（報告出品方/分析師：中信證券 楊靈修 周家禾）

工業自動化——智能制造的“明珠”

在《中日制造產業系列報告之一—從日本高端制造看中國制造升級》報告中，我們回 顧了日本制造業的發展歷史及其市場表現，日本為我國提供了寶貴經驗。

中日都以制造“硬 科技”為核心競爭力，且目前中國正處于制造業崛起的階段，在國內市場充足需求的支撐 下，預計我國制造業先“國產替代”，后依賴“效率優勢”出海。結合日本經驗，我們梳理出我國制造中最“長坡厚雪”的幾大領域：工業自動化、電氣設備、通信設備、半導體 等。本報告圍繞工業自動化，將從產業鏈視角來看國產替代，并結合日本經驗篩選核心環節的優質公司。

我們首先將重點梳理工業自動化主要環節，聚焦主要產業鏈中的優質公司。 工業自動化：國產化率有望進一步提升工業自動化，又稱工業控制自動化（工控自動化），是指將自動化技術運用在機械工 業制造環節中，實現自動加工和連續生產，提高機械生產效率和質量，釋放生產力的作業 手段。工業自動化的發展依賴于信息技術、計算機技術和通信技術的深度融合，自動化技 術在很大程度上扭轉了傳統作業模式，加速了傳統工業技術改造。工業自動化上游行業是 電力電子元器件，下游行業主要包括 OEM（代工）型市場和項目型市場。

通過需求動力的不同來源，全球工業自動化發展歷程可以分為以下三個階段：

第Ⅰ階 段（40 年代-60 年代初）：此階段主要為單機自動化階段，市場上各種單機自動化加工設 備涌現，并不斷擴大應用和向縱深方向發展，典型成果和產品包括硬件數控系統的數控機 床。

第Ⅱ階段（60 年代中-70 年代初期）：此階段主要以自動生產線為標志，在單機自動 化的基礎上，各種組合機床、組合生產線出現；同時，軟件數控系統出現并用于機床，CAD、 CAM 等軟件開始用于實際工程的設計和制造中。

第Ⅲ階段（70 年代中期-至今）： 20 世 紀 70 年代初期，美國學者首次提出 CIM 概念，CIM 是一種實現集成的相應技術，即把分 散獨立的單元自動化技術集成為一個優化的整體，而作為實現集成的相應技術，并行工程 自 20 世紀 80 年代末期開始應用和活躍于自動化技術領域，并將進一步促進單元自動化技 術的集成，該階段的典型成果和產品包括 CIMS 工廠和柔性制造系統（FMS）等。

政策扶持有望進一步推動內資企業克服技術壁壘，國產替代率有望進一步提升。

要突 破對海外進口的依賴，最關鍵的仍然是要鼓勵民營企業加大研發投入，進軍高精尖智能制 造設備領域。2021 年 1 月 23 日，財政部、工業和信息化部聯合印發《關于支持“專精特 新”中小企業高質量發展的通知》，啟動中央財政支持“專精特新”中小企業高質量發展 政策。除此之外，“十四五智能制造規劃”和智能制造 2025 等政策中均有相關內容支持工 業自動化發展。隨著工業自動化政策扶持力度的進一步加大，工業自動化高精尖技術有望 得到突破，受制約的細分行業國產化率有望進一步提升。

從功能角度來看，工業自動化產品可以劃分為控制系統、驅動系統、執行系統和反饋系統和輸出系統。控制系統包括 PLC、數控系統、IPC/單片機、DCS、HMI 和工業軟件等； 驅動系統包括伺服驅動、變頻器、軟啟動器、直流驅動和工業轉化器等；執行系統包括伺 服電機、交流電機、減速器、接觸器和調節閥等；反饋系統包括傳感器、過程儀表和檢測 儀器等；輸出系統包括機器人、數控機床、輔助機械和非標設備等。

工業自動化產業鏈零部件數量眾多，各部分市場規模和增速差異較大。

具體來看，低 壓變頻器、伺服電機、減速器、傳感器和過程儀表價值量較高；分環節來看，控制系統和 執行系統規模較大。工業自動化市場規模總體保持上升趨勢，中國 2021 年市場超過 2000 億元，為排除疫情造成的影響，我們選取 2021 年和 2019 年的指標進行對比發現，國內工 業自動化市場規模 CAGR 超過 30%，整體市場規模增長較快。

智能制造是工業自動化發展的方向，它將概念更新升級，并擴展到了柔性化、網絡化、 智能化和高度集成化的范圍。

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機 器和人類與家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活勱，諸如分 析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地 取代人。

智能制造在物理空間的主要載體是工業自動化，在信息空間的主要載體是工業互 聯網，而三者在工廠智能化的實踐過程中又相互交織。

工業自動化及其相關技術和設備構 成了智能制造的基礎，工業互聯網通過存儲、加工和處理生產過程中的各種數據和信息， 構建了 IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平臺即服務）和 SaaS（軟件即服務）的解決方 案層級，并通過指令與控制系統和設備系統相交互，完成智能生產指令和反饋。

從工業機器人看工業自動化的長期趨勢

工業自動化設備主要含有工業機器人和數控機床兩大類，就產業鏈而言，工業機器人 是工業自動化的構成主體。在控制層面，工業機器人囊括 DCS、數控系統等工控產品進行。

在控制層面，工業機器人囊括 DCS、數控系統等工控產品，進行自身目標和功能的管 理。

在驅動層面，各類驅動器和軟啟動器等工業自動化涵蓋行業亦存在于工業機器人產業 之內。

在執行層面，伺服電機是工控和機器人產業均不可或缺的重要組成。工業機器人可 以認為是“更需運動控制的易用型數控機床”。

相比數控機床，工業機器人通用性更好， 運動能力更強，更易操作和維護。

截至 2021 年末，我國工業機器人年產量已超過數控機 床，突破 30 萬臺，同時由于工業機器人單機價格更高，擁有更大的市場規模，2021 年總 體價值規模達到 706 億元，同期數控機床市場規模 466 億元。

