核心觀點
｜行業概覽
伺服系統是自動化控制裝置的主要部件，主要包括伺服驅動和伺服電機兩大部分，用于精確地實現對機械部件的位置、狀態等進行控制。
我國伺服行業近幾年增幅迅速，一方面受益于下遊行業發展，外延需求拉動，整體增速保持在10%以上；另一方面由于價格、服務等方面優勢，國內品牌逐步替代進口当前產品，市場占有率不斷提升。
｜行業驅動
對于自動化水平的迫切需求和下遊行業的拉動效應是帶動我國伺服系統高速發展的兩大動因。
人口紅利的消退使得自動化已成爲必然趨勢。2008年至2017年城鎮單位制造業人均工資累計增幅超過250%，自動化水平的提升將極大緩解勞動密集型企業的成本壓力，是產業發展的必經之路。
另一方面，新興行業的需求也不斷拉動伺服行業的發展。2017年中國工業機器人行業的銷售額增幅超過70%，電子制造行業銷售額增幅約13.2%，遠高于同期工業增速水平（僅6%）。
在人口紅利消退和新興行業崛起的兩大背景下，伺服系統行業將步入高速發展的快車道，預計未來幾年行業增速有望保持在10%以上，2020年市場規模將達到120億。
｜投資機會
由于外資品牌的先發優勢，目前在中國市場外資及台灣品牌占據了約85%的市場份額。以彙川技術、埃斯頓爲中堅力量的內地國当前產品牌僅占據約15%的市場份額。
目前，國当前產品牌已經能夠覆盖70-80%的應用場景，在某些技術參數方面超過國際頂尖品牌，但是總體而言還存在一定差距。在價格方面，國当前產品牌相較國際品牌擁有15%-30%的價格優勢，我國伺服系統行業正處于國產替代階段。
一、伺服行業行業概況
1.1 伺服行業概念
伺服系統是自動化控制裝置的核心部件，主要用于控制其他機械部件的位置、狀態等。穩定性、精度和響應速度是決定伺服系統性能的重要因素。穩定性是指系統在給定輸入或外界幹擾作用下，在短暫的調節過程後達到新的或者恢複到原有平衡狀態的能力；精度是指設定輸出量與實際輸出量的之間的誤差，例如精密數控機床一般的允許偏差爲0.001～0.01毫米；響應速度是指系統達到設定值後並切換至平穩狀態的時間，一般要求在200毫秒以內。
自動控制裝置由控制單元、驅動單元和執行單元組成。控制單元是自動化設備的大腦，負責發出指令，主要包括控制器、一體機等；驅動層是自動化設備的中樞神經，負責指令的上傳下達，將控制單元的脈沖信號調制、變換、放大爲控制電機的信號，主要包括變頻器、伺服驅動器等；執行單元是自動化設備的肌肉骨骼，負責執行指令，主要包括各類伺服電機。本文所研究的伺服系統包括驅動單元和執行單元。
圖1：伺服系統組成
數據來源：九鼎投資
1.2 伺服系統行業分類及發展曆史
根據末端執行單元種類劃分，伺服系統可以分爲液壓、氣動和電氣三類。電氣伺服精度高、穩定性好，性能明顯優于液壓、氣動伺服，20世紀50年代以後開始大量普及。電氣伺服可分爲交流同步伺服、交流異步伺服、直流伺服。20世紀70年代，隨着微處理器技術、大功率高性能半導體功率器件技術和電機永磁材料制造工藝的發展和性價比不斷提高，交流伺服系統逐漸成爲主流当前產品。國外從事交流伺服系統研發和生產的主要廠商包括：松下、安川、三菱、西門子、施耐德等。從20世紀90年代開始，隨着我國制造業的快速發展和全球制造中心向中國轉移，衆多國外交流伺服品牌開始參與我國市場的競爭。
表1：按照末端執行單元伺服系統分類
數據來源：九鼎投資、睿工業
