第二屆
三菱電機伺服與運動控制論壇講稿—交流伺服運動控制產品市場分析報告
摘要：
本文將對中國交流伺服運動控制產品的應用情況和行業背景進行一些相應的市場分析，并2005年的調查報告為基礎，展望未來2年內的交流伺服應用前景。
關鍵詞：
交流伺服運動控制產品 市場分析 市場容量
一、前言
在自動控制系統中，把輸出量能夠以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統稱為伺服系統。一般的伺服系統包括伺服驅動裝置、伺服電機和檢測裝置三部分。在伺服系統中，交流伺服運動控制系統是最大的一個分支，它是一個結合電機學、自動控制、電氣技術、機電一體化、計算機控制于一體的綜合系統。在生產實際中，使用交流伺服運動控制的產品，能夠解決各種復雜的定位控制問題，如機器人軌跡控制、數控機床位置控制等，因此它在加工機械、FA機械、醫療機械、機器人、自動組裝線、半導體制造、部件組裝和紡織機械上得到了廣泛的應用，并表現出了越來越強的生命力。
在交流伺服運動控制產品的發展過程中，它始終是融合了先進的機電一體化技術和控制理論。最近幾年來，國內外各個廠家都相繼推出了交流伺服運動控制的新技術和新產品，比如全閉環交流伺服驅動技術 、直線電機驅動技術、PCC技術、基于現場總線的交流伺服運動控制技術、運動控制卡、DSP多軸運動控制器等。這些產品將與中國發展先進制造業大國的過程中同步成長。
本文將對中國交流伺服運動控制產品的應用情況和行業背景進行一些相應的市場分析，部分分析數據來源于中國傳動網）。
二、交流伺服運動控制產品的市場份額
這里所分析的交流伺服運動控制產品包括交流伺服控制器、交流伺服電機、專用控制平臺和伺服檢測裝置，這些產品組成一個完善的交流伺服運動控制產品，如圖1所示。
圖1 交流伺服運動控制產品
專用控制平臺包括嵌入式產品、PC-Based產品和PLC產品等。其中嵌入式平臺產品包括數控機床、印刷包裝機械、紡織印染機械等；PC-Based平臺應用在較高和功能相對復雜的場合，如電子制造等；PLC平臺主要用作一般設備的通用運動控制，在這種情況下，PLC也同時是設備的主控制器，非常經濟。
·伺服驅動器和伺服電機分永磁式同步伺服、交流感應式伺服、直線電機伺服等幾種。
·伺服檢測裝置包括伺服系統中的位置、角度、速度檢測和傳感元件。
據中國傳動網統計， 2005年度中國內地的交流伺服運動控制產品的市場容量已經達到了16.8億元人民幣?，F根據市場品牌占有率從高到低排列
如下表1所示。
表1 2005年中國伺服產品主要品牌及市場份額
從表1可知，從16.8億的交流伺服運動控制產品總量上來說的確是一個很大的數字。在調查中發現，交流伺服運動控制產品的增長量主要來自于機電設備使用運動控制產品的比例大幅度增加、生產工藝對機電設備的自動化程度提出了更高的定位定長等要求以及先進制造技術的商品化加快等幾方面因素促成的。
但是在中國機電產品的發展過程中，由于入世等引起的市場的急劇擴大對機電控制系統產品（尤其是交流伺服運動控制產品）提出了一個非常高的要求，而這些要求又無法找到合適的國內產品時，必然轉為世界先進產品，如西門子、松下、三菱等。
以食品包裝機械為例，今年上半年我國食品包裝機械行業的生產銷售繼續呈穩步增長的態勢，出口交貨值也有所增加，尤其是進入4月之后，食品包裝機械行業的利潤累計增幅為67.94%，成為增速最大的行業之一。食品包裝機械之所以能夠實現利潤高速增長，主要原因就是市場需求的強勁推動。據業內專家的預測，到2010年，國內食品包裝機械行業總產值僅能達到1300億元（現價），而市場需求則可能達到2000億元，遠超過供給的需求，這就為行業的發展提供了寶貴的戰機，產品的更新換代也勢必加速。而實際上在該領域應用交流伺服運動控制產品已經逐漸成為共識，如飲料灌裝機、封口機等，成為僅次于機床傳統領域的第二個最大應用行業。
在交流伺服運動控制產品領域，國外品牌尤其是日本和歐美品牌憑借其先進的技術水平和更新速度逐漸占據了主導地位，國內交流伺服運動控制廠商在學習國外先進技術的同時，也相繼研發出了一些適于特殊行業應用的專利和通用產品，并在市場預期中評價良好。
從廠商來看，日本品牌在價格上具有一定的優勢，在性能上又能符合中國小型機械OEM商的需求，因此在本次統計中，松下電器、三菱電機、安川電機和三洋已經占據整個交流伺服運動控制產品的近一半市場容量，處于市場的前列。此外，其他如富士、歐姆龍等在一些工業領域也表現突出，并帶動了自身其他系列產品的發展。與其他進口產品相比，日本的交流伺服產品的優勢在于價格、在于專業化和系統化。日本的機床工業、食品包裝機械都分別位于世界該領域的前列，因此它在機床和食品包裝領域積累了先進的控制技術，如1987年，日本率先研制出伺服電機驅動的包裝機械，使該行業實現了由機械裝置為主向電腦程控為主的技術升級，迅速提高了機械性能的柔軟性和系統化程度，為日本的包裝機械以其獨特性贏得了世界市場廣闊的銷售空間。從這個層面上來講，交流伺服控制產品的品牌演化在相當長的時間內還會是日本品牌為主導。
