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運(yùn)動控制市場發(fā)展有利驅(qū)動因素及技術(shù)水平特點(diǎn)（附報告目錄）

1、行業(yè)概況

運(yùn)動控制起源于20世紀(jì)30年代的伺服控制理論，到了20世紀(jì)80年代，運(yùn)動控制產(chǎn)品在主要工業(yè)化國家和地區(qū)已得到廣泛應(yīng)用。運(yùn)動控制器作為運(yùn)動控制系統(tǒng)的核心，經(jīng)歷了不斷的更新?lián)Q代。早期的運(yùn)動控制器是以單片機(jī)或微處理器為核心的，這類運(yùn)動控制器速度較慢，精度不高，成本相對較低。之后產(chǎn)生了以專業(yè)芯片（ASIC）作為核心處理器的運(yùn)動控制器。目前被廣泛使用的運(yùn)動控制器主要是基于 PCI 總線的以 DSP 和 FPGA 作為核心處理器的開放式運(yùn)動控制器。同時，將運(yùn)動控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合是當(dāng)前一個新的研究發(fā)展方向。

運(yùn)動控制行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

資料來源：普華有策

相關(guān)報告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2020-2026年運(yùn)動控制市場前瞻與投資戰(zhàn)略咨詢報告》

2、行業(yè)產(chǎn)品劃分

運(yùn)動控制系統(tǒng)多種多樣，但從基本結(jié)構(gòu)上看，一個典型的運(yùn)動控制系統(tǒng)主要由三部分組成：運(yùn)動控制器、電力電子功率驅(qū)動裝置和電動機(jī)，其中，運(yùn)動控制器是運(yùn)動控制系統(tǒng)的核心，電力電子功率變換裝置為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，電動機(jī)為控制對象，為控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

控制器產(chǎn)品無論是在外形、功能和軟件程序上的差異都很大，按照所屬類型可以劃分為 PC-based（基于個人電腦）、PLC-based（基于可編程邏輯控制器）、獨(dú)立式（專用）控制器和 CNCs（專用數(shù)控加工中心）幾類。

運(yùn)動控制器目前主要應(yīng)用于機(jī)床、紡織機(jī)械、橡塑機(jī)械、印刷機(jī)械和包裝機(jī)械行業(yè)，占我國運(yùn)動控制市場銷售額的 80%以上。而食品飲料機(jī)械、煙草機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備和科研設(shè)備行業(yè)對運(yùn)動控制器的需求由于和日常生活緊密相關(guān)，這些終端消費(fèi)一直處于穩(wěn)定增長中，所以該類機(jī)械行業(yè)對運(yùn)動控制器的需求保持穩(wěn)步增長。

根據(jù)控制系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理的不同，運(yùn)動控制系統(tǒng)可分為步進(jìn)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)兩大類。步進(jìn)系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動的裝置，電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系，在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，其應(yīng)用已十分廣泛；伺服系統(tǒng)中的伺服電機(jī)是一種將收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)），也就是說伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，它每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)編碼器的脈沖形成了呼應(yīng)，所以它是閉環(huán)控制，而步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)控制。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。

伺服系統(tǒng)由于具備精度高、響應(yīng)速度快、效率高、可實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩輸出等優(yōu)異的性能特點(diǎn)，在對精度要求高的行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)普遍應(yīng)用于機(jī)床、包裝印刷、電子設(shè)備、紡織、塑料等行業(yè)，而且應(yīng)用的范圍還在不斷擴(kuò)大。

相對于運(yùn)動控制器，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)這類執(zhí)行機(jī)構(gòu)的通用性要高很多。在面對不同的應(yīng)用領(lǐng)域時，步進(jìn)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)供應(yīng)商可以提供不同功率的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

此外，運(yùn)動控制產(chǎn)品按應(yīng)用領(lǐng)域可以分為 CNC（數(shù)控機(jī)床 ComputerNumerical Control）和 GMC（通用運(yùn)動控制 General Motion Control）兩大類。CNC 主要以機(jī)床行業(yè)為代表，而 GMC 市場更加多元化，即所面對的應(yīng)用行業(yè)更加寬廣。

3、行業(yè)競爭格局

目前，日本廠商占據(jù)我國運(yùn)動控制市場的主導(dǎo)地位，包括 CNC 市場和 GMC市場。其產(chǎn)品性能和價格迎合了廣大機(jī)械制造商的要求和使用習(xí)慣，并且借助代理商渠道，日系廠商的行業(yè)和客戶積累較多；來自歐美的供應(yīng)商主要服務(wù)中高端OEM 市場，提供高性能運(yùn)動控制產(chǎn)品和整套解決方案，產(chǎn)品價格普遍較高；而國內(nèi)供應(yīng)商主要為中低端運(yùn)動控制市場提供產(chǎn)品和服務(wù)，在部分領(lǐng)域也與日本供應(yīng)商展開競爭，而歐美供應(yīng)商所在的高端市場暫時沒有受到國內(nèi)廠商的沖擊。

