工业自动化系统设备伺服系统行业分析报告.docx

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工业自动化系统设备伺服系统行业分析报告

2014年工业自动化系统设备伺服系统行业分析报告

2014年9月

目录

一、工业自动化系统结构及组成4

1、单机自动化系统5

2、工业生产过程自动化系统5

3、工业管理自动化系统5

二、行业与行业上下游的关系6

1、与上游行业的关联性6

2、与下游行业的关联性7

三、市场规模情况7

1、市场现状7

2、市场规模预测8

四、行业监管体制及政策10

1、行业主管部门及管理体制10

2、行业政策10

五、行业特点11

1、行业的技术水平11

（1）交流化12

（2）全数字化12

（3）采用新型电力电子半导体器件13

（4）高度集成化13

（5）智能化14

（6）模块化和网络化14

2、行业的技术特点15

（1）控制精度高15

（2）矩频特性好15

（3）具有过载能力15

（4）加速性能好15

3、周期性、季节性、地域性特点16

（1）周期性16

（2）季节性16

（3）区域性16

六、行业竞争格局16

七、行业准入壁垒18

1、代理渠道壁垒18

2、技术壁垒19

3、资金壁垒19

八、影响行业发展的有利、不利因素20

1、有利因素20

（1）产业政策的支持20

（2）产品应用逐步扩大20

（3）用户技术升级的必然需要20

2、不利因素21

（1）技术综合服务观念薄弱，系统附加值被低估21

（2）下游设备制造业受经济景气度影响较大21

九、主要风险21

1、市场竞争的风险21

2、技术人员流动的风险22

伺服系统产品属于工业自动化系统设备。

就工业自动化系统来说，其包含的工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。

随着控制技术、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交互沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理各个层次。

工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具（包括自动测量仪表、控制装置）的总称。

现今，对自动化最简单的理解为：

用广义的机器（包括计算机）来部分代替或完全取代或超越人的体力。

中国工控自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。

中国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，中国工业计算机系统行业已经形成。

工业自动化技术的发展呈现出融合多学科、多种技术的特点。

目前，正在向智能化、网络化和集成化方向飞速发展，涉及到自动化技术、计算机技术、通信技术、先进制造技术和管理学等诸多学科，体现了多专业知识与技术集成的现代工业自动化发展方向。

一、工业自动化系统结构及组成

工业自动化系统是指应用工业自动化技术对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的自动化技术工具（包括自动测量仪表、控制装置）的总称，主要包括单机自动化系统、工业生产过程自动化系统和工业管理自动化系统三方面。

1、单机自动化系统

指由计算机网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统，该系统的核心是由计算机控制的，包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。

2、工业生产过程自动化系统

指多台机器设备结合成一体，用各种控制装置和执行机构来控制、协调各台机器的动作、校正误差和检验产品质量，使全部过程按预先规定的程序自动进行操作，而不需人进行干预的系统。

3、工业管理自动化系统

指以信息管理为核心环节的工业自动控制信息系统。

它通过工业控制计算机对传感器及局域网所采集的各种信息的归纳、分析、整理，实现信息管理与自动控制的一体化，并通过权限认证确保了信息的安全。

该系统实现了对于企业生产实时性的自动控制和非实时性的信息管理的协调统一。

构成工业自动化系统的软、硬件可分类为：

自动化单元、仪器仪表与测量设备、工业控制计算机、自动化软件、传动单元、通信网络等。

（1）自动化设备：

包括可编程序控制器（PLC）、传感器、编码器、人机界面、开关、断路器、按钮、接触器、继电器等工业电器及设备；

（2）仪器仪表与测量设备：

包括压力仪器仪表、温度仪器仪表、流量仪器仪表、物位仪器仪表、阀门等设备；

（3）自动化软件：

包括计算机辅助设计与制造系统（CAD/CAM）、工业控制软件、网络应用软件、数据库软件、数据分析软件等；

（4）传动设备：

包括调速器、伺服系统、运动控制、电源系统、马达等；

（5）计算机硬件：

包括嵌入式计算机、工业计算机、工业控制计算机等；

（6）通信网络：

包括网络交换机、视频监视设备、通信连接器、网桥等。

二、行业与行业上下游的关系

作为电气设备批发行业，本行业的上游为工业自动化产品制造商，下游行业是机械制造业，主要分布在纺织、印刷包装、石油石化、机床、医疗器械、轨道交通等行业。

1、与上游行业的关联性

行业的上游是自动化产品制造商。

多数自动化产品制造商采用经销商渠道销售制度，制造商通过对经销商的市场开发能力、资金实力等多方面的考核，筛选出长期的战略伙伴。

上游行业对本行业的产品成本和技术支持有一定影响。

2、与下游行业的关联性

下游行业对本行业的发展具有较大的牵引和驱动作用，其需求和生产模式直接决定了本行业未来的发展状况。

自动化行业的服务领域很广，下游行业市场容量的扩大对行业的快速发展产生巨大的驱动作用；下游行业对自动化产品性能指标要求的提高对行业技术研发和自主创新能力的提升起到积极的推动作用。

