一、工業自動化行業概述

工業自動化是指將自動化技術運用在機械工業制造環節中，實現自動加工和連續生產，提高機械生產效率和質量，釋放生產力的作業手段。工業自動化的發展依賴于信息技術、計算機技術和通信技術的深度融合，自動化技術在很大程度上扭轉了傳統作業模式，加速了傳統工業技術改造。工業自動化技術現已廣泛應用于工業企業的生產、控制、管理環節，有效提高了工業企業日常運作效率以及工業生產科學性。

工業自動化的應用核心是各類工業自動化控制設備和系統，主要產品包括人機界面、控制器、變頻器、伺服系統、步進系統、傳感器及相關儀器儀表等。工業自動化控制產品作為高端裝備的重要組成部分，是發展先進制造技術和實現現代工業自動化、數字化、網絡化和智能化的關鍵，廣泛應用于機床、紡織、風電、起重、塑料、包裝、電梯、食品、汽車制造等國民經濟領域。產品按功能可劃分為控制層、驅動層和執行層傳感類。

工業革命是自動化發展的主要動力，前三次的工業革命促使全球工業自動化水平大幅提升。進入21世紀以來，以人工智能、機器人技術、電子信息技術等為代表的第四次工業革命進一步整合機械和電子系統，工業自動化水平進一步提升，與之相應的工業自動化設備需求也不斷增長。據IHS統計，2019年全球工業自動化設備市場規模達到2,147億美元，同比增長1.1%。隨著行業的快速發展，市場的競爭也越發激烈，目前以西門子、ABB、松下、安川為代表的跨國巨頭主導著全球工業自動化市場，其憑借技術先進、功能齊全的產品，擁有龐大的客戶群和較高的市場知名度。

我國工業自動化是伴隨著改革開放起步的，從發展路徑上看，大部分企業是在引進成套設備和各種工業自動化系統的同時進行消化吸收，然后進行二次開發和應用；也有一部分企業通過引進國外技術，與外商合作合資生產工控自動化產品。經過多年的技術積累和應用實踐，我國工業自動化控制技術、產業和應用有了很大發展。2019年，我國工業自動化產品+服務市場規模達到1,865億元，同比增長1.9%。伴隨供給側改革進入后周期，預計2020年之后市場需求將逐步回調企穩，2022年市場規模將達到2,087億元。

近些年，國產品牌憑借快速響應、成本、服務等本土化優勢不斷縮小與國際著名品牌在產品性能、技術水平等方面的差距，市場份額自2009年的24.8%逐漸增長到2018年的35.7%。工業自動化控制產品應用范圍廣泛，幾乎遍及所有工業領域，在制造業轉型升級的大背景下，我國傳統工業技術改造、工廠自動化和企業信息化均需要大量工業自動化系統，市場潛力巨大。

二、工業自動化行業細分市場概況

工業自動化行業包含的產品種類眾多，分別有驅動類、控制類、反饋類、執行機構等多種類別及細分市場，具體分類如下圖所示：

如上圖所示，2019年度各細分市場中，驅動類產品市場規模占工業自動化行業的比重約為19.80%，主要為低壓變頻器和中高壓變頻器。

變頻驅動類產品和控制類主要產品的下游運用行業、市場規模、市場主要參與者概況如下：

三、低壓變頻器行業發展概況及發展前景

在變頻器誕生之前，由于無法自由地調節電機轉速，為了達到某種運動目的，傳統的機械不得不增加很多配件，這不僅增加了整體系統的復雜性與成本，還限制了設備的性能和發展空間，因此推出簡單而高效的電機調速技術就成為了一項迫切的需求，變頻器正是基于這個需求而產生的。此后隨著變頻器元器件、控制理論和控制技術的發展，變頻器的性能不斷提升，在此期間，歐美、日本等發達國家憑借電子元器件生產和電子技術的優勢，迅速搶占市場。

相對于發達國家，我國變頻器行業起步較晚，直到20世紀90年代，變頻器才慢慢被廣大用戶認可；21世紀開始，在國家的大力支持下，國產變頻器生產廠商在吸收國外變頻技術的基礎上通過不斷創新并開始嘗試自主研發生產，生產規模和產品性能得到了快速發展，其中低壓變頻器是工業自動化行業下游較大的細分產品領域。

