工控行业深度报告：行业拐点将至，国产品牌加速崛起

（报告出品方/作者：信达证券，武浩、孙然）

一、工业自动化：千亿级赛道，周期与成长共舞

1.1 工业自动化下游应用场景丰富

工业自动化是指将自动化技术运用在机械工业制造环节中，实现自动加工和连续生产，提高机 械生产效率和质量，释放生产力的作业手段，用以代替人工操纵机器和机器体系进行加工生产， 在工业生产自动化条件下，人只是间接地照管和监督机器进行生产。从下游应用来看，可以分 为 OEM 和项目型市场； 1）OEM 市场：工厂自动化（FA），用于离散工业。主要是标准化、批量生产的机械市场，客户 是设备生产商，一些小量、定制的非标准大型装备，不纳入到这个范畴。主要行业有纺织 机械、包装机械、起重机械、食品机械、塑料机械、橡胶机械、机床工具、电梯、印刷机 械、暖通空调、电子设备制造业、风电、太阳能、造纸机械、交通运输工具、建筑机械、 矿用机械、电源设备等。 2）项目型市场(EU)：流程自动化(PA)。主要是控制流程工业的生产过程，实现连续生产和加 工，包括冶金、化工、电力、汽车、石化石油、市政、建材、公共设施、造纸、矿业等。

工控产品按照功能主要可以分为控制层、驱动层和执行层三个层次。从产业链来看，工控可 以分为上游、中游和下游，上游主要是 PCB、绝缘材料、元器件、芯片等原材料，下游是 OEM 和项目型市场。中游按照功能不同可以分为执行、驱动、控制和运行监视类：控制层实现对任 务的分析、处理和分配，如 PLC、DCS 等;驱动层将控制层的任务进行解码，变成能被电机、阀 门等能够识别的信号，如变频器和伺服驱动器等;执行层则执行相应的任务，包括电机、阀门 等。

1.2 需求与制造业挂钩，千亿市场持续扩容

工控行业由于需求与制造业息息相关，与宏观经济运行情况较为关联。工控行业是制造业的 上游行业，收入增长驱动取决于制造业的投资活动，具有较强的顺周期特征。从整体市场来看 来看，工业自动化市场与制造者设备增加值强相关，波峰波谷较为一致，与工业投资活动和经 济波动联系较大。举例来看，2008-2011 年，金融危机后，国内 GDP 增速开始恢复，整体工控市场保持较高增速；而到了 2012 年经济增长开始降速，供给侧过剩，设备投资增长处于较低 区间；2016 年，供给侧改革出清了过剩产能，设备增速有所恢复。

从下游市场来看，项目市场占比较高。参考睿工业数据，我国 2021 年自动化市场为 2923 亿 元，其中项目自动化市场为 1721 亿元，占比为 59%，OEM 自动化市场为 1202 亿元，占比为 41%。 从具体下游市场来看，OEM 市场 2021 年增速较快，为 28%，主要是工业机器人、电池、半导体 等新兴行业增速较快；项目型市场 2021 年增速为 10%，冶金、化工等行业保持快速增长，汽 车、市政等行业有所下跌。

从具体产品来看，控制层、驱动层和执行层中PLC、DCS、伺服系统、低压变频器、CNC 等市场 规模较大，其中 21 年 PLC 市场规模为 158 亿，同比增速 21%；工控机市场规模 120 亿，同比增 速 14%，低压变频器市场规模 283 亿，同比增速 20%；伺服系统 233 亿，同比增长 35%；CNC 市 场 144 亿，同比增长 33%。

二、行业拐点将至，国产替代进程有望提速

2.1 中长期成长逻辑不改，新一轮景气周期有望开启

人口红利消退叠加劳动力价格上升趋势下，制造业自动化水平有望提升。从宏观数据来看， 一方面，我国 15-59 岁人口占比呈现下降趋势，2022 年占比为 62.23%，相比 2011 年下降 6.57pct,人口红利逐渐消退，与此同时，制造业就业人数也呈现下降，2021 年仅为 3828 万人。 另一方面，我国劳动力就业平均工资逐年上涨，2021 年城镇就业人口年平均工资为 10.68 万 元，同比上升 9.7%，而以美国为例，参考中国信通院数据，2001-2018 年美国人均实际工资复 合增速仅为 0.88%。我们认为伴随我国企业用工成本的快速增加和人口红利的退坡，提高自动 化水平降本增效有望成为未来制造业发展趋势。