此外，工業機器人擁有更廣 闊的下游集成空間，未來成長空間顯著。工業機器人是工業自動化輸出設備的典型代表， 代表著工業自動化的高成長性。

我國人口紅利逐漸消失，制造業就業人員持續降低，我國制造業就業人數自 2013 年 達到峰值后持續降低，2020 年已降至不足 4000 萬，一方面是因為 15-64 歲適齡勞動力人 口比重持續下降，而總人口近年間增長趨緩，近十年凈增長不足 1 億人；另一方面是因為 我國制造業轉型升級加速，逐漸降低勞動密集型產業占比，向第三產業發展的趨勢明顯。

勞動力價格持續上升，機器換人大勢所趨。

人口紅利的消失伴隨著勞動力價格的上升， 我國制造業就業人員年平均工資從 2006 年的 1.8 萬元持續上升到 2020 年的 8.3 萬元。但 從進口均價來看，盡管庫存、匯率、類型等因素對于價格造成了一定的影響，工業機器人 價格整體仍呈下降趨勢。

3C 產業機器人壽命 4 年左右，其他產業壽命則更長，維修保養 成本也較低，生產效率和精度遠高于人工，制造業領域內機器換人是大勢所趨。

我國工業機器人發展主要經歷四個階段——萌芽、漸起、高增和調整。

2009 年之前尚未廣泛發展，處于萌芽階段，彼時汽車產業落后，3C 電子剛剛開始承接產能轉移，自動化率較低，我國工業機器人安裝量自 2010 年起開始明顯增加，主要因為汽車、3C 產業需求旺盛，自動化程度提高；2013 年至 2017 年高速發展，主要由于政策及補貼密集出臺，價格下降，汽車、3C 電子產業及自動化市場爆發增長；2018 年之后充實調整，補貼開始減少，貿易摩擦也有所影響。

全球工業機器人保有量增長平穩，近年來每年增長 10% 左右，中國工業機器人保有量增速在 2017 年之前較高，年增速高達 30%以上，2018 年后 因安裝量增速下滑及設備逐漸到期報廢，增速降至全球整體水平。

中國工業機器人產業經過多年發展，仍然與發達國家有一定差距。

從工業機器人密度 （每萬人擁有工業機器人數量）來看，我國近年來持續增長，但我國工業機器人密度仍與 前列國家有一定的差距，有足夠的成長空間。

從長期來看，我國工業機器人密度有望達到 日本和德國的水平，目前仍有 50%的增長空間。由于機器人存在折舊，普遍壽命在 4-10 年左右，預計未來幾年國內工業機器人市場更新換代需求激增。

2020 年我國工業機器人 市場銷售規模為 422 億元，2022 年預計達到 552 億元，5-10 年內有望達到年均千億的市 場規模，而系統集成市場規模一般是本體的 2-3 倍，目前已有上千億規模。

工業機器人代表了工業自動化的高成長性，并且有人機協作、人工智能、數字化、輕 型化和普及化的趨勢，這些也都是工業自動化的趨勢。

人機協作可以將人的智能性和機器 人的高效性相結合，并且提升有人車間的安全性。隨著智能學習框架的發展，工業機器人 有望加載人工智能算法，從工作中積累經驗，進一步提升效率。

數字化契合萬物互聯發展 趨勢，一方面收集大數據進行學習，另一方面參與物聯網提升控制能力。輕型化可以拓寬 工業機器人的應用場景，用于精密度更高的工業，為工業機器人開辟了新的機遇。

普及化要求目前還未廣泛使用機器人的行業大量使用機器人，這將加快機器換人的速度，進一步 提升全社會的生產效率。

產業鏈梳理——圍繞核心環節的優質公司

產業鏈上的主要上市公司 目前全部A股尚無收錄較為全面的工業自動化分類標準，我們根據上市公司主營業務， 歸納工業自動化零部件及標準設備生產廠商 64 家。

從相關業務收入來看，大部分公司業 務收入集中在 30 億元以下，臥龍電驅、正泰電器、宏發股份和匯川技術相關業務收入較 高。

從總市值來看，大部分公司總市值在 100 億元以下，百億以上的股票中也僅有匯川技 術、正泰電器超過了 400 億元。將股票按照業務綜合性排序，多數廠商從事產業鏈中最為 相關的若干個環節，個別廠商幾乎橫跨產業鏈全部環節。

按照相關業務收入選取以上上市公司，然而部分上市公司相關業務收入較小，并非相 關環節的主要參與者，而諸多產業鏈環節的主要參與者還包括海外公司和非上市公司。接 下來，我們將選取主要環節，從產業鏈基本情況分析，梳理這些環節中包括海外公司和非 上市公司在內的主要參與者，并討論國產替代情況。

1. 控制系統：工業自動化的關鍵核心，PLC 和 CNC 為關鍵

控制系統是工業自動化的核心大腦，更是決定輸出產品功能和性能的主要因素。其主 要任務是控制自動化設備在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、操作順序及動作的時間 等。

控制系統主要包括硬件和軟件兩部分：硬件部分是工業控制板卡，包括主控單元和部 分信號處理電路；軟件部分主要是控制算法、二次擴展開發等。控制系統主要包括 PLC、 DCS、數控系統（CNC）、IPC 等。

PLC：市場快速擴張，小型和中大型 PLC 差異較大 PLC 是一種采用一類可編程的存儲器，中大型 PLC 技術含量更高。

PLC 用于其內部 存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過 數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。PLC 實質是一種用于工業控制 的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。PLC 按照 I/O 點數分類，可分為小型 PLC 中型 PLC 及大型 PLC；而按照結構形式分類，則可分為整體式和模塊式。

一般而言，I/O 點數越多，控制關系越復雜，要求的程序存儲器容量也越大，可編程控制器的指令及其他 功能也較多，能夠適應大型、復雜的控制任務。 乘制造業復蘇春風，PLC 市場規模快速恢復。

