高精度伺服行业分析报告Word文件下载.docx
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伺服控制，又称运动控制，是对机器装备的精确定位、速度等运动要素进行控制的统称。
伺服一词来源于英文的“Servo”，在中文原意是“服侍”。
顾名思义，伺服系统是根据控制指令进行动作，主要的运动要素包括位移、转速、力矩等。
伺服控制系统主要由控制器和伺服传动单元组成，通过机械零部件传导到负载端。
随着电气化和数字化的发展，交流同步伺服逐步成为高精度伺服的主流。
高精度伺服系统是装备自动化和精细制造的必备，下游应用广泛，主要包括机器人、数控机床、电子制造等所有精确定位需求的高端装备制造行业。
2、高精度伺服，精益制造的神经中枢
随着制造业升级，各下游行业对精益制造装备需求日益提升。
精益装备需对位移、速度、力矩等运动要素进行精密控制，这些都需要通过高精度伺服来实现。
和大部分工控自动化系统类似，伺服系统通过控制器（大脑）、伺服电机和驱动器（心脏和肌肉）、机械传动（骨骼）等部分形成闭环的控制回路。
伺服控制系统各单元包含的具体产品和功能如下：
伺服系统中的运动控制器及伺服电机+驱动器属于装备的工控部分，是实现精确控制的核心。
以机器人为例，机械部分的机械本体和减速机等决定装备的基本性能；
工控部分的运动控制器、伺服电机和驱动器，是机器人根据行业应用实现功能设计和精度控制的核心。
根据应用行业的普遍性和特殊性，伺服控制又可分为通过伺服控制和专用伺服控制。
伺服控制系统的下游应用涉及所有工业装备，而高端装备必须通过高精度伺服系统来实现其精密控制：
一般来说，业内将机器人、电子制造设备、包装机械等具有通用性的控制系统归为通用伺服控制系统；
机床数控系统、风力发电机组的变桨偏航控制中的部分控制组件等由于具有专属性，归类为专用伺服系统。
受益智能装备和先进制造的迅猛发展，运动控制在自动化市场的占比从五年前不到10%，增长到了2015年的15%左右，且仍在持续提升中。
电气伺服作为运动控制的核心部件，当前仍处市场成长期，近几年取得远高于平均增速的市场表现。
随着下游新兴产业爆发带来的持续增量增长，电气伺服在工控市场的占比仍有望持续提升。
工控自动化市场本身的发展向好，加上精益装备带来的进一步提升，使得伺服控制日益受到市场关注。
伺服控制系统市场规模近年来保持了稳定的增长，2015年国内市场整体规模约200亿元。
伺服控制系统的核心产品主要是CNC、伺服电机+驱动器、通用运动控制器和编码器。
受到整体制造业增长放缓的影响，机床数控系统CNC（ComputerizedNumericalControl）市场规模受到一定冲击，未来在数控化率提升的驱动下有望恢复稳步上升的势态。
是该领域最有代表性的产品市场，伺服电机+驱动器则持续快速增长，2011~2015年间伺服电机与驱动器的CAGR（复合增长率）达到20%以上。
3、位移控制是核心功能，交流电气伺服是趋势
在进入电气和数字化时代之后，电气伺服逐步普及。
伺服的发展由来已久，早期伺服系统是通过液压、气动等机械方式完成。
在20世纪50年代到70年代，电气伺服逐步普及，直流电机是其主要产品。
在当前高端制造的发展下，数字化交流同步伺服由于其精度高、控制性能好的特性，需求逐步增大成为主流。
交流伺服是趋势，高精度伺服朝着数字化、智能化发展。
当前，只有在极少的一些领域里还是用液压、气动伺服，通过电气伺服尤其是交流伺服实现高精度运动控制已经是市场趋势。
在智能制造的趋势下，高精度伺服正朝着数字化、智能化方向发展。
