本報告將制藥行業自動化市場細分為PLC、HMI、變頻器和伺服四個市場,研究的產品限定為以上四個產品,僅監測并統計以上四個產品的市場數據。
PLC:可編程邏輯控制器,是一種采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程,是工業控制的核心部分。
根據I/O規模的不同,本報告將PLC細分為四種類型,即微型PLC(I/O<30)、小型PLC(301024)。
HMI:人機界面,是系統和用戶交流互動和信息交換的媒介,生產中對設備進行數據存取、參數修改、操作監控的人機對話工具。
本報告將HMI細分為三種類型,即平板電腦、觸摸屏及文本終端。觸摸屏包含物理意義上的開關膜、顯示器和嵌入式系統。
變頻器:是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率,根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節能、調速的目的。另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應用。
本報告按照輸出功率大小將變頻器細分為四種類型,即小功率變頻器、高頻變頻器(最高可達3000hz)、中功率變頻器和大功率變頻器。
伺服:伺服系統是指以物體的位置、方位、姿勢等為控制量,組成能跟蹤目標的任意變化的控制系統。圖1是
一個伺服系統的主要構成部分。
其中,指令裝置是指對伺服系統發出控制指令的裝置,我們稱為伺服控制器。目前伺服控制器主要有如下
類型:
? 基于PLC控制:目前主流的配置是PLC主控制器+專用伺服模塊。對于一些精度要求不高的場合,只用PLC的主控制器即可完成伺服控制,但對于一些高級伺服場合,例如需要圓弧差補和線性差補等功能,則必須配有專用伺服模塊。
? 基于PC的控制卡(PC-Based):基于PC的伺服卡類產品,具有計算能力強的特點,能夠實現復雜的伺服功能。而且可以根據用戶的特殊需要而定制功能。
? 專用控制器(Special Controller):為某些特定行業或應用所采用的控制器。例如CNC行業,具有專門的數控系統作為控制器。
圖 1 伺服系統的主要構成部分
本次調研區域僅限于中國大陸地區,不包含臺灣、香港和澳門地區。該報告中所定義的市場只針對大陸地區用戶,并在大陸地區實現銷售收入的市場,包含出口設備上使用的產品及在大陸地區采購零部件,不包含隨國外設備一起引進的產品形成的市場。
制藥行業發展介紹
制藥行業是指將原料經物理變化或化學變化后成為新的醫藥類產品,包含通常所說的中西藥制造、獸用藥品、醫藥原藥及衛生材料等。在醫藥的生產制造過程中,會應用諸多生產設備/系統,而這些設備/系統必然使用自動化產品。本報告既是研究制藥行業自動化市場。
A. 制藥行業定義
制藥行業是指原料經物理變化或化學變化后成為新的醫藥類產品的行業。根據中國國家統計局定義,醫藥制造業細分為以下行業(除獸用藥品制造),如表1。
B. 中國制藥行業經濟運行狀況
2019年,我國醫藥企業經營狀況總體保持平穩,行業收入增速相比2018年同期均有所回落。
醫藥工業整體增速在國家醫保局成立背景下,隨著帶量采購執行,行業格局變化在即,導致醫藥工業收入增速整體承壓,但結構上分化愈加明顯,創新藥等或成行業主要增長動力。
受到新冠疫情影響, 2020年一季度醫藥行業營業收入總額出現負增長,全年增速將繼續降低。
不過,鑒于中國居民人均可支配收入不斷增長,醫療保險覆蓋范圍逐年擴大,醫療衛生支付能力上升,藥品消費能力進一步提高。加之國家對醫藥工業的政策支持以及我國人口老齡化的加速,MIR睿工業預計,未來幾年,醫藥行業仍將保持較高發展速度(圖2)。
