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  • 智能工廠產業 | 產業鏈解構和產業生態分析

    自動化工廠到智能工廠,已成為引領智能制造發展的新趨勢?,F在全球的主要制造業發達國家,都在以工業4.0為指導推動燈塔工廠或是智能工廠的建設,中國也在積極推進智能制造示范工廠及其優秀場景的建設。而圍繞智能工廠建設,除了數控機床、工業機器人、增材制造等執行層產品,已形成了以系統集成服務為主的產業鏈和服務生態。

    1智能工廠的產業鏈解構

    智能工廠是通過信息技術與制造業的深度融合,將工廠內生產資源、生產要素、生產工藝、生產制造、管理等各環節高度協同,實現以訂單為導向、以數據為驅動的自動化、智能化生產模式的現代工廠。

    1、智能工廠的5層架構

    智能工廠的架構分為5個層面,自下而上分別為基礎設施層、智能裝備層、智能產線層、智能車間層和工廠管控層。

    基礎設施層包括工廠網絡、車間聯網、信息安全、視頻監控、身份識別等基礎功能構件;智能裝備包括智能生產設備、能源監控設備、智能物流設備、智能檢測設備,我們在前幾期講的細分產業主要為智能生產設備;智能產線層包括自動化/柔性生產線、電子看板、機器視覺等;智能車間層包括MES、WMS、車間仿真等;工廠管控層主要是管理系統。

    從以下海爾智能工廠解決方案示意圖可以看出,智能工廠涉及工業生產中的各類作業活動,是各種智能制造技術的集大成者。

    2、智能工廠的三種發展模式

    一是從生產過程自動化到智能工廠。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫藥、食品等流程制造領域,企業發展智能工廠的重點,在于基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變,從生產過程數字化建設起步,推進生產管理一體化、供應鏈協同化和產業大數據應用。

    二是從智能制造生產單元到智能工廠。在機械、家用電器、電子信息等離散制造領域,企業發展智能工廠的重點,在于從單臺設備自動化和產品智能化入手,推動各個生產單元之間的協同運作,推進車間級和企業級系統集成,推動生產和服務的集成。

    三是從個性化定制到智能工廠。在家電、服裝等靠近下游用戶的消費品制造領域,企業發展智能工廠的重點,實現大規模個性化定制模式的創新,建設柔性制造系統,推進設計虛擬化,通過互聯網平臺,推進制造網絡協同化。

    3、智能工廠的產業鏈構成

    作為企業各個智能制造單元的系統集成,智能工廠產業鏈涉及多個層次解決方案和眾多軟硬件系統,主要包括軟硬件基礎件、局部解決方案和整體集成設計三部分。

    從整體集成設計看,包括數字化車間、數字工廠和智能工廠三個層次,信息技術與制造技術的融合不斷深化。從局部解決方案看,包括輔助及設計系統、柔性裝備系統、加工數字化系統、智能包裝系統、仿真及檢測系統、控制及執行系統、網絡及信息系統、產品數據管理、企業資源計劃、管理系統等。從軟硬件基礎件看,包括共性技術、工業軟件、元器件及零部件三大類。

    2智能工廠的產業前景

    從全球來看,智能工廠系統集成市場持續增長,據Markets and Markets發布的報告顯示,預計2021年全球智能工廠市場規模預計達到801億美元,到2026年這一數據有望增至1349億美元,期間年復合增長率達到11%。

    從國內來看,隨著智能工廠建設成為智能制造的新趨勢,2020-2021年中國智能制造系統集成市場呈現加速增長態勢,相比2019年的1541億元已增長了87%,2021年達到2886億元。從智能工廠投資規???,66%的標桿智能工廠建設投資總體規模超億元,45%的智能工廠建設項目資金總體投入在1-5億區間;億元以下的項目多以智能化改造、信息化升級、工業大數據應用等單點應用為主。

    1、智能工廠的行業應用

    從行業應用看,智能工廠系統集成服務主要集中在電子、汽車、機械裝備三大行業,根據中國數字網(e-works)發布的2020年首批標桿智能工廠名單,電子、汽車、機械裝備企業數量合計占比72%。

    中國智能工廠系統集成服務市場中,離散制造業所占比例更高,重點體現在電子信息、機床、航空航天、船舶、汽車等行業,流程制造業中,制藥、石化、食品飲料、化工和冶金等行業的智能制造升級需求較大。

    從應用場景看,智能工廠系統集成市場涉及的細分領域比較多,其中市場份額排在前五位的分別為柔性裝配系統、加工環節數字化系統、智能輸送系統、智能倉儲系統、企業資源計劃。

    2、智能工廠的產業政策

    在產業政策方面,從《中國制造2025》就提出了,要在十大重點領域試點建設智能工廠、數字化車間,后續的智能制造相關規劃政策,基本都將智能工廠作為未來的發展目標,鼓勵在重點領域建設智能工廠,鼓勵探索智能制造新模式,鼓勵系統集成服務企業發展。

