运动控制系统产品行业前景分析报告

运动控制系统产品行业前景分析报告

随着全球新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，新一代信息通信、生物、新材料、新能源等技术不断突破，并与先进制造技术加速融合，为制造业高端化、智能化、绿色化发展提供了历史机遇。同时，世界处于百年未有之大变局，国际环境日趋复杂，全球科技和产业竞争更趋激烈，大国战略博弈进一步聚焦制造业，美国先进制造业领导力战略、德国国家工业战略2030、日本社会5．0等以重振制造业为核心的发展战略，均以智能制造为主要抓手，力图抢占全球制造业新一轮竞争制高点。把科技自立自强作为智能制造发展的战略支撑，加强用产学研协同创新，着力突破关键核心技术和系统集成技术。支持企业、高校、科研院所等组建联合体，开展技术、工艺、装备、软件和管理、模式创新，提升核心竞争力。运动控制行业挑战（一）运动控制行业产业配套不足，关键零部件依赖进口运动控制行业的芯片主要通过电子元器件分销商向国际知名品牌采购，包括处理器芯片、逻辑芯片、存储芯片、电源芯片等。近年来，国际政经局势动荡、全球贸易摩擦加剧，芯片等关键原材料供应出现短缺或供应紧张，对运动控制行业带来不利影响。（二）运动控制行业高端专业人才短缺运动控制涉及软件算法、电子、通信、光学、自动化及机械等多学科知识，属于知识和技术密集型行业，同时需要结合工业一线应用场景进行不断知识积累反馈、经验吸收和技术迭代，是基础研究和应用实践紧密结合的高竞争壁垒领域。随着产品和工艺装备的精密度与复杂性的进一步提高，技术综合程度不断增加，以及生产工艺过程日益成为一个各工序紧密联系着的有机整体，现代智能制造对产业技术人才提出了更高的挑战。当前智能制造产业的高技能人才尤其是高端复合型人才紧缺严重，而高技能人才培养时间长，难度大，行业高素质人才的紧缺一定程度上制约了整个行业的发展，亟需打造真正有效的产学研培育模式，满足产业人才的迫切需求。加快系统创新，增强融合发展新动能强化科技支撑引领作用，推动跨学科、跨领域融合创新，打好关键核心和系统集成技术攻坚战，构建完善创新网络，持续提升创新效能。加强关键核心技术攻关。聚焦设计、生产、管理、服务等制造全过程，突破设计仿真、混合建模、协同优化等基础技术，开发应用增材制造、超精密加工等先进工艺技术，攻克智能感知、人机协作、供应链协同等共性技术，研发人工智能、5G、大数据、边缘计算等在工业领域的适用性技术。加速系统集成技术开发。面向装备、单元、车间、工厂等制造载体，构建制造装备、生产过程相关数据字典和信息模型，开发生产过程通用数据集成和跨平台、跨领域业务互联技术。面向产业链供应链，开发跨企业多源信息交互和全链条协同优化技术。面向制造全过程，突破智能制造系统规划设计、建模仿真、分析优化等技术。现状与形势近十年来，通过产学研用协同创新、行业企业示范应用、央地联合统筹推进，我国智能制造发展取得长足进步。供给能力不断提升，智能制造装备市场满足率超过50%，主营业务收入超10亿元的系统解决方案供应商达40余家。支撑体系逐步完善，构建了国际先行的标准体系，发布国家标准285项，牵头制定国际标准28项；培育具有行业和区域影响力的工业互联网平台近80个。推广应用成效明显，试点示范项目生产效率平均提高45%、产品研制周期平均缩短35%、产品不良品率平均降低35%，涌现出离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等新模式新业态。但与高质量发展的要求相比，智能制造发展仍存在供给适配性不高、创新能力不强、应用深度广度不够、专业人才缺乏等问题。随着全球新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，新一代信息通信、生物、新材料、新能源等技术不断突破，并与先进制造技术加速融合，为制造业高端化、智能化、绿色化发展提供了历史机遇。同时，世界处于百年未有之大变局，国际环境日趋复杂，全球科技和产业竞争更趋激烈，大国战略博弈进一步聚焦制造业，美国先进制造业领导力战略、德国国家工业战略2030、日本社会5．0等以重振制造业为核心的发展战略，均以智能制造为主要抓手，力图抢占全球制造业新一轮竞争制高点。当前，我国已转向高质量发展阶段，正处于转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期，但制造业供给与市场需求适配性不高、产业链供应链稳定面临挑战、资源环境要素约束趋紧等问题凸显。