伺服系统

摘要：伺服系统目前广泛地应用于各种装备制造行业。近年来，我国伺服系统行业市场规模逐步扩大，2019年我国伺服系统行业市场规模为96亿元，到2022年，我国伺服系统市场规模扩大到170亿元。随着智能制造技术的发展，我国伺服系统行业市场需求也将不断增长，应用领域也将不断扩大。在高端伺服系统领域还难以与国际知名厂商相竞争，为下游客户提供全过程的研发、设计、制造及服务的能力也有待提升。未来行业将朝着智能化、高性能和高精度化以及网络化发展趋势。

一、定义及分类

伺服系统是指以位置、速度、转矩为控制量，能够动态跟踪目标变化从而实现自动化控制的系统。伺服系统是工业自动化的核心部件，由伺服驱动器、伺服电机、编码器组成，编码器一般安装在伺服电机内。伺服系统通过伺服电机输出给定的位置、转速或扭矩，实现对机械的精准控制。伺服系统目前主要包括交流伺服系统、直流伺服系统和步进系统三类。

二、商业模式

1、采购模式

伺服系统企业采购主要根据“销售需求+备货需求”的方式进行定量采购。产品采购分为常备产品和非常备产品两大类，常备产品采购一般根据销售预测、历史数据、订货周期、储备量及现有库存等制定备货计划；非常备品严格执行按订单需求采购的原则。需要为产品制造采购相关元器件、原材料和配套电机等，其中电机采购一般是要求供应商按照参数要求进行贴牌生产PCBA板和各类线缆需要委托外部供应商进行加工。

2、生产模式

伺服系统企业的生产管理基于备货和订单相结合的模式。因行业下游客户普遍要求较短的供货期，伺服系统企业会储备适量的通用产品应对周转，兼顾生产计划的原则性和灵活性。基于备货生产模式下，企业每月底根据销售部门提供的标准产品未来滚动的预测销量，结合合理库存制定生产计划，并在下月中旬根据当月实际销量调整生产计划。对于定制化产品，伺服系统主要采取“以销定产”的生产模式，对于少部分每月销量基本稳定的定制化产品，企业也会储备适量的产品库存，以应对较短的供货期要求。

3、销售模式

伺服系统企业采用经销为主、直销为辅的销售模式，致力于为客户提供丰富的工业自动化产品以及专业化的行业系统解决方案。由于公司产品下游应用极其广泛，用户遍布众多行业，因此主要以经销模式销售给客户，而对部分采购量大、产品个性化要求较高的战略客户，则采取直销模式。伺服系统企业不断加强对销售团队的建设，深化营销网络布局，并建立了快速反应、高效处理的综合性技术服务平台，培养了一批专业的技术服务工程师团队，为客户提供更为专业的服务。公司在全国部分主要城市设有办事处，并配备区域经理、技术服务工程师等常驻人员，开拓市场的同时可以就近为客户提供技术服务。

三、行业政策

1、主管部门及监管体制

伺服系统行业的主管部门包括工信部、发改委、科技部和商务部。工信部是国家工业自动化行业的主管部门，主要负责推进信息化和工业化融合，通过制定工业、信息化相关政策，对伺服系统行业的发展进行指导和规范；国家发改委作为国家的宏观管理部门，通过制定国民经济和社会发展规划、拟订综合性产业政策、推进经济结构战略性调整等方式，对伺服系统行业进行宏观管理；科技部通过制定科技发展规划和方针、政策，统筹协调伺服系统行业相关技术研究。商务部负责推进流通产业结构调整，指导流通企业改革、商贸服务业和社区商业发展，推动流通标准化和连锁经营、商业特许经营、物流配送、电子商务等现代流通方式的发展。

伺服系统行业的自律性组织包括中国自动化学会、中国电器工业协会、中国机电一体化技术应用协会、中国电机工程学会等，主要负责组织市场调研，研究行业发展趋势及发展战略，推动伺服系统行业发展；向政府主管部门提出与伺服系统行业发展规划、产业政策相关的建议；开展学术交流，促进技术的发展和应用；协助政府部门制订、修订伺服系统行业标准，并推进标准的贯彻实施。

