电气自动化行业深度分析报告.docx

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电气自动化行业深度分析报告

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2017年9月

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图目录

表目录

一、系统化和平台化是电气自动化企业发展的两个维度

1.1电气自动化技术是一项扩多领域的综合性技术

电气自动化技术涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术、信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科。

主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合，电工技术与电子技术相结合，元件与系统相结合，触角伸向各行各业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。

由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。

该技术首次实现的是直流电的控制方式，最初执行元件的驱动电压是直流的，控制电压也是直流的，自动化系统的工作方式是很简单、粗糙的，精度也很低。

但直流的控制方式由于其历史的久远而被人们所熟知，自然而然的人们想到了用直流电去控制交流执行元件。

随着晶体管、大功率晶体管、场效应管等大功率的电子器件的出现和成熟、以及建立在场的理论上、以现代数学、矩阵代数为理论依据的弱电强电控制系统更使电子技术与自动化达到新的历史高度。

图1电气自动化技术框架

电气自动化技术应用领域广泛。

电气自动化技术的应用领域非常广泛，下游行业包括电力、冶金、化工、纺织、线缆、机床、橡塑、新能源等几乎所有使用电力的行业。

1.2分别从电气和自动化两个方向去看待这个行业

国际上通常用电气（electric）和自动化（automation）来定义行业，两者有交集，也有不同。

电气更偏向基于电力电子等技术平台的衍生应用，自动化则更多是个行业应用的概念，指针对下游应用的行业化解决方案。

图2变频器为起点看电气、自动化双维度

我们选取标准的电气自动化产品变频器作为研究的起点，从技术平台的衍生来看，他和其他电气自动化产品如伺服驱动、UPS、电机控制器、逆变器、轨交牵引系统等存在着技术上的同源性，核心部件也有大部分重叠，都把包括IGBT、电容等电力电子所需的元部件，但下游应用行业却彼此并不完全相同。

我们定义这种基于技术同源，但下游应用行业不同的发展方式为平台化发展。

纵向的看，在工业自动化领域，对于特定行业应用，层级从上层信息管理到底层执行制造，需要的不仅仅是单一的像变频器这样的电气驱动类产品，而是系统化的解决方案，包括传感器、控制器、工业软件、甚至机械化产品。

我们定义这种基于特定应用，提供不同技术类产品的发展方式为系统化发展。

图3企业内全层级自动化、信息化系统

二、系统化发展的困局：

成也萧何、败也萧何

2.1工控自动化千亿市场但分散，系统化是势在必行

自动化行业是周期性与成长性叠加的行业。

狭义的说，电气自动化产品是设备机械设备的上游，其需求与机械设备的需求具有将强的相关性。

而机械设备受制造业周期性影响很大，从而影响上游电气自动化产品的需求。

同时，由于自动化产品产业格局相对分散，市占率提升具有较大空间，而且随着下游设备产业升级、自动化率的提升，综合来看，自动化行业的成长性更强。

图4工控自动化产品需求关系示意图

自动化行业下游应用广泛，系统层级复杂。

制造业是个大系统，下游行业众多，除了硬件的自动化产品之外，还包含软件、机械等其他相关产品。

图5制造业系统化框架

工信部2015年12月发布的《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》，对智能制造的系统层级架构进行了梳理。

系统层级自下而上共五层，分别为设备层、控制层、车间层、企业层和协同层。

智能制造的系统层级体现了装备的智能化和互联网协议（IP）化，以及网络的扁平化趋势。

具体包括：

（1）设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；

（2）控制层级包括可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监视控制系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等；

（3）车间层级实现面向工厂/车间的生产管理，包括制造执行系统（MES）等；

（4）企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）等；

（5）协同层级由产业链上不同企业通过互联网络共享信息实现协同研发、智能生产、准物流和智能服务。

图6智能制造的系统层级

工控市场千亿规模，巨大且分散，系统化是发展的必然。

狭义的从硬件产品的角度分析，工控自动化产品有千亿的市场规模，但是品类繁多，单产品的市场容量有限，所以系统化提供一整套解决方案是企业发展到一定规模后提升经营效率，增加收入规模的必要途径。

