在《中日制造產(chǎn)業(yè)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(yè)的發(fā)展歷史及其市場表現(xiàn)，日本為我國提供了寶貴經(jīng)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(yè)崛起的階段，在國內(nèi)市場充足需求的支撐下，預計我國制造業(yè)先“國產(chǎn)替代”，后依賴“效率優(yōu)勢”出海。結合日本經(jīng)驗，我們梳 理出我國制造中最“長坡厚雪”的幾大領域：工業(yè)自動化、電氣設備、通信設備、半導體等。本報告圍繞工業(yè)自動化，將從產(chǎn)業(yè)鏈視角來看國產(chǎn)替代，并結合日本經(jīng)驗篩選核心環(huán) 節(jié)的優(yōu)質(zhì)公司。我們首先將重點梳理工業(yè)自動化主要環(huán)節(jié)，聚焦主要產(chǎn)業(yè)鏈中的優(yōu)質(zhì)公司。

工業(yè)自動化：國產(chǎn)化率有望進一步提升
工業(yè)自動化，又稱工業(yè)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(yè)制造環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)自動加工和連續(xù)生產(chǎn)，提高機械生產(chǎn)效率和質(zhì)量，釋放生產(chǎn)力的作業(yè)手段。工業(yè)自動化的發(fā)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(tǒng)作業(yè)模式，加速了傳統(tǒng)工業(yè)技術改造。工業(yè)自動化上游行業(yè)是電力電子元器件，下游行業(yè)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(yè)自動化發(fā)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(xiàn)，并不斷擴大應用和向縱深方向發(fā)展，典型成果和產(chǎn)品包括硬件數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)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(chǎn)線為標志，在單機自動化的基礎上，各種組合機床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn)；同時，軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)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(xiàn)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(yōu)化的整體，而作為實現(xiàn)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(chǎn)品包括CIMS工廠和柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。
政策扶持有望進一步推動內(nèi)資企業(yè)克服技術壁壘，國產(chǎn)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(yè)加大研發(fā)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(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關于支持“專精特 新”中小企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的通知》，啟動中央財政支持“專精特新”中小企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展政策。除此之外，“十四五智能制造規(guī)劃”和智能制造2025 等政策中均有相關內(nèi)容支持工業(yè)自動化發(fā)展。隨著工業(yè)自動化政策扶持力度的進一步加大，工業(yè)自動化高精尖技術有望得到突破，受制約的細分行業(yè)國產(chǎn)化率有望進一步提升。

工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)鏈零部件數(shù)量眾多，各部分市場規(guī)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(huán)節(jié)來看，控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)規(guī)模較大。工業(yè)自動化市場規(guī)?？傮w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(fā)現(xiàn)，國內(nèi)工業(yè)自動化市場規(guī)模CAGR超過30%，整體市場規(guī)模增長較快。
智能制造是工業(yè)自動化發(fā)展的方向，它將概念更新升級，并擴展到了柔性化、網(wǎng)絡化、智能化和高度集成化的范圍。智能制造（IntelligentManufacturing，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(tǒng)，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(yè)自動化，在信息空間的主要載體是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，而三者在工廠智能化的實踐過程中又相互交織。工業(yè)自動化及其相關技術和設備構 成了智能制造的基礎，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過存儲、加工和處理生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)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(tǒng)和設備系統(tǒng)相交互，完成智能生產(chǎn)指令和反饋。

從工業(yè)機器人看工業(yè)自動化的長期趨勢
工業(yè)自動化設備主要含有工業(yè)機器人和數(shù)控機床兩大類，就產(chǎn)業(yè)鏈而言，工業(yè)機器人是工業(yè)自動化的構成主體。在控制層面，工業(yè)機器人囊括DCS、數(shù)控系統(tǒng)等工控產(chǎn)品，進行。在控制層面，工業(yè)機器人囊括DCS、數(shù)控系統(tǒng)等工控產(chǎn)品，進行自身目標和功能的管理。在驅(qū)動層面，各類驅(qū)動器和軟啟動器等工業(yè)自動化涵蓋行業(yè)亦存在于工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)之內(nèi)。在執(zhí)行層面，伺服電機是工控和機器人產(chǎn)業(yè)均不可或缺的重要組成。工業(yè)機器人可以認為是“更需運動控制的易用型數(shù)控機床”。相比數(shù)控機床，工業(yè)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(yè)機器人年產(chǎn)量已超過數(shù)控機床，突破30萬臺，同時由于工業(yè)機器人單機價格更高，擁有更大的市場規(guī)模，2021年總體價值規(guī)模達到706億元，同期數(shù)控機床市場規(guī)模466億元。此外，工業(yè)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(yè)機器人是工業(yè)自動化輸出設備的典型代表，代表著工業(yè)自動化的高成長性。

