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【伺服系统深度报告】进口替代+新兴产业带动强劲需求

发布时间:2022-09-07 人气:140 来源:未知

【伺服系统深度报告】进口替代+新兴产业带动强劲需求:

  伺服系统是一种运动控制装置,包括驱动器和电机,能够精确地控制机械部件的位置、方位、状态,是自动化设备的核心。外部环境支持智能制造,其基础部件伺服系统也将受益。

  《产业结构调整指导目录》、《中国制造2025》、“十三五”发展规划及大量配套政策提出突破伺服电机及驱动器技术,并对相关专精特企业予以支持。

  本土伺服厂商技术水平已经能够满足70-80%的应用场景,在这些应用场景中国内企业的技术水平已经达到或接近日系企业水平。此外产品还拥有15%-30%的价格优势,毛利与国外企业相近甚至更高,说明本土伺服厂商基于技术已拥有一定的定价权。

  伺服系统的传统下游主要是周期性的基础生产行业,包括机床、包装、纺织、塑料等,占比约70%。这些行业受宏观经济影响较大,2016年宏观经济下滑中止,其需求止跌企稳。

  新兴领域(电子制造、新能源、医疗器械等)近年发展迅速,设备换代快,资本投入高,如电子制造2017年固定资产投资额同比增幅达29%,是制造业的5倍,因此新兴领域对伺服系统的需拉动能力更强。尤其是国内厂商正积极布局的领域,包括机器人、新能源汽车等,使用自产伺服系统,自给率较高。

  2016年国内伺服系统空间达70亿元,摆脱经济不景气带来的下挫,同比增长14%。欧美日企业有先发优势,定位于中高端,约占72%。本土厂商约占市场的15%,中低端通用产品已实现量产,中高端正在实现进口替代,逐步提高市占率。

  本土厂商技术能满足的市场远高于目前市占率,且拥有价格和服务优势,据此制定了竞争策略:与细分下游厂商合作开发定制化、一站式的解决方案,并推广至整个细分领域进行替代。

  我们看好掌握自主核心技术、具备规模效应、拥有战略新兴行业先发优势的优秀企业。利润=利润率×市占率×市场容量:在进口替代过程中技术领先的企业将在竞争中保持高利润率,在此前提下规模较大的企业更有能力开拓市场、提高市占率;新兴产业高速发展下,率先布局的企业受益最大。

  伺服系统是一种自动化运动控制装置,主要用于精确地实现对机械部件的位置、方位、状态等进行控制。它决定了自动化机械的精度、控制速度和稳定性,因此说是工业自动化设备的核心。

  从工业自动化部件的产品线层次来看,工业控制产品分为控制层、驱动层和执行层,伺服系统属于驱动层和执行层,包括伺服驱动和伺服电机。控制层是自动化设备的大脑,负责发出指令,产品包括控制器、一体机等;驱动层是自动化设备的中枢神经,负责指令的上传下达,将控制层的脉冲信号放大、变换、调制为控制电机的信号,产品包括变频器、伺服驱动器等;执行层是自动化设备的肌肉骨骼,负责执行指令,产品包括各类电机。

  伺服系统中往往还有各种起反馈作用的传感器,如实时测试电机运动状态的编码器、实时测试电流的霍尔传感器等,以实现实时对转速、位置、力矩进行闭环反馈控制。由于该闭环反馈的特性,伺服系统相比其他开环系统具有稳定性好、精度高、响应速度快的特点。

  伺服系统广泛运用于自动化系统中,其下游包括机床、纺织机械、包装机械、电子制造行业等等。随着社会经济和科技的发展,以及我国人口红利的消退,工厂对自动化设备的需求将不断增强,此外伺服系统还将在高端医疗器械、新能源、机器人等领域大显身手。伺服系统的上游主要是原材料和电子元件,包括制造转子用的硅钢片、制造漆包线用的铜、制造永磁铁用的稀土、制造驱动电路用的电子元件等。

