中國智能制造產(chǎn)業(yè)鏈深度分析
中國智能制造產(chǎn)業(yè)鏈深度分析
面對國際產(chǎn)業(yè)競爭形勢、國內(nèi)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的改革需求,我們認為下一階段最重要的風(fēng)口在“智能制造”。
2017年5月17日國務(wù)院召開常務(wù)會議,指出下一步深入實施《中國制造2025》,把發(fā)展智能制造作為主攻方向。
擴大試點示范城市(群)覆蓋面,選擇20至30個基礎(chǔ)條件好、示范帶動作用強的城市(群),繼續(xù)開展“中國制造2025”試點示范創(chuàng)建工作,以試點示范推進《中國制造2025》深入實施。
面對國際產(chǎn)業(yè)競爭形勢、國內(nèi)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的改革需求,我們認為下一階段最重要的風(fēng)口在“智能制造”。2017年智能制造試點正在申報中,值得市場關(guān)注。
一 、下一階段最重要的風(fēng)口在“智能制造”
落子智能制造, 緊跟全球發(fā)展競爭形勢。前三次工業(yè)革命都有明顯的標志,如蒸汽、電力、可編程計算機,第四次工業(yè)革命已經(jīng)到來,以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)智能化、工業(yè)一體化為代表,各個國家都嘗試定義。
美、德先后于2012年2月、2013年4月推出工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進制造業(yè)戰(zhàn)略計劃,其實質(zhì)即是智能制造。我國為了適應(yīng)全球經(jīng)濟發(fā)展新形勢,也適時提出了中國制造2025、互聯(lián)網(wǎng)+等一系列戰(zhàn)略計劃,因為智能制造可能成為我國在此次技術(shù)創(chuàng)新競爭中實現(xiàn)彎道超車的契機。
第四次工業(yè)革命帶來的智能制造對我國影響巨大,一是7000-8000萬產(chǎn)業(yè)就業(yè)人群;二是大量制造業(yè)產(chǎn)品出口;三是涉及我國軍事安防,以上均需要未來的互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)融合的智能制造來實現(xiàn)。如果錯失緊跟這一輪工業(yè)革命的步伐,對整個國家的發(fā)展有較大的影響。
互聯(lián)網(wǎng)進入工業(yè)化第二階段,未來十年發(fā)展方向具有確定性。互聯(lián)網(wǎng)來到中國,首先進入的是第三產(chǎn)業(yè),迎來“消費互聯(lián)網(wǎng)”的黃金15年,其間產(chǎn)生了阿里巴巴等重量級企業(yè)。現(xiàn)在工業(yè)4.0到來,實際上即宣布互聯(lián)網(wǎng)開始進入工業(yè),這是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的第二個時期。
2013年全球的第四次工業(yè)革命迎來戰(zhàn)略升級,目前中國有450萬制造業(yè)企業(yè),這些企業(yè)在未來10年或20年,至少有20%的企業(yè)要轉(zhuǎn)型成自動化、智能化生產(chǎn),一個數(shù)以十萬億計的市場正在緩緩展開。
供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革初現(xiàn)成果,制造業(yè)升級正當(dāng)時。自2016年中央經(jīng)濟工作會議明確提出深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革以來,推進“三去一降一補”任務(wù)已有實質(zhì)性進展,產(chǎn)能過剩、庫存過大、杠桿偏高、成本高企、短板約束等重大結(jié)構(gòu)性失衡問題均有所破解,為經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級掃清障礙、蓄積動能。
中國經(jīng)濟注入新動力無外乎兩種途徑:一是將經(jīng)濟增長由投資導(dǎo)向型逐漸轉(zhuǎn)向消費導(dǎo)向型,目前“消費互聯(lián)網(wǎng)”已有所發(fā)力;二是提升制造業(yè)的水平,讓制造業(yè)重新成為驅(qū)動中國經(jīng)濟的核心力量。
過去制造業(yè)由于加工貿(mào)易和中低端商品加工并不要求技術(shù)和創(chuàng)新,中國制造業(yè)水平并未隨經(jīng)濟總量一同攀升,同時導(dǎo)致大量高附加值產(chǎn)品依賴進口,由于無法輸出高附加值產(chǎn)品,我國高端制造業(yè)中只有少數(shù)領(lǐng)域有企業(yè)能夠在世界立足。
當(dāng)下時點,傳統(tǒng)資源型工業(yè)領(lǐng)域進行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革已初現(xiàn)成果,此后的經(jīng)濟動能培養(yǎng)將逐步提上重要日程,2017年5月17日國務(wù)院召開常務(wù)會議,指出下一步深入實施《中國制造2025》,把發(fā)展智能制造作為主攻方向。
二 、產(chǎn)業(yè)鏈及細分行業(yè)重點梳理