站在新一轮科技革命和产业变革与我国加快高质量发展的历史性交汇点，要坚定不移地以智能制造为主攻方向，推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变，以鼎新带动革故，提高质量、效率效益，减少资源能源消耗，畅通产业链供应链，助力碳达峰碳中和，促进我国制造业迈向全球价值链中高端。夯实基础支撑，构筑智能制造新保障瞄准智能制造发展趋势，健全完善计量、标准、信息基础设施、安全保障等发展基础，着力构建完备可靠、先进适用、安全自主的支撑体系。深入推进标准化工作。持续优化标准顶层设计，统筹推进国家智能制造标准体系和行业应用标准体系建设。加快基础共性和关键技术标准制修订，加强现有标准的优化与协同，在智能装备、智能工厂等方面推动形成国家标准、行业标准、团体标准、企业标准相互协调、互为补充的标准群。加快标准的贯彻执行，支持企业依托标准开展智能车间/工厂建设。积极参与国际标准化工作，推动技术成熟度高的国家标准与国际标准同步发展。（一）完善信息基础设施加快工业互联网、物联网、5G、千兆光网等新型网络基础设施规模化部署，鼓励企业开展内外网升级改造，提升现场感知和数据传输能力。加强工业数据中心、智能计算中心等算力基础设施建设，支撑人工智能等新技术应用。支持大型集团企业、工业园区，围绕内部资源整合、产品全生命周期管理、产业链供应链协同、中小企业服务、工业数据处理分析，建立各具特色的工业互联网平台，实现全要素、全产业链数据的有效集成和管理。（二）加强安全保障加强智能制造安全风险研判，同步推进网络安全、数据安全和功能安全，推动密码技术深入应用。实施企业网络安全分类分级管理，督促企业落实网络安全主体责任。完善国家、地方、企业多级工控信息安全监测预警网络，加快建设工业互联网安全技术监测服务体系。探索建立数据跨境传输备案与监管机制。（三）体系和安全管理制度培育安全服务机构，加大网络安全技术产品推广应用，提升诊断、咨询、设计、实施等服务能力。（四）强化人才培养定期编制智能制造人才需求预测报告和紧缺人才需求目录，研究制定智能制造领域职业标准。依托高技能人才培训基地等机构，开展大规模职业培训。加强应届毕业生、在职人员、转岗人员数字化技能培训，推进产教融合型企业建设，促进智能制造企业与职业院校深度合作，探索中国特色学徒制。深化新工科建设，在智能制造领域建设一批现代产业学院和特色化示范性软件学院，优化学科专业和课程体系设置，加快高端人才培养。弘扬企业家精神和工匠精神，鼓励开展智能制造创新创业大赛、技能竞赛。运动控制行业市场规模（一）点胶控制系统市场规模点胶控制系统的技术基础涉及计算机、微电子、流体控制、机械及自动化等众多跨学科知识的交叉融合。在点胶工艺控制软件开发设计过程中，除考虑软件自身的扩展性、可靠性、可维护性等方面外，更重要的还要深刻理解点胶工艺原理、点胶设备的机械结构、运行机制等，并能适应复杂多变的应用场景。因此，要将以上因素融合转变为复杂的程序算法，并沉淀至软件产品中，点胶工艺控制软件具有较高的开发难度。随着电子产品朝集成化、小型化方向发展，高精度智能点胶设备已成为精密电子组装环节中的关键设备之一，点胶设备的定位精度和点胶精度对精密电子元件及终端产品的功能性及稳定性有着重要影响。从电子产品整机组装、到组件组装、元器件封装、芯片封装，其作业精度逐步提升，进而对生产设备的精度要求也逐步提高。同时，自动点胶设备作为3C制造产业精密点胶、新能源动力电池涂胶、半导体封测等高精尖电子制造价值链重要一环，对于打破国外技术垄断、实现具有重要意义。点胶控制系统是自动点胶设备等精密流体控制设备的核心部件之一，其与精密流体控制设备行业发展息息相关，根据头豹研究院发布的报告显示，2020年中国精密流体控制设备市场规模为272．3亿元，2025年将上涨为490．6亿元。近年来，我国电子信息制造业飞速发展，智能装备不断向高附加值产业链纵深发展，下游需求推动精密流体控制设备行业持续放量。2020年，我国精密流体控制设备在3C电子领域的市场规模约为133．3亿元，该领域2016年至2020年复合增长率为20．99%，预计未来仍将保持稳定增长。此外，随着电动车及其他新能源汽车市场快速增长，精密流体控制设备在动力电池领域的体量和增速呈现持续增长态势，2020年精密流体控制设备在新能源光伏和电池领域的市场规模约为33．6亿元，预计2025年将上涨为83．9亿元，复合增长率20．08%。因此，随着国内精密流体控制设备的快速增长，相应对点胶控制系统的需求持续增加。