  伺服系统的发展主要分为两个部分,其一是驱动层的发展,其二是执行层的发展。

  驱动层的发展主要是信号以及算法的发展:在上个世纪伺服系统崭露头角时,使用的是模拟信号控制,经过数模混控的时代到了现在的数字时代。数字控制相比于模拟控制,其区别在于信号是离散的而非连续的,在传输、放大时不易受到干扰,精度显著较高,而且可以通过CPU处理等方式应用先进的控制算法(如最优控制、人工智能、模糊控制、神经网络等),提高了伺服系统的可靠可控性。

  执行层按动力来源的不同分为液压伺服系统、气动伺服系统和电气伺服系统。气动伺服系统使用压缩气体作为动力源,一般来说精度较低,现在应用较少;液压伺服系统使用液体作为动力源,一般来说应用于大功率的系统,如重型机械、飞机船舶等,经过发展也与电气系统相结合,称为电液伺服系统;我们普遍应用、一般讨论的是电气伺服系统,使用电机作为动力源。

  电机的发展主要经过了三代:步进电机、直流电机和交流电机。目前主流应用的都是交流电机,具有控制精确、结构简单、维护方便、极限转速高、过载能力强的特征。

  未来,伺服系统将向智能化、简易化、网络化和高效化的方向发展,并提高电机在极端环境(高温、高转速、大干扰)下的可控性以及降造成本。智能化主要是指伺服驱动器智能化,例如运行参数可通过人机对话方式进行设置、故障自诊断与分析、参数自动修正等;简易化是根据用户情况,将伺服功能予以强化,将不使用的一些功能予以精简,降低伺服系统成本,从客户的实际需要出发,形成简易模块化编程操作,使客户使用简便快捷。网络化即构建网络型、总线型伺服系统,是实现工业物联网的必要途径之一;高效化即采用更高精度的编码器,同时提高伺服驱动器的产品性能,以提供更快数据处理速度。

  自2013年发布《产业结构调整目录》以来,政策面不断向好,支持国内伺服系统厂商发展。国家开始产业结构调整,通过发展高端装备实现转型,制造业全面升级,提升自动化与智能化生产能力。“十三五”明确提出加快建设制造强国,实施《中国制造2025》,加快发展新型制造业,实施智能制造工程,加快发展制造关键装备等。随着中长期的规划提出,在8年内均会有配套政策支持,以达到规划目标,保证行业增速。

  伺服系统及其下游(机床、纺织、注塑等)属于周期性的装备制造业,与国家宏观经济走向密切相关。2015年GDP增速大幅下滑,导致市场对未来的预期下降,订单数量大幅下滑,终结了伺服系统数年来的增长态势。自2016年以来,GDP增速探底回升,显示出宏观经济的好转,因此16年的伺服系统市场也重新开始增长。2017年,季度GDP同比增速达到两年内高点,且制造业PMI指数由枯转荣,稳定在51%以上,表明采购经理人对未来经济预期表示乐观,显示经济开始稳定复苏。

  在宏观经济复苏,稳中向好的大环境下,伺服系统及其下业也将跟随环境走出低谷,开始增长。

  随着中国人口红利开始消退,人力成本也开始逐步攀升。根据统计局数据,自2006年至2015年城镇单位制造业年均工资从18225元升至55324元,十年间增长达200%。对于劳动密集型企业如目前的3C装配、服装生产等,随着劳力成本提高,利润空间降低(《中国制造2025蓝皮书(2017)》指出工业平均利润仅6%),产业升级迫在眉睫。

  为克服人工成本的上涨,自动化产业的发展是必经之路。包括数控设备、机器人等高端装备不仅可以大幅降低人工成本,还可以提高生产效率、稳定生产质量,使产品品质得到提升。而伺服系统作为自动化的核心部件,自然会从转型升级带来的需求中获益。