智能制造體系是基于新一代信息技術(shù),貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動各個環(huán)節(jié),是先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。
其中智能制造過程是指通過自動化裝備及通信技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)自動化,并能夠通過各類數(shù)據(jù)采集技術(shù),以及應(yīng)用通信互聯(lián)手段,將數(shù)據(jù)連接至智能控制系統(tǒng),并將數(shù)據(jù)應(yīng)用于企業(yè)統(tǒng)一管理控制平臺,從而提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案、協(xié)同制造和設(shè)計、個性化定制,最終實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
智能制造發(fā)展需經(jīng)歷自動化、信息化、互聯(lián)化、智能化四個階段。智能制造發(fā)展需經(jīng)歷不同的階段,每一階段都對應(yīng)著智能制造體系中某一核心環(huán)節(jié)的不斷成熟,分為四個階段。
分別為自動化(淘汰、改造低自動化水平的設(shè)備,制造高自動化水平的智能裝備)、信息化(產(chǎn)品、服務(wù)由物理到信息網(wǎng)絡(luò),智能化元件參與提高產(chǎn)品信息處理能力)、互聯(lián)化(建設(shè)工廠物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、工廠間互聯(lián)網(wǎng),裝備實現(xiàn)集成)、智能化(通過傳感器和機器視覺等技術(shù)實現(xiàn)智能監(jiān)控、決策)。
我國目前仍處于“工業(yè)2.0”(電氣化)的后期階段,“工業(yè)3.0”(信息化)還待普及,“工業(yè)4.0”正在嘗試盡可能做一些示范,制造的自動化和信息化正在逐步布局。
1. 自動化生產(chǎn)線集成
國內(nèi)系統(tǒng)集成商正在崛起。系統(tǒng)集成方案解決商處于相對于智能設(shè)備的下游應(yīng)用端,為終端客戶提供應(yīng)用解決方案,負責(zé)工業(yè)機器人軟件系統(tǒng)開發(fā)和集成。目前我國系統(tǒng)集成商多是從國外購買機器人整機,根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求,制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。
業(yè)務(wù)形式主要以大型項目(關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)線的集成,如機器人工作島)和工廠的產(chǎn)線技術(shù)改造為載體,對現(xiàn)有設(shè)備進行升級和聯(lián)網(wǎng),提供工業(yè)控制、傳動、通訊、生產(chǎn)與管理信息等方面的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)成套、設(shè)備集成及EPC工程等服務(wù)。
在系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域,外資系統(tǒng)集成商包括ABB、柯瑪、KUKA等,國內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)集成商包括新松機器人、大連奧托、成焊寶瑪、曉奧享榮等。
應(yīng)用市場主要集中于汽車工業(yè),市場規(guī)模已超百億。目前國內(nèi)智能制造系統(tǒng)集成領(lǐng)域,大部分集中于汽車工業(yè),2016年國內(nèi)機器人下游應(yīng)用領(lǐng)域中,占比最大的是汽車制造(48%),其次是3C制造(24%)。
根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù),2015年汽車整車、零部件制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額分別為2724.16 億、8685.49億,若按整車及零部件行業(yè)機器人占固定資產(chǎn)投資額比值分別為1%、0.2%來估計機器人本體市場規(guī)模,并在此基礎(chǔ)上估計系統(tǒng)集成市場規(guī)模,則2016年系統(tǒng)集成市場空間就已達134-178億。
中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測顯示,至2020年系統(tǒng)集成規(guī)模有望接近830億,2016-2020年期間復(fù)合增速可達20%。
其他應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴圍。隨著國內(nèi)自主品牌整車企業(yè)的崛起,近年來國內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)份額開始不斷提升,機器人產(chǎn)品認可度的不斷提高,系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域也擴展至一般工業(yè);
