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伺服系統是使系統終端執行結構根據控制指令實現包括位移、轉速和力矩等維度動作的設備總稱。由控制層面的控制器、驅動層面的伺服驅動和執行層面的伺服電機，輔之編碼器組成。它決定了自動化機械的精度、控制速度和穩定性，因此是工業自動化設備的核心。 伺服系統目前有兩種分類方式，分別是按照系統功率大小和末端執行機構種類分類。按照功率大小目前可以分為小型伺服、中型伺服和大型伺服系統。小型伺服通常指功率小于1KW的產品，主要應用于工業機器人、電子制造、紡織包裝設備等小型機械；中型伺服功率范圍在1-7.5KW，多應用于銑床、注塑機等領域；大型伺服系統功率大于7.5KW，主要用于驅動重型機械設備。按照目前伺服市場銷售情況分析，小型伺服應用快速提升，占比達到45%，主要原因是近年來3C行業快速上漲；中型伺服由于近年來機床行業等傳動設備制造業低迷的影響，市場規模在37%左右；大型伺服系統占比相對穩定，在18%左右。 本文主要分析伺服系統產業鏈，首先介紹的是國際伺服系統行業發展階段，其次介紹了全球伺服系統產業現狀分析及全球伺服系統產業發展預測，最后闡述了中國伺服系統產業發展預測以伺服系統的發展未來。
國際伺服系統行業發展階段
伺服系統的發展與伺服電機的發展緊密相聯，經歷了三個主要發展階段：20世紀60年代以前，以步進電動機驅動的液壓伺服馬達或以功率步進電動機直接驅動為中心，伺服系統的位置控制為開環系統。 20世紀60-70年代，這一階段是直流伺服電動機的誕生和全盛發展的時代，由于直流電動機具有優良的調速性能，很多高性能驅動裝備采用了直流電動機，伺服系統的位路控制也由開環系統發展成為閉環系統。在自動化的應用領域，永磁式直流電動機占統治地位，其控制電路簡單，無勵磁損耗，低速性能好。 20世紀80年代至今，隨著機電一體化時代的發展和伺服電動機結構及其永磁材料、控制技術的突破性進展，無刷直流伺服電動機、交流伺服電動機等新型電動機出現。 隨著伺服電機技術水平的進展以及下游應用市場的滲透，全球伺服電機年需求量呈現逐年快速增長勢頭。到2014年，全球伺服電機需求量已達2800萬臺左右。 2009-2014年全球伺服系統市場需求量（單位：萬臺）
從全球市場來看，德國、日本、意大利、美國是伺服系統應用份額最大的幾個國家，伺服電機市場形成了歐洲、北美、亞洲三足鼎立的態勢。2014年北美伺服電機需求占全球需求總量的30%；歐洲市場占比為29%，亞洲地區是全球伺服電機需求增速最快的市場，2014年全球比重接近29%，與歐洲市場份額持平。 2014年國際伺服系統市場份額分布對比（單位：%）
全球伺服系統產業現狀分析
1、日系品牌市場占有率仍較高，國內伺服市場進口替代空間大 ? 近年來，國產品牌市占率在快速提升，但日系品牌仍牢牢占據國內伺服市場近半壁江山。同大多數高精密度的產品一樣，長期以來外資品牌占據了國內伺服系統市場的大部分份額，市場占有率達77%。 其中，日韓系品牌占比為45%，主要以日系品牌為主，包括松下、三菱電機、安川、三洋、富士等，這些都是老牌的日本工業自動化設備生產商，技術上都很全面，產品特點是技術和性能水平很高，比較符合中國用戶的需求，同時價格也比較高。 其次為歐美品牌占比22%，其中美國知名的有羅克韋爾，丹納赫、帕光等，德國則擁有西門子、博世力士樂、倫茨、施耐德等品牌。歐美品牌主要集中遇于大型伺服系統，因此面臨著市場萎縮的風險，到2015年歐美的市場份額減少10%至22%。 ?
? 國內市場上，臺灣品牌也逐漸成長為一支重要力量，代表的品牌有臺達和東元，與日系品牌在技術上相似，技術水準和價格水平居于進口中端產品和內地品牌之，市場份額有穩步提升，但未來將面臨著本土品牌的激烈競爭，是未來內資品牌可以逐步獲得的市場。 內資品牌從低端起步，靠價格優勢站穩腳跟，2008年國產品牌僅10%左右的份額，此后以匯川為代表的公司成長起來，在低端市場替代國外品牌，并逐步向高端邁進，2015年國產品牌市占率已經達到22%。 2、松下、安川處于第一梯隊 ? ? 前瞻產業研究院《2018-2023年中國伺服系統行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據顯示，分品牌來看，以市占率劃分，伺服系統市場呈現出了明顯的梯次結構。 以松下、安川為代表的日系品牌市場占有率相當，約17%，處于第一梯隊，與其他品牌明顯拉開差距。松下和安川的伺服系統在高端裝備上使用的很多，一些設備廠商都是應下游客戶要求裝配。臺達、三菱處于第二梯隊，市占率約10-11%。匯川、西門子等處于第三梯隊，市占率5-6%左右。三洋、施耐德、羅克韋爾、博世力士樂等處于第四梯隊，市占率約3%。內資企業除匯川外，成規模的企業有數十家，但大部分企業規模較小，市場份額普遍在1%以下，并且主要集中在低端領域的中小型伺服產品，競爭激烈，盈利能力也比較差?！ ?/p>
3、下游市場增長強力拉動，國內伺服系統市場增長空間巨大 伺服系統是一種自動化運動控制裝置，主要用于精確地實現對機械部件的位置、方位、狀態等進行控制。它決定了自動化機械的精度、控制速度和穩定性，因此說是工業自動化設備的核心。 ? 從工業自動化部件的產品線層次來看，工業控制產品分為控制層、驅動層和執行層，伺服系統屬于驅動層和執行層，包括伺服驅動和伺服電機?？刂茖邮亲詣踊O備的大腦，負責發出指令，產品包括控制器、一體機等；驅動層是自動化設備的中樞神經，負責指令的上傳下達，將控制層的脈沖信號放大、變換、調制為控制電機的信號，產品包括變頻器、伺服驅動器等；執行層是自動化設備的肌肉骨骼，負責執行指令，產品包括各類電機?！ ?/p>
全球伺服系統產業發展預測
2016-2021年全球伺服系統市場需求量預測（單位：萬臺）
中國伺服系統產業發展預測
伴隨下游應用行業范圍和重心的變化，除了對伺服產品性能要求逐漸提升，伺服市場規模也在逐步擴大。僅通用交流伺服產品市場規模在2008-2017年就經歷了從24億到87億元的快速增長，2008-2017年CAGR達到15%。伴隨下游精密控制設備在電子制造、工業機器人、數控機床、食品包裝、醫療設備等行業得到越來越廣泛的應用，我們預計未來幾年伺服市場（包括交流伺服、直流伺服、編碼器、CNC控制器等產品）將實現30-40%左右增速，到2020年我國伺服系統累計市場規模有望超過800億元。 ?
