工业软件行业专题：从日本产业升级看国产工业软件格局演绎

1、工业软件行业专题：从日本产业升级看国产工业软件格局演绎 HYPERLINK /SZ000783.html 产业结构升级与核心技术升级驱动工业软件市场持续成长工控设备、工业软件市场的成长由制造业横向结构升级和纵向技术升级驱动：横向结构升级指制造业主导产业由纺服、食品等劳动密集型产业向钢铁、化工等资 本密集型产业再向计算机、电子等知识密集型产业发展。一方面，新兴产业的出现 会带来全新自动化、信息化建设需求，并进而驱动工控设备、工业软件市场扩容， 另一方面，伴随产业结构升级不断进行，新兴产业生产流程复杂度，生产工艺精细 度指数级提升，人工操作难以满足生产要求，工控设备、工业软件渗透率（自动化、 信息

2、化支出比例）相较传统行业进一步提升。纵向技术升级则是指新兴技术（电气化、自动化、信息化技术）出现带来制造业投 资力度的加大与对应市场的扩容。一方面，技术升级必然伴随着软硬件新品的出现， 在企业旺盛的提质增效需求下，市场随之扩容；另一方面，工控设备，工业软件的 应用必然会导致生产工艺与生产流程的重塑，新兴技术应用场景大幅增加，渗透率 （支出比例）提升驱动市场规模增长。每一轮制造业升级（结构/技术），都伴随着制造业资本开支的高速增长以及相关工业控 制、工业软件企业的体量跃迁。当前中国正处于横向结构升级与纵向技术升级交汇期， 复盘全球过往历次产业升级，有利于对后续我国后续工业自动化、工业软件相关企业

3、发 展路径做出预判。复盘海外：每一次制造业结构/产业升级，都是一轮资本开支高景气周期横向结构升级实质上是指产业结构由劳动密集型产业向资本密集型产业再向技术密集 型产业转变的过程，其发生往往伴随着产业链的转移（处于产业升级中的国家将低技术 水平产业向外转移）。尽管定义上产业链转移仅代指高工业水平国家向低工业水平国家 进行低端产业转移，但完整工业化的输入却往往使低工业水平国家拥有了产业升级的可 能，并最终在高端制造业领域也形成一定竞争力。从历史上看，过往全球维度共有四次 产业链转移，分别对应四类国家的产业结构升级：第一次，英国向美国转移：18 世纪末至 19 世纪上半叶，英国将部分过剩产能（钢 铁

4、、煤炭）向欧洲大陆和美国转移，欧美重工业（钢铁）随之崛起。第二次，美国向日本、德国转移：20 世纪 50 年代至 60 年代，美国将钢铁、纺织 等传统产业向日本、德国这些二战战败国转移。伴随工业基础快速恢复，日本与德 国逐渐向汽车、计算机产业转型。第三次，日本、德国向亚洲“四小龙”和部分拉美国家转移：20 世纪 70 年代至 80 年代，日本、德国向亚洲“四小龙”和部分拉美国家转移钢铁化工等重工业以及轻 工、纺织等劳动密集型加工产业，此后“四小龙”产业升级较快，诞生如台积电等 高精尖企业。第四次，美日德向中国、东南亚国家转移：20 世纪 90 年代至今，美日德等发达国 家把劳动密集型产业和低附

5、加值产业向中国和东南亚国家转移，中国内陆逐渐成 为世界产业转移的最大承接地和受益方。第三次产业链转移时，日本所处格局与当前中国较为相似，对本轮中国工业自动化的发 展具备一定参考意义。1）产业结构层面，均面临从资本密集型产业（钢铁、化工）向技 术密集型产业（半导体、新能源汽车）转型过程；2）技术层面，均提出“科技立国”、 “自主创新”等策略方针，开始大范围技术自研进程；3）人员禀赋层面，均面临人力成 本上升，“人口红利”不再的局面，但“工程师红利”的存在则使工业自动化、信息化仍 能以相对较低的成本高速推广；4）伴随过往经济的高速增长，居民生活水平持续改善，两国均面临着消费品需求种类日益繁多，生产