歐美品牌如西門子、力士樂和倫茨在高端設備和生產線上占據了一定的份額，具有高性能和高價格的特點，其中以西門子最為典型。其他歐美品牌還有AB、施奈德、丹那赫、柯比、GE、貝加萊等在其特定的領域保持了高速增長。在國內企業中，已經在伺服市場的發展中已經培養了一批優秀的品牌，如機床領域的華中數控、廣州數控、珠海運控等。
三、交流伺服運動控制產品的應用行業
交流伺服運動控制產品的應用主要以機械配套為主，主要涉及機床工具、食品包裝、紡織印染、電子制造、塑料機械、印刷造紙、橡膠機械等，具體的市場份額比例如表2所示。
表2 交流伺服運動控制產品
以占據行業前三位的機床工具、食品包裝和紡織印染為例進行應用說明。
1、機床工具
作為機床工具，尤其是數控機床的重要功能部件，交流伺服運動控制產品的系統特性一直是影響系統加工性能的重要指標。圍繞伺服系統動態特性與靜態特性的提高，近年來發展了多種伺服驅動技術。隨著超高速切削、超精密加工、網絡制造等先進制造技術的發展，具有網絡接口的全數字交流伺服系統、直線電動機及高速電主軸等將成為數控機床行業的關注的熱點，并成為交流伺服運動控制產品的發展方向。
從發展的總量看，機床工具行業的產值從“十五”開始，連續五年都以兩位數高速增長，產值和產量增長了2.5倍?！熬盼濉蹦┊a值排在世界第八，去年躍到了世界第三，緊隨日本、德國之后。
在機床工具領域，交流伺服運動控制產品主要應用特點有：
（1）這里所分析的交流伺服運動控制產品包括交流伺服（1）高速高精度。用于高速高精加工機床的進給驅動，主要有“回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g；使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208 m/min，加速度2g，并且還有發展余地。
（2）多軸化。隨著5軸聯動數控系統和編程軟件的普及，5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點，尤其是在加工自由曲面時，克服了3軸聯動控制的時切速接近于零時的切削弊端。控制器、交流伺服電機、專用控制平臺和伺服檢測裝置，這些產品組成一個完善的交流伺服運動控制產品，如圖1所示。
2、食品包裝
隨著中國市場經濟高速發展以及人民生活質量的提高，預計消費者對微波食品、休閑食品及冷凍食品等方便食品的需求量將不斷增加，這將直接帶動相關食品包裝的需求。預計中國食品與包裝機械業在今后的一段長時間內將維持正增長。
因而，國家在“十一五”規劃中明確指出要縮小供需差距，使食品工業趕上世界先進水平，并提供先進的技術裝備。這就必須要求國內食品和包裝機械的年發展速度超過18%，新產品產值率達到25%。
在食品包裝領域應用交流伺服運動控制產品主要有以下特點：
（1）機械結構大為簡化。傳統的包裝機械控制系統多采用繼電器、接觸器控制電路，其復雜程度隨著執行機構的增多以及調整部位的增加而加大，使得機器也越來越復雜，給制造、調整、使用和維修均帶來不便。而交流伺服運動控制產品的應用，可用微機、傳感技術、新型伺服技術取代笨重的電氣控制柜和驅動裝置，使零部件數量劇減，結構大為簡化，體積也隨之縮小。
（2）產品質量提高。參數變化越多，調整部分越多，交流伺服運動控制的優越性也越大，這是一般控制方式無法相比的。功能增多，可靠性提高，流伺服運動控制系統除可保持原來包裝機的功能外，還可賦予其他許多功能。如液體飲料軟包裝機，它在氣動、電氣和機械的共同配合下，可具有制盒、滅菌、灌裝、封口等功能，還可存儲如生產速率、產品數量、故障現象、故障原因等數據，同時能對這些數據根據實際情況進行相應處理，大大方便了操作，使包裝機的可靠性大為提高。
3、紡織印染
近年來，隨著紡織行業的快速發展，我國紡織機械設備的技術水平、產品開發能力、穩定性等也都有了很大的提高，從而為下游企業開發新產品、提高產品質量奠定了可靠基礎。
我國是一個紡織機械生產大國，世界上沒有一個國家有這么多的紡織機械、紡織器材、紡織儀器、電器、附屬裝置和專配件生產企業，每年生產的品種之多、數量之大，在世界上都是獨一無二的。但是必須看到，面對如此之大的市場，我們的產品開發、售后服務能力還遠遠滿足不了紡織企業的需要，技術創新上還遠遠落后于世界紡機強國，特別是在機電一體化方面的自動化、連續化、高速化、智能化水平還有很大差距，在新材料、新工藝、新的制造技術方面落后很多。
紡織印染設備上應用交流伺服技術是為了提高設備的性能，滿足高精度控制的要求，目前已有高檔梳棉機、帶自動調勻整的并條機、新型粗紗機、數控細紗機、分條整經機、漿紗機、園網印花機等設備都應用了交流伺服運動控制產品。
四、結束語
綜合上面的分析可以看出，中國的交流伺服運動控制產品尚處于起步階段，相關產品還沒有得到普遍應用，大量低精度、低效率的運動控制方式依然存在，例如機械凸輪、同步帶、同步軸等在食品包裝、印刷造紙、橡膠機械等行業大量存在。因此，交流伺服運動控制系統在未來幾年內上升的空間非常大。
在未來2年內，交流伺服運動控制產品的市場規模如表3所示。2006年和2007年它將保持23％和25％的增長率，并將站穩20億人民幣的市場規模。
表3 2005年交流伺服運動控制產品市場規模及未來2年預期