交流伺服的发展，代表了整个运动控制市场的趋势。
随着电气化的发展，在高精度制造的场合电气伺服已逐步替代了早期的液压和气动。
当前交流同步电气伺服是当前应用最广泛的伺服技术，机器人、电子制造设备，乃至数控机床，都使用交流伺服作为执行传动设备。
小型伺服是高精度伺服应用的主要领域。
伺服的等级标准是按精度、响应速度等参数划分，不按常规的功率划分：
小型伺服市场需求量最大，接近50%，在机器人、电子制造、印刷等精益领域普遍使用，这些领域不仅需求量最大，且对伺服的精度、响应速度等参数都有高要求，因此小型伺服是高精尖云集的领域。
如苹果产业链，甚至一些军工企业，使用的都是最高端的小型伺服；
中型伺服的市场次之，约占35%，在一些普通机床、注塑机等中大型设备中普遍使用；
大型伺服只在全电注塑机、风电机组中使用。
除了某些特殊领域外，大部分中大型伺服在精度等参数低于小型伺服，只为在高功率下满足基本的功能。
二、政策力推，装备智能化创新刻不容缓
1、装备智能化，高精度伺服首当其冲
中国近期出台的一系列智能制造相关政策中，核心部件的国产化突破是重点，伺服电机+驱动器首当其冲。
例如2015年5月出台的《中国制造2025》中，制造过程智能化部分提及要重点突破伺服电机及驱动器，同时重点发展的十大领域中，高精度伺服的重要应用行业高档数控机床和机器人首当其冲；
2016年4月发布的《机器人产业发展规划（2016-2020年）》中，重点提到了要突破高性能机器人专用伺服电机和驱动器，以及高速高性能控制器等五类关键零部件的技术壁垒，打破该领域长期依赖进口的局面。
2、从伺服控制到下游应用，支持政策纷纷落地
伺服支持逐步落地，项目补贴金额数量可观，彰显扶持力度。
为推动智能制造的创新和核心部件国产化，政府通过一系列具体的落地政策进行推动，包括智能制造示范项目，及创新项目补贴等。
创新补贴由企业根据《中国制造2025》等上层指引的方向，进行产品技术、产业化等方向的创新项目并向地方发改委等申报。
类似伺服产品研发及产业化等方向，是智能制造中核心部件的重点，获得的补贴金额及数量都较为可观。
“十三五”末直接下游行业年产值超两万亿，转型升级必由之路上行业政策明确。
随着《中国制造2025》规划的发布及“十三五”的开端，各地政府纷纷出台相关的规划细则，例如制造业大省广东，预计到2020年机器人、高端数控机床、智能专用设备等高端装备产业的产值将达到4000亿元以上。
全国各省累计，到2020年高端制造装备产值预计将超过两万亿元，拉动超千亿的伺服控制系统市场需求。
三、市场空间：
三大下游驱动，“十三五”迈向千亿
1、伺服控制：
2020年有望达到千亿市场规模
当前产品规模200亿，相关系统集成约440亿，2020年有望成为千亿级市场。
伺服控制是一个整体的系统和解决方案，核心部件包括控制器、伺服电机及驱动器等。
系统集成商根据客户需求进行设计编程、辅件组装、安装调试等工作，业务量通常是核心部件的2～2.5倍。
当前伺服控制的产品+系统集成市场约650亿元，到2020年有望翻一倍达到超1300亿元的规模。
伺服控制系统市场规模2016~2020年复合增长率将达到15%。
未来几年，从产品上看，伺服驱动器和电机，以及编码器等高精尖类，预计将保持20%以上的市场增速；
从应用行业看，机器人和电子制造设备是需求增长最快的下游，增速有望保持25%以上。
机床、塑机等大型设备的数控化，以及食品包装机械等大消费相关设备，预计将保持15%以上的增长，保证整体市场15%左右的复合增速。
2020年机器人将成为伺服最大的应用领域，电子制造设备及数控快速发展亦拉动明显。
