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(dòng)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(dòng)技術(shù)。可以預(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(dòng)機(jī)及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，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(chǎng)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(jī)的市場(chǎng)占有率已超過80％。國內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機(jī)的廠家也越來越多，正逐步超過生產(chǎn)DC伺服電機(jī)的廠家。可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，除了在某些微型電機(jī)領(lǐng)域之外，AC伺服電機(jī)將完全取代DC伺服電機(jī)。

（2）全數(shù)字化

采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)（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(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實(shí)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(chǎng)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(yùn)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(jiǎn)稱IPM）。這種器件將輸人隔離、能耗制動(dòng)、過溫、過壓、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊中。其輸入邏輯電平與TTL信號(hào)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(jiǎn)化了伺服單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)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(gè)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(gè)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(jī)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(gè)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(jiǎn)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(shì)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為一種高級(jí)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(jì)為智能型產(chǎn)品，其智能化特點(diǎn)表現(xiàn)在：

①都具有參數(shù)記憶功能。系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)都可通過人機(jī)對(duì)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(yùn)行途中由上位計(jì)算機(jī)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(shí)候，只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)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(jiǎn)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(fèi)較多時(shí)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(yùn)行，自動(dòng)將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化。對(duì)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(diǎn)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(dòng)化（FactoryAutomation，簡(jiǎn)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(shì)頭。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，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(qiáng)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(jiǎn)單，只需1根電纜或光纜就可將數(shù)臺(tái)，甚至數(shù)十臺(tái)伺服單元與上位計(jì)算機(jī)連接為整個(gè)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(chǎng)以及趨勢(shì)

伺服系統(tǒng)廣泛用于機(jī)床工具、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、激光雕刻機(jī)等傳統(tǒng)OEM行業(yè)。機(jī)器人、機(jī)床、電子半導(dǎo)體以及風(fēng)電太陽能等新能源對(duì)交流伺服的需求增長較快，不同細(xì)分領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局差異較大。現(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(jī)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(fèi)電子產(chǎn)品如電視、手機(jī)、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(jī)械的需求。自動(dòng)邦定機(jī)、固晶機(jī)是其中發(fā)展較快的兩類產(chǎn)品。這兩類機(jī)械通常一臺(tái)機(jī)械配有3~6軸伺服，有些廠家一年就可生產(chǎn)上千套機(jī)器，因此對(duì)伺服產(chǎn)品需求量巨大。但這兩類機(jī)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(jī)、自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)也是電子行業(yè)發(fā)展較快的分支產(chǎn)品，但對(duì)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(cè)試驗(yàn)機(jī)械

在OEM行業(yè)，最終用戶對(duì)機(jī)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)或試驗(yàn)設(shè)備。此類設(shè)備中對(duì)伺服有大量需求的機(jī)械有材料試驗(yàn)機(jī)（用于生產(chǎn)出的材料測(cè)試）、飛針測(cè)試機(jī)（用于對(duì)電子線路板質(zhì)量測(cè)試）、光學(xué)檢測(cè)設(shè)備等機(jī)械。這類設(shè)備對(duì)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(jī)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(jī)占全球裝機(jī)僅為2.0%，僅僅十年時(shí)間中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)占全球裝機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，力爭(zhēng)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(chǎng)，同步開展電力外送和市場(chǎng)消納研究。發(fā)展海上風(fēng)電，堅(jiān)持海洋規(guī)劃先行，避免無序發(fā)展。堅(jiān)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(chǎng)，采用低速風(fēng)機(jī)，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(jī)總量為1.8億千瓦。

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

d)包裝機(jī)械

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

金融危機(jī)從某種程度上，算得上是我國包裝機(jī)械行業(yè)的利好消息。因?yàn)樵诤暧^經(jīng)濟(jì)不景氣的態(tài)勢(shì)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(jià)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(jì)的逐步回暖，我國包裝機(jī)械自動(dòng)化水平不高的劣勢(shì)將顯露無疑。因此，提高產(chǎn)品的自動(dòng)化程度已經(jīng)成為我國包裝機(jī)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(jī)械企業(yè)，尋求新的市場(chǎng)突破口。

伺服市場(chǎng)規(guī)模與細(xì)分

A.2015-2020年中國伺服市場(chǎng)規(guī)模預(yù)期

2015年機(jī)床、紡織等OEM行業(yè)出現(xiàn)萎縮，對(duì)伺服市場(chǎng)產(chǎn)生巨大影響，整體市場(chǎng)再次出現(xiàn)下滑。2016年實(shí)現(xiàn)復(fù)蘇，增長8%。“十三五”期間，隨著國家利好政策的實(shí)行，經(jīng)濟(jì)環(huán)境將有所改善，伺服市場(chǎng)有望快速回升。（見表1）

B.2016年中國伺服市場(chǎng)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(chǎng)近80％的市場(chǎng)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(chǎng)份額雄踞首位，其著名品牌包括安川、松下、三菱電機(jī)、山洋、富士等，其產(chǎn)品特點(diǎn)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(jià)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(chǎng)上具有壟斷優(yōu)勢(shì)。

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(shì)。這些歐美品牌總的市場(chǎng)占有率大約在20％。

除日本、歐美伺服品牌外，以東元（TECO）和臺(tái)達(dá)（Delta）為代表的臺(tái)系伺服在中國市場(chǎng)的推廣也如火如荼，其技術(shù)水平和價(jià)格水平居于進(jìn)口中端產(chǎn)品和國產(chǎn)品牌之間，市場(chǎng)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(gè)廠商的目標(biāo)客戶均屬于機(jī)械行業(yè)，這將加劇與同將目標(biāo)市場(chǎng)定位于此的南京埃斯頓等國產(chǎn)品牌之間的競(jìng)爭(zhēng)。

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(jì)算，宣稱推出伺服產(chǎn)品的國產(chǎn)廠家不下20個(gè)。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(chǎng)占有率在10％左右。

展望未來，隨著伺服價(jià)格的不斷下降、伺服市場(chǎng)接受度不斷上升，中低端市場(chǎng)有非常大的增長空間，因此本土廠商仍將有很大作為。同時(shí)臺(tái)灣、日本廠商也將在整個(gè)市場(chǎng)的擴(kuò)大中獲益，歐美品牌的市場(chǎng)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(chǎng)規(guī)模細(xì)分—行業(yè)

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

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

D.2016中國年伺服市場(chǎng)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(chǎng)的主要集中地。這與兩個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)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(chǎng)。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）