中國激光切割運控系統(tǒng)需求現(xiàn)狀及競爭格局分析

中國激光切割運控系統(tǒng)需求現(xiàn)狀及競爭格局分析一、激光切割運控系統(tǒng)工作流程激光切割運控系統(tǒng)為激光切割設備的“大腦”，可助力設備實現(xiàn)自動化和智能化。運控系統(tǒng)是自動化機械的核心，是不同品牌設備形成差異化的重要環(huán)節(jié)，一般由運動控制器、伺服系統(tǒng)、負載等硬件和控制算法等軟件組成。運控系統(tǒng)的完整工作流程是：1）運動控制器下達指令后，伺服驅動器將其轉化為電流，驅動電機旋轉，帶動工作機械運行；2）電機上的編碼器經(jīng)過信號處理，將電機的信息實時反饋給運動控制器；3）運動控制器進行實時調整，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉。因此，依托編碼器進行實時反饋的功能，運控系統(tǒng)可以準確調節(jié)終端執(zhí)行機構的位置、速度、轉矩等輸出參數(shù)，完成預期的動作，幫助激光切割設備實現(xiàn)自動化和智能化。二、激光切割運控系統(tǒng)市場現(xiàn)狀分析據(jù)統(tǒng)計，2016-2020年隨著國內主要廠商的中低功率激光器價格不斷下調，激光切割設備的一次性購置成本也有所下降，因此設備性價比得到提升，終端用戶更愿意將傳統(tǒng)的切割設備，逐漸替換為成套的新型激光切割設備，這加速了設備及配套運控系統(tǒng)需求的較快釋放，國內中低功率段激光切割設備銷量從2016年的14100套，逐年上升到2020年的42000套，銷量CAGR達到31.37%。在一套激光切割設備中，激光器成本占比最高，約為40%；而運控系統(tǒng)成本占比較低，約為5%。運控系統(tǒng)由于功能和地位較為核心，且在激光切割設備中的價值量占比相對較少，所以議價能力強，且由于市場空間較小、進入壁壘高，行業(yè)參與者較少，故激光切割運控系統(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格持續(xù)降低，激光切割設備滲透率快速上升，預計后續(xù)設備需求穩(wěn)健增長，帶動中低功率運控系統(tǒng)銷量增長。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國中低功率運控系統(tǒng)市場規(guī)模為6.51億元，需求量為42000套，預計2021-2025年中低功率運控系統(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備已經(jīng)成為市場關注的熱點，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，2020年我國高功率運控系統(tǒng)市場規(guī)模為4.55億元，需求量為13000套，預計2025年高功率運控系統(tǒng)需求量約5.7萬套，對應的市場規(guī)模約20億元。三、激光切割運控系統(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控系統(tǒng)，主要為開放或半開放式，并非為激光切割領域而定制，而是基于標準數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的切割軟件，操作復雜，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：在中低功率運控系統(tǒng)中：國內前三家企業(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)運控系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。柏楚電子目前處于領先地位，占據(jù)60%以上的市場份額；在高功率運控系統(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，市占率處于國內第一。四、激光切割運動控制系統(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準，對外接口采用通用的標準協(xié)議。靈活性意指系統(tǒng)要能適應各種復雜工藝要求的能力。易用性表示系統(tǒng)需具備人機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，封裝各類標準化的功能塊，但組合過后總體缺少靈活性。專業(yè)運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)一標準，使用操作難度較大。新一代控制器應該將二者進行有機融合，既對控制系統(tǒng)的功能進行提升，也降低用戶的操作難度。2、網(wǎng)絡化程度日益加強網(wǎng)絡化主要指的是控制器與伺服驅動器之間的連接形式。傳統(tǒng)機械設備采用的伺服數(shù)量有限，往往采用一對一直連的方式連接運動控制器和伺服。直連方式最大的問題在于布線復雜，線纜使用量較大，同時傳輸信號極易受到各種干擾。為解決這些問題，各伺服驅動廠家紛紛推出高速總線用以連接伺服驅動器及運動控制器，網(wǎng)絡化趨勢明顯。采用高速總線后，運動控制器和伺服驅動器之間除了常規(guī)的控制命令及反饋信息傳遞外，還可以根據(jù)需要實時調節(jié)伺服驅動器的各類參數(shù)，從而實現(xiàn)更為復雜靈活的控制要求。3、可靠性要求不斷提高可靠性對于運動控制器來說，同樣是