6、由大规模标准化生产向小批量、多种类、 柔性生产方式的转变。1948-1972 年间，轻加工向重工业过度“重工业化”推动日本战后经济高速增长。1970 年之前日本处于战后恢复阶段，其 GDP 高速增长，产业结构变动较大，可分为战后恢复期（1948-1955）与高速成长期（1956- 1972）。其中战后恢复期以劳动密集型轻工业（印刷、造纸、食品等）为主导产业，以 稳就业作为阶段经济目标。而高速成长期则以重化工业（钢铁、化工等）为主导产业， 同时伴随着金属制品制造业的高速发展。在高速成长期间，日本重化工产业占总体制造 业的比例从 1956 年 57%上升至 1972 年的 65%，同时高技术产业比

7、例超过低技术产 业，日本制造业产生明显的“重工业化”与“技术集约化”趋势。自动化进程已悄然开启，钢铁、化工自动化是当时主流。为提升本国重工业国际竞争力， 除积极引进海外先进工艺以提升产品质量外，具备效率提升功能的自动化设备也被日本 大力推广，而产业高速成长带来的产能扩张，则使自动化设备厂商迎来一波扩张周期。 以钢铁行业为例，新日铁公司于 1965 年建设的 Kimitsu 工厂和 1971 年建设的 Oita 工 厂均在自动化应用方面取得了显著的发展，二者均大量应用计算机建立了全工厂自动化 系统，生产连续性得到大幅提升。本时期自动化建设主要由三菱电机、东芝电气、日立 集团等大型电机厂商参与，以

8、大型计算机做集中控制，分布式微型机使用较少，自动化 仍处于发展初期。1973-1991 年：产业结构升级，新兴产业崛起带来弯道超车机会石油危机驱动日本开启产业结构升级进程。1973 年第一次石油危机的爆发，对日本经 济冲击较大（1974 年日本经济增长率自战后以来首次出现负增长）。彼时以以石油、化学、钢铁等高能耗的重化工业为主导的日本制造业消耗了日本能源的绝大部分，石油价 格的暴涨迫使日本制造业做出调整，开始逐渐摆脱高能耗产业集群，转向以高附加值组 装加工业为主导的产业结构。伴随产业升级推进，其制造业中的主导产业发生了显著的变化。从制造业总量结构变化 来看。以纺织业为代表的轻工业占比持续下降，

9、纺织业产值占全部制造业产值的比重由 1955 年的 16.2%降低至 1985 年的 3.1%，同时以能源消耗为主的钢铁、石化等重化工 业(不含机械类)产值在全部制造业产值中的比重也呈逐步平缓下降趋势，由 1975 年的 31.2%降低至 1985 年的 27%。而技术含量较高的汽车、机械等组装加工业的比重呈现 明显扩大趋势，由 1955 年为的 14.6%上升至 1985 年的 40%，取代了原来的重化工业 在制造业中“一股独大”的龙头地位。旺盛需求下，传统制造业厂商纷纷开启自动化转型进程。2019 年 10 月，美国CONTORL 杂志公布 2018 年世界自动化公司 50 强名单，其中日

10、本公司共有 9 家上榜，分别为三 菱电机、横河电机、欧姆龙、发那科、安川电机、阿自倍尔，富士电机，堀场制作所、 日立机械所，其工业自动化业务均崛起于日本产业升级时期，成长具备一定共通特点：均由老牌电机或仪表厂商转型而来，工业基因浓厚：纵观日本自动化龙头厂商成长 历史，其产品矩阵变迁大致遵循两条路径，其一是由执行系统（电机）向驱动系统、 控制系统、输出系统扩张，代表公司为三菱电机、安川电机、富士电机等电机厂商， 其二是由反馈系统（仪表）向控制系统扩张，代表公司为横河电机与阿自倍尔（原 株式会社山武）等仪表厂商。上述厂商中，除发那科成立时间相对较晚外（但背靠 富士通），其余厂商均为老牌工业巨头，拥

