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通用设备行业工控:通用板块似明珠璀璨工控行业如明月光辉-231004(52页).pdf

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通用设备行业工控:通用板块似明珠璀璨工控行业如明月光辉-231004(52页).pdf

1、1证券研究报告作者:行业评级:上次评级:行业报告|请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明通用设备通用设备强于大市强于大市2023年10月04日分析师 朱晔SAC执业证书编号:S01分析师 张钰莹 SAC执业证书编号:S02工控:通用板块似明珠璀璨,工控行业如明月光辉工控:通用板块似明珠璀璨,工控行业如明月光辉行业深度研究2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明1)底部需求承压底部需求承压,静候周期拐点静候周期拐点顺周期:顺周期:工控是典型的顺周期行业,工控及自动化行业股价趋势与库存周期相匹配,工业企业库存周期平均运行42个月左右,本轮周期已经运行37

2、个月,下行14个月。趋势趋势1:行业有望充分受益于需求“量”的周期回暖和需求“质”的自动化加速、数字化升级,根据根据MIR数据数据,2025年我国工业年我国工业自动化市场规模预计将达自动化市场规模预计将达3107.51亿;根据亿;根据Frost&Sullivan数据显示数据显示,预计到预计到2025年全球工业自动化市场规模到将年全球工业自动化市场规模到将5436.6亿美元亿美元。趋势趋势2:国产工业自动化控制产品在产品适应性、技术服务、性价比等方面逐步显现出优势,国内企业整体市场份额不断提升,2023Q1低压变频器低压变频器/伺服伺服/大大PLC/小小PLC国产份额分别达到国产份额分别达到38

3、.2%/51.3%/5.5%/36.1%。2)PLC:小型:小型PLC竞争激烈竞争激烈,中大型中大型PLC壁垒更高壁垒更高中小型中小型PLC市场竞争相对分散市场竞争相对分散,国产中大型国产中大型PLC缺乏竞争力:缺乏竞争力:2021年Top2占据了我国小型PLC市场约49%的份额,汇川和信捷排名升至5/6位,市场竞争力持续提升;中大型PLC市场,Top3占据72%的市场份额,中国企业在中大型PLC市场中竞争力不足。亿渡数亿渡数据预计据预计2026年中国年中国PLC市场规模增长至市场规模增长至193.03亿元亿元,2022-2026年期间年期间CAGR为为4.65%。3)变频器:低压市场国产替代

4、变频器:低压市场国产替代,高压市场外资主导高压市场外资主导高压变频器市场目前由外资企业主导,短期价格竞争仍为主要手段,价格延续下滑趋势,未来市场将是一个品牌集中度较高、竞争更有序的市场;低压变频器随着国产品牌定制化能力以及产品研发制造实力的提升,国产份额持续扩大。前瞻研究院预计前瞻研究院预计2027年变频器市场规模或将突破年变频器市场规模或将突破900亿元亿元,2022-2027年期间年期间CAGR7.44%。4)伺服系统:外资品牌主导伺服系统:外资品牌主导,头部效应显著头部效应显著通用伺服仍以外资为主通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高:专用伺服国产化较高:根据根据MIR预测预测,我国通

5、用我国通用/专用伺服市场规模预计专用伺服市场规模预计2025年达年达219/60亿元亿元。伺服电机伺服电机:未来向一体化、集成化方向发展,效能进一步提升,国产化进程加快;根据前瞻研究院测算,2026年中国伺服电机行业市场规模有望达到225亿元左右;根据Grand View Research测算,全球伺服电机市场2026年有望达到77亿美元。伺服驱动:伺服驱动:驱动器成本占伺服系统约42%,根据共研网预测,我国伺服驱动市场规模预计2023年达110亿元。风险提示风险提示:宏观经济波动风险、原材料价格波动风险、新产品和技术开发风险。摘要摘要1VlYgYjWaXnVrNtPnQ9PaO8OsQrRp

6、NtQkPpOqQiNmMqP7NpOrNuOrRmNMYsPrN1.工控行业:工控行业:底部需求承压,静候周期拐点底部需求承压,静候周期拐点3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明-10-5008年1月2009年7月2011年1月2012年7月2014年1月2015年7月2017年1月2018年7月2020年1月2021年7月2023年1月库存周期(左轴)中国:PPI:全部工业品:当月同比(右轴)-500500300-100%100%300%500%700%900%2008-01-312010-01-312012-01-312014-0

7、1-312016-01-312018-01-312020-01-312022-01-31股价涨跌幅(左轴)营收同比增速(右轴)资料来源:Wind,天风证券研究所41.1.1.1.顺周期:底部需求承压,静候周期拐点顺周期:底部需求承压,静候周期拐点工控板块具有周期性:工控板块具有周期性:需求层面,下游机床和自动化设备的产量周期通常与制造业PMI走势较一致;叠加工控及自动化行业股价趋势周期与库存周期相匹配,工控是典型的顺周期行业。工业企业库存周期平均运行42个月左右,本轮已经下行14个月。四万亿刺激中美库存周期共振回升智能制造,国产替代预计预计2023年整体市场仍处于恢复阶段:年整体市场仍处于恢复

8、阶段:2023H1受宏观经济下行、市场需求低迷、出口走弱、行业周期性下滑影响,自动化产品市场规模整体呈下滑趋势;2023H1自动化整体市场规模1519亿元,同比下降2.4%;其中Q1自动化市场规模795亿元,同比下降1.9%;Q2自动化市场规模724亿元,同比下降3.1%。项目型市场表现优于项目型市场表现优于OEM市场:市场:2023H1项目型自动化市场规模944亿元,同比增长1.7%;2023H1 OEM自动化市场规模575亿元,同比下降8.4%,已连续5个季度出现同比负增长。资料来源:MIR睿工业公众号,天风证券研究所51.1.1.1.顺周期:底部需求承压,静候周期拐点顺周期:底部需求承压

9、,静候周期拐点5.20%7.00%4.70%41.40%15.40%8.30%6.50%7.60%-3.80%2.40%-0.70%-1.90%-3.10%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%00500600700800900市场规模(亿元)YoY(%)图:图:20202020-2023Q22023Q2各季度中国自动化整体市场规模(亿元,各季度中国自动化整体市场规模(亿元,%)图:图:20202020-2023Q22023Q2中国自动化中国自动化OEMOEM和项目型市场同比增长率(和项目型市场同比增长率(%)-10.70%2.10%-20

10、%-10%0%10%20%30%40%50%60%OEM市场项目型市场2023上半年上半年OEM市场需求下降明显:市场需求下降明显:小部分低基数行业正增长,大部分行业处于下滑状态;大部分OEM行业业绩较差,销售额和订单额都不理想;新能源行业需求有所增长,但行业体量相对较小,无法带动整个市场增长。2023上半年项目型市场小幅上涨:上半年项目型市场小幅上涨:从项目型行业自动化产品来看,Q2电力、汽车、采矿、化工和市政及公共设施等均有不同程度的上涨,成为上半年拉动项目型市场的主要动力,而石化连续两个季度大幅下降。资料来源:MIR睿工业公众号,天风证券研究所61.1.1.1.顺周期:底部需求承压,静候

11、周期拐点顺周期:底部需求承压,静候周期拐点图图:2023H12023H1各行业各行业OEMOEM自动化产品同比增长情况自动化产品同比增长情况图图:2023H12023H1各行业项目型自动化产品同比增长情况各行业项目型自动化产品同比增长情况-60%-40%-20%0%20%40%电梯制药机械工业机器人橡胶机械暖通空调陶瓷卫浴纸巾机械电池制造机械电子及半导体制造机械机床工程机械2023Q22023Q1-30%-20%-10%0%10%20%30%电力汽车采矿化工市政及公共设施冶金造纸石化其他2023Q22023Q1 工业自动化控制工业自动化控制:利用工业自动化技术对工业生产过程及其机电设备、工艺装

