伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)終端執(zhí)行結(jié)構(gòu)根據(jù)控制指令實現(xiàn)包括位移、轉(zhuǎn)速和力矩等維度動作的設(shè)備總稱。由控制層面的控制器、驅(qū)動層面的伺服驅(qū)動和執(zhí)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(wěn)定性，因此是工業(yè)自動化設(shè)備的核心。 　　 伺服系統(tǒng)目前有兩種分類方式，分別是按照系統(tǒng)功率大小和末端執(zhí)行機構(gòu)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(tǒng)。小型伺服通常指功率小于1KW的產(chǎn)品，主要應(yīng)用于工業(yè)機器人、電子制造、紡織包裝設(shè)備等小型機械；中型伺服功率范圍在1-7.5KW，多應(yīng)用于銑床、注塑機等領(lǐng)域；大型伺服系統(tǒng)功率大于7.5KW，主要用于驅(qū)動重型機械設(shè)備。按照目前伺服市場銷售情況分析，小型伺服應(yīng)用快速提升，占比達到45%，主要原因是近年來3C行業(yè)快速上漲；中型伺服由于近年來機床行業(yè)等傳動設(shè)備制造業(yè)低迷的影響，市場規(guī)模在37%左右；大型伺服系統(tǒng)占比相對穩(wěn)定，在18%左右。 　　 本文主要分析伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，首先介紹的是國際伺服系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展階段，其次介紹了全球伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及全球伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展預測，最后闡述了中國伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展預測以伺服系統(tǒng)的發(fā)展未來。

國際伺服系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展階段

伺服系統(tǒng)的發(fā)展與伺服電機的發(fā)展緊密相聯(lián)，經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段：20世紀60年代以前，以步進電動機驅(qū)動的液壓伺服馬達或以功率步進電動機直接驅(qū)動為中心，伺服系統(tǒng)的位置控制為開環(huán)系統(tǒng)。 　　 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(fā)展的時代，由于直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速性能，很多高性能驅(qū)動裝備采用了直流電動機，伺服系統(tǒng)的位路控制也由開環(huán)系統(tǒng)發(fā)展成為閉環(huán)系統(tǒng)。在自動化的應(yīng)用領(lǐng)域，永磁式直流電動機占統(tǒng)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(fā)展和伺服電動機結(jié)構(gòu)及其永磁材料、控制技術(shù)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(xiàn)。 　　 隨著伺服電機技術(shù)水平的進展以及下游應(yīng)用市場的滲透，全球伺服電機年需求量呈現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)應(yīng)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(tài)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(qū)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(tǒng)市場份額分布對比（單位：%）

全球伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

1、日系品牌市場占有率仍較高，國內(nèi)伺服市場進口替代空間大 ? 近年來，國產(chǎn)品牌市占率在快速提升，但日系品牌仍牢牢占據(jù)國內(nèi)伺服市場近半壁江山。同大多數(shù)高精密度的產(chǎn)品一樣，長期以來外資品牌占據(jù)了國內(nèi)伺服系統(tǒng)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(yè)自動化設(shè)備生產(chǎn)商，技術(shù)上都很全面，產(chǎn)品特點是技術(shù)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(tǒng)，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(nèi)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(shù)上相似，技術(shù)水準和價格水平居于進口中端產(chǎn)品和內(nèi)地品牌之，市場份額有穩(wěn)步提升，但未來將面臨著本土品牌的激烈競爭，是未來內(nèi)資品牌可以逐步獲得的市場。 　　 內(nèi)資品牌從低端起步，靠價格優(yōu)勢站穩(wěn)腳跟，2008年國產(chǎn)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(chǎn)品牌市占率已經(jīng)達到22%。 　　 2、松下、安川處于第一梯隊 ? ? 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2018-2023年中國伺服系統(tǒng)行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)顯示，分品牌來看，以市占率劃分，伺服系統(tǒng)市場呈現(xiàn)出了明顯的梯次結(jié)構(gòu)。 　　 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(tǒng)在高端裝備上使用的很多，一些設(shè)備廠商都是應(yīng)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(nèi)資企業(yè)除匯川外，成規(guī)模的企業(yè)有數(shù)十家，但大部分企業(yè)規(guī)模較小，市場份額普遍在1%以下，并且主要集中在低端領(lǐng)域的中小型伺服產(chǎn)品，競爭激烈，盈利能力也比較差。　　

3、下游市場增長強力拉動，國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場增長空間巨大　　 伺服系統(tǒng)是一種自動化運動控制裝置，主要用于精確地實現(xiàn)對機械部件的位置、方位、狀態(tài)等進行控制。它決定了自動化機械的精度、控制速度和穩(wěn)定性，因此說是工業(yè)自動化設(shè)備的核心。 ? 從工業(yè)自動化部件的產(chǎn)品線層次來看，工業(yè)控制產(chǎn)品分為控制層、驅(qū)動層和執(zhí)行層，伺服系統(tǒng)屬于驅(qū)動層和執(zhí)行層，包括伺服驅(qū)動和伺服電機。控制層是自動化設(shè)備的大腦，負責發(fā)出指令，產(chǎn)品包括控制器、一體機等；驅(qū)動層是自動化設(shè)備的中樞神經(jīng)，負責指令的上傳下達，將控制層的脈沖信號放大、變換、調(diào)制為控制電機的信號，產(chǎn)品包括變頻器、伺服驅(qū)動器等；執(zhí)行層是自動化設(shè)備的肌肉骨骼，負責執(zhí)行指令，產(chǎn)品包括各類電機?！　?/p>