图7工控自动化产品分类

图8各自动化产品大类占比（内环12外环16）

图9各工控子产品市场需求

2.2系统化发展到一定规模后会遇到瓶颈

企业选择系统化发展，下游的目标客户存在相关特点：

1、客户定制化需求高，差异化大

2、客户对成本、技术支持的综合性要求高

3、单个行业需求总量不大

4、系统包含多样化产品，单个产品价值量不大。

这种定制化、多产品的方式在企业发展初期可以让小企业易于存活，客户粘性增加，国产化率提升，销售规模做大。

图10海外主要工业自动化公司经营数据对比（MUSD）

图11海外主要自动化公司周转率对比

但是当企业发展到一定规模，由于单个产品市占率不高，下游应用行业分散，就会带来推广费用投入大，成规模后增速受限等问题。

图12系统化发展路径

以变频器为例，其竞争格局激烈，经历了多年的发展后，国产品牌市占率依然都在5%以下（通用部分），下游应用行业更是非常分散，很难产生较大的规模效应。

图13低压变频器市场格局

图14低压变频器下游行业应用

三、电气自动化企业做大做强，靠系统化结合平台化发展

3.1以电力电子技术为例，基于核心技术的平台化拓展具有大空间

电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

所用的电力电子器件均用半导体制成，故也称为电力半导体器件。

电力电子技术所变换的“电力”，功率可以大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下。

电力电子技术广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等之中，通常把电力电子技术归属于电气工程学科。

在我国，电力电子与电力传动是电气工程的一个二级学科，下图用两个三角形对电气工程进行了描述，其中大三角描述了电气工程一级学科和其他学科的关系，小三角描述了电气工程一级学科内各二级学科的关系。

图15电气工程的双三角形描述

电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。

一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的。

晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。

1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开始了电子技术用于电力领域的先河。

20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛应用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至于直流输电。

这一时期，各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。

在这一时期，也应用直流发电机组来变流。

1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的革命。

晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围也迅速扩大。

电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。

70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。

全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可以使其开通又可以使其关断。

80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合器件异军突起。

它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的有点。

与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。

图16电力电子技术发展史

变流技术是电力电子技术的核心。

根据实现电能变化时电路功能分类，可分为整流电路、逆变电路、交流变换电路、直流变换电路等四种模式，各类电力电子产品也是基于这些基本电路而开发出来的应用。

图17电力电子电路分类

国内市场电力电子产品市场应用广阔，其市场门槛与空间也不尽相同。

依托电力电子技术平台，其产品应用跨度较大。

基本可以分为驱动类和转换类两种。

驱动类产品包括变频器、伺服驱动器、新能源汽车电机控制器、轨交牵引逆变器等，其主要应用于对电机等相关被控对象的控制，总体技术门槛较高，毛利率水平基本可以维持，差异性较强。

转换类产品包括电源、光伏逆变器、风能变流器、UPS、车载充电机、车载DCDC、充电桩等，相对门槛较低，毛利率较低，同质化较强。

图18主要电力电子产品应用

3.2以艾默生为例，平台化电气公司可突破单一产品的市场空间

15年的快速增长验证平台化发展的成功。

2001年3月以7.5亿美元收购华为通讯电源事业部-安圣电气，并与收购的北电电源事业部、爱立信电源事业部、利波特精密空调等其他业务合并，名称改为艾默生网络能源有限公司（中国），负责关键部件——整流模块和监控单元的全球供应。

在接下来的一段时间里，基于优秀的平台能力与市场环境，艾默生的网络能源业务实现了高速发展。

至2016年8月艾默生宣布将旗下网络能源业务部门以40亿美元出售给投资公司PlatinumEquity，15年时间，艾默生网络能源的业务取得了飞速发展。

艾默生网络能源业务基于电力电子相关技术推出了各类应用产品，几乎涵盖了上述所有产品应用。

艾默生网络能源有限公司作为美国艾默生电气集团下的重要业务集团，拥有业界最宽、最完整的网络能源产品线，拥有业界领先的网络能源技术、研发、产品制造及服务平台。

艾默生端到端一体化网络能源柔性解决方案涉及通信电源、BMP印刷板板装电源、CP客户定制电源、UPS、机房专用精密空调、户外一体化通信机柜、服务器机柜系统、ATS自动切换开关、STS静态切换开关、动力网络保护产品、蓄电池、低压配电柜、SPM服务器电源管理系统、PSMS动力网络与环境监控系统、电力操作电源、交流变频调速器、PLC可编程逻辑控制器等产品领域。

