2018-2019年伺服系统行业分析报告
浅谈永磁同步电机伺服控制系统
浅谈永磁同步电机伺服控制系统摘要:伺服控制系统在工业领域的各个方向都具有十分广阔的应用空间,如自动适应控制、模糊控制及鲁棒制止等。
本文主要阐述了永磁同步电机伺服系统的应用现状,将其分为控制闭环调节器、控制电机自身与模糊控制等三个方面。
通过分析控制方案特点与研究结果,可以推动伺服控制技术的未来发展。
关键词:永磁同步电机伺服系统;发展现状;工作原理;交流伺服技术是各种先进设备的重要组成部分,进步空间较大。
相比于传统的绕线式感应设备,永磁同步电机的具有简便性特征,机械结构相对简单,功率损耗较小,反应速度较快,整体功能的稳定性较强,应用空间较为广泛,且具有相对较强的精确性。
一、永磁同步伺服控制系统分析(一)伺服系统概述分析伺服系统是指被控制对象根据目标信息执行的动作或者指令组成的体系。
伺服系统需要严格执行相关命令,实现信号转换与信号控制功能,建立拥有信号反馈的闭环控制机制。
伺服系统主要包括伺服电机、机械运动系统、速度检测装置、数字控制器、电源、接口及保护体系等部分组成。
(二)伺服控制系统设计分析永磁同步电机具有非线性、强耦合性特点,比较容易达成PID控制从程序,难以实时在线调整系统的相关参数信息。
若使用场合对系统的速度及精确程度要求较高,需要使用PID控制器获得理想的控制效果。
在电机伺服控制系统中,电机的方位及速度信息都来自于光栅编码器,需要根据位置调节器控制电机的具体方位信息。
需要根据位置环的输出实现给定速度环,运用电机进行电流转换,有效控制两个不同的直轴分量。
二、永磁同步电机控制策略发展现状分析首先,永磁同步电机的发展速度较快,具有敏感的感应组织和磁能积组织,能够在电机中发挥重要作用。
由于电机中含有较为特殊的原料,对于气温变化较为敏感,容易生锈,需要对其进行二次管理,确保电机功能的连续性与可靠性。
大多数永磁原料的温度可以达到两百度以上,能够满足社会发展的最基本要求。
其次,电机本身属于电力电子技术,能够帮助完成强弱电之间的转换任务,是功能切换的重要纽带。
伺服电机行业行动计划
伺服电机行业行动计划伺服系统在数控机床、工业机器人、坐标测量机等自动化制造、装配及测量设备中,应用非常广泛,伺服电机是电气伺服系统中的重要执行机构。
近年来,伺服电机控制技术正朝着数字化、智能化的方向发展。
伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体,并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步,经历了从步进到直流,进而到交流的发展历程。
牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,发挥区域示范引领作用,加快产业领域体制机制创新,促进城市建设发展转型,实现产业发展进一步提升。
为加快区域产业结构调整和优化升级,依据国家和xx省产业发展规划,结合区域产业xx年发展情况,制定该规划,请结合实际情况认真贯彻执行。
第一部分发展思路以科学发展观为指导,树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,立足区域发展实际,坚持组织引导与市场主导并重,筑牢产业发展基础与强化科技进步并重。
第二部分原则1、坚持融合发展。
推进业态和模式创新,促进信息技术与产业深度融合,强化产业与上下游产业跨界互动,加快产业跨越式发展。
2、深化改革,开放发展。
加快重点产业领域的供给侧改革,充分发挥市场对产业资源配置的决定性作用。
探索建区域产业协同发展的体制机制,积极参与“一带一路”建设,鼓励企业“走出去”,发展更高层次的开放型经济。
3、因地制宜,示范引领。
着眼区域实际,充分考虑经济社会发展水平,逐步研究制定适合区域特点的能效标准。
制定合理技术路线,采用适宜技术、产品和体系,总结经验,开展多种示范。
