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国防军工行业研究报告:航空制造业的规模效应

   2021-04-15 448

报告要点一

航空制造业产品单位成本的边际变化对于企业整体盈利能力的影响较大。历史数据复盘表 明,无论军用、民用飞机,其给定型号的单位成本均随累积产量的增加边际下降。

市场认知的航空制造业的规模效应主要基于单年度产量上升摊薄固定成本,但这几乎存在 于所有产生固定成本的生产活动中。因此航空制造业的规模效应存在一定认知差。

认知差一:单年度产量提升摊薄固定成本称为静态规模效应,累积产量提升带动制造成熟 度及学习曲线降低成本称为动态规模效应。动态规模效应作用弹性或大于静态规模效应。

认知差二:范围经济性,即单个企业衍生机型的开发批产以及多系列机型共同研制有成本 节约效应,基于产品序列开发和基于核心技术派生型号开发的企业或将受益此降本效应。

认知差三:均衡生产降本效应,即不同排产计划对于可变成本的学习曲线影响不同,均衡 生产条件下的可变成本下降平滑。提前确定订单总额并实现均衡生产或有利于降本增效。

单年度产量提升和累积产量提升的降本逻辑不同

根据Factors Affecting the Cost of Airplanes研究,飞机的产量提升影响多方面的成本因素,共同 牵引单机成本下降。首先单年度产量提升,原材料采购经济性提升,浪费率下降;固定成本被增加 的产量摊薄。而累积产量提升,人工熟练度和生产协同效率性提升,降低单位人工工时和生产成本。

航空制造业单一型号的固定成本随产量上升而摊薄

静态规模效应主要指在给定时间(通常一年)内,产品的平均成本随着产量上升而下降, 其几乎存在于所有发生固定成本的生产活动中,且固定成本所占比重越高,静态规模经 济性越显著。根据美国Civil Aviation Manufacturing Industry Panel一文研究,假定某 种民用运输机总产量为700架,当产量减少25%时,单架飞机成本上升10%;产量减少 50%时,单架飞机成本上升35%。

航空制造业单一型号的可变成本随产量上升而下降

动态规模效应即学习效应,即某一产品累积生产量增加时,工人熟练度等提升使得单位产品成 本趋于下降。现代航空工业学习曲线较为显著,按Klepper等人的研究,大型民用飞机的学习 弹性约为0.2,即当累积产量增加1倍时,大型民用飞机工时成本减少20%。又根据空客公司估 计,其生产第一架A300机身花费约34万工时,第75架约花费8.5万工时,工时迅速下。

兰德军机全生命周期费用模型可解释动态规模效应

兰德军机DAPCA IV模型可以从理想状况下估算单个型号的军机研究、发展、试验、鉴定 和生产的全寿命周期成本费用。将模型中的制造工时看作军机生产时的人工工时,人工 工时与人工成本呈正比,制造材料费用可看作军机生产时的材料成本。

从公式角度推导动态规模效应,军机的单位可变成本随累积产量增加边际变小。单个型 号的飞机空重和最大飞行速度一定,材料费用与工时与产量呈幂函数的关系,且指数大 于0小于1,导数随产量增加而减少,因此边际成本随产量增加而减小。

动态规模效应的降本弹性或大于静态规模效应

飞机制造的成本分为重复性出厂成本、非重复性出厂成本以及技术数据资料、初始备件、 研制费用等成本,通过F-22项目的历史数据可知,航空制造的重复性成本占比较高,而 重复性成本主要受益于学习曲线和生产熟练度的提升而下降,因此我们判断动态规模效应 的作用弹性或高于静态规模效应。

范围经济性或同时助力航空制造业边际成本降低

范围经济性是指一家制造业企业同时提供具有共同投入品的产品时具有成本节约效应。

航空制造业的范围经济性主要表现为两点:

1)开发衍生机型。衍生机型的研发和生产与基本机型有 相同或相似的技术和工业基础,从而衍生机型的开发可节约大量资源,共享大部分制造工艺和设备 装置。

2)开发多个系列机型。多系列机型同时开发生产,由使用相同的生产设施及零部件带来成本 节约,使用相似的产品技术带来成本节约,由共享公司产品支援网络和备件供应体系带来成本节约。

洛克希德-马丁:产品序列完善,后期衍生型号多

洛克希德-马丁产品序列:洛马的战机产品序列从上世纪50年代的F-104到目前服役的F-22和 F-35,迭代路径清晰,研制体系完善。从产品的定位上来看,洛马遵循“预研→型号改进→ 量产研发” 的路径,结合上代战机经验,不断增加产品的多重应用场景。初期的F16战机项 目衍生型号较少,而F35项目致力于满足多军种多任务的场景需求,派生型号较多。

中航沈飞研发+生产为Pipeline模式产品序列

公司产品Pipeline序列遵照“批产、改进改型、研制、预研”稳步铺开。公司产品序列主要基于 Su-27平台化衍生,初期产品的衍生型号就较为丰富,未来多型号量产阶段的范围经济性可期。