11、有近百年历史，工业基因浓厚。 HYPERLINK /SZ300024.html 成长速度受细分行业影响较大：从上世纪 70 年代末期刊文献中可看出，当时自动 化建设以大型电控设备套装为主要形式，且自动化设备多由三菱电机、东芝电气、 日立机械所等大型电机厂商提供，并广泛应用于钢铁、发电、水泥、造纸、化工等 传统行业。但从 2019 年 Control 杂志名单中可看出，除三菱电机仍维持着较大的 销售规模外，日立机械所与东芝电气均排名靠后，而以电池焊接、汽车装配、半导 体制造、机器人等为主要业务领域的欧姆龙、发那科、安川电机，却实现了后来居 上，销售规模排名靠前（1979 年数据显示安川电机规模远

12、低于富士电机、但 2019 年自动化业务已实现规模反超）。产业转型浪潮下，以新兴产业为主要客户的自动 化厂商相对成长较快。受益于西方技术输入，产品性能突破较快：从战后重建开始，日本仅用三十余年时 间便完成了工业自动化进程，建设速度较快，一方面归功于日本整体的技术引进政 策，另一方面也是因为日本与欧美自动化公司长期且持久的合作。电机类公司中， 安川电机从 1954 年开始长期与 BBC 公司进行技术合作；富士电机公司与西门子、 三菱电机公司与美国西屋公司拥有长期技术合同，双方产品结构几乎一致。仪表类 公司中，横河电机与美国 Foxboro、阿自倍尔与霍尼韦尔均有保持有长期合作关系。 欧美企业的持

13、续技术输入，是日本自动化产品性能，渗透率快速提升的重要原因。三点因素确保日本自动化产业具备充足竞争力。从 1972 年自动化产业蓬勃发展到 1991 年泡沫经济破碎，日本自动化产业始终保持着较强竞争力，日系 PLC（三菱、立石、日 立等）曾凭借其良好的产品质量管控，一度占据美国低端 PLC 市场。此处以 PLC（可 编程逻辑控制器）为例，阐述日系自动化产业的三点核心竞争力：技术处于同一梯队：受益于战后欧美企业的长期技术扶持与日本积极的技术引进 政策，日系 PLC 与欧系、美系 PLC 始终位于同一技术梯队（1969 年美国数字化 设备公司首次发明 PLC，日本于 1971 年引进并在当年完成产

14、品自研）。性能接近 是全球市场竞争的前提条件。精益生产铸就高性价比：与欧美系 PLC 产品对比，日系 PLC 在产品质量与价格维 度均存在优势。产品质量层面，受益于“精益生产”等文化的盛行，日本工业制品 品控良好，大至汽车，小至芯片，均在客户处拥有较好口碑；产品价格层面，在常 规数字输入型 PLC（数字开关量输入/输出点数大于 40 点）领域，日系产品具备 价格优势，但在微型数字输入型 PLC（数字开关量输入/输出点数小于 40 点）及 模拟量输入型 PLC 领域，欧美系产品具备价格优势。海外扩张意识强烈：基于“贸易立国”思路，日本早在上世纪 70 年代就已开始了 海外市场扩张历程。以中国市场

