2016年中国伺服系统行业发展现状及未来前景空间分析

　　伺服系统是工业自动化的重要组成部分，是自动化行业中实现精确定位、精准运动必要途径。伺服系统可以使系统终端执行机构的位置、速度、转矩等输出参数准确地跟随输入量变化。伺服系统按执行元件的不同分为液压伺服系统、电气伺服系统、气动伺服系统，目前电气伺服系统应用最为广泛。

伺服系统分类：

资料来源：公开资料整理

　　伺服电机在自动化控制系统在往往与终端执行机构相连，因此也被成为执行电机。伺服电机在伺服系统中作为执行元件，其作用是将伺服控制器的脉冲信号转化为电机转动的角位移和角速度。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，与普通电机相比其主要特点是，其通常搭配反馈装置一起使用，实现精准控制。

　　伺服电机主要由定子和转子构成，定子上有两个绕组，励磁绕组和控制绕组。其内部的转子是永磁铁或感应线圈，导磁材料，转子在由励磁绕组产生的旋转磁场的作用下转动。同时伺服电机自带编码器，驱动器实时的接受到编码器的反馈信号，再根据反馈值与目标值进行比较来调整转子转动的角度。由此可见，伺服电机的控制精确度很大程度决定于编码器的精度。

伺服电机分类：

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　　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。大型伺服是指系统功率大于 5KW，主要用于驱动重型机械设备。大型伺服的市场主要供应商是西门子、博世力士乐。西门子在高端伺服市场具有传统优势，凭借其数控系统在机床行业的广泛应用，带动其伺服系统有较高增长率；中型伺服是指功率介于 1KW和 5KW之间，在OEM市场得到广泛应用。在中型伺服市场安川以其产品出色的性能和准确的市场定位，占有领先地位。安川伺服产品线完善，覆盖大、中、小型各条产品线，可供用户选择范围广泛，而且产品性能优良，在国内行业内拥有较好口碑。其产品在机床、电梯、起重、电子等行业有广泛应用。同时三菱、台达、松下等厂家在强化其小型伺服在中国 OEM 的市场地位基础上，积极开拓中型伺服市场，目前初具成效；小型伺服是指系统功率小于 1KW，主要应在在中低端 OEM市场，目前在市场上占有领先地位的厂商是松下、三菱和台达。台达近年来积极开拓市场，取得了不错的效果。近年来国内伺服企业得到迅速发展，其市场占有率已上升至 20%左右。而近年来，由于伺服技术的优势明显，国内不少变频器领先企业，如汇川技术、英威腾等纷纷转战伺服市场，使得本土伺服企业的竞争力大大增强。

伺服系统分类：

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　　伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，目前应用最为广泛的是电气伺服系统。在 20世纪 50 年代以前，最早出现液压伺服系统；随着电气控制技术的发展，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；随着德国 MANNESMANN 的 Rexroth 公司 1978 年在汉诺威贸易博览会上正式推出 MAC 永磁交流伺服电动机和驱动控制系统，标志着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，提高了伺服系统的响应速度和控制精度。

伺服系统发展历程：

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　　我国伺服系统的发展历程大致可以分为三个阶段，第一阶段是 70年度时期，伺服系统首先被应用于国防科技、军工等高端制造行业。第二阶段是 80年度以后，伺服系统开始在一些高端民用制造中得到尝试；2000年以后，随着制造强国等战略的提高，我国制造业水平提到很大提升，伺服系统在我国高端制造业中得到大范围应用，但使用的几乎都是国外的伺服系统。

　　随着国内电机制造水平的大幅提升，交流伺服技术也逐渐为越来越多的国内厂家所掌握，同时交流伺服系统上游芯片和各类功率模块的不断进行技术升级，促成了国内伺服驱动器厂家在短短的不足十年时间里实现了从起步到全面扩展的发展态势。比如数控系统企业中的广州数控，电机和驱动企业中的南京埃斯顿、英威腾、东元、新时达和北超伺服等，运动控制相关企业中的深圳步科、杭州中达，乃至以变频器为龙头产品的台达、汇川等都已纷纷投身伺服产业并实现了产业化、规模化生产。与此同时，国外交流伺服厂商在大陆巨大的潜在市场需求刺激下，大举开拓国内市场，陆续在国内设置工厂或办事处，招募代理商，利用本地资源，批量生产和销售各种规格的交流伺服系统产品。大陆交流伺服市场竞争愈加激烈。

　　国产伺服系统起步较晚。2000年以后国内厂商才真正开始民用伺服系统的研发，目前在功能、性能和工艺方面和国外产品仍有较大的差距。国产伺服电机以小功率的低端产品为主，国产伺服厂商采取的营销策略通常是通过较高的性价比吸引使用精度要求相对较低的客。目前国内厂商已经完成中低端伺服系统研发与量产，但由于加工水平和研发水平的限制，高端伺服系统我国仍处于研发阶段。
数字化、智能化、简易化、网络化和高效化是伺服系统的未来发展趋势。随着电子技术水平的不断提高，伺服系统的发展也在不断升级。现代伺服系统多采用交流伺服驱动系统，随着工业 4.0、工业物联网等理论的提出，现代伺服系统正逐渐向数字信号控制、网络模块控制方向转变。数字控制技术、总线控制技术等现代化技术已经逐渐被高端伺服厂商采用。随着智能制造的逐步发展，五大发展趋势将逐步显现。