伺服系统的下游应用行业涉及所有精密制造装备，当前高端数控机床还是伺服系统最大的下游应用，电子制造设备次之。
据睿工业预测，2019年时机器人市场将成为最大的应用行业，占比从当前的6%增长到17%左右；
电子制造由于其稳健发展，仍将保持其在伺服应用市场的地位。
机器人是当前伺服厂商最为关注的领域，也是考虑下游一体化延伸时的重点方向。
2、机器人：
将成为智能装备的代名词
控制器、伺服系统和减速机是机器人最核心的三部分，伺服国产替代预期高。
控制器的核心在于软件编程等，硬件本身是通用的控制器；
减速机尚未实现国产化，大量依赖进口，短期内难以改观；
中国的加工成本较低，机器人本体集成在中国竞争激烈。
对比看到，无论是在全球还是中国市场，电气伺服系统在机器人成本中的占比大致相同，维持在25%左右，是较为确定的业务。
因此伺服是在当前机器人以及精密装备市场预期持续向好的情况下，自动化厂商争相进入的细分市场。
机器人控制是典型的运动控制，高精度伺服需求明确。
中国工信部、发改委和财政部于2016年4月联合发布了《机器人产业发展规划（2016～2020）》，明确提出了“十三五”机器人发展目标：
2020年，我国工业机器人产量达到10万台，其中六轴以上超过5万台。
并对高性能机器人专用伺服电机和驱动器等关键零部件的国产化及重大突破提出了明确指引。
以六轴多关节机器人为例：
一台PLC作为运动控制器，是机器人的“大脑”；
每一关节配备一套伺服驱动器和伺服电机进行电气传动，减速机进行机械传动，电机内配备编码器对位移、扭矩等进行检测，共六套；
一般在手臂末端安装视觉、触觉等传感装置，形成机器人的“眼睛”和“神经末梢”。
各类规划的出台，对机器人伺服驱控系统的市场带来明确拉动。
预计机器人伺服市场2020年超45亿元，加系统集成整体拉动近200亿。
据IFR（国际机器人联合会）统计及预测，中国2015年工业机器人需求为66000台，到2020年机器人本体将达到约20万台、33亿美元的规模。
按中国整体市场测算，到2020年中国机器人市场伺服电机和驱动器需求超45亿，同时拉动的伺服系统集成业务达到130亿元左右；
按中国自主品牌机器人市场测算，将拉动超20亿的伺服产品及60亿的系统集成市场。
作为刚起步的下游，机器人市场将给伺服系统带来可观的增量增长。
中国的平均机器人密度比起全球发达国家乃至平均水平，仍有很大差距。
根据“十三五”规划，中国机器人密度在五年内要达到150以上，对高精度伺服等机器人核心部件形成重大利好。
精密工序是机器人起源，人工替代是长期驱动因素。
机器人市场的爆发起源于汽车行业，是由于喷涂等精密工序人工难以完成。
因此恶劣环境和人工无法做到的精密工序，是其他行业普及机器人时的首要考虑因素。
中国的人力成本持续上升，加上人口红利的消失，也为中国市场机器人的持续普及提供了足够的动力。
同时，电子商务等新兴行业的蓬勃发展，使得制造业基础工种的人力分流获得了足够的支撑。
从联合国的统计和预测看出，中国的人口红利已逐步消失,劳动人口比例从2010年开始逐步减少，预计2030年左右将低于全球平均水平。
之前各方对机器人普及的最大顾虑之一是失业率问题，但从统计数据看到，电子商务2015年带动的就业人口已超2000万，其他高科技产业和新兴服务业也有望继续增加就业。
因此并非机器人提高失业率，而是机器人正好可以弥补新兴产业引起的制造业基础工人短缺。
3、机床：
数控化率规划明确
机床是用于金属加工的设备，数控机床属其中的高端自动化装备，属国家重点发展的先进制造装备范畴。