我國人口紅利逐漸消失，制造業(yè)就業(yè)人員持續(xù)降低，我國制造業(yè)就業(yè)人數(shù)自2013年達到峰值后持續(xù)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(xù)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(yè)轉型升級加速，逐漸降低勞動密集型產(chǎn)業(yè)占比，向第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢明顯。
勞動力價格持續(xù)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(yè)就業(yè)人員年平均工資從2006年的1.8萬元持續(xù)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(yè)機器人價格整體仍呈下降趨勢。3C產(chǎn)業(yè)機器人壽命4年左右，其他產(chǎn)業(yè)壽命則更長，維修保養(yǎng)成本也較低，生產(chǎn)效率和精度遠高于人工，制造業(yè)領域內(nèi)機器換人是大勢所趨。
我國工業(yè)機器人發(fā)展主要經(jīng)歷四個階段——萌芽、漸起、高增和調(diào)整。2009年之前尚未廣泛發(fā)展，處于萌芽階段，彼時汽車產(chǎn)業(yè)落后，3C電子剛剛開始承接產(chǎn)能轉移，自動化率較低，我國工業(yè)機器人安裝量自2010年起開始明顯增加，主要因為汽車、3C產(chǎn)業(yè)需求旺盛，自動化程度提高；2013年至2017年高速發(fā)展，主要由于政策及補貼密集出臺，價格下降，汽車、3C電子產(chǎn)業(yè)及自動化市場爆發(fā)增長；2018年之后充實調(diào)整，補貼開始減少，貿(mào)易摩擦也有所影響。全球工業(yè)機器人保有量增長平穩(wěn)，近年來每年增長10%左右，中國工業(yè)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(yè)機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，仍然與發(fā)達國家有一定差距。從工業(yè)機器人密度（每萬人擁有工業(yè)機器人數(shù)量）來看，我國近年來持續(xù)增長，但我國工業(yè)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(yè)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(nèi)工業(yè)機器人市場更新?lián)Q代需求激增。2020年我國工業(yè)機器人市場銷售規(guī)模為422億元，2022年預計達到552億元，5-10年內(nèi)有望達到年均千億的市場規(guī)模，而系統(tǒng)集成市場規(guī)模一般是本體的2-3倍，目前已有上千億規(guī)模。
工業(yè)機器人代表了工業(yè)自動化的高成長性，并且有人機協(xié)作、人工智能、數(shù)字化、輕型化和普及化的趨勢，這些也都是工業(yè)自動化的趨勢。人機協(xié)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(fā)展，工業(yè)機器人有望加載人工智能算法，從工作中積累經(jīng)驗，進一步提升效率。數(shù)字化契合萬物互聯(lián)發(fā)展趨勢，一方面收集大數(shù)據(jù)進行學習，另一方面參與物聯(lián)網(wǎng)提升控制能力。輕型化可以拓寬工業(yè)機器人的應用場景，用于精密度更高的工業(yè)，為工業(yè)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(yè)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(chǎn)效率。

產(chǎn)業(yè)鏈梳理——圍繞核心環(huán)節(jié)的優(yōu)質(zhì)公司
3.1 產(chǎn)業(yè)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(yè)自動化分類標準，我們根據(jù)上市公司主營業(yè)務，歸納工業(yè)自動化零部件及標準設備生產(chǎn)廠商64家。從相關業(yè)務收入來看，大部分公司業(yè)務收入集中在30億元以下，臥龍電驅(qū)、正泰電器、宏發(fā)股份和匯川技術相關業(yè)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(yè)務綜合性排序，多數(shù)廠商從事產(chǎn)業(yè)鏈中最為相關的若干個環(huán)節(jié)，個別廠商幾乎橫跨產(chǎn)業(yè)鏈全部環(huán)節(jié)。
按照相關業(yè)務收入選取以上上市公司，然而部分上市公司相關業(yè)務收入較小，并非相關環(huán)節(jié)的主要參與者，而諸多產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)，從產(chǎn)業(yè)鏈基本情況分析，梳理這些環(huán)節(jié)中包括海外公司和非上市公司在內(nèi)的主要參與者，并討論國產(chǎn)替代情況。
3.1.1 控制系統(tǒng)：工業(yè)自動化的關鍵核心，PLC和CNC為關鍵
控制系統(tǒng)是工業(yè)自動化的核心大腦，更是決定輸出產(chǎn)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(tài)和軌跡、操作順序及動作的時間等?？刂葡到y(tǒng)主要包括硬件和軟件兩部分：硬件部分是工業(yè)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(fā)等。控制系統(tǒng)主要包括PLC、DCS、數(shù)控系統(tǒng)（CNC）、IPC等。