三、市场规模情况

1、市场现状

随着信息技术与先进制造技术的高速发展，我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升，以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成，一批具有知识产权的重大智能制造装备实现突破，2010年工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入超过3000亿元。

伺服系统由于具备精度高、响应速度快、效率高、可实现低速大转矩输出等优异的性能特点，在对精度要求高的行业得到越来越广泛的应用，已经普遍应用于机床、包装印刷、电子设备、纺织、塑料等行业，并开始在风电、医疗器械、混合动力汽车等新兴行业开始推广，极大地推动了我国伺服系统市场的增长。

2012年中国伺服系统产品行业应用分布

2、市场规模预测

根据中自研究所报告显示，2012年，中国交流伺服市场规模为41.4亿元，同比下滑14.1%，5年来首次出现负增长，主要受国际市场萎靡和国内市场内需不足、产能过剩影响，机床、纺织、橡胶等行业市场均出现不同程度缩小。

2013年受政策影响，市场形势有所好转，预计2014年市场规模将达到51亿元。

四、行业监管体制及政策

1、行业主管部门及管理体制

工业自动化应用范围极为广阔，覆盖了机械、纺织、电力、石油、石化、冶金等行业。

各行业的自动化应用分属各行业主管部委管理，至今尚未形成统一的行业管理体制。

目前主导行业宏观管理的政府部门包括国家发展和改革委员会，工业和信息化部，科学技术部等，行业内部侧重于自律性管理，包括中国自动化学会、中国电器工业协会、中国仪器仪表学会、中国电机工程学会、中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国机械工业联合会等。

2、行业政策

工业自动化控制行业是国家先进制造业和高新技术产业，一直受到国家政策的扶持，其中主要有：

（1）《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中提出“装备制造行业要提高基础工艺、基础材料、基础元器件研发和系统集成水平，加强重大技术成套装备研发和产业化，推动装备产品智能化。

”；“支持企业提高装备水平、优化生产流程，加快淘汰落后工艺技术和设备，提高能源资源综合利用水平。

”

（2）工信部发布的《高端装备制造业“十二五”发展规划》（2012年5月7号）要求“重点开发新型传感器及系统、智能控制系统、智能仪表、精密仪器、工业机器人与专用机器人、精密传动装置、伺服控制机构。

”国务院于2009年5月发布的《装备制造业调整和振兴规划》也明确要求：

“加快发展工业自动化控制系统”。

（3）国家发改委、科学技术部、商务部、国家知识产权局联合发布《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）》将“97、工业自动化—现场总线集成的各种软件及硬件产品，智能化工业控制软件和执行机构”列入重点领域。

（4）国务院于2009年4月发布的《电子信息产业调整和振兴规划》明确提出：

“着力提高国产基础软件的自主创新能力”；“支持嵌入式软件技术、产品研发”；“加强国产软件和行业解决方案的推广应用，推动软件产业与传统产业的融合发展”；“以研发设计、流程控制、企业管理、市场营销等关键环节为突破口，推进信息技术与传统工业结合，提高工业自动化、智能化和管理现代化水平”。

（5）国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020年）在“重点领域”中的“能源”部分提出“发展思路：

坚持节能优先，降低能耗”；在“优先主题”中的“工业节能”部分提出“重点研究开发冶金、化工等流程工业和交通运输业等主要高耗能领域的节能技术与装备，机电产品节能技术”。

五、行业特点

1、行业的技术水平

伺服技术作为数控设备、机械手、纺织设备、智能医疗设备等的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。

围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。

可以预见，随着超高速切削、超精密加工、网络制造、机械手配套流水线、纺织设备、智能医疗设备等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控设备、智能设备行业关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。

（1）交流化

伺服技术将继续迅速地由DC伺服系统转向AC伺服系统。

从目前国际市场的情况看，几乎所有的新产品都是AC伺服系统。

在工业发达国家，AC伺服电机的市场占有率已超过80％。

国内生产AC伺服电机的厂家也越来越多，正逐步超过生产DC伺服电机的厂家。

可以预见，在不远的将来，除了在某些微型电机领域之外，AC伺服电机将完全取代DC伺服电机。

（2）全数字化

采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元，从而实现完全数字化的伺服系统。

全数字化的实现，将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法（如：

最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等）成为可能。

（3）采用新型电力电子半导体器件

目前，伺服控制系统的输出器件多采用开关频率很高的新型功率半导体器件，主要有大功率晶体管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）和绝缘门极晶体管（IGBT）等这些先进器件的应用显著降低了伺服单元输出回路的功耗，提高了系统的响应速度，降低了运行噪声。

尤其是，最新型的伺服控制系统已开始使用一种把控制电路功能和大功率电子开关器件集成在一起的新型模块称为智能控制功率模块（IntelligentPowerMod—ules，简称IPM）。

这种器件将输人隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块中。

其输入逻辑电平与TTL信号完全兼容，与微处理器的输出可直接接口。

它的应用显著地简化了伺服单元的设计并实现了伺服系统的小型化和微型化。

（4）高度集成化

新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为扭矩单元、速度伺服单元、位置伺服单元3个模块的做法，代之以单一、高度集成化、多功能的控制单元。

同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数就可改变其性能，既可以使用电机本身