（二）通用运动控制器市场规模通用运动控制器作为自动化工业运动装置的核心部件之一，随着我国《中国制造2025》及《十四五智能制造发展规划》等产业政策的推出，2016年至2021年，我国通用运动控制器市场规模从2016年的4．5亿元上升至9．9亿元，复合增长率达17．08%。（三）驱动器市场规模驱动器作为运动控制系统的驱动层，接收运动控制器发出的信号并将其转化为电流、电压信号，进而驱动电机运转，带动机械运行，最终实现机械运动高速、高精度的位移、速度、力矩等控制。驱动器主要包括步进驱动器和伺服驱动器。伺服驱动器和配套的伺服电机构成伺服系统，由于其具备定位精度高、动态响应快、稳定性好等性能特点，在对位置精度要求较高的行业中得到广泛应用，如数控机床、纺织机械、电子制造设备、医疗设备、印刷自动化生产线及各种专用设备等。目前，欧美和日系品牌仍然垄断着中高端伺服系统市场，内资品牌和国外品牌存在一定的差距。随着近年来国内伺服系统市场的快速发展，国内品牌开始在伺服应用领域崛起，伺服系统的本土化推进速度不断加快。伺服系统应用市场目前属于市场成长期，伴随产业升级，设备加工精度的要求提升，将为伺服系统产品创造较大的市场成长空间。2016年至2021年，我国伺服系统市场规模从2016年的76．5亿元上升至212亿元，复合增长率达22．61%。运动控制行业上下游情况行业上游包括硬件类和软件类，其中硬件类包括各类电子元器件及机械结构件，如PCB面板、IC芯片、晶体管、电阻电容等，软件类包括编程开发工具及操作系统。中游核心部件包含如运动控制器、伺服驱动器、伺服电机等，下游多为点胶机、锡膏印刷机、自动光学检测设备、贴装机、插件机等电子制造设备厂商，其终端领域主要集中在计算机、通讯、消费电子、玩具饰品、包装业、汽车电子、新能源制造及半导体集成电路等产业。（一）运动控制行业上游供应情况芯片类元器件特别是微处理器类芯片作为运动控制器的主要计算单元，其技术发展与整合度的提升对提高运动控制器产品性能、持续改进运动控制算法都有着积极的推动作用。国内外各半导体厂商持续研发提升芯片的性能和可靠性，对运动控制系统产品的质量有着积极影响。行业产品对芯片性能要求较高，原厂供应商目前主要以国外供应商为主，如TI、ST、XILINX等。受市场环境影响，2021年，国外供应商的价格持续上涨，货期延长，对产品可持续供货有不良影响。2022年，芯片整体供需关系由全面紧张转变为结构性短缺，一方面智能手机、PC等消费领域芯片供过于求，另一方面车用及工业芯片依旧存在短缺情况。（二）运动控制行业下游发展情况1、电子制造设备行业基本情况行业下游主要为电子制造设备行业，其中主要包括电工机械专用设备制造、半导体器件专用设备制造、电子元器件与机电组件设备制造及其他电子专用设备制造。电子制造设备主要用于实现电子产品（含元件、组件及成品）制造工艺自动化，其工艺种类众多，工艺场景复杂多样。针对元件级电子产品的制程工艺包括半导体的晶圆加工、晶片封装及测试等。组件级电子产品的制程工艺包括集成电路组件的贴装、插装、点胶及制程中的质量检测等。成品级电子产品的制造工艺主要是各零部件及组件的装配，包括智能手机、平板电脑、智能穿戴设备的自动化线工作流程组装生产。近年来全球电子产品需求旺盛，其中3C类电子产品产销量不断攀升，推动了我国电子制造设备市场蓬勃发展。2、电子制造设备行业的主要特点电子制造设备的用途广泛，民用类产品从家用电子玩具到智能可穿戴设备，商用类产品从电子元器件到汽车电子产品。不同类型的电子产品，对应电子制造设备的研发难度及生产制造有着不同的要求。根据加工产品的不同，电子制造设备可分为元件级、组件级和成品级。元件级电子制造设备对控制精度、加工效率及可靠性要求极高，需要设备厂商在制程工艺、系统工程、机械设计、电控应用及软件系统开发等多个方面都具备长时间的技术积累。国内组件级电子制造设备厂商通过近三十年的技术积累，已突破部分技术壁垒，但在经营过程中面临用工成本上升、财务管理不善等风险。国内成品级电子制造设备厂商的设备大多应用于非标自动化生产线，要求设备厂商短时间内完成样机工艺验证、参与生产线安装及调试、后续需求修订，业务过程是工艺需求开发、样机工艺验证、需求变更、开发纠正、再验证测试的反复循环，需要设备厂商持续的研发投入。相较于国外电子设备制造厂商，我国厂商起步较晚、技术积累不足，国内厂商与国外厂商竞争过程中的优势来源于行业上下游的协同发展。近年来，以计算机、通讯及消费类电子产品为代表的电子产品生命周期变化加快。在物联网、5G、新能源、人工智能等技术驱动下，电子产品的产品形态及生产模式都发生了较大改变。