  经过多年的技术积累,本土厂商的技术水平已经能够满足大部分市场需求,技术不再是决定市场份额的决定性因素。数年前本土伺服系统只能满足中低端伺服市场,由于技术差距无法渗透进入高端伺服市场。而如今,根据德意志银行的走访报告,国内自动化系统的大型分销商和行业专家一致认为本土品牌的技术水平已经足以满足70%-80%的市场需求。汇川技术在16年中接待投资者调研的时候也称伺服技术提高速度很快,已达到松下水平,可以直面与日系对手的竞争;埃斯顿也在16年末与投资者交流时称通用交流伺服技术与安川、松下相差很小,我们在调研该企业并与专家交流的过程中也得到了同样的观点。此外,国内不少优秀伺服厂商已经开始进军海外,开辟新的市场。

  德意志银行还指出,国产自动化设备相比于日系有15%的价格优势,相比于欧美设备有30%的价格优势。结合国产伺服企业的毛利(非相关细分环节毛利,供参考)与国外企业接近甚至更高的事实,说明技术已经发展到位,在本土化优势下拥有一定的定价权。

  根据工控网的数据,伺服系统在近年来广泛运用于基础生产行业,如机床、纺织、包装、注塑等领域;此外电子制造、新能源、精密医疗器械等新兴领域需要大量使用伺服系统,有较大的潜在市场空间,是伺服领域的增长点。2015年宏观经济因素导致制造业整体下滑的情况下,电子制造业的附加值仍能保持双位数增长,已成为伺服市场应用中仅次于机床的主要行业,是伺服市场份额不至下滑过大的有力支撑。2016年传统制造业止跌企稳,电子制造、机器人由于产业升级的因素保持高增速。综合产业转型政策、消费升级等多方因素分析,在未来新兴领域的拉动下,伺服系统仍有较大市场空间。

  随着宏观经济的复苏,制造业对伺服系统的需求量也开始稳步提升。根据国家统计局的数据,2016年我国切削机床和成形机床生产总量达110.1万台,同比增长4.0%;2016年我国包装专用设备产量104245台,同比增长3.7%;根据ResearchInChina的数据,我国2016年注塑机市场达26亿元,同比增长6.5%。以上三个主要传统制造业在2015年下滑的情况下去年均得到反弹回升,此外纺织机械业也一直保持小幅增长,根据中国纺织机械协会的报告,2016年的主营业务成本达983.34亿元,同比增长0.44%。

  总体而言,伺服系统在传统行业增长较慢,需求主要在于中低端产品的技术替代以及高端产品的进口替代。《中国制造2025》指出, 2015年制造业的关键工序数控化率仅为33%,需要更新升级,并在2020年提升至50%,这将促使传统制造业各类制造器械均向智能化、数控化、自动化方向发展,技术更替将带来一波设备更新潮,在规划期内保证一定的需求。

  此外,我国机床大部分是中低端产品,据工信部副司长罗俊杰在6月介绍,我国高端数控系统自给率仅5%。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》指出高端数控机床的关键功能部件开发将加速国产化,其中就包括伺服电机。传统装备制造业的国产厂商逐步向高端渗透,也将拉动伺服系统的空间。

  电子制造、新能源、精密医疗器械等新兴领域需要大量使用伺服系统,有较大的潜在市场空间,是伺服领域的弹性增长点。以电子制造产业为例,正随着智能化的风潮日益扩张,我国手机、无人机、新能源汽车等产业链近年来日益蓬勃发展,同比增速常年高于工业40%以上。且近年新兴电子产品更新换代快,资本投入高,对上游伺服的需求量更大。以手机产业链为例,苹果手机作为市场龙头,两年一次进行整体的更新换代,对制造的工艺也有不同的要求。因此每隔两年整个产业链的制造装备就需要一次升级,相比于传统下游频率更高,因此对上游装备制造的拉动效应更强。

  此外相比于传统制造业,我国伺服系统生产厂商更多地参与甚至主动延伸下游的新兴产业链的生产,新兴产业的伺服国产化率相比较高。通过与下游厂商深度合作生产定制产品,或直接并购将业务伸展至下游打通产业链,厂商能够直接将自家生产的伺服系统运用于下游产品中,自给率高。

