摘要：隨著“工業(yè)4.0”全新概念的提出及“智能制造”戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，工業(yè)自動(dòng)化需求越發(fā)強(qiáng)烈，工業(yè)機(jī)器人的需求量逐年攀升。作為工業(yè)機(jī)器人核心零部件之一的伺服器也迎來了廣闊的發(fā)展空間，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2022年中國工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到35.45億元，同比增長(zhǎng)20.6%，占伺服系統(tǒng)總市場(chǎng)規(guī)模的比重為17%。未來隨著工業(yè)機(jī)器人滲透率進(jìn)一步提升，工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)規(guī)模將在2026年達(dá)到78.6億元，占比也將逐年提升。

一、定義及分類

伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)終端執(zhí)行結(jié)構(gòu)根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)包括位移、轉(zhuǎn)速和力矩等維度動(dòng)作的設(shè)備總稱。伺服系統(tǒng)按執(zhí)行元件工作方式的不同，一般可以分為液壓伺服系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)，目前電氣伺服系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。

伺服系統(tǒng)主要包括伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、指令機(jī)構(gòu)三大部分。伺服驅(qū)動(dòng)器，又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，按控制命令的要求對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，向電機(jī)線圈供應(yīng)電壓、電流，其作用類似于變頻器作用于普通交流電機(jī)，一般含有電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三個(gè)嵌入式伺服環(huán)路，環(huán)路間相互作用，對(duì)信號(hào)進(jìn)行匯總、分析、修正，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制。指令機(jī)構(gòu)發(fā)脈沖或者給速度，用于配合驅(qū)動(dòng)器正常工作。伺服電機(jī)可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，按照位置、力矩或速度指令精確地控制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)嵌的編碼器將伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，完成閉環(huán)控制。

二、行業(yè)政策

以工業(yè)機(jī)器人為代表的工業(yè)自動(dòng)化作為推進(jìn)信息化、智能化與工業(yè)化深度融合的先進(jìn)行業(yè)，是我國重點(diǎn)關(guān)注的主要方向。近年來，我國中央政府及地方政府出臺(tái)了一系列政策，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)企業(yè)加大對(duì)工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)等核心零部件的研發(fā)力度，提升產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力。工信部、財(cái)政部等部門在2023年9月發(fā)布的《機(jī)械行業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)工作方案（2023—2024年）》中提出，要實(shí)施基礎(chǔ)產(chǎn)品可靠性“筑基”工程，重點(diǎn)提升工業(yè)機(jī)器人用精密減速器等專用零部件可靠性、一致性、穩(wěn)定性。地方層面，2023年6月，北京市人民政府發(fā)布了《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2023—2025年）》，提出在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，支持企業(yè)與高校院所合作，研制大功率、高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高可靠的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及智能一體化關(guān)節(jié)等。

三、行業(yè)壁壘

1、客戶壁壘

在工業(yè)機(jī)器人中，伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)一般安裝在機(jī)器人的關(guān)節(jié)處，而機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)離不開伺服系統(tǒng)，關(guān)節(jié)越多，機(jī)器人的柔性和精準(zhǔn)度越高，伺服系統(tǒng)決定了工業(yè)機(jī)器人的響應(yīng)速度、負(fù)載能力、控制連續(xù)性、調(diào)速范圍和運(yùn)行穩(wěn)定性等多項(xiàng)重要參數(shù)，是工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作、柔性制造的核心決定因素。因此，工業(yè)機(jī)器人廠商通常對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)供應(yīng)商的選擇較為謹(jǐn)慎，產(chǎn)品需要經(jīng)過嚴(yán)格的驗(yàn)證才能進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人廠商供貨體系，且一旦形成合作，為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，工業(yè)機(jī)器人廠商通常不會(huì)輕易更換供應(yīng)商，對(duì)新進(jìn)入者形成了較高的壁壘。

2、技術(shù)壁壘

伺服行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)。伺服系統(tǒng)整合了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括自動(dòng)化控制技術(shù)、微電子技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)等，對(duì)企業(yè)的技術(shù)水平要求較高。且相較于其它伺服系統(tǒng)，機(jī)器人伺服系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)中的高端產(chǎn)品，對(duì)調(diào)速范圍、可靠性、穩(wěn)定性等諸多方面均提出更高的要求。因此行業(yè)技術(shù)要求更高，技術(shù)壁壘也更加突出。

3、規(guī)模經(jīng)濟(jì)壁壘

行業(yè)存在規(guī)模經(jīng)濟(jì)壁壘。隨著行業(yè)的逐步成熟和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，沒有形成一定規(guī)模的企業(yè)已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，其因產(chǎn)銷量小而無法在采購、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)等各方面形成大企業(yè)所具有的成本優(yōu)勢(shì)，更沒有大量資金在研發(fā)上進(jìn)行大的投入來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)迭代，發(fā)展嚴(yán)重缺乏持續(xù)性，較難適應(yīng)當(dāng)前日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