雖然 2020 年整體受到疫情影響全球經 濟顯著下滑，但是后疫情時代，制造業快速修復對國內市場帶來正面影響，PLC 市場持續 復蘇；此外，我國在“新基建”推動下投資力度不斷加大，帶動整體市場的需求向好。

2020 年中國 PLC 行業市場規模為 130 億元，同比上漲 11.68%，預計 2018-2023 年年均復合增 長率 6.4%，保持穩定增長態勢。

PLC 主要與下游產業深度綁定，小型與大中型 PLC 市場差異明顯。

PLC 下游客戶廣 泛分布于各個工業行業，包括流程型工業、離散型工業在內的鋼鐵、石油、電力、建材、 汽車、機械制造、交通運輸等領域，目前各下游行業的 PLC 應用均比較成熟。國內大中型 PLC 主要應用于項目型市場，產品的安全性、可靠性、穩定性和網絡通信能力要求比較高， 如汽車、冶金、電力、化工、建材等。

據 MIR 統計，中國大中型 PLC 超過一半市場份額。 而小型 PLC 主要應用于 OEM 市場，如紡織機械、包裝機械、起重機械、食品機械等器械 設備，相比較大中型 PLC 應用來說，市場分布廣泛，集中度相對分散。

我國 PLC 市場中歐美品牌和日系品牌占據主導地位，具有廣闊的替換空間。

據 MIR 統計，2020 年我國 PLC 市場中，大中型 PLC 占比為 51.20%，小型 PLC 占比為 48.80%， 其中歐美品牌占比 63%，日系品牌占比 26%，本土品牌市占率僅 11%，主要以信捷電氣、 匯川技術、麥格米特、和利時為代表，市場規模相對較小

。具體來看，西門子、三菱、歐 姆龍位列市場前三，合計占據整個 PLC 市場的 68.4%。

從細分市場來看，大中型 PLC 行 業中，西門子在中國市場占而有率 49%，占據領先的市場地位，其大型、中型、小型 PLC產品的可靠性、穩定性等性能較為良好，在大型、中型 PLC 市場中具有較強競爭優勢，緊 隨其后的有三菱歐姆龍等。細分市場中，內資廠商嚴重偏向小型 PLC 的制造，小型 PLC 市場占比較高的有信捷電氣和匯川技術，但大中型市場目前還沒有占比成規模的內資廠商， 總體來看 PLC 的國產替代率仍有待提高。

DCS：工業流程的控制大腦，中控技術領跑國產替代

DCS 中文全稱分散控制系統，是一種在模擬量回路控制較多的行業中廣泛使用的， 盡量將控制所造成的危險性分散，而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術產品。它 采用控制分散、操作和管理集中的基本設計思想，采用多層分級、合作自治的結構形式。

其主要特征是它的集中管理和分散控制。DCS 通常采用分級遞階結構，每一級由若干子系 統組成，每一個子系統實現若干特定的有限目標，形成金字塔結構。DCS 一般由以下五部 分組成：控制系統、I/O 板、操作站、通訊網絡和圖形及編程軟件。

國內 DCS 市場規模快速增長，下游主要集中于化工和電力。

2021 年國內 DCS 市場 規模突破 88 億元，增速在 2019 年之后大幅上漲，CAGR 達 26%，預計未來將持續保持 穩定增長，市場前景廣闊。DCS 的下游應用集中度高，主要集中于化工、電力和石化三個 行業，三個行業總占比達到 80%。（報告來源：遠瞻智庫）

國內 DCS 市場在中控技術的領銜下國產替代相對較高， 中控技術市場份額占比為 37%，領先包括外資在內的其他所有品牌，除此之外，和利時、 橫河電機、智深控制在國內市場份額中也占有一席之地。以上四個企業合計市場份額達到 51%，在整個工控行業中國產替代率較高。

IPC+PC-Based：主流的運動控制方式之一，國產正朝中高端邁進

IPC（Industrial Personal Computer）即工業控制計算機，簡稱工控機，是一種采 用總線結構，對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱，具有重要的 計算機屬性和特征。PC-based 運動控制器是一種基于工業 PC 技術，實現運動控制功能 的產品，可滿足復雜運動控制，是工控主流的控制方式之一。

運動控制器為運動控制系統的核心環節，依據平臺可以劃分為 PLC、嵌入式控制器和 PC-Based 控制卡三類。其中 PC-Based 控制卡可以實現復雜的運動控制，且具備通用性強、拓展性好等優勢，受到了 廣大 OEM 廠商的歡迎。隨著下游工業機器人、半導體等行業對運動控制要求的提高， PC-Based 控制卡將迎來更為廣闊的發展。

運動控制行業發展迅猛，控制器保持較高增速。

2014 年-2018 年我國通用運動控制行 業市場規模達 120 億元，與 2014 年相比增幅達 64.50%，復合增長率達到 13.25%。（注： 該統計口徑控制器中只計算基于 PC-Based 的控制卡、嵌入式控制器，未計入 PLC 及其 他）。

國內的 PC-Based 控制卡市場中，外資品牌占據高端市場，國內企業向中高端邁進。 在國內的 PC-Based 控制卡市場，高端市場由美國泰道(Delta Tau)、翠歐(Trio)等外資品牌 占據，但國內品牌逐漸向中高端發力，外資品牌市場份額呈現萎縮態勢。以固高科技、雷 賽智能、成都樂創、眾為興等廠商代表的國內品牌合計占據了 70%以上的市場份額。

數控系統：工業自動化的關鍵技術，國內市場由海外品牌主導

數控系統加工能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，通過計算機 譯碼，使機床將原始的金屬板材通過長時間精密加工，打造成理想的形狀。利用數控加工 可以實現普通機床不能完成的復雜曲面零件加工，且加工的精度和穩定性都能夠得到很大的保證。相比傳統加工工藝，數控加工有著加工效率高、加工精度高、操作者勞動強度低、 適應能力強等特點。