3.1.2 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(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC實質(zhì)是一種用于工業(yè)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(shù)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(shù)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(yè)復蘇春風，PLC市場規(guī)?？焖倩謴汀ｋm然2020年整體受到疫情影響全球經(jīng)濟顯著下滑，但是后疫情時代，制造業(yè)快速修復對國內(nèi)市場帶來正面影響，PLC市場持續(xù)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(yè)市場規(guī)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(wěn)定增長態(tài)勢。

PLC主要與下游產(chǎn)業(yè)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(yè)行業(yè)，包括流程型工業(yè)、離散型工業(yè)在內(nèi)的鋼鐵、石油、電力、建材、汽車、機械制造、交通運輸?shù)阮I域，目前各下游行業(yè)的PLC應用均比較成熟。國內(nèi)大中型PLC主要應用于項目型市場，產(chǎn)品的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和網(wǎng)絡通信能力要求比較高，如汽車、冶金、電力、化工、建材等。據(jù)MIR統(tǒng)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。
3.1.3 DCS：工業(yè)流程的控制大腦，中控技術領跑國產(chǎn)替代
DCS中文全稱分散控制系統(tǒng)，是一種在模擬量回路控制較多的行業(yè)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(chǎn)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(tǒng)組成，每一個子系統(tǒng)實現(xiàn)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(tǒng)、I/O板、操作站、通訊網(wǎng)絡和圖形及編程軟件。
國內(nèi)DCS市場規(guī)?？焖僭鲩L，下游主要集中于化工和電力。2021年國內(nèi)DCS市場規(guī)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(xù)保持穩(wěn)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(yè)，三個行業(yè)總占比達到80%。國內(nèi)DCS市場在中控技術的領銜下國產(chǎn)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(nèi)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(nèi)市場份額中也占有一席之地。以上四個企業(yè)合計市場份額達到51%，在整個工控行業(yè)中國產(chǎn)替代率較高。
3.1.4 IPC+PC-Based：主流的運動控制方式之一，國產(chǎn)正朝中高端邁進
IPC（IndustrialPersonalComputer）即工業(yè)控制計算機，簡稱工控機，是一種采用總線結構，對生產(chǎn)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(yè)PC技術，實現(xiàn)運動控制功能的產(chǎn)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(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，依據(jù)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(xiàn)復雜的運動控制，且具備通用性強、拓展性好等優(yōu)勢，受到了廣大OEM廠商的歡迎。隨著下游工業(yè)機器人、半導體等行業(yè)對運動控制要求的提高，PC-Based控制卡將迎來更為廣闊的發(fā)展。
運動控制行業(yè)發(fā)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(yè)市場規(guī)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(tǒng)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(nèi)的PC-Based控制卡市場中，外資品牌占據(jù)高端市場，國內(nèi)企業(yè)向中高端邁進。在國內(nèi)的PC-Based控制卡市場，高端市場由美國泰道(DeltaTau)、翠歐(Trio)等外資品牌占據(jù)，但國內(nèi)品牌逐漸向中高端發(fā)力，外資品牌市場份額呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢。以固高科技、雷賽智能、成都樂創(chuàng)、眾為興等廠商代表的國內(nèi)品牌合計占據(jù)了70%以上的市場份額。

3.1.5 數(shù)控系統(tǒng)：工業(yè)自動化的關鍵技術，國內(nèi)市場由海外品牌主導
數(shù)控系統(tǒng)加工能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)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(shù)控加工可以實現(xiàn)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(wěn)定性都能夠得到很大的保證。相比傳統(tǒng)加工工藝，數(shù)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(shù)控系統(tǒng)下游應用廣泛，產(chǎn)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(shù)控系統(tǒng)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(guī)模分別同比上升249%、231%、225%、210%、193%。就我國數(shù)控系統(tǒng)競爭格局而言，目前海外品牌占據(jù)市場大頭，廣州數(shù)控國內(nèi)領先。具體來看，我國CNC數(shù)控系統(tǒng)主要玩家是外資品牌，包括發(fā)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(nèi)資品牌中廣州數(shù)控（GSK）領先，占比14%。