我国制造业人均增加值与美国仍有差距，未来依然有增长空间。从数据来看，我国制造业人均 增加值 2021 年为 12.7 万美元，而美国为 20.3 万美元，制造业依然有增长空间。而与此同时 我国就业人口受教育程度不断提高，2021 年全国就业人口中大学本科比例超过 10%，大学就业 人口逐渐成为就业市场主力，在此其情况下，工程师红利逐渐显现。在双重因素的驱动下，我 国制造业自动化转型铸就了基础。此外，考虑疫情影响已经逐步消退，制造业前景有望改善， 对投资自动化产线和设备的需求有望提升，整体自动化水平或将快速提升。

复盘历史：制造业产成品库存降低，工控行业景气度有望回升。 从我国制造业周期来看，从 2000 开始，我国制造业库存经历了 7 轮周期，平均持续时间是 3- 4 年左右（30-40 个月），目前处于主动去库存阶段。从整个库存周期来看，可以分为四个阶段： 1）第一个阶段，被动去库存，当需求开始好转，当期需求大于当期生产，库存开始减少；2） 第二个阶段，主动补库存，需求旺盛，生产加速扩张，当期生产大于当期需求，整体库存量 （产成品和原材料库存）增加；3）第三个阶段，被动补库存，需求开始放缓，生产也开始放 缓，然而当期生产还是高于当期需求，产成品库存依然升高，但原材料库存降低；4）第四个 阶段，主动去库存，需求继续下滑，预期开始悲观、生产开始收缩，产成品库存下降。原材料 库存也进一步下降。

信贷是支持企业扩张设备的主要资金来源之一。企业在进行投资决策时，不仅需要考虑是否能 提升自身盈利能力，也同样需要考虑外部的资金支持。宏观货币政策的宽松带来融资成本的下 降，从而促进企业设备扩张。从企业库存周期来看，对照中期借贷便利(MLF)1 年利率，一般去 库存周期伴随着信贷的扩张，从而支撑企业渡过较为艰难的主动去库存周期。从目前利率来看， 一年期的中期借贷便利已经逐步下降到较低水平，有望对制造业未来扩张起到信贷支持。

从今年数据来看，工业企业产能利用率有所提升，受疫情影响，2022 年 12 月增幅不大。我们 认为，随着疫情影响的减弱，整体工业企业产能利用率有望提升，同时由于 PPI 向下穿过 CPI， PPI 与 CPI 的剪刀差转正，整体利润有望向制造业集中，从而带动工业企业投资。2023 年《政 府工作报告》提出：推动产业向中高端发展，把制造业作为发展实体经济的重点，保持制造业 比重基本稳定，鼓励企业加快设备更新和技术改造，将固定资产加速折旧优惠政策扩大至全部 制造业。我们认为制造业有望进入下一轮景气周期，工控行业景气度有望提升。

PMI 指数回暖,工控行业景气度有望上行。PMI是监测宏观经济走势的先行性指数之一。从制造业 PMI 指数的构成上看，2 月制造业 PMI 大幅上行主要由生产指数和新订单指数拉动，显示当 前供需两旺是推动制造业景气度上扬的主要动力。生产指数和新订单指数分别为 56.7%和 54.1%，较上月上升 6.9 和 3.2 个百分点。从 PMI 指数可以看出，在生产端和需求端，经济修 复的力度在不断增强，同时 PMI（新订单）-PMI（产成品库存）数据显示企业开始进入被动去 库存状态，我们认为，随着制造业的回暖，工控行业整体景气度有望上行。

2.2 行业现状：先进制造+“双碳目标”催化，关注下游结构性机会

2021 年以来整体工业自动化市场有所承压，行业增速放缓，2022Q3 整体市场增速约 2.4%。行 业整体处于磨底期。从下游来看，2022 年第三季度项目型自动化市场规模为 483 亿元，同比增 长 7.8%。从 2022 年初延续至今的形式来看，项目型行业增速始终高于 OEM 型行业，2022 年三 季度 OEM 自动化市场规模为 265 亿元，同比出现 6%的下滑幅度。