  以自动化电子制造的主要实现工具——工业机器人为例分析拉动效应:根据2017年中国国际机器人产业发展高峰论坛的数据显示,2016年中国市场工业机器人消费总量为8.9万台,同比增长26.6%,国产化率33%,预计5年复合增长达20%,体现出了新兴领域的高增长性。同时,《机器人产业发展规划(2016-2020年)》规划:至2020年机器人国产化率50%以上,其中的伺服系统国产化率也达50%以上,体现出了新兴领域的高自给率。按工业机器人平均每台15万元,毛利30%计算,到2020年国产机器人用伺服系统空间将超过10亿元,比目前整个国产伺服系统市场的空间都大。综上所述,新兴产业增长较快,有拉动能力强、国产化率高的特点,将成为伺服系统行业的快速增长点。

  伺服系统在2016年业绩反弹,走出2015年由于宏观经济不景气带来的下挫,空间达到70亿元,同比增长14%。在《中国制造2025》规划对传统产业的持续推动以及新兴产业的高速发展支持下,按照政策规划测算可以保持每年10%以上的增速,在2020年达到百亿级市场。

  我国伺服系统发展较晚,目前市场主要被外国品牌占据,处于进口替代过程。根据工控网数据,在2015年,我国伺服市场72%的份额被欧美日品牌占据。其中日系品牌占49.9%,主要是松下、三菱、安川三家公司;欧美系占21.7%,较为分散,包括西门子、施耐德等;国内品牌(含台湾)份额仅28.4%:以东元和台达为代表的台湾品牌约占据13%的市场份额;内地品牌总共约占据15%的市场份额,品牌有汇川技术、埃斯顿、新时达、华中数控、北超伺服等,除汇川技术规模较大约占6%以外,其他公司份额较为分散,约为1%-2%。

  日系品牌进入国内市场较早,在中小型OEM市场具有较大品牌优势,其产品特点是技术水平和性能低于欧美品牌,但是具有良好的性价比和较强可靠性,适合国内通用用户需求;欧美系品牌定位于高端市场,过载能力、动态响 应、驱动器开放性好,但价格昂贵,近年来开始进入中端市场;台系品牌的性能和价格位于进口中端产品和内地产品之间,在中低端发展较快;内地品牌在中低端通用伺服领域已经实现大规模量产,目前正在逐步通过非标定制向高端渗透。如前文所述,本土企业的技术水平已经能满足70%-80%的自动化应用场景需求,且技术水平已经与日系厂商相差无几,然而目前本土伺服厂商市占率仅15%,替代空间巨大。

  在产品性能能够大部分下游需求的前提下,本土厂商有价格优势。如上文所述,国产自动化系统相比日系系统有15%的价格优势,且目前国产企业毛利普遍高于日系厂商(见图表10),仍有降价空间。其原因主要是关税和代理费用:根据我国海关总署,伺服装置进口税率为7%;此外国外企业在国内无销售渠道,只能通过代理方式销售,其代理费用约为22%(根据松下国内最大代理会通科技财报)。通过以上本土化优势,本土企业获得了更大的定价空间,在价格上面有一定优势。

  此外,本土厂商还有配套服务的优势,并据此制定了细分下游逐步渗透的竞争策略。与进口厂商仅提供通用伺服产品不同,国内厂商通过与下游厂商深度合作,深挖细分市场的技术,开发专用产品,提供差异化、定制化的更合适的一站式解决方案,并推广至整个细分行业,因此国内厂商几乎都有自己擅长的细分下游:如大豪科技专注于纺机产品的伺服系统服务、埃斯顿占领金属成形机床领域、汇川技术能够对注塑机领域提供从电气伺服到电液伺服的跨品类全方位解决方案等。通过这种在细分领域纵向挖掘的技术发展、业务拓展的方式实现进口替代,国内伺服企业市占率扩大可期。