12、备进行检测与控制的工业自动化技术工具的总称;其中工业自动化技术包括机械、电子、计算机、机器视觉等多种技术。产业链产业链情况:情况:上游是各类电子元器件、电力电子器材和钣金结构件;下游广泛应用在各类制造业中,下游行业可分为OEM型和项目型,OEM市场是批量化供应,主要针对设备制造;项目型市场是指工程整体自动化系统的设计和实施。工控产品根据工控产品根据功能不同大致分位三层:控制层功能不同大致分位三层:控制层、驱动层和执行层驱动层和执行层。资料来源:MIR睿工业公众号,Hysine官网,中国传动网,前瞻产业研究院,华经产业研究院,天风证券研究所71.2.1.2.趋势趋势1 1:工业自动化升级大势所趋

13、:工业自动化升级大势所趋备注:OEM和项目型市场占比数据为中国2023H1数据 OEM市场:市场:OEM型市场涉及行业众多,其中机床和电子设备制造行业占比较大,2021年分别占比19.86%和14.63%;短期看,光伏、新能源等产业龙头快速扩张;长期看,制造业的自动化升级及碳中和政策推动节能型应用上升,均会促进工控产品OEM市场规模持续扩大。项目型市场:项目型市场:从下游行业集中度来看,项目型市场行业集中度较高,化工、石化、市政、电力、冶金五大行业的市场规模最大,2021年合计占比超60%。根据思翰产业研究院报告,预计未来化工与石化行业受益于供给侧结构性改革和行业创新的稳步推进;市政行业受益于

14、环保政策及生活需求明显增加;电力行业受益于国家对基础建设的持续投资,项目型市场有望保持稳健增长。资料来源:思翰产业研究院,中国工控网,天风证券研究所8图:图:20212021年工控产品年工控产品OEMOEM市场下游行业分布市场下游行业分布图:图:20212021年工控产品项目型市场下游行业分布年工控产品项目型市场下游行业分布22.77%14.02%11.63%8.03%6.61%4.15%3.46%2.98%2.22%1.41%1.07%21.06%化工石化市政电力冶金石油公共设施汽车建材矿业造纸其他1.2.1.2.趋势趋势1 1:工业自动化升级大势所趋:工业自动化升级大势所趋19.86%14

15、.63%7.81%7.49%4.97%4.59%3.81%2.71%2.65%2.56%28.92%机床工具电子制造设备纺织机械包装机械食品机械电梯起重机械建筑机械塑料机械暖通空调其他 新兴产业的新兴产业的蓬勃发展为中国工业自动化市场提供广阔空间:蓬勃发展为中国工业自动化市场提供广阔空间:近年来,随着我国制造业的逐渐升级,传统的低技术含量、劳动力密集型制造业逐渐外迁至东南亚等发展中国家,包括数控机床、精密机械、锂电设备、3C电子、新能源汽车、机器人等科技含量更高的新兴产业逐渐成为国内制造业的重要组成。随着人口红利逐渐退坡和产业升级步伐加快,工业数字化升级是大势所趋,且我国制造业水平与先进经济体

16、仍有差距,道阻且长。工业自动化行业发展有望充分受益于需求“量”的周期回暖和需求“质”的自动化加速、数字化升级。根据根据MIR数据数据,2022年我国工业自动化市场规模达年我国工业自动化市场规模达2963.88亿亿,2025年市场规模预计将达年市场规模预计将达3107.51亿亿。根据根据Frost&Sullivan数据显示数据显示,预计到预计到2025年全球工业自动化市场规模到将年全球工业自动化市场规模到将5436.6亿美元亿美元。资料来源:禾川科技公告,MIR DATABANK,观研报告网,Frost&Sullivan,中商产业研究院,天风证券研究所9图:图:20202020-2025E202

17、5E年中国工业自动化控制市场规模(亿元,年中国工业自动化控制市场规模(亿元,%)0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%050002500300035002020202120222023E2024E2025E市场规模(亿元)YoY(%)图:图:20年全球工业自动化控制市场规模及增速预测年全球工业自动化控制市场规模及增速预测1.2.1.2.趋势趋势1 1:工业自动化升级大势所趋:工业自动化升级大势所趋-4%6%5%6%7%-6%-4%-2%0%2%4%6%8%00400050006000202020212022E

18、2023E2024E2025E市场规模(亿美元)YoY(%)长期以来外资品牌在国内工业自动化控制领域一直占据主导地位:长期以来外资品牌在国内工业自动化控制领域一直占据主导地位:西门子、松下、安川电机、三菱电机等国际知名企业凭借强大的技术实力和稳定的产品品质,掌握了国内大部分PLC、伺服系统等产品的市场份额。国产工业自动化控制产品在产品适应性国产工业自动化控制产品在产品适应性、技术服务技术服务、性价比等方面逐步显现出优势:性价比等方面逐步显现出优势:目前部分国内具有自主研发优势的企业形成了具有一定竞争力的自主品牌,并凭借快速响应、成本、服务等本土化优势不断缩小与国际著名品牌在产品性能、技术水平等

19、方面的差距,国内企业的整体市场份额不断稳步增长国内企业的整体市场份额不断稳步增长。资料来源:禾川科技公告,MIR睿工业_2023年Q1中国自动化及机器人市场分析和预测,天风证券研究所101.2.1.2.趋势趋势2 2:国产替代逻辑日趋清晰:国产替代逻辑日趋清晰 工控企业分别依附核心产品拓展工控企业分别依附核心产品拓展,实现从控制层到执行层全覆盖的一体化战略布局实现从控制层到执行层全覆盖的一体化战略布局。资料来源:各公司公告,天风证券研究所111.2.1.2.趋势趋势2 2:国产替代逻辑日趋清晰:国产替代逻辑日趋清晰公司公司/产品产品PLC/PLC/运动控制器运动控制器伺服系统伺服系统变频器变频

20、器编码器编码器汇川技术禾川科技信捷电气伟创电气正弦电气麦格米特雷赛智能鸣志电器卧龙电驱英威腾步科股份表表:公司产品分布情况公司产品分布情况2.PLC:小型小型PLC竞争激烈,中大型竞争激烈,中大型PLC壁垒更高壁垒更高12请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller):简称PLC,是通用基础核心控制设备。PLC是一种使用可编程存储器储存指令,执行逻辑、顺序、计时、计数与计算等功能,并通过模拟或数字输入/输出组件控制各种机械或生产过程的装置,是生产制造系统、基础设施和军用装备的核心控制设备。PLC主要由主要由

21、CPU,存储器存储器,输入输入/输出接口和电源等组成输出接口和电源等组成。1)CPU:是PLC的控制中心,主要任务是在系统程序的控制下,完成逻辑运算、数学运算,协调系统内部各部分的工作等。2)存储器:存储器:是 PLC 用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量及运算数据的单元。3)输入输入/输出接口:输出接口:又称I/O接口或I/O模块,是PLC与外围设备之间的连接部件。PLC的I/O接口能接受的输入和输出信号个数称为PLC的I/O点数,I/O点数是选择PLC的重要依据之一。资料来源:PLC技术及发展_阳同光等,自动控制网,华经情报网,天风证券研究所132.1.PLC2.1.PLC:生产控制最核心

22、的控制装置:生产控制最核心的控制装置 按照输入按照输入/输出输出(I/O)点数分类点数分类:点数越多,控制关系越复杂,要求的程序存储器容量越大,指令与功能越丰富,能够应用更大型复杂的控制任务,技术要求同步抬高。按结构分类按结构分类:一般分为整体式和模块式,在两者的基础上拓展出叠装式。不同结构的PLC基本对应不同I/O点数的PLC,在特点上有相似之处。资料来源:亿渡数据_中国PLC行业研究报告,天风证券研究所142.1.PLC2.1.PLC:生产控制最核心的控制装置:生产控制最核心的控制装置分类分类I/OI/O接口点数接口点数存储容量存储容量特点特点适用场景适用场景小型PLC2564KB 体积小