我國數控系統下游應用廣泛，產品差異化明顯，市場仍以海外品牌為主導。

就增速情 況而言，2021 年第一季度期間，數控系統的下游應用中，立式加工中心、激光加工機、 鉆工中心、車床、玻璃機械等市場規模分別同比上升 249%、231%、225%、210%、193%。

就我國數控系統競爭格局而言，目前海外品牌占據市場大頭，廣州數控國內領先。具體來 看，我國 CNC 數控系統主要玩家是外資品牌，包括發那科（Fanuc）、三菱（Mitsubishi）、 西門子（SIEMENS）等，2021 年第一季度市場分別占比 32%、21%和 11%。內資品牌中 廣州數控（GSK）領先，占比 14%。

人機界面：下游應用廣泛，主要集中于 OEM 市場

系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，觸摸屏為主要產品。HMI 連接 PLC、 變頻器、直流調速器、儀表等工業控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、 鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互的數字設備,由硬件 和軟件兩部分組成。

HMI 主要分成三類，分別是觸摸屏、平板電腦及文本終端。HMI 應用 較廣，項目型市場及 OEM 市場都有廣泛應用。項目型市場中 HMI 用量占整個 HMI 市場規 模的 22.0%左右。傳統項目型行業冶金、化工、電力、采礦等都是 HMI 市場的主要行業。 OEM 市場中，HMI 用量占整個 HMI 市場規模的 78.0%左右。

傳統 OEM 行業紡織機械、包裝機械、印刷機械、機床等都是 HMI 市場的主要行業，其中紡織機械行業占據了相當大 的比重，電子設備制造、液晶設備、半導體等行業市場份額不斷擴大。

HMI 市場和 PLC 市場緊密相關，國內企業市占分散，國產替代率仍有待提升。

由于 PLC 和 HMI 在功能上擁有較強的協同性，PLC 和 HMI 的生產形成深度綁定，從市場份額 的分布上看，大型 PLC 廠商均在 HMI 市場上占有一定份額，例如西門子、威綸通、歐姆 龍等。在項目型市場，西門子以其行業領先的工程能力、完善的產品線占據了較為強勢的 地位，同時也促使其 HMI 業務快速發展，進一步提高了市場占有率。

威綸通和施耐德緊隨 其后，也在國內市場占有一席之地，加上占比較小的三菱和歐姆龍，海外企業占比超過 50%。 國內企業占比較高的為昆侖通態，達到 12%，上海步科、信捷電氣、臺達（中達電通）緊 隨其后，上述國內企業總市占率僅為 26%，HMI 的國內市場國產替代率仍有待提升。

2. 驅動和執行系統：零部件眾多，變頻器和伺服驅動為主要設備

變頻器：分類明確，低壓變頻器國內市場廣闊

變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電 機的電力控制設備。變頻器的主要目的為節能、調速，除此之外，變頻器還有很多的保護 功能，如過流、過壓、過載保護等等。通常，變頻器按照電壓等級是否大于 690V 可分為 低壓變頻器和中高壓變頻器，低壓變頻器按照功能用途又可分為通用型變頻器和工程型變 頻器。分類依據如下：

低壓市場廣闊，國產替代帶來更多增長潛力。

高壓變頻器具有很強的行業性，和高壓 變頻器相比，低壓變頻器調速范圍廣、操作簡單，市場規模更大，使用場景也更為廣泛。

目前全球工業自動化行業低壓變頻器市場主要可以分為歐美系和日系兩大派別，歐美系代 表廠家包括西門子、ABB、施耐德等，日系代表廠家則是安川、三菱、富士等。歐美廠家 更加擅長大型自動化系統，日系廠家則更加擅長小型系統。

在大型工程電氣傳動領域，歐 美品牌的市場占有率高，在小型機械的設備制造領域，日系品牌的市場份額較大。國產變 頻器產品由于多年來持續的研發投入，其性能、可靠性、售前售后服務、成本控制等方面 的優勢逐漸顯現，以匯川技術、英威騰為代表的國產變頻器企業正在逐步搶占外資品牌的 市場，市場份額持續提升。

減速器：有望實現國產替代，RV 多家并起，諧波一家獨大

減速器是多個齒輪組成的傳動零部件，利用齒輪的嚙合改變電機轉速，改變扭矩及承 載能力，實現精密控制。減速器按結構不同可以分為五類：諧波齒輪減速器、擺線針輪減 速器、RV 減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器。

在精度、扭矩、剛度、傳送效率 等衡量減速器的各個性能指標上，它們各有不同。

隨著技術的日益成熟，精密減速器高精 度、高剛度、高傳動效率、大速比、高壽命、低慣量、低振動、低噪音、低溫升、結構輕、 安裝方便等諸多優勢愈加明顯，其應用領域將從工業機器人領域更多拓展到數控機床、航 空航天、醫療器械、新能源等多個領域，發展前景廣闊。

當前全球精密減速器市場呈寡頭壟斷格局，行業集中度較高。

其中，日本納博特斯克 （Nabtesco）是生產 RV 減速器的巨頭，約占 60%的全球減速器市場份額，尤其是在中/ 重負荷工業機器人領域，納博特斯克的 RV 減速器在全球市場市占率更是超過 90%。

另一 巨頭哈默納科（Harmonic）則在諧波減速器領域擁有絕對優勢，約占 15%的全球減速器 市場份額。除此之外，住友重工市場份額也有 10%，旗下產品包括 FINECYCLO 系列等。 全球減速器市場呈現出以日本企業一派獨大的高度集中化局面。

工業自動化進程不斷推進，帶動工業機器人高復合增長，減速器是工業機器人最重要 的零部件，也是我國最可能率先實現國產替代的零部件。

從供給來看，國外部分企業如住 友重工和 SPINEA 都在縮減相關業務，未來只有納博特斯克和哈默納科成為主要供貨商， 雖然兩者占有絕對優勢地位，但產能有限，目前交貨期越來越長，從 4 個月逐漸上升至 1 年。

