伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標(biāo)，圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動技術(shù)?？梢灶A(yù)見，隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動機及高速電主軸等將成為數(shù)控機床行業(yè)關(guān)注的熱點，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。

（1）交流化

    伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看，幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，AC伺服電機的市場占有率已超過80％。國內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機的廠家也越來越多，正逐步超過生產(chǎn)DC伺服電機的廠家?？梢灶A(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，除了在某些微型電機領(lǐng)域之外，AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。

（2）全數(shù)字化

    采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機（DSP）的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實現(xiàn)，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法（如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）成為可能。

（3）采用新型電力電子半導(dǎo)體器件

    目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件多采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，主要有大功率晶體管（GTR）、功率場效應(yīng)管（MOSFET）和絕緣門極晶體管（IGBT）等。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了運行噪聲。尤其是，最新型的伺服控制系統(tǒng)已開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊（IntelligentPowerModule，簡稱IPM）。這種器件將輸人隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容，與微處理器的輸出可直接接口。它的應(yīng)用顯著地簡化了伺服單元的設(shè)計，并實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。

（4）高度集成化

    新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分為速度伺服單元與位置伺服單元2個模塊的做法，代之以單一、高度集成化、多功能的控制單元。同一個控制單元，只要通過軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)就可改變其性能，既可以使用電機本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化還顯著縮小了整個控制系統(tǒng)的體積，使伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到簡化。

（5）智能化

    智能化是當(dāng)前一切工業(yè)控制設(shè)備的流行趨勢，伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為一種高級的工業(yè)控制裝置也不例外。最新數(shù)字化的伺服控制單元通常都設(shè)計為智能型產(chǎn)品，其智能化特點表現(xiàn)在：

    ①都具有參數(shù)記憶功能。系統(tǒng)的所有運行參數(shù)都可通過人機對話的方式由軟件來設(shè)置，保存在伺服單元內(nèi)部，通過通信接口，這些參數(shù)甚至可以在運行途中由上位計算機加以修改，應(yīng)用方便；

    ②都具有故障自診斷與分析功能。無論什么時候，只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會將故障類型及可能引起故障的原因通過用戶界面清楚地顯示出來，這就簡化了維修與調(diào)試的復(fù)雜性；

    ③有的伺服系統(tǒng)還具有參數(shù)自整定的功能。眾所周知，閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，也是需要耗費較多時間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可通過幾次試運行，自動將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來，并自動實現(xiàn)其最優(yōu)化。對于使用伺服單元的用戶來說，這是新型伺服系統(tǒng)最具吸引力的特點之一。

（6）模塊化和網(wǎng)絡(luò)化

    在國外，以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工廠自動化（FactoryAutomation，簡稱FA）工程技術(shù)在近10年來得到了長足發(fā)展，并顯示出良好的發(fā)展勢頭。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，最新的伺服系統(tǒng)都配置了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口（如RS一232C或RS一422接口等）和專用的局域網(wǎng)接口。這些接口的設(shè)置顯著增強了伺服單元與其它控制設(shè)備間的互聯(lián)能力，從而，與CNC系統(tǒng)間的連接也變得簡單，只需1根電纜或光纜就可將數(shù)臺，甚至數(shù)十臺伺服單元與上位計算機連接為整個數(shù)控系統(tǒng)。也可通過串行接口與可編程控制器（PLC）的數(shù)控模塊相連。

新興市場以及趨勢

    伺服系統(tǒng)廣泛用于機床工具、紡織機械、印刷機械、激光雕刻機等傳統(tǒng)OEM行業(yè)。機器人、機床、電子半導(dǎo)體以及風(fēng)電太陽能等新能源對交流伺服的需求增長較快，不同細(xì)分領(lǐng)域的競爭格局差異較大?，F(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)最早被應(yīng)用到宇航和軍事領(lǐng)域，比如火炮、雷達(dá)控制等，后來逐漸進(jìn)入到工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。