2、相关政策

近年来，我国出台了一系列政策推动伺服系统行业创新发展。2021年3月第十三届全国人大四次会议发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，提出突破高精度伺服驱动系统等关键技术。同时发展增材制造，推动我国伺服系统行业向控制性强、高精度发展。2023年1月，工信部等十七个部门联合发布《“机器人+”应用行动实施方案》，提出到2025年制造业机器人密度较2020年翻倍的发展目标，将推动机器人需求量增加，拉动上游伺服系统行业不断扩容。《产业结构调整指导目录（2024年本）》将高性能伺服系统和伺服驱动及电机列入鼓励类。有助于推动我国高性能伺服系统技术创新发展，推动我国伺服系统行业高质量发展。

四、发展历程

伺服系统的发展主要经历了机械、液压、电气化伺服三个阶段，现代意义上的伺服系统通常是指电气伺服，电气伺服又走过几个不同的历史阶段。第一阶段：20世纪60年年代前。电气伺服系统普遍采用功率步进电机作为动力源，一般不设计反馈回路，以开环控制为主；第二阶段20世纪60年-70年代。直流电机开始广泛应用于电气伺服领域，这一阶段主要以直流有刷电机作为驱动源，多用旋转变压器、测速发电机、编码器等传感装置构成闭环控制系统；第三阶段：20世纪80年代以来。新技术及新材料的飞跃促使电气伺服进入交流伺服时代，执行电机通常以永磁同步电机为代表，并逐步占据了当今伺服领域主要市场。随着计算机和数字技术的快速发展，交流伺服系统性能得到不断提升。

五、行业壁垒

1、技术壁垒

伺服系统等运动控制产品的研发与设计集成了计算机控制技术、电力电子技术、微电子技术、信号检测与处理技术等多项技术，尤其是控制层和驱动层的算法具有较高的技术难度，产品设计也需要考虑下游行业的工艺和应用环境，从而加大了技术开发难度。行业新进入者由于没有足够的知识技术积累，缺乏成熟有效的技术研发流程，较难在伺服系统行业立足。

2、人才壁垒

伺服系统等运动控制产品的开发涉及多学科知识且技术难度大，因此需具备复合型知识结构、经验丰富且实践能力强的技术人员进行研发设计，目前这类人才较为缺乏，行业新进入者难以在短时间内招募合适的人才，从而对其形成一定的壁垒。

3、客户壁垒

伺服系统等运动控制产品是智能制造装备的核心部件之一。客户会综合考虑产品的质量可靠性、服务及时性、技术延续性等多方面因素，客户更换产品供应商可能会造成质量不能保障、技术服务不能延续等风险，因此对原有供应商形成一定程度的依赖，其他供应商短时间内难以取得用户的信任。

具备一定规模和实力的运动控制产品供应商不仅提供产品，还提供配套的技术服务。随着客户制造自动化设备的技术日益复杂，越来越多的客户需要供应商从产品开发环节即介入，采用委托开发、联合开发等方式，为客户提供所需的产品和技术解决方案。在合作开发过程中，供应商能更加深入了解下游客户的需求并提供配套方案，从而强化与客户的紧密协作与互动。行业新进入者则因缺少与下游客户深入沟通的渠道和机会，进入行业的难度加大。

4、品牌壁垒

国际品牌厂商经过多年的技术积累和市场开拓，其产品凭借出色的性能、技术和质量优势在部分行业树立了稳定的品牌地位，国内的高端市场被其所占据，如果没有具备竞争力的设计、技术、产品及方案，国内品牌厂商较难进入这些市场，这在一定程度上形成了品牌壁垒。

六、产业链

1、行业产业链分析

伺服系统行业产业链上游为原材料，主要为稀土、传感器、IC及其他电子元器件、硅钢等金属；中游为伺服电机制造、伺服驱动器制造以及数控系统研发等环节；伺服系统下游应用领域包括医疗器械、机器人、汽车制造以及工业装备等领域。中国伺服系统行业产业链如下图所示：

伺服系统行业产业链

稀土

中国稀有稀土股份有限公司

中国北方稀土（集团）高科技股份有限公司

广东省稀土产业集团有限公司

厦门钨业股份有限公司

传感器

中航电测仪器股份有限公司

中国电子科技集团有限公司

深圳市汇川技术股份有限公司

歌尔股份有限公司

电子元器件

上海韦尔半导体股份有限公司

紫光国芯微电子股份有限公司

中芯国际集成电路制造有限公司

北方华创科技集团股份有限公司

硅钢

宝山钢铁股份有限公司

首钢集团有限公司

鞍钢集团有限公司

重庆望变电气（集团）股份有限公司

上游

浙江禾川科技股份有限公司

深圳市雷赛智能控制股份有限公司

上海步科自动化股份有限公司

苏州伟创电气科技股份有限公司

中游

医疗器械

机器人

汽车

工业装备

下游

从上游来看：磁性材料是伺服系统的重要原材料，伺服系统行业对于稀土永磁的需求量较多，我国是世界上稀土储量及产量最多的国家，国内稀土资源供应相对充足，有利于我国伺服系统行业的发展。 且近年来，我国硅钢等金属产量稳步上升，产品质量也在逐步提高，进一步推动我国伺服系统行业的发展。

