中國激光切割運(yùn)控系統(tǒng)需求現(xiàn)狀及競爭格局分析

中國激光切割運(yùn)控系統(tǒng)需求現(xiàn)狀及競爭格局分析一、激光切割運(yùn)控系統(tǒng)工作流程激光切割運(yùn)控系統(tǒng)為激光切割設(shè)備的“大腦”，可助力設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化和智能化。運(yùn)控系統(tǒng)是自動化機(jī)械的核心，是不同品牌設(shè)備形成差異化的重要環(huán)節(jié)，一般由運(yùn)動控制器、伺服系統(tǒng)、負(fù)載等硬件和控制算法等軟件組成。運(yùn)控系統(tǒng)的完整工作流程是：1）運(yùn)動控制器下達(dá)指令后，伺服驅(qū)動器將其轉(zhuǎn)化為電流，驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動工作機(jī)械運(yùn)行；2）電機(jī)上的編碼器經(jīng)過信號處理，將電機(jī)的信息實(shí)時(shí)反饋給運(yùn)動控制器；3）運(yùn)動控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，依托編碼器進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋的功能，運(yùn)控系統(tǒng)可以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置、速度、轉(zhuǎn)矩等輸出參數(shù)，完成預(yù)期的動作，幫助激光切割設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化和智能化。二、激光切割運(yùn)控系統(tǒng)市場現(xiàn)狀分析據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016-2020年隨著國內(nèi)主要廠商的中低功率激光器價(jià)格不斷下調(diào)，激光切割設(shè)備的一次性購置成本也有所下降，因此設(shè)備性價(jià)比得到提升，終端用戶更愿意將傳統(tǒng)的切割設(shè)備，逐漸替換為成套的新型激光切割設(shè)備，這加速了設(shè)備及配套運(yùn)控系統(tǒng)需求的較快釋放，國內(nèi)中低功率段激光切割設(shè)備銷量從2016年的14100套，逐年上升到2020年的42000套，銷量CAGR達(dá)到31.37%。在一套激光切割設(shè)備中，激光器成本占比最高，約為40%；而運(yùn)控系統(tǒng)成本占比較低，約為5%。運(yùn)控系統(tǒng)由于功能和地位較為核心，且在激光切割設(shè)備中的價(jià)值量占比相對較少，所以議價(jià)能力強(qiáng)，且由于市場空間較小、進(jìn)入壁壘高，行業(yè)參與者較少，故激光切割運(yùn)控系統(tǒng)產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)鏈中毛利率水平最高。近年來，中低功率激光器的價(jià)格持續(xù)降低，激光切割設(shè)備滲透率快速上升，預(yù)計(jì)后續(xù)設(shè)備需求穩(wěn)健增長，帶動中低功率運(yùn)控系統(tǒng)銷量增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國中低功率運(yùn)控系統(tǒng)市場規(guī)模為6.51億元，需求量為42000套，預(yù)計(jì)2021-2025年中低功率運(yùn)控系統(tǒng)的需求增速分別為40%、10%、10%、8%和5%；隨著激光行業(yè)的發(fā)展，高功率的激光切割設(shè)備已經(jīng)成為市場關(guān)注的熱點(diǎn)，目前我國高功率激光器市場處于蓬勃發(fā)展期，國產(chǎn)化率提升可期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國高功率運(yùn)控系統(tǒng)市場規(guī)模為4.55億元，需求量為13000套，預(yù)計(jì)2025年高功率運(yùn)控系統(tǒng)需求量約5.7萬套，對應(yīng)的市場規(guī)模約20億元。三、激光切割運(yùn)控系統(tǒng)競爭格局分析國外企業(yè)中，德國倍福、德國PA等國際廠商提供的運(yùn)控系統(tǒng)，主要為開放或半開放式，并非為激光切割領(lǐng)域而定制，而是基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的切割軟件，操作復(fù)雜，且要求操作者須具備一定的數(shù)控編程能力，易用性較差；國內(nèi)參與企業(yè)主要柏楚電子、奧森迪科與上海維宏電子：在中低功率運(yùn)控系統(tǒng)中：國內(nèi)前三家企業(yè)（柏楚電子、維宏股份、奧森迪科）的市場占有率約為90%，國產(chǎn)運(yùn)控系統(tǒng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)替代。柏楚電子目前處于領(lǐng)先地位，占據(jù)60%以上的市場份額；在高功率運(yùn)控系統(tǒng)中：國際上主要的知名企業(yè)包括德國倍福、德國PA、西門子等，國際廠商市占率約為81%，占據(jù)絕對優(yōu)勢；國內(nèi)廠商市占率不足20%，柏楚電子約占據(jù)17%的市場份額，市占率處于國內(nèi)第一。四、激光切割運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢1、向開放性、靈活性、易用性并重的方向發(fā)展開放性代表系統(tǒng)要遵循較為通用的標(biāo)準(zhǔn)，對外接口采用通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。靈活性意指系統(tǒng)要能適應(yīng)各種復(fù)雜工藝要求的能力。易用性表示系統(tǒng)需具備人機(jī)交互的友好性及簡便性。未來控制系統(tǒng)發(fā)展的核心需求之一為實(shí)現(xiàn)開放性、靈活性、易用性的統(tǒng)一。這其中最核心的問題是對動作控制的理解程度。傳統(tǒng)PLC廠家以動作過程為主要目標(biāo)，封裝各類標(biāo)準(zhǔn)化的功能塊，但組合過后總體缺少靈活性。專業(yè)運(yùn)動控制器雖然有較好的靈活性，但其編程組態(tài)方式缺乏遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使用操作難度較大。新一代控制器應(yīng)該將二者進(jìn)行有機(jī)融合，既對控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行提升，也降低用戶的操作難度。2、網(wǎng)絡(luò)化程度日益加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化主要指的是控制器與伺服驅(qū)動器之間的連接形式。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備采用的伺服數(shù)量有限，往往采用一對一直連的方式連接運(yùn)動控制器和伺服。直連方式最大的問題在于布線復(fù)雜，線纜使用量較大，同時(shí)傳輸信號極易受到各種干擾。為解決這些問題，各伺服驅(qū)動廠家紛紛推出高速總線用以連接伺服驅(qū)動器及運(yùn)動控制器，網(wǎng)絡(luò)化趨勢明顯。采用高速總線后，運(yùn)動控制器和伺服驅(qū)動器之間除了常規(guī)的控制命令及反饋信息傳遞外，還可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)伺服驅(qū)動器的各類參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜靈活的控制要求。3、可靠性要求不斷提高可靠性對于運(yùn)動控制器來說，同樣是