全球伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展預測

2016-2021年全球伺服系統(tǒng)市場需求量預測（單位：萬臺）

中國伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展預測

伴隨下游應(yīng)用行業(yè)范圍和重心的變化，除了對伺服產(chǎn)品性能要求逐漸提升，伺服市場規(guī)模也在逐步擴大。僅通用交流伺服產(chǎn)品市場規(guī)模在2008-2017年就經(jīng)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(shè)備在電子制造、工業(yè)機器人、數(shù)控機床、食品包裝、醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)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(chǎn)品）將實現(xiàn)30-40%左右增速，到2020年我國伺服系統(tǒng)累計市場規(guī)模有望超過800億元。 ?

　　 中國制造2025力度空前，核心部件的國產(chǎn)化突破是工控領(lǐng)域下一步發(fā)展的重中之重。2015年5月國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》，旨在應(yīng)對新技術(shù)革命沖擊，推動傳統(tǒng)制造業(yè)向高端制造業(yè)跨越式發(fā)展，而核心部件的國產(chǎn)化突破是提高智能制造水平，實施工業(yè)強基工程的第一要務(wù)。其中高檔數(shù)控機床、機器人和新能源汽車的開發(fā)作為重點突破領(lǐng)域，突出強調(diào)要加快突破伺服電機及驅(qū)動器等關(guān)鍵零部件的技術(shù)瓶頸。根據(jù)《中國制造2025》綱要，2015年11月，工信部通過數(shù)控機床專項“十三五”計劃，旨在覆蓋《中國制造2025》對數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的急迫需求，提高我國機床行業(yè)整體數(shù)控化率。2016年4月，工信部又發(fā)布《機器人發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，具體指出到2020年我國自主品牌工業(yè)機器人年產(chǎn)量要達到10萬臺，六軸及以上工業(yè)機器人年產(chǎn)量達到5萬臺；關(guān)鍵零部件如精密減速機、伺服電機及驅(qū)動器的市場占有率要達到50%以上。各省市也陸續(xù)頒布指導政策，并提出落實《中國制造2025》的“十三五”規(guī)劃目標，預計到2020年我國智能制造總產(chǎn)值將超過3萬億元，年均復合增長率約20%?！　?/p>

　　 無論是對數(shù)控機床和機器人滲透率的指標要求還是對核心應(yīng)用零部件的國產(chǎn)化突破，積極培育龍頭企業(yè)是快速打破進口依賴，推動技術(shù)普及的有效途徑。創(chuàng)新項目補貼成為相關(guān)政策落地的主要形式。在《中國制造2025》重點發(fā)展領(lǐng)域有重大突破或發(fā)展意向的公司可以向地方發(fā)改委進行創(chuàng)新項目申報，以伺服系統(tǒng)為核心的從上游技術(shù)到下游應(yīng)用一條龍的相關(guān)研發(fā)項目成為重點補貼對象。 　　 2011年伺服行業(yè)下游應(yīng)用占比最高的三個行業(yè)分別為機床、紡織機械和包裝機械，而到2015年，電子設(shè)備及工業(yè)機器人的應(yīng)用比占比得到快速增長，機床比例雖然在下降，但作為工業(yè)母機仍然保持伺服下游應(yīng)用占比最高的行業(yè)。預測到2019年，機床、電子設(shè)備和工業(yè)機器人將成為伺服應(yīng)用最主要的三大市場，合計占伺服市場總規(guī)模比重將達到47.7%。因此對伺服系統(tǒng)未來市場規(guī)模的預測我們選擇從電子制造、數(shù)控機床和工業(yè)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(tǒng)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(guī)模將接近500億元。　　

伺服系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢

　　 數(shù)字化：數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制電路在伺服系統(tǒng)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(shù)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(zhuǎn)變?yōu)檐浖刂?，以便在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代先進的控制方法。數(shù)字化控制相比傳統(tǒng)控制方法，在響應(yīng)數(shù)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(qū)動器智能化。目前伺服內(nèi)部控制核心大都采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機（DSP），，伺服系統(tǒng)數(shù)字化是其實現(xiàn)智能化的前提條件。智能化趨勢是運行參數(shù)都可以通過人機對話的方式來設(shè)置；故障自診斷與分析；參數(shù)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(jù)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(tǒng)成本，為客戶創(chuàng)造更多的收益，嘗試從客戶的實際需要出發(fā)，形成簡易模塊化編程操作，使客戶使用簡便快捷。 　　 網(wǎng)絡(luò)化：即構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)型、總線型伺服系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結(jié)點的數(shù)字通信技術(shù)，構(gòu)建總線型伺服是實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的必要途徑之一。 　　 高效化：伺服系統(tǒng)將會采用更精度的編碼器，提高系統(tǒng)的采樣精度，同時提高伺服驅(qū)動器的產(chǎn)品性能，不斷優(yōu)化逆變器驅(qū)動電路，提供更快數(shù)據(jù)處理速度和伺服系統(tǒng)的加減速性能。

編輯：黃飛

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