智能制造行業(yè)：智能制造系統(tǒng)全景圖

1、資料來源：工業(yè)4.0，艾瑞咨詢，輕軟英泰，平安證券研究所智能制造系統(tǒng)全景圖數(shù)據(jù)庫（信息空間）實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù)研發(fā)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)訂單數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)工藝數(shù)據(jù)歷 史 數(shù) 據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)售后數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有 線 通 信無 線 通 信控制層（多為嵌入式，是軟硬結(jié)合之處）：操作面板，PLC，其他類型控制器，傳感器硬件網(wǎng)絡(luò)（物理空間）智能裝備產(chǎn)品CRM客戶管理市場(chǎng)管理SCM供應(yīng)商管理庫存管理WMS物料識(shí)別物料傳輸倉儲(chǔ)管理自動(dòng)分揀PDMBOM管理工藝數(shù)據(jù)管理SCADA/DCS現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)過程報(bào)警設(shè)備控制數(shù)據(jù)處理人機(jī)界面事故追憶執(zhí)行生產(chǎn)并實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)下達(dá)生產(chǎn)指令軟件PLMPlatform（信息空間）企業(yè)層下達(dá)生產(chǎn)指令反饋生

2、產(chǎn)情況操作層ERP財(cái)務(wù)管理采購管理主數(shù)據(jù)管理交貨管理人事管理流程制作MES任務(wù)分解生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)設(shè)備管理能源管理質(zhì)量管理KPI分析調(diào)度排產(chǎn)報(bào)表看板要點(diǎn)總結(jié)制造業(yè)升級(jí)，大國行動(dòng)刻不容緩：隨著我國人力成本不斷上升、制造業(yè)增長動(dòng)力持續(xù)放緩， 且面臨著日益縮短的產(chǎn)品創(chuàng)新周期，以智能制造推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)已經(jīng)刻不容緩。針對(duì)智能制造的 大課題，制造業(yè)大國們予以國家戰(zhàn)略層面的重視，美國提出先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃，日本提出 工業(yè)價(jià)值鏈計(jì)劃，德國提出工業(yè)4.0戰(zhàn)略，中國也于2015年發(fā)布了中國制造2025 ，核心都是 通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高制造業(yè)水平。由德國提出的工業(yè)4.0概念，是最具有歷史觀、落地方案最 具體的概念。工業(yè)

3、4.0兩大核心概念，信息物理融合系統(tǒng)（CPS）、產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）：CPS和 PLM是工業(yè)4.0中最核心的兩個(gè)概念。CPS，是由具備物理輸入輸出，且可相互作用的單元組成的 網(wǎng)絡(luò)；新技術(shù)的發(fā)展使得硬件和軟件之間的界限逐漸弱化，人機(jī)交流成本大大降低。PLM，是指 對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行管理，從最初的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)劃，到生產(chǎn)工程的建設(shè)和生產(chǎn)（包括物流），再到產(chǎn)品的使用和服務(wù)。典型的智能制造系統(tǒng)與人體系統(tǒng)有很大相似性：典型的智能制造系統(tǒng)由3大部分組成，分別 是信息空間、物理空間、通信系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)與人體結(jié)構(gòu)有很大的相似性，信息空間負(fù)責(zé)信息的 存儲(chǔ)、處理、決策，類似人類的大腦/小腦；物

4、理空間類似于人類的四肢軀干，負(fù)責(zé)具體動(dòng)作執(zhí) 行生產(chǎn)；通信系統(tǒng)類似人類的神經(jīng)纖維，負(fù)責(zé)軟件與軟件、軟件與硬件、硬件與硬件之間的信息 傳輸。軟硬件齊頭并進(jìn)，國產(chǎn)替代大有可為：在中國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的過程中，智能 制造領(lǐng)域的軟硬件均在逐漸實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。2019年我國工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1949億元，同比增長 16，預(yù)計(jì)2021年將超過2631億元，用友、廣聯(lián)達(dá)、寶信、東軟等國內(nèi)供應(yīng)商已在各細(xì)分產(chǎn)品賽 道躋身前列。作為智能裝備的代表，2018年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷量超過15萬臺(tái),占全球36.5 ，其中 內(nèi)資品牌銷量4.1萬臺(tái)，市占率達(dá)27 ，埃斯頓、埃夫特等公司成為國產(chǎn)替代的排頭兵。目錄 Conte