按照功率大小，伺服系統還可以分爲小型伺服、中型伺服和大型伺服系統。小型伺服通常指功率小于1kW的当前產品，主要應用于工業機器人、電子制造、紡織包裝設備等小型機械；中型伺服功率範圍在1-7.5kW，多應用于铣床、注塑機等領域；大型伺服系統功率大于7.5kW主要用于驅動重型機械設備。近年來3C行業發展迅猛，小型伺服應用快速提升，占比達到45%；中型伺服由于近年來機床行業等傳動設備制造業低迷的影響，市場規模在37%左右；大型伺服系統占比相對穩定，在18%左右。
表2：按照功率伺服系統分類
數據來源：九鼎投資、睿工業
圖2：不同功率伺服系統市場份額
數據來源：九鼎投資、睿工業
二、行業分析
2.1 伺服行業產業鏈
伺服系統一般由伺服驅動和伺服電機組成，其上遊爲電子元器件、永磁材料以及各類機械配件等行業，下遊應用較爲廣泛，包括機床、紡織機械、工業機器人和電子制造等各類高端智能機械制造業，具體如圖3所示。
圖3：行業上下遊關系圖
數據來源：九鼎投資
伺服系統行業所需的普通電子元器件、材料及配件等原材料生產技術較爲成熟，当前產品供應充足，價格隨市場供求關系及基礎材料價格的變動而波動。但伺服系統行業所需的核心元器件（如IGBT、編碼器）被國外企業壟斷，主要依賴進口。
2.1.1 伺服行業上遊
伺服驅動主要成本爲材料費用，其中IGBT+DSP芯片占總材料成本的50%以上，而IGBT模塊是決定伺服驅動性能優劣的核心元器件。目前IGBT供應商主要有英飛淩、ABB、三菱、西門子、東芝、富士等，我國IGBT市場90%以上被外資企業占領，在短時間內IGBT實現國產化較爲困難，因此伺服驅動的原材料成本下降空間較爲有限。
圖4：伺服驅動成本構成
數據來源：九鼎投資
伺服電機作爲整個自動化系統的執行單元，通過電機的運轉，完成速度和位置的精確控制。與普通電機不同的是，伺服電機需要將整個系統的位置、速度等信息，通過編碼器反饋給控制器，從而使得控制器更加准確的對伺服電機進行控制。
伺服電機的主要原材料爲編碼器、矽鋼、钕鐵硼磁性材料等。其中編碼器作爲伺服電機的核心元器件之一，約占總成本的1/3。與IGBT類似，編碼器的供應商大部分爲國外廠商，尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器，嚴重依賴進口。
2.1.2 伺服行業下遊
伺服系統廣泛應用于傳統制造領域，同時在機器人、電子制造等新興領域發展迅速。2012年機器人、電子制造行業市場份額占比爲1.2%、8.4%，2017年這兩個行業的市場份額上升至10.2%、20.3%。伺服行業的發展主要依靠機器人和電子制造行業的拉動。
圖5：中國伺服系統下遊行業市場份額占比
數據來源：九鼎投資、工控網
（1）行業下遊-機器人
近年來，機器人行業發展較爲迅猛。國際機器人聯合會（IFR）的市場報告顯示，2017年中國市場工業機器人的銷量增幅超過70%。根據我們預測，在未來三年內，中國工業機器人銷量年增長率將超過30%，2020年預計年銷量將超過35萬台。
圖6：2012-2020年中國工業機器人年銷量
數據來源：九鼎投資、國際機器人聯合會（IFR）
（2）行業下遊-電子設備制造
電子制造對伺服当前產品需求範圍極廣，從半導體、LED的前段晶圓制作到後段封裝測試、PCB 貼片以及3C設備的整機裝配都需要相應設備支持。
