（报告出品方/作者：国联证券，张旭、田伊依）

1国内工业自动化的发展水平远低于制造业的发展水平

1.1定义：工控设备分为控制层、驱动层、执行层、传感层

工控设备主要分为控制层、驱动层、执行层、传感层，并通过系统集成形成满足下游需要的自动化设备。工控设备涉及机械、电气、电子、计算机等多个学科，技术壁垒高，处于工业自动化产业链的核心位置。工控设备是利用工业自动化技术对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工业自动化技术工具的总称。其中，控制层产品主要用于控制生产制造过程的温度、压力、流量等变量或物体位置、倾斜、旋转等参数，如DCS、PLC等；驱动层和执行层产品则根据控制层发出的具体指令驱动执行层设备执行相关动作，如伺服系统、变频器、电机等；传感层产品主要负责感应、测量、反馈内外部信息并传输相关信号，如视觉系统、编码器等。以上设备系统集成后可完成离散自动化和过程自动化。

工控设备下游行业可分为OEM型市场和项目型市场，二者占比各50%左右，且OEM市场占比在逐年提升。OEM市场多以设备的批量供应为主，少数会提供解决方案；项目型市场是指工程整体自动化解决方案的设计与实施。、、年OEM型市场和项目型市场份额分别为42.6%/57.4%、50.1%/49.9%、51.1%/48.9%，OEM型市场份额不断提升且超过了项目型市场份额。

据工控网统计，年OEM下游应用市场机床工具占比最大，比重高达21.0%；其次为电子制造设备，占整体应用市场比重为10.0%；风电行业占整体应用市场比重为8.0%。OEM型市场下游主要包括：纺织机械、机床工具、塑料机械、橡胶机械、食品机械、包装机械、印刷机械、起重机械、暖通空调、矿用机械、电梯、造纸机械、电子制造设备、建筑机械、交通运输工具、电源设备、医疗设备、风电等。据工控网统计，年项目型市场下游应用化工行业占比最大，比重高达24%；其次为石化行业占整体应用市场比重为15%；市政行业占整体应用市场比重为13%。项目型市场下游主要包括：石化、化工、冶金、市政、公共设施、油气、建材、矿业、造纸、电力、汽车。

1.2短期：后疫情时代制造业复苏明显

年固定资产投资完成额累计同比保持正值且走势趋于稳定，第二产业投资额累计同比增长稳定在10%以上，我们预计未来制造业投资也将保持稳定。年2月份以来，固定资产投资完成额累计同比由12.2%下降至年12月的5.1%，但降低幅度越来越少，走势趋于稳定。第二产业（制造业）固定资产投资完成额近6个月保持在10%以上同比增长。我们预计年整体固定资产投资额累计同比将保持稳定，甚至会有较小的上升趋势。

年2月，制造业PMI和大中小型企业制造业PMI均返回荣枯线以上，分别为52.6%、53.7%、52%、51.2%，我们预计年制造业将复苏。从年10月-年2月的制造业PMI和大中小型企业制造业PMI数据来看，大型制造企业率先恢复生产经营情况，中小型制造企业紧随其后。大型企业主要集中在项目型市场，中小型企业主要集中在中游制造装备和上游元器件以及下游OME市场，其订单和利润改善，将支撑整个工控设备行业的增长。

1.3长期：国内工业自动化的发展水平远低于制造业的发展水平

中国工业自动化市场规模占全球的比重为8.37%，而中国工业增加值占全球的比重为30%，我们认为相比中国腾飞的工业，中国工业自动化的发展水平还较低，具有很大的上升空间。根据前瞻产业研究院整理和预测数据，-年中国工业自动化市场规模的全球占比分别为6.6%、8.37%、8.76%、9.26%，不足10%；而-年全球和中国工业自动化市场规模复合增速为2.29%和14.52%，中国领先全球。而根据国家统计局和工信部数据，年和年中国工业增加值占全球的比重分别为22.5%和30%，未来有进一步上升的趋势。相比中国腾飞的工业，中国工业自动化水平明显发展滞后，具有较大的上升空间。