5、nt工業(yè)4.0智能制造概述典型的智能制造系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模和競爭格局 要點(diǎn)總結(jié)及風(fēng)險(xiǎn)提示制造業(yè)升級(jí)，大國行動(dòng)刻不容緩資料來源：艾瑞咨詢，平安證券研究所美、日、德、中四國制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略制造業(yè)升級(jí)是所有制造業(yè)大國面臨的共同課題：（1）如何將高毛利留住的同時(shí)，將制造業(yè) 留在本國；（2）如何保持自身制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)，而不是轉(zhuǎn)變成劣勢(shì)；（3）如何克服逐漸升高 的人力成本。各國高度重視，均有相應(yīng)戰(zhàn)略出臺(tái)：（1）美國，先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革 命（GE提出）；（2）日本，工業(yè)價(jià)值鏈計(jì)劃；（3）德國，工業(yè)4.0戰(zhàn)略；（4）中國，中國 制造2025。核心都是通過數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，提高制造業(yè)的水平。中國制造2025

6、：2025年制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)智能化資料來源：中國制造2025、中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新 ，平安證券研究所2015年5月19日，中國制造2025：為中國制造業(yè)未來10年設(shè)計(jì)頂層規(guī)劃和路線圖，實(shí)現(xiàn) 中國制造向中國創(chuàng)造、中國速度向中國質(zhì)量、中國產(chǎn)品向中國品牌三大轉(zhuǎn)變。2014年10月10日, 中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新：工業(yè)4.0對(duì)于未來中德經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有 重大意義，該進(jìn)程應(yīng)由企業(yè)自行推進(jìn)，兩國政府應(yīng)為企業(yè)參與該進(jìn)程提供政策支持。緊密圍繞重點(diǎn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵 環(huán)節(jié)，開展新一代信息技術(shù) 與制造裝備融合的集成創(chuàng)新 和工程應(yīng)用。到2020年，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能化水平顯著提升，試點(diǎn)示范項(xiàng)目運(yùn)營成本降低30

7、 ，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短30 ， 不良品率降低30 。到2025 年，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)智 能化，試點(diǎn)示范項(xiàng)目運(yùn)營成 本降低50 ， 產(chǎn)品生產(chǎn)周期 縮短50 ，不良品率降低50中國制造2025新一代信 息技術(shù)生物醫(yī)藥 及高性能 醫(yī)療器械新材料農(nóng)機(jī)裝備電力裝備節(jié)能與新 能源汽車先進(jìn)軌道 交通裝備海工裝備航空航天 裝備高檔機(jī)床 和機(jī)器人中國制造2025的十大領(lǐng)域和五大重點(diǎn)工程國家制造業(yè) 創(chuàng)新中心建設(shè)智能制造工業(yè)強(qiáng)基綠色制造高端裝備創(chuàng)新智能制造發(fā)展的三大背景：人力成本上升，制造業(yè)動(dòng)能走弱，創(chuàng)新周期縮短我國制造業(yè)平均工資(元/年)不斷上升的人力成本： 2018年我國制造業(yè)平均工 資為6.46 萬元/年

8、， 2013- 2018 五年復(fù)合增長率8.5不斷放緩的制造業(yè)增長動(dòng) 力： 上一個(gè)階段中國的快 速發(fā)展， 受益于全球制造 業(yè)分工中的制造業(yè)轉(zhuǎn)移， 中國制造業(yè)占全球GDP的比例快速上升。2010 年之后，我國的制造業(yè)增長逐漸趨 緩，制造業(yè)對(duì)GDP增長的貢 獻(xiàn)率逐漸走低。不斷縮短的產(chǎn)品創(chuàng)新周期：各國布局科技創(chuàng)新，搶占 高附加值環(huán)節(jié)，創(chuàng)新周期 不斷縮短。0%1%2%3%4%5%中國制造業(yè)GDP占全球GDP的比例 %我國各產(chǎn)業(yè)對(duì)GDP增長的貢獻(xiàn)率60000550005000045000400003500030000o 6500070000我國制造業(yè)平均工資 年 元我國制造業(yè)平均工資 年 元中國制造業(yè)占

9、全球GDP比例( )資料來源： wind， 工業(yè)4.0 ，平安證券研究所1009080706050403020100-10GDP累計(jì)同比貢獻(xiàn)率:第二產(chǎn)業(yè) 季 %GDP累計(jì)同比貢獻(xiàn)率:第一產(chǎn)業(yè) 季 % GDP累計(jì)同比貢獻(xiàn)率:第三產(chǎn)業(yè) 季 %1784年，瓦特發(fā)明 蒸汽機(jī)用于織布機(jī)1866年，西門子發(fā) 明大功率發(fā)電機(jī)1969年，第一個(gè)可 編程邏輯控制器， Modicon0842012年，德國產(chǎn)業(yè) 經(jīng)濟(jì)研究聯(lián)盟提出 CPS概念最具歷史觀的定義：工業(yè)4.0資料來源：工業(yè)4.0 ，平安證券研究所工業(yè)4.0是最具歷史觀的概念：歷史上共發(fā)生過3次工業(yè)革命，分別以機(jī)械化、電氣化、自動(dòng) 化為主要特征。三個(gè)工業(yè)階段

