在“中國制造2025”與國家十三五建設制造強國的戰略下，順應工業(yè)4.0與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的潮流下，工業(yè)自動(dòng)化與工業(yè)設備市場(chǎng)增長(cháng)迅速，而為工業(yè)制造提供的樞紐動(dòng)力——電源，產(chǎn)能也在不斷提高。面對種種機遇與挑戰，工業(yè)電源需要面對哪些新的技術(shù)挑戰?行內人士是如何看待工業(yè)電源技術(shù)與市場(chǎng)發(fā)展的變化?
工業(yè)自動(dòng)化將達萬(wàn)億
工業(yè)自動(dòng)化的推進(jìn)帶動(dòng)了一系列自動(dòng)化設備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為我國制造也的大規模生產(chǎn)轉型奠定堅實(shí)的基礎，造就了工控機、PLC、工業(yè)機器人等自動(dòng)化設備市場(chǎng)的快速增長(cháng)。
伴隨著(zhù)全球經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)能在不斷提升，隨之牽動(dòng)自動(dòng)化市場(chǎng)的擴張。IHS表示，2017年工業(yè)自動(dòng)化設備市場(chǎng)占據了全球自動(dòng)化設備市場(chǎng)37.1%的份額，2018年工業(yè)自動(dòng)化設備產(chǎn)量以3.8%的速度增長(cháng)，2019年將以4%的速度實(shí)現增長(cháng)，達到2182億美元。工業(yè)自動(dòng)化設備增長(cháng)受益于工業(yè)生產(chǎn)、全球經(jīng)濟、機器生產(chǎn)和資本輸出的不斷增長(cháng)。
在中國范圍內，發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化設備成為了國家重點(diǎn)戰略任務(wù)，未來(lái)工業(yè)化率空間將非常廣闊。據預測，2022年，我國工業(yè)自動(dòng)化總產(chǎn)值超過(guò)5700億人民幣。
而且國家對自動(dòng)化設備制造業(yè)的重要性有了進(jìn)一步認識，將《中國制造2025》作為戰略任務(wù)和重點(diǎn)之一，并在十三五規劃綱要中提出制造強國戰略，發(fā)展智能制造關(guān)鍵技術(shù)設備。
所以，在勞動(dòng)力成本持續上升、自動(dòng)化設備水平不斷提高、國家產(chǎn)業(yè)政策的支持等多方面因素的促進(jìn)下，我國工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)需求增長(cháng)空間不斷擴大，同時(shí)技術(shù)提升空間也很高。
在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，工業(yè)機器人與工控是最為突出的增長(cháng)點(diǎn)。
目前，大部分大規模的生產(chǎn)應用離不開(kāi)工業(yè)機器人，工業(yè)機器人的市場(chǎng)增長(cháng)非常迅速。有關(guān)調查數據顯示，2015年國內機器人市場(chǎng)需求總量就已經(jīng)達3.5萬(wàn)臺。預計國內機器人銷(xiāo)量年復合增速達30%。
另一方面，據中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)分析，工控行業(yè)市場(chǎng)規模將在2020年達到1850億元。從2016年第四季度我國工控市場(chǎng)便開(kāi)始回暖，自2017年始，行業(yè)訂單穩步增長(cháng)態(tài)勢，全年預計增長(cháng)5%以上。
工業(yè)電源競爭激烈
為了使工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)場(chǎng)景加快落地的速度，工業(yè)電源作為設備內永遠發(fā)揮動(dòng)力作用的樞紐，工業(yè)電源的市場(chǎng)前景同樣值得讓人期待。工業(yè)電源作為自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中的必備元器件，需具備高穩定及安全保護功能。