23、/价格低/功能单一单一设备小型控制系统中型PLC256-20482-8KB通信功能加强/模拟量处理加强/数字计算能力加强较复杂的逻辑控制生产系统连续生产过程控制大型PLC20488-16KB软硬件功能综合最强/可自我诊断/通信能力进一步强化大型生产设备的自动化控制系统分类分类结构特征结构特征特点特点适用场景适用场景整体式PLC将PLC各组件集成在一个箱体体积小/集成度高,结构紧凑/价格低小型PLC模块式PLC将PLC各组件分成模块进行拼接装配组合灵活度高/可拓展性强/功能丰富/偏于维护中大型PLC叠装式PLCPLC各组件分成模块,仅以缆线联接,各模块可叠加兼具整体式的紧凑和模块式的灵活/表表:

24、PLCPLC按按I/OI/O接口点数分类接口点数分类表表:PLCPLC按结构按结构分类分类 小型小型PLC市场竞争激烈市场竞争激烈,中大型中大型PLC市场壁垒较高:市场壁垒较高:小型PLC的市场准入门槛低,一般用于OEM型市场,由于下游客户对价格敏感,因而小型PLC市场同质化较为严重,同时竞争激烈。中大型PLC的技术难度高,一般用于项目型市场,对工业事故容忍度低,“技术+客户+组网/排他性”等壁垒使得中大型PLC市场难以产生新入局者。下游应用结构:下游应用结构:2021年国内中大型PLC下游主要应用于电池、冶金、物流等领域,占比分别为12%、11%、8%。2021年小型PLC下游主要应用于半导

25、体、纺织、包装等行业,其中半导体行业占比为14%。资料来源:MIR,亿渡数据_中国PLC行业研究报告,华经产业研究院,天风证券研究所152.2.2.2.小型小型PLCPLC竞争激烈,中大型竞争激烈,中大型PLCPLC壁垒更高壁垒更高图:图:20212021年国内中大型年国内中大型PLCPLC下游行业结构情况下游行业结构情况图:图:20212021年国内小型年国内小型PLCPLC下游行业结构情况下游行业结构情况12%11%8%7%7%6%4%4%3%3%35%电池冶金物流半导体市政公共设施汽车交通运输纺织化工包装其他14%8%6%6%3%3%3%2%2%42%半导体纺织包装电池纸巾物流食品饮料制

26、药塑料其他 全球:全球:未来较长时期内PLC市场的增长将遭受宏观经济下行、区域政治贸易摩擦、供应链转移等负面挑战,市场增长将趋缓甚至下降,预计2026年全球PLC市场规模为131亿美元,2022-2026年期间CAGR为3.37%。中国:中国:PLC行业整体仍受益于工业自动化、智能化、信息化的升级,但市场同样面临经济波动、原材料价格波动等不利因素影响,预计2026年中国PLC市场规模增长至193.03亿元,2022-2026年期间CAGR为4.65%。资料来源:亿渡数据_中国PLC行业研究报告,天风证券研究所162.3.2.3.全球全球PLCPLC市场增长将趋缓,中国市场增长将趋缓,中国PLC

27、PLC市场有望保持增长势头市场有望保持增长势头图:图:20年全球年全球PLCPLC市场规模及增长(亿美元)市场规模及增长(亿美元)图:图:20年中国年中国PLCPLC市场规模及增长(亿元)市场规模及增长(亿元)90949591231271310%2%4%6%8%10%12%14%020406080100120140单位(亿美元)YoY(%)122.83117.02102.78127.6153.57160.94168.67176.6184.72193.03-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%

28、0500单位(亿元)YoY(%)2021年我国年我国PLC市场市场TOP3占据约占据约65%的市场份额:的市场份额:西门子是市场中的绝对领先者,三菱和欧姆龙两家日企分列二三位;汇川和信捷凭借在小型PLC市场中展现出的竞争力,在整体市场中的占比之和提升至约6%。中大型和小型中大型和小型PLC大致平分市场:大致平分市场:2021年中大型PLC占49.81%,小型PLC占50.19%。中小型中小型PLC市场竞争相对分散市场竞争相对分散,国产中大型国产中大型PLC缺乏竞争力:缺乏竞争力:2021年Top2占据了我国小型PLC市场约49%的份额,汇川和信捷排名升至5/6位,市场竞争

29、力持续提升;中大型PLC市场,Top3占绝72%的市场份额,中国企业在中大型PLC市场中竞争力不足。资料来源:华经产业研究院,MIR,亿渡数据_中国PLC行业研究报告,天风证券研究所172.4.PLC2.4.PLC市场整体被国外龙头企业主导,国产市场整体被国外龙头企业主导,国产小型小型PLCPLC竞争力较强竞争力较强图:图:20212021年中国年中国PLCPLC市场份额市场份额43%12%10%5%5%5%3%3%14%西门子三菱欧姆龙罗克韦尔台达施耐德汇川信捷其他图:图:20212021年中国小型年中国小型PLCPLC市场份额市场份额图:图:20212021年中国中大型年中国中大型PLCP

30、LC市场份额市场份额37%12%8%7%7%7%5%3%14%西门子三菱欧姆龙台达汇川信捷松下施耐德其他48%12%12%9%6%6%7%西门子三菱欧姆龙罗克韦尔施耐德基恩士其他 PLC和和DCS/SCADA有着本质上的差异:有着本质上的差异:PLC是一种“控制设备”,用于工厂自动化;而DCS是一种“控制系统”,用于过程自动化;在工业生产控制中,PLC是重要的底层控制部件,DCS在PLC的基础上进行控制和监视。PLC的重点是逻辑控制的重点是逻辑控制,可以控制的点数从几个到上万个可以控制的点数从几个到上万个,最突出的应用为工厂自动化最突出的应用为工厂自动化(生产线生产线)。与与PLC侧重于局部逻

31、辑控侧重于局部逻辑控制相比制相比,DCS更注重模拟量的控制更注重模拟量的控制,因此因此DCS系统拥有更强的数据传输和管理能力系统拥有更强的数据传输和管理能力,广泛应用于大型项目广泛应用于大型项目。资料来源:亿渡数据_中国PLC行业研究报告,华经产业研究院,天风证券研究所182.5.PLC2.5.PLC是控制是控制设备设备,DCSDCS是控制系统是控制系统类别类别DCSDCSPLCPLC整体定义系统,控制器+O采集+网络+上位软件等组成系统现场控制器,等同于DCS的控制部分架构方式DCS从上至下的树状拓扑大系统,并行连续的链路结构,可完成回路间的控制。一般分为控制站、操作站和现场仪表多台同型PL

32、C可作为从站,构成PLC网络,PLC网络可作为独立DCS,也可以作为DCS子系统价格单点价格在100-200元;搭建成系统后,DCS架构相对PLC更贵些中小型PLC单点价格在100-200;大型PLC,如Rockwe11存在一定溢价使用场合连续性控制的流程型行业,如石化、电力等单点控制的离散型行业,如纺织、起重机等数据信号形式模型量为主,也有A/D,D/A数字量为主,高端机型也有模拟量控制模式分布式控制,属于以时间为基准的控制。DCS控制站在50ms主要为顺序扫描控制,循环周期在10ms左右表表:PLCPLC和和DCSDCS区别对比区别对比 集散控制系统集散控制系统(DCS)主要特点是分散控制

33、主要特点是分散控制、集中操作集中操作:由输入输出模块、通信模块、控制器和人机界面组成,用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能;其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。资料来源:电子发烧友,观研报告网,天风证券研究所192.6.2.6.1 1.DCS.DCS市场规模达百亿级,化工、电力、石油等应用规模较大市场规模达百亿级,化工、电力、石油等应用规模较大2021年我国集散控制系统年我国集散控制系统(DCS)行业市场规模达行业市场规模达111.2亿元亿元,同比增长同比增长24.6%,2016-2021年年CAGR13.04%,预计预计2022-2027年年CAGR约约5%