4、组织引导,市场推动。
坚持组织引导,以政策、规划、标准等手段规范市场主体行为,综合运用价格、财税、金融等经济手段,发挥市场配置资源的决定性作用,营造有利于产业发展的市场环境,实现市场由被动向主动的转化。
第三部分背景分析伺服系统在数控机床、工业机器人、坐标测量机等自动化制造、装配及测量设备中,应用非常广泛,伺服电机是电气伺服系统中的重要执行机构。
2014年伺服系统制造业分析报告
2014年伺服系统制造业分析报告
2014年10月
目录
一、行业概述 (3)
二、行业管理体制和政策支持 (5)
1、行业主管部门及监管体制 (5)
2、行业主要法律法规及产业政策 (6)
三、行业进入壁垒 (7)
1、技术壁垒 (7)
2、客户认同壁垒 (8)
3、资金壁垒 (8)
四、行业周期性、区域性、季节性特征 (9)
五、影响行业发展的有利和不利因素 (9)
1、有利因素 (9)
(1)国家政策支持行业发展 (9)
(2)下游产业升级带动行业需求 (10)
(3)产品应用领域不断扩展 (10)
2、不利因素 (11)
(1)行业基础薄弱 (11)
(2)伺服电机行业竞争日趋激烈 (11)
六、市场规模 (11)
七、行业风险 (15)
1、政策风险 (15)
2、原材料价格波动风险 (15)
3、下游市场波动的风险 (15)
一、行业概述
伺服电机、伺服驱动器等工业自动控制装备的制造,属于工业自动化控制范畴。
伺服系统是用来精确的跟随或复现某个过程的反馈控制系统,主要是指被控制量(系统输出量)是机械位移或位移速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(转角)。
伺服系统按照功率不用可应用在不同的行业领域,具体见下表所示:
伺服系统根据执行机构的不同,可以分为气动伺服系统、液压伺。
中国伺服系统前景分析
中国伺服系统前景分析一、伺服行业产业链“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具,服从控制信号的要求而动作。
在讯号来到之前,转子静止不动;讯号来到之后,转子立即转动;当讯号消失,转子能即时自行停转。
由于它的“伺服”性能,因此而得名——伺服系统。
1.工作原理伺服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。
伺服系统(或称伺服产品)通常包括伺服驱动器(指令装臵)、伺服电机、伺服反馈装臵(编码器)三个部分。
2.下游应用伺服系统主要应用于对定位精度和运转速度控制要求较高的制造领域,在精密制造和柔性制造中有着不可替代的作用,目前已广泛应用于机床、包装、纺织电子、塑料、医疗、印刷、橡胶、食品等行业,并逐步在风电、新能源汽车等新兴行业得到推广,应用领域的不断拓展将进一步推动伺服系统市场的增长。
2020年伺服系统下游应用占比最高的电子及半导体、机床和工业机器人,总和占比为37%左右,其中占比最高的为电子及半导体行业,占比16%。
就增速情况而言,电子及半导体行业也远远高于下游其他行业,2020年市场规模增长率为36%左右,远超全行业平均增速18%。
2020年中国私服系统主要下游应用需求变动情况二、伺服系统市场容量随着社会的不断发展和进步,伺服系统在工业发展中的作用愈加明显。
高速加工技术和以高速、高精度为基础的其他技术的发展,推动了伺服系统的快速发展。
我国伺服系统市场规模自2015年起整体表现为增长趋势,2020年中国伺服电机系统市场规模为164.4亿元,同比2019年增长18.3%。
三、伺服系统竞争格局我国国产伺服系统企业发展迅速,发展国产替代率逐年升高。
过去中国大陆伺服系统主要来源于日本等地的大量进口,占比最高的是松下、安川等。
经过十来年的发展,2020年的现在,国内从事伺服系统的供应商超过300家,国产品牌近12年持续采取定制化与低价策略馋食外资品牌份额,2020年中国伺服系统市场份额占比最高仍然主要是日本等外资企业,但是国产企业占比大幅度增高,其中代表汇川2020年市场占比10%。