图19艾默生网络能源官网列举的主要产品

艾默生各类电力电子产品的下游跨多个应用行业，打开了单一产品限制的市场空间。

各类产品不同，针对的下游市场也各不相同，下游涵盖电信市场、数据中心市场、ITSolution市场、工业及新能源应用市场等。

在打开市场空间的同时，摆脱了单一市场周期波动对公司整体业务的影响。

图20智慧数据中心解决方案

图21通信网络能源解决方案

图22工业电气解决方案

图23风能变电并网解决方案

3.3国内“艾默生”系的公司可以复制其发展模式

国内“艾默生”系公司中，上市公司已超过10家，并还在陆续登陆A股。

华为安圣电气自2001年出售给艾默生，后续持续有团队成员自主创业，近10多年来，艾默生团队直接创业及作为骨干成员的上市公司已经超过10家，后续还有多家处于pre-IPO阶段。

所覆盖的产品及行业继承了艾默生原有的领域如UPS、变频器、风能变流器等，又新拓展到了轨交牵引、伺服、PLC等新的领域。

图24华为-艾默生系部分相关上市公司图解

持续的研发投入加速工程师红利规模效应。

对于这些基于核心技术拓展业务的公司来说，其主要的发展来自于内生，内生的动力依靠的是持续的研发投入和基于研发平台的规模效应。

我们可以看到，以研发作为发展驱动力的公司，产品结构和收入规模都有了较大的变化，其研发费用率基本维持在10%左右的高位数。

图25部分电气自动化公司研发费用率比较

国内劳动力成本逐渐上升，利用研发平台的规模效应替代单一产品的生产规模效应，其本质是我国经济发展周期过程中，劳动力红利向工程师红利的转变。

图26全球制造业成本（2004年以中国为基数）

图27全球制造业成本（2014年以中国为基数）

四、国际集团型电气自动化企业是平台化的集大成者

4.1国际集团型电气自动化企业的平台进度领先于国内

产品多样化和收入规模方面，国际集团型电气自动化企业要领先于国内。

纵观全球的电气集团公司，如西门子、通用电气等巨头，其产品的多样性、规模化方面要远远领先于国内。

而国内的电气自动化公司，除了汇川、麦格米特、英威腾等，产品结构和收入规模都相对单一，大部分集中在各自擅长的领域，其未来发展的空间还很大。

图28国内外部分电气自动化公司平台化进度

4.2从台达的发展路径看麦格米特

4.2.1台达：

传统业务深化，依托技术平台多元化

台达的发展可以总结归纳为两点：

一是传统业务深化，二是依托技术平台新业务多元化。

数据也印证了台达模式的成功，21世纪以来，公司的收入持续增长，产品结构不断优化，毛利率也有显著提升。

图29台达盈利指标

图30台达ROE分拆

台达集团由郑崇华先生于1971年创立于台湾，公司最早制造绕线式磁性元件，而后开始生产电源供应器与散热风扇，并于21世纪初成为该市场全球龙头，公司在传统业务与自动化部门不断壮大基础上积极切入汽车电子、替代能源与节能照明领域，实现多元化发展，2010年开始公司重新定位，商业模式从ODM升级转型为DMS，现已成为电源管理与散热管理解决方案领导厂商，深耕“电源及零组件”、“能源管理”与“智能绿生活”三大业务。

2017年5月，台达重新进行组织调整，新三大业务范畴变为“电源及元器件”、“自动化”与“基础设施”。

图31台达发展历程

表1：

台达业务

传统业务做精做深。

公司最早生产电子元件，只是一家小的零件供应商，随后公司主打产品电源供应器与散热风扇的推出结合九十年代电视电脑的兴起使得公司规模迅速扩张。

在这期间台达一直保持高额研发投入，紧跟电力电子技术迭代的步伐，产品推陈出新，效率不断创新高，21世纪初公司已成为全球电源供应器与散热风扇市场的龙头。

依托技术平台多领域拓展。

在生产电视家电零组件的同时，台达决定进入下游视频网络领域，生产电视机、投影仪、网络通信等应用产品，以更加接近终端客户。

而零部件生产的高劳动力需求让公司意识到自动化的重要性，因此公司设立自动化部门，这也为其工业自动化布局打下基础，自1995年开始生产变频器以来，台达至今已有驱动、控制、运动三大类系列齐全、先进可靠的自动化产品。