金属切割机床和金属成形机床是其中的主要类型，在当前3C行业高速发展的拉动下，高速攻钻中心等新兴的小型机床市场发展迅猛。
据统计，当前中国数控机床市场约40万台超千亿规模，其中机床电气市场近400亿，数控系统和伺服系统是机床电气的主要部分。
常规情况下每台数控机床会使用一台CNC专用控制器作为控制部件，一台PLC通用控制器作主轴控制，还有2～3套伺服系统完成切削等精确位置控制。
在这些核心部件的基础上会产生一系列配套、工程设计等系统集成业务。
《中国制造2025》明确提出，到2025年中国的关键工序数控化率将从当前的33%提升至64%，对数控系统相关的电气伺服和CNC控制器是重要的驱动力。
当前中国数控机床年产量约40万台。
在提升数控率的规划下，按整体机床市场每年增长3%的保守估计，到2025年数控机床年产量将翻一倍多达到百万台。
相关的伺服产品市场规模已接近35亿元，CNC控制器超百亿，拉动的整体电气市场更是接近千亿。
4、电子制造设备：
消费电子成长空间大
电子制造设备一直是高精度伺服使用的集中领域之一。
电子制造设备范围广，像3C产品制造设备、锂电池包装设备、PCB电路板安装/贴片设备，以及LED晶圆设备等，都属于电子制造设备的范畴。
受到消费品高科技化的推动，电子制造设备近年来维持高速发展。
电子制造专用设备近年来维持超过20%的平均增长率，2015年超过1200亿规模；
3C制造业的固定资产投资2015年超过9000亿元。
在智能手机、可穿戴设备和IDC等3C消费市场的迅猛发展下，其固定资产投资及装备市场有望保持高速增长。
3C制造设备和锂电池制造设备，是近年来增长最迅猛的电子制造装备，对伺服控制拉动明显。
受到新能源车动力电池的拉动，锂电池迎来了又一波投资高峰。
据高工锂电预计，到2020年锂电池生产设备有望超过350亿规模，其中国内产值超280亿，以超过30%的复合增长率达到80%的本土化率。
5、塑料机械：
节能增效持续受到市场关注
塑料机械是生产塑料制品的机械设备，包括注塑机、塑料挤出机等，我国需求量大。
2016年初，中国塑料机械工业协会在“十三五”期间塑料机械行业发展重点中提出，行业经济运行年均增长10%以上，2020年工业总产值和销售额达到880亿元以上、塑机出口170亿元以上、贸易顺差10亿元以上等目标。
注塑机最初使用液压作为伺服系统。
出于节能和精确度的需要，电气伺服在该领域中逐步普及。
目前电液复合式伺服系统在注塑机应用已非常广泛，电液复合是用电气伺服驱动油泵，在运动精度提升的同时也使得驱动力得以保持。
随着小型塑料制品对精度要求的进一步提升，全电式注塑机也逐步打开市场。
全电式注塑机使用大功率伺服电机和驱动器作为传动设备，虽驱动力仍较小但精度很高，在生产3C制品塑料外壳等对精度高要求的小锁模力塑机上有广阔市场。
随着对塑机能效、精度的提升需求，伺服系统在该行业的应用将增速将高于塑机行业本身的增速。
“十三五”末塑机产值约增长50%左右，但预计其专用伺服电机和驱动器规模将实现翻倍增长。
四、进口替代成就中国智造，国内龙头争寻定价权
1、进口替代：
变频的今日，伺服的明天
低压变频和伺服原理类似，其本土化率5年提升了13%，技术和业务模式对伺服是重要借鉴。
低压变频器在中国市场经历了外资垄断->
本土突破->
全面进入的过程，当前本土化率已超过35%。
本土变频器的崛起，可认为是政府扶持+厂商突破（华为起到很大作用）+细分行业渗透三重因素共同作用的结果：
政府对变频器等节能减排相关的产品，很早就推出了扶持和鼓励政策；