在我國，工業(yè)電源應用于諸多領(lǐng)域，供應商較多，但中國工業(yè)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)集中度較高，行業(yè)前10家企業(yè)所占市場(chǎng)份額高達83.2%。工業(yè)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)呈兩極分化局面，高端產(chǎn)品和低端產(chǎn)品需求量均較大，而中端產(chǎn)品需求較低。
電力、軌道交通、石化、冶金等領(lǐng)域對高端工業(yè)開(kāi)關(guān)電源的需求較大，而機械領(lǐng)域的大部分企業(yè)主要采購低端工業(yè)開(kāi)關(guān)電源。中端產(chǎn)品目前的需求領(lǐng)域主要是一些中小型的電廠(chǎng)、電力設備、重型機械、少部分的石化設備等。
2019年工業(yè)電源市場(chǎng)的增長(cháng)與多種因素相關(guān)，廣州金升陽(yáng)科技有限公司產(chǎn)品部工程師尹智群在接受《半導體器件應用》記者采訪(fǎng)時(shí)分析認為：“從2018年下半年開(kāi)始，受經(jīng)中美貿易戰、國內經(jīng)濟等各方面因素影響，整個(gè)電源市場(chǎng)增長(cháng)緩慢。來(lái)到2019年，因為國內對創(chuàng )新與智造本身的重視，很多自主高新產(chǎn)業(yè)都發(fā)展起來(lái)，加上人才的不斷涌現，工業(yè)電源前途較大，但也得慢慢來(lái)，不可能一下子就迅速增長(cháng)?！?/span>
在我國工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展迅猛的催效下，再加上國內“超級工程”項目的拉動(dòng)，工業(yè)電源行內人士對它在儲能、機器人兩方面的應用前景比較看好。
在機器人方面，尹智群表示：“機器人是一個(gè)后續增長(cháng)點(diǎn)，2018年傳統的充電樁等市場(chǎng)沒(méi)有什么太多增長(cháng)?！?/span>
在儲能方面，榮湃半導體(上海)有限公司營(yíng)銷(xiāo)總監涂凱表示：“從行業(yè)的一些信息來(lái)看，2018年光伏行業(yè)表現平平。個(gè)人比較反對政府大量補貼企業(yè)，因為這會(huì )讓一些有技術(shù)能力的企業(yè)埋沒(méi)。2019年，儲能將會(huì )是工業(yè)電源的新增長(cháng)點(diǎn)，它的核心技術(shù)在于電源板。工業(yè)電源管理最明顯的特點(diǎn)就是精細化管理?！?/span>
不過(guò)也有對工業(yè)電源前景持不同的聲音，深圳訊茂科技有限公司銷(xiāo)售部張恒表示：“不太看好工業(yè)電源市場(chǎng)，其實(shí)2019與2020這兩年是一個(gè)分界線(xiàn)，在這兩年時(shí)間內，市場(chǎng)會(huì )淘汰相當一部分的工業(yè)電源企業(yè)，從國家的大環(huán)境來(lái)看，政府會(huì )出臺扶持政策，但是市場(chǎng)競爭異常激烈，對于工業(yè)電源企業(yè)造成的壓力是巨大的?！?/span>
近年來(lái)，我國工業(yè)電源的發(fā)展速度較快，廣州眾志電源技術(shù)有限公司技術(shù)部李漢庭認為：“工業(yè)電源市場(chǎng)競爭大，不過(guò)如今國產(chǎn)技術(shù)慢慢跟上外資品牌腳步，甚至有超越之勢，總體來(lái)說(shuō)，國產(chǎn)品牌未來(lái)前景是值得期待的?！?/span>
尹智群表示：“日本、臺灣在A(yíng)DC方面占據市場(chǎng)比例較大，但我們大陸在工業(yè)領(lǐng)域的電源廠(chǎng)商也越來(lái)越多，我們替代國外品牌肯定是一個(gè)趨勢?！?/span>
未來(lái)國產(chǎn)工業(yè)電源的崛起也將會(huì )加劇行業(yè)競爭，不過(guò)深圳訊茂科技有限公司銷(xiāo)售部張恒建認為：“國產(chǎn)品牌的發(fā)展勢頭較快，但是總體的工業(yè)電源產(chǎn)品停留在借鑒外來(lái)產(chǎn)品層面上，自主創(chuàng )新能力較弱，民間企業(yè)的研發(fā)力度不足;未來(lái)國有企業(yè)需與民營(yíng)企業(yè)致力提高創(chuàng )新產(chǎn)品能力?！?/span>