    這里重點介紹一下《“十四五”智能制造發展規劃》的相關內容,主要內容要點包括:要建設智能制造示范工廠,實現泛在感知、數據貫通、集成互聯、人機協作和分析優化,建設智能場景、智能車間和智能工廠;通過智能車間/工廠建設,帶動通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級;鼓勵各地方、行業開展多場景、多層級應用示范,培育推廣智能化設計、網絡協同制造、大規模定制、共享制造、智能運維服務等新模式。

    3智能工廠的產業主體構成

    近年來,迎合智能制造技術的發展,在國家規劃政策引領下,各行業企業紛紛投身智能制造系統集成服務。根據我們的研究,主要可以分為四類企業。
    一是自動化和機器人公司,基于關鍵硬件設備研發和服務,拓展工業自動化解決方案,衍生提供解決方案服務,如工業機器人提供商提供機器人同時提供系統集成服務。代表企業有匯川技術、埃斯頓、新松機器人等。二是綜合型整體解決方案供應商,包括很多創業科技公司,均以共性智造集成服務為主,具有實施智能制造軟硬件一體化系統解決方案能力。代表企業有中控技術、研華科技等。三是由設計單位或科研院所發展而來的智能工廠解決方案供應商,主要為企業提供基于信息模型的工廠全生命周期服務,能夠為企業提供設計運營一體化的集成服務。代表企業有機械工業設計院等。四是實業領域企業延伸專業領域的智能制造集成服務,汽車、電子、家電、機械等制造企業,結合智能化改造升級經驗和積累,拓展柔性化生產及集成服務。代表企業有海爾集團、三一集團等。

    鏈接:中控技術的“區域+行業+產品”模式

    浙江中控技術股份有限公司成立于1999年,前身為浙大工業自動化公司,公司主要面向流程工業企業,提供以自動化控制系統為核心,涵蓋工業軟件、自動化儀表及運維服務的智能制造產品及解決方案。連續10年蟬聯國內DCS市占率第一。

    在業務布局上,中控技術從產品型向整體解決方案型公司轉型,構建“區域+行業+產品”的組織架構,通過前中后臺分工協作、“5S店+S2B平臺”運營模式快速響應客戶。中控技術現已在國內30個?。ㄗ灾螀^、直轄市)及南亞、東南亞、中東等海外地區設有區域事業部、分公司、辦事處等機構,核心產品已應用至30多個國家。

    中控技術最近的投資項目,是杭州富陽中控技術產業園二期項目,占地79.12畝,總建筑面積13.8萬平方米,預計在2024年全面投入使用。項目規劃實現年產1000臺(套)電氣及工業自動化控制系統、10萬臺(套)智能控制閥、20萬臺高精度壓力變送器。


    4智能工廠的產業組織特征

    智能工廠產業包括豐富的應用場景,大部分企業只是涉足局部解決方案,提供整體解決方案、擁有自主核心技術的企業能夠獲得高利潤,一大部分以系統集成為主的企業,盈利能力并不高。從企業選址的驅動因素看,主要包括創新資源集聚和應用場景落地兩個方面。

    1、創新資源集聚區域

    智能工廠產業涉及多個層次的智能制造技術集成服務,具有較高的技術壁壘和人才壁壘。智能工廠是一項涉及眾多學科知識、涵蓋眾多領域的技術密集型行業,涉及的學科知識包括機械、電氣、自動控制、計算機、信息工程等,需要較強的咨詢規劃和系統集成綜合能力。智能制造系統集成具有非標準化特性,要求各類專業人員必須具備深厚的行業經驗積累,包括系統設計人才、機械和電氣設計制造專業人才、軟件編程專業人才等。

    較高的技術壁壘和人才壁壘,使得智能工廠服務企業更容易選址于創新資源豐富的區域。智能工廠系統集成主要是由軟件和解決方案驅動的,無論是哪種類型的系統集成商,總是傾向于向信息軟件產業人才密集的區域集聚,如北京、上海、深圳、杭州等城市。

    2、應用場景落地區域

    應用場景落地區域,制造業發達地區,場景落地市場需求旺盛,有利于吸引智能制造系統集成商。2021年度智能制造示范工廠揭榜單位共110個,其中數量最多的為廣東省共13個,江蘇、浙江兩地都是9個。

    中國智能工廠系統集成產業集聚區域,主要為京津冀、長三角及珠三角地區。從城市來看,智能工廠系統集成商主要集聚在北京、上海、廣州、杭州等城市。比如浙江省發布《浙江省培育建設“未來工廠”試行方案》,大力推進制造業升級和智能工廠建設。同時,杭州也培育了一批智能工廠服務企業,如中控技術、新華三、邁的智能科技、聚光科技、浙江精企、集控科技、美格智能、博拉網絡等。

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