电子产品的物理形态越来越小，能耗要求越来越低，产品迭代不断加快。生产厂商对生产管理的要求不断提升，要求上游设备厂商必须具备精密可靠制造工艺和快速响应能力。因此，国内电子制造设备厂商设备的核心运动控制部件多以上游的运动控制厂商为主，将研发投入集中于产品加工工艺及机械设计。国内厂商与其供应体系的合作模式，缩短了产品的研发周期，降低了单个厂商的研发风险。依托于国内完备的供应体系，成品级电子制造设备厂商得以快速响应下游客户的需求。近年来，以苹果、特斯拉为代表的电子产品厂商在国内建立生产线，结合国内华为、比亚迪等电子产品厂商的不断发展，国内电子制造设备厂商蓬勃发展。根据国家统计局的数据，2017年至2021年，我国电子信息制造业固定资产年平均增长17．3%，高于制造业年平均增长率8．5%。3、电子制造设备中运动控制系统产品的应用情况国内运动控制产品主要满足了电子制造设备厂商的技术性需求及业务性需求。技术性需求主要涉及对设备的控制精度、加工效率、系统可靠性、设备用户的使用要求（工艺编程效率，设备可维护性）及设备应用现场的总体控制技术（如信息化适应，设备间通讯管理）等要求。业务性需求主要涉及研发利用效率、二次开发柔性、采购、生产及售后服务的可接受程度。要满足技术性需求，需要运动控制产品本身的功能和性能与电子制造设备匹配。目前，国产运动控制产品在高端应用（如半导体封测）领域，产品性能与国外厂商仍存在一定差距。但在大多数电子制造设备应用领域，国产通用运动控制器、伺服驱动系统以及专用控制系统软件产品的应用已十分广泛。此外，国内运动控制厂商通过成本优势、服务优势等更好满足了国内电子制造设备厂商的业务性需求。技术性需求又与设备制造商自身的研发能力相关，如国外半导体封装测试设备厂商（如ASM、诺信、Asymtek），其规模较大、研发实力较强，设备中的运动控制器、驱动器等部件，都是基于系统性设计而自主研发生产的，部分非重要部件对外采购。检测类设备和非标自动化设备生产厂商大多采用向专业运动控制企业采购通用运动控制器及伺服驱动系统，基于其二次开发或系统集成利用。激光切割、点胶机等设备厂商中，既有外购成套的行业专用控制系统，也有采购标准化通用运动控制产品用于二次开发，这两种模式的选择取决于企业自身的研发能力、市场外部供需环境及供应产品的性能。总体而言，国内电子制造设备厂商对项目开发周期有较高的要求，其运动控制产品一般先外购，当国产产品不满足要求才采用进口产品。国内设备厂商在其上游专业厂商尚不完全具备与国外厂商竞争的形势下，多数不具备自主研发运动控制产品的能力。国内运动控制厂商在今后竞争策略上需要先在性能上追上进口产品，再在产品策略上通过模式优化适应市场需求。主要目标（一）转型升级成效显著70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化，建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂。制造业企业生产效率、产品良品率、能源资源利用率等显著提升，智能制造能力成熟度水平明显提升。（二）供给能力明显增强智能制造装备和工业软件技术水平和市场竞争力显著提升，市场满足率分别超过70%和50%。培育150家以上专业水平高、服务能力强的智能制造系统解决方案供应商。（三）基础支撑更加坚实建设一批智能制造创新载体和公共服务平台。构建适应智能制造发展的标准体系和网络基础设施，完成200项以上国家、行业标准的制修订，建成120个以上具有行业和区域影响力的工业互联网平台。运动控制行业主要技术门槛和技术壁垒（一）运动控制行业软硬件技术一体化、集成化要求较高工业运动控制属于技术密集型和知识密集型行业，点胶控制系统等产品具有典型的系统集成性，同时又是硬件和软件的集合体，产品研发和设计过程中涉及计算机、微电子、流体控制、机械及自动化等众多学科知识的交叉融合，技术门槛较高。（二）运动控制行业核心控制软件开发难度较大在点胶工艺控制软件开发设计过程中，除考虑软件自身的扩展性、可靠性、可维护性等方面外，更重要的还要深刻理解点胶工艺原理、点胶设备的机械结构、运行机制等，并能适应复杂多变的应用场景，因此，要将以上因素融合转变为复杂的程序算法，并沉淀至软件产品中，点胶工艺控制软件具有较大的开发难度。（三）运动控制行业持续研发创新能力和工艺积累要求较高工业运动控制是基础研究和应用工艺实践紧密结合的高技术壁垒领域，需要专业的技术研究开发团队长期深入工业一线应用场景进行不断的技术研究和实践积累，形成各自的关键技术和加工工艺库，并集成到