根據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù),2016年上半年國產(chǎn)工業(yè)機器人應(yīng)用行業(yè)進一步拓寬至農(nóng)副食品加工業(yè),酒、飲料和精制茶制造業(yè),醫(yī)藥制造業(yè),餐飲業(yè)等,較2014年增加6個行業(yè)中類、21個行業(yè)小類;
其中金屬制造業(yè)行業(yè)和以家用電器制造、電子元器件、計算機和外部設(shè)備制造等為代表的電器機械和器材制造行業(yè),在國產(chǎn)工業(yè)機器人銷售總量中的占比最高,分別占31%和23%,汽車以外其它領(lǐng)域的系統(tǒng)集成正在迅速增加。
2. 自動化裝備
工業(yè)機器人
工業(yè)機器人銷量得到快速提升。由于人工成本的增加和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求,我國的工業(yè)機器人自2010年始,表現(xiàn)了大幅增長,此后銷量增速保持在20%-50%的較高水平。
根據(jù)IFR初步統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年我國工業(yè)機器人銷量已高達9萬臺,較2015年增長31.28%,顯著高于全球工業(yè)機器人14%的銷量增速,其中中國工業(yè)機器人銷量占全球銷量比重以達31%,我國工業(yè)機器人的需求有了顯著增長,成為全球的重要市場。
目前工業(yè)機械人需求仍高度依賴進口,每年的進口量往往高于當(dāng)年銷量,但2015年數(shù)據(jù)已顯示進口量4.67萬臺低于當(dāng)年銷量的6.85萬臺,可見我國自主生產(chǎn)的工業(yè)機器人也逐步得到市場的認可。
我國工業(yè)機器人密度仍偏低。從工業(yè)機器人的普及使用情況看,截止2015年我國每萬人擁有工業(yè)機器人的數(shù)量已升至49臺,雖然仍顯著低于全球每萬人69臺,但較2011年我國每萬人10臺已有顯著提升,目前水平已接近2010年時全球的每萬人50臺。
2013年工信部曾下發(fā)《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出到2020年機器人密度達到100。由此預(yù)計,截止2020年,我國工業(yè)機器人有50萬臺的需求空間,按照年均10萬臺及均價10萬/臺來估算,在不考慮出口的情況下,國內(nèi)工業(yè)機器人本體的市場空間未來5年每年保守估計均有100億。
行業(yè)發(fā)展主要受制于重要核心零部件 、工控系統(tǒng)依賴于進口。工業(yè)機器人的核心零部件主要包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三部分,對應(yīng)著執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng),多軸工業(yè)機器人的成本中分別占比分別為36%、24%、12%。
其中減速器成本占比較最大且對精度要求高,而全球減速器行業(yè)集中度較高,目前基本被日本的納博特斯克(Nabtesco)和哈默納科(Harmonic Drive)所壟斷,全球市場份額超75%;控制器方面,復(fù)雜高端工業(yè)機器人的控制器對進口依賴較高,中低端機器人的控制器國內(nèi)基本能夠?qū)崿F(xiàn)自給;
而伺服電機的技術(shù)門檻相對較低,與國際差距相對較小,目前國內(nèi)部分企業(yè)已能實現(xiàn)自給,如埃斯頓、新時達的部分機器人已開始使用自行研制的控制器和伺服系統(tǒng),但高端市場仍被日本、歐美名企占據(jù),占據(jù)近80%的市場份額。
數(shù)控機床
目前我國數(shù)控機床已有較高產(chǎn)量水平。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床,該控制系統(tǒng)能夠處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序,通過信息載體輸入到數(shù)控裝置,經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出控制信號,控制機床動作,從而自動進行零件加工。
數(shù)控機床主要用于金屬切削和金屬成形,從結(jié)構(gòu)上來看,2015年1-10月年中國數(shù)控金屬切削機床、數(shù)控金屬成形機床(數(shù)控鍛壓設(shè)備)產(chǎn)量分別為19.7萬臺、2.0萬臺,同比下降7.1%、4.6%,但仍保持較高產(chǎn)量水平。
根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預(yù)測,預(yù)計我國2017年數(shù)控金屬切削機床、數(shù)控金屬成形機床(數(shù)控鍛壓設(shè)備)產(chǎn)量將分別達到25.3萬臺、2.76萬臺,未來五年(2017-2021)年均復(fù)合增長率約分別為3.47%、6.33%。
高端數(shù)控仍處于起步階段。我國目前處于數(shù)控機床的智能化技術(shù)起步階段,現(xiàn)階段大部分的數(shù)控機床還不具備智能化功能,自主生產(chǎn)的數(shù)控機床主要以中低端產(chǎn)品為主,高端數(shù)控機床(數(shù)控系統(tǒng))主要依靠進口,2016年我國數(shù)控機床進口額約26億美元。