年后中国新生人口急剧下降，预计总人口将在“十四五”时期陷入负增长，且将于年左右进入占比超过20%的超级老龄化社会，劳动人口将严重不足，机器人换人和智能制造迫在眉睫，我们认为处于机器上游的工控设备需求有望高增。根据国际统计局七普数据显示，年中国人口达14.1亿，出生人口较年下降万，65岁及以上人口占比达13.5%；年出生人口降至万人，创年以来新低，65岁及以上人口占比达14.2%，进入深度老龄化社会。老龄化、少子化、不婚化三大趋势加速到来。根据育娲人口预计，年左右进入占比超过20%的超级老龄化社会，之后持续快速上升至年的约35%。

智能制造将促进工业机器人、数控机床、自动化装备、3D打印等领域市场规模将极大增长，从而促进上游工控设备的增长。智能制造技术包括自动化、信息化、互联网化和智能化四个层次，从前往后逐步发展，自动化是实现信息化、互联网化、智能化的基础，而后三者又促进了自动化的快速发展，即促进了工控设备的快速发展。根据前瞻产业研究院数据显示，-年我国智能制造行业相关产业市场规模增长空间较大，其中属于工控设备下游的工业机器人、数控机床、自动化装备、3D打印市场规模将分别从亿元/亿元/2亿元/亿元增长至亿元/亿元/亿元/亿元，6年增长率分别为%/%/.83%/%。

2政策驱动+技术完善+新需求+成本占比提升促进国产替代

2.1高端DCS/PLC/伺服/高压变频器等具有较大的国产化空间

国产工控设备市场规模占全球的比重还较小，且增速较快。根据GIR、MIR、华经产业研究院数据，DCS/小型PLC/大型PLC/伺服系统全球和国内市场规模分别为亿美元/.2亿元、56亿美元/77亿元、56亿美元/77亿元、亿美元/.27亿元，-年国内市场规模复合增速分别为19%、5.74%、5.74%、15.86%。低压变频器和高压变频器全球市场规模合计亿美元，国内市场规模分别为.6亿元和.24亿元，-年国内市场复合增速为10.52%和6.22%。步进系统国内市场规模为10亿元，-年复合增速约为7-13%。

国产品牌DCS、步进系统市占率已超过国外品牌，变频器、伺服系统、中小型PLC市占率低于国外品牌，但正在加速替代且具有较大国产替代空间，大型PLC主要是国外品牌为主，国产品牌正在突破。根据GIR、MIR、华经产业研究院，DCS/小型PLC/大型PLC/伺服系统/低压变频器/高压变频器/步进系统的国产化率分别为55.72%、21%、1%、30%、74%、26%，还具有较大的国产化空间。

中国DCS市场已进入相对稳定和成熟的时期，且本土厂商强势，市占率高达56%。根据智研咨询整理数据，年我国DCS市场规模达到.2亿元，三年CAGR为19%。市场前9大厂商中智深控制、和利时及中控技术等中国厂商占比合计56%，相比年的54%增加2pct，国产替代趋势明显。国产伺服占比30%左右，且呈明显上升趋势，国产替代空间较大。根据MIR数据，我国伺服系统市场主要被安川、三菱、松下等日系厂商和西门子等欧美厂商占据，年和年，国产厂商汇川科技和禾川科技占比分别为9.8%/16.3%和3%/4%，占比共提升7.5pct。

根据MIR数据，中国大型PLC市场主要被国外品牌垄断，国内厂商正在突破，占比约1%。根据MIR数据，年中国大型PLC市场中排名第一的西门子和排名第二的欧姆龙占市场份额为49%/15%,且分别比年增长了1pct/3pct，年仅台达占比1%，国际厂商在中大型PLC市场中占垄断地位。根据MIR数据，中国中小型PLC市场内资品牌占比21%左右，国外品牌强势，但国产替代趋势明显且空间较大。年中国中小型PLC市场中前2家占比59%，均为国际厂商；前8家中有汇川技术、信捷电气2家本土厂商，合计占比14%，相比增长1pct。