根據中國工控網《中國低壓變頻器市場研究報告（2020）》，2018-2019年，我國低壓變頻器市場規模分別達到202億元、211億元，分別同比增長9.2%、4.5%。2020年上半年受新冠病毒疫情影響，導致制造企業復產率低，訂單減少，同時全球疫情嚴重化亦影響海外市場的需求，2020年全年低壓變頻器市場可能會出現微幅萎縮。未來隨著新冠疫情的逐步控制，以及隨著智能制造帶來產業鏈升級，供給側結構性改革深入推進，政策紅利持續釋放，下游制造業投資信心持續回升，預計2022年低壓變頻器市場規模達到219.74億元。

2014-2022年低壓變頻器市場規模及增速情況

四、伺服系統行業發展概況及發展前景

伺服技術可以實現以小功率指令信號去控制大功率負載以及在沒有機械連接的情況下為實現由近端輸入軸同步控制遠端輸出軸并跟蹤電信號的目的，最早應用于軍事需求，例如軍事船舶的自動駕駛、火炮的控制發射以及飛船與導彈的制導。后來，伺服技術被逐步應用于民用工業，如自動機床、針式打印機等，但由于其存在發熱大、不易維修等缺點，應用范圍受到了極大的限制。

隨著電機技術、電力電子技術、微電子技術、控制技術和計算機技術的快速發展，交流伺服驅動技術日益成熟，性能和成本更具優勢的交流伺服系統在國外得到快速發展，應用領域不斷拓展。在行業發展期間涌現出松下、安川、三菱、西門子等知名品牌，并經過數十年積累逐步成為伺服系統市場的領先企業。

我國伺服系統起步較晚，最初也是用于國防軍工，自2000年以后隨著國內中高端制造業不斷發展，各行各業在生產制造活動中越來越多地需要使用伺服系統來實現產品制造高質量和高精度的目的，這一需求促使國內伺服系統市場快速增長。國內廠商紛紛開始民用伺服系統的研發，通過引進、消化吸收國際先進技術等舉措，國內廠商自主研發的伺服系統開始進入快速發展階段，國產伺服系統產品質量和技術水平不斷提升，并逐漸在國內市場中取得一定的份額。

根據中國工控網《中國通用運動控制市場研究報告（2020）》，2019年我國伺服系統市場規模達到96億元，國產品牌市場占有率為40.0%。我國伺服產品真正普及應用僅有十幾年，尚處于成長階段，未來隨著工業機器人行業的深化、工業自動化程度的進一步提升和智能制造的深入推進，伺服系統市場將會出現新一輪爆發式增長，尤其伴隨著國產伺服技術研發水平的不斷提升，國產伺服系統進口替代的步伐將會加快，預計2022年伺服系統市場規模達到110億元。

五、工業自動化行業技術水平及發展趨勢

1、工業自動化行業的技術水平

我國工業自動化行業相對于國外發達國家起步較晚，進入21世紀才開始普及，在技術積累和產品的性能、穩定性及可靠性方面與國外領先企業仍有較大的差距，尤其是在高端產品領域差距更大，目前只有少數領先的本土品牌已在產品技術和性能上接近甚至達到了外資知名品牌的水平，逐步涉足高端應用領域。但從整體來看，本土品牌的技術成熟度與外資知名品牌相比還有一定差距，產品規格和種類也有待進一步豐富。

2、工業自動化行業的技術發展趨勢

隨著控制工程學、人機工程學、計算機軟件、嵌入式軟件、電力電子、機電一體化、網絡通訊等學科的不斷發展，現代工業自動化技術日益完善，基于信息化帶動工業化生產的理念，智能化、微型化、網絡化、平臺化、集成化將成為工業自動化技術發展的主要方向。

（1）變頻器技術發展趨勢

近年來，我國變頻器的市場保持著較高的增長率，變頻器市場還在向成熟階段邁進，市場應用領域不斷擴大，而用戶需求也日趨多樣化，大眾的節能環保意識顯著提高，同時越來越多的新型技術和材料被應用在變頻器研制中，未來，變頻器技術將向智能制造、行業定制、系統集成和節能低噪方向發展。

① 智能制造

制造設備逐漸升級，變頻器作為智能制造的執行單元，要求變頻器自身也具備智能化，在完成節能調速、轉矩控制、位置控制等電機驅動功能外，變頻器還要能夠對驅動設備實施振動、電流、速度、溫度等多維度在線監測，可通過監控參數來實現故障診斷和故障預警功能。同時，變頻器能夠對本體器件提供壽命監測和更換預警等功能，避免故障擴大化和減少非正常停機。工業總線的高效率傳輸可將大型復雜設備的所有信息集中處理，各個智能節點即各自分工又高效協同。

