“新基建”背景下, 伺服廠商如何把握新一輪契機?
文:中國傳動網 編輯部2020年第四期
根據4月20日國家發改委作出的權威解讀,“新基建”——即新型基礎設施建設,是以技術創新為驅動,以信息網絡為基礎,面向高質量發展需要,提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務的基礎設施體系??偨Y歸納來看,“新基建”涵蓋的內容主要涉及七大領域:5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、工業互聯網、大數據中心,以及人工智能。
與傳統的“鐵公基(鐵路、公路、港口、碼頭、機場、隧道等)”基建項目相比,此次規模高達35萬億的“新基建”更強調的是信息化、融合化、智能化等“軟實力”,而這些必須建立在高水平的智能化裝備制造業的基礎之上。因此,有市場分析人士認為,“新基建”有望進一步激活存量制造產能,有效提升制造效率,推動中國制造業向智能化、高端化轉型,特別是某些關鍵裝備零部件產品技術的持續改進。
作為工業自動化領域的核心零部件之一,伺服系統在近十年來得到了日益廣泛的應用,產品技術逐漸趨向成熟,那么在當前“新基建”這一浪潮之中,伺服行業會有哪些新的發展動向?伺服廠商又應如何滿足下游客戶需求,把握這一輪發展機遇呢?
“新基建”中的伺服市場的機會在哪里?
回顧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;而到了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。數據顯示,2019年,機床、電子設備和工業機器人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約為47.7%。
“新基建”的重點領域:5G基站、人工智能和工業互聯網等,這些都與半導體、自動化設備、智能化硬件和機器人系統等有著直接的關系,也是實現技術突破的關鍵所在。由此可見,“新基建”背景下的數控機床、自動化產線、工業機器人是不可或缺的;另外就是新能源車市場的推進,隨著新能源充電樁的部署完善,市場將迎來新一輪的增長,鋰電生產設備的需求量也會帶動伺服市場步入一個新的上升期。在數控機床市場方面,2016年我國數控機床市場規模達到1355億元,占據全球數控機床消費金額的一半,然而目前我國機床數控化率仍然只有30%不到,并且在高端數控機床領域,有80%以上的設備仍需要從歐美日韓進口?;跀悼貦C床在制造業中的重要地位,國內明確提出到2025年我國關鍵工序數控化率水平要從當前的33%提升至64%,數字化研發設計工具普及率要達到84%的目標。
再回到數控機床的本身,數控機床由一臺CNC數控作為控制部件,同時由一套主軸伺服系統控制主軸運動,另外配備2-3個伺服系統控制進給傳動,以完成精確的切削等加工任務。國內機床數控化率的提升,一方面意味著市場這塊“蛋糕”會擴大,一方面也需要包括伺服等在內的大量精密零部件來做支撐。
在工業機器人方面,我國目前已經是全球最大的應用市場,占全球銷量的比例達30%左右,但與此同時,國內工業機器人市場仍然存在較大的增長空間。一是目前國內工業機器人的總體密度還比較低;二是下游需求快速釋放,市場的需求與政策推動有關。根據國家“十三五”規劃顯示,到2020年我國工業機器人密度要達到150臺/萬工人的水平,并且在政策上,到2020年工業機器人核心零部件國產化率要超過50%。通常來講,工業機器人內部包含一臺運動控制器,每個關節處都會配備一套伺服驅動和伺服電機進行電氣傳動。根據推測,“新基建”背景下工業機器人產業一旦復蘇,將會快速拉動伺服系統的市場規模。
對于新能源汽車領域,最近一段時間國家釋放出兩個信號,一是“新基建”的七大領域中包括了新能源車充電樁建設;二是新能源車政策的調整。為了進一步刺激新能源車市場朝著健康、正向的方向發展,近期工信部發布了關于修改《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》的決定,一方面,限購城市對新能源車指標放寬,另一方面,對購車補貼政策作出調整。受新政策影響,預計未來一段時間,新能源車的市場占有率會進一步提高,新能源車的動力源以鋰電為主,因而市場對鋰電生產設備的需求也會相應提高,從而為伺服產品及系統提供更多的應用機會。
“新基建”需要什么樣的伺服產品?