15、为例，1982 年改革开放后，日系与欧美系 PLC 厂 商同时进入我国市场，并以合资建厂的形式在我国开展生产，占据较多国内市场份 额。考虑到 PLC 同样存在较强使用黏性，海外市场份额的率先占据使日本 PLC 厂 商享受丰厚业绩回报。时至今日，工业自动化已超越电机销售等传统业务，成为上述自动化厂商的主要收入来 源。日本产业结构升级带来的工业高投入成就了日本自动化产业的长期繁荣。当前我国 同样处于产业结构升级进程，各高端离散制造业相关工业自动化、工业软件厂商享受较 大行业高景气红利。汽车、电子等新兴产业产能扩张带来的自动化建设需求以及自动化设备在各行业渗透率 的提升促使行业成长出诸多龙头。截至

16、1995 年，日本已拥有 12 家大型工业自动化厂 商（切削、测量、控制），其 1994 年营收额共计达到 10489 亿日元，折合人民币 856.92 亿元（1994 年），折算成现值则为营收 1222.8 亿元（2021 年），业内企业平均营收达 到 102 亿元（换算为 2021 年数据）。考虑到当前中国制造业规模为日本的数倍，则对 应工业自动化、工业软件相关企业潜在成长空间巨大。1990-2014 年欧美日复盘：日系工业软件缘何落后纵向技术升级是指客观技术的突破带动制造业生产效率的高速增长。过往工业 1.0、2.0、 3.0 的出现分别源自于蒸汽传导、电力驱动、计算技术的突破。工业 1

17、.0：指 18 世纪 60 年代至 19 世纪中期的蒸汽时代。通过蒸汽机实现工厂机 械化，机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到以工业、 机械制造带动经济发展的新模式。工业 2.0：指 19 世纪末至 20 世纪初的电气时代。在劳动分工基础上采用电力驱动 产品的大规模生产，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产 的高效新模式。工业 3.0：指 20 世纪 70 年代至今的电子和信息化时代。广泛应用电子和信息技 术，使制造过程自动化控制程度大幅度提高。机器能够逐步替代人类作业，不仅接 管了相当比例的“体力劳动”，还接管了部分“脑力劳动”。当前我国制造业整体较

18、为落后，仍处于自动化、信息化协同推进的阶段。伴随生产场景 信息化程度提升，新兴提质增效需求被持续开发，工业软件新品不断出现，结合工业软 件对生产流程的不断重塑，市场空间上限持续打开，行业内企业必然会迎来体量跃迁。 当前我国国产工业软件仍处于发展初期，各自动化厂商，信息管理软件厂商，工业软件 实施商、集成商均致力于工业软件产品开发，市场竞争格局走势尚不明晰。参考 20 世 纪 90 年代欧、美、日自动化厂商转型过程，或可对中国工业软件市场未来走势的预判 起到借鉴作用。1990 年后：日系自动化厂商转型进程逐渐落后于欧美 HYPERLINK /SZ300024.html 自动化领域，日本厂商具备较

19、强竞争力。截至 20 世纪 80 年代末期，日本已成为全球高 端制造业品的主要供应商，其尖端技术出口额占世界比重由 1975 年的 19.8%增长至 1984 年的 32.1%，超过美国（30.4%）、英国（27.6%）、西德（27%）。制造业高景气 的背后是自动化产业的蓬勃发展，以机器人为例，1989 年日本机器人产值达到 437.6 亿 日元，较 1980 年提升 5.6 倍。机器人内部包含伺服器、控制器等自动化设备，是自动 化产业发展水平的集中体现，机器人产业繁荣象征着自动化产业的整体强势。但自动化产业优势并未延续至工业软件领域。日本自动化产业的繁荣景气并未让日本在 工业软件领域占据优势

20、。尽管日本软件产业十分发达，年度软件销售总额仅次于美国， 但其信息服务市场中 86%的软件销售额都来自软件定制开发服务，仅 14%来自软件产 品销售，嵌入式工业软件较为发达，但工业软件产品化进程大幅低于预期。从企业维度 看，日本尽管拥有众多工业自动化厂商，但却缺少工业软件产品商，直至 2016 年起横 河电机陆续收购云数据服务提供商 Industrial Evolution，能源管理技术提供商 SVM 等 独立软件公司，日本自动化厂商软件转型之路才逐渐开启。与此同时，欧美自动化厂商已成功向软硬件一体解决方案商转型。20 世纪 90 年代以来， 欧美传统自动化厂商（西门子、罗克韦尔等）通过收并购