3.1.6 人機界面：下游應用廣泛，主要集中于OEM市場
系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，觸摸屏為主要產(chǎn)品。HMI連接PLC、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)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(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)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(guī)模的22.0%左右。傳統(tǒng)項目型行業(yè)冶金、化工、電力、采礦等都是HMI市場的主要行業(yè)。OEM市場中，HMI用量占整個HMI市場規(guī)模的78.0%左右。傳統(tǒng)OEM行業(yè)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(yè)，其中紡織機械行業(yè)占據(jù)了相當大的比重，電子設備制造、液晶設備、半導體等行業(yè)市場份額不斷擴大。
HMI市場和PLC市場緊密相關，國內(nèi)企業(yè)市占分散，國產(chǎn)替代率仍有待提升。由于PLC和HMI在功能上擁有較強的協(xié)同性，PLC和HMI的生產(chǎn)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(yè)領先的工程能力、完善的產(chǎn)品線占據(jù)了較為強勢的地位，同時也促使其HMI業(yè)務快速發(fā)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(nèi)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(yè)占比超過50%。國內(nèi)企業(yè)占比較高的為昆侖通態(tài)，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(nèi)企業(yè)總市占率僅為26%，HMI的國內(nèi)市場國產(chǎn)替代率仍有待提升。
3.2 驅(qū)動和執(zhí)行系統(tǒng)：零部件眾多，變頻器和伺服驅(qū)動為主要設備
3.2.1 變頻器：分類明確，低壓變頻器國內(nèi)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(jié)能、調(diào)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。
低壓市場廣闊，國產(chǎn)替代帶來更多增長潛力。高壓變頻器具有很強的行業(yè)性，和高壓變頻器相比，低壓變頻器調(diào)速范圍廣、操作簡單，市場規(guī)模更大，使用場景也更為廣泛。目前全球工業(yè)自動化行業(yè)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(tǒng)，日系廠家則更加擅長小型系統(tǒng)。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(chǎn)變頻器產(chǎn)品由于多年來持續(xù)的研發(fā)投入，其性能、可靠性、售前售后服務、成本控制等方面的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，以匯川技術、英威騰為代表的國產(chǎn)變頻器企業(yè)正在逐步搶占外資品牌的市場，市場份額持續(xù)提升。

3.2.2 減速器：有望實現(xiàn)國產(chǎn)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(xiàn)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(yōu)勢愈加明顯，其應用領域?qū)墓I(yè)機器人領域更多拓展到數(shù)控機床、航空航天、醫(yī)療器械、新能源等多個領域，發(fā)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(yè)集中度較高。其中，日本納博特斯克（Nabtesco）是生產(chǎn)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(yè)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(yōu)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(chǎn)品包括FINECYCLO系列等。全球減速器市場呈現(xiàn)出以日本企業(yè)一派獨大的高度集中化局面。
工業(yè)自動化進程不斷推進，帶動工業(yè)機器人高復合增長，減速器是工業(yè)機器人最重要的零部件，也是我國最可能率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代的零部件。從供給來看，國外部分企業(yè)如住友重工和SPINEA都在縮減相關業(yè)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(yōu)勢地位，但產(chǎn)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(chǎn)諧波減速器逐漸占領國內(nèi)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(nèi)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(xiàn)。RV減速器方面，國產(chǎn)已突破“工藝+設備”的核心難題，部分企業(yè)已經(jīng)占據(jù)了一定的市場，但未形成批量的產(chǎn)能?？偨Y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(chǎn)能都已形成規(guī)模；RV減速器開發(fā)時間長，技術差距小，但未有企業(yè)形成明顯的市占和產(chǎn)能。
3.2.3 伺服系統(tǒng)：伺服電機種類繁多，伺服系統(tǒng)初現(xiàn)國產(chǎn)替代
伺服系統(tǒng)橫跨工業(yè)自動化的驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是指以位置、速度、轉矩為控制量，能夠動態(tài)跟蹤目標變化從而實現(xiàn)自動化控制的系統(tǒng)，是實現(xiàn)工業(yè)自動化精密制造和柔性制造的核心技術。伺服系統(tǒng)通常由伺服驅(qū)動器、編碼器與伺服電機組成，一套伺服系統(tǒng)中，伺服驅(qū)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(qū)動控制對象。伺服系統(tǒng)通過對功率進行放大、變頻、調(diào)控等處理，控制驅(qū)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(qū)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(tǒng)。伺服驅(qū)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(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。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(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，是傳動技術的高端產(chǎn)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(tǒng)一般作為整體單位進行生產(chǎn)，國內(nèi)市場持續(xù)增長，下游應用廣泛。伺服系統(tǒng)具備精度高、反應快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在裝備自動化和精細制造等領域發(fā)揮關鍵作用，是工業(yè)自動化進程中的核心產(chǎn)品。國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場保持增長態(tài)勢，受益于原材料成本下降及自身節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢凸顯，伺服系統(tǒng)在軍工、半導體設備、工業(yè)機器人、數(shù)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(tǒng)主要市場仍被外資占據(jù)，技術是主要優(yōu)勢。歐美日廠商掌握前沿系統(tǒng)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(jù)國內(nèi)伺服系統(tǒng)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(chǎn)商，產(chǎn)業(yè)布局全面，產(chǎn)品性能與控制系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)技術發(fā)展的趨勢。