国内品牌变频器市场占有率逐步提升，与国外品牌形成相抗衡的局势。根据华经产业研究院统计数据，年中国变频器市场份额中，欧美占比44.6%，中国本土产品占比45.3%，日韩占比13.1%。中国变频器细分产品中包括高压变频器和低压变频器，随着高效节能的市场需求与国家鼓励政策驱动下，高压变频器规模占比逐年增长，根据华经产业研究院统计，低压变频器占比74%，高压变频器占比26%。

中国工控市场目前形成了欧美、日韩、国产品牌三足鼎立的局势，国产市场份额稳定增长。以低压变频器、小型PLC、伺服系统为例，年国产品牌市场份额分别提升1.4pct/3pct/3pct。

2.2国内中低端产品正在替代，高端产品正在突破

工控产品目前中低端产品（DCS、中小型PLC、低压变频器、中低端伺服）正在替代，高端产品（大型PLC、高压变频器、高端伺服）正在突破。最常见的控制层产品包括DCS和PLC，驱动层包括变频器，执行层包括伺服系统和步进系统，传感器主要为传感器。控制层产品最核心的部件为芯片、实时操作系统、实时以太网、高可靠控制算法、工业软件；驱动层最核心的部件为芯片、实时以太网、功率部件；执行层最核心的部件为芯片、实时以太网、高精度编码器、功率部件；传感层最核心的部件为光电器件和特殊材料。

2.2.1控制层：DCS和中小型PLC正在替代，大型PLC正在突破

DCS（DistributedControlSystem）即集散控制系统，由输入输出模块、通信模块、控制器和人机界面组成，用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能。其主要特点是分散控制、集中操作。DCS主要应用于化工、石化、电力、核电、制药、冶金。

根据智研咨询整理数据，年我国DCS市场规模达到.2亿元，三年CAGR为19%。由于DCS市场集中度高且以中大型项目为主，存在规模效应，未来有进一步国产替代的空间。DCS是流程工业的大脑，下游应用集中度高，根据头豹研究院整理数据，化工及电力合计市场占比超过60%，而化工、电力、石化三者合计市场占比高达80.7%。

国产品牌在参数上与国际品牌差距不大，中低端产品已经替代，高端产品正在替代。DCS的重要指标包括可靠性、开放性、灵活性、实时性和接入规模，目前国产厂商（智深控制、和利时及中控技术）在产品上已与国际品牌差距不大，中控技术份额领先其他国内外品牌。

可编程逻辑控制器（简称PLC），一种用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载存储器内存储与执行。按I/O点数分为小（点以下）、中（-点）及大型（点以上）PLC。PLC由CPU、指令及资料存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模块化组合成。PLC可接收及发送多种类型的电气或电子信号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。

根据未来智库整理数据，年全球PLC市场规模为亿美元，5年CAGR为5.55%，预计-年CAGR为3.37%。而中国市场增速高于全球，年中国PLC市场规模为.57亿元，5年CAGR为5.74%，预计-年CAGR为4.65%。

从市场结构来看，根据华经产业研究院统计数据，我国中大型PLC和小型PLC大致平分市场，年市场份额均占比分别为50.19%和49.81%。

国产品牌中小型PLC与国际品牌在产品上差异不大，大型PLC在I/O点数和可靠性上尚有差距。PLC的性能指标主要包括I/O点数、扩展模块数量、脉冲输出通道数、通信协议的支持程度、编程语言的支持程度。中小型PLC的性能指标与国外品牌已无差距，大型PLC在I/O点数和可靠性上尚有差距，主要原因系大型PLC需求场景较少，终端客户不愿切换新的品牌，国产PLC厂商不愿投入过多的研发经费。

2.2.2驱动层：国内品牌变频器与国外品牌形成相抗衡的局势

变频器是可调速驱动系统的一种，是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机速度及转矩。最常见的是输入及输出都是交流电的交流/交流转换器。变频器主要分为低压变频器（低于V）、中压变频器（-3kV）和高压变频器（3Kv-10kV）。变频器控制技术包括正弦脉宽调制（SPWM）、电压空间矢量（SVPWM）、矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）等。

