陈奥林 从业证书编号  S1230523040002

机械行业包罗万象，全面分析较为困难。几乎所有产品的生产都离不开机械设备，这就使得机械行业股票数量较多，但下游相对分散。以申万机械设备行业为例，截至2023年4月末，申万机械一级行业内共有5个二级行业、19个三级行业和405只个股，全面分析较为困难。

本文主要针对机械行业中通用自动化及工程机械两个重要子行业进行分析。从市值占比上来看，机械子行业市值占比较为平均，通用设备及专用设备相对更大。从下游需求来源的角度来看，我们重点针对通用设备和自动化设备（合称通用自动化）以及工程机械两个子行业进行分析，其下游分别对应制造业及地产基建。而对于专用设备来说，虽然其市值占比较大，但其下游需求过于分散，本文不做讨论。

通用自动化产品主要包括机床、工业机器人等品类，其下游需求主要来自汽车、3C等制造业。以机床、工业机器人为代表的通用自动化产品的下游遍布整个制造业。其中，占比较高的下游行业主要包括汽车、3C、航空航天、工程机械等。

通用自动化的需求扩张集中于下游的主动补库存阶段。机械设备本质上是投资品，我们需要定位下游的需求过热期。从库存周期的视角来看，当行业处于主动补库存阶段时，往往意味着下游需求弹性的释放，开始进入到供不应求的过热期。在此阶段下，下游往往存在扩产意愿，从而带来通用自动化行业的需求扩张。

基于上述逻辑，下文中，我们主要针对通用自动化下游的需求及库存两个维度进行刻画，进而实现对行业景气度的判断。

基于通用自动化行业下游需求特征，选取PMI、汽车销量等指标对其需求进行刻画。通用自动化下游需求主要来自汽车、电子等制造业，我们选取PMI指数、汽车销量、手机产量等指标进行刻画。此外，机床主要分为金属切削机床和金属成形机床两大类，我们同时直接监测两类主要机床产品的产量变化。

库存维度，选取汽车制造业、专用设备制造业等主要制造业分类的产成品存货指标进行刻画。在库存维度，我们同样主要关注制造业的库存变化情况，结合通用自动化行业下游需求分布，共计选取汽车、3C、电气机械等6个行业的产成品存货指标，以综合刻画下游库存周期的变动。

主成分分析法构建需求及库存分指标。由于我们选取的分项指标走势上均较为一致，我们考虑使用主成分分析法提取其中的共性信息，取第一主成分作为需求及库存的综合分项指标。由下图可见，需求上行的拐点明显领先于库存上行的拐点，这实际上对应的就是经济由复苏走向过热的时滞。

选取中证机床指数刻画通用自动化行业股价整体表现。中证机床指数的成分股绝大部分来自通用设备及自动化设备两个子行业，可以较好反映通用自动化行业的股价表现情况。但是，该指数起始于2017年，考虑到2017年之前自动化设备的市值占比很小，因此我们采用申万通用设备指数收益填充中证机床指数的缺失值。

在主动补库存阶段下投资通用自动化行业，可获取显著超额收益。我们在每月末时根据当时可取得的最新数据计算需求及库存分指标，当需求及库存指标均在边际上行时，认为此时处于主动补库存阶段，买入中证机床指数，否则直接买入Wind全A。在此设置下，在2011.1-2023.4的回测区间内，择时策略实现收益199%，同期中证机床指数收益70%，Wind全A指数收益85%，策略超额收益显著。

工程机械主要包括叉车、挖掘机、装载机、起重机等，其中挖掘机的地位最为重要。从绝对数量上来看，叉车的销量规模最大，但是，一方面其应用场景多在物流仓储等领域，而其他工程机械的下游多在地产基建，另一方面其价格相对便宜，结合中国工程机械工业年鉴及公司年报数据，2020年杭叉集团的单车营收（叉车）约5.4万元，而三一重工的单车营收（挖掘机）约达41万元。因此，整体而言，以挖掘机为代表的产品类别在工程机械中的地位更为重要，也是我们后文分析的重点