具体来看： 1）项目型市场有所复苏，从三季度来看，化工、汽车、煤矿、市政及公共设施等板块同比增 幅明显，在国有资本投资的支持下，市场保持明显增长态势，参考 MIR 分析，由于大宗商品涨 价叠加俄乌冲突的影响，推动我国国家储备能力计划落实，我们认为未来项目型市场有望维持 较高增速； 2）OEM市场出现结构分化。传统OEM行业（橡胶、纺织等）虽出现降幅收窄，但仍较为低迷； 与民生（食品饮料、制药等），智能装备相关（机器人等）的行业企稳回升；新能源相关（电 池、光伏等）的行业，继续保持较快增速。我们认为，随着疫情影响的减弱、供应链恢复正常， 和下游需求回升，整体 OEM 市场有望迎来行业拐点。

机床一般应用在传统制造业上，与传统制造业投资较为相关，而工业机器人与先进制造业投资 较为相关，因此可以通过两者数据来反应当期工控产品需求情况。从目前数据来看，受疫情影 响，机床类产品产量表现较差，工业机器人 22 年大多数月份仍处于正增长。虽然近几年工业 机器人市场经历短期波动，但中长期依然有望向好，MIR 预测 2023 年中国工业机器人增速或 将提升至 12%左右，未来几年仍将保持 2 位数增长。我们认为，在产业结构调整趋势下，先进 制造业有望成为未来发展重点。

“双碳”政策驱动，新能源产业异军突起。2020 年我国提出，2030 年要实现“碳达峰”， 2060 年要实现“碳中和”，“双碳”目前成为我国发展方向之一。从中短期来看，2022 年，国 务院印发《“十四五”节能减排综合工作方案》，方案明确到 2025 年，全国单位国内生产总值 能源消耗比 2020 年下降 13.5%。中国能源转型已成为大势所趋，要实现“双碳”目标，新能源 是重点领域，电力系统的清洁转型是中国实现双碳目标的核心抓手。我们认为，以光伏、风电 为代表的新能源，以储能为代表的柔性调频资源，以新能源车等为代表的用电产业链有望长期 向好，维持较高景气度，从而带动相应设备的扩产和销售。

2.3“价格+本地化服务+响应速度”三重优势下，本土品牌有望崛起

工控行业产品国产替代趋势明显。近年来，国内工控厂商的研发能力和综合实力显著增强， 获得了进口替代方面的很多机会。根据 MIR 睿工业数据，2021 年在中国低压变频器、伺 服、传感器、小 PLC 市场中，本土品牌份额均有提升，以伺服市场为例，本土品牌市占率 由 2016 年的 27.6%提升至 2021 年的 43.3%。

国产品牌 VS 海外品牌

产品对比：海外品牌产品线更加完备；国产品牌广度提升，整体性能逐步接近海外产品。 从产品线角度来看，海外品牌由于积淀更加深厚，经过多年发展，已经形成多个综合型工 业自动化行业巨头，产品线覆盖面更广一些。而国产品牌近几年发展较快，企业产品线逐 步扩张。以汇川技术为例，其产品覆盖了变频、伺服、可编程逻辑控制器、人机交互、传 感器、电机、CNC 控制器、工业机器人等，产品线广度逐渐提升。

从性能和价格层面分析，国产价格相对较低，同时性能与海外相接近。以伺服系统为例， 国内伺服系统与海外差距缩小，价格相对较低。伺服的性能主要观察四个指标，编码器精 度、电机过载能力、最高转速以及速度频率响应的能力。对比国内外伺服性能可以看出， 松下综合表现较好。国内厂商方面，汇川优势明显，各项指标与安川接近，不过价格上国 产更具优势。总体来看，国产伺服在中低功率上，基本与海外处于同一水平线，产品性能 接近海外水平。

服务对比：国内响应速度和定制化更好，交付较为及时

供应链短缺情况下，海外厂商多次涨价。2021 年以来，工业自动化市场规模提升明显，但 自动化厂商却饱受原材料涨价、上游芯片供应影响，面对成本变高、订单众多、供货周期 变长等压力，2021 年以来多家企业涨价，以 2022 年为例，海外头部自动化企业多次涨价， 单次涨价幅度较高，国产品牌性价比提升。

MCU 等交期拉长。参考芯八哥数据，从工控类 MCU 市场来看，在正常情况下的交期基本 在 14-20周左右，供货周期自 2020Q2 开始逐渐拉长，2021Q4 开始，头部大厂中德仪、瑞 萨、NXP、ST、英飞凌交期均进一步拉长，到 2022Q1 部分工控类产品最长交期超过 52 周。同时部分海外自动化大厂拉长交付周期，以西门子为例，2021 年末上调了部分产品的 交付。在海外元器件交期拉长的情况下，国内品牌竞争力有望进一步提升，国产替代进度 有望进一步加速。