34、-6%,2027年市场规模有望达年市场规模有望达153.3亿元亿元。DCS下游应用较为下游应用较为集中:集中:2021年化工领域集散控制系统(DCS)规模为41.41亿元,占比达37.24%;电力领域规模26.28亿元,占比23.63%;石油领域规模21.56亿元,占比19.39%。资料来源:观研报告网,天风证券研究所202.6.2.6.1 1.DCS.DCS市场规模达到百亿级,化工、电力、石油等应用规模较大市场规模达到百亿级,化工、电力、石油等应用规模较大图:图:20年中国年中国DCSDCS市场规模(亿元)市场规模(亿元)图:图:20

35、7年中国年中国DCSDCS市场规模及增长(亿元)市场规模及增长(亿元)19%14%9%1%22%0%5%10%15%20%25%0204060800200027E市场规模(亿元)YoY(%)37.24%23.63%19.39%19.74%化工电力石油其他 政策加持国产替代进程:政策加持国产替代进程:2022年1月工信部发布关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见,提出2025年“钢铁关键工序数控化率达到80%左右,生产设备数字化率达到55%”的目标,2022年4月工信部等六部门发布关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见,

36、指出到2025年“石化、煤化工等重点领域企业主要生产装置自控率达到95%以上”。下游资本开支亦提供增长驱动:下游资本开支亦提供增长驱动:下游的中石油、中石化及中海油不断加大资本开支力度,使得DCS行业下游保持较高景气度,也将促进国产化进程。资料来源:观研报告网,各公司官网,天风证券研究所等212.6.2.6.2 2.DCS.DCS国产化率逐年上升,国产替代空间可观国产化率逐年上升,国产替代空间可观图:图:20年中石化、中石油及中海油合计资本开支情况年中石化、中石油及中海油合计资本开支情况图:图:20年中国年中国DCSDCS行业替代空间

37、情况行业替代空间情况(亿元)(亿元)2834.141.145.248.16232.636.640.442.541.449.200702001920202021已国产替代空间(亿元)潜在国产替代空间(亿元)3833.35 4509.62 5383.22 4678.06 5090.935581.517.64%19.37%-13.10%8.83%9.64%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%004000500060002002020212022资本开支(亿元)YoY(%)国产化率逐年上升:国产化

38、率逐年上升:目前我国DCS行业格局主要以中控技术、和利时为主的内资企业和以艾默生、ABB、西门子、霍尼韦尔为主的外资企业组成。近年来,我国DCS行业国产化率持续提升,截止2021年达到55.7%,但以艾默生、霍尼韦尔、西门子为代表的外资品牌占比仍然接近一半。中控技术为中控技术为DCS行业绝对龙头:行业绝对龙头:2011-2021年中控技术一直占据DCS行业市场占有率首位,截止2021年市场份额达33.8%,并且在DCS细分领域中化工领域市场占有率达到51.1%,石化领域的市场占有率达41.6%,建材领域的市场占有率达29.0%,三大行业均排名第一,产品可靠性、稳定性、可用性等方面均已达到国际先

39、进水平。资料来源:观研报告网,天风证券研究所222.6.2.6.2 2.DCS.DCS国产化率逐年上升,国产替代空间可观国产化率逐年上升,国产替代空间可观图:图:20年中国年中国DCSDCS国产化率变化情况国产化率变化情况图:图:20212021年年DCSDCS行业市场份额结构行业市场份额结构46.20%48.20%50.40%51.50%53.70%55.70%18.90%22.20%24.70%27.00%28.50%33.80%10%15%20%25%30%35%40%45%50%55%60%2001920202021国产化率中控技术市

40、占率33.80%21.90%44.30%中控技术和利时等其他国内厂商Emerson、ABB、西门子等国际厂商3.变频器:变频器:低压市场国产替代,高压市场外资主导低压市场国产替代,高压市场外资主导23请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 变频器的应用领域涵盖国民经济的多个行业:变频器的应用领域涵盖国民经济的多个行业:由于变频器调速精度高、工艺先进、功能丰富、可靠性高、操作简便、通用性强等优点,它优于以往的任何调速方式,如变极/调压/调速/串级调速等,因此广泛应用于各个行业,发挥重要作用。变频器行业受上游的制约较小:变频器行业受上游的制约较小:上游行业主要包括变频变压器、半导体元件(IGBT)

41、、机柜、自动化仪表等企业,均是充分竞争行业:其中IGBT半导体元件主要依赖进口,该部件为基础元器件,占变频器产品的成本较低,供应充足。资料来源:亚洲工业网,前瞻研究院,天风证券研究所243 3.1.1.变频器:交流变频器:交流直流直流交流交流 变频器:变频器:应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等构成。变频器靠内部变频器靠内部IGBT的开关来调整输出电源的电压和频率:的开关来调整输出电源的电压和频率:根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而实

42、现对交流异步电机的软启动、节能降耗、变频调速的功能等。1)变频提速变频提速:调整电机功率、实现电机变速运行;2)降低启动冲击电流降低启动冲击电流,平滑加速;3)节能效果:节能效果:在风机、水泵、油泵中,当所需风量、流量减少时,利用变频器调节可大幅度节约电能;4)减少设备异常故障:减少设备异常故障:降低电压波动,减少同一供电网络中电压敏感设备跳闸故障。资料来源:观研报告网,华经产业研究院,前瞻研究院,天风证券研究所253.1.3.1.变频器:交流变频器:交流直流直流交流交流 根据工作电压根据工作电压,可分为中低压与高压变频器:可分为中低压与高压变频器:按照输入电压等级进行分类,低于3KV的归为中

43、低压变频器(低于690V的为低压变频器),高于3KV的归为高压变频器;两者的适用对象不同,但调速原理相同。因目前广泛应用的因目前广泛应用的IGBT模块耐压不足模块耐压不足,高低压变频器在拓扑结构上差别较大高低压变频器在拓扑结构上差别较大:低压变频器对于电力电子器件和变压器的容量要求相对较低,具有成熟的一致性的拓扑结构,而高压变频器拓扑结构较多,较为复杂。低压变频器市场规模占比较大低压变频器市场规模占比较大,但随着高效节能的市场需求与国家鼓励政策驱动下但随着高效节能的市场需求与国家鼓励政策驱动下,高压变频器规模占比逐年增长高压变频器规模占比逐年增长。资料来源:观研报告网,华经情报网,前瞻研究院,

44、天风证券研究所263.2.3.2.高压变频器:集中高耗能领域,伴随节能需求高压变频器:集中高耗能领域,伴随节能需求与日俱增与日俱增图:图:变频器分类变频器分类图:图:20年中国年中国变频器行业市场结构细分情况变频器行业市场结构细分情况参数参数中中/低压变频器低压变频器高压变频器高压变频器电压等级3KV(690V为低压变频)3KV-10KV适用对象中低压电机高低压电机物理尺寸较小较大是否可连接三相否是22.0%22.0%24.0%24.0%26.0%26.0%26.0%27.0%26.0%26.5%78.0%78.0%76.0%76.0%74.0%74.0%74.0

45、%73.0%74.0%73.5%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%80.0%90.0%100.0%2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021低压变频器高压变频器 高压变频器应用领域集中在高耗能领域高压变频器应用领域集中在高耗能领域,2021年年CR5总占比为总占比为76%:主要用于冶金、电力、石化、采矿等高能耗行业,可实现对各类高压电动机的风机、水泵、空气压缩机、提升机、皮带机等负载的软起动、智能控制和调速节能。地区分布来看,我国高压变频器市场规模主要集中华东和华中等经济发展程度较高的地区。低压