21、方式，开始向工业软件产品商 转型，其转型进度相较日本厂商领先较多。日系自动化企业转型进程落后欧美自动化企业较多，主要出于三大原因：泡沫经济破碎，企业转型意愿与能力均大幅降低：泡沫经济的破碎从企业盈利与创 业意愿方面对信息化转型进程形成压制。企业盈利层面，伴随泡沫经济破碎后国民 消费意愿的大幅降低，以及 80 年代日本的大量低效益产能扩张，价格竞争下 1990 年后日本自动化产业内各企业盈利能力大幅降低。盈利萎缩背景下，企业转型意愿 较弱；创业意愿层面，伴随泡沫经济的破碎，市场风险偏好降低，创业企业数量骤 减，软件初创企业/团队缺失，大型自动化集团难以通过收并购形式增强工业软件 产品开发实力，转

22、型能力受损。人员与制度僵化拖慢转型进程：日本与欧美自动化企业大多有较长历史，遵循电动 化、自动化路线发展而来，企业高管多为硬件相关专家出身，对软件重视程度较低； 企业研发体系偏向于硬件，软件仅作为辅助服务，而非单独产品对待。因此日本、 欧美老牌自动化厂商在向软件产品商转型过程中，均会面临企业管理思路、研发体 系僵化等问题。日系与欧美系自动化厂商转型进度差距较大，部分原因在于日本的 年功序列文化，年功序列文化下公司人员更替缓慢，传统硬件业务出身的高管长期 占据管理岗位，软件开发人才话语权缺失。而泡沫经济破碎导致的社会创业意愿低 下则使日系公司难以像欧美企业（西门子等）一样通过兼并收购吸收新鲜血液

23、，从 而实现组织架构变革、高管人员更替。相比自动化硬件，工业软件具备更强马太效应，先发优势明显：与纯自动化硬件相 比，软硬件一体化解决方案具有更强黏性，替换壁垒较高，马太效应明显。同时， 软件产品受地域性影响因素较小，全球推广更为容易。泡沫经济破碎与年功序列文 化导致日系自动化企业错过转型时点，市场化竞争下，后续追赶较为困难。工业软件市场扩容趋势下。日系与欧美系自动化企业体量差距持续拉大。20 世纪 90 年 代以来的制造业信息化升级促使工业软件新品不断出现，渗透率快速提升，并最终带来 了工业软件市场的极大扩容。工业软件产品与软硬件一体化解决方案的推出，带动欧美 系老牌自动化公司再次实现市值跃

24、迁，与日系自动化公司逐渐拉开差距。当前我国处于 自动化、信息化协同推进阶段，背景下，工业控制、工业软件相关企业同样存 在市值跃迁可能。映照国内：双重升级下，工业软件市场格局如何演绎当前我国处于产业结构升级与产业技术升级交汇期。受益于双重升级下制造业资本开支 高速增长，工业自动化、工业软件市场均迎来极大扩容，相关上市公司市值体量持续上行。但市场竞争格局整体尚不明晰，各自动化厂商，信息管理软件厂商，工业软件实施 商、集成商仍处于细分赛道深钻期，竞争多发生在同一赛道内，跨行业竞争较少。新兴赛道：独立工业软件商存在崛起可能对比日本（1972-1990），当前我国同样处于产业结构升级周期。中国制造业发展