a)電子機械

    由于中國逐漸發(fā)展為制造業(yè)大國，在電子行業(yè)尤其如此，中國已經(jīng)成為各類消費電子產(chǎn)品如電視、手機、電腦等的世界制造工廠。因此產(chǎn)生了大量電子產(chǎn)品加工機械的需求。自動邦定機、固晶機是其中發(fā)展較快的兩類產(chǎn)品。這兩類機械通常一臺機械配有3~6軸伺服，有些廠家一年就可生產(chǎn)上千套機器，因此對伺服產(chǎn)品需求量巨大。但這兩類機械通常要求伺服快速、定位精度要求非常高，這就要求伺服產(chǎn)品具有小功率、小慣量、高精度的性能，適用伺服產(chǎn)品的功率范圍一般在1KW以下，但精度通常要求達(dá)到17位編碼器反饋。集成電路封裝機、自動點膠機也是電子行業(yè)發(fā)展較快的分支產(chǎn)品，但對伺服精度要求較低，通常11位編碼器反饋即可。目前此行業(yè)中松下伺服產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。

b)檢測試驗機械

    在OEM行業(yè)，最終用戶對機械生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，因此也產(chǎn)生了一類新的設(shè)備，即對產(chǎn)品質(zhì)量的檢測或試驗設(shè)備。此類設(shè)備中對伺服有大量需求的機械有材料試驗機（用于生產(chǎn)出的材料測試）、飛針測試機（用于對電子線路板質(zhì)量測試）、光學(xué)檢測設(shè)備等機械。這類設(shè)備對伺服的要求通常功率在5KW以下，位控精度要求較高，目前此行業(yè)中，安川伺服產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。

c)風(fēng)力發(fā)電

     2016年中國風(fēng)電并網(wǎng)裝機超過1.49億千瓦，居全球首位。作為后起之秀，2005年中國風(fēng)電總裝機占全球裝機僅為2.0%，僅僅十年時間中國風(fēng)電累計裝機占全球裝機比例已達(dá)25.9%。風(fēng)電的迅速發(fā)展向不僅中國各地輸送了綠色清潔能源，同時也催生了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮發(fā)展。

    風(fēng)電開發(fā)要實現(xiàn)大中小、分散與集中、陸地與海上開發(fā)相結(jié)合，通過風(fēng)電開發(fā)和建設(shè)，促進(jìn)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造自主化，盡快使風(fēng)電產(chǎn)業(yè)具有市場競爭力，力爭2020年我國風(fēng)電技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。在“三北”(西北、華北北部和東北)等風(fēng)資源富集地區(qū)，建設(shè)大型和特大型風(fēng)電場，同步開展電力外送和市場消納研究。發(fā)展海上風(fēng)電，堅持海洋規(guī)劃先行，避免無序發(fā)展。堅持統(tǒng)一規(guī)劃，加快制定相關(guān)政策措施，促進(jìn)低風(fēng)速地區(qū)資源開發(fā)，因地制宜地建設(shè)中小型風(fēng)電場，采用低速風(fēng)機，就近上網(wǎng)本地消納。在偏遠(yuǎn)地區(qū)，因地制宜發(fā)展離網(wǎng)風(fēng)電。規(guī)劃2020年風(fēng)電裝機總量為1.8億千瓦。

    伺服系統(tǒng)主要應(yīng)用于風(fēng)機變漿系統(tǒng)，路斯特伺服產(chǎn)品由于針對風(fēng)電行業(yè)單獨定制，因此在風(fēng)電行業(yè)被廣泛使用。

d)包裝機械

    包裝機械行對于伺服產(chǎn)品是潛力非常大的行業(yè)市場。2016年包裝機械行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值同比去年增長1.6%。

    金融危機從某種程度上，算得上是我國包裝機械行業(yè)的利好消息。因為在宏觀經(jīng)濟不景氣的態(tài)勢下，國外的包裝工業(yè)企業(yè)為了節(jié)約成本，紛紛采用較為廉價的中國設(shè)備來替代發(fā)達(dá)國家的昂貴設(shè)備。那么全球經(jīng)濟的逐步回暖，我國包裝機械自動化水平不高的劣勢將顯露無疑。因此，提高產(chǎn)品的自動化程度已經(jīng)成為我國包裝機械行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。國內(nèi)廠商可多關(guān)注出口較多的包裝機械企業(yè)，尋求新的市場突破口。