46、变频器适用场景较为广阔低压变频器适用场景较为广阔,2021年年CR5总占比为总占比为43%:下游较为分散,一般应用在起重机械、电梯、纺织机械等领域。资料来源:华经产业研究院,天风证券研究所273.2.3.2.高压变频器:集中高耗能领域,伴随节能需求高压变频器:集中高耗能领域,伴随节能需求与日俱增与日俱增图:图:20212021年中国高压变频器下游应用领域占比情况年中国高压变频器下游应用领域占比情况图:图:20212021年中国低压变频器下游应用占比情况年中国低压变频器下游应用占比情况27%14%14%12%9%8%16%冶金电力石化采矿市政及公共设施建材其他9%9%9%8%8%7%6%5%4%

47、35%起重机电梯纺织冶金电力石油石化市政建筑建材其他 高压变频器市场规模持续扩大高压变频器市场规模持续扩大,外资企业主导:外资企业主导:根据观研报告网,2013-2021年我国高压变频器行业市场规模从75.77亿元增到145.02亿元;其中2021年CR5占比达到49.6%,外资仍占据较大的市场份额。早期国内变频器行业被外资主导,随着国内企业在生产制造、工艺流程逐渐完善,产品可靠性稳步提升,逐渐得到认可,市场占有率逐步提升,与国外产品形成了相抗衡的阵势,变频器行业进入快速发展时期,竞争持续加剧。目前国内高压变频器企业数量较多,企业实力和规模参差不齐,随着市场竞争的加剧,许多品牌注定将被逐步淘汰

48、出局,我们认为未来的高压变频器市场将是一个品牌集中度较高未来的高压变频器市场将是一个品牌集中度较高、竞争更有序的市场;短期内受限整体高压变频器产品在性能差距较竞争更有序的市场;短期内受限整体高压变频器产品在性能差距较小的情况下价格竞争仍将作为主要手段小的情况下价格竞争仍将作为主要手段,预计短期产品价格将延续下滑趋势预计短期产品价格将延续下滑趋势。资料来源:智研咨询,观研报告网,华经情报网,天风证券研究所283.2.3.2.高压变频器:集中高耗能领域,伴随节能需求高压变频器:集中高耗能领域,伴随节能需求与日俱增与日俱增图:图:20年中国高压变频器行业市场规模(亿元)

49、年中国高压变频器行业市场规模(亿元)图:图:20212021年中国高压变频器市场份额分布情况年中国高压变频器市场份额分布情况10.80%10.60%10.10%9.20%8.90%50.40%合康施耐德汇川技术西门子ABB其他0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%02040608001802013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022市场规模(亿元)YoY(%)随着规模化效益持续推进随着规模化效益持续推进,我国高压变频器性价比将持续提升:我国高压变频器性价比将持续提升:随着我国高压变频器行业规模的持续扩张,国

50、产化替代水平持续提升,叠加相关技术的逐渐成熟,高压变频器产品行业规模效益持续显著,推动产品成本下降,同时在国内企业和国际企业市场竞争逐渐激烈的大环境下,我国高压变频器产品价格整体呈现出下降趋势。低压变频器国产替代逐步落地:低压变频器国产替代逐步落地:随着国产低压变频器品牌所生产的产品质量不断提高,其性价比优势愈发明显,国产替代逐渐落地;日韩低压变频器市场份额占比从2017年的16.8%下降至13.1%,而本土品牌从2017的38.7%提升至2021年42.3%。资料来源:智研咨询,观研报告网,前瞻研究院,天风证券研究所293.3.3.3.国内变频器:市场早期受外资主导,国产替代逐步落地国内变频

51、器:市场早期受外资主导,国产替代逐步落地图:图:20年中国低压变频器行业市场份额占比情况年中国低压变频器行业市场份额占比情况图:图:20年中国高压变频器均价走势年中国高压变频器均价走势16.80%15.90%14.30%13.30%13.10%38.70%39.40%40.60%40.90%42.30%44.50%44.70%45.10%45.80%44.60%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%200202021日韩中国欧美343638404244460.00.51.01.52.0

52、2.53.03.54.02000212022出口均价(美元/个)进口均价(美元/个)高压变频器均价(万元/台,右轴)低压变频器国产份额持续扩大:低压变频器国产份额持续扩大:汇川市场份额迅速提升,由2015年的6%上升至2022年的16%,已成为低压变频器龙头,此外英威腾市场占比亦有大幅增长。随着国产品牌定制化能力以及产品研发制造实力的提升,未来国产替代有望逐步落地。根据中商产业研究院统计,2021年低压变频器市场规模达到436.6亿元,2017-2021年期间CAGR9.13%。前瞻研究院预计具前瞻研究院预计具有高效节能功能的变频器市场将受政策驱动持

53、续增长有高效节能功能的变频器市场将受政策驱动持续增长,2027年变频器市场规模或将突破年变频器市场规模或将突破900亿元亿元,2022-2027年期间年期间CAGR7.44%。资料来源:中商产业研究院,MIR,华经情报网,前瞻研究院,天风证券研究所303.3.3.3.国内变频器:市场早期受外资主导,国产替代逐步落地国内变频器:市场早期受外资主导,国产替代逐步落地图:图:20年中国低压变频器行业市场规模(亿元)年中国低压变频器行业市场规模(亿元)图:图:20222022年中国低压变频器市场份额分布情况年中国低压变频器市场份额分布情况307.84335.22345.2

54、9400.34436.6466.29%3%16%9%7%0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%05003003504004505002002020212022E市场规模(亿元)YoY(%)16.10%16.00%15.50%5.70%4.70%4.40%3.50%34.10%ABB汇川技术西门子丹弗斯施耐德英威腾台达其他4.伺服系统:伺服系统:外资品牌主导,头部效应显著外资品牌主导,头部效应显著31请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 伺服系统是指以位置伺服系统是指以位置、速度速度、转矩为控制量转矩为控制量,能够动态跟踪目标变化从而实现

55、自动化控制的系统:能够动态跟踪目标变化从而实现自动化控制的系统:主要包括伺服驱动器、伺服电机和编码器,是实现工业自动化精密制造和柔性制造的核心技术,属于高端工业自动化控制设备。伺服系统可以分为通用伺服系统和专用伺服系统,其在产品技术、应用领域等方面存在差异。资料来源:固高科技公告,华经产业研究院,天风证券研究所324 4.1.1.通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高差异差异通用伺服系统通用伺服系统专用伺服系统专用伺服系统产品技术需要基于不同行业的应用需求提供专业化产品需要使其产品在不同行业应用领域内均保持高水平运作电机结构整机为主整机、半整机、五框架

56、电机功率段额定功率一般在7.5kW以下额定功率一般在7.5kW以上额定转速1500/2000/3000/4000/6000rpm为主电机额定转速可定制震动性要求EN60034-14A级振动强度特殊设计,可适用于客户现场更强振动环境机械接口光轴或平键为主;标准法兰止口光轴、平键轴、内花键/外花键、空心轴;法兰止口可定制旋转运动变为直线运动 新兴行业提升伺服市场天花板:新兴行业提升伺服市场天花板:目前,机床工具、包装机械、纺织机械、塑料机械等传统OEM行业仍然是伺服系统的主要市场,而近年来伴随电子半导体、工业机器人、新能源等新兴行业的快速发展,释放更多对于伺服产品的需求,将为伺服市场带来新的增长驱

57、动力。工业自动化直接带动伺服系统市场需求:工业自动化直接带动伺服系统市场需求:工业自动化进程持续推进,对于自动化软件及硬件设备的需求都居高不下,其中国内工业机器人的市场一直稳步增长。资料来源:共研网,MIR睿工业_2023年Q1中国自动化及机器人市场分析和预测,MIR睿工业_2020年中国专用伺服市场发展和竞争格局简要分析,天风证券研究所334.1.4.1.通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高图:图:中国通用伺服整体市场规模及增长分析中国通用伺服整体市场规模及增长分析(亿元,(亿元,%)图:图:中国专用伺服市场规模变化及增长预测中国专用伺服市场规模变