表 1 中國制藥行業定義及藥物分類
圖 2 2015 ~ 2022 年中國醫藥制造業主營業務收入增長情況及預測
2019年中國醫藥制造業出口增長5.8%,同比上年有所減少,主要受中美貿易影響。近幾年化學藥品原料藥仍為主要出口產品(圖3)。
圖 3 2015 ~ 2022 年中國醫藥制造業出口交貨值增長情況及預測
2019年,中國制藥自動化設備銷量增長8.5%(圖4),較上年增長率有下降,由于國家及地方政府持續加大對制藥行業環保和自動化生產程度的要求,導致部分不符合要求的中小制藥企業及制藥設備企業受到影響。國家政策法規的不斷推出使中國制藥行業更加集中化,未來幾年,國外制藥設備企業也將不斷進入中國市場,中國制藥設備行業競爭將越來越激烈。依據制藥設備十三五規劃等政策,我國醫藥制造行業自動化程度將越來越高,預計未來幾年內醫藥制造業仍將保持穩定發展趨勢。
圖 4 2015 ~ 2022 年中國醫藥制造設備市場增長情況及預測
C. 中國制藥廠商分布
中國制藥市場分散,制藥廠商眾多,主要分布在北京、山東、上海、廣東、云貴川等地區。中國制藥市場仍處于快速發展階段,大部分制藥廠商每年都有新增產線和產能計劃。
D. 中國制藥設備廠商分布
中國制藥設備廠商數量較多,其中化學藥品原料藥設備廠商集中在華東地區,主要有江蘇賽德力、連云港千櫻、江蘇神農、浙江誠信、江蘇巨能等,每個廠商均有集成整條原料藥生產線的能力。中藥飲片設備廠商主要集中在華北、華中、西南地區,主要有富陽康華和周口藥機等。中藥飲片設備技術含量不高,市場進入門檻低,市場競爭激烈?;瘜W藥品制劑/中成藥設備廠商主要集中在華北、華東、華中地區,主要有上海東富龍、山東新華、浙江迦南、湖南楚天、浙江小倫等,以上廠商市場份額大,在各領域處于主導地位。生物藥品制造設備廠商主要集中在華東、華北地區,主要有奧星、上海森松、成都英德、常州三高等,目前中國生物藥品制造設備廠商不多,市場集中度高。
制藥行業設備應用狀況
A. 自動化產品在制藥行業的應用
本報告僅研究自動化產品,即PLC、HMI、變頻器和伺服,四類產品在制藥行業的各種工序中發揮了重要作用,下面將分別介紹。
A1. PLC在制藥行業的應用
中國制藥工業整體自動化程度不高,自控產品(主要是PLC)基本應用在單臺設備上實現自動控制。
從整體工藝流程來看,自動化主要集中于前端和后端設備。即前端原料藥生產的發酵和提取工藝,后端主要是包裝工藝。但各企業應用包裝線的自動化程度高低不同,目前國內普遍應用的是三合一自動包裝機。
從行業應用來看,中藥及中成藥生產自動化程度最低,基本依賴人工操作,但部分中藥企業在包裝設備上也實現了自動化控制。化學原料藥產品的生產特點是流程長,反應復雜,副產物多,因此自動化程度應用較高。
PLC與HMI搭配廣泛應用于各類生產工藝設備,包括:反應釜、配液罐、洗烘灌軋聯動線、滅菌柜、粉碎機、混合機、壓片機、膠囊機、洗瓶機、灌封機、純化水系統、注射用水系統、純蒸汽系統等。
A2. HMI在制藥行業的應用
在制藥行業,HMI一般與PLC搭配使用,廣泛應用于各類生產工藝設備上。HMI產品主要用來設定和修改工藝參數,監控生產狀況。HMI可以幫助工藝工程師直接變更參數,無需變更設備結構或者控制程序。
HMI與PLC搭配廣泛應用于各類生產工藝設備,包括:反應釜、配液罐、洗烘灌軋聯動線、粉碎機、混合機、壓片機、膠囊機、洗瓶機、灌封機、純化水系統、注射用水系統、純蒸汽系統等。
A3. 變頻器在制藥行業的應用