從整個伺服產業市場環境來看,近兩年,在外部大環境的影響下,行業發展并不是一帆風順,由于整體經濟下行,導致市場需求下滑,行業競爭加劇,產品價格一路走低。進入2020年,新冠疫情的發生沖擊整個產業供應鏈。盡管疫情期間口罩機設備的需求一度猛增,一定程度上緩解了伺服市場低迷的狀態,但是疫情對整個制造業所帶來的沖擊,同樣令市場對伺服產品的需求量呈現出一定的萎縮狀態。
面對這場空前的危機,“新基建”政策的出臺為國內重啟經濟提升了信心。“新基建”強調的是信息化、融合化,要求智能機器能夠更加互聯互通、更靈活、高效和安全,以適應機器制造商不斷創新的發展趨勢,這些也對作為重要執行部件的伺服系統,提出了更高的要求。
伺服系統對于智能裝備整機的穩定性與精確度起到決定性作用。有行業專家表示,智能制造裝備呼喚智能伺服,目前比較現實的一種方法是采用智能伺服驅動器,又稱為“可編程伺服驅動器”,它是集伺服驅動技術、PLC技術、運動控制技術于一體的全數字化驅動器。智能伺服驅動器將傳統PLC功能集成到伺服驅動器中,在智能伺服驅動器內部可進行梯形圖編程,擁有完整的通用PLC指令,使用獨立的編程軟件進行編程,完成PLC的邏輯、數據運算,并嵌入特有的運動控制指令,來實現多軸電機同步控制功能,使整個系統更加高效簡潔。在系統設計中,智能伺服驅動器還能在梯形圖環境下重構伺服電流環、速度環、位置環結構參數,做到三環無擾數字切換,實現多模式動態切換工作。同時智能伺服驅動器還可以通過編程設置完善的硬件保護和軟件報警,可以方便地判斷故障和避免危險。另外一種方式是將驅動器和伺服電機進行高度優化和集成,合二為一,這樣智能電機不僅具有高精密電機的功能,同時還涵蓋了伺服電機驅動器和PLC的功能,使得智能制造裝備系統的布線變得非常精簡,實現一“芯”二用,大大提高裝備的穩定可靠性,也為用戶節省了成本。未來,神經網絡將被引入交流伺服系統中,優化PID控制器,以實現對被控電機的自適應控制,進一步提高電機參數的智能辨識能力和實時控制精度。
毋庸置疑,伺服市場的競爭將越來越激烈,除了在產品性能本身做改進之外,對于那些具有整體系統解決方案開發能力特別是掌握優秀控制技術的廠商來說,會愈發有利?!靶禄ā眹@七大建設領域,在生產環節要求設備朝著高精密度、互聯互通、智能化、低能耗等方向演進,同時還需要廠商能夠深入各個實際應用場景,與生產工藝相結合,滿足柔性化、高產能的制造需求,這些發展趨勢相應地也推動廠商加大對控制系統(尤其是特色功能模塊)、軟件開發等層面的投入力度。
國產伺服的競爭優勢在哪里?
談及國產伺服品牌的優勢,就要先從國產伺服的發展歷程說起。我國伺服企業的起步較晚,發展歷程大致分為三個階段。第一階段是2005年以前的萌芽期,這個時期的市場以外資品牌為主體;第二階段是2005年以后,國產伺服進入初步成長期,許多國內品牌開始誕生,產品性能初步得到市場認可,只不過外資伺服品牌依舊占據市場主導地位。第三階段是2010年之后,國產伺服的性價比逐步提高,在機床、機械等領域開始得到應用,到目前為止,國內伺服代表性品牌有匯川、禾川、英威騰、雷賽智能、之山智控、清能德創、埃斯頓等等。
盡管國內伺服企業的起步稍晚,在技術研發、市場經驗方面跟外資廠商還存在一定差距,但令人可喜的是,近年來國內廠商的競爭力逐年上升,市場認可度日益提高,目前來看,市占率已達到30%左右的市場份額。一方面,國內廠商不斷投入研發,縮短技術上的差距;另一方面,作為“本地佬”,國內廠商也在市場面前有著天然的優勢,即市場的靈活性以及政策導向。
首先,國內伺服品牌的競爭優勢體現在市場空間和政策導向上。此次“新基建”項目的展開,將釋放出巨大的市場容量,以5G基站建設為例,預計2020年全國5G基站建設量約為60萬個,以每個基站平均成本40-50萬元計算,共計投資規模約為2400-3000億元,同時將帶動各類基站配套設備、半導體芯片、分立器件,以及智能終端、顯示屏等硬件產品的需求上揚,圍繞5G通訊技術產生的新的生產工藝和加工要求,也助推對上游裝備制造投資的增長。
其次,國內伺服的競爭也體現在政策導向上的優勢。智能制造是國家的戰略目標,核心部件的國產化突破,是自動化領域發展的重中之重。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;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。特別是隨著近年來國產伺服系統品質的提升,越來越多的高端應用領域開始采用國產品牌的產品,為本土企業的技術發展提供了很好的市場實踐機會。
更為明顯的一點是,國內伺服企業在競爭中具有較大的靈活性。國內伺服廠商借助本土化優勢,通常能夠迅速響應客戶的需求,在細分領域推出更有針對性的定制化產品,在產品的適應性或是性價比方面,都能滿足客戶的實際應用要求。為了更好地與市場相結合,一些廠商在企業組織架構上就以行業應用為重心,從技術研發、市場營銷、技術方案、維護支持等層面都以服務細分市場來開展業務運營;還有一些廠商則以“小而精”模式,專攻特定市場,深挖市場需求,協助客戶解決特殊環境下的應用難點。
“新基建”正推動傳統產業實現轉型升級,5G網絡、工業互聯、人工智能、大數據中心等新型基礎設施建設將激發出對通訊、計算機、電子等相關實體行業的新需求,包括伺服、運動控制等在內的工控自動化行業也將把握這一歷史機遇,創新技術與應用,協助制造業提質增效,提升中國制造的全球競爭力。
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