根据中商产业研究院数据，年中国低压变频器和高压变频器市场规模分别为.2亿元和.78亿元，近三年CAGR分别为10.52%和6.22%。低压变频器下游应用领域主要分布在起重、电梯、纺织、冶金、电力、石油石化、市政、建筑、建材等领域。高压变频器下游应用领域主要分布在冶金、电力、石化、采矿、市政、建材等领域。

变频器的主要性能指标包括在0.5Hz时能输出的启动转矩、频率范围、频率稳定精度、频率分辨率，目前国产品牌与国外品牌在产品大部分性能参数上并无差距，欧美品牌主要在控制技术、产品可靠性、通用性上有一些优势，且欧美品牌行业解决方案和工业积累也具备优势。

内资品牌如汇川技术、英威腾、伟创电气等在低压变频器领域产品矩阵完善，且主要参数与国外品牌差距不大。欧美品牌主要在产品稳定性、可靠性以及行业解决方案和工艺积累上具备一些优势。

内资品牌在高压变频器领域才刚起步，产品布局相对较少。国外品牌在产品效率、可靠性、通用性上具有一些优势。

2.2.3执行层：高端伺服正在突破，步进电机已经替代

伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。

伺服系统按照功率大小可以分为小型伺服、中型伺服和大型伺服系统，根据中商产业研究院数据，上述类型分别占比45%、37%、18%。大型伺服是指系统功率大于5KW，主要用于驱动重型机械设备。中型伺服是指功率介于1KW和5KW之间，在OEM市场得到广泛应用。小型伺服是指系统功率小于1KW，主要应在在中低端OEM市场。

根据华经产业研究院数据，年国内伺服市场规模为.27亿元，-年CAGR维15.86%。年相比年有所下降，主要系中美贸易环境波动导致电子、工业机器人、机床等领域需求不振。伺服系统行业下游应用广泛，年，电子制造设备、电池制造设备、工业机器人、包装机械和光伏设备的应用占比依次为22%、13%、12%、9%、7%。

从产品参数上看，国产品牌与国外品牌差距不大，目前差距主要在产品的稳定度、行业的认知和工艺的积累上。伺服系统的主要性能指标包括编码器分辨率、电机过载能力、电机最高转速、频率响应速度。目前国内厂商已经具备自主研发伺服驱动器、伺服电机和高端编码器的能力。

步进系统由步进电机和步进驱动器构成，步进电机按照驱动器发出的指令脉冲工作，按照设定的方向转动相应的角度；通过控制脉冲个数可以控制角度位移量，达到准确定位。通过控制脉冲频率可以控制电机的转速和加速度，达到准确调速。

根据雷赛智能招股说明书，年步进系统市场规模约8.5亿元。根据中金企信数据，-年，我国步进电机制造行业市场规模将保持7～13%左右的年增长速度。其中，工业自动化领域，年均增速将维持在20%以上；办公自动领域，保持在0-10%之间；印刷设备制造领域，保持在6～10%的水平；家用电器制造领域，增速将会放缓；中长期，数控机床行业的产量将会有所回升，应用在数控机床上的步进电机将有所增长。伺服系统在控制精度、过载能力、响应速度、低频特性上优于步进系统，但步进系统价格低，适合较多低端制造业领域。伺服系统主要应用于数控机床加工设备、影像测量、电子半导体设备、工业机器人、纺织服装加工设备等领域，步进系统主要应用于主要应用于雕刻机、电子加工设备、医疗、电池生产设备、自动生产线设备等领域。

2.3政策驱动+产品完善+新需求+成本占比提升促进国产替代

政策驱动：工控设备涉上游零部件涉及芯片、操作系统、材料等众多关键领域，随着国际间贸摩擦加剧，以及疫情导致全球供应链中断，工控设备实现自主可控是保证工业安全的必要前提。我们认为在政策驱动下，工控产品国产替代加速。工业自动化作为推进信息化、智能化与工业化深度融合的先进行业，是我国重点

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