从下游来看：目前，我国机器人行业随着硬件和软件的技术提升，机器人行业呈现较大的市场需求，且在许多领域得到应用。我国伺服系统行业的需求量也随之扩大。我国医疗器械行业以及汽车制造行业近年来随着国内经济的不断发展和人民生活水平的提高，市场规模也在不断扩大，有利于我国伺服系统行业的发展。

2、行业领先企业分析

（1）浙江禾川科技股份有限公司

禾川科技成立于2011年，并于2022年在科创板上市，主要从事工业自动化产品的研发、生产、销售及应用集成。禾川科技的主要产品包括伺服系统、PLC 等，覆盖了工业自动化领域的控制层、驱动层和执行传感层，并在近年沿产业链上下游不断延伸，涉足上游的工控芯片、传感器和下游的高端精密数控机床等领域。在伺服系统领域拥有主要 FPGA 电流环控制技术、异步无传感直接矢量控制技术和同步电机弱磁控制技术等三环综合矢量控制技术，DDR/DDL伺服控制技术，全闭环控制技术，龙门同步控制技术和行业应用定制技术等；在智能调整算法技术领域拥有自适应陷波滤波器及低频摆振抑制技术、反馈与扰动观测器技术等。近年来，禾川科技营业收入不断增加，2023年1-9月，禾川科技营业收入达8.85亿元，同比增长26.14%。

（2）深圳市雷赛智能控制股份有限公司

雷赛智能成立于2007年，并于2020年在主板上市，其主要专注于为智能制造装备业提供运动控制核心部件及行业运动控制解决方案，其研发、生产、销售的运动控制产品主要包括控制器、驱动器、电机。在运动控制领域拥有步进驱动无位置传感器丢步检测技术、步进电机低速抗振和噪声抑制技术、步进电机中速抗振抑制技术、高速总线步进驱动技术、伺服模型跟踪控制技术、伺服末端振动抑制技术、螺距补偿控制技术、基于EtherCAT总线的分布式运动控制技术、驱控一体技术等核心技术。2022年雷赛智能营业收入约为13.38亿元，其中伺服系统类营业收入达4.02亿元，占总营业收入比重为30.03%。且近年来，雷赛智能伺服系统营业收入逐年增加，占总营业收入的比重稳步升高。

七、行业现状

伺服系统是高端装备、智能制造装备实现自动控制的核心功能部件，伺服系统的应用不仅能够显著提升设备的加工速度和精度，更为重要的是，伺服系统可以赋予生产设备更加灵活的生产能力。伺服系统目前广泛地应用于各种装备制造行业。伺服系统在机器人整机中起到非常重要的作用。近年来，我国伺服系统行业市场规模逐步扩大。2019年我国伺服系统行业市场规模为96亿元，到2022年，我国伺服系统市场规模扩大到170亿元。随着智能制造技术的发展，我国伺服系统行业市场需求也将不断增长，应用领域也将不断扩大。

八、发展因素

1、机遇

（1）国家政策支持制造业的转型升级

工业自动化行业是为国民经济各行业提供技术装备的战略性产业，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。政策在工业自动化行业发展中具有关键影响力。为实现由依靠规模增长的传统工业化道路向依靠技术进步和可持续发展的新兴工业化道路转变，我国大力推动传统制造业升级和高端装备制造产业发展，高度重视工业自动化控制系统行业，鼓励提高装备制造业自主创新能力和国产化水平，产业政策支持力度不断加大，先后出台一系列政策，为行业发展提供了良好的制度环境和经营环境。

（2）产业升级对制造业自动化、智能化提出更高的要求

随着我国经济的不断发展，终端消费者对产品的需求多样化和定制化程度不断提升，生产环节、工艺难度和制造水平都在相应增加，制造业厂商对产品质量、效率、精度以及成本的要求越来越高，传统人工操作的误差及安全性风险导致制造业厂商对自动化生产需求强烈。我国制造业与工业发达国家相比，其差距主要体现在自动化水平方面，发达国家在大批量生产技术基础上，不断向订制化、智能化、集成化方向发展，采用从生产加工到检测包装的全程自动化控制技术，从而保证了产品的质量，提高了生产效率。国内企业要缩小这部分差距，需要在自动化产品和技术方面不断加大投入，进而不断增加对运动控制产品、技术和解决方案的需求。因此，在我国制造产业升级的大背景下，我国工业产业自动化和智慧化发展势不可挡，而高端智能装备的广泛应用是实现制造业升级的基础。