我國 GMC 市場面對多元化的應(yīng)用行業(yè)，能為中小廠商提供更多機(jī)會，定位于比較特殊或縫隙的應(yīng)用行業(yè)。整體而言，GMC 市場仍是日本供應(yīng)商占據(jù)主導(dǎo)地位，歐美供應(yīng)商次之。

從整個運(yùn)動控制市場來看，主流供應(yīng)商仍是日本和歐美的國際知名廠商。法拉克提供中端性價比較高的 CNC 整體方案；三菱電機(jī)提供 GMC 和 CNC 產(chǎn)品，近年來獲得較大成功；西門子的 CNC 從高端到低端涵蓋風(fēng)力發(fā)電、波紋紙等眾多終端用戶；松下和安川通過分銷商銷售具有較強(qiáng)的性價比優(yōu)勢；德國的博世力士樂和貝加萊、美國科爾摩根伺服是特殊行業(yè)專用伺服的領(lǐng)導(dǎo)者。在本地供應(yīng)商中，廣州數(shù)控和華中數(shù)控能在 CNC 領(lǐng)域提供整體解決方案，其它大部分供應(yīng)商集中在中低端機(jī)床行業(yè)。

國內(nèi)眾多生產(chǎn)廠商中，以控制器為核心的且能為客戶提供系統(tǒng)解決方案的供應(yīng)商包括：上海維宏電子科技股份有限公司、深圳市雷賽智能控制股份有限公司、成都樂創(chuàng)自動化技術(shù)股份有限公司、固高科技（深圳）有限公司、深圳眾為興技術(shù)股份有限公司等少數(shù)幾家。

4、行業(yè)技術(shù)水平及技術(shù)特點(diǎn)

（1）運(yùn)動控制產(chǎn)品智能化程度不高

通過進(jìn)行持續(xù)的研發(fā)投入和技術(shù)積累，國外廠商的運(yùn)動控制產(chǎn)品不但功能強(qiáng)大、而且智能化程度很高。相比之下，國內(nèi)廠家的運(yùn)動控制產(chǎn)品智能化水平較低。一方面，我國控制器的智能化水平還處于技術(shù)探索和產(chǎn)品開發(fā)階段:另一方面，在伺服驅(qū)動系統(tǒng)的易用性和自適應(yīng)上，與國外的先進(jìn)水平還有很大差距，如何保證電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)能夠自動適應(yīng)機(jī)械負(fù)載隨時間變化的運(yùn)動特性，并保持穩(wěn)定的性能表現(xiàn)，是目前亟待突破的核心技術(shù)。.

（2）運(yùn)動控制產(chǎn)品集成化程度不高

運(yùn)動控制類產(chǎn)品主要包括控制器、驅(qū)動器、電機(jī)等核心部件，相互之間需要復(fù)雜的電纜進(jìn)行相互連接，具有接線人工成本高、占用空間大、電纜信號易受干擾等缺點(diǎn)。目前，國外廠商已普遍采用一體化模式進(jìn)行兩個甚至多個部件的集成，例如智能一體式電機(jī)將伺服電機(jī)、驅(qū)動器、單軸控制器、總線通訊集成于一體。但是國內(nèi)產(chǎn)品目前仍多為單體型運(yùn)動控制部件，多功能集成的運(yùn)動控制技術(shù)仍處于開發(fā)或適用階段，與國外產(chǎn)品的集成化程度相比有較大差距。

（3）運(yùn)動控制系統(tǒng)多以信息孤島型單機(jī)設(shè)備為載體

目前國內(nèi)制造設(shè)備主要以信息孤島型的單機(jī)設(shè)備為主，其運(yùn)動控制系統(tǒng)難以與工廠管理信息系統(tǒng)和外部互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)上的互聯(lián)互通，設(shè)備之間的信息傳遞普遍采用數(shù)字I0控制模式，傳遞的信息量有限。同時，每臺設(shè)備采用的控制模式和生產(chǎn)模式的不同，導(dǎo)致企業(yè)在數(shù)據(jù)收集方面存在缺失，并且制造設(shè)備和運(yùn)動控制系統(tǒng)在后續(xù)的改造和升級方面存在較大的困難。

