工控自动化行业报告：工控自动化景气有望回升，国产替代加速腾飞

投资建议：推荐标的为禾川科技（伺服系统行业领先，积极推进多元化布局），受益标的为中控技术（工业控制系统与工业软件行业领先）、汇川技术（工控自动化行业龙头，工控产品布局全面）、英威腾（变频器业务高速发展，新能源布局加速）、雷赛智能（智能装备运动控制领域领先企业）、信捷电气（工控产品布局全面，PLC技术领先）。 工控自动化下游应用领域广泛，有望保持稳健发展态势。我国工控行业市场规模逐年增长，2017-2022年市场规模从2322亿元增至2963亿元，CAGR达5%。工控自动化产品可按分为OEM型行业和项目型行业，下游应用领域广泛且分散，下游半导体、锂电等景气行业有望保持高增，机床、工业机器人等有望保持稳步增长，同时随着制造业智能化转型，新技术日趋成熟，国家对于工业互联网、智能制造等领域的支持加大，以及人口红利消退、人工成本上升等因素影响，工控自动化行业将获得更多发展机遇，预计市场规模将随之增长。 工控自动化系统可分为控制 、驱动 、执行层 ，覆盖PL C、DCS、变频器、减速器 、伺服 、步进等多种核心部件。PLC：小型与中大型PLC占比相近，小型PLC多用于OEM行业，壁垒相对较低，中大型PLC多用于项目型行业，壁垒相对较高。DCS：下游应用领域较为集中，化工、电力行业占比超60%。变频器：低压变频器占比较大，下游较为分散，中高压变频器下游集中于冶金、石化等。减速器：精密减速器以RV、谐波减速器为主，人形机器人带来增量。伺服：下游应用领域较为分散，通用伺服占比较大；步进：系统结构较伺服简单，混合式步进应用广泛。 技术进步叠加政策支持，工控行业国产替代有望加速。工控行业国产化率相对较低，2022Q1-Q3 PLC市场国产化率约8.61%，2021年DCS国产化率约55.7%，2021年低压变频器国产化率约42.3%，2021年谐波减速器国产化率约41.1%，RV减速器国产化率约28.7%，2021年通用伺服系统国产化率约31%。工控行业仍存在较大的国产化率提升空间，随着国产厂商加大技术与研发投入，产品性能等各项指标已与海外产品相近，同时在国家政策大力支持下，预计工控自动化行业国产替代进程有望加速。 风险提示 ：宏观经济大幅下行、新产品研发不及预期、市场竞争加剧。 1.工控自动化可提高生产效率，下游应用广泛 1.1.工控自动化市场规模巨大，有望实现稳步增长 工控自动化提高生产自动化和智能化程度，产品种类丰富，应用广泛。 工控自动化是指通过运用数字电子技术、计算机软件和硬件等手段，使得机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下实现自动加工、连续生产，并对该过程进行监测、控制、优化和协调，从而提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本以及确保生产安全。工控产品多种多样，按功能可分为控制层、驱动层、执行层、传感层，根据产品用途不同应用于不同生产环节，以实现对生产过程的全面控制和管理。产品应用领域广泛，可分为OEM型行业和项目型行业，其中OEM型行业主要有风电、机床、电梯、纺机、包装、电子制造等；项目型行业主要有电力、石化、油气、汽车、建材、冶金等。 图1：工控自动化下游包括OEM和项目型市场 工控自动化推动产业升级，未来有望不断增长。工控自动化涉及技术广泛，包括机械、电子、计算机、信息通信、智能控制等多个领域，是技术密集型行业。近年来随着人工智能、5G、物联网等新技术的发展，工控自动化的智能化水平逐步提升，是制造业转型升级重要动力。我国工控行业市场规模逐年增长，2017-2022年市场规模从2322亿元增至2963亿元，CAGR达5%，2022年增速较低，为1.37%。随着制造业智能化转型，新技术日趋成熟，国家对于工业互联网、智能制造等领域的支持加大，以及人口红利消退、人工成本上升等因素影响，工控自动化行业将获得更多发展机遇，预计市场规模将随之增长。