工業互聯網市場研究:5G解決了阻礙工業數字化轉型的大問題

信息化和工業化是兩個歷史發展階段。在一步步走來過後,製造業變革與數字經濟的發展出現了歷史性交匯,從而使得全球新一輪產業變革蓬勃興起。


這場變革我們把它叫做工業互聯網。


工業互聯網市場研究:5G解決了阻礙工業數字化轉型的大問題


工業互聯網是鏈接工業全系統、全產業鏈、全價值鏈,支撐工業智能化發展的關鍵基礎設施,是新一代信息技術與製造業深度融合所形成的新興業態和應用模式,是互聯網從消費領域向生產領域、從虛擬經濟向實體經濟拓展的核心載體。


作為一個巨大的體系,工業互聯網不是一個簡單的平臺,而是將對整個工業製造業產生巨大變革的系統。目前工業互聯網有兩大內涵。一個是網絡基礎建設,其中包括工廠內網、工廠外網與標識解析。另一個則是新的業態與商業模式,類似於互聯與移動互聯網的關係。圍繞著這一新業態和商業模式,將會產生一系列新興技術與產業,如智能生產、個性定製、網絡化協同等。


工業互聯網有著業界公認的三大體系,即網絡、數據、安全。其中網絡是基礎、數據是核心、安全是保障。


因此,工業互聯網的產業鏈按照架構可以劃分成六個層次,分別是設備層、網絡層、平臺層、軟件層以、應用層以及安全體系。設備層包括智能生產設備、生產現場智能終端、嵌入式軟件及工業數據中心;網絡層包括工廠內部和外部的通信;平臺層包括協同研發、協同製造、信息交易和數據集成等工業雲平臺;軟件層包括研發設計、信息管理和生產控制軟件,是幫助企業實現數字化價值的核心環節;應用層包括垂直行業應用、流程應用及基於數據分析的應用。此外,工業互聯網的安全體系滲透於以上各層中,是產業重要的支撐保障。


工業互聯網市場研究:5G解決了阻礙工業數字化轉型的大問題


在架構下,產業鏈根據細分領域又可重新大致分成五個部分。


第一,邊緣採集構建了工業互聯網平臺的數據基礎。


目前,工業數據採集核心企業由工業自動化企業和工業互聯網企業兩類企業構成。第一種企業從自身核心產品能力出發,主要為工業數據採集、提供接入設備,作為工業數據採集的源頭。國內主要企業有研華科技、安控、北自所等;第二種企業主要為工業數據採集提供工業網絡協議轉換、傳輸、安全等配套設備和服務,部分企業從原有優勢領域正在積極向製造業領域延伸發展。國內主要企業包括:和利時、中國電信、中興通訊、華為、名匠智能、映翰通網絡等。


第二,工業互聯網工業IaaS。


IaaS為用戶提供雲基礎設施服務,主要解決的是數據存儲和雲計算問題。國內IaaS企業可分為以下四類:第一類是互聯網巨頭,積累了技術和基礎設施,具有內容、渠道、用戶運營等優勢,主要公司有阿里雲、金山雲、百度雲、騰訊雲;第二類是新興創業龍頭,公司的先進技術驅動內生增長,能在垂直領域深耕競爭壁壘,主要公司有青雲、優刻得科技等;第三類是傳統IT公司轉型(包括傳統IDC、IT運營商、系統集成商等),具備豐富的硬件設備資源及成熟的銷售渠道體系,主要公司有華為、浪潮信息、世紀互聯、太極股份等;第四類是運營商陣營,擁有帶寬和通信資源等優勢積累,主要公司有中國電信、中國聯通、中國移動。


第三,工業互聯網工業PaaS。


PaaS是工業互聯網的核心,旨在面向製造業數字化、網絡化、智能化需求,構建基於海量數據採集、匯聚、分析的服務體系,支撐製造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的載體。