相比海外品牌，国产企业响应速度和定制化能力成优势。国产品牌具有较强的响应的能力 和定制化能力，相比海外企业有以下四大优势： 1）紧跟碳中和、先进制造等国家战略，重点攻略新能源锂电、光伏等行业。 2）营销模式上，本土公司营销理念更为贴合市场需要。 3）供应链方面，本土公司应对更加灵活。 4）本土公司产品研发紧跟市场需求，产品迭代速度快，效果好。

三、工控产品情况：国产品牌份额加速提升

3.1 变频器：22 年增速有所下滑，低压变频国产厂商持续扩张

变频器是一种电力控制设备，可以分为低压变频器和高压变频器。变频器应用变频技术与微电 子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整 流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等 组成。变频器靠内部 IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供 其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过 流、过压、过载保护等等。 分类来看：1）按照电压等级，变频器可以分为中/低压变频器和高压变频器，低于 3KV 的归为 中低压变频器（低于 690V 的为低压变频器），高于 3KV 的归为高压变频器，两者适用电箱有所 差别，但原理相同，低压变频器对于电力电子器件和变压器的容量要求相对较低，具有成熟的 一致性的拓扑结构，而高压变频器拓扑结构较多，较为复杂；2）按照变换频率的方法也可以 分成交-交型变频器与交-直交型变频器。

变频器行业上游由各类原材料及零部件生产行业组成，其中主要的零部件有变压器、IGBT、冷 却风机、电阻、电容等、从成本构成来看，原材料是产品的主要构成，IGBT 与 PCB 板成本占比 较大，IGBT 的成本占到了整个生产成本的约 26.5%，PCB 占到了 31.5%。IGBT 由于国产化程度 相对较低，国外供给较高，且供应存在不确定性，对变频器的利润影响程度较大。

从下游应用来看，高压变频器应用领域集中在高耗能领域，主要用于冶金、电力、石化、 采矿等高能耗行业，可实现对各类高压电动机的风机、水泵、空气压缩机、提升机、皮带 机等负载的软起动、智能控制和调速节能，2021 年 CR5 总占比为 76%。低压变频器适用 场景较为广阔，下游较为分散，一般应用在起重机械、电梯、纺织机械等领域，2021 年 CR5 总占比为 43%。

随着国内工业生产规模不断扩大，我国变频器市场规模整体呈现稳定增长态势。2021 年我 国变频器行业市场规模达到 428亿元，同比增长 14%。2021年低压变频器的市场规模占比 较大，市场比重约为 73.5%，较上一年下降 2.6 个百分点；高压变频器为 26.5%，市场规 模占比持续增长。

低压变频器市场近年来有所承压。主要原因有：1)宏观经济下行：2022 年 GDP增速 3%， 受外需下行、疫情反复和地产低迷等因素拖累，整体经济发展依然处于疲软区间。2)前三 季度疫情焦灼，四季度疫情扩散高峰期：2022 年前三季度新冠疫情多点先后爆发，各地疫 情政策收紧，消费也随之收紧，整个中国制造业景气指数降低，投资热情不足；四季度疫 情防控措施优化调整之后，经历感染高峰期，生产生活影响较大。3)部分下游行业需求衰 退：如房地产等行业近年来表现相对不佳。

根据共研网数据，高压变频器市场规模从 2013 年的 75.77 亿元增长至 2021 年的145.02亿 元。2021 年同比增长 5.65%。

国产品牌定制化能力以及产品研发制造实力提升，国产替代逐步落地。近年来国内品牌产 品质量逐步提高，故障率逐渐减少，相比进口品牌性价比表现出优越性。据华经情报网， 2021 年欧美品牌低压变频器占比为 44.6%，日韩份额为 13.1%，中国本土品牌占比为 42.3%，相较于 2017 年的 38.7%上升 3.6pcts。

在高压变频器市场中，2021 年合康、施耐德、汇川技术、西门子和 ABB 五家企业的市场 占有率排在前五名，分别达到 10.8%、10.6%、10.1%、9.2%和8.9%，CR5份额占比达到 49.6%。在低压变频器市场中，汇川技术、ABB、西门子、英威腾和中达等企业排在前列， 2021 年五者的市场份额占比分别为 18.8%、18.4%、12.3%、7.5%和 7.1%，CR5 份额占 比达到 64.1%，超过一半以上。