從我國廠商自身基礎來看，諧波減速器方面，由于機械結構相對簡單，哈默納科的專 利到期，以綠的諧波為代表的國產諧波減速器逐漸占領國內主要市場，綠的諧波價格比哈 默納科低 40%，但可靠性還有待進一步驗證，綠的諧波未來在國內市場的占有率有望超過 哈默納科。此外，來福諧波等一系列小廠商也逐漸涌現。

RV 減速器方面，國產已突破“工 藝+設備”的核心難題，部分企業已經占據了一定的市場，但未形成批量的產能。

總結來 看，諧波減速器技術還有一定差距，但綠的諧波市占率和產能都已形成規模；RV 減速器 開發時間長，技術差距小，但未有企業形成明顯的市占和產能。

伺服系統：伺服電機種類繁多，伺服系統初現國產替代

伺服系統橫跨工業自動化的驅動系統和執行系統。伺服系統是指以位置、速度、轉矩 為控制量，能夠動態跟蹤目標變化從而實現自動化控制的系統，是實現工業自動化精密制 造和柔性制造的核心技術。

伺服系統通常由伺服驅動器、編碼器與伺服電機組成，一套伺 服系統中，伺服驅動器用于控制伺服電機的控制器，編碼器負責編碼和轉碼，伺服電機將 電壓信號轉換成轉矩與轉速以驅動控制對象。伺服系統通過對功率進行放大、變頻、調控 等處理，控制驅動裝置的輸出力矩、速度和位置，從而完成對于物體位置和姿勢等控制。

伺服驅動與伺服電機深度綁定，與控制器、編碼器等配件共同構成伺服系統。

伺服驅 動器的主要功能是是控制伺服電機，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服 系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對 伺服電機進行控制，實現高精度的傳動系統定位，是傳動技術的高端產品。

伺服電機可以 理解為絕對服從控制信號指揮的電機，伺服電機主要可分為交流、直流和直線三大類。

伺 服系統一般作為整體單位進行生產，國內市場持續增長，下游應用廣泛。伺服系統具備精 度高、反應快、穩定性好等優點，在裝備自動化和精細制造等領域發揮關鍵作用，是工業 自動化進程中的核心產品。

國內伺服系統市場保持增長態勢，受益于原材料成本下降及自 身節能環保優勢凸顯，伺服系統在軍工、半導體設備、工業機器人、數控機床、電子制造 等有精確定位需求的下游領域應用廣泛。

伺服系統主要市場仍被外資占據，技術是主要優勢。

歐美日廠商掌握前沿系統算法以 及一體化集成技術。以松下、安川、三菱等為代表的日系品牌占據國內伺服系統市場約 30% 的份額，西門子、博世、力士樂等歐美系品牌主要把握高端市場。日系品牌主要為松下、 安川、三菱等老牌的日本自動化設備生產商，產業布局全面，產品性能與控制系統算法位 于世界前沿水平。

以德國西門子、施耐德、美國羅克韋爾等自動化公司為代表的歐美品牌， 致力于通過機電一體化實現性能提高、設備精簡，同時還在模塊化、集成化領域不斷拓展， 引領著未來伺服系統技術發展的趨勢。

國內的伺服系統起步較晚，與外資相比仍有差距，但是發展迅速。

隨著相關下游應用 領域的快速增長，各行各業在生產制造活動中越來越多地需要使用伺服系統來實現產品制 造高質量和高精度的目的，帶動了國內伺服系統整體市場需求的增長。國內廠商憑借性價 比、服務快速等優勢，逐步改變了原有的外資品牌主導的市場格局，并在部分細分市場上 表現出明顯的競爭優勢。

目前已經發展有 30 多家較大規模廠商，匯川技術是內資龍頭， 在先進制造電子、鋰電、光伏等形成優勢，增速保持領先。其他廠商如信捷電氣、禾川科 技、雷賽智能等開始嶄露頭角。根據 MIR 睿工業的數據，國產品牌占我國整體伺服市場規 模的比例由 2018 年的 22%上升至 2020 年的 30%。

未來，隨著工業機器人行業的深化、工業自動化程度的進一步提升和智能制造的深入推進，預計伺服系統市場將會出現新一輪 快速增長，尤其伴隨著國產伺服技術研發水平的不斷提升，國產伺服系統進口替代的步伐 將會加快，內資品牌在伺服系統的崛起之勢將愈發明顯。

接觸器：市場成熟，競爭充分，中高端市場成競爭熱土

接觸器分為交流接觸器和直流接觸器，它應用于電力、配電與用電場合。接觸器是一 種應用廣泛的開關電器。

接觸器主要用于頻繁接通或分斷交、直流主電路和大容量的控制 電路，可遠距離操作，配合繼電器可以實現定時操作，聯鎖控制及各種定量控制和失壓及 欠壓保護，廣泛應用于自動控制電路，其主要控制對象是電勱機，也可用于控制其它電力 負載，如電熱器、照明、電焊機、電容器組等。

接觸器作為低壓電器產品中的一個通用類、 基礎類的產品，廣泛應用于 OEM 機械配套、電力、建筑/房地產、冶金、石化等行業。

低 壓接觸器作為傳統的低壓電器產品，已經非常成熟，市場化程度高。低壓接觸器產品本身 的制造工藝并不復雜，技術含量相對較低，加上充足的市場需求，市場競爭較為充分，催 生了數量眾多的低壓接觸器生產廠家。

目前低壓接觸器品牌企業有外資企業如施耐德、GE、ABB、西門子等，本土企業則 有德力西、正泰電器、良信股份等。

近幾十年，雖然國內低壓電器取得了很大的進步，但 與發達國家相比，國內生產的低壓電器，高檔次、高性能、擁有自身特色的產品相對較少， 產品檔次總體較低。近年來，低壓電器行業受產業升級和產品更新迭代影響，低端市場逐 漸萎縮。同時，外資企業受到國產品牌技術和工藝進步帶來的競爭，開始向下兼容，中高 端市場規模不斷擴大。