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图2：2022年我国工控自动化市场规模达2963亿元 1.2.半导体、锂电等下游行业高增，工控行业成长动力强劲 1.2.1.下游应用领域分散，OEM与项目型市场稳步发展 工控自动化行业下游需求多元，市场分散。工控自动化涉及制造业的方方面面，单一行业占比不高。OEM市场包括：机床、半导体、电池、包装、纺织、工业机器人、暖调空调、电梯、物流、起重、橡胶、印刷等。 项目型市场包括：市政及公共设施、化工、石化、电力、冶金、汽车、采矿、造纸等。2023Q1机床、半导体、电池、纺织分别在OEM市场占比19%、10%、8%、6%，化工、市政及公共设施、石化、电力分别在项目型市场占比25%、19%、10%、9%。 图3：2023Q1机床、半导体在OEM市场占比较大 图4：2023Q1化工、石化在项目型市场占比较大 工控行业稳步发展，下游高景气行业旺盛需求有望推动市场逐步复苏。 2023Q1工控市场受下游复苏迟缓影响，整体同比-1.9%，项目型市场表现较好，同比+1.3%，其中化工、市政、汽车等行业增长较好。2023Q1受下游消费需求复苏缓慢，以及包装纺织等行业出现出口萎缩等原因，OEM市场景气度回落，同比-6.6%。长期来看，锂电、光伏等先进制造业处于高景气阶段，对工控设备需求持续增长，制造业长期转型升级趋势也将增加对机床、工业机器人的需求，传统制造业需求有望进一步释放。预计项目型市场有望保持稳步增长，OEM市场有望恢复增长态势。 图5：2023Q1工控自动化市场同比-1.9% 1.2.2.半导体、锂电势头强劲，机床、工业机器人稳步增长 数控机床市场规模恢复增长，推动工控行业发展。数控机床是一种机械加工设备，而工控自动化产品是用于控制和管理机械加工设备的电子设备和系统，两者紧密相连。全球市场中，数控机床保持稳定增长，2017-2021年全球市场规模从1342亿美元增至1648亿美元，CAGR为5.27%。 我国数控机床在2020年受到宏观因素影响，市场规模下降至2473亿元，同比下降24.37%。2021年规模回暖至2687亿元，预计将保持增长趋势。 未来随着数控机床向数字化、智能化、网络化发展，以及对于精度和速度的要求提升，机床所需的工控自动化产品也将不断扩展和升级。同时由于数控机床和工控自动化产品之间的联系越来越密切，这将使得工控自动化行业有更广阔的市场空间。 图6：2017-2021年全球数控机床市场CAGR 5.27% 图7：2021年中国数控机床市场恢复增长态势 半导体设备市场高速增长，带动工控自动化行业扩张。随着5G网络、物联网、云计算等大量新兴应用场景的兴起，智能计算机设备的快速普及，技术创新推动以及政策支持等多方面因素共同作用下，半导体市场规模迅速扩张。2021年全球半导体设备市场规模达1026.4亿美元，同比增长44.18%，我国半导体市场规模达296.2亿美元，同比增长58.23%。 半导体属于微精密机械加工领域，其制造工艺对于精密性要求高，需要使用自动化控制系统确保生产质量，对于自动化产品有着较为广泛的需求。预计未来半导体设备的快速增长将助力工控产品的市场规模扩大。 图7：2017-2021年全球半导体设备CAGR 16.03% 图8：2017-2021年中国半导体设备CAGR 37.73% 工业机器人呈现增长趋势，工控设备需求随之增长。工业机器人具有高效、精确、可靠等优点，已广泛应用于制造业、物流业、医疗行业和服务行业等领域。2021年全球工业机器人市场规模为175亿美元，同比增长25.90%，2017-2021年，我国工业机器人市场规模从46亿美元增至75亿美元，CAGR约13.00%。工业机器人和工控自动化产品不可分割，机器人需要自动化控制系统、运动控制系统、自动化检测系统、视觉系统和通讯网络等支持其进行工作，这些系统需要使用工控自动化产品实现。 随着制造业发展和智能化转型，以及劳动力成本的不断上升，未来工业机器人市场规模有望保持增长，将直接带动工控设备需求提升。 