3.2.4 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(xiàn)定時操作，聯(lián)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(chǎn)品中的一個通用類、基礎類的產(chǎn)品，廣泛應用于OEM機械配套、電力、建筑/房地產(chǎn)、冶金、石化等行業(yè)。低壓接觸器作為傳統(tǒng)的低壓電器產(chǎn)品，已經(jīng)非常成熟，市場化程度高。低壓接觸器產(chǎn)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(shù)量眾多的低壓接觸器生產(chǎn)廠家。
目前低壓接觸器品牌企業(yè)有外資企業(yè)如施耐德、GE、ABB、西門子等，本土企業(yè)則有德力西、正泰電器、良信股份等。近幾十年，雖然國內(nèi)低壓電器取得了很大的進步，但與發(fā)達國家相比，國內(nèi)生產(chǎn)的低壓電器，高檔次、高性能、擁有自身特色的產(chǎn)品相對較少，產(chǎn)品檔次總體較低。近年來，低壓電器行業(yè)受產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)品更新迭代影響，低端市場逐漸萎縮。同時，外資企業(yè)受到國產(chǎn)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(guī)模不斷擴大。

3.2.5 調(diào)節(jié)閥：高端產(chǎn)品外資優(yōu)勢較大，國產(chǎn)替代穩(wěn)中有升
調(diào)節(jié)閥又名控制閥，在工業(yè)自動化過程控制領域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。一般由執(zhí)行機構和閥門組成。具有截止、調(diào)節(jié)、導流、防止逆流、穩(wěn)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(huán)保、能源、電力、礦山、冶金、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
3.3 反饋系統(tǒng)：乘工業(yè)物聯(lián)春風，產(chǎn)品種類繁多
傳感與檢測是工業(yè)自動化市場中，產(chǎn)品種類最為繁多的子板塊。在當前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“萬物互聯(lián)”的關注和驅(qū)動下，對傳感與檢測的功能和數(shù)量賦予了更多的期望。這一市場上，常規(guī)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(qū)動下發(fā)展迅猛；氣體、水質(zhì)分析儀在對環(huán)保日益重視下，發(fā)展向好；變送器、流量計是典型過程儀表，下游行業(yè)主要為化工、煉油等流程行業(yè)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是傳感與檢測最大的驅(qū)動因素，無論是工廠內(nèi)部的信息化，還是工業(yè)4.0下的外部互聯(lián)，都是以傳感器采集的數(shù)據(jù)為基礎。
3.3.1 傳感器：市場規(guī)模穩(wěn)定增長，高端領域仍缺國產(chǎn)替代
傳感器連接物理世界和數(shù)字世界。傳感器能接收被測量的信息，并能將其按一定規(guī)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(fā)揮重要作用，是工業(yè)自動化領域發(fā)展的重要支撐。新興產(chǎn)業(yè)拉動下游需求，傳感器行業(yè)保持高速增長。近年來傳感器市場規(guī)模保持高速增長。根據(jù)賽迪顧問的數(shù)據(jù)顯示，2019年我國各類傳感器總體市場規(guī)模為2188.8億元，2014-2019年CAGR為17.4%。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預測2021-2026年我國傳感器制造行業(yè)CAGR約19%，大幅高于全球市場增速。