中國是電子当前產品消費大國和制造大國。根據國家工業和信息化部《電子信息制造業運行情況》顯示：2017年，規模以上電子信息制造業增加值比上年增長13.8%，高于同期工業平均水平7.2個百分點，實現銷售收入12.6萬億元，同比增長13.2%。根據預測，未來幾年內，我國電子制造業增速將維持在15%以上。
圖7：2012-2020年我國電子制造行業發展情況
數據來源：九鼎投資、國家統計局
2.2 伺服系統行業發展驅動因素
我國伺服系統發展原因主要爲人口紅利消退，自動化水平提高，下遊行業拉動。
（1）人口紅利消退，自動化已成爲必然趨勢
人口老齡化，勞動人口比例下降。聯合國認爲，如果一個國家60歲以上的老年人口達到總人口數的10%或者65歲以上老年人口占人口總教的7%以上，那麽這個國家就已經屬于人口老齡化國家。2017年中國老人數量已達1.55億，占人口比重11.1%。我國老齡化人口結構占比不斷升高，以現在這種發展趨勢，中國老齡人口到了2020年將增加到1.73億。我國15-64歲勞動人口比例從2010年最高的的74.5%降至2017年的71.6%，人口紅利正在消失。
圖8：我國人口老齡化嚴重
數據來源：九鼎投資、中國產業信息網
人口紅利消退，人力成本逐步攀升。根據統計局數據，自2008年至2017年城鎮單位制造業年均工資從2.49萬元升至6.55萬元，十年間增幅超過250%。對于勞動密集型企業如目前的3C裝配、服裝生產等，隨着勞力成本提高，利潤空間降低，《中國制造2025藍皮書（2017）》指出工業平均利潤僅6%，產業升級迫在眉睫。爲克服人工成本的上漲，自動化產業的發展是必經之路。
圖9：制造業人員年均工資
數據來源：九鼎投資，中國產業信息網
（2）自動化程度提高，下遊發展帶動
2017年我國制造業中工業機器人密度僅爲68台/萬人，與全球水平74台/萬人已經比較接近，但是遠遠低于韓國、新加坡、德國、日本等國家，與歐洲、美洲地區相比，也有一定的差距。2016年工信部、發展委、財政部聯合印發了《機器人產業規劃（2016-2020年）》，提出了我國工業機器人發展的目標，即到2020年，我國制造業工業機器人密度達到150台/萬人以上。因此我國工業機器人還有很大的發展空間。
圖10：2017年全球各國制造業工業機器人密度
數據來源：九鼎投資、IFR
在中國智能制造2025戰略的驅動下，以及國內制造業產業升級，並且迎接“一帶一路”的國家政策，2017年中國自動化市場規模達到2,542億元，同比增長超過10%。作爲自動化控制的驅動和執行單元，伺服系統也將保持快速的發展。
圖11：2012-2020年中國自動化市場規模
數據來源：九鼎投資、現代激光工業、前瞻產業研究院
2.3 我國伺服行業規模預測
隨着我國人口紅利消失，人工成本大幅增加，生產制造業自動化程度亟需提高，同時在加快轉變經濟增長方式的政策指引下，我國裝備制造業技術升級、結構轉型以及智能化等發展趨勢均爲本行業帶來高速發展的良好機會。
我國伺服市場目前仍處于成長階段，增長空間較大，是全球伺服增速最快的市場。2017年全球伺服系統市場規模約在420億元左右，而我國已經達到了82.8億，占據全球市場的1/5；2014-2017年全球伺服系統市場規模年均複合增速僅爲5.6%，而我國同期年均複合增速超過10%，遠高于全球增速。
下遊行業中，根據IFR數據，2017年中國市場工業機器人的銷售額增長超過70%,，我們認爲，未來3年內機器人增速不低于30%；而電子制造業產值增速維持在全國工業總產值的增速之上，未來三年增速分別爲15%、17%、18%；其他行業可認爲將保持12%增速。伺服行業未來三年市場規模測算如下表所示。