我国变频器国产替代有望加速。1）供货周期短，性价比高。由于国外变频器生产企业受 到原材料价格上升等因素的影响，其产品价格呈现一定程度的上涨，同时供货周期延长， 在这种背景之下，相比国外变频器生产企业，我国变频器生产企业的产品供货周期更短， 并且性价比也比较高，推动了国内变频器生产企业的份额不断增加，行业迎来了发展机遇。 2）行业政策不断出台。变频器产品属于节能型的电子设备，一直以来都是我国重点支持 发展的高新技术产品类型之一，近些年来在国家层面不断出台相关行业的支持和鼓励政策， 与此同时变频器在节能减排方面发挥着一定的作用，迎合国家节能减碳的发展规划，我国变频器行业有望迎来新的发展时期。3）行业处于成长阶段。随着我国变频器行业内生产 企业数量的持续增多，推动了行业发展速度不断加快，同时国内市场凭借成本和价格等方 面的优势吸引了国外众多大型企业进行产业布局，在一定程度上提高了我国变频器市场的 发展水平，目前行业处于产业生命周期的成长阶段，仍有较大的发展潜力。

3.2 伺服：22 年市场规模有所下滑，通用伺服汇川地位稳固

伺服系统是工业自动化控制设备主要的动力来源之一，伺服系统主要由伺服驱动器、伺服 电机和编码器组成，编码器通常嵌入于伺服电机。伺服系统可通过闭环方式实现精确、快 速、稳定的位置控制、速度控制和转矩控制，主要应用于对定位精度和运转速度要求较高 的工业自动化控制领域。从原理来看，伺服系统由伺服驱动器发出信号给伺服电机驱动其 转动，同时编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器，伺服驱动器再对信号进行汇 总、分析、修正。整个工作过程通过闭环方式精确控制执行机构的位置、速度、转矩等输 出变量。从成本构成上看，驱动器成本占比 42%；电机占比约 35%；编码器由码盘、光源 和接收器组成，成本占比约为 11%。

从分类来看。伺服系统可以分为通用伺服系统和专用伺服系统， 其在产品技术、应用领域 等方面存在差异。通用伺服系统下游应用广泛，包括电子及半导体、机床、机器人、包装、 纺织、塑料、纸巾等。专用伺服系统根据不同行业需求定制化开发，提供专业化产品，主 要为交流电伺服以外的其他品类伺服，其市场规模较小。其下游应用领域包括风力发电、 矿山机械、缆车索道、电梯等。

通用伺服系统国产化率稳步提升。从市场规模来看，2022 年前三季度通用伺服市场规模为 173.3 亿元，同比下滑 3.45%，主要受到 2022 年传统制造业景气度较弱以及国内疫情影响。 从国产化率来看，国内伺服厂商以较短的货期和充足的备货扩大自身竞争优势，市场份额 均实现增长。近年来通用伺服国产化率逐年攀升，2021 年行业国产化率达到 23.57%， 2022 年前三季度提升至 30.51%。

专用伺服系统主要以国产品牌为主，市场集中度较高，主要以菲仕技术、汇川、北京超同 步等厂商为代表。以 2020 年数据为例，TOP5 厂商占据中国专用伺服市场 60%以上的市场 份额，其产品共同特点为进入市场较早，电机产品技术成熟，满足行业客户的集成化、智 能化、差异化需求，提供成套的专用行业解决方案，以较高的产品性价比和优质的售后服 务受到下游机床、注塑、工业机器人、风电等行业客户青睐。

3.2 PLC：大型 PLC 市场仍受外资垄断，中小型 PLC 国产替代加速

可编程逻辑控制器（PLC）是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。 它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过 程。PLC 由 CPU、指令及存储器、输入/输出接口、电源、数模转换、通讯接口等功能模 块组成。其工作原理分为三个阶段，先是进行输入采样、再执行用户程序、最后输出刷新， 这三个阶段可以视作一个扫描周期。在整个工作期间，PLC 会重复执行上述三个阶段。

PLC 通常按照输入/输出(I/O)点数来分类，可将 PLC 分为小型、中型和大型三类。点数越 多，控制关系越复杂，要求的程序存储器容量越大，指令与功能越丰富，能够应用更大型 复杂的控制任务，技术要求同步抬高。

PLC 在工业控制层级中属于承上启下的地位，向下连接驱动层、执行层，向上连接信息层。 在产业上来讲，国外企业起步较早，技术积淀丰富，在中大型 PLC