跨國公司占據(jù)超60%份額，高端傳感器領域差距較大。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，目前，傳感器行業(yè)我國國內(nèi)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(jù)超過60%的市場份額，特別是高端產(chǎn)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(yè)TOP5企業(yè)如漢威科技、柯力傳感等占據(jù)了國內(nèi)傳感器市場40%以上的份額；其余60%為中小企業(yè)，產(chǎn)品主要集中在中低端。
3.3.2 儀器儀表：自動化增速迅猛，國產(chǎn)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(yè)的轉型升級，自動化程度不斷提高，儀器儀表市場規(guī)模在穩(wěn)步增長，其中自動化儀表占據(jù)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(zhí)行機構和分析儀器等。
外資品牌占據(jù)主導地位，國內(nèi)儀表企業(yè)市場廣闊。全球自動化儀表龍頭企業(yè)包括艾默生、ABB、西門子、霍尼韋爾、橫河電機等，工業(yè)自動控制儀器儀表下游應用主要是石化、電力、冶金、核電、醫(yī)藥以及食品飲料等流程工業(yè)，由于生產(chǎn)過程不能停止，因此對于儀器儀表的精度、穩(wěn)定性等要求很好。因此我國工業(yè)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(yè)占據(jù)。我國儀器儀表進口規(guī)模常年居高位，目前國產(chǎn)儀器儀表性能與國外的差距正在逐步縮小，國產(chǎn)替代空間廣闊，川儀股份、中控技術、康斯特等國內(nèi)廠商也逐漸在一些領域做出突破，有望進一步開拓市場。
3.4 輸出系統(tǒng)：工業(yè)自動化末端應用，機器人本體和數(shù)控機床為核心設備
3.4.1 機器人本體：硬件趨于成熟，國產(chǎn)有望加速，埃斯頓有望沖擊龍頭
工業(yè)機器人本體結構是指機體結構和機械傳動系統(tǒng)，也是機器人的支承基礎和執(zhí)行機構。機器人本體的硬件技術已經(jīng)趨于成熟，主要在結構的優(yōu)化和使用體驗的提升；外資巨頭的優(yōu)勢逐漸向軟件轉移，給了國產(chǎn)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(chǎn)出路。目前國內(nèi)仍處于增長期，奪取增量是國產(chǎn)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(jié)機器人、坐標機器人、SCARA機器人、并聯(lián)機器人、工廠用AGV等。國內(nèi)主要使用多關節(jié)機器人、坐標機器人和SCARA機器人，其中坐標機器人國產(chǎn)率較高，目前超過60%，而SCARA和多關節(jié)機器人國產(chǎn)率較低，替代空間大。多關節(jié)機器人同質(zhì)化產(chǎn)品多，是內(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)替代道阻且長。國內(nèi)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(chǎn)業(yè)鏈布局最廣，自主技術優(yōu)勢最強，如能持續(xù)加大產(chǎn)能，有望沖擊本體龍頭。
3.4.2 數(shù)控機床：整體技術成熟，日德美絕對領銜，國產(chǎn)化步伐初顯加速
數(shù)控機床分類方式繁多，數(shù)控裝置（CNC）為核心部件。數(shù)控機床全稱數(shù)字控制機床，是在機床基礎上加入計算控制系統(tǒng)（CNC,ComputerNumericalControl），從而形成的一種自動化智能制造設備。數(shù)控機床的結構主要可以被劃分為，數(shù)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(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成?，F(xiàn)代數(shù)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(xiàn)數(shù)控功能。所有工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。進入工業(yè)4.0時代之后，數(shù)控機床開始邁向智能化，除了傳統(tǒng)的計算機程序控制，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術開始進一步在數(shù)控機床上進行應用。
全球數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，市場發(fā)展成熟，競爭格局整體仍由日德美主導。數(shù)控機床作為工業(yè)智能制造的關鍵組成部分，加上多年的發(fā)展，全球產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、增長率始終在4%-7%左右徘徊，波動不大，處于穩(wěn)定增長態(tài)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(shù)控機床生產(chǎn)仍然由日德美企業(yè)主導。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的2019年全球TOP10數(shù)控機床企業(yè)排名，全球前十大企業(yè)包括日本企業(yè)四家、德國企業(yè)三家、德日合資企業(yè)一家、美國企業(yè)兩家，而中國企業(yè)自2008年之后再未進入前十，日德美在數(shù)控機床領域占據(jù)著穩(wěn)固的主力地位。