表3：伺服行業未來三年增速測算
數據來源：九鼎投資
根據預計未來三年內，我國伺服行業增速將維持在10%以上。到2020年，我國伺服行業市場規模將達到120億。
圖12：我國伺服行業市場規模
數據來源：九鼎投資、中國產業信息網
2.4 行業競爭格局
中國伺服市場分爲日系、歐美系、台灣系、國当前產品牌四個陣營。近年來，國当前產品牌市占率在快速提升，但長期以來外資品牌占據了國內伺服系統市場的大部分份額，市場占有率超過70%。
其中日系品牌市場占有率接近50%，以松下、三菱電機、安川、三洋、富士等老牌工業自動化設備生產商爲主。日系品牌應用場景覆盖全面，擁有相對較爲齊全的当前產品線和較爲成熟的技術應用；性能優異，較爲貼合中國用戶的需求，但是價格較高。歐美品牌試產占有率約爲20%，其中以西門子、施耐德等品牌爲主。歐美品牌集中應用于大型伺服系統。台灣品牌主要爲台達和東元，約占據12%的市場份額。台灣品牌價格和技術水平定位于外資品牌和國当前產品牌之間，面臨着外資品牌向下延伸和國当前產品牌向上開拓的雙重壓力。
內地品牌總共約占據18%的市場份額，廠商有彙川技術、埃斯頓、新時達、華中數控、北超伺服等，除彙川技術規模較大約占6%以外，其他公司份額較爲分散。國內廠商通過引進吸收國外先進技術和自主創新，憑借營銷服務一體化優勢，市場份額占比逐步提高。
表4：中國伺服系統下遊行業市場份額占比
數據來源：九鼎投資、工控網
2017年中國伺服行業市場整體增速約爲12.69%。其中國当前產品牌如彙川技術，增速超過80%，遠超行業平均增速。日系品牌如松下、安川、三洋增速維持在行業平均水平。
就技術層面而言，經過十幾年的努力國內品牌已經逐步接近國際品牌水平，当前產品核心技術參數逐步向國際頂尖品牌当前產品靠攏。以彙川技術爲例，其伺服当前產品在脈沖頻率、分辨率和精度等方面已經與安川、松下等國際一流品牌不相上下。
表5：中外主要伺服系統供應商当前產品技術參數比較
數據來源：九鼎投資
在價格方面，與國外品牌相比，國当前產品牌一般具有15%-30%的價格優勢，且就銷售策略而言，國產的價格調整機制更加靈活。而國外品牌，由于全球價格機制，無法迅速的針對市場反饋進行價格調節。
在服務外面，相比于國際品牌，國当前產品牌更能夠提供全方位服務，能夠根據實工作場景，靈活調整技術方案，以滿足客戶需求。國当前產品牌在售後咨詢方面，能夠與客戶保持更加密切的聯系，跟蹤当前產品使用情況，並提供技術升級改造方案。
國內品牌由于價格、服務等方面優勢，市場占有率逐步提高。2015年，伺服行業國当前產品牌的市場占有率不足10%，而2017年國当前產品牌的市場占有率已經達到了18%。
三、總結
伺服系統包括伺服驅動和伺服電機，近年來伺服行業發展迅速。一方面人口紅利消退，自動化已成爲必然趨勢，刺激伺服行業發展。另一方面新興行業的發展，拉動伺服系統需求。根據測算未來幾年伺服系統增速有望保持在10%以上。預計2020年市場規模將達到120億。
目前在中國市場外資品牌占據了超過70%的市場份額。國当前產品牌雖然較國外品牌總體而言還存在一定差距，但是目前已經能夠覆盖70％-80%的應用場景，並且在某些技術參數方面甚至超過國際頂尖品牌，同時較國際品牌還擁有15%-30%的價格優勢。我國伺服系統行業正處于國產替代階段，在可預見的未來，國內品牌市場占有率將逐步提高。