58、化及增长预测35.30%-4.60%-8.60%2.00%6.00%8.00%4.00%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%0500300202020212022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E市场规模(亿元)YoY(%)33.49 35.1632.737.28 40.8244.949.84 55.08 60.255.0%-7.0%14.0%9.5%10.0%11.0%10.5%9.4%-10%-5%0%5%10%15%20%007020020 2021E2022E

59、 2023E2024E2025E市场规模(亿元)YoY(%)我国通用伺服市场为外资品牌主导我国通用伺服市场为外资品牌主导,尤其以性价比出众的日系为主:尤其以性价比出众的日系为主:从供应链角度看,国产厂商具有应对市场变化的高响应速度,而且注重技术研究,不断缩小与外资厂商的技术差距;叠加高质低价的产品获得大量客户青睐,市占率持续提升,2022年前三季度,通用伺服市场内资市场份额提升至30.51%。总线型伺服产品市占率持续提升:总线型伺服产品市占率持续提升:因其稳定性高、速度快等优势,获得越来越多客户的青睐;2021年,总线型伺服产品占通用型伺服产品市场份额突破55%。MIR预计未来总线型伺服占比会

60、进一步扩大。资料来源:MIR睿工业_2021年中国伺服市场研究报告,MIR睿工业_2023年Q1中国自动化及机器人市场分析和预测,MIR睿工业_2020年中国专用伺服市场发展和竞争格局简要分析,华经产业研究院,天风证券研究所344.1.4.1.通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高通用伺服仍以外资为主,专用伺服国产化较高图:图:20232023Q1Q1中国通用伺服供应市场规模占比中国通用伺服供应市场规模占比图图:20202020年中国专用伺服供应市场规模占比年中国专用伺服供应市场规模占比17%17%14%10%6%5%4%27%汇川菲仕北京超同步海天广州数控上海翡叶华中数控(登奇)其他22.

61、70%12.80%7.60%7.60%6.10%6.10%4.00%2.10%2.00%1.50%27.50%汇川西门子安川三菱台达松下禾川欧姆龙信捷雷赛智能其他 伺服电机:伺服电机:是一种精确运动控制的执行电动机,在伺服控制系统驱动控制下,实现电动机轴上的扭矩、角速度和/或角位移输出;伺服电机可以控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类:交流伺服电机也是无刷电机伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类:交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机分为同步和异步电机,运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的

62、功率;直流伺服电机分为有刷和无刷电机直流伺服电机分为有刷和无刷电机,有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,可应用于成本敏感的普通工业和民用场合;无刷电机体积小,重量轻,出力大,可用于各种环境。交流伺服电机市场占据主要市场:交流伺服电机市场占据主要市场:根据观研报告网数据显示,2021年伺服电机市场中,交流伺服电机市场占比约17%,直流伺服电机市场占比约83%。资料来源:鸣志电器官网,智研咨询,济南科亚电子科技官网,天风证券研究所354.2.4.2.伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著图:图:伺服电机分类情况伺服电机分类情况图:图:伺服电机结构图伺服电机结

63、构图 伺服电机工作原理:伺服电机工作原理:主要依靠脉冲定位,伺服电机接受到1个脉冲就会旋转一个脉冲对应的角度,从而实现位移;而且伺服电机每旋转一个角度都会发出对应数量的脉冲,与伺服电机接受的脉冲形成闭环,实现精确定位,可达0.001mm。步进电机工作原理:步进电机工作原理:电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件,通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量,可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。资料来源:鸣志电器官网,艾普智能官网,卓茂仪器公众号,固高科技招股书,天风证券研究所364.2.4.2.伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著伺服电机:市场集中度较高,头部效

64、应显著性能性能伺服电机伺服电机步进电机步进电机控制方式通过控制脉冲时间长短控制转动角度。通过控制脉冲个数以实现控制转动角度,一个脉冲对应一个步距角。运行性能闭环控制,系统驱动器直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现失步或过冲的现象,控制性能更为可靠。开环控制,启动频率过高或过载容易出现丢步或堵转现象,停止时转速过高容易出现过冲现象。控制精度小于0.036,编码器刻度越多,精确度越高.0.014-1.8,相数和拍数越多,精确度越高。响应速度小于10ms200-400ms低频特性运转平稳,低速运转也不会振动。低速时容易出现低频振动,一般用阻尼技术降低。矩频特性额定转

65、速内恒功率输出输出力矩碎转速升高而下降,高速时会急剧下降。过载能力较强过载能力不具备过载能力成本价格设计和制造较为昂贵具有性价比优势表表:伺服电机和步进电机性能区别伺服电机和步进电机性能区别 驱动器驱动器、电机和编码器三大件的性能决定了系统最终的表现电机和编码器三大件的性能决定了系统最终的表现。从成本构成上看,驱动器成本占比42%;电机占比约35%;编码器由码盘、光源和接收器组成,成本占比约为11%。伺服系统行业下游应用极为广泛:伺服系统行业下游应用极为广泛:2021年,电子制造设备、电池制造设备、工业机器人、包装机械和光伏设备的应用占比依次为22%、13%、12%、9%、7%。资料来源:华经

66、产业研究院,观研报告网,天风证券研究所374.2.4.2.伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著图:图:伺服系统成本占比情况伺服系统成本占比情况图:图:中国伺服电机下游分布情况中国伺服电机下游分布情况20.40%16.50%12.60%12.10%8.70%8.20%3.60%2.30%15.60%机床电子制造设备包装机械纺织机械机器人塑料机械医疗机械食品机械其他42%35%11%12%驱动器电机编码器其他报告发布日期为2023.03.17 市场规模:市场规模:我国伺服产品起步较晚,但近年来随着下游工业机器人、电子制造设备等等产业迅速扩张,伺服电机在新型产

67、业的应用规模增长迅速,整体市场规模也不断增长;目前正处于成长阶段,2021年我国伺服电机市场规模达169亿元,全球市场规模约371亿元。中国伺服电机行业市场集中度较高中国伺服电机行业市场集中度较高,头部效应较为明显:头部效应较为明显:虽然近年来我国伺服电机发展较快,但由于对比国外,国内发展相对滞后,因此被欧美和日本企业占据了主要市场份额。其中日系品牌占比较大,其占有率接近50%;其次为欧美品牌,其市场占比约为25%。2021H1汇川技术在中国伺服电机市场中占比第一,市占率高达15.9%;CR5达53.8%。资料来源:中商产业研究院,观研报告网,天风证券研究所384.2.4.2.伺服电机:市场集

68、中度较高,头部效应显著伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著图:图:20年中国年中国&全球伺服电机市场规模情况(亿元)全球伺服电机市场规模情况(亿元)图:图:2021H12021H1中国伺服电机市场份额占比情况中国伺服电机市场份额占比情况15.90%11.90%8.90%8.80%8.30%46.20%汇川安川台达松下三菱其他9434536737502002503003504004502002020212022E中国全球 中国伺服电机市场分为日系中国伺服电机市场分为日系、欧美系

69、欧美系、中国台湾系和国产品牌四个阵营:中国台湾系和国产品牌四个阵营:日系品牌以松下、安川、三菱等为代表;欧美系品牌以西门子、施耐德、博世等为代表;中国台湾品牌以台达、东元等为代表;国产品牌以汇川技术、埃斯顿等为代表。近年来近年来,国产品牌在技术方面也有了较大的突破:国产品牌在技术方面也有了较大的突破:汇川技术在国内厂商中处于领先地位,整体技术水平接近安川,自主研发的23位编码器已达到了国际水平,其产品进口替代的步伐正逐步加快。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。中国伺服电机未来向一体化中国伺服电机未来向一体化、集成化方向发展集成化方向发展,效能进一步提升效能进一