國內(nèi)機床行業(yè)市場集中度并不高,主要的市場參與者包括沈陽、大連、濟南、秦川等機床廠,進口數(shù)控機床主要來自西門子、發(fā)那科、三菱等外企;數(shù)控系統(tǒng)方面,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要為華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大連光洋、沈陽高精和航天數(shù)控等。
目前這5家數(shù)控企業(yè)均對數(shù)控系統(tǒng)軟硬件平臺等一批高端數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)有所突破,高端數(shù)控機床被列入“中國制造2025”目標,到2020年,國內(nèi)市場占有率超過70% 。
目前該行業(yè)的示范效用已取得了一定成果, 由云南CY集團承擔(dān)的工信部《高檔數(shù)控車床制造數(shù)字化車間的研制與示范應(yīng)用》于2016年8月通過驗收,該項目的關(guān)鍵設(shè)備數(shù)控化率100%。
3. 工業(yè)信息化
工業(yè)信息化以工業(yè)軟件為主,工業(yè)軟件是指在工業(yè)領(lǐng)域進行設(shè)計、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)應(yīng)用的軟件,可以被劃分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和中間件(介于這兩者之間),其中系統(tǒng)軟件為計算機使用提供最基本的功能,并不針對某一特定應(yīng)用領(lǐng)域;
應(yīng)用軟件則能夠根據(jù)用戶需求提供針對性功能,在智能制造流程中,工業(yè)軟件主要負責(zé)從事生產(chǎn)控制、運營管理、研發(fā)設(shè)計等方面進行優(yōu)化、仿真、呈現(xiàn)、決策等職能。
全球各類工業(yè)軟件發(fā)展呈較大差異。由于制造企業(yè)的不同發(fā)展階段,對工業(yè)軟件的功能和技術(shù)需求也會出現(xiàn)差異,從而導(dǎo)致每一類工業(yè)軟件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中呈現(xiàn)較大差異。
根據(jù)Gartner統(tǒng)計,2011年以來,全球工業(yè)軟件市場規(guī)模每年保持約6%的速度增長。其中研發(fā)設(shè)計類軟件的重要性有所提升,制造企業(yè)在產(chǎn)品生命周期各階段對仿真軟件的應(yīng)用增多,CAE軟件在制造業(yè)各領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,保持8%左右的增速;
傳統(tǒng)管理軟件穩(wěn)步增長,管理軟件市場進入成熟期,規(guī)模保持平穩(wěn)上升,增速有所放緩;ERP等相對成熟的市場加快轉(zhuǎn)向按需付費的軟件服務(wù)模式,在一定程度上影響了行業(yè)收入的增長速度。近年來,生產(chǎn)管理類軟件市場空間進一步打開,MES軟件成為智能工廠多個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)交換的核心。
截止2015年全球MES軟件的規(guī)模達到78億美元,維持17%左右的高增長率。客戶管理和供應(yīng)鏈管理軟件的高速增長也反映出制造企業(yè)順應(yīng)“網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造”的要求,更加重視與消費者和產(chǎn)業(yè)鏈的信息交流。
目前產(chǎn)業(yè)格局仍是歐美企業(yè)主導(dǎo)。從產(chǎn)業(yè)格局看,目前全球工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)主要由歐美企業(yè)主導(dǎo),呈“兩極多強”態(tài)勢,SAP、Siemens在多個領(lǐng)域均嶄露頭角,而IBM、達索系統(tǒng)和Salesforce.com在各自專業(yè)領(lǐng)域形成了一定優(yōu)勢。
其中ERP軟件產(chǎn)業(yè)格局相對穩(wěn)定,SAP和Oracle兩家企業(yè)占據(jù)主導(dǎo),屬于一線ERP軟件,Infro、Sage、Microsoft隸屬二線;在CRM領(lǐng)域中,Salesforce 占據(jù)全球CRM市場第一位,且發(fā)展迅速,其成功來自基于SaaS的云服務(wù)模式;
CAD產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)者是Autodesk和達索系統(tǒng),且隨著仿真、設(shè)計技術(shù)與先進技術(shù)的結(jié)合,逐漸出現(xiàn)新的參與者;MES軟件具有較強的行業(yè)應(yīng)用特性,與特定的行業(yè)關(guān)系緊密,需要大量行業(yè)領(lǐng)域知識的積累,因此形成不同MES廠家占據(jù)不同行業(yè)的局面。
國內(nèi)企業(yè)市占比偏低,水平與領(lǐng)先企業(yè)有較大差距。在國內(nèi)市場方面,國產(chǎn)軟件企業(yè)在研發(fā)設(shè)計、業(yè)務(wù)管理和生產(chǎn)調(diào)度、過程控制三類軟件中均有一定市場份額,但在某些細分領(lǐng)域仍與國外領(lǐng)先軟件企業(yè)差距較大,屬于行業(yè)末端跟隨者的角色。
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