（4）運(yùn)動控制方式以脈沖指令型為主

國內(nèi)運(yùn)動控制產(chǎn)品的控制模式經(jīng)過了模擬:量指令模式到脈沖指令模式的轉(zhuǎn)變，脈沖式接口是現(xiàn)階段國內(nèi)產(chǎn)品的主流接口形式，具有簡單、易用、低成本的優(yōu)點(diǎn)。但隨著機(jī)器設(shè)備智能化水平的逐步提升，其缺點(diǎn)也逐步凸顯，主要表現(xiàn)在:信息傳遞上過于簡單、易受干擾，控制信息從控制端到執(zhí)行端的傳遞有可能出現(xiàn)信息缺失和無法監(jiān)控，同時整個系統(tǒng)的反饋信息量極為有限;多軸應(yīng)用場合接線復(fù)雜:故障排查困難等。目前國外廠商已廣泛采用工業(yè)現(xiàn)場總線來解決設(shè)備內(nèi)部和設(shè)備之間的信息傳遞問題，而國內(nèi)廠商的總線控制技術(shù)總體上仍處于研究開發(fā)和小范圍試用階段，并未在設(shè)備制造業(yè)中進(jìn)行全面普及和廣泛應(yīng)用。

5、有利行業(yè)發(fā)展驅(qū)動因素

（1）國家產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵和支持

運(yùn)動控制產(chǎn)品作為自動化設(shè)備的動作控制系統(tǒng)，是機(jī)械設(shè)備自動化的核心部件，是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要前提，其發(fā)展水平也體現(xiàn)了一個國家制造業(yè)的綜合水平，因此政府部門]對運(yùn)動控制產(chǎn)品十分重視。

《中國制造2025》提出要“推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合，加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品。組織研發(fā)具有深度感知、智慧決策、自動執(zhí)行功能的高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、增材制造裝備等智能制造裝備以及智能化生產(chǎn)線，突破新型傳感器、智能測量儀表、工業(yè)控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)及驅(qū)動器和減速器等智能核心裝置，推進(jìn)工程化和產(chǎn)業(yè)化”。

2016年12月，工信部發(fā)布《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，明確提:出要面向企業(yè)智能制造發(fā)展需求，推動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)分工協(xié)作、共同發(fā)展，逐步形成以智能制造系統(tǒng)集成商為核心、各領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)聯(lián)合推進(jìn)、--大批定位于細(xì)分領(lǐng)域的“專精特”企業(yè)深度參與的智能制造發(fā)展生態(tài)體系。加快培育一批有行業(yè)、專業(yè)特色系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商;做優(yōu)做強(qiáng)一批傳感器、智能儀表、控制系統(tǒng)、伺服裝置、工業(yè)軟件等“專精特”配套企業(yè)。國家產(chǎn)業(yè)政策的大力支持為本行業(yè)提供了良好的外部發(fā)展環(huán)境。

（2）國產(chǎn)自動化設(shè)備替代進(jìn)口的趨勢促進(jìn)行業(yè)發(fā)展

我國運(yùn)動控制行業(yè)起步較晚，早期在產(chǎn)品的可靠性上與國外企業(yè)存在較大的差距，但經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)一些優(yōu)秀廠商技術(shù)水平在不斷提高，并逐步縮小與國外品牌的差距，加快了對國外品牌的替代速度，國內(nèi)廠商的市場份額持續(xù)擴(kuò)大。未來幾年，隨著國內(nèi)廠商在產(chǎn)品技術(shù)及市場推廣.上的進(jìn)一步提升，借助國內(nèi)制造業(yè)升級帶來的機(jī)床、電子制造設(shè)備、紡織機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)展的契機(jī)，本土品牌的市場份額將繼續(xù)穩(wěn)步提高。

（3）上游行業(yè)技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)運(yùn)動控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展

近年來，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展以及上游電子元器件技術(shù)應(yīng)用水平的不斷提升，推動了運(yùn)動控制技術(shù)向驅(qū)動交流化和數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，并向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，原來一些不能實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)用開始成為可能。隨著以太網(wǎng)、USB、處理器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，-些功率電子器件的成本更低，性能更好，也促進(jìn)了運(yùn)動控制產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提升。

（4）產(chǎn)業(yè)升級對制造業(yè)自動化、智能化提出更高的要求

目前，國內(nèi)制造業(yè)正面臨著產(chǎn)業(yè)升級的壓力，企業(yè)要突破發(fā)展瓶頸，需要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、檔次和附加值，改變以往粗放型的經(jīng)濟(jì)增長模式。國內(nèi)制造業(yè)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)相比，其差距主要體現(xiàn)在自動化水平方面，發(fā)達(dá)國家在大批量生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷向訂制化、智能化、集成化方向發(fā)展，從生產(chǎn)加工到檢測包裝，全程采用自動化控制技術(shù)，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。國內(nèi)企業(yè)要縮小這部分差距，需要在自動化產(chǎn)品和技術(shù)方面不斷加大投入，進(jìn)而不斷增加對運(yùn)動控制產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案的需求。