10、被稱為工業(yè)1.0，工業(yè)2.0，工業(yè)3.0，工業(yè)4.0時(shí)代正在到來。工業(yè)4.0不僅僅是工業(yè)3.0 的延續(xù)：計(jì)算機(jī)的發(fā)明，及在工業(yè)中的應(yīng)用，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，即工業(yè)3.0，但它主要強(qiáng)調(diào)中樞控制單元對(duì)運(yùn)動(dòng)單元的控制能力，對(duì)運(yùn)動(dòng)單 元對(duì)中樞控制單元的反饋和反應(yīng)、各運(yùn)動(dòng)單元之間的交流較少觸及，因此必然無法生成決策。從從業(yè)1.0，到工業(yè)4.0第一次工業(yè)革命 機(jī)械化第二次工業(yè)革命 電氣化第三次工業(yè)革命 自動(dòng)化第四次工業(yè)革命 智能化工業(yè)4.0的核心概念之一：CPS，信息物理融合系統(tǒng)資料來源：蘭光創(chuàng)新，平安證券研究所信息物理融合系統(tǒng)：CPS，Cyber-Physical System，由具備物理輸

11、入輸出，且可相互作用的 單元組成的網(wǎng)絡(luò)。強(qiáng)調(diào)各硬件單元之間的相互交流，進(jìn)一步的，可由交流衍生出決策。工業(yè)3.0和工業(yè)4.0區(qū)別在于自動(dòng)決策的層級(jí)：工業(yè)3.0中，控制單元僅對(duì)動(dòng)作的執(zhí)行做控制， 人仍要向控制單元發(fā)出指令；工業(yè)4.0中，軟件將替代大部分人類的決策過程，由中樞控制 軟件向受控單元網(wǎng)絡(luò)發(fā)出指令，安排資源調(diào)配、時(shí)間分配等，并接受受控單元網(wǎng)絡(luò)的反饋。各個(gè)階段物理空間和信息空間之間的關(guān)系工業(yè)4.0工業(yè)3.0工業(yè)2.0工業(yè)1.0工業(yè)4.0的核心概念之二：PLM，產(chǎn)品全生命周期管理資料來源：工業(yè)4.0 ，平安證券研究所利用軟件系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行協(xié)同管理產(chǎn)品全生命周期管理：PLM，Prod

12、uct Lifecycle Management，對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期 進(jìn)行管理，從最初的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)劃，到生產(chǎn)工程的建設(shè)和生產(chǎn)（包括物流），再到產(chǎn) 品的使用和服務(wù)。PLM是一種企業(yè)信息化的商業(yè)戰(zhàn)略：它實(shí)施一整套的業(yè)務(wù)解決方案，把人、過程和信息有效 集成在一起。生產(chǎn) 規(guī)劃生產(chǎn) 工程生產(chǎn)服務(wù)生產(chǎn) 設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)算法目錄 Content工業(yè)4.0-智能制造概述典型的智能制造系統(tǒng) 市場(chǎng)規(guī)模和競爭格局 要點(diǎn)總結(jié)及風(fēng)險(xiǎn)提示資料來源：工業(yè)4.0，艾瑞咨詢，輕軟英泰，平安證券研究所典型的智能制造系統(tǒng)：信息空間、物理空間、通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（信息空間）實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù)研發(fā)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)訂單數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)工藝數(shù)據(jù)歷

13、 史 數(shù) 據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)售后數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有 線 通 信無 線 通 信控制層（包括嵌入式，是軟硬結(jié)合之處）：操作面板，PLC，其他類型控制器，傳感器硬件網(wǎng)絡(luò)（物理空間）智能裝備產(chǎn)品CRM客戶管理市場(chǎng)管理SCM供應(yīng)商管理庫存管理WMS物料識(shí)別物料傳輸倉儲(chǔ)管理自動(dòng)分揀PDMBOM管理工藝數(shù)據(jù)管理SCADA/DCS現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)過程報(bào)警設(shè)備控制數(shù)據(jù)處理人機(jī)界面事故追憶執(zhí)行生產(chǎn)并實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)下達(dá)生產(chǎn)指令軟件PLMPlatform（信息空間）企業(yè)層下達(dá)生產(chǎn)指令反饋生產(chǎn)情況操作層ERP財(cái)務(wù)管理采購管理主數(shù)據(jù)管理交貨管理人事管理流程制作MES任務(wù)分解生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)設(shè)備管理能源管理質(zhì)量管理KPI分析調(diào)度排產(chǎn)報(bào)表看板附注：典