數(shù)控機床行業(yè)國內(nèi)競爭格局較為分散。數(shù)控機床雖然是關鍵智能制造零部件，其生產(chǎn)并未在國內(nèi)迎來良好的發(fā)展勢頭，目前國內(nèi)龐大的數(shù)控機床需求仍然依賴海外進口。國產(chǎn)數(shù)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(shù)控機床和中端數(shù)控機床國產(chǎn)化率分別為82%和65%，而高端數(shù)控機床國產(chǎn)化率僅為6%，主要原因是國企改革困難及民營企業(yè)資質(zhì)不足。隨著智能制造領域的快速發(fā)展，在數(shù)控機床領域擁有技術優(yōu)勢的廠商開始發(fā)力。創(chuàng)世紀、秦川機床和海天精工是目前我國市占最大的數(shù)控機床企業(yè)，三者已在國內(nèi)企業(yè)競爭中初步占據(jù)龍頭地位。未來隨著數(shù)字化的進一步普及和政策支持，數(shù)控機床，特別高端數(shù)控機床國產(chǎn)化率有望進一步提升。

從國產(chǎn)替代看產(chǎn)業(yè)鏈的投資機會
海外巨頭在中國相關區(qū)域市場份額整體下降，國產(chǎn)替代方興未艾，通過國產(chǎn)替代尋找投資機會。工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)鏈來看，可以先尋找出產(chǎn)業(yè)鏈中的優(yōu)質(zhì)環(huán)節(jié)，由此進一步尋找出優(yōu)質(zhì)環(huán)節(jié)中的主要上市公司。此外，還可以將產(chǎn)業(yè)鏈全部公司看做整體，通過相關指標篩選出優(yōu)質(zhì)個股。下面我們將通過產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)和上市公司個股選取兩種方式尋找工業(yè)自動化優(yōu)質(zhì)公司。
4.1 產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)
在國產(chǎn)替代背景下，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)有以下三大特征：（1）高國產(chǎn)化率；（2）國產(chǎn)化率快速提升；（3）在產(chǎn)業(yè)鏈中重要性高。
4.2 高國產(chǎn)化率
由于內(nèi)資品牌尚處于起步和擴張階段，加上各類產(chǎn)品的技術壁壘和資源管控有所差異，各行業(yè)細分的國產(chǎn)化率差異嚴重，即使是處于同一系統(tǒng)的不同產(chǎn)品國產(chǎn)替代情況也有可能存在較大差異。我們首先選擇出國產(chǎn)化率較高的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，并在這些環(huán)節(jié)中通過相關業(yè)務收入選擇出市占較高的上市公司。國產(chǎn)替代率較高的環(huán)節(jié)有IPC/PC-based、DCS、減速器、伺服以及傳感/儀表，部分環(huán)節(jié)上市公司較少，選取相關營收前三或超過10億元的公司。
4.3 國產(chǎn)化率快速提升
工業(yè)自動化國產(chǎn)替代整體仍處于有待提高的環(huán)境中，通過觀察2019年-2021年市場規(guī)模變化的情況，我們發(fā)現(xiàn)部分環(huán)節(jié)增速較快。有些環(huán)節(jié)市場集中度較高，主要龍頭拉動提升國產(chǎn)替代率；有些環(huán)節(jié)市場較為分散，市場前景廣闊，可以通過充分競爭快速實現(xiàn)國產(chǎn)替代。目前產(chǎn)業(yè)鏈中，CNC、伺服、傳感/儀表和工業(yè)機器人本體的國產(chǎn)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。
4.4 在產(chǎn)業(yè)鏈中重要性高
實現(xiàn)國產(chǎn)替代，應率先通過產(chǎn)業(yè)鏈中重要性高的環(huán)節(jié)突破，產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的重要程度，首要體現(xiàn)為各環(huán)節(jié)的市場規(guī)模。產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中，PLC、CNC、減速器、伺服、變頻器、傳感/儀表市場規(guī)模遠高于其他環(huán)節(jié)，屬于重要環(huán)節(jié)，我們選取相關營收前五或超過10億元的標的。部分跨產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)經(jīng)營的公司被多次選取，如工業(yè)自動化龍頭匯川技術。（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。）