調節閥：高端產品外資優勢較大，國產替代穩中有升

調節閥又名控制閥，在工業自動化過程控制領域中，通過接受調節控制單元輸出的控 制信號，借助動力操作去改變介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數的最終控制元件。 一般由執行機構和閥門組成。具有截止、調節、導流、防止逆流、穩壓、分流或溢流泄壓 等功能，是智能制造的核心零部件之一，應用領域包括石油、石化、化工、造紙、環保、 能源、電力、礦山、冶金、醫藥、食品等行業。

根據《控制閥信息》對全行業前 50 名企業的銷售數據統計，2018 年中國控制閥市場上榜的 50 家企業銷售總額為 244.36 億元，較 2017 年同比增長20%以上。2013年至2018年前五十名廠商中國產品牌銷售占比分別為 30.80%、31.43%、32.86%、37.64%、 37.61%、35.70%，國產率穩中有升。

高端調節閥市場主要被國外品牌占有，2018 年艾默生以 8.3%的市場占有率領跑。本土規模較大的企業包括川儀股份、吳忠儀表、無錫智能、浙江力諾等廠家，其中川儀股份與吳忠儀表是國內領先的調節閥供應商。

根據 ARC《中 國調節閥市場研究報告》的預測，2018-2022 年，中國調節閥市場規模將以 5.3%的年均 復合增長率增長。隨著下游工業流程對于智能調節閥需求的增長以及國產替代加速，國產 控制閥廠商增長前景良好。

3. 反饋系統：乘工業物聯春風，產品種類繁多

傳感與檢測是工業自動化市場中，產品種類最為繁多的子板塊。在當前工業物聯網“萬 物互聯”的關注和驅動下，對傳感與檢測的功能和數量賦予了更多的期望。這一市場上， 常規的溫度、接近檢測傳感器占比較大，但增長放緩；編碼器、特殊檢測等先進傳感器占 比雖不大，但在精細制造的驅動下發展迅猛；氣體、水質分析儀在對環保日益重視下，發 展向好；變送器、流量計是典型過程儀表，下游行業主要為化工、煉油等流程行業。

工業 物聯網是傳感與檢測最大的驅動因素，無論是工廠內部的信息化，還是工業 4.0 下的外部 互聯，都是以傳感器采集的數據為基礎。

傳感器：市場規模穩定增長，高端領域仍缺國產替代

傳感器連接物理世界和數字世界。傳感器能接收被測量的信息，并能將其按一定規律 變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出。傳感器的存在讓機械設備有了感官，可以從 外界獲取一定的信息。傳感器在新一代智能制造中發揮重要作用，是工業自動化領域發展 的重要支撐。新興產業拉動下游需求，傳感器行業保持高速增長。

近年來傳感器市場規模 保持高速增長。根據賽迪顧問的數據顯示，2019 年我國各類傳感器總體市場規模為 2188.8 億元，2014-2019 年 CAGR 為 17.4%。前瞻產業研究院預測 2021-2026 年我國傳感器 制造行業 CAGR 約 19%，大幅高于全球市場增速。

跨國公司占據超 60%份額，高端傳感器領域差距較大。

據前瞻產業研究院數據顯示， 目前，傳感器行業我國國內供給能力不足，愛默生、西門子、博世、意法半導體、霍尼韋 爾等跨國公司占據超過 60%的市場份額，特別是高端產品幾乎全靠進口補給，80%的芯片 依賴國外；剩余的份額也主要集中在幾家上市公司手中。目前我國傳感器行業 TOP5 企業如漢威科技、柯力傳感等占據了國內傳感器市場 40%以上的份額；其余 60%為中小企業， 產品主要集中在中低端。

儀器儀表：自動化增速迅猛，國產替代逐步上升

儀器儀表可以分為通用型儀器儀表和專用儀器儀表，具體分類見下表，近年來，伴隨 著制造業的轉型升級，自動化程度不斷提高，儀器儀表市場規模在穩步增長，其中自動化 儀表占據營收和利潤的主要部分。自動化控制儀表主要包括變送器、智能流量儀表、溫度 儀表、壓力儀表、執行機構和分析儀器等。

外資品牌占據主導地位，國內儀表企業市場廣闊。

全球自動化儀表龍頭企業包括艾默 生、ABB、西門子、霍尼韋爾、橫河電機等，工業自動控制儀器儀表下游應用主要是石化、 電力、冶金、核電、醫藥以及食品飲料等流程工業，由于生產過程不能停止，因此對于儀 器儀表的精度、穩定性等要求很好。因此我國工業流程儀器儀表高端市場的大部分份額都 被橫河電機、艾默生、ABB 以及西門子等外資企業占據。

我國儀器儀表進口規模常年居 高位，目前國產儀器儀表性能與國外的差距正在逐步縮小，國產替代空間廣闊，川儀股份、 中控技術、康斯特等國內廠商也逐漸在一些領域做出突破，有望進一步開拓市場。

4. 輸出系統：工業自動化末端應用，機器人本體和數控機床為核心設備

機器人本體：硬件趨于成熟，國產有望加速，埃斯頓有望沖擊龍頭

工業機器人本體結構是指機體結構和機械傳動系統，也是機器人的支承基礎和執行機 構。

機器人本體的硬件技術已經趨于成熟，主要在結構的優化和使用體驗的提升；外資巨 頭的優勢逐漸向軟件轉移，給了國產本體追趕的窗口期。掌握自主運控技術、提升附加值 是不斷被驗證的國產出路。目前國內仍處于增長期，奪取增量是國產替代的重要手段。

機 器人本體按照結構類型可以分為多關節機器人、坐標機器人、SCARA 機器人、并聯機器 人、工廠用 AGV 等。國內主要使用多關節機器人、坐標機器人和 SCARA 機器人，其中坐標機器人國產率較高，目前超過 60%，而 SCARA 和多關節機器人國產率較低，替代空間大。多關節機器人同質化產品多，是內外資爭奪的重點，而 SCARA 近年來增量顯著， 是增量領域爭奪的重點。