航空发动机主机厂借助核心机技术衍生多种型号

航发主机厂通过掌握核心机技术,先军后民,分享更广阔的航发市场:

同款核心机可以衍生出多款军民用发动机:在保持一台成熟的核心机基本参数不变的情 况下,通过改变发动机的其他主要循环参数,可顺利研制不同性能和用途的发动机,实现核心机的多用途目标。衍生机型生产或将存在一定范围经济性。

不同生产计划调整下的航空制造业学习曲线不同

不同生产计划下的单个机型学习曲线不同。实际生产曲线的 实际生产量随机性较大,导致单机成本变化较大且后期成本较高,而模拟计算下的多机 型均衡生产成本曲线较为平滑,且在平稳期的成本优势较为明显。

我们分析判断,假设在前期订单总量确定的前提下,航空制造企业可以不断通过优化未 来排产计划,从而实现跨季度间的均衡生产,最大限度降本增效。

航空制造业的遗忘曲线决定均衡生产计划占优

从Learning and Forgetting:从The dynamics of Aircraft Production一文的模拟模型 计算中,航空制造业实际生产中有一定遗忘曲线效应,后期成本或突然开始激增。

均衡生产占优的逻辑在于,航空制造业兼具学习曲线和遗忘曲线,前期的学习曲线积累 效应或因为短期的生产间隔期而消失,遗忘曲线效应导致后期成本增加。在均衡生产的 排产计划下可以拟合航空制造业的学习曲线和遗忘曲线,从而平滑成本下降趋势。

国内航空制造主机厂企业均计划实现均衡生产

均衡生产有助于提升航空制造主机厂企业的生产效率和成本管控效率,国内航空制造企 业在近年均开始尝试并实行均衡生产计划,未来降本增效路径明晰。

从财务表现的维度,国内航空制造企业的均衡生产计划已经有所显现。两大航空制造主 机厂中航西飞和中航沈飞的收入确认趋于平滑,可推测主机厂单季度生产交付的节奏逐 渐平均化,有利于平滑规模效应及学习曲线,更好地进行降本增效。

报告要点二

复盘国外典型军用民用航空制造企业的历史及相应行业发展规律经验,我们观察到,当飞 机新型号批产初期,单年度和累积产量均较小时,单机成本较高,或拉低企业整体利润率 水平;随着型号量产的推进,多型号批产协同效应凸显,可变成本降低,固定成本摊薄, 利润率有望在新型号放量后出现拐点,并企稳回升。

基于上述证据和理论我们尝试展望国内航空制造业:未来中国军用航空装备新型号的持续 定型批产将牵引航空制造企业的单年度产量和累积产量放量,规模经济性凸显,学习曲线 稳步上升,毛利率水平或将迎来拐点。而未来随着型号派生以及多产品的范围经济性、均 衡生产效应凸显,盈利成长曲线或将穿透营收成长曲线,盈利能力持续改善。

前期交付量累积较少的公司利润率水平相对较低

对比两大航空制造巨头空客和波音公司1987年前后的表现,1987年前波音的产品交付量大 幅度高于空客,总体学习曲线先行,导致1987年后波音的边际成本低于空客。

从边际成本传导到整体盈利能力的趋势来看,1987年前波音的产品交付量大幅度高于空客, 规模效应、学习曲线均优于空客,利润率水平相对较高。1987年后持续的学习曲线使得波音 边际成本低于空客,利润率水平同样相对较高。而空客公司在1987年后的交付量大幅度提升, 相比过去,学习曲线快速显现,利润率水平提升迅速。

新型号交付初期拉低利润率,多型号拟合形成拐点

分析发展初期航空制造主机厂洛克希德马丁(LM)、诺斯罗普格鲁门( NGC )和波音 (Boeing)利润率情况,其过往利润率整体均呈现先下滑后上升的状态。我们分析判断, 短期利润率的变化或反映单个产品型号交付并放量的节奏,而整体利润率是多个产品型 号拟合平滑的结果,整体毛利率的变化趋势或在拐点出现后持续提升。

F-35的单位造价以及人工工时随产量提升逐步下滑

受益于规模效应,洛克希德马丁的F35造价逐年降低。F-35的平均造价从最初的约2亿美元下降 至最新的不到1亿美元,下降幅度达到57.23%。根据《F-35 Block Buy An Assessment of Potential Savings》,F-35单位造价的大幅下降主要源于生产熟练度提升,制造工时的下降以 及单年度大规模量产带来的固定成本摊薄。

航空制造企业后期利润率稳定,新机型影响减小

洛克希德·马丁测算的F35板块收入与交付量相除可得测算版本的F35单机采购价格,可知采 购价格也在处于不断下降的趋势。而受益于F35学习曲线,单机人工工时不断下降,叠加静 态规模效应持续显现,F35的降本趋势较为明显,净利率仍维持高位。

