文|東灘智庫

從自動化工廠到智能工廠，已成為引領(lǐng)智能制造發(fā)展的新趨勢?，F(xiàn)在全球的主要制造業(yè)發(fā)達國家，都在以工業(yè)4.0為指導(dǎo)推動燈塔工廠或是智能工廠的建設(shè)，中國也在積極推進智能制造示范工廠及其優(yōu)秀場景的建設(shè)。而圍繞智能工廠建設(shè)，除了數(shù)控機床、工業(yè)機器人、增材制造等執(zhí)行層產(chǎn)品，已形成了以系統(tǒng)集成服務(wù)為主的產(chǎn)業(yè)鏈和服務(wù)生態(tài)。

一、智能工廠的產(chǎn)業(yè)鏈解構(gòu)

智能工廠是通過信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，將工廠內(nèi)生產(chǎn)資源、生產(chǎn)要素、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)制造、管理等各環(huán)節(jié)高度協(xié)同，實現(xiàn)以訂單為導(dǎo)向、以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的自動化、智能化生產(chǎn)模式的現(xiàn)代工廠。

1、智能工廠的5層架構(gòu)

智能工廠的架構(gòu)分為5個層面，自下而上分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、智能裝備層、智能產(chǎn)線層、智能車間層和工廠管控層。

基礎(chǔ)設(shè)施層包括工廠網(wǎng)絡(luò)、車間聯(lián)網(wǎng)、信息安全、視頻監(jiān)控、身份識別等基礎(chǔ)功能構(gòu)件；智能裝備包括智能生產(chǎn)設(shè)備、能源監(jiān)控設(shè)備、智能物流設(shè)備、智能檢測設(shè)備，我們在前幾期講的細分產(chǎn)業(yè)主要為智能生產(chǎn)設(shè)備；智能產(chǎn)線層包括自動化/柔性生產(chǎn)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(tǒng)。

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(yè)生產(chǎn)中的各類作業(yè)活動，是各種智能制造技術(shù)的集大成者。

2、智能工廠的三種發(fā)展模式

一是從生產(chǎn)過程自動化到智能工廠。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能工廠的重點，在于基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變，從生產(chǎn)過程數(shù)字化建設(shè)起步，推進生產(chǎn)管理一體化、供應(yīng)鏈協(xié)同化和產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

二是從智能制造生產(chǎn)單元到智能工廠。在機械、家用電器、電子信息等離散制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能工廠的重點，在于從單臺設(shè)備自動化和產(chǎn)品智能化入手，推動各個生產(chǎn)單元之間的協(xié)同運作，推進車間級和企業(yè)級系統(tǒng)集成，推動生產(chǎn)和服務(wù)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(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能工廠的重點，實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制模式的創(chuàng)新，建設(shè)柔性制造系統(tǒng)，推進設(shè)計虛擬化，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，推進制造網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化。

3、智能工廠的產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

作為企業(yè)各個智能制造單元的系統(tǒng)集成，智能工廠產(chǎn)業(yè)鏈涉及多個層次解決方案和眾多軟硬件系統(tǒng)，主要包括軟硬件基礎(chǔ)件、局部解決方案和整體集成設(shè)計三部分。

從整體集成設(shè)計看，包括數(shù)字化車間、數(shù)字工廠和智能工廠三個層次，信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合不斷深化。從局部解決方案看，包括輔助及設(shè)計系統(tǒng)、柔性裝備系統(tǒng)、加工數(shù)字化系統(tǒng)、智能包裝系統(tǒng)、仿真及檢測系統(tǒng)、控制及執(zhí)行系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、企業(yè)資源計劃、管理系統(tǒng)等。從軟硬件基礎(chǔ)件看，包括共性技術(shù)、工業(yè)軟件、元器件及零部件三大類。

二、智能工廠的產(chǎn)業(yè)前景

從全球來看，智能工廠系統(tǒng)集成市場持續(xù)增長，據(jù)Markets and Markets發(fā)布的報告顯示，預(yù)計2021年全球智能工廠市場規(guī)模預(yù)計達到801億美元，到2026年這一數(shù)據(jù)有望增至1349億美元，期間年復(fù)合增長率達到11%。

從國內(nèi)來看，隨著智能工廠建設(shè)成為智能制造的新趨勢，2020-2021年中國智能制造系統(tǒng)集成市場呈現(xiàn)加速增長態(tài)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(guī)?？?，66%的標桿智能工廠建設(shè)投資總體規(guī)模超億元，45%的智能工廠建設(shè)項目資金總體投入在1-5億區(qū)間；億元以下的項目多以智能化改造、信息化升級、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用等單點應(yīng)用為主。

1、智能工廠的行業(yè)應(yīng)用

從行業(yè)應(yīng)用看，智能工廠系統(tǒng)集成服務(wù)主要集中在電子、汽車、機械裝備三大行業(yè)，根據(jù)中國數(shù)字網(wǎng)（e-works）發(fā)布的2020年首批標桿智能工廠名單，電子、汽車、機械裝備企業(yè)數(shù)量合計占比72%。

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

從應(yīng)用場景看，智能工廠系統(tǒng)集成市場涉及的細分領(lǐng)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(tǒng)、加工環(huán)節(jié)數(shù)字化系統(tǒng)、智能輸送系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃。

2、智能工廠的產(chǎn)業(yè)政策

在產(chǎn)業(yè)政策方面，從《中國制造2025》就提出了，要在十大重點領(lǐng)域試點建設(shè)智能工廠、數(shù)字化車間，后續(xù)的智能制造相關(guān)規(guī)劃政策，基本都將智能工廠作為未來的發(fā)展目標，鼓勵在重點領(lǐng)域建設(shè)智能工廠，鼓勵探索智能制造新模式，鼓勵系統(tǒng)集成服務(wù)企業(yè)發(fā)展。