图9：2017-2021年全球工业机器人CAGR 1.79% 图10：2017-2021年中国工业机器人CAGR 13.00% 锂电池设备高景气发展，促进工控行业增长。随着国家碳中和相关政策和新能源汽车政策的出台和推广，我国锂电池设备市场需求量大幅增加。 2016-2022年市场规模从147亿元增长至1000亿元，CAGR为37.65%，其中2022年同比增速达70.1%。工控自动化产品的应用可帮助锂电池设备实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率以及制造过程的稳定性。预计未来随着新能源汽车渗透率增长，带动动力电池装机量快速提升，锂电池设备需求量将持续攀升，有望拉动工控行业市场规模提升。 图11：2016-2022年中国锂电池设备市场CAGR为37.65% 1.3.工控自动化行业长期向好发展 人口红利消退，催生机器代人需求，促进工控行业长期增长。我国面临招工难、招工贵的局面，人口红利优势推动了过去几十年我国制造业的迅速发展，但目前该优势正逐步减弱。2021年我国65岁以上人口的占比比例为14.2%，我国已逐步进入“老龄社会”。同时，近年来我国劳动力成本持续上升，2021年城镇居民平均工资已超10万元。在人口老龄化趋势下，制造业倾向于使用自动化程度更高的生产设备替代劳动力，以抵御人力成本上升的不利影响，工控自动化设备需求将不断增长。 图12：2021年65岁以上人口占比14.2% 图13：2021年城镇居民平均工资106837元 工控自动化行业有望受益于制造业复苏。工控行业受制造业投资等宏观经济形势影响。一方面，制造业是工控自动化产品行业的主要应用领域，制造业的投资情况和产出水平都会直接影响到工控行业的市场需求和发展前景。另一方面，工控自动化行业是技术密集型行业，需要不断的技术创新和研发，对资金支持有较高依赖性，而宏观经济形式会影响投资者和企业的投资态度，从而影响资金来源。2023年5月制造业采购经理指数（PMI）为48.80%，比上月下降0.4个百分点。大、中、小型企业PMI分别为51.5%、48.0%和47.9%，较上月分别变化+1.4、-1.8和-2.8个百分点。随着下游需求逐步复苏，制造业景气度上行，经济有望持续向好。 图14：2023年5月PMI为48.80% 制造业转型升级，助推工控设备渗透率提升。随着国内和国际市场竞争的加剧，传统的低成本、高投入、高污染的制造业模式已经不再适应现代经济发展，并且面临着能源、环境好而资源等方面的约束，产业转型升级是实现高质量发展的必由之路。此外，近年来我国制造业面临的外部环境不确定性提升，需确保我国供应链安全稳定，通过产业升级实现核心技术、零部件的自主可控，降低对海外供应链的依赖。随着我国制造业积极转型，高技术制造业增加值同比保持为正，高端制造业快速发展，产业自动化、智能化水平提升，对工控自动化设备需求增多，有利于工控自动化行业的长期发展。 图15：高技术制造业增加值同比为正 2.控制、驱动、执行层覆盖工控自动化领域 2.1.PLC：小型PLC多用于OEM，中大型PLC多用于项目型 PLC是一种将计算机技术、通信技术和自动化技术集于一体的数字运算的可编程逻辑控制器。PLC（Programmable LogicController）即主要应用于工业控制的可编程控制器，目的是通过自动化完成工作任务。 1969年，美国数字设备公司基于通用汽车公司提出新一代控制器应具备的条件，研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用在通用汽车公司的生产线上。随着微处理器和微型计算机技术的发展，80年代后，PLC的中央处理器已经开始广泛使用16位甚至32位微处理器，输入输出模块和外围电路也改用大规模甚至超大规模集成电路。我国从1974年开始研制开发可编程序控制器，1977年开始应用于工业；现如今，掌握可编程序控制器的工作原理及对其进行调试维护是技术人员须具备的的基本能力。 图16：PLC为可编程逻辑控制器 PLC主要由电源、CPU、存储器、I