14、型的智能制造系統(tǒng)中部分英文縮寫專有名詞解釋匯總表資料來源：工業(yè)4.0，艾瑞咨詢，百度百科，wiki百科，輕軟英泰等，平安證券研究所縮寫英文全稱中文譯名解釋CPSCyber-Physical Systems信息物理融合系統(tǒng)一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computation、 Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí) 感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。CRMCustomer RelationshipManagement客戶關(guān)系管理企業(yè)用來管理與客戶之間關(guān)系的軟件系統(tǒng)DCSDistributed Control System集散控

15、制系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào) 的設(shè)計(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。ERPEnterprise Resource Planning企業(yè)資源計(jì)劃一種主要面向制造行業(yè)進(jìn)行物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成一體化管理的企業(yè) 信息管理系統(tǒng)，以管理會(huì)計(jì)為核心提供跨地區(qū)、跨部門、甚至跨公司整合物資資源 管理（物流）、人力資源管理（人流）、財(cái)務(wù)資源管理（財(cái)流）、信息資源管理（信息流）等信息。MESManufacturing Execution System制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí) 行管理系統(tǒng)位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)，為 操作人員

16、/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求 等)的當(dāng)前狀態(tài)。PCPersonal Computer個(gè)人電腦PDMProduct Data Management產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理一門用來管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息（包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、 權(quán)限信息等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)過程（包括過程定義和管理）的技術(shù)。PLCProgrammable Logic Controller可編程邏輯控制器專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，是一種軟件和硬件的結(jié) 合體。PLMProduct Lifecycle Management產(chǎn)品生命周期管理對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)

17、行管理，支持產(chǎn)品全生命周期信息的創(chuàng)建、管理、分 發(fā)和應(yīng)用的一系列應(yīng)用解決方案軟件。SCADASupervisory ControlAnd Data Acquisition數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。SCMSupply Chain Management供應(yīng)鏈管理執(zhí)行供應(yīng)鏈中從供應(yīng)商到最終用戶的物流的計(jì)劃和控制等職能。WMSWarehouse Management System倉庫管理系統(tǒng)通過入庫業(yè)務(wù)、出庫業(yè)務(wù)、倉庫調(diào)撥、庫存調(diào)撥和虛倉管理等功能，綜合批次管

18、理、 物料對(duì)應(yīng)、庫存盤點(diǎn)、質(zhì)檢管理、虛倉管理和即時(shí)庫存管理等功能綜合運(yùn)用的管理 系統(tǒng)，有效控制并跟蹤倉庫業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過程，實(shí)現(xiàn)完善的企業(yè)倉儲(chǔ)信 息管理。典型的智能制造系統(tǒng)由3大部分組成，分別是信息空間、物理空間、通信系統(tǒng)：信息空間：由數(shù)據(jù)庫和工業(yè)控制軟件兩部分組成，它們共同的特點(diǎn)是，它們的存在和呈現(xiàn)依附于實(shí)物（比如說計(jì)算機(jī)和硬盤），但它們的變化并不依托于實(shí)物的運(yùn)動(dòng)。工業(yè)控制軟件：在現(xiàn)階段，主要起到輔助人類梳理信息、做出規(guī)劃和決策、并發(fā)出指令；數(shù)據(jù)庫：一切有效決策必然是基于已知信息，信息、基礎(chǔ)設(shè)施和規(guī)則，構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫。物理空間：主要是指用于工業(yè)加工的設(shè)備及其他硬件，多數(shù)自動(dòng)化設(shè)備不僅包

19、含執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的 單元，也包括PLC、傳感器等非運(yùn)動(dòng)單元，此二者常集成在設(shè)備上，其中PLC負(fù)責(zé)控制設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)，在功能上PLC等是信息空間的一部分；傳感器負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程中的信息采集，功能上是 通信系統(tǒng)的一部分。通信系統(tǒng)：工業(yè)4.0和工業(yè)3.0相比，最重要的特點(diǎn)之一，就是不僅軟件和設(shè)備之間可以進(jìn)行 信息的交流，軟件與軟件之間、硬件與硬件之間，也存在信息的交流。通信系統(tǒng)是信息傳遞 和交流所依賴的載體，按照通訊范圍常用的通信方式包括內(nèi)網(wǎng)、局域網(wǎng)、外網(wǎng)等。通信系統(tǒng) 也包括一些硬件的基礎(chǔ)設(shè)施，包括路由器、電纜/光纜、信號(hào)發(fā)生器/接收器等。內(nèi)網(wǎng)：僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各單元之間的相互通信；外網(wǎng)：可實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)外（包括市場(chǎng)