從國內外廠商來看，目前機器人本體市場仍然被國外廠商壟斷，盡管近期美的集團全資收購了庫卡，但庫卡的主要生產基地都在國外，如果將庫卡算作外資的話，本體領域外資中國市場占有率達 65%以上，國產替代道阻且長。

國內廠商中，埃斯頓、機器人（新松）、 埃夫特、新時達和廣州啟帆市占率較高，其中新時達和廣州啟帆應用領域較為專一，廣州 啟帆同時也是非上市公司。

在埃斯頓、機器人（新松）和埃夫特中，并未形成市占龍頭， 但埃斯頓產業鏈布局最廣，自主技術優勢最強，如能持續加大產能，有望沖擊本體龍頭。

數控機床：整體技術成熟，日德美絕對領銜，國產化步伐初顯加速

數控機床分類方式繁多，數控裝置（CNC）為核心部件。數控機床全稱數字控制機床， 是在機床基礎上加入計算控制系統（CNC, Computer Numerical Control），從而形成的一 種自動化智能制造設備。

數控機床的結構主要可以被劃分為，數控機床可按加工工藝、運動方式、伺服控制方式、機床性能等指標進行分類。

數控裝置主要由輸入、處理和輸出三 個基本部分構成。現代數控均采用 CNC 裝置，一般使用多個微處理器，以程序化的軟件 形式實現數控功能。

所有工作都由計算機的系統程序進行合理地組織，使整個系統協調地進行工作。

進入工業4.0時代之后，數控機床開始邁向智能化，除了傳統的計算機程序控制，大數據、云計算、人工智能、物聯網等技術開始進一步在數控機床上進行應用。

全球數控機床產業規模巨大，市場發展成熟，競爭格局整體仍由日德美主導。

數控機 床作為工業智能制造的關鍵組成部分，加上多年的發展，全球產業規模龐大、增長率始終 在 4%-7%左右徘徊，波動不大，處于穩定增長態勢。

在市場占比中，日本與中國處于領 先地位且份額相當，均處在 32%的水平，其次為德國市場，占比為 17%。競爭格局方面， 目前數控機床生產仍然由日德美企業主導。

根據賽迪顧問發布的 2019 年全球 TOP10 數控 機床企業排名，全球前十大企業包括日本企業四家、德國企業三家、德日合資企業一家、 美國企業兩家，而中國企業自 2008 年之后再未進入前十，日德美在數控機床領域占據著 穩固的主力地位。

數控機床行業國內競爭格局較為分散。

數控機床雖然是關鍵智能制造零部件，其生產并未在國內迎來良好的發展勢頭，目前國內龐大的數控機床需求仍然依賴海外進口。

國產 數控機床市場份額主要集中在中低端領域，截至 2018 年，我國低端數控機床和中端數控 機床國產化率分別為 82%和 65%，而高端數控機床國產化率僅為 6%，主要原因是國企改 革困難及民營企業資質不足。隨著智能制造領域的快速發展，在數控機床領域擁有技術優 勢的廠商開始發力。

創世紀、秦川機床和海天精工是目前我國市占最大的數控機床企業， 三者已在國內企業競爭中初步占據龍頭地位。未來隨著數字化的進一步普及和政策支持， 數控機床，特別高端數控機床國產化率有望進一步提升。

優質公司——從國產替代看產業鏈的機會

海外巨頭在中國相關區域市場份額整體下降，國產替代方興未艾，通過國產替代尋找 投資機會。工業自動化產業鏈冗長且公司眾多，從不同角度可以尋找出不同的標的。

從產 業鏈來看，可以先尋找出產業鏈中的優質環節，由此進一步尋找出優質環節中的主要上市公司。

此外，還可以將產業鏈全部公司看做整體，通過相關指標篩選出優質個股。下面我 們將通過產業鏈環節和上市公司個股選取兩種方式尋找工業自動化優質公司。

產業鏈環節

在國產替代背景下，優質產業鏈環節有以下三大特征：（1）高國產化率；（2）國產化 率快速提升；（3）在產業鏈中重要性高。

高國產化率 由于內資品牌尚處于起步和擴張階段，加上各類產品的技術壁壘和資源管控有所差異， 各行業細分的國產化率差異嚴重，即使是處于同一系統的不同產品國產替代情況也有可能 存在較大差異。

我們首先選擇出國產化率較高的產業鏈環節，并在這些環節中通過相關業 務收入選擇出市占較高的上市公司。國產替代率較高的環節有 IPC/PC-based、DCS、減 速器、伺服以及傳感/儀表，部分環節上市公司較少，選取相關營收前三或超過 10 億元的 公司。

國產化率快速提升

工業自動化國產替代整體仍處于有待提高的環境中，通過觀察 2019 年-2021 年市場 規模變化的情況，我們發現部分環節增速較快。有些環節市場集中度較高，主要龍頭拉動 提升國產替代率；有些環節市場較為分散，市場前景廣闊，可以通過充分競爭快速實現國 產替代。目前產業鏈中，CNC、伺服、傳感/儀表和工業機器人本體的國產替代率快速提升，我們選取相關營收前五或超過 10 億元的公司。

在產業鏈中重要性高

實現國產替代，應率先通過產業鏈中重要性高的環節突破，產業鏈環節的重要程度， 首要體現為各環節的市場規模。產業鏈環節中，PLC、CNC、減速器、伺服、變頻器、傳 感/儀表市場規模遠高于其他環節，屬于重要環節，我們選取相關營收前五或超過 10 億元 的標的。部分跨產業鏈環節經營的公司被多次選取，如工業自動化龍頭匯川技術。