前瞻产业研究院:工业自动化趋势已成型 国产伺服系统行业发展需跟进
工业自动化趋势已成型国产伺服系统行业发展需跟进随着机器人、人工智能的升温,工业自动化趋势愈演愈烈,而作为工业自动化的重要组成部分,国内伺服系统行业发展并不尽人意,关键技术仍受制于人。
伺服系统是自动化行业中实现精确定位、精准运动的必要途径,推动其发展将极大提升我国智能制造的技术水平和市场竞争力,为实现工业自动化打下良好基础。
我国伺服系统行业发展历程我国运动控制技术的发展主要在近十年,应用普及还在初始阶段,技术水平大约落后西方20年左右,应用普及性相当于西方40年前的水平。
国际伺服系统行业发展阶段资料来源:前瞻产业研究院整理不过,随着信息技术、机械装置和动力设备的结合日益紧密,运动控制技术得到了迅猛的发展。
据前瞻产业研究院《中国伺服系统行业市场前瞻与投资分析报告》分析,未来五年,我国伺服系统行业受益于产业升级的影响,仍将保持20%以上的增长速度,2015年底市场规模达到63.19亿元。
2010-2015年伺服系统行业市场规模(单位:亿元)资料来源:前瞻产业研究院整理长期来看,“十三五”期间,汽车、钢铁、化工等行业将继续大力推进产业结构调整,部分行业投资过热、产能过剩的现象将得到缓解。
预计到2021年末,行业市场规模有望超过100亿元。
而受到我国及印度等新兴市场需求引擎的刺激,全球伺服系统行业将迎来更大发展。
预计到2021年,全球伺服系统市场需求量将达到4300万台,同时,伺服驱动也将向大功率方向发展。
2016-2021年全球伺服系统市场需求量预测(单位:万台)资料来源:前瞻产业研究院整理我国伺服系统行业发展特点与国际伺服系统行业相比,我国伺服系统行业的发展主要有以下五大特点。
其一,行业起步晚,基础相对薄弱。
伺服系统行业属于高科技行业,我国本土企业起步晚、技术积累少、规模小,与国外同行相比差距仍然较大,整体基础薄弱,影响了整个行业的竞争力以及国际市场的开拓。
其二,吸收引进国外技术,自主研发获得一定成果。
直线电机伺服控制系统研究
直线电机伺服控制系统研究张乾;谭立杰;宋婉贞;陈国兴【摘要】通过直线电机的伺服控制分析,研究了伺服控制策略;以激光划切工作台为应用平台,针对x向电机位置环进行深入分析来解决实际问题,并根据激光划切机性能指标要求设计xy精密工作台运动控制系统,实现工作台的精密控制.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2018(047)002【总页数】4页(P67-70)【关键词】直线电机;伺服控制;激光划切【作者】张乾;谭立杰;宋婉贞;陈国兴【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176【正文语种】中文【中图分类】TM359.4伺服控制系统又称随动系统,用来控制被控对象的转角或者位移,被控对象能够自动、连续、精确地复现输入指令的变化规律。
伺服控制系统的性能好坏可以从控制精度、抗干扰能力、动态响应速度等方面来评估。
一个良好的伺服控制系统须具备宽范围的调节能力、较高的控制精度、较快的动态响应速度和较强的抗干扰能力。
伺服控制系统通常是包括电流环、速度环和位置环的三环结构,其中闭环控制就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度信号和位置信号通过位置检测装置给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。
精密运动平台中使用的伺服控制器,它的功能水平主要体现在硬件方案、核心控制算法以及应用软件,硬件平台水平国内和国际相差不大,而软件的控制算法,控制策略以及控制算法的有效性、快速性以及易用性是国内外软件平台的重大区别。