中國制造2025力度空前，核心部件的國產化突破是工控領域下一步發展的重中之重。2015年5月國務院發布《中國制造2025》，旨在應對新技術革命沖擊，推動傳統制造業向高端制造業跨越式發展，而核心部件的國產化突破是提高智能制造水平，實施工業強基工程的第一要務。其中高檔數控機床、機器人和新能源汽車的開發作為重點突破領域，突出強調要加快突破伺服電機及驅動器等關鍵零部件的技術瓶頸。根據《中國制造2025》綱要，2015年11月，工信部通過數控機床專項“十三五”計劃，旨在覆蓋《中國制造2025》對數控機床關鍵技術的急迫需求，提高我國機床行業整體數控化率。2016年4月，工信部又發布《機器人發展規劃（2016-2020年）》，具體指出到2020年我國自主品牌工業機器人年產量要達到10萬臺，六軸及以上工業機器人年產量達到5萬臺；關鍵零部件如精密減速機、伺服電機及驅動器的市場占有率要達到50%以上。各省市也陸續頒布指導政策，并提出落實《中國制造2025》的“十三五”規劃目標，預計到2020年我國智能制造總產值將超過3萬億元，年均復合增長率約20%?！ ?/p>
無論是對數控機床和機器人滲透率的指標要求還是對核心應用零部件的國產化突破，積極培育龍頭企業是快速打破進口依賴，推動技術普及的有效途徑。創新項目補貼成為相關政策落地的主要形式。在《中國制造2025》重點發展領域有重大突破或發展意向的公司可以向地方發改委進行創新項目申報，以伺服系統為核心的從上游技術到下游應用一條龍的相關研發項目成為重點補貼對象。 2011年伺服行業下游應用占比最高的三個行業分別為機床、紡織機械和包裝機械，而到2015年，電子設備及工業機器人的應用比占比得到快速增長，機床比例雖然在下降，但作為工業母機仍然保持伺服下游應用占比最高的行業。預測到2019年，機床、電子設備和工業機器人將成為伺服應用最主要的三大市場，合計占伺服市場總規模比重將達到47.7%。因此對伺服系統未來市場規模的預測我們選擇從電子制造、數控機床和工業機器人三方面入手。我們預計2018年三大市場將會給伺服系統市場帶來超過60億元的增量，疊加三大市場占總伺服市場比重，預計2018-2020年累計市場規模將接近500億元?！ ?/p>
伺服系統未來的發展趨勢
數字化：數字控制技術取代模擬控制電路在伺服系統中是一種必然趨勢。以模擬電子器件為主的伺服控制單元將會被采用全數字處理器的伺服控制單元全面取代。在伺服控制方面將逐步轉變為軟件控制，以便在伺服系統中應用現代先進的控制方法。數字化控制相比傳統控制方法，在響應數度和運動精度等方面得到了全面提升。 智能化：智能化主要是指伺服驅動器智能化。目前伺服內部控制核心大都采用新型高速微處理器和專用數字信號處理機（DSP），，伺服系統數字化是其實現智能化的前提條件。智能化趨勢是運行參數都可以通過人機對話的方式來設置；故障自診斷與分析；參數自動修正的功能等。 簡易化：簡易化不是簡單而是精簡，是根據用戶情況，將用戶使用的伺服功能予以強化，使之專而精，而將不使用的一些功能予以精簡，從而降低了伺服系統成本，為客戶創造更多的收益，嘗試從客戶的實際需要出發，形成簡易模塊化編程操作，使客戶使用簡便快捷。 網絡化：即構建網絡型、總線型伺服系統?，F場總線是一種應用于生產現場，在現場設備之間、現場設備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結點的數字通信技術，構建總線型伺服是實現工業物聯網的必要途徑之一。 高效化：伺服系統將會采用更精度的編碼器，提高系統的采樣精度，同時提高伺服驅動器的產品性能，不斷優化逆變器驅動電路，提供更快數據處理速度和伺服系統的加減速性能。
編輯：黃飛
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工商網監
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