PaaS層有四大類型的企業。如,憑藉工業設備與經驗積累打造工業互聯網平臺的裝備和自動化企業,主要有西門子、ABB等國外企業;將數字化轉型成功經驗轉化為基於平臺服務能力的領先製造企業,國內主要企業有海爾、中國航天科工集團、三一集團有限公司;圍繞業務升級需求,藉助工業互聯網平臺實現能力拓展的軟件企業,主要企業有德國SAP公司,美國PTC公司;發揮技術優勢,將已有平臺向製造領域延伸的ICT企業,外國企業有IBM、亞馬遜、微軟,我國龍頭企業是華為。


第四,工業互聯網工業SaaS。


SaaS基於工業互聯網,承載工業知識和經驗,滿足特定需求研發工業應用軟件,即工業APP。國內佈局工業APP 的企業主要有航天雲網、東方國信、樹根互聯、徐工信息、青島海爾等。但在整體上,工業APP發展現狀還存在數量少、質量低以及發展慢等較多問題。


第五,工業安全。


工業信息安全貫穿整個工業互聯網,從事工業控制系統信息安全、工業互聯網安全、工業大數據安全、工業雲安全、工業電子商務安全等工作內容。


目前,工業信息安全企業分為四種類型。自動化背景的廠商,通過成立子公司或工控安全部門進入該領域,主要公司有浙江中控、和利時、三維力控等。傳統信息安全背景的廠商,成立工控安全部門或投資有工控安全業務的企業,主要公司有啟明星辰、綠盟、立思辰等。IT系統集成商,主要通過與專業的工業信息安全公司合作進入工業信息安全領域,如石化盈科、中油瑞飛、南瑞信通等。工業信息安全的廠商,通過整合信息安全和自動化化控制方面的人才,專注於開展工業信息安全領域業務的企業,如威努特、天地和興、安點科技等公司。


1968年1月1日,Dick Morley宿醉。就在這一天,他起草的一個備忘錄直接導致了可編程邏輯控制器的發明。而可編程邏輯控制器的誕生正是工業互聯網逐步演變的開始。


1969年,第一臺可編程控制器(PDP-14)在通用汽車公司的生產線上試用後,效果顯著。此後,在1971年第一代微處理器問世。人們很快將其引入可編程邏輯控制器,使可編程邏輯控制器增加了運算、數據傳送及處理等功能,完成了真正具有計算機特徵的工業控制裝置。


到了1983年,以太網標準化以及PC發展起來後,為了方便和反映可編程控制器的功能特點,科學家正式把可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。


其實,自80年代以來,隨著計算機技術全面引入到可編程控制器中,PLC的功能發生了飛躍。由於更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計和模擬量運算,PID功能及極高性價比奠定了PLC在現代工業中的地位,逐漸在世界先進工業國家中獲得廣泛應用。


時間來到2011年,通用電器公司總裁Jeffrey R. Immelt首次提出了工業互聯網的概念,被普遍看作是“第四次工業革命”。


2013年6月,通用電氣再次提出了工業互聯網革命,其中伊梅爾特在演講中稱,工業互聯網的目標是升級那些關鍵的工業領域。屆時,一個開放、全球化的網絡,將人、數據和機器連接起來。


2014年3月,通用電器與AT&T、Cisco、IBM、Intel等5家企業聯手組建了美國工業互聯網聯盟(IIC),並將這一概念大力推廣開來,打造工業互聯網生態體系。


隨後的幾年,全球許多國家和企業都相繼在工業互聯網進行大力投資。如,英國出臺製造2050,法國制定“新工業法國”戰略,緊跟全球工業互聯網發展動向,加大對本國工業互聯網技術突破、產業佈局、金融服務的支持力度。日本提出了“互聯工業”戰略,試圖將人、設備、系統、技術等相互連接起來,以創造新的附加值和解決相關的社會問題。韓國將機器人、人工智能、自動駕駛和3D打印確立為智能製造產業發展的主攻方向。工業互聯網的基礎領域迅速擴展,工業連接、高級分析、基於條件的監控、預測維護、機器學習和增強現實等方面逐步得到落實。