在制藥行業中,變頻器應用比較廣泛,主要是制藥過程涉及到比較大功率的機械設備,比如離心機、切藥機,這類機械對于設備精度要求不高,自身設備功率比較大,一般是通過變頻器進行控制。
變頻器廣泛應用于各類生產工藝設備,包括:過濾機、干燥機、離心機、切藥機、炒藥機、反應釜、配液罐、粉碎機、混合機、壓片機、膠囊機、洗瓶機、灌封機、純化水系統、注射用水系統、純蒸汽系統等。
A4. 伺服在制藥行業的應用
制藥行業整體自動化程度不高,伺服產品在醫藥制作機械中用量較少,在醫藥包裝設備中用量較大。在制藥行業應用設備中,制粒機、配料系統、生物反應器、純水機、過濾器等設備精度要求不高,基本不采用伺服產品。伺服產品主要應用在干燥機、切藥機、壓片機、制丸機、灌裝機、包衣機、裝盒機以及泡罩鋁塑包裝機等生產機型上。
B. 制藥行業自動化整體市場分析
B1. 中國制藥行業自動化市場規模及增長趨勢隨著產業調整工作以及“十三五”制藥行業政策的推進, 2016-2017年很多制藥企業加大了自動化設備項目投入,2018年醫藥行業發展漸趨穩定,藥企對固定資產的投入相對減少。
2019年制藥行業自動化市場規模達到接近7.606億元(圖5),同比小幅增長2.7%。鑒于醫藥制造和制藥機械制造行業增長態勢放緩,MIR睿工業預計,受新冠肺炎疫情影響,2020年制藥行業自動化市場將出現下滑,未來整體將保持低速增長勢態。
圖 5 2015 ~ 2022 年中國制藥行業自動化市場規模及增長預測
B2. 中國制藥行業不同自動化產品市場份額
從產品來看,2019年制藥行業自動化市場中,變頻器和PLC的銷售額較高,市場份額分別為36.9%和36.1%(圖6),其次是伺服,四類產品中,HMI的市場規模最小。鑒于行業自動化發展的趨勢,MIR睿工業認為,未來制藥行業PLC在銷售額和增長幅度兩方面的表現將好于其他三類產品。
圖 6 2019 年制藥行業不同自動化產品市場份額
C. 制藥行業自動化產品市場情況概述
C1. 制藥行業PLC市場情況
C1.1制藥行業PLC市場規模及增長趨勢
2019年,制藥行業PLC銷售額達到2.744億元,同比小幅增長2.5%(圖7)。受新冠肺炎疫情影響,2020年市場將出現下滑。目前PLC的應用已經非常成熟,MIR睿工業認為,未來PLC市場的增長主要依賴于制藥行業的投資增加,PLC的價格下降也能在一定程度上拉動需求,預計未來幾年制藥行業PLC市場將保持小幅度穩定增長。
圖 7 2015 ~ 2022 年中國制藥行業 PLC 銷售額及增長預測
C2. 制藥行業HMI市場情況
C2.1制藥行業HMI市場規模及增長趨勢
2019年制藥行業HMI銷售額為7760萬元,同比增長4.8%,較上一年有回升。MIR睿工業預計,未來幾年制藥
藥行業HMI市場將保持低速增長態勢。
相較PLC市場,制藥行業HMI市場也出現了下滑,但同樣作為自動化系統的重要組成部分,HMI的未來市場空間還是比較穩定的。就應用程度而言,HMI的應用領域在逐漸提升,隨著自動化系統的監控點不斷增加,未來HMI的應用需求也將逐漸增加(圖8)。
圖 8 2015 ~ 2022 年中國制藥行業 HMI 銷售額及增長預測
C3. 制藥行業低壓變頻器市場情況
C3.1制藥行業變頻器市場規模及增長趨勢
2019年制藥行業變頻器銷售額為2.8億元,2020年預計將達到2.857億元,同比小幅增長1.9%(圖9)。MIR睿工業預計,未來幾年制藥行業變頻器市場將保持平穩增長態勢。
圖 9 2015 ~ 2022 年中國制藥行業變頻器銷售額及增長預測
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