20、、其他公司等）的相互通信；局域網(wǎng)：允許系統(tǒng)訪問外網(wǎng)，但不允許外網(wǎng)訪問系統(tǒng)。信息空間+物理空間+通信系統(tǒng)=完整的CPS系統(tǒng)資料來源：工業(yè)4.0，艾瑞咨詢，平安證券研究所典型的智能制造系統(tǒng)：信息空間、物理空間、通信系統(tǒng)智能制造系統(tǒng)：巧合的仿生學(xué)資料來源：艾瑞咨詢等，平安證券研究所數(shù)據(jù)庫軟件通信系統(tǒng)PLC傳感器傳感器智能裝備大腦記憶思考運(yùn)動(dòng)控制小腦四肢神經(jīng)纖維信號(hào)采集人體系統(tǒng)智能制造系統(tǒng)神經(jīng)末梢軸樹突信號(hào)傳輸運(yùn)動(dòng)/勞動(dòng)智能制造系統(tǒng)：巧合的仿生學(xué)資料來源：艾瑞咨詢等，平安證券研究所典型的智能制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與人體系統(tǒng)有很 強(qiáng)的相似性，智能制造系統(tǒng)是在工業(yè)1.0、工業(yè) 2.0、工業(yè)3.0的基礎(chǔ)上逐步演

21、化而來，所以整體 的仿生學(xué)設(shè)計(jì)可能并不存在。這種相似性也許是 由于人類認(rèn)知的局限導(dǎo)致的。數(shù)據(jù)庫類似于大腦的記憶功能：已知的信息，無論對(duì)于智造系統(tǒng)來說，還是對(duì)于人體來說，都是做出決策 的基礎(chǔ)。工業(yè)軟件類似于大腦的思考決策功 能：工業(yè)軟件主要是基于已有數(shù)據(jù) 信息，輔助人類梳理信息、做出規(guī) 劃和決策、并發(fā)出指令。通信系統(tǒng)類似于神經(jīng)纖維：人類的 神經(jīng)纖維主要起到傳輸人類大腦和 各肢體器官中的電信號(hào)的作用，肢 體器官靠電信號(hào)向大腦反饋感覺， 大腦靠電信號(hào)向肢體發(fā)送指令。智能裝備類似于人的軀干：當(dāng)前常 用的機(jī)械手，無論是外部形態(tài)和內(nèi) 部結(jié)構(gòu)，都與人類手臂有很大相似 性。典型的智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大腦思考VS工

22、業(yè)軟件資料來源：輕軟英泰，UFC通力，北京工業(yè)自動(dòng)化研究所，搜狐網(wǎng)，制信網(wǎng)等，平安證券研究所就像人類大腦的不同區(qū)域，有語言、動(dòng)作、情感等不同分工一樣，智能制造的過程也涉及不 同的功能板塊，對(duì)應(yīng)的由不同的工業(yè)軟件進(jìn)行管理，常見的工業(yè)軟件包括PLM、ERP、MES、 WMS、PDM、SCM、CRM、SCADA等，整個(gè)軟件系統(tǒng)大體分為三個(gè)層次：規(guī)劃層（企業(yè)層）：PLM為基礎(chǔ)，ERP為核心，制定總的生產(chǎn)計(jì)劃，負(fù)責(zé)資源的調(diào)配，并將生 產(chǎn)計(jì)劃的命令下達(dá)給操作層；由于PLM涉及研發(fā)過程，通常PLM平臺(tái)上會(huì)集成CAD等研發(fā)類軟件。操作層（車間層）：以MES為核心和平臺(tái)，集成所有生產(chǎn)中所需要的功能操作模塊，包括

23、 SCADA、WMS等，分解和細(xì)化規(guī)劃層下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃，將生產(chǎn)命令下達(dá)給控制層?？刂茖樱ńK端層）：以PLC為代表，是集成了軟件的硬件，接受操作層的指令，并直接控制設(shè)備運(yùn)動(dòng)?？刂茖硬皇峭耆能浖?，也是硬件設(shè)備的一部分。規(guī)劃層、操作層、控制層之間的關(guān)系主要工業(yè)軟件所在的坐標(biāo)軸規(guī) 劃 層操 作 層命令命令反饋反饋控 制 層設(shè) 備命令反饋工業(yè)軟件：數(shù)字孿生，打破物理空間和信息空間的界限隨著智能制造的發(fā)展，越來越多的新理念開始出現(xiàn)，如數(shù)字孿生技術(shù)等，物理空間和信息空 間的界限正在逐漸弱化。數(shù)字孿生車間主要由物理車間、虛擬車間、車間服務(wù)系統(tǒng)、車間孿生數(shù)據(jù)四部分組成。數(shù)字孿生系統(tǒng)示意圖物理車間資料來源：蘭光