70、步提升,国产化进程加快;根据前瞻研究院测算国产化进程加快;根据前瞻研究院测算,2026年中国伺服年中国伺服电机行业市场规模有望达到电机行业市场规模有望达到225亿元左右;根据亿元左右;根据Grand View Research测算测算,全球伺服电机市场全球伺服电机市场2026年有望达到年有望达到77亿美元亿美元。资料来源:控制工程网,智研咨询,前瞻研究院,研精毕智信息咨询_全球及中国伺服电机行业分析报告,天风证券研究所394.2.4.2.伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著伺服电机:市场集中度较高,头部效应显著派系派系品牌企业代表品牌企业代表格局格局占比占比国产品牌汇川技术、埃斯顿等技术路线

71、上与日系产品接近,整体竞争力不断提高约20%中国台湾系台达、东元等中国台湾品牌使用简单,性能接近日系,但价格相比日系品牌要低廉很多,在中低端发展较快约15%欧美系西门子、施耐德、博世等欧系品牌的过载能力、动态响应、驱动器开放性好,但价格昂贵;占据高端市场约20%日系松下、安川、三菱等相比欧系品牌,日系品牌性能虽低,但可靠性和稳定性强,性价比更高,最适合国内客户需求;凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场约45%表表:国内伺服电机市场格局国内伺服电机市场格局报告发布日期为2023.03.30 伺服驱动器:伺服驱动器:作为运动控制系统的驱动层和“心脏”,驱动器接收

72、控制信号并将其转化为能够运行电机的电流、电压信号,进而驱动电机(执行层)运转,带动工作机械运行,最终实现机械运动高速、高精度的位移(角度)、速度、力矩控制。驱动器主要包括步进式、直流伺服和交流伺服类。工作原理:工作原理:功率驱动单元通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电;经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动交流伺服电机。资料来源:固高科技招股书,济南科亚电子科技,米思米官网,天风证券研究所404 4.3.3.伺服电机驱动器:运动控制系统的“心脏”伺服电机驱动器:运动控制系统的“心脏”伺服驱动器一般通过位置伺服驱动器一般通过位置、速度

73、和力矩三种方式对伺服电机进行控制速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位实现高精度的传动系统定位。1)位置控制:位置控制:通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值,由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。2)力矩控制:力矩控制:通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。3)速度模式:速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转

74、动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。资料来源:共研网,鸣志电器官网,济南科亚电子官网,天风证券研究所414 4.3.3.伺服电机驱动器:运动控制系统的“心脏”伺服电机驱动器:运动控制系统的“心脏”图:图:20年中国伺服驱动市场规模(亿元)年中国伺服驱动市场规模(亿元)12%7%10%3%-1%18%16%14%12%-5%0%5%10%15%20%020406080100120市场规模(亿元)YoY(%)图:图:鸣志伺服电机驱动器鸣志伺服电机驱动器 伺服电机编码器:

75、伺服电机编码器:安装在伺服电机上用来测量磁极位置和伺服电机转角及转速的旋转式传感器,将旋转位移转换成一串数字脉冲信号;这些脉冲能用来控制角位移,如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起,也可用于测量直线位移。作用:作用:用于高精度定位,普遍都是用PLC发出脉冲,通过伺服驱动器来达到定位效果,而伺服电机后面的编码器可以反馈伺服电机的行程与PLC发出的脉冲做比较,从而达到一个闭环系统。资料来源:Arrow Solution公众号,电子网,天风证券研究所424 4.4.4.伺服电机编码器:分辨率决定伺服系统的控制精度伺服电机编码器:分辨率决定伺服系统的控制精度 编码器分类:编码器分类:从物理介质来分,

76、伺服电机编码器可以分为光电编码器和磁电编码器,市场上多使用光电编码器,光编码器必须在无尘环节生产且密封要求严格;磁电编码器作为后起之秀,有可靠,价格便宜,抗污染等特点,适合恶劣环境使用,有赶超光电编码器的趋势,但磁性编码器分辨率和精度相对较低,响应速度慢无法胜任高速运动负载的位置反馈。光学编码器:光学编码器:由LED光源(通常是红外光源)和光电探测器组成,二者分别位于编码器码盘两侧;光编码器靠旋转码盘和光收发器配合工作,两者距离非常近但不能接触,在振动和结构间隙变大情况下,精度会降低。磁性编码器:磁性编码器:使用磁性码盘替代带槽光电码盘,磁性码盘上带有间隔排列的磁极,并在一列霍尔效应传感器或磁

77、阻传感器上旋转。码盘的任何转动都会使这些传感器产生响应,而产生的信号将传输至信号调理前端电路以确定轴的位置。资料来源:上海开地电子官网,Arrow Solution电子公众号,天风证券研究所434.4.4.4.伺服电机编码器:分辨率决定伺服系统的控制精度伺服电机编码器:分辨率决定伺服系统的控制精度图:图:磁性编码器示意图磁性编码器示意图图:图:光编码器示意图光编码器示意图 根据刻度方法及信号输出形式根据刻度方法及信号输出形式,可分为增量式可分为增量式、绝对式以及混合式三种:绝对式以及混合式三种:绝对式编码器:绝对式编码器:提供从开启时刻到断电时刻之间任何瞬间的独有定位数值,通过扫描编码材料实现

78、的,系统中的所有位置信息是和设定好的编码相关联的,即便是在系统掉电期间发生的转动,编码器也可在再次通电瞬间将其转化成精确的定位数值。增量式编码器:增量式编码器:可从任意起始点开始,通过计算一种物料上图案的周期性变化率,测量出角度大小;在所有定位任务在开始前都必须把起始位置初始化到参考点上,不管是在开启控制系统时,还是在任何编码器工作被打断时,都必须这样做。对比:对比:增量式编码器比较通用,适用大多数场合;绝对编码器抗干扰特性、数据可靠性大大提高,有量程范围,价格较贵,在特殊需要的机床上应用较多。混合式绝对编码器:混合式绝对编码器:输出两组信息,一组信息用于检测磁极位置(绝对信息);另一组则完全

79、同增量式编码器的输出信息。资料来源:POSITAL官网,天先数智科技官网,天风证券研究所444 4.4.4.伺服电机编码器:分辨率决定伺服系统的控制精度伺服电机编码器:分辨率决定伺服系统的控制精度图:图:绝对式编码器示意图绝对式编码器示意图图:图:增量式编码器示意图增量式编码器示意图5.投资建议投资建议45请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 公司聚焦工业领域的自动化公司聚焦工业领域的自动化、数字化数字化、智能化智能化,专注专注“信息层信息层、控制层控制层、驱动层驱动层、执行层执行层、传感层传感层”核心技术核心技术。经过经过20 年的年的发展发展,公司业务主要分为:通用自动化公司业务主要分为

80、:通用自动化(含工业机器人含工业机器人)、智慧电梯智慧电梯、新能源汽车新能源汽车、轨道交通轨道交通。公司主要为自动化设备/自动化产线提供变频器、伺服系统、PLC/HMI、高性能电机、传感器、机器视觉、气动元件等工业自动化核心部件及解决方案,为电梯行业提供电梯电气大配套解决方案,为新能源汽车行业提供电驱&电源系统,为轨道交通行业提供牵引与控制系统,为自动化产线/车间/工厂提供工业机器人产品及解决方案。资料来源:Wind,汇川技术公司公告,天风证券研究所*汇川技术为电新组覆盖标的风险提示:房地产市场低迷带来电梯行业需求下滑风险,新能源汽车市场竞争加剧风险465 5.1.1.汇川技术:国内工控龙头,