  我国上市企业中提供伺服相关产品或正在开发的企业共有42家,其中A股共16家,新三板市场共26家。

  在这42家企业中,剔除掉只做电机(附加值较低)的企业,以及剔除主营业务为其他产品、在伺服领域营收极小的企业后,共有15家企业能够提供全套的伺服系统产品,其中新三板共7家。

  目前国内伺服市场处于进口替代阶段,具有规模效应的企业更能够有效提高市占率。前文已提到,本土厂商的技术水平已经能够满足70-80%的需求,目前需要做的就是开拓市场。在此背景下销售渠道、品牌认知等是决定市场份额的重要因素,具有规模效应的企业在这方面更具优势:拥有全国的销售渠道网,并且拥有一批优质客户,打出品牌效应。而且较为成熟的企业有更加充足的资金、人力以及更加丰富的研发经验、市场经验来开拓市场,在新领域更容易站稳脚跟。以新时达为例,在2015年收购了国内松下伺服最大的渠道代理商汇通科技,有效扩大了客户群、开拓市场,并在2016年实现了业绩的高增长。

  此外,从未来伺服系统的需求看,新兴产业的增长空间和速度均远高于传统制造业,注重新兴产业的企业有更大的成长空间。前文已经描述伺服系统的传统下游:注塑、中低端机床(占机床的95%)、包装、纺织等去年产量仅能堪堪维持在两年前的水平,增长均小于5%,缺乏后劲,预计未来难以获大幅增长机会。新兴产业,包括电子制造、新能源汽车、高端数控机床、轨道交通、航空航天等,近年来发展迅速,需求快速增长的拉动下新兴产业的发展将成为伺服系统的主要增长点。下图所示的近三年来伺服业务增长速度低于国内伺服总体增长的企业,其产品均未对新兴产业进行针对布局(见图表17)。

  综上所述,伺服系统是我国产业转型升级,实现工业自动化、智能化的核心部件。在目前外部环境向好,传统制造业企稳的情况下,伺服系统的主要增长点在于新兴产业。目前国内市场处于进口替代阶段,在技术达标,能够提供一站式和差异化服务的前提下,规模较大的企业由于品牌效应和渠道优势能够更加快速地开拓市场,将产品向其他细分市场渗透,提高市占率。在新兴产业已有布局的企业由于下游快速拉动,将收到产业转型升级的最大红利,潜在空间巨大。

  因此我们看好掌握自主核心技术、具备规模效应、拥有战略新兴行业先发优势的优秀企业。利润=利润率×市占率×市场容量:在进口替代过程中,技术领先、团队优秀的企业将在竞争中保持高利润率,技术达标、规模较大的企业将通过品牌认知和渠道优势提高市占率;新兴产业快速发展的情况下,提前布局的企业将受益最大。基于以上标准,在新三板市场我们推荐:北超伺服(831544.OC)、星辰科技(832885.OC),建议关注无锡海航(430567.OC)。

  北超伺服(831544.OC):立足高端装备制造,发展工业机器人、新能源汽车

  北超伺服成立于2008年,主要从事伺服电机、驱动器及智能装备核心功能部件等工业控制产品的研发、生产、销售及服务。公司持之以恒专注于制造电机与驱动、驱动与控制完美结合的机电液一体化伺服系统,重点发展高端装备制造、工业机器人、新能源汽车三大领域。

  公司研发实力强劲,研发中心经北京科技委认定为科研机构,还与北京科技大学联合组建了超同步智能装备协同创新中心,在充分利用高等院校科研优势的同时提高了科技创新、技术成果转化的能力。公司所有产品均拥有自主知识产权,拥有实用新型专利42项,发明专利1项,产品性能优秀,能够为不同需求的客户提供差异化设计和非标定制,相关产品的技术水平处于国内领先地位。与客户共同开发的i5M8机床对中国工业自动化有重要意义,在伺服系统决定的加工精度方面达到了国内领先、国际先进水平。