② 工業自動化行業定制

隨著市場應用領域的不斷擴展，用戶需求也是多樣化。變頻器在不斷滿足功能和性能需求的同時，還要不斷滿足操作習慣需求、機械設備安裝簡便和空間節省需求、多臺自動化設備融合兼容需求等一系列個性化的需求。通用變頻器的結構和特征無法全面滿足新的個性需求。所以符合機械結構，方便操作，減少多臺自動化設備組合不兼容問題的定制機型開始在細分機型種類中獲得客戶的認可和青睞。如起重機械專用變頻器、電梯控制專用變頻器、空調專用變頻器等。這些行業定制化變頻器不但可以提供適應性更好的控制策略，而且能降低設備的綜合成本。

③ 系統集成

為滿足客戶生產現場自動化設備的各類驅動需求，變頻器需要有多臺變頻器聯動、多段速電機并行驅動、兼容多種類型電機驅動的集成能力，而且變頻器、控制系統、電氣件、執行系統等這些需要靈活集成在一起，形成系統解決方案。系統集成可以精簡控制系統，降低成本，減少數據冗余，多控制單元并行高效運行，具備可擴展性，滿足客戶長期發展需要。

此外伴隨5G通訊速度提升，物聯網系統發展和廣泛應用。通過互聯網和云平臺進行遠程遙控監視，實現多臺變頻器按工藝程序聯動，形成最優化的變頻器綜合管理控制系統，實現無人工廠。

④ 節能低噪

國家一直提倡綠色節能，同時實施一系列舉措來督促企業開展節能環保升級。變頻調速可以使得異步電機在滿足工業要求下以最節能的轉速運行。另外高效節能的同步電機、同步磁阻電機等新型高效電機的運行離不開變頻器的驅動。變頻器驅動永磁同步電機節能降耗非常可觀，事實也證明了變頻驅動的節能降耗效果。隨著變頻器向高端大功率節能應用領域的滲透，未來對變頻器降低噪音、減少諧波對電網或其他電氣設備的干擾的要求進一步提高。

（2）伺服系統技術發展趨勢

《中國制造2025》是在新的國際國內環境下，我國政府立足于國際產業變革大勢，作出的全面提升中國制造業發展質量和水平的重大戰略部署。《中國制造2025》第一階段目標指明：制造業數字化、網絡化、智能化取得明顯進展。伺服系統作為智能制造的核心部件，總體來看伺服系統技術未來主要趨勢如下：

① 高性能化

快速響應、精準定位是伺服系統核心競爭力，各大伺服系統廠家都在提升電機控制算法和編碼器精度上不遺余力，隨著芯片運算能力的提升，電機控制算法的優化，編碼器技術的升級，伺服系統性能也在穩步提升。

② 集成化

集成化有“控制+驅動”一體化和“驅動+電機”一體化等形式。“控制+驅動”一體化：隨著多核芯片能力的提升，將伺服驅動、運動控制一體化集成在底層嵌入式系統當中，可極大地降低系統集成復雜性、成本與體積。“驅動+電機”一體化：通過總線控制，節省了系統布線及空間，有效提高系統可靠性及降低系統成本。

③ 總線化

隨著工業總線技術的不斷發展以及設備傳動部件的增多，總線型伺服系統具有越來越重要的地位，伺服系統與上位控制系統交互的數據更快更多，提升系統控制性能的同時，上位系統還可以根據伺服系統的實時數據預測和判斷系統運行狀態和趨勢，做到隱患提前預警，減少非正常停機。

④ 智能化

智能化伺服系統，具備參數記憶、故障診斷和分析、系統參數自整定、系統參數免調整等功能，主要研究內容包括傳動鏈模式識別、參數免調試技術、電機本體/驅動器/傳動鏈運行狀態在線監控、安全運行能力等。

⑤ 高功率密度化

隨著市場對伺服系統的小型化需求增加；功率器件技術、材料及工藝升級在降低功耗的同時減小了體積；以及伺服電機材料及編碼器技術的升級，電機能夠越來越小型化，伺服系統功率密度也會越來越高。