24、創(chuàng)新，平安證券研究所虛擬車間資料來源：工控網(wǎng)，平安證券研究所大腦的運(yùn)動(dòng)控制VS設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制器（以PLC為代表）分類定義特點(diǎn)下游運(yùn)用PLC可編程邏輯控制器， 指在可編程的存儲(chǔ)器里 存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、 計(jì)數(shù)等指令，控制工作機(jī)械或生產(chǎn)過程的控 制裝置。系統(tǒng)簡單， 可靠性高、體積 小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，但不支 持某些先進(jìn)的、復(fù)雜的算法紡織機(jī)械、包裝 機(jī)械、 EMS專用控制器專用控制器早期主要用于機(jī)床領(lǐng)域，被稱作 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)，隨后在包裝機(jī) 械、紡織機(jī)械、機(jī)器人等行業(yè)大范圍使用。集成度較高，一般滿足某個(gè) 特定行業(yè)使用，價(jià)格較高工業(yè)機(jī)器人、機(jī) 床、包裝機(jī)械PC-Based

25、運(yùn)動(dòng)控制器PC-Based 運(yùn)動(dòng)控制器價(jià)格比傳統(tǒng)的專用控 制器優(yōu)惠，功能上比 PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜 的運(yùn)動(dòng)控制；此外， PC-Based 提供底層函 數(shù)的二次開發(fā)功能，客戶尤其是 OEM 廠商 可以選用 PLC 語言、 C+、BASIC 等電腦 語言進(jìn)行編程。系統(tǒng)通用性強(qiáng)， 可拓展性強(qiáng)， 能夠滿足復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的算法要 求，抗干擾能力和開放性強(qiáng)半導(dǎo)體、工業(yè)機(jī) 器人、包裝、電 子、EMS運(yùn)動(dòng)控制：運(yùn)動(dòng)控制指通過對(duì)電動(dòng)機(jī)電壓、電流、頻率等輸入電量的控制，改變工作機(jī)械的 轉(zhuǎn)矩、速度、位移等變量，使得工作機(jī)械按照人們的期望運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)控制器分為三類：運(yùn)動(dòng)控制器是絕大多數(shù)智能裝備的大腦。運(yùn)動(dòng)控制器分為三類：

26、PLC、專用控制器和PC-Based 運(yùn)動(dòng)控制器。運(yùn)動(dòng)控制器的主要類型大腦記憶VS數(shù)據(jù)庫資料來源：用友網(wǎng)絡(luò)官網(wǎng)，平安證券研究所數(shù)據(jù)庫是“按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫”。是一個(gè)長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、 有組織的、有共享的、統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)集合。每一種工業(yè)軟件對(duì)應(yīng)的都有自己的數(shù)據(jù)。云技術(shù)的誕生和發(fā)展，使得工業(yè)軟件和數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)設(shè)施變成了一種公共設(shè)施，大大降低了 企業(yè)的成本，有力的促進(jìn)了工業(yè)軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用。用友網(wǎng)絡(luò)的云平臺(tái)架構(gòu)示意圖IaaS ： Infrastructure as a Service，這種云平臺(tái)只將IT基 礎(chǔ)設(shè)施作為一種服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò) 對(duì)外提供PaaS：Plat

27、form as a Service， 把服務(wù)器平臺(tái)作為一種服務(wù)。SaaS：Software as a Service，通過網(wǎng)絡(luò)提供軟件服務(wù)。根據(jù)服務(wù)內(nèi)容不同，云平臺(tái)可 分為三類：神經(jīng)末梢感受器VS傳感器資料來源：傳感器網(wǎng)等，平安證券研究所傳感器是一種檢測(cè)元件，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成 為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制 等要求。是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代智能制造要求傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特征。按照用途傳感器可分為壓力敏和力敏傳感器、位移傳感器（包括各類位置傳感器、

28、速度傳感 器、加速度傳感器等）、液位傳感器、能耗傳感器（包括電流傳感器等）、射線輻射傳感器、 熱敏傳感器（熱電偶等）等。微型化數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)化多功能 化現(xiàn)代智能制造對(duì)傳感器的要求壓力傳感器傳感器的常見種類（按功能分）位移傳感器液位傳感器電流傳感器輻射傳感器熱敏傳感器神經(jīng)纖維VS工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)資料來源：艾瑞咨詢等，平安證券研究所工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)類似人體神經(jīng)纖維：工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)類似人體的神經(jīng)纖維。人類的神經(jīng)纖維主要 起到傳輸人類大腦和各肢體器官中的電信號(hào)的作用。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)雙向傳輸生產(chǎn)制 造、物流倉儲(chǔ)等眾多環(huán)節(jié)的大量信號(hào)和數(shù)據(jù)。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)分為有線和無線通信兩類：(1)有線通信應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)