這里重點介紹一下《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》的相關(guān)內(nèi)容，主要內(nèi)容要點包括：要建設(shè)智能制造示范工廠，實現(xiàn)泛在感知、數(shù)據(jù)貫通、集成互聯(lián)、人機協(xié)作和分析優(yōu)化，建設(shè)智能場景、智能車間和智能工廠；通過智能車間/工廠建設(shè)，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(yè)開展多場景、多層級應(yīng)用示范，培育推廣智能化設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模定制、共享制造、智能運維服務(wù)等新模式。

三、智能工廠的產(chǎn)業(yè)主體構(gòu)成

近年來，迎合智能制造技術(shù)的發(fā)展，在國家規(guī)劃政策引領(lǐng)下，各行業(yè)企業(yè)紛紛投身智能制造系統(tǒng)集成服務(wù)。根據(jù)我們的研究，主要可以分為四類企業(yè)。

一是自動化和機器人公司，基于關(guān)鍵硬件設(shè)備研發(fā)和服務(wù)，拓展工業(yè)自動化解決方案，衍生提供解決方案服務(wù)，如工業(yè)機器人提供商提供機器人同時提供系統(tǒng)集成服務(wù)。代表企業(yè)有匯川技術(shù)、埃斯頓、新松機器人等。

二是綜合型整體解決方案供應(yīng)商，包括很多創(chuàng)業(yè)科技公司，均以共性智造集成服務(wù)為主，具有實施智能制造軟硬件一體化系統(tǒng)解決方案能力。代表企業(yè)有中控技術(shù)、研華科技等。

三是由設(shè)計單位或科研院所發(fā)展而來的智能工廠解決方案供應(yīng)商，主要為企業(yè)提供基于信息模型的工廠全生命周期服務(wù)，能夠為企業(yè)提供設(shè)計運營一體化的集成服務(wù)。代表企業(yè)有機械工業(yè)設(shè)計院等。

四是實業(yè)領(lǐng)域企業(yè)延伸專業(yè)領(lǐng)域的智能制造集成服務(wù)，汽車、電子、家電、機械等制造企業(yè)，結(jié)合智能化改造升級經(jīng)驗和積累，拓展柔性化生產(chǎn)及集成服務(wù)。代表企業(yè)有海爾集團、三一集團等。

鏈接：中控技術(shù)的“區(qū)域+行業(yè)+產(chǎn)品”模式

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

在業(yè)務(wù)布局上，中控技術(shù)從產(chǎn)品型向整體解決方案型公司轉(zhuǎn)型，構(gòu)建“區(qū)域+行業(yè)+產(chǎn)品”的組織架構(gòu)，通過前中后臺分工協(xié)作、“5S店+S2B平臺”運營模式快速響應(yīng)客戶。中控技術(shù)現(xiàn)已在國內(nèi)30個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）及南亞、東南亞、中東等海外地區(qū)設(shè)有區(qū)域事業(yè)部、分公司、辦事處等機構(gòu)，核心產(chǎn)品已應(yīng)用至30多個國家。

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

四、智能工廠的產(chǎn)業(yè)組織特征

智能工廠產(chǎn)業(yè)包括豐富的應(yīng)用場景，大部分企業(yè)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(shù)的企業(yè)能夠獲得高利潤，一大部分以系統(tǒng)集成為主的企業(yè)，盈利能力并不高。從企業(yè)選址的驅(qū)動因素看，主要包括創(chuàng)新資源集聚和應(yīng)用場景落地兩個方面。

1、創(chuàng)新資源集聚區(qū)域

智能工廠產(chǎn)業(yè)涉及多個層次的智能制造技術(shù)集成服務(wù)，具有較高的技術(shù)壁壘和人才壁壘。智能工廠是一項涉及眾多學(xué)科知識、涵蓋眾多領(lǐng)域的技術(shù)密集型行業(yè)，涉及的學(xué)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(guī)劃和系統(tǒng)集成綜合能力。智能制造系統(tǒng)集成具有非標準化特性，要求各類專業(yè)人員必須具備深厚的行業(yè)經(jīng)驗積累，包括系統(tǒng)設(shè)計人才、機械和電氣設(shè)計制造專業(yè)人才、軟件編程專業(yè)人才等。

較高的技術(shù)壁壘和人才壁壘，使得智能工廠服務(wù)企業(yè)更容易選址于創(chuàng)新資源豐富的區(qū)域。智能工廠系統(tǒng)集成主要是由軟件和解決方案驅(qū)動的，無論是哪種類型的系統(tǒng)集成商，總是傾向于向信息軟件產(chǎn)業(yè)人才密集的區(qū)域集聚，如北京、上海、深圳、杭州等城市。

2、應(yīng)用場景落地區(qū)域

應(yīng)用場景落地區(qū)域，制造業(yè)發(fā)達地區(qū)，場景落地市場需求旺盛，有利于吸引智能制造系統(tǒng)集成商。2021年度智能制造示范工廠揭榜單位共110個，其中數(shù)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(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)域，主要為京津冀、長三角及珠三角地區(qū)。從城市來看，智能工廠系統(tǒng)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(fā)布《浙江省培育建設(shè)“未來工廠”試行方案》，大力推進制造業(yè)升級和智能工廠建設(shè)。同時，杭州也培育了一批智能工廠服務(wù)企業(yè)，如中控技術(shù)、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(wǎng)絡(luò)等。