中航沈飞毛利率企稳回升,净利润增速穿透营收增速

中航沈飞2019年毛利率达到低点8.94%,2020年毛利率显著回升至9.28%;而净利润的增速 在2020年明显高于营收增速。公司或已在新型号列装放量期形成一定规模效应和学习曲线。

航发动力毛利率持续下滑,规模效应尚未显现

航发动力2013-2020年主营业务毛利率持续下滑,2020年毛利率为14.81%;而净利润的增 速与营收的增速仍处于交替领先的状态。公司产品的规模效应和学习曲线尚未显现。

规模效应和范围经济在航空制造上游环节亦较显著

“一代材料,一代装备”:作为高精尖技术最集中的产业领域,航空制造业对先进材料、零 部件的依赖较大,上游材料和技术的突破始终牵引下游新型号装备的研制和列装。因此航空 制造业的上游企业新型号放量类比于主机厂新型号,规模效应和学习曲线作用亦较显著。

上游结构用量占比持续提升:航空制造业上游亦有用量占比持续提升的逻辑。航空复合材料, 参考国外航空制造业路径,国内复材产业目前正处于用量快速提升的拐点。军用连接器,国 防信息化程度持续提升叠加进口替代,牵引军用连接器用量加速提升,规模效应或更显著。

中航高科规模效应作用持续牵引毛利率提升

中航高科为航空复合材料预浸料环节独占性龙头企业,持续受益军机列装加速及复合材料用 量占比提升,新材料业务快速增长,营收规模提升较快。产量持续提升下公司生产的规模效 应及学习曲线亦作用显著,新材料板块毛利率不断提升,助力公司盈利能力不断提升。

中航光电毛利率企稳或受益军民融合范围经济性

中航光电军品业务国内龙头地位稳固,民品业务营收稳步上升,精准布局产能、高研发投入 和政策改良齐头并进促进公司加速增长。基于军用连接器的基础之上,中航光电积极布局下 游应用领域,聚焦高端业务的同时,逐步形成母子协同的集团化架构,范围经济性显著,牵 引公司盈利能力持续高企。

国防科技10年景气趋势确立:需求加速释放,格局持续优化

国家意志驱动,坚定看好未来10年国防建设战略机遇期。军事实力跃升是一国高端制造业转型升级的终极体现,我们坚定看好军工基本面未来10年高景气的产业战略机遇 期,武器装备加快建设的紧迫需求是确定的,国防科技工业的市场格局又是固定且清晰的,所以在投资操作中, 基本面优质个股不存在所谓的“价值陷阱” ;

基本面事件相继落地,验证行业高景气的逻辑演绎主线。展望十四五武器装备采购,采购合同和预付定金落地是确定性的,这是由当前新的军品采购制度和军方出于国防 安全底线的时代使命所客观决定的,主机厂亦需要前置资金来扩产能和保交付;确保2027年实现建军百年奋斗目 标和大国战略,贯彻执行层面方向节奏确定;

聚焦景气主赛道,高波动中敢于逆向布局盈利驱动个股。我们一直强调,【业绩兑现能力】是本轮基于产业驱动军工投资的逻辑主线;赛道景气趋势是股价核心驱动因素, 优选赛道,精选个股,聚焦景气主赛道,买机弹,配两端,是占优策略; 值得重视的是,当市场因为系统性风险或者流动性扰动等资金博弈行为导致这一类的核心资产下跌的时候,在产 业趋势确定的大背景下,要充分利用指数的高波动性,敢于逆向投资布局国防科技产业的稀缺资产。

盈利驱动:未来的军工投资“行稳致远”

中线择机配置远期戴维斯双击效应。决定上市公司财务报表兑现业绩的因素有二:能力和动机;考虑到产能排坡率、国产替代率和市场渗透率等多维 共振,那些处于优质赛道且格局清晰的上市公司具备较好的盈利能力,但是不可否认的是,产业政策制度、公司 治理机制以及内部管理效能等因素,会导致微观企业主体经营表现的方向、节奏和幅度的不确定性。做时间的朋友,在国防科技工业体制机制日益规范化、健康化和法制化的发展进程中,参军企业分享制度红利, 是一个不可逆且逐步增大的确立趋势。我们分析预测,随着公司治理结构的完善和股东利益需求的理顺,优质基 本面公司或将进一步提升内部管理成效和长期竞争优势,建议关注微观层面未来兼具业绩释放能力和动机可能性 的优质赛道龙头。

独享产业格局红利的赛道龙头配置。我们观察到,国防科技产业组织结构正在加速向“小核心、大协作”模式转型,对关系国家安全“命脉”或者对 产业链拥有较强控制力的“小核心”,未来在【敌戒与自强】的双轮战略驱动下,其【核心资产】稀缺性或将享 受较高的“估值溢价”。

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