29、控生產(chǎn)流程，包括現(xiàn)場(chǎng) 總線、工業(yè)以太網(wǎng)、TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）等；（2）無線通信目前主要應(yīng)用于工業(yè)數(shù)據(jù)的采 集， 是對(duì)有線通信的補(bǔ)充， 包括短距離通信技術(shù)（ RFID/WIFI等）、蜂窩無線通信技術(shù)（4G/5G/NB-iot）等。未來隨著5G技術(shù)的推廣，無線通信可能在更多場(chǎng)景替代有線通信?，F(xiàn)場(chǎng)總線：用于傳遞控制器、智能儀器儀表等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間，及這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息，是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)：是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，以太網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議，運(yùn)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)后，單幀數(shù)據(jù)量更大，主從站控制延遲更短，不僅具備基礎(chǔ)的控制監(jiān)控功能，還可通過時(shí)

30、間戳實(shí)現(xiàn)主從站 間的同步控制。TSN：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的補(bǔ)充的一種網(wǎng)絡(luò)，更適用于復(fù)雜的，多 主從站結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同類型的設(shè)備、不同類型的通訊。NB-IOT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）：基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的寬帶，具有功耗低、覆蓋廣、速率快、成本低、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。適用于工廠外智 能產(chǎn)品、大型遠(yuǎn)距離移動(dòng)設(shè)備、手持終端的網(wǎng)絡(luò)連接等。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)有線通信無線通信現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)以太網(wǎng)TSNNB-iot常用的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)資料來源：先導(dǎo)智能、ASML等官網(wǎng)，平安證券研究所四肢運(yùn)動(dòng)VS智能裝備智能裝備類似于人體四肢軀干：智能裝備是實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備，大致分為通用設(shè)備和 專用設(shè)備兩類。通用設(shè)備：廣泛用于多類產(chǎn)品的自動(dòng)化設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、工

31、業(yè)機(jī)器人等。專用設(shè)備：專門用于某一類產(chǎn)品自動(dòng)化生產(chǎn)線上的設(shè)備，如半導(dǎo)體設(shè)備、鋰電池設(shè)備等。智能制造系統(tǒng)對(duì)智能裝備提 出更高要求：具有一定的思考能力：優(yōu)異的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更高效、更精密的生產(chǎn)。強(qiáng)大的可拓展性：便于和其 他智能裝備兼容實(shí)現(xiàn)智能生 產(chǎn)。符合柔性生產(chǎn)要求：智能生 產(chǎn)未來將朝著多品種、小批 量的柔性生產(chǎn)方式升級(jí)。智能裝備通用設(shè)備專用設(shè)備工業(yè)機(jī)器人光刻機(jī)卷繞機(jī)數(shù)控機(jī)床智能裝備分為通用和專用兩類目錄 Content工業(yè)4.0-智能制造概述典型的智能制造系統(tǒng) 市場(chǎng)規(guī)模和競爭格局要點(diǎn)總結(jié)及風(fēng)險(xiǎn)提示工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模：預(yù)計(jì)2021年將超過2631億元資料來源：賽迪顧問，平安證券研究所研發(fā)設(shè)計(jì) 類,

32、 8.5%生產(chǎn)控制 類, 17.0%信息管理 類, 17.1%嵌入式軟 件, 57.4%2019年，我國工業(yè)軟件市場(chǎng)空間近2000億元：賽迪顧問統(tǒng)計(jì)，2019年我國工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模 達(dá)1949億元，同比增長16 ，預(yù)計(jì)2021年將超過2631億元。進(jìn)一步的，賽迪將工業(yè)軟件分為四類，研發(fā)設(shè)計(jì)類、信息管理類、生產(chǎn)控制類、嵌入式軟件 四大類，在2018年市場(chǎng)份額中分別占8.5 、17.1 、17.0 、57.4 。研發(fā)設(shè)計(jì)類（規(guī)劃層）：PLM、PDM及其集成的CAD、CAE等研發(fā)設(shè)計(jì)軟件；信息管理類（規(guī)劃層）：以ERP為核心，及周邊的CRM、SCM等軟件；生產(chǎn)控制類（操作層）：以MES為代表，及其周

33、邊的DCS、DCADA等；嵌入式軟件（控制層）：以PLC為代表的數(shù)控系統(tǒng)，及工業(yè)通信等其他嵌入式模塊。我國工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模（億元）2018年我國各類工業(yè)軟件市場(chǎng)占比（ ）17%16%15%14%13%12%11%10%050010001500200025003000我國工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模（億元）YoY(%)-右軸工業(yè)軟件競爭格局：本土供應(yīng)商正在迎頭追趕資料來源：賽迪顧問，平安證券研究所2018年研發(fā)設(shè)計(jì)類國內(nèi)前五：廣聯(lián)達(dá)、Dassault、西門子、神州軟件、Synopsys。2018年信息管理類國內(nèi)前五：用友、SAP、Oracle 、東軟、浙江大學(xué)。2018年生產(chǎn)控制類國內(nèi)前五：西門子、國電南瑞