涂凱表示：“企業(yè)要真正發(fā)揮匠人精神，需要踏實(shí)走好每一步，在電源產(chǎn)品可靠性方面，是需要時(shí)間和精力去打磨的?！?/span>
近年來(lái)，有不少電源企業(yè)關(guān)門(mén)倒閉，但是張恒對記者說(shuō)：“在工業(yè)4.0的推動(dòng)下，市場(chǎng)格局并不會(huì )有太大改變，工業(yè)與信息部出臺的工業(yè)電源企業(yè)生產(chǎn)規范政策，會(huì )更加規范好行業(yè)市場(chǎng)秩序，提高核心技術(shù)競爭力才不會(huì )被淘汰?！?/span>
高功率密度、高集成度、模塊化
追求更小尺寸、更高功率密度成為當前電源產(chǎn)品的主要發(fā)展趨勢。
日前，德州儀器副總裁Mark Gary在召開(kāi)新品發(fā)布會(huì )時(shí)表示，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，對電源功率和效率越來(lái)越高。因此，德州儀器的GaN技術(shù)備受關(guān)注，GaN產(chǎn)品可以在高頻率的開(kāi)關(guān)電源里工作，頻率提高令到產(chǎn)品體積減小的同時(shí)還可以提高效率。
工業(yè)電源技不但需要非常高的功率密度，芯片損耗和如何提高轉換效率也是亟需解決的問(wèn)題。
據IHS Markit研究顯示，ADI電源業(yè)務(wù)營(yíng)收的40%+來(lái)自工業(yè)領(lǐng)域。ADI開(kāi)發(fā)的電源，在確保輸出電壓隨意調整的同時(shí)，依然將效率保持在97%以上。ADI電源相關(guān)負責人士表示，相比于傳統的DC/DC電源，由于MOSFET開(kāi)關(guān)與電感轉換損耗的存在，效率無(wú)法提升，所以ADI轉換了思路，研發(fā)了無(wú)電感的轉換器，一下子將效率提升到99%以上。
工業(yè)設備的心臟是工業(yè)電源模塊，在工業(yè)控制業(yè)中，一般采用24V總線(xiàn)的電源，其電源電壓變化范圍較大，對電源安全監控很有必要。工業(yè)4.0的發(fā)展，讓工業(yè)電源走向模塊化，工程師們摸索著(zhù)更實(shí)用、更可靠、更簡(jiǎn)便的電源方案。
提高功率密度和高集成度是電源模塊發(fā)展的趨勢，這對負載能力、縮小尺寸方面也提出了更高要求。尺寸的縮小勢必對功率器件產(chǎn)生散熱問(wèn)題，這將影響到器件的可靠性。這樣一來(lái)，工業(yè)電源領(lǐng)域對元器件的可靠性要求更高。
涂凱對此解釋?zhuān)骸澳K化可以任意組合，擴大功率，提升效率，節約空間，模塊化將會(huì )是一個(gè)趨勢?！?/span>
張恒對此表示贊同：“模塊化是未來(lái)的發(fā)展的方向，國內工業(yè)電源始終要與國際產(chǎn)品接軌，例如智能手機、新型技術(shù)，更新?lián)Q代速度快，工業(yè)電源產(chǎn)品也不例外?！?/span>
另外，隨著(zhù)智能制造技術(shù)變革，新的CE認證規范對電源產(chǎn)品性能提出了更嚴格的要求，體現在精度和穩定性?xún)煞矫妗?/span>
昂鼎電源張良智表示，電源設計原理基本改為高效率的LLC半橋式電路，對生產(chǎn)工藝提出更高的要求，這給電源精度更高方面帶來(lái)挑戰。
高精度電源讓生產(chǎn)工藝的復雜程度越來(lái)越高，在人機界面、控制、回路、軟件的可靠性、系統的穩定性所花的功夫會(huì )越來(lái)越多。為了幫助客戶(hù)降低設計難度，加快產(chǎn)品設計速度，縮減電源電路板的尺寸與降低電路設計的復雜難度，ADI早在十年前就推出電源模塊產(chǎn)品μModule，將復雜的電源系統集成在一個(gè)模塊了，只需像LDO那樣直接拿來(lái)用。
總的來(lái)說(shuō)，工業(yè)電源在工業(yè)自動(dòng)化與工業(yè)設備的推動(dòng)下得到更多的發(fā)揮空間，未來(lái)可期。重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)電源自主創(chuàng )新技術(shù)，逐步爭取走上替代外國品牌道路。
來(lái)源：賢集網(wǎng)
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