（3）劳动力成本的提高促使企业大量使用自动化设备

近年来，劳动工人的增加速度已经不能满足国内制造业规模扩张的速度，用工难的问题困扰着越来越多的制造业企业，加上日益上涨的劳动力成本影响，我国制造业企业正面临着巨大的产业升级压力，迫使制造业企业生产使用的机械设备朝自动化、智能化方向发展。人工成本的不断上涨迫使部分制造业企业开始采用自动化程度更高的生产设备，以抵御人工成本不断上涨带来的不利影响，这将增加对由伺服系统组成的工业自动化产品的需求。

2、挑战

（1）行业基础较为薄弱

与美国、德国、日本等工业发达国家相比，我国伺服系统行业起步较晚，伺服系统研发、生产水平相对较低。通过学习模仿与自主创新，我国伺服系统行业发展迅速，出现了众多伺服系统厂商，但大多规模偏小，技术力量薄弱，在高端伺服系统领域还难以与国际知名厂商相竞争，为下游客户提供全过程的研发、设计、制造及服务的能力也有待提升。因此，国内厂商需要加大资源投入，不断提升产品性能、技术能力与服务水平，才能逐步梳理品牌形象和市场剩余，才能在市场竞争中脱颖而出。

（2）中小型企业自动化改造实力较弱

我国制造业中，中小型企业占据较大市场份额，作为伺服系统行业的潜在下游，中小型制造类企业可能存在资金实力不足、生产环境不匹配、停工成本等因素，导致自动化生产难以在中小型制造业企业普及，可能会对伺服系统行业整体发展产生不利影响，降低伺服系统的需求，使得伺服系统行业推进速度降低，不利于伺服系统行业的发展。

（3）高端人才短缺

人才是科技发展的基础。工业自动化行业属于技术密集型产业，涉及计算机软件技术、电子技术、电气技术、嵌入式软硬件技术、通讯技术、材料设计、机电一体化设计、系统集成等众多技术，对于技术人员的知识背景、研发能力及行业经验积累均有较高要求。虽然近年来国家对工业自动化行业给予鼓励和支持，而我国工业自动化研发起步较晚，具有行业经验和技术能力的高层次复合型人才的匮乏，在一定程度上制约了行业的快速发展。

（4）产业配套有待进一步提升

伺服系统制造业属于技术密集型产业，技术综合性较强，行业整体水平的提升既需要厂商自身具备较强的研发及制造能力，也需要相关基础配套行业提供有力支撑。虽然我国的基础材料及精密零部件等产业发展取得一定成效，但部分高端精密零配件的配套能力相对薄弱，对进口具有一定的依赖。

九、竞争格局

目前，我国伺服系统行业市场份额占比最大的是汇川技术，市场份额达23%。其次是西门子、三菱、安川等国际知名品牌，市场份额占比分别为10%、8%、7%。国产伺服系统凭借产品性价比高、交期短、客户需求快速响应的优势抢占中低端工业自动化市场的外资份额。随着我国工业自动化和机器人技术的不断发展，国内伺服系统企业迅速崛起，国产替代加速。禾川科技、埃斯顿、信捷电气、雷赛智能等国产品牌紧随其后，市场份额占比分别为4%、4%、3%、3%。

十、发展趋势

我国伺服系统行业未来将朝着智能化、高性能和高精度化以及网络化发展趋势。伺服系统的智能化控制需求一方面为加工本身要求有更高的加工控制精度、生产效率和产品一致性，为满足需求，视觉系统未来在运动控制行业会得到越来越广泛的应用。促使伺服系统具备更高的自主学习、适应性和灵活性。随着工业自动化的发展，对产品质量和生产效率的不断追求，伺服系统更新换代速度加快。高性能化是伺服系统的核心竞争力。芯片运算能力的提升、电机控制算法的优化、编码技术的升级等，为伺服系统性能的提升提供了基础。且随着工业自动化的深入发展，伺服系统性能以及精度也将不断提升。且随着现场总线技术和工业以太网技术快速发展，现场总线技术在控制领域的应用越来越广泛，网络化已然成为伺服系统行业的发展主流。