以挖掘机为代表的工程机械的需求主要来自房地产及基建行业。房地产及基建分别占到挖掘机下游需求的40%和35%，是其最重要的下游需求来源。因此，下文中我们也主要从房地产和基建两个维度来刻画工程机械需求变动。

工程机械的实际需求取决于下游施工需求与工程机械保有量之间的平衡关系。下游需求首先会被存量产品吸收，只有当存量产品满足不了旺盛的需求时，景气度才能向上传导至工程机械环节。因此，与通用自动化类似，需求扩张仅是工程机械景气向上的必要不充分条件。

例如，2013年前后，地产及基建增速均有所回升，甚至挖掘机销量增速也持续上行，但行业仍然大幅跑输市场指数。这主要是因为，2009-2011年，在“四万亿”的推动下，挖掘机销量大幅增长，保有量明显增加，基建及地产的需求完全可被存量挖机吸收，下游企业并不需要购置新的挖掘机。而当时的挖机销量增速上行只是低基数效应带来的，并不代表行业景气转暖。

因此，对主动补库所对应的需求过热阶段进行刻画，仍是我们实现模型构建的核心。下面，我们同样分别针对下游需求和库存维度进行分析。

需求维度，房地产方面，主要针对地产新开工周期进行刻画。房地产行业对挖掘机的需求与开工周期较为同步，我们主要通过房屋新开工面积、国房景气指数、建筑工程投资完成额三项指标刻画地产新开工周期。

此外，关注基建投资增速及挖掘机销量增速。除地产外，我们通过基建投资增速刻画基建需求。同时，我们监测挖掘机销量增速以进行景气度验证。

我们首先将刻画地产新开工周期的三项指标做主成分分析后得到地产需求代理指标，随后等权加总可得需求维度分指标。

库存维度，挖掘机滚动8年总销量可作为挖掘机社会库存的量度。目前并没有数据统计挖掘机的社会库存量，因此我们只能进行估计。一般而言，挖掘机的平均使用寿命在8年左右，使用时间过长就必须进行更新。因此，挖掘机的社会库存总量可用其过去8年的总销量来进行估计，其同比增速就反映了库存周期的变化。

在主动补库存阶段下投资工程机械行业，可获取显著超额收益。我们在每月末时根据当时可取得的最新数据计算需求及库存分指标，当需求及库存指标均在边际上行时，认为此时处于主动补库存阶段，买入申万工程机械指数，否则直接买入Wind全A。在此设置下，在2013.3-2023.4的回测区间内，择时策略实现收益253%，同期申万工程机械指数收益31%，Wind全A指数收益114%，策略超额收益显著。

理解机械行业的核心在于抓住其投资品本质。机械设备对于下游行业来说是固定资产投资，而非生产所必需的原材料。这也就意味着，下游需求回暖并不一定会驱动对机械设备的需求扩张。只有在下游需求过热，产品供不应求时，下游行业才会考虑进行扩产，进而传导至对机械设备的需求。因此，在分析机械行业的景气度时，只关注下游需求景气变化是不够的，我们需要抓住其投资品本质，定位下游投资需求扩张的时间点。

下游主动补库存阶段往往对应投资需求的扩张。在库存周期的框架下，当行业处于主动补库存阶段时，往往意味着下游需求弹性的释放，开始进入到供不应求的过热期。在此阶段下，下游往往存在扩产意愿，从而带来机械行业的需求扩张。

基于主动补库存逻辑构建的基本面量化模型可实现稳定的择时效果。本文中，我们主要针对通用自动化及工程机械两个重要机械子行业进行分析，其下游需求分别来自制造业及地产基建。根据其细分行业逻辑，我们可分别构建需求和库存分指标，从而定位下游主动补库存阶段，在此阶段下进行配置，可获取显著超额收益。

模型失效风险。本文中的模型及统计结果均基于历史数据统计得到，样本外可能存在失效风险。

模型偏差风险。通用自动化及工程机械两个细分行业无法代表机械行业整体，存在偏差风险。