（5）勞動力成本的提高促使企業(yè)大量使用自動化設(shè)備

近年來，勞動工人的增加速度已經(jīng)不能滿足國內(nèi)制造業(yè)規(guī)模擴(kuò)“張的速度，用工難的問題困擾著越來越多的制造業(yè)企業(yè),加上日益上漲的勞動力成本影響，我國制造業(yè)企業(yè)正面臨著巨大的產(chǎn)業(yè)升級壓力，迫使制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)使用的機(jī)械設(shè)備朝自動化、智能化方向發(fā)展。

6、進(jìn)入本行業(yè)的主要障礙

（1）人才壁壘

運(yùn)動控制行業(yè)所涉及的技術(shù)研究和開發(fā)屬于涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，既要求關(guān)鍵技術(shù)人員具備電子、自動化控制以及機(jī)電一體化較強(qiáng)的理論知識，又需要其擁有多年豐富的行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且銷售人員不僅需要具備較強(qiáng)的市場營銷能力，還需要掌握相關(guān)技術(shù)原理、熟悉產(chǎn)品性能指標(biāo)等；此外，我國運(yùn)動控制行業(yè)起步較晚，在核心控制算法、嵌入式系統(tǒng)軟件、軌跡控制、二次開發(fā)等方面缺乏大量專業(yè)人才。行業(yè)所面對的市場變化與技術(shù)不斷創(chuàng)新，要求具有大批經(jīng)驗(yàn)豐富和響應(yīng)迅速的銷售人員和管理人員，這些高層次人才的培養(yǎng)和積累也需要一定的時間。因此，本行業(yè)對于新進(jìn)入者，具有一定的人才壁壘。

（2）技術(shù)壁壘

運(yùn)動控制或自動化控制涉及電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)等多學(xué)科多領(lǐng)域技術(shù)。近年來隨著電力電子器件的發(fā)展和國內(nèi)自動化控制技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了依靠低成本優(yōu)勢的本土企業(yè)，大量涌入中低端市場。由于規(guī)模小、技術(shù)相對落后，尤其在核心的嵌入式硬件平臺及可靠性技術(shù)、運(yùn)動控制算法優(yōu)化、行業(yè)控制系統(tǒng)集成技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、電機(jī)制造技術(shù)等方面投入不足，在產(chǎn)品的整機(jī)設(shè)計和可靠性設(shè)計技術(shù)方面與國際品牌廠商相比還有比較大的差距，因此要想進(jìn)入中高端市場存在較大的技術(shù)壁壘。

（3）市場壁壘

運(yùn)動控制市場目前主要被日本和歐美廠商占據(jù)，國內(nèi)企業(yè)所占份額較小。而在僅有的市場份額中，一批先期進(jìn)入該行業(yè)的國內(nèi)企業(yè)擁有先發(fā)優(yōu)勢，并形成較穩(wěn)定客戶群。新進(jìn)企業(yè)想在較小的份額中奪取市場困難較大。

（4）客戶壁壘

運(yùn)動控制產(chǎn)品是智能制造裝備的核心部件之一?？蛻魰C合考慮產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、服務(wù)及時性、技術(shù)延續(xù)性等多方面因素，客戶更換產(chǎn)品供應(yīng)商可能會造成質(zhì)量不能保障、技術(shù)服務(wù)不能延續(xù)等風(fēng)險，因此對原有供應(yīng)商形成一定程度的依賴，其他供應(yīng)商短時間內(nèi)難以取得用戶的信任。

具備一定規(guī)模和實(shí)力的運(yùn)動控制產(chǎn)品供應(yīng)商不僅提供產(chǎn)品，還提供配套的技術(shù)服務(wù)。隨著客戶制造自動化設(shè)備的技術(shù)日益復(fù)雜，越來越多的客戶需要供應(yīng)商從產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)即介入，采用委托開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)等方式，為客戶提供所需的產(chǎn)品和技術(shù)解決方案。在合作開發(fā)過程中，供應(yīng)商能更加深入了解下游客戶的需求并提供配套方案，從而強(qiáng)化與客戶的緊密協(xié)作與互動。行業(yè)新進(jìn)入者則因缺少與下游客戶深入溝通的渠道和機(jī)會，進(jìn)入行業(yè)的難度加大。