特别是随着计算机的出现,全数字伺服控制系统的核心算法研究是我国自动化控制发展的难题,成为了需要迫切解决的问题。
目前我国伺服运动控制平台主要的控制器和驱动器都来自国外,比较知名的厂家主要有日本的三菱电机、松下、富士、安川,美国的PMAC、Parker、GALIL,以色列的 ACS运动控制器,德国西门子、倍福。
工控行业现状分析
工控行业现状分析一、工控行业发展历程分析工控指的是工业自动化控制,主要利用电子电气、机械、软件组合实现。
即是工业控制,或者是工厂自动化控制。
主要是指使用计算机技术,微电子技术,电气手段,使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化,并具有可控性及可视性。
伴随着我国制造大国地位的崛起,工控行业的发展可大致分为以下四个阶段:二、工控行业发展现状数据显示,工控自动化板块营业收入逐年增长,2019年实现营收135.6亿元,同比增长30.89%,截止至2020年一季度,中国工控自动化主营业务收入达到28.1亿元,同比增长18.2%。
归母净利润方面,我国工控自动化板块利润保持稳步增长,2019年工控自动化行业实现利润17.5亿元,较2018年增长0.1亿元,2020年一季度实现利润3.2亿元,同比增长23%。
根据中国工控网发布的《中国自动化及智能制造市场白皮书》统计数据显示,2015-2019年,我国自动化及工业控制市场规模呈上升趋势,2019年我国自动化及工业控制市场规模达到1865亿元,行业增速有所放缓。
三、工控行业细分市场分析1、低压变频数据显示,2019年低压变频市场规模达到202亿元左右,较2018年增长2亿元,行业规模主要与制造业周期相关。
2、伺服运动控制是现代制造业的核心场景,伺服系统控制精度高、响应速度快,是运动控制的核心零部件,伺服下游以先进制造行业为主,包括电子及半导体制造设备(含光伏)、机床、工业机器人、锂电、3C、包装、物流等。
数据显示,2019年伺服系统国内市场规模达到121亿元,同比增长0.83%。
3、DCS系统DCS是历史悠久的典型控制系统形态,在工业自动化控制中占有举足轻重的地位,已经成为现代工业生产制造中不可或缺的工具。
主要应用于化工、石化、电力等流程性行业。
近年来,中国DCS市场规模保持稳定增长,2019年市场规模达87.43亿元,同比增长7.17%,行业增速趋稳,预计到2022年市场规模将突破90亿元。
杭州简驱伺服技术有限公司介绍企业发展分析报告
Enterprise Development专业品质权威Analysis Report企业发展分析报告杭州简驱伺服技术有限公司免责声明:本报告通过对该企业公开数据进行分析生成,并不完全代表我方对该企业的意见,如有错误请及时联系;本报告出于对企业发展研究目的产生,仅供参考,在任何情况下,使用本报告所引起的一切后果,我方不承担任何责任:本报告不得用于一切商业用途,如需引用或合作,请与我方联系:杭州简驱伺服技术有限公司1企业发展分析结果1.1 企业发展指数得分企业发展指数得分杭州简驱伺服技术有限公司综合得分说明:企业发展指数根据企业规模、企业创新、企业风险、企业活力四个维度对企业发展情况进行评价。
该企业的综合评价得分需要您得到该公司授权后,我们将协助您分析给出。
1.2 企业画像类别内容行业空资质增值税一般纳税人产品服务及驱动器、控制器、电子产品、电子控制设备的1.3 