21世纪初，随着环境问题的突出与新能源意识的增强，台达又进入LED、新能源汽车电子、光伏等领域，开发出一系列如LED节能灯泡、油电混合系统、太阳能逆变器与风电变流器等产品。

不同于盲目扩张，所有这些变化都是台达结合时代浪潮并依托自身电子电力技术平台的表现。

表2：

截至2010年台达四大类产品

2010年开始台达改变商业模式，从ODM升级转型为DMS（Design+Manu-facture+Service）模式，也就是设计、制造和解决方案，变成方案的解决商，公司在此期间进入了数据中心、云计算领域，在提供如UPS等产品的同时，也配套相应解决方案。

随着商业模式的改变，台达业务组织也进行了相应调整，侧重于功能与解决方案属性将原四大类业务重新分为电源零组件、能源管理和智能绿生活三大板块。

图32台达2010年结构变化

图33台达收入结构，百万元新台币

4.2.2麦格米特：

基于电力电子技术平台的「跨界」，是最大的核心竞争力

1、电力电子技术领域国内优秀的研发团队

董事长童永胜，南京航空航天大学航空电气工程博士，浙江大学博士后，96年加入华为电气，从普通工程师做起，直至公司副总裁，主管研发、市场。

自主创业后，其一手搭建了麦格米特的研发平台，最早从事家电电源、工业电源的研发，后续随着艾默生驱动、控制团队的加入，又拓展至工业自动化领域。

究其技术本源，就是电力电子技术在不同领域的应用，或者可以称之为电气自动化技术。

电气自动化着重在于对能量功率输出的控制，无论是家用电器里的能量转化，还是新能源汽车领域的电机驱动，都属于其应用范畴。

图34麦格米特产品技术脉络图

2、目前公司的三大业务是基于同一技术平台下的跨界衍生，未来将有更多的产品推出

公司发展反复强调了一个词「跨界」，即利用好自己现有的研发平台，灵活的根据市场的需求，结合新的应用，不断进入新的领域。

从公司近几年的发展历史，我们可以看到有三个变化

1）公司在家电电源领域的下游应用从电视进入变频空调、变频微波炉、智能卫浴

2）从家电领域进入工业电源领域，包含通信电源、医疗电源、工业导轨电源

3）进入工业自动化领域，包含新能源汽车电机控制器、伺服、PLC、焊机、工业微波设备等产品

图35麦格米特发展历程

所以台达和麦格米特这样的公司，在持续高研发费用投入的过程中，业务发展上的拓展方向极其相似：

1、利用技术平台的多领域跨界

2、利用上下游的向C端领域衍生

4.3从西门子的发展路径看汇川技术

4.3.1西门子是平台化电气自动化公司的集大成者。

西门子公司由维尔纳·冯·西门子于1847年创立于德国，公司是目前全球领先的技术企业，业务遍及全球200多个国家，专注于电气化、自动化和数字化领域。

西门子在高效发电和输电解决方案、基础设施解决方案、工业自动化、驱动和软件解决方案，以及医疗成像设备和实验室诊断等领域占据领先地位。

目前公司将众多业务整合为九大业务集团。

表3：

西门子业务集团

图36收入构成2016

图37利润构成2016

公司最早以生产通信产品设备起家（第一件产品为指针式电报机），19世纪60年代在创始人维尔纳·冯·西门子发现发电机工作原理后快速切入电气与轨道交通领域，20世纪20年代成立照明公司，50年代进入信息技术领域，到西门子集团母公司1966年首次合并重组时已经形成六大业务层级。

图38业务发展沿革

公司在1989年采用现代结构进行第二次改组，将每个业务部分划分成较小的机构，分为17个核心业务集团，以更快地适应市场的变化。

2008年公司推出环保方案并将业务归为三大层级，而2014年西门子根据价值链的变化又将业务结构重归扁平化组织。

西门子于19世纪80年代就已形成多元化经营，而后的业务结构调整侧重于转变发展重心以及提升管理效率，与之对应的是相关领域业务的取舍以及组织架构的变化。

表4：

西门子第三次重组前业务

21世纪初，西门子业务变化频繁，首先是将传统通信业务分拆，部分售出部分与诺基亚合资成立公司，然后是SBS与其他IT业务合并为SIS，接着将物流系统分拆部分并入I&S与A&D，2007年将收益较好的汽车电子业务出售给ContinentalAG。