公司篩選

總體來說，工業自動化各細分產品市場情況國產替代具有明顯差異，大部分關鍵零件 市場替代仍然不足。此外，在非主要產業鏈環節和跨產業鏈經營的標的中，也存在著眾多 “小而美”、“全而美”的優質標的。產業鏈特點與細分市場的國產替代同樣，是基于市場 尋找優秀個股的關鍵標準。（報告來源：遠瞻智庫）

接下來，結合產業鏈特點和國產替代前景，在工業自動化股票 池中，我們通過以下維度尋找優質公司：（1）相關收入高且綜合經營；（2）經營良好且重 視研發；（3）未來高成長性預期。

相關收入高且綜合經營 前文中歸納了工業自動化主要產業鏈股票池，選取股票池中跨產業經營 3 個及 3 個以 上環節的個股，2020 年相關業務營收分布在 2.6 億元至 105.9 億元之間，剔除相關業務收 入 10 億元以下的個股，則工業自動化相關收入高且綜合經營的個股有臥龍電驅、正泰電 器、宏發股份、匯川技術、中控技術、新時達、埃斯頓、秦川機床、海得控制、英威騰和信捷電氣。

經營良好且重視研發

我們使用 2019-2021 年平均 ROE 測度公司經營狀況，使用 2019-2021 年平均研發支 出占比測度公司重視研發程度，2021 年年報尚未全部披露，使用前三季度數據代替。

首先來看零部件及標準設備生產廠商，研發支出占比顯著較高的公司有科德數控、維宏股份 和華中數控；ROE 顯著高于全部廠商的是宏英智能；研發情況和經營狀況均較好的公司包 括中控技術、柏楚電子、步科股份、麥格米特、雷賽智能、偉創電氣、信捷電氣、宇環數 控、埃斯頓和綠的諧波。

未來高成長性預期

我們使用營收和凈利潤 3 年一致預期 CAGR 來測度成長性，零部件及標準設備生產廠 商中成長性較高的有正弦電氣、怡合達、偉創電氣、綠的諧波、科德數控、匯川技術、維 宏股份、創世紀、雷賽智能、柏楚電子、海天精工、國盛智科。此外，雙環傳動凈利潤一 致預測 CAGR 非常高，也具有很強的成長性。

優質公司梳理

在篩選中，無同時滿足 3 條標準的個股，同時滿足 2 條標準的個股有科德數控、 匯川技術、維宏股份、中控技術、雷賽智能、柏楚電子、偉創電氣、綠的諧波、埃斯頓和 信捷電氣，僅滿足 1 條標準的有臥龍電驅、正泰電器、宏發股份、新時達、秦川機床、海 得控制、英威騰、華中數控；宏英智能、步科股份、麥格米特、宇環數控、正弦電氣、怡 合達、創世紀、海天精工、國盛智科和雙環傳動。

在優勢產業鏈環節中，同時滿足 3 條標 準的環節是伺服和傳感/儀表，同時滿足 2 條標準的環節是減速器和 CNC，僅滿足 1 條標 準的是 IPC/PC-based、DCS、工業機器人本體、PLC 和變頻器。

各優質產業鏈環節的標準：在優質個股中，不存在同時滿足“相關 收入高且綜合經營”、“經營良好且重視研發”以及“未來高成長性預期”三個條件的個股， 將滿足上述 3 條中的 2 條的個股劃定為“最優”，僅滿足 1 條的個股劃定為“較優”；這些優質個股按產業鏈環節“高國產化率”、“國產化率快速提升”和“在產業鏈中重要性高” 進行判斷，同時滿足 3 條的劃定為“最優”，其他的為“較優”。

將優質產業鏈環節中的重點公司篩選的標準劃分：

在產業鏈環節中的主要公 司中，若同時滿足“高國產化率”、“國產化率快速提升”和“在產業鏈中重要性高”三個 條件，則劃定為“最優”，其余公司為“較優”；將這些公司按照 “相關收入高且綜 合經營”、“經營良好且重視研發”以及“未來高成長性預期”的篩選標準來判斷，滿足 2 條及以上條件的公司為“最優”，滿足 1 條及以下條件的公司為“較優”。

將以上兩種篩選方式結合，匯川技術、信捷電氣、雷賽智能和中控技術， 這四家公司均從事從控制系統到驅動執行的主要運動控制過程。

主要從事伺服系 統的智光電氣、鳴志電器、江蘇雷利、臥龍電驅、步科股份和怡合達；主要從事傳感/儀器 儀表的川儀股份、漢威科技、柯力傳感和正泰電器；主要從事 CNC 的柏楚電子和科 德數控；主要從事控制系統的維宏股份、海得控制、宏英智能和麥格米特；主要從事 變頻器的偉創電氣、英威騰和正弦電氣；主要從事機器人及減速器的埃斯頓、新時達 和綠的諧波；以及繼電器龍頭宏發股份。

風險因素

1）奧密克戎毒株國內傳播失控：奧密克戎是目前為止新冠肺炎最具傳播力的毒株， 而且擁有不同變體，還在演化新的變體，我國多地遭遇新毒株流行，盡管已經取得了初步 管控和清零的成果，但部分城市基數仍然較高，存在難以短期控制的風險；

2）美聯儲量化寬松收縮引發全球系統性風險：美聯儲結束量化寬松，已決議縮減購 債，其影響已在主要美元市場中體現，近日日元兌美元匯率大跌亦受其影響，美元流動性 是全球資本市場的重要風向標，將會影響全球主要資產估值中樞，并產生系統性風險；

3）產業政策不及預期：2020 下半年至 2021 年疫情快速恢復期訂單大幅增長，目前 主要中游制造已逐漸轉入訂單周期下行，經濟增速也整體回落，疊加局部疫情造成部分停 產，將會進一步增加近期產業政策不及預期的風險；

4）俄烏局勢加劇影響全球供應鏈：俄烏沖突加劇，烏東是烏克蘭重要工業區，集中 分布各類重工業產業，將會直接影響相關產業產能，此外俄烏其他原材料出口也因產能和 匯率波動而大幅減少，將會進一步沖擊全球供應鏈，造成基本面風險。

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