发展历程2工商2.1工商信息2.2工商变更2.3股东结构2.4主要人员2.5分支机构2.6对外投资2.7企业年报2.8股权出质2.9动产抵押2.10司法协助2.11清算2.12注销3投融资3.1融资历史3.2投资事件3.3核心团队3.4企业业务4企业信用4.1企业信用4.2行政许可-工商局4.3行政处罚-信用中国4.4行政处罚-工商局4.5税务评级4.6税务处罚4.7经营异常4.8经营异常-工商局4.9采购不良行为4.10产品抽查4.11产品抽查-工商局4.12欠税公告4.13环保处罚4.14被执行人5司法文书5.1法律诉讼(当事人)5.2法律诉讼(相关人)5.3开庭公告5.4被执行人5.5法院公告5.6破产暂无破产数据6企业资质6.1资质许可6.2人员资质6.3产品许可6.4特殊许可7知识产权7.1商标7.2专利7.3软件著作权7.4作品著作权7.5网站备案7.6应用APP7.7微信公众号8招标中标8.1政府招标8.2政府中标8.3央企招标8.4央企中标9标准9.1国家标准9.2行业标准9.3团体标准9.4地方标准10成果奖励10.1国家奖励10.2省部奖励10.3社会奖励10.4科技成果11土地11.1大块土地出让11.2出让公告11.3土地抵押11.4地块公示11.5大企业购地11.6土地出租11.7土地结果11.8土地转让12基金12.1国家自然基金12.2国家自然基金成果12.3国家社科基金13招聘13.1招聘信息感谢阅读:感谢您耐心地阅读这份企业调查分析报告。
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伺服系统行业分析报告目录伺服系统:智能制造的核心环节 (6)伺服系统已经得到广泛应用 (6)我国伺服市场处于成长期,市场规模增速全球领先 (7)伺服系统是智能制造发展的关键 (8)伺服支持政策不断落地,企业投资力度持续走强 (10)国家政策实现从上游伺服技术到下游行业应用全覆盖 (10)基于战略考虑,企业持续加大对伺服业务投入 (12)伺服系统进口替代是实现中国智造的基础 (13)预计未来3年伺服市场规模接近500亿元 (13)数控机床:数控化率提升带动伺服系统快速增长13工业机器人:智能制造关键装备拉动伺服增长15电子设备制造:增量空间大,需求确定性强17伺服系统进口替代进入加速阶段 (19)国内自动化龙头实现进口替代必由之路 (21)图表目录图1:伺服系统原理图 (6)图2:伺服由控制层控制器、驱动层伺服驱动和执行层电机组成 (6)图3:我国伺服系统产品市场份额占比 (6)图4:按系统功率大小分类及主要应用 (6)图5:伺服系统按照末端执行机构种类划分 (7)图6:2016年伺服系统加系统集成市场规模接近750亿元 (8)图7:智能制造三大重要环节 (8)图8:伺服系统是工业机器人的重要组成部分 (9)图9:伺服系统是数控机床提高加工质量和生产效率的关键 (9)图10:伺服系统下游应用行业范围和重心变化 (9)图11:通用交流伺服市场规模(亿元) (9)图12:中国制造2025数控机床和工业机器人领域要求 (10)图13:《机器人发展规划(2016-2020年)》具体内容 (10)图14:以伺服控制为核心的对主要企业的补贴政策 (11)图15:掌握伺服技术有助于企业横向和纵向的业务延伸 (12)图16:汇川技术伺服业务收入及研发费用呈正相关 (13)图17:汇川伺服系统相关专利数量呈逐年上升趋势 (13)图18:国产伺服系统市场规模预测(亿元) (13)图19:数控机床与普通机床功能和性能区别 (14)图20:我国数控机床市场规模及增速(亿元) (14)图21:数字化研发工具普及率及关键工序数控化率规划 (14)图22:数控机床伺服系统具体构成 (14)图23:数控机床对伺服系统需求拉动市场规模(亿元) (15)图24:2015年全球各国工业机器人密度(台/万工人) (16)图25:全球及中国工业机器人销量及增速 (16)图26:机器人成本回收期(年) (16)图27:工业机器人对伺服系统需求拉动市场规模(亿元) (17)图28:2016-2017年电子行业上市公司季度营收(亿元) (17)图29:电子设备制造对工控产品需求市场规模(亿元) (17)图30:电子设备制造对伺服系统需求拉动市场规模(亿元) (18)图31:2015年我国伺服市场主要竞争者市场份额 (19)图32:伺服系统当前具备低压变频器国产化率大幅提升时期的四大条件 (20)图33:伺服系统国产化率水平可以参考低压变频器历史 (20)图34:国产伺服系统市场规模预测(亿元) (21)图35:中外主要伺服系统供应商产品技术参数比较 (21)图36:伺服驱动成本构成 (22)图37:国内主要伺服企业IGBT供应商均为欧美日系品牌 (22)图38:伺服产品主要5个竞争点 (23)图39:汇川2007-2017Q3营收情况(百万元) (24)图40:汇川2007-2017Q3归母净利润情况(百万元) (24)图41:英威腾2007-2017年营收情况(百万元) (25)图42:英威腾2007-2017年归母净利润情况(百万元) (25)伺服系统:智能制造的核心环节伺服系统已经得到广泛应用伺服系统是使系统终端执行结构根据控制指令实现包括位移、转速和力矩等维度动作的设备总称。
由控制层面的控制器、驱动层面的伺服驱动和执行层面的伺服电机,辅之编码器组成。
它决定了自动化机械的精度、控制速度和稳定性,因此是工业自动化设备的核心。
图1:伺服系统原理图图2:伺服由控制层控制器、驱动层伺服驱动和执行层电机组成伺服系统目前有两种分类方式,分别是按照系统功率大小和末端执行机构种类分类。
按照功率大小目前可以分为小型伺服、中型伺服和大型伺服系统。
小型伺服通常指功率小于1KW 的产品,主要应用于工业机器人、电子制造、纺织包装设备等小型机械;中型伺服功率范围在1-7.5KW ,多应用于铣床、注塑机等领域;大型伺服系统功率大于7.5KW ,主要用于驱动重型机械设备。
按照目前伺服市场销售情况分析,小型伺服应用快速提升,占比达到45%,主要原因是近年来3C 行业快速上涨;中型伺服由于近年来机床行业等传动设备制造业低迷的影响,市场规模在37%左右;大型伺服系统占比相对稳定,在18%左右。
图3:我国伺服系统产品市场份额占比图4:按系统功率大小分类及主要应用按照末端执行机构种类划分,伺服系统可以分为液压、气动和电气三类。
20世纪50年代以前,主要使用液压伺服系统;随电气控制技术发展,50年代出现直流伺服系统并开始在机械设备上逐步普及应用;随德国Rexroth公司1978年正式推出MAC永磁交流伺服电机和驱动控制系统,交流伺服系统开始出现。
20世纪80年代,交流伺服系统开始大范围普及;90年代随着电子控制技术的升级,伺服系统的控制技术逐渐从模拟信号控制向数字信号控制技术升级,从而提高了伺服系统的响应速度和控制精度。
随着电气化和数字化的发展,国产伺服也经历了从液压、气动到电气的转变过程,目前应用最为广泛的是电气伺服系统。
其中交流同步伺服已经成为高精度伺服系统的主流产品。
图5:伺服系统按照末端执行机构种类划分我国伺服市场处于成长期,市场规模增速全球领先我国伺服系统产品市场相对国外发展较晚,发展历程大致可以分为三个阶段,第一阶段为2005年以前的发展萌芽期,具体来讲最早在70年代,伺服系统首先被应用于国防科技、军工等高端制造行业,随后在80年代,伺服系统开始在一些高端民用制造中得到尝试;第二阶段是2005年以后的初步增长期,随着制造强国等战略的提出,我国制造业水平得到很大提升,伺服系统在我国高端制造业中得到大范围应用,同时国产伺服品牌开始诞生,产品性能初步得到市场认可,但外资品牌伺服系统仍占绝对主导地位;第三阶段是2010年前后进入进口替代期,国产伺服系统性价比逐步提高,在机床、机械等领域进入加速进口替代阶段。
目前我国伺服市场仍处于成长阶段,增长空间较大,且已成为全球伺服增速最快的市场。
我国伺服产品真正普及应用时间仅有13年,尚处于成长阶段,且伴随伺服系统逐渐成为工业自动化最重要的控制和执行机构之一,在机床工具、纺织机械、印刷机械和包装机械等领域已经得到广泛应用,同时随近几年工业机器人、电子制造设备等产业的迅速扩张,伺服系统在新兴产业的应用规模增长迅速,整体市场规模增长空间较大。
2016年我国伺服系统市场规模已经达到134亿元,如果加上系统集成环节整体市场规模已经接近750亿元,2010-2016年我国伺服市场(伺服驱动+电机)CAGR达到20%。