伺服系统未来发展趋势：

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　　数字化：数字控制技术取代模拟控制电路在伺服系统中是一种必然趋势。以模拟电子器件为主的伺服控制单元将会被采用全数字处理器的伺服控制单元全面取代。在伺服控制方面将逐步转变为软件控制，以便在伺服系统中应用现代先进的控制方法。数字化控制相比传统控制方法，在响应数度和运动精度等方面得到了全面提升。

　　智能化：智能化主要是指伺服驱动器智能化。目前伺服内部控制核心大都采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP），，伺服系统数字化是其实现智能化的前提条件。智能化趋势是运行参数都可以通过人机对话的方式来设置；故障自诊断与分析；参数自动修正的功能等。

　　简易化：简易化不是简单而是精简，是根据用户情况，将用户使用的伺服功能予以强化，使之专而精，而将不使用的一些功能予以精简，从而降低了伺服系统成本，为客户创造更多的收益，尝试从客户的实际需要出发，形成简易模块化编程操作，使客户使用简便快捷。
网络化：即构建网络型、总线型伺服系统。现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术，构建总线型伺服是实现工业物联网的必要途径之一。

　　高效化：伺服系统将会采用更精度的编码器，提高系统的采样精度，同时提高伺服驱动器的产品性能，不断优化逆变器驱动电路，提供更快数据处理速度和伺服系统的加减速性能。

　　日系品牌占据了我国伺服系统市场一半的份额。目前，国外伺服企业在中国的市场占有率达75%，其中日本品牌占比为50%，其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等，产品特点是：技术和性能水平比较符合中国用户的需求；欧美品牌占比 25%，美国以罗克韦尔、丹纳赫、帕光等闻名，而德国则拥有西门子、伦茨、博世力士乐、施耐德等品牌。国产品牌占据了20%的市场，其中内地品牌和台湾品牌分别占据 10%的市场，中国台湾以东元和台达为代表，其技术水准和价格水平居于进口中端产品和内地品牌之间；中国内地的品牌主要有华中数控、广州数控、埃斯顿、汇川技术等。

2013-2014国内伺服竞争格局份额

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中国 2015伺服品牌份额

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　　伺服系统市场竞争激烈，品牌众多，性能各异。其中安川、三菱、松下等日系品牌性能低于欧系，但可靠性和稳定性强，性价比相比欧美产品较高，最适合国内客户需求；西门子、伦茨、博世力士乐等欧系品牌过载能力、动态响应、驱动器开放性好，但价格昂贵；台系品牌使用简单，性能接近日系，但价格相比日系品牌要低廉很多，在中低端发展较快。汇川技术伺服技术在国内厂商中较为领先，其自主研发的 23位编码器已经达到了国际水平，目前其产品技术水平已经达到了安川的水平，其产品进口替代的步伐正在逐步加快。华中数控、埃斯顿等主要研发的是车床伺服系统，水平达到了国际中端水平。

国内外伺服行业主要企业特点对比：

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　　国产伺服产品市场占有率逐步提升，2018 年有望达到 35%。在伺服系统领域，近年来涌现出了很多优秀的企业，国外的厂商技术出色而且大多擅长中高端伺服产品，但是价格普遍偏高，此外，在服务中国市场方面也存在一些缺点，比如本地化不足，售后服务相对缺乏等。国内厂商提供的伺服产品集中在中低端，价格也相对较低，但国内厂商在本地化方面比较出色，能够充分调研国内市场，推出国内厂商需要的伺服产品，甚至可以进行专门定制业务，而且在售后服务方面有得天独厚的优势。随着技术水平的提升，未来国内厂商生产的伺服产品将进一步替代国外产品，2015年国产伺服产品市场占有率为 20%，我们预测未来三来国产伺服产品市场占有率将达到 25%、30%、35%。

　　国产伺服系统技术落后，产品低端。国产伺服电机以小功率的低端产品为主，以性价比的优势满足中小型和经济型用户的需求，高精度伺服电机主要依赖进口。只要少数几个厂商的产品进入中端市场。国内对精度要求较高的交流伺服控制系统的需求还主要依赖进口，如日本三菱、松下、富士和德国西门子等。近几年，华中数控、广州数控、航天数控、汇川技术等的伺服驱动器及电机产品已相继进入批量化生产阶段，但还主要是集中在数控机床行业，功率规格在 400W 左右，国内生产厂商还无法像日系品牌一样提供全功率段系统选型方案。

2006-2014年中国伺服电机产能

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　　当下国产伺服电机及其全数字式伺服驱动器基本开发成功，中低端伺服系统已经能够实现大规模量产，但高端伺服系统产业化方面仍然比较滞后，高端伺服系统尚未形成商品化和批量生产能力，国内对精密伺服电机控制系统的需求还主要依赖进口，如日本三菱、松下、富士和德国西门子等。国内伺服厂商正在不断加大研发资金投入，力争将自身产品的技术水平达到高端产品水平。