运动控制系统产品产业调研报告

运动控制系统产品产业调研报告

加强部门协同，统筹实施智能制造工程，深入开展技术攻关、装备创新、示范应用、标准化、人才培养等。加强央地协作，鼓励地方出台配套政策和法律法规，引导各类社会资源聚集，形成系统推进工作格局。充分发挥智能制造专家咨询委员会及相关高校、科研机构、专业智库作用，开展智能制造前瞻性、战略性重大问题研究。鼓励企业结合自身实际加快实施智能制造，持续做好安全生产和环境保护工作。聚焦新阶段新要求，立足我国实际，统筹考虑区域、行业发展差异，加强前瞻性思考、全局性谋划、战略性布局、整体性推进，充分发挥地方、行业和企业积极性，分层分类系统推动智能制造创新发展。发展路径和目标十四五及未来相当长一段时期，推进智能制造，要立足制造本质，紧扣智能特征，以工艺、装备为核心，以数据为基础，依托制造单元、车间、工厂、供应链等载体，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统，推动制造业实现数字化转型、网络化协同、智能化变革。到2025年，规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化网络化，重点行业骨干企业基本实现智能化。运动控制行业技术水平及特点（一）运动控制行业技术水平点胶设备有多种机型，以满足不同精度、不同效率及不同加工工艺的生产过程，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，对点胶设备的精度要求也逐步提高，进而对点胶控制系统要求亦随之提高。同时，点胶控制系统作为点胶设备的―大脑，面对上千种点胶胶水加工、数十种机械结构及复杂多样的工业应用场景，控制系统自身在功能完备性、可靠性、可扩展性等方面需要保证良好的兼容性及易用性，同时需要符合行业应用高速化、高精度化的技术要求。此外，在传统光栅尺、编码器检测的基础上，机器视觉也逐渐成为点胶工艺位置标定、位置跟踪、环境感知的关键技术，点胶控制系统在复杂工作环境下的智能化水平亦越来越高。运动控制器方面，通过利用CPU和FPGA的高速运算能力，大幅提升了对控制系统的响应速度，实时性已从毫秒缩减到微秒级。此外，作为运动控制的执行机构，交流伺服系统亦可实现高速运动和高精度位置控制。（二）运动控制行业技术特点1、运动控制行业产品功能完备性、集成化点胶控制系统为工业控制系统，具有软硬件结合、各部件良好兼容、应用环境复杂多变等多种特性，同时，点胶设备厂商一般不会只做单一机型，单一机型亦可能加工多种工艺的产品，基于以上特点，下游设备厂商对专业系统供应商产品要求具备点胶机多工艺、多机型的控制适应性，能够达到相对功能完备、标准化程度较高水平，控制软件的功能完备性、集成化是产业应用的发展需求，亦需要点胶控制系统厂商多个型号甚至是多个系列的点胶机控制系统产品作为支撑。2、运动控制行业技术快速响应点胶加工作为一种产品组装制造的新工艺，既用于部件连接，又用于结构防护，近年来随着胶水材料、装配工艺的创新，中高端零件生产制造工艺更新较快，需要设备厂商及供应链体系快速响应并持续优化。同时，点胶控制系统的作为具体工艺的实现方法，新工艺研究、测试、定型及优化过程需要点胶控制系统厂家的深度参与，并投入技术团队深入工业一线应用场景进行持续技术攻关、实践研究及优化。3、运动控制行业可扩展性单机自动化时代的点胶设备已越来越不能适应工厂自动化的加工需求，生产现场需要将多个设备互联互通，工厂生产管理与单机设备之间的制造信息管理需要点胶控制系统具备生产信息管理功能（如MES对接），多工位点胶加工要求点胶控制系统支持轴扩展、I/O扩展、通讯扩展等。同时，基于成本和效率需要，点胶加工过程控制需与点胶后的质量检测集成。电子产品多为大批量规模化生产，快速适应设备的技术功能扩展和生产现场的信息化支持已成为先进的点胶控制系统必备功能。4、运动控制行业高可靠性作为智能制造装备的核心基础部件，高可靠性对于运动控制系统来说是一项基本的核心要求，智能装备往往也是所在车间乃至工厂的关键生产设备，其能够长期、稳定地可靠运行是用户的最基本要求。5、运动控制行业实时性运动控制软件是实时计算领域的典型应用。运动控制系统作为强实时控制系统，要求系统对数据进行快速而准确的处理并及时作出响应，主机与伺服驱动执行命令和状态反馈必须在同一个时刻进行。