四、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、指令機(jī)構(gòu)三大部分組成，上游原材料包括稀土磁材、硅鋼金屬等，零部件包括電子元器件、IC芯片、傳感器、五金件等。中游為工業(yè)機(jī)器人伺服器制造。下游可應(yīng)用于焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、裝配機(jī)器人等各類工業(yè)機(jī)器人中。

工業(yè)機(jī)器人伺服器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

稀土永磁材料

北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司

江西金力永磁科技股份有限公司

煙臺(tái)正海磁性材料股份有限公司

英洛華科技股份有限公司

硅鋼金屬

寶山鋼鐵股份有限公司

北京首鋼股份有限公司

重慶望變電氣（集團(tuán)）股份有限公司

浙江華贏新材科技股份有限公司

電子元器件

傳感器

上游

德國西門子股份公司

三菱電機(jī)株式會(huì)社

日本安川電機(jī)株式會(huì)社

深圳市匯川技術(shù)股份有限公司

中游

焊接機(jī)器人

搬運(yùn)機(jī)器人

碼垛機(jī)器人

噴涂機(jī)器人

下游

2、行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）深圳市匯川技術(shù)股份有限公司

匯川技術(shù)主要為設(shè)備自動(dòng)化/產(chǎn)線自動(dòng)化/工廠自動(dòng)化提供變頻器、伺服系統(tǒng)、PLC/HMI、高性能電機(jī)、傳感器、機(jī)器視覺等工業(yè)自動(dòng)化核心部件及工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，為新能源汽車行業(yè)提供電驅(qū)&電源系統(tǒng)，為軌道交通行業(yè)提供牽引與控制系統(tǒng)。在機(jī)器人業(yè)務(wù)中，公司主要為下游行業(yè)客戶提供SCARA機(jī)器人、六關(guān)節(jié)機(jī)器人、視覺系統(tǒng)、高精密絲杠、控制系統(tǒng)等整機(jī)及零部件解決方案。同時(shí)，公司工業(yè)機(jī)器人的核心部件，如減速機(jī)、電控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、絲杠、本體均已實(shí)現(xiàn)自制。2023年前三季度匯川技術(shù)營業(yè)收入為201.21億元，同比增長(zhǎng)23.89%；歸屬于上市公司股東的凈利潤為33.19億元，同比增長(zhǎng)7.60%。

（2）浙江禾川科技股份有限公司

禾川科技主要從事工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及應(yīng)用集成，主要產(chǎn)品包括伺服系統(tǒng)和PLC。伺服產(chǎn)品包括伺服系統(tǒng)內(nèi)的伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和編碼器，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、光伏、鋰電、機(jī)械手、3C、物流等多個(gè)行業(yè)。公司自主研發(fā)了伺服系統(tǒng)、PLC、傳感、芯片類產(chǎn)品的核心技術(shù)，主要技術(shù)涵蓋電機(jī)控制技術(shù)、伺服控制技術(shù)、算法調(diào)整技術(shù)、編碼器技術(shù)、圖像識(shí)別傳感技術(shù)、芯片技術(shù)等。2023年上半年禾川科技伺服系統(tǒng)營業(yè)收入為4.5億元，業(yè)務(wù)毛利率為28.69%。

五、行業(yè)現(xiàn)狀

隨著“工業(yè)4.0”全新概念的提出及“智能制造”戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，工業(yè)自動(dòng)化需求越發(fā)強(qiáng)烈，工業(yè)機(jī)器人的需求量逐年攀升，2023年中國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量31.6萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)4.29%，預(yù)計(jì)2024年市場(chǎng)銷量有望突破32萬臺(tái)，市場(chǎng)整體延續(xù)微增態(tài)勢(shì)。作為工業(yè)機(jī)器人核心零部件之一的伺服器也迎來了廣闊的發(fā)展空間，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2022年中國工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到35.45億元，同比增長(zhǎng)20.6%，占伺服系統(tǒng)總市場(chǎng)規(guī)模的比重為17%。未來隨著工業(yè)機(jī)器人滲透率進(jìn)一步提升，工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)規(guī)模將在2026年達(dá)到78.6億元，占比也將逐年提升。

六、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）國家產(chǎn)業(yè)政策支持工業(yè)制造升級(jí)

工業(yè)自動(dòng)化是國家產(chǎn)業(yè)政策重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)的行業(yè)，多個(gè)政府部門先后出臺(tái)《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于加快傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見》等一系列政策或指導(dǎo)意見，鼓勵(lì)行業(yè)的快速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，整體及核心零部件的發(fā)展受到了國家政策的大力支持，為工業(yè)機(jī)器人用伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)等核心零部件營造了良好的經(jīng)營環(huán)境。