伺服市場規(guī)模與細(xì)分

A.2015-2020年中國伺服市場規(guī)模預(yù)期

    2015年機床、紡織等OEM行業(yè)出現(xiàn)萎縮，對伺服市場產(chǎn)生巨大影響，整體市場再次出現(xiàn)下滑。2016年實現(xiàn)復(fù)蘇，增長8%。“十三五”期間，隨著國家利好政策的實行，經(jīng)濟環(huán)境將有所改善，伺服市場有望快速回升。（見表1）

B.2016年中國伺服市場規(guī)模細(xì)分—供應(yīng)商

    目前，國外品牌占據(jù)了中國交流伺服市場近80％的市場份額，他們來自日本和歐美。其中，日系產(chǎn)品以超過60%的市場份額雄踞首位，其著名品牌包括安川、松下、三菱電機、山洋、富士等，其產(chǎn)品特點是技術(shù)和性能水準(zhǔn)比較符合中國用戶的需求，以良好的性能價格比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源，尤其在中小型OEM市場上具有壟斷優(yōu)勢。

    在歐美品牌中，美國以羅克韋爾（Rockellautomation）、丹納赫（danaher）、帕克（parker）等聞名，而德國則擁有西門子（siemens）、倫茨（Lenze）、博世力士樂（boschrexroth），法國有施耐德（schneider）等品牌，英國的ControlTechnology、SEW也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。這些歐美品牌總的市場占有率大約在20％。

    除日本、歐美伺服品牌外，以東元（TECO）和臺達(dá)（Delta）為代表的臺系伺服在中國市場的推廣也如火如荼，其技術(shù)水平和價格水平居于進(jìn)口中端產(chǎn)品和國產(chǎn)品牌之間，市場占有率從幾年前的微不足道提高到大約10％。值得注意的是，這兩個廠商的目標(biāo)客戶均屬于機械行業(yè)，這將加劇與同將目標(biāo)市場定位于此的南京埃斯頓等國產(chǎn)品牌之間的競爭。

    中國國內(nèi)的品牌主要有匯川、埃斯頓、華中數(shù)控、廣數(shù)控、英威騰等，粗略計算，宣稱推出伺服產(chǎn)品的國產(chǎn)廠家不下20個。國產(chǎn)品牌產(chǎn)品功率范圍多在5KW以內(nèi)，技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近，目前總市場占有率在10％左右。

    展望未來，隨著伺服價格的不斷下降、伺服市場接受度不斷上升，中低端市場有非常大的增長空間，因此本土廠商仍將有很大作為。同時臺灣、日本廠商也將在整個市場的擴大中獲益，歐美品牌的市場占有率將逐漸下降，但仍將保持很高的毛利水平。（見表2、圖1）

C.2016中國年伺服市場規(guī)模細(xì)分—行業(yè)

    伺服產(chǎn)品主要用于OEM市場，其中機床工具、電子機械、紡織機械、包裝等傳統(tǒng)行業(yè)仍然是伺服的主要市場。

    2016年，機床依然是伺服應(yīng)用最多的行業(yè)。但是機器人、鋰電池和電子設(shè)備制造是整個伺服市場增長較為迅猛的行業(yè)，2016年中國機器人銷量同比增長31%左右，其伺服市場占到9.0%，首次進(jìn)入伺服市場前三，未來在國家政策扶持下，預(yù)計仍會繼續(xù)保持較高的增速。（見表3）

D.2016中國年伺服市場規(guī)模細(xì)分—區(qū)域

    從區(qū)域上看，華東區(qū)和華南區(qū)是伺服市場的主要集中地。這與兩個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展是有密切關(guān)系的。華東區(qū)是國內(nèi)私有中小企業(yè)的集中地，而且從事制造業(yè)的企業(yè)居多，因此是伺服的主要市場。另外，東北區(qū)是老工業(yè)基地，具有非常大的發(fā)展?jié)摿?，而西南區(qū)資源豐富，水電、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。（見?、圖2）