华为的变频器业务虽出售给了艾默生电气，但高管和技术骨干出来创立了汇川技术和蓝海华腾等，有效地推动了国产变频器的突破；
电梯市场高速发展是汇川技术、新时达等国内变频龙头抓住的最大机遇，机床、塑机等装备的国产化及出口猛增亦给了本土企业巨大的发展空间。
当前的伺服控制市场，亦处于变频器市场类似的发展条件和机遇。
《中国制造2025》的智能装备推动，对伺服等关键部件需求和扶持明确；
汇川技术、新时达等企业在伺服技术已形成有效突破，以及广州数控、华中数控等在数控系统上具备了充实的技术积累；
机器人行业迎来前所未有的发展契机，明确的国产化路线将给国内伺服厂商带来巨大的技术改进和市场需求空间。
同源的技术路径，使得具备核心技术的变频器企业在拓展伺服业务时不再“从零做起”。
伺服和变频同属电力电子应用，通过电流转换实现功率的控制和传导、频率调节等，从而驱动电机按既定的控制方式运转。
低压变频驱动常规电机，伺服驱动器是带动在材料和功能上更为复杂的伺服电机，在响应速度、精度上均远优于变频，可视为变频加了闭环功能的升级应用。
和变频器类似，伺服驱动器的部件如IGBT、PCB板和芯片等属于基础电子元器件，工控厂家采用外购方式。
通过设计集成，以及加载嵌入式软件，形成伺服驱动器成品，是工控厂家的竞争力和增值部分，这一点国内外厂商没有太大区别。
因此，伺服的门槛一方面是硬件成本，包括使用高性价比的元器件组合实现需要的功能，以及在供应链实现规模效应；
另一方面是集成和软件，由于没有现成经验可以参照，需要通过长期的摸索及尝试才能逐步改进。
伺服当前本土化率23%，和低压变频2010年相当，2020年前有望最少达到低压变频2015年的本土化率35%。
直接带来至少25亿的增量产品收入。
当前市场环境下，无论是政策扶持、技术积累，还是低迷环境下对产品性价比的追求，于本土化都比5年前更有利，伺服的本土化进程只会更快。
以核心部件伺服电机+驱动器为例，预计到2020年12%左右本土化率的提升，每年将带给中国企业25亿元左右的直接增量收入，并拉动超过50亿的增量系统集成业务。
过去几年，受益于制造业升级红利及研发的产出，本土企业的伺服业务取得的高速增长。
从上市公司的业务发展看出，当前国产伺服处于爆发前期。
2、成长中的国内龙头：
夹缝中起步，使命中前行
交流伺服由德国Rexroch公司首先推出，当前日本企业占据了半壁江山，安川电机、松下和三菱稳居市场份额的前三。
对比国内外的发展，业内伺服企业的竞争力主要体现在两个方面：
核心部件自主研发，且产品质量和标准化程度高，以量取胜。
运动控制的核心部件是伺服电机和驱动器，具备核心研发实力的厂商，可通过产品的放量销售获得收益。
这类厂商的产品具备通用性或针对性，且销售渠道有效铺开，旨在寻求销售上的规模效应。
深刻的下游行业认知，以解决方案取胜。
对下游应有深刻认知的系统集成商，可提供一体化的解决方案，帮助下游客户快速建立起完整的自动化控制系统。
对解决方案供应商来说，自由产品的比例越高，不仅保证了稳定的毛利率，同时在设计和售后上都更有保障。
例如汇川技术在智能制造的发展战略“工艺+工控”，就是在深耕核心自主产品的基础上，提升下游认知和解决方案能力。
伺服电机和驱动器的流通环节中，装备制造商是主要的采购者。
近年来装备制造商对系统集成的需求，及伺服产品制造商直接为其提供系统集成和一体化方案的比例，都有在提升的趋势。
紧抓细分市场：
伺服需抓住机器人、3C设备等，高研发投入是前期保障。
本土工控企业在发展初期，确实处于“夹缝中生存”的境地，一方面是客户认可和技术改进需要打开突破口，另一方面只能聚焦细分市场另辟蹊径。
