甚至出现反向替代，比如2015年前后。随着行业景气度上升，劳动力成本上升，结构升级的需求逐渐显现。我们估计，2020年结构升级的需求将为行业销售贡献约4万台。我们预计2021年的结构升级预计将贡献约6万台的行业销量。
销售预测:预计2021年挖掘机销量将达到35万台，同比增长10%
挖掘机销量增长有望持续。受益于工程量需求稳定、海外出口增长、结构替代加速，我们预测2020/2021年中国挖掘机销量将分别增长35%/10%至32/35万台。
图表:预计2021年挖掘机行业销量同比增长10%
资料来源:中国工程机械工业协会，CICC研究部。注:2013-2017年的正轴为行业实际销量，2018-2021年的正轴为行业实际销量或预测销量。
投资目标:从卡特彼勒看国内原始设备制造商的估值
估值恢复:OEM的PE与ROE相关性较强
2004年以来，三一重工、卡特彼勒、小松的滚动PE趋势与远期ROE基本一致。
图表:三一重工、卡特彼勒、小松PE与ROE相关性较强
资料来源:彭博资讯，CICC研究部
国内原始设备制造商的净资产收益率和估值倍数仍增加了空
目前，国内原始设备制造商的净资产收益率已经接近或超过卡特彼勒。随着融资渠道的拓展和国内厂商融资能力的提升，我们预计国内OEM ROE将增加空。
与卡特彼勒相比，国内原始设备制造商的估值大幅提升空。
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美国使用的装载机数量高于挖掘机。比如2011年美国装载机数量是挖掘机的2.2倍，所以美国挖掘机相对数量较弱。
非公路“工程机械”包括挖掘机、装载机、拖拉机、推土机、平地机、铲运机、沥青摊铺机、自卸车和非公路叉车，但不包括起重机、混凝土机械和压路机，因此市场规模较小。