  公司渠道、客户资源优秀,在全国有近30个办事处,能够高效率响应、销售、服务;客户包括国内高端数控机床龙头沈阳机床、大连机床等。此外拥有大量使用设备的间接用户群,除了与公司建立长期售后服务关系外,也为公司在行业内树立了良好的口碑,客户认可度高。

  2016年北超伺服实现营业收入18591万元,同比增长31.6%;实现归母净利润4213万元,同比增长23.4%。公司营业收入在不景气的情况下仍能逐年保持上升,在原有业务的基础上开辟了应用软件的新业务,实现了一体化控制;同时立足于领先地位的高端装备制造,横向拓展新能源汽车和工业机器人,已经拥有丰富的技术储备和产品,显示出公司能够精准把握市场需求,紧跟时代脚步。在未来高增长下游的拉动下,公司保持业绩利润高速增长可期。

  星辰科技成立于1995年,自成立以来一直从事大功率动力伺服系统方面的研究,是以伺服电机、驱动器为核心的集研发、生产、销售和服务一体的国家高新技术企业。公司产品主要基于对电机的性能优化,以及伺服系统整体解决方案,下游包括航空航天、军工、注塑、风电等。

  公司拥有一支80余人的高学历高技术水平的核心研发团队,核心人员和业务骨干多毕业于浙江大学、清华大学等知名院校,具备扎实的理论基础和20余年的实践经验。公司拥有发明专利14项,凭借较强的研发能力公司的伺服产品运用于许多重要军工领域中,包括“天宫一号”、“神舟”系列宇宙飞船、雷达、火炮等。公司毛利率长期保持在55%以上,远高于行业40%左右的普遍水平,说明公司技术较稀缺,定价能力强,技术水平高。

  公司采用差异化市场策略,针对细分领域市场研发个性化适配的伺服系统,绕开与海外品牌及A股伺服龙头企业的直接竞争。针对军工、注塑机、风电、油田抽油机等细分领域进行针对性开发,能够快速满足客户个性化需求,提供整体解决方案,因此能够得到客户认可,保持长期稳定合作关系,在这些领域确立相对领先的行业地位,并实现进口替代。

  2016年公司实现营业收入8793万元,同比增长6.1%;实现归母净利润2623万元,同比增长15.5%。公司在自2015年起开始缩减销售效益不佳的激光类产品规模,专注于生产伺服系统,保持伺服系统营收逐年上升,表明了公司能够较好地把握行业动向,相信在未来行业向好的环境下能够顺利保持增长。

  无锡海航,成立于2002年,是一家专门从事研发和生产各类电液伺服系统的非标准试验设备的高新技术企业。产品下游面面向航空、航天、轨道交通、船舶等行业,产品控制精度高、输出功率大。

  公司经过十五年的经营,拥有丰富的电液伺服技术储备和经验积累,核心技术全部由内部开发完成,自主开发的新产品基本拥有专利。核心技术人员拥有近二十年的业内经验,见证、参与中国电液伺服领域的发展。公司技术领域明显优于国内同行,某些设计、技术已经达到国际一流水平,也曾参与保障国家重大项目如C919大飞机、大型运输机等。在于国外同行竞争的过程中,公司提供完整的配套、售后运维服务和相对较低的价格,目前处于竞争阶段。

  公司客户下游客户优秀,均为相关领域的领先品牌及大型科研机构,客户包括北汽银翔、穆格控制、上海大众、中国航空集团、中国科学院、南车集团等。公司产品受到下游客户认可,品牌优势明显,在细分领域包括科研院校、航空航天、汽车测试占有率高。

  2016年公司实现营业收入4341万元,同比下降4.6%;实现归母净利润474万元,同比下降35.1%。其原因是宏观经济因素导致订单数量减少、应收账龄增加。作为细分领域的领军企业,其业绩状况与行业状况息息相关,随着中国汽车工业、国产大飞机的加速发展,研发、测试需求势必加大。行业进入增长趋势的情况下,技术领先、客户优秀的企业将迎来扩张机会。