25、顺序与 日本较为类似，均遵循“轻加工业重工业高端离散制造业”升级进程。当前我国处 于由高端离散制造业产业升级周期，近年来汽车、电子设备制造、电气机械等行业企业 营收总额（规模以上）占制造业企业营收总额（规模以上）比重持续提升，产业结构升 级带来的工业高投入，使相关工业自动化、工业软件厂商存在弯道超车可能。参考日本自动化产业发展历史并结合我国当前现状，可得三点结论： HYPERLINK /SH600617.html 每一次产业升级，都是一次工业高投入的到来。参考日本产业结构升级期间自动化 厂商的高速崛起，当前我国新能源、半导体等新兴产业加速发展期，产业升级使工 控设备、工业软件厂商均迎来体量跃迁

26、机会。新兴赛道中，独立工业软件商存在崛起可能。参考安川电机（汽车、电子应用居多） 对富士电机（钢铁行业应用较多）在自动化业务层面的规模超越，产业升级过程中， 新兴产业在产能扩张的同时，自动化与信息化建设投入力度也远超传统行业。考虑 到新兴产业领域，传统自动化厂商并无业绩体量绝对优势，独立工业软件厂商或存 在崛起机会。独立软件商成长需要一定时间。工业自动化、信息化的发展本质上是一个逐步迭代 的过程，日本自动化厂商产品性能的高速突破与欧美厂商长期的技术输入关联紧 密。背景下，我国工业软件主要依赖自主研发与国内并购，各工业软件厂商 成长或需要更长时间。传统行业：场景为王，重点关注具备先发转型优势的行

27、 业自动化巨头 HYPERLINK /SH600845.html 市场空间大幅扩容背景下，具备先发转型优势的自动化厂商或在未来工业软件（传统行 业）竞争中持续领先。参考过往欧、美、日厂商转型历史，当前自动化巨头大多由大型 电机、仪表厂商转型而来，而工业软件巨头大多由自动化厂商转型而来，独立软件开发 商多存在于研发设计类软件和信息管理类软件两端，具备先发转型优势的传统自动化巨 头（宝信软件、中控技术等）或在未来工业软件（尤其是生产控制类软件、嵌入式软件） 市场竞争中持续领先，原因如下：制造业信息化升级是一个渐变的过程，自动化巨头较易具备先发转型优势：制造业 技术升级往往较为缓慢（日本自动化推广耗

28、时近 40 年），企业信息化需求的出现 是一个漫长的过程。在实际业务进行中，传统自动化巨头更容易发现企业信息化痛 点难点，并以逐步迭代的方式促使自身业务由纯硬件向软硬件一体化产品转变（尤 其是对于成长于信息化时代的企业），从而在工业软件领域具备一定先发优势。自动化巨头成立较早，大多具备资金体量优势：相比工业软件厂商，自动化厂商出 现时间较早，发展时间长，普遍具备一定资金体量优势。尽管该类企业可能存在制 度僵化，创新能力不足等问题。但凭借资金体量优势带来的较强收并购能力，大型 自动化企业在战略方向选择上仍具备较高的容错率，在市场竞争中更易形成竞争 优势。智能制造偏向于实际生产环节，第三方软件开发

29、商竞争优势缺失：1）参考过往智 能手机、PC 端“硬件-系统-应用”生态体系，其生态中存在大量第三方应用开发 商。与工业软件客户群体不同，手机、PC 客户群体为个人消费者，需求多种多样， 相较于硬件、系统厂商，大量第三方开发商可以通过高频迭代更新，满足客户多样 化需求。但对于制造业客户而言，其对智能制造的需求是有限且关联紧密的，工业 软件尽管形式、名称不同，但最终目的都是服务于工业生产提质增效，第三方独立 软件厂商相较软硬件一体化厂商并无显著竞争优势；2）CAD 等研发设计软件与 ERP 等信息管理软件多在 PC 系统上使用，软硬件耦合度较低，但智能制造相关 的生产控制类软件、嵌入式软件大多高度依赖自动化设备提供数据，软硬件高耦合 赋予自动化厂商在智能制造相关环节具备更大的竞争优势。智能制造与大环境下，三重因素驱动自动