中国激光切割运控系统需求现状及竞争格局分析

中国激光切割运控系统需求现状及竞争格局分析一、激光切割运控系统工作流程激光切割运控系统为激光切割设备的“大脑”，可助力设备实现自动化和智能化。运控系统是自动化机械的核心，是不同品牌设备形成差异化的重要环节，一般由运动控制器、伺服系统、负载等硬件和控制算法等软件组成。运控系统的完整工作流程是：1）运动控制器下达指令后，伺服驱动器将其转化为电流，驱动电机旋转，带动工作机械运行；2）电机上的编码器经过信号处理，将电机的信息实时反馈给运动控制器；3）运动控制器进行实时调整，保证整个系统的稳定运转。因此，依托编码器进行实时反馈的功能，运控系统可以准确调节终端执行机构的位置、速度、转矩等输出参数，完成预期的动作，帮助激光切割设备实现自动化和智能化。二、激光切割运控系统市场现状分析据统计，2016-2020年随着国内主要厂商的中低功率激光器价格不断下调，激光切割设备的一次性购置成本也有所下降，因此设备性价比得到提升，终端用户更愿意将传统的切割设备，逐渐替换为成套的新型激光切割设备，这加速了设备及配套运控系统需求的较快释放，国内中低功率段激光切割设备销量从2016年的14100套，逐年上升到2020年的42000套，销量CAGR达到31.37%。在一套激光切割设备中，激光器成本占比最高，约为40%；而运控系统成本占比较低，约为5%。运控系统由于功能和地位较为核心，且在激光切割设备中的价值量占比相对较少，所以议价能力强，且由于市场空间较小、进入壁垒高，行业参与者较少，故激光切割运控系统产品在产业链中毛利率水平最高。近年来，中低功率激光器的价格持续降低，激光切割设备渗透率快速上升，预计后续设备需求稳健增长，带动中低功率运控系统销量增长。据统计，2020年我国中低功率运控系统市场规模为6.51亿元，需求量为42000套，预计2021-2025年中低功率运控系统的需求增速分别为40%、10%、10%、8%和5%；随着激光行业的发展，高功率的激光切割设备已经成为市场关注的热点，目前我国高功率激光器市场处于蓬勃发展期，国产化率提升可期。据统计，2020年我国高功率运控系统市场规模为4.55亿元，需求量为13000套，预计2025年高功率运控系统需求量约5.7万套，对应的市场规模约20亿元。三、激光切割运控系统竞争格局分析国外企业中，德国倍福、德国PA等国际厂商提供的运控系统，主要为开放或半开放式，并非为激光切割领域而定制，而是基于标准数控系统开发的切割软件，操作复杂，且要求操作者须具备一定的数控编程能力，易用性较差；国内参与企业主要柏楚电子、奥森迪科与上海维宏电子：在中低功率运控系统中：国内前三家企业（柏楚电子、维宏股份、奥森迪科）的市场占有率约为90%，国产运控系统已经基本实现了国产替代。柏楚电子目前处于领先地位，占据60%以上的市场份额；在高功率运控系统中：国际上主要的知名企业包括德国倍福、德国PA、西门子等，国际厂商市占率约为81%，占据绝对优势；国内厂商市占率不足20%，柏楚电子约占据17%的市场份额，市占率处于国内第一。四、激光切割运动控制系统发展趋势1、向开放性、灵活性、易用性并重的方向发展开放性代表系统要遵循较为通用的标准，对外接口采用通用的标准协议。灵活性意指系统要能适应各种复杂工艺要求的能力。易用性表示系统需具备人机交互的友好性及简便性。未来控制系统发展的核心需求之一为实现开放性、灵活性、易用性的统一。这其中最核心的问题是对动作控制的理解程度。传统PLC厂家以动作过程为主要目标，封装各类标准化的功能块，但组合过后总体缺少灵活性。专业运动控制器虽然有较好的灵活性，但其编程组态方式缺乏遵循统一标准，使用操作难度较大。新一代控制器应该将二者进行有机融合，既对控制系统的功能进行提升，也降低用户的操作难度。2、网络化程度日益加强网络化主要指的是控制器与伺服驱动器之间的连接形式。传统机械设备采用的伺服数量有限，往往采用一对一直连的方式连接运动控制器和伺服。直连方式最大的问题在于布线复杂，线缆使用量较大，同时传输信号极易受到各种干扰。为解决这些问题，各伺服驱动厂家纷纷推出高速总线用以连接伺服驱动器及运动控制器，网络化趋势明显。采用高速总线后，运动控制器和伺服驱动器之间除了常规的控制命令及反馈信息传递外，还可以根据需要实时调节伺服驱动器的各类参数，从而实现更为复杂灵活的控制要求。3、可靠性要求不断提高可靠性对于运动控制器来说，同样是