2018年,全球工業互聯網市場已經達到3518億美元。工業互聯網平臺應用場景分佈顯示,2018年全球工業互聯網在設備管理為33%,全流程系統優化為9%,生產管理優化與生產監控分析為8%,能耗與排放管理和供應鏈管理為7%,產後服務為、質量管理為、客戶關係管理分別為5%,財務人力管理為4%,金融服務為4%,安全管理為2%,數字化設計與仿真驗證2%以及數字化工藝與製造輔助為1%。


2020年全球工業互聯網領域投資規模將超過5000億美元。到2030年,工業互聯網將為全球經濟總量帶來超過15萬億美元的增量。


2016年2月,中國也成立了工業互聯網產業聯盟。在超過500家成員單位中,工業企業約佔35%,信息通信企業約佔35%,安全企業佔6%,境外企業佔7%,企業分別來自輕工行業、高端裝備、鋼鐵行業、電子信息、工程機械五個核心垂直細分行業。


那一年,中國工業互聯網市場總收入為3859億元。


與此同時,國家支持工業互聯網發展的政策也相繼出臺,具體從互聯網協議,工業互聯網體系架構到企業上雲指南等各個方面全方位的對工業互聯網的建設進行了部署。


工業互聯網市場研究:5G解決了阻礙工業數字化轉型的大問題


在國家政策大力支持,各省政府高額補貼的刺激下,我國製造企業,工業軟件服務商、工業設備提供商及ICT四類企業進行多路徑佈局,工業互聯網獲得飛速發展。


2018年,我國工業互聯網市場規模已經達到了4709億元。從細分市場結構上看,基礎設施、軟件與應用、通信與平臺、工業安全的規模分別為1927、1299、1447、36億元,佔比分別是40.9%、30.7%、27.6%、0.8%。此外,我國工業互聯網平臺數量實現了快速發展,數量已高達269個,超過了國外工業互聯網平臺總和,其中269個平臺類產品由製造企業構建的工業互聯網平臺佔比就高達46%。


工業互聯網市場研究:5G解決了阻礙工業數字化轉型的大問題


整體而言,目前全球工業互聯網尚處於初期發展階段,全球範圍內也僅有通用電氣和西門子的工業互聯網平臺較為成熟。而我國工業互聯網由於起步較晚,因此仍與國外存在一定差距。


在邊緣採集層面,我國缺乏工控領域的領軍企業,95%中高端PLC市場、50%以上的DCS市場被跨國公司壟斷,國產化的工控自動化核心部件產品僅佔35%的市場份額。在工業PaaS層上,整合控制系統、通信協議、生產裝備、管理工具、專業軟件等各類資源的能力不足,集業務流程諮詢、軟件部署實施、平臺二次開發、系統運行維護等於一體的綜合能力欠缺。在工業SaaS層上,高端工業軟件主要依賴進口,同時缺乏相關開發者社區。


然而,2018-2020年僅是我國工業互聯網建設的起步階段,過程發展所取得效果是比較顯著的。具體表現為,標識解析體系不斷完善,平臺供給能力持續提升,融合應用範圍加快拓展,安全保障體系在逐步構建。據前瞻產業研究院報告,2020年,我國工業互聯網市場預期增速達到15%,萬億市場規模指日可待。


5G是推動工業互聯網的重要一環。


連接問題一直以來是阻礙工業製造業數字化轉型的大問題。現在,5G的技術的突破將連接、安全和集中計算的能力帶給工業,助推工業互聯網爆發,將有力提升數據傳輸的效率,極大提升工業互聯網的能力。


相比較國外,我國在5G領域的優勢很明顯。在5G標準必要專利方面,遠遠高於美國、韓國、芬蘭等主要國家。更重要的是,對於5G,包括系統芯片、設備、終端測試在內的產業鏈,所有主要環節都有國內公司參與,並且達到了商用水平。目前全球能夠提供完整端到端的5G電信設備商,也只有中興和華為兩家。


因此,隨著2020年我國5G商用逐步落地,工業互聯網發展有望進一步提速,未來短時間內有望超過全球工業互聯網早期擁有發展優勢的國家。據Mordor Intelligence預測,2024年全球工業互聯網市場規模有望從2018年的3518億美元增至9211億美元。而在2024年,我國工業互聯網市場規模將達到1.3萬億元規模。



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