以和伺服同源的低压变频器为例，除通过性价比优势在低端市场获得一席之地外，及时抓住细分市场的机会，是企业能崛起的基础。
例如进入21世纪后，受到房地产拉动，电梯行业需求大增，中国电梯企业也获得快速发展。
这些国内电梯厂商在配套时首选高性价比的本土变频器品牌，抓住市场机遇的汇川技术和新时达顺势取得领先的市场份额，保证了公司的高增长及在整体低压变频器中的地位；
受益于消费增长和出口，纺机、数控机床、塑料机械等出货量大增，亦为本土变频企业提供机会。
国前伺服控制系统产品性能已实现突破，可靠性和用户认可度持续提升。
汇川技术、英威腾等国内领头羊，研发费用在营收的占比都超过10%，远高于国外的成熟竞争对手如ABB和西门子等。
在起步且规模仍较小的阶段，本土龙头必须通过持续的高研发投入来获得与大型外资企业一争高下的基础。
到目前为止，国内伺服在产品和自有技术上已经取得突破并已逐步打开市场，下一步将依靠产业化的机会在进口替代上进一步突破。
国产伺服性能与国外同行差距小，可靠性及标准化暂时制约大规模推广。
本土伺服虽然市占率不高，但在产品参数等指标上与国外同行已无太大差距，精度、响应速度等核心指标均达先进水平。
发展制约一方面在于产品本身的可靠性、标准化程度仍有待提高，不利于通过渠道大规模销售；
另一方面是供应链和销售体系未形成规模效应，产品和销售的边际成本较高。
获取比较优势，是本土伺服企业当前阶段的致胜之道。
此外，伺服涉及系统集成、下游行业的新兴需求等，本土企业在灵活性和客户服务上具有优势。
同时，本土上市企业在最大程度地发挥股权激励的优势，留住及吸引高端人才。
3、产品+行业认知门槛双高，技术壁垒带来定价权
伺服控制系统作为高端装备的控制系统，具有较高进入门槛。
由于技术门槛高，技术壁垒和行业认知为伺服厂商带来较高的定价权。
伺服产品的毛利率在40%～50%之间，保持稳定。
在高端A股上市公司中，以维宏股份的伺服控制器毛利率最高，达66%左右；
通用伺服电机和驱动器平均毛利率在40%～50%之间，但由于市场广阔且门槛较高，是上市公司并购最频繁的领域。
进口替代势在必行，本土龙头肩负使命。
以运动控制系统中最具代表性的通用伺服电机和驱动器为例，中国市场的本土化率不足25%，除去台达等台资企业外，目前已有汇川技术、新时达等几家企业形成规模，能与外资巨头相抗衡。
编码器这种属于高端传感器类型的精密元器件，本土化率更是不足15%。
在国家鼓励核心零部件本土化的趋势下，伺服系统的本土化率提升势在必行，已经形成核心技术优势的国内龙头企业是推动这一变化的主力。
掌握伺服控制技术，容易向其他相关新兴业务延伸，工控自动化龙头纷纷将其作为重点发展领域。
作为电力电子的重要应用及高端装备的中枢，掌握伺服控制技术的厂商可以做纵向和横向延伸：
纵向角度，伺服控制纷纷进入新兴高端装备如机器人领域，如汇川技术能提供机器人一体化驱控系统，新时达、埃斯顿直接下游拓展至机器人业务；
横向角度，新能源车的电驱动市场，风电的变桨偏航系统等，都是伺服控制同源技术。
因此，工控自动化的企业为了在制造业升级时代获得持续的竞争力，对伺服的重视程度与日俱增。
伺服电机和驱动器作为智能制造的核心产品，在一系列相关政策和规划中都被重点提及，其下游行业的需求爆发也为电气伺服的发展提供了前所未有的契机。
国内自动化企业纷纷将伺服作为重点发展的业务领域。
五、行业重点公司简析
从制造到智造，工控自动化将是未来长期投资主题。
工控
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