81、多赛道领先地位汇川技术:国内工控龙头,多赛道领先地位 市场地位稳固:市场地位稳固:与部分外资相比,公司拥有行业定制化解决方案、性价比高、客户需求响应及时等优势,并采用技术营销和行业营销策略,为行业客户提供“工控+工艺”的一体化解决方案,逐步提高市场占有率。(2023H1,公司工业机器人产品在中国市场的份额为7.02%,排名第六;其中,SCARA 机器人在中国市场的份额为22%,排名第二,且为内资品牌第一名。)公司通用自动化业务属于成长型业务:公司通用自动化业务属于成长型业务:在机器换人和工厂自动化/智能化的大背景下,公司变频器、伺服系统、PLC、工业机器人等产品仍有较大成长空间。公司基于产品平

82、台的积累以及行业定制化解决方案的优势,在下游行业的份额有望继续提升。475 5.1.1.汇川技术:国内工控龙头,多赛道领先地位汇川技术:国内工控龙头,多赛道领先地位39.80%15.40%8.60%36.20%小型PLC西门子汇川三菱其他39.80%15.40%8.60%36.20%小型PLC西门子汇川三菱其他10.95%8.22%7.98%7.33%7.11%7.02%51.39%大型PLC发那科埃斯顿库卡上海ABB爱普生汇川其他24.30%10.60%9.40%6.20%49.50%通用伺服汇川西门子安川台达其他17.50%17.30%15.60%49.60%低压变频器汇川ABB西门子其他

83、图:图:2023H12023H1汇川细分领域市占率情况汇川细分领域市占率情况资料来源:Wind,汇川技术公司公告,天风证券研究所*汇川技术为电新组覆盖标的风险提示:房地产市场低迷带来电梯行业需求下滑风险,新能源汽车市场竞争加剧风险 成本优势:成本优势:与内资品牌相比,公司的成本优势主要体现在:领先的产品设计带来的低成本、规模效应带来的采购/制造低成本、良好的质量控制带来的产品维护低成本。与外资品牌相比,公司的成本优势主要体现在:研发、营销和管理方面的低成本。管理优势:管理优势:经过 20 年的行业深耕与积累,公司在战略规划、研发管理、事业部运作、供应链管理等方面有着一定的管理优势。2019 年

84、以来,公司持续推进管理变革,变革项目包括公司治理/战略制定与执行 LTC/IPD/ISC/IFS/IHR 等,以搭建“让客户更满意、运营更高效”的流程型组织和管理体系,进一步提升公司治理水平。随着管理变革的持续推进和落地,未来享受管理红利概率较大。485 5.1.1.汇川技术:国内工控龙头,多赛道领先地位汇川技术:国内工控龙头,多赛道领先地位图:图:营业收入及归母净利润规模及增速(亿元,营业收入及归母净利润规模及增速(亿元,%)图:图:毛利率与归母净利率毛利率与归母净利率58.7473.90115.11179.43230.08124.5111.679.5221.0035.7343.2020.7

85、7-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%05002002120222023H1营业收入(亿元)归母净利润(亿元)收入YoY归母净利润YoY50.69%50.22%38.64%44.95%44.76%36.85%34.86%16.89%10.99%-44.12%8.54%12.24%2.26%-2.66%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%20020202120222023H1销售毛利率归母净利率资料来源:Wind,汇川技术公司公告,天风证券研究所*汇川技术为电新组覆盖标的风

86、险提示:房地产市场低迷带来电梯行业需求下滑风险,新能源汽车市场竞争加剧风险 主营业务:主营业务:公司通过核心技术及核心部件自主研发、国产产业链自主整合、优质终端客户自主开拓,力争成为一家在技术和产品领域具有全球竞争力的工业自动化企业;2022年实现伺服系统营收7.58亿元,同比+15%,PLC营收1.21亿元,同比+204%。差异化技术差异化技术+客户资源构建行业地位护城河:客户资源构建行业地位护城河:1)通过多年的技术积累,掌握了伺服系统三环综合矢量控制技术、高级智能调整算法技术、高速高精度编码器技术、高速总线控制技术等一系列核心技术,并已广泛应用于公司的伺服系统、PLC 等产品中。2)公司

87、采用“研、产、销垂直整合”的管理策略,同时通过对下游客户工艺需求的研究了解以及与客户的持续沟通,公司不断将产品及服务切入用户痛点,满足客户方案个性化、产品易用性、价格经济性需求。资料来源:Wind,禾川技术公司公告,天风证券研究所风险提示:伺服系统收入占比较高风险,原材料价格波动风险495 5.2.2.禾川科技:国产伺服系统领导者,禾川科技:国产伺服系统领导者,PLCPLC开辟第二增长曲线开辟第二增长曲线图:图:营业收入及归母净利润规模及增速(亿元,营业收入及归母净利润规模及增速(亿元,%)图:图:毛利率与归母净利率毛利率与归母净利率2.833.135.447.519.446.020.500.

88、481.071.100.900.50-30%-10%10%30%50%70%90%110%130%150%02002120222023H1营业收入(亿元)归母净利润(亿元)收入YoY归母净利润YoY40.27%41.85%42.88%36.47%30.44%29.76%17.75%15.22%19.64%14.64%9.57%7.76%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%2002120222023H1销售毛利率归母净利率6.风险提示风险提示50请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明51风险提示风险提示1

89、)宏观经济波动风险:)宏观经济波动风险:工业自动化行业受宏观经济波动影响较大,产业与宏观经济波动的相关性明显,尤其是和工业制造的需求、基础设施投资等宏观经济重要影响因素强相关。目前,国内基础设施建设和制造业结构升级仍然保持良好的发展趋势,若未来国家宏观经济增速维持在较低水平甚至下行,或基础设施建设和制造业资本支出大幅放缓,将会影响工控产品的市场需求。2)原材料价格波动风险:)原材料价格波动风险:工控产品主要原材料为电子元器件、IC 芯片、五金件、PCB 等,直接材料占营业成本的比例较高。受到近年来国际贸易政策的影响,全球主要集成电路制造生产线均出现产能紧张的情况,芯片等关键物料的供需出现失衡,

90、国内客户对于产品国产替代需求旺盛,导致芯片类原材料的价格上涨,物料储备与回货难度加大,采购成本上升。3)新产品和技术开发风险:)新产品和技术开发风险:工业自动化控制行业属于技术密集型、知识密集型行业,产品技术涉及控制工程学、人机工程学、计算机软件、嵌入式软件、电子、电力电子、机电一体化、网络通讯等多学科知识和应用技术,具有专业性强、研发投入大、研发周期长、研发风险高等特点。52请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明股票投资评级自报告日后的6个月内,相对同期沪深300指数的涨跌幅行业投资评级自报告日后的6个月内,相对同期沪深300指数的涨跌幅买入预期股价相对收益20%以上增持预期股价相对收益10

91、%-20%持有预期股价相对收益-10%-10%卖出预期股价相对收益-10%以下强于大市预期行业指数涨幅5%以上中性预期行业指数涨幅-5%-5%弱于大市预期行业指数涨幅-5%以下投资评级声明投资评级声明类别类别说明说明评级评级体系体系分析师声明分析师声明本报告署名分析师在此声明:我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与,不与,也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。一般声明一般声明除非另有规定,本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司(已获中国证监

92、会许可的证券投资咨询业务资格)及其附属机构(以下统称“天风证券”)。未经天风证券事先书面授权,不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为天风证券的商标、服务标识及标记。本报告是机密的,仅供我们的客户使用,天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料,但天风证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考,不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求,在任何时候均不构成对任何人的

93、个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估,并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求,必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,天风证券及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。过往的表现亦不应作为日后表现的预示和担保。在不同时期,天风证券可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。天风证券的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。天风证券没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。天风证券的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。特别声明特别声明在法律许可的情况下,天风证券可能会持有本报告中提及公司所发行的证券并进行交易,也可能为这些公司提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。因此,投资者应当考虑到天风证券及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突,投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一参考依据。

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