此外，为了实现高速高精的发展目标，系统需要快速而有效地对复杂而又庞大的操作任务进行实时处理。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。加大财政金融支持加强国家重大科技项目、国家重点研发计划等对智能制造领域的支持。落实首台套重大技术装备和研发费用加计扣除等支持政策。鼓励国家相关产业基金、社会资本加大对智能制造的投资力度。发挥国家产融合作平台作用，引导金融机构为企业智能化改造提供中长期贷款支持，开发符合智能制造特点的供应链金融、融资租赁等金融产品。鼓励符合条件的企业通过股权、债权等方式开展直接融资。运动控制行业技术的发展趋势（一）运动控制行业高精度化点胶技术作为电子封装工业表面贴装技术，近年来，随着消费类电子产品朝智能化、小型化、多功能化和高度集成化不断发展，加工精度要求越来越高，从而对点胶控制系统的控制精度、点胶路径的示教精度、胶阀出胶精度亦要求较高，比如点胶路径的示教精度，目前很多电子器件已经无法通过人眼直接观察产品进行示教，传统依靠人工示教方式的点胶技术已不能满足精度要求，需要通过机器视觉对器件进行三维建模来规划加工路径规划，降低示教难度、提升示教精度。（二）运动控制行业多轴联动及柔性化点胶工艺目前在消费电子、新能源、半导体、汽车电子等领域已得到广泛应用并快速发展，异形工件、曲面工件及大型工件点胶加工需求也正日益增多。由于常规三轴自动点胶只能在单一维度移动并执行点胶作业，当对复杂构型产品进行点胶作业时，其可适用的工件大小和点胶面都有限制，此时，除需要机器视觉对器件进行三维建模来规划加工路径规划外，还需要通过多轴设备手眼标定技术和多轴联动控制技术，最终才能实现高精度、高速度和高柔性的点胶或涂胶作业。（三）运动控制行业控制速度和精度不断提升长期以来，运动控制技术不断挑战新的速度和精度，未来相当长一段时间仍然延续这一重要的发展趋势。电子制造设备等下游行业将不断推动运动控制技术向高速高精方向发展，而计算机技术、新型传感器、新的电机驱动技术等将为运动控制技术向高速高精方向发展提供技术保障。（四）运动控制行业系统功能智能化随着制造技术的快速发展，通过将人工智能、大数据、实时以太网等技术和运动控制技术有机融合，可实现对加工过程的全面感知、智能控制以及远程监控，从而增强系统处理能力，并在一定程度上具备设备故障预测、诊断和恢复能力，从而进一步提高加工效率和加工质量，降低对系统使用人员的要求。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%。基本原则（一）坚持创新驱动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。（二）坚持市场主导充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，强化企业在发展智能制造中的主体地位。更好发挥在战略规划引导、标准法规制定、公共服务供给等方面作用，营造良好环境，激发各类市场主体内生动力。（三）坚持融合发展加强跨学科、跨领域合作，推动新一代信息技术与先进制造技术深度融合。发挥龙头企业牵引作用，推动产业链供应链深度互联和协同响应，带动上下游企业智能制造水平同步提升，实现大中小企业融通发展。（四）坚持安全可控强化底线思维，将安全可控贯穿智能制造创新发展全过程。加强安全风险研判与应对，加快提升智能制造数据安全、网络安全、功能安全保障能力，着力防范化解产业链供应链风险，实现发展与安全相统一。（五）坚持系统推进聚焦新阶段新要求，立足我国实际，统筹考虑区域、行业发展差异，加强前瞻性思考、全局性谋划、战略性布局、整体性推进，充分发挥地方、行业和企业积极性，分层分类系统推动智能制造创新发展。运动控制行业竞争概况运动控制系统作为智能制造装备的核心，广泛应用于半导体制造、电子制造、激光加工、工业机器人、数控机床、包装机械、纺织机械等自动化生产领域，不同厂商根据自身技术优势和业务发展形成了各自优势产品以及相应重点应用领域，差异化竞争特点突出，具体而言：第一类企业：为提供各类生产制造产线工业自动化整体解决方案的大型自动化厂商。该类企业以欧美与日系企业为主，国内企业存在较大差距。第二类企业：为提供各类运动控制部件的运动控制厂商。该类企业中，