2008年西门子业务重新分级，随后又增加基础设施与城市业务层级，分入工业层级当中的楼宇科技与交通业务，并增设智能电网业务。

2012年照明OSRAM业务解体上市，IT解决方案与服务（SIS）也被售出。

2014年西门子将诺基亚合资公司股份全部售出退出通信领域，并且还售出博西家电股权放弃颇有口碑的家电业务。

图392008年三大业务层级

一系列变化带来的是业务的精简，体现的是西门子围绕电气化价值链发展的决心，这条价值链贯穿能源的开采、输送以及使用。

公司在多年多元化发展的过程中意识到自身的核心竞争力在工业，近些年来开始将资源配置向自身最具长期增长潜力的领域倾斜，从西门子将最新九大业务中的八块都并入工业板块就可以明显体会到这一点。

图40图52014年至今九大业务板块

4.3.2汇川技术：

系统化结合平台化的再次腾飞。

汇川技术自2010年上市以来经历了从单一变频器产品向系统化工控产品，再到平台化电气产品的双维度发展。

产品结构、收入、利润体量都有了翻天覆地的变化

图41汇川技术收入利润情况，百万元

系统化与平台化结合，2015年之后公司再次腾飞。

当收入利润达到一定规模后，单纯的依靠系统化的加法已经不能够满足企业高速增长的要求，工业自动化在系统化发展的领域产品种类、服务范围会愈加扩大。

同时通过平台化，增加电气自动化产品的种类，特别是进入B2B2C的新能源乘用车领域打开市场大空间。

图42汇川技术的新战略方向

4.4国际电气自动化公司估值的思考

持续性经营利润增速与其估值倍数存在高度相关性。

以西门子为例，西门子作为一家20世纪80年代就已形成多元化经营的集团公司，在21世纪以来不断调整自己经营的侧重点，业务结构与组织架构发生巨大变化，从而带动业绩上下波动，不像一般的成熟型企业业绩收入在波动中稳步上升，由于西门子内部结构的复杂变化，其业绩变化没有明显的规律性，因此微观梳理十分必要。

通过比较可以发现西门子持续性经营利润增速与其估值倍数存在高度相关性，个人认为拨开西门子复杂的业务结构变化，持续性利润变化会准确的影响人们对西门子的估值变化。

图43西门子股价与PE

图44西门子持续性经营利润与净利润

电气集团公司在规模化后，其PE估值与股利分红有较强的相关性。

西门子一直保持传统的高额股利分配政策，即使在全球经济疲软的情况下，也保持40%-60%的净利润用于分配股利，而非常关键的一点是西门子的每股分配额从没有下降过，即使经历两次危机，而台达与施耐德都有过波动，结合前面分析的持续性经营利润的稳定增长，这体现了西门子业务复杂变动背后强大的业绩支撑能力。

图45现金股利对比

图46股利收益率对比

可以发现西门子股利分配率波动较大，而施耐德维持50%左右的股利分配政策，台达则更是高达70%。

股利收益率来看台达基本保持最高，施耐德次之，西门子最低。

从三者可同时比较的PE时间段来看，台达估值基本上是最高的，施耐德次之，西门子最后。

图47西门子、施耐德、台达PE对比

从全球范围来看，电气自动化集团类的公司估值中枢有相似性。

我们选取了全球有主要的几家平台型电气自动化集团公司，PE的中位数在25倍左右，PS的上限在3倍左右。

图48国际主要电气集团公司估值情况

国内电气公司发展假设：

在系统化平台化的过程中，利润换收入弹性的大革命。

我们认为当国内的电气自动化公司发展到一定规模之后，其估值中枢会参考国际的水平。

那么以汇川为例，假设其1000亿市值时PE是25倍、PS3倍，那么相比于当期的市值及收入利润水平，汇川技术如果能够增长到1000亿市值，则其收入要增长大致6倍，利润大致增长3倍。

在这个过程中，是系统化和平台化共同催化的结果：

多产品的系统化解决方案会增加收入弹性，但同时也会影响利润；向如乘用车等偏C领域进军会带来的收入空间，但整体利润率会受到影响。

所以关注利润率换收入增速的弹性是考量公司价值的重要衡量手段。

我们认为，不考虑短期内费用投入的影响，初期的弹性大于后期，所以汇川技术的投资价值在近几年会有比较大的投资机会，建议关注公司的收入增速与利润率的相关情况及新业务的拓展情况。