34、、寶信軟件、GE、施耐德。2018年嵌入式軟件國內(nèi)前五：華為、西門子、國電南瑞、ABB、中興。廣聯(lián)達(dá),14%Dassault,13%西門子, 12%神舟軟件, 10%Synops ys, 7%其他, 45%用友,16%SAP, 14%Oracle, 11%東軟, 7%浙江大華, 7%其他, 45%西門子, 12%國電南瑞, 9%寶信軟件, 9%GE, 6%施耐德, 6%其他, 58%華為, 16%西門子, 9%國電南瑞, 7%ABB, 5%中興, 3%其他, 60%2018年研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件市占率( )2018年信息管理類工業(yè)軟件市占率( )2018年生產(chǎn)控制類工業(yè)軟件市占率( )2018年

35、嵌入式類工業(yè)軟件市占率( )工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模： 2018年國內(nèi)銷量超過15萬臺(tái),占全球36.5資料來源：IRF、睿工業(yè)，平安證券研究所工業(yè)機(jī)器人是智能裝備代表，2018年國內(nèi)銷量15.4萬臺(tái),占全球36.5 ：進(jìn)一步的，工業(yè)機(jī) 器人分為六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、DETAL機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人等。-50%0%50%100%150%200%180000160000140000120000100000800006000040000200000銷量:工業(yè)機(jī)器人:中國 年 臺(tái)YoY(%)-右軸45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%中國銷量占全球比例 （%）中國銷量占全球比例

36、（%）76543210全球工業(yè)機(jī)器人平均價(jià)格(萬美元/臺(tái))全球工業(yè)機(jī)器人平均價(jià)格(萬美元/臺(tái))六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器 人, 69%SCARA, 23%全球工業(yè)機(jī)器人價(jià)格多年來降幅有限我國工業(yè)機(jī)器人銷量（臺(tái)）我國工業(yè)機(jī)器人銷量占全球比例（ ）2018年我國各類工業(yè)機(jī)器人銷量占比( )協(xié)作機(jī)器人, 4%DETAL, 4%工業(yè)機(jī)器人競爭格局：國產(chǎn)替代，任重道遠(yuǎn)資料來源：IRF、睿工業(yè)，平安證券研究所2018年外資品牌占比超過70 ：2018年我國工業(yè)機(jī)器人銷量中，外資品牌11.3萬臺(tái)，占比73 ，內(nèi)資品牌4.1萬臺(tái)，占比27 。2018年外資品牌以四大家族為主：2018年我國機(jī)器人銷量中外資品牌“四大家族”

37、發(fā)那科、 ABB、安川、庫卡份額遙遙領(lǐng)先，占比分別為18.0 、17.0 、12.0 、10.3 。國內(nèi)龍頭為埃斯頓：2018年內(nèi)資品牌前五名企業(yè)分別為埃斯頓、眾為興、歡顏、匯川、埃夫 特，占比分別為8.6 、7.2 、5.9 、4.7 、4.4 ?？刂葡到y(tǒng)、減速器、伺服等核心零部件仍大量依賴進(jìn)口。發(fā)那科,18.0%ABB, 17.0%安川, 12.0%庫卡, 10.3%愛普生, 9.4%其他, 27.0%埃斯頓, 8.6%眾為興, 7.2%歡顏, 5.9%匯川, 4.7%埃夫特, 4.4%其他, 69.2%2018年國內(nèi)市場(chǎng)各外資品牌出貨量占比( )2018年國內(nèi)市場(chǎng)各國產(chǎn)品牌出貨量占比(

38、)A股部分相關(guān)上市公司概況領(lǐng)域上市公司證券代碼省份城市成立年份2018年收入(億元)2018年歸母凈利潤(億元)工業(yè)軟件東方國信300166北京北京市199719.965.18東軟集團(tuán)600718遼寧省沈陽市199171.711.10廣聯(lián)達(dá)002410北京北京市199829.044.39寶信軟件600845上海上海市199454.716.69國電南瑞600406江蘇省南京市2001285.4041.62漢得信息300170上海上海市200228.653.87用友網(wǎng)絡(luò)600588北京北京市199577.036.12今天國際300532廣東省深圳市20004.160.18鼎捷軟件300378上海上

39、海市200113.420.79PLC等匯川技術(shù)300124廣東省深圳市200358.7411.67信捷電氣603416江蘇省無錫市20085.91.49柏楚電子688188上海上海市20072.451.39維宏股份300508上海上海市20072.29-0.27宏發(fā)股份600885湖北省武漢市199068.86.99英威騰002334廣東省深圳市200222.282.24麥格米特002851廣東省深圳市200323.942.02傳感器漢威科技300007河南省鄭州市199815.120.62耐威科技300456北京北京市20087.120.95柯力傳感603662浙江省寧波市20027.091.41潤欣科技300493上海上海市200016.930.16工業(yè)機(jī)器人埃斯頓00274