相比之下,2016年全球伺服驱动+电机市场规模在650亿元左右,2014-2016年年均复合增速仅为5.6%。
中国已经占到全球伺服市场规模的五分之一,并成为全球伺服系统增速最快的国家之一。
图6:2016年伺服系统加系统集成市场规模接近750亿元伺服系统是智能制造发展的关键中国改革开放40年,依托人口红利、资源优势和政策扶植实现中国制造业长达十几年的繁荣。
然而伴随以上红利的逐渐消失及整体消费模式和观念的不断转变,制造业的结构升级迫在眉睫,智能制造概念由此产生。
《工业4.0战略实施计划》中对智能制造进行明确的定义,“在产品生命周期内对整个价值创造链的组织和控制再进一步……在各个阶段都能更好满足日益个性化的客户需求。
通过人、物和系统的连接,实现企业价值网络的动态建立、实时优化和自组织,根据不同的标准,对成本、效率和能耗进行优化。
”智能制造计划产生的根本原因在于资源稀缺性的日益凸显和消费端个性化需求的逐渐增多,最终要达到的目的是实现产品性能及生产效率的最优化。
而为了实现这一目标,推动工业生产自动化,关键环节数字化及产品全生命周期企业集成化成为不可或缺的环节。
图7:智能制造三大重要环节而要想实现工业生产自动化,设备端离不开高精密装备,伺服系统是其核心构成。
伺服系统是自动化行业中实现精确定位、精准运动的必要途径,也是保证精密设备控制精度、速度和扭矩的关键环节,推动其发展将极大提升我国智能制造的技术水平和市场竞争力,为实现智能制造打下良好基础。
以智能制造的重要基础工业机器人为例,伺服驱动+电机一般安装在机器人的关节处,而机器人关节的驱动离不开伺服系统,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,伺服系统决定了工业机器人的响应速度、负载能力、控制连续性、调速范围和运行稳定性等多项重要参数,是工业机器人实现精准操作、柔性制造的核心决定因素。
除机器人外,机床作为“工业母机”在工业生产中得到广泛应用,应用伺服系统的高端数控机床相比普通机床在加工精度、零件复杂度、柔性生产准备时长及生产效率方面(是普通机床的3-5倍)均有极大提升,是设备端更新换代的核心。
可以说伺服系统的技术发展和普及应用是实现智能制造发展的基础和大前提。
图8:伺服系统是工业机器人的重要组成部分图9:伺服系统是数控机床提高加工质量和生产效率的关键随下游行业对高精密设备需求的不断提升,我国伺服系统应用行业范围在扩大,重心在转移。
我们通过对比2011和2015年两年伺服系统下游应用行业市场规模占比可以看出2011年伺服系统应用最广泛的行业集中在机床、纺织机械和包装机械三类,合计占到伺服市场总规模的56%。
到2015年伺服行业在医疗设备、工业机器人等新兴领域得到快速发展,前三大应用行业分别为机床、工业机器人和电子设备制造,合计占总规模比重的44.2%。
经过4年发展,伺服系统的下游应用领域在不断开拓,应用行业重心也从纺织包装等传统领域转移至电子设备制造、工业机器人等新兴领域,体现了伴随产业升级和制造业改革,社会需求和政策利好方向的变化。
而伴随下游应用行业范围和重心的变化,除了对伺服产品性能要求逐渐提升,伺服市场规模也在逐步扩大。
仅通用交流伺服产品市场规模在2008-2017年就经历了从24亿到87亿元的快速增长,2008-2017年CAGR 达到15%。
伴随下游精密控制设备在电子制造、工业机器人、数控机床、食品包装、医疗设备等行业得到越来越广泛的应用,我们预计未来几年伺服市场(包括交流伺服、直流伺服、编码器、CNC 控制器等产品)将实现30-40%左右增速,到2020年我国伺服系统累计市场规模有望超过800亿元。
图10:伺服系统下游应用行业范围和重心变化 图11:通用交流伺服市场规模(亿元)伺服支持政策不断落地,企业投资力度持续走强国家政策实现从上游伺服技术到下游行业应用全覆盖 中国制造2025力度空前,核心部件的国产化突破是工控领域下一步发展的重中之重。