（2）下游提升空間廣闊

近年來，在政策及市場(chǎng)雙重驅(qū)動(dòng)下，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了明顯成效，我國已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國，裝機(jī)量位居全球首位。但從工業(yè)機(jī)器人平均密度來看，我國較韓國、新加坡仍有一定的差距，工業(yè)機(jī)器人在未來的發(fā)展前景仍舊十分廣闊。在此背景下，工業(yè)機(jī)器人伺服器需求將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

（3）國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升

近年來，國內(nèi)廠商自主研發(fā)的伺服系統(tǒng)開始進(jìn)入快速發(fā)展階段，尤其是在疫情期間，物流不暢等因素致日韓、歐美等企業(yè)交貨期延長(zhǎng)，而國產(chǎn)企業(yè)憑借著產(chǎn)品供應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定及產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)整靈活度較高等優(yōu)勢(shì)迅速搶占市場(chǎng)份額，我國伺服系統(tǒng)行業(yè)國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升，2022年伺服電機(jī)的國產(chǎn)化率已達(dá)31.34%。

2、不利因素

（1）部分核心零部件依賴進(jìn)口

伺服系統(tǒng)核心技術(shù)之一就是高精度的編碼器，編碼器占伺服電機(jī)成本的30%，其分辨率決定了控制精度。機(jī)器人上用的多圈絕對(duì)值編碼器和芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口，是導(dǎo)致國產(chǎn)伺服電機(jī)不能完全替代進(jìn)口產(chǎn)品的主要原因。且國產(chǎn)伺服電機(jī)體積普遍較大，很難應(yīng)用在對(duì)伺服電機(jī)的尺寸有嚴(yán)格要求高檔機(jī)器人中。

（2）國內(nèi)廠商與國際龍頭企業(yè)尚存在一定差距

工業(yè)機(jī)器人伺服器屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，技術(shù)難點(diǎn)主要在于是否具備自調(diào)整功能、伺服驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)速度、編碼器精度等，國外龍頭廠商憑借多年來持續(xù)的研發(fā)投入和對(duì)先進(jìn)技術(shù)的不斷探索在相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，而我國伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)起步較晚，致使國內(nèi)外機(jī)器人用伺服器的技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、品類差距較大。未來行業(yè)國產(chǎn)化水平有待進(jìn)一步提升。

（3）專業(yè)技術(shù)人才供不應(yīng)求

工業(yè)機(jī)器人伺服器行業(yè)需要持續(xù)投入研發(fā)資源、不斷更新技術(shù)、對(duì)市場(chǎng)做出快速反應(yīng)，持續(xù)滿足下游客戶對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)和功能特性的多樣化要求。研發(fā)技術(shù)人員是企業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，目前專業(yè)技術(shù)人才的供不應(yīng)求一定程度上制約了行業(yè)的發(fā)展。且人才的培養(yǎng)需要一定的時(shí)間和適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，未來一段時(shí)間內(nèi)，行業(yè)仍將面臨著高端技術(shù)人才供不應(yīng)的局面。

七、競(jìng)爭(zhēng)格局

我國伺服系統(tǒng)市場(chǎng)主要分為日韓品牌、歐美品牌和國產(chǎn)品牌三大陣營。此前，由于需要的技術(shù)水平較高，伺服系統(tǒng)市場(chǎng)一直為外資品牌主導(dǎo)。近年來，匯川技術(shù)、禾川科技等國內(nèi)廠商不斷加大伺服系統(tǒng)的研發(fā)投入，提升產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平，在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)替代，市場(chǎng)份額不斷提升。2022年，在我國整個(gè)伺服系統(tǒng)領(lǐng)域，匯川技術(shù)以24.3%的市場(chǎng)份額位居第一。外資品牌西門子、三菱電機(jī)、安川電機(jī)、松下電器市場(chǎng)份額位居第二至第五。

八、發(fā)展趨勢(shì)

目前，工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車制造、食品加工、金屬制造等領(lǐng)域中。未來，隨著技術(shù)的不斷突破及勞動(dòng)力成本的提升，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)展，對(duì)伺服器產(chǎn)品的性能要求也將不斷提升，高性能、高精度等伺服器需求將持續(xù)增加。同時(shí)，“驅(qū)控一體化”為行業(yè)發(fā)展重要趨勢(shì)，驅(qū)控一體化是將伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器與上位機(jī)控制器集成在一起，實(shí)現(xiàn)縮小體積、減輕重量和提高性能的目的。驅(qū)控一體化集成可在有效提高伺服系統(tǒng)靈活性、可靠性的同時(shí)降低成本，使伺服系統(tǒng)在更短的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜的控制算法，通過共享內(nèi)存即時(shí)傳輸更多的控制、動(dòng)態(tài)信息，提高內(nèi)部通信速度。