2022年工业自动化行业发展现状及竞争格局分析

1、2022年工业自动化行业发展现状及竞争格局分析1.工业自动化行业：从自动化走向智能化一、工业行业分类按照产品制造工艺过程的特点，工业行业可分为流程工业、离散工业。流程工业是以资源和可回收资源为原料，通过物理变化和化学反应的连续复杂生产为制造业提供原材料和能源的基础工业，包括石化、化工、钢铁、有色金属、建材和电力等高耗能行业。近十年来，我国流程工业的生产工艺、装备和自动化水平都得到了大幅度提升，产能高度集中，电力、水泥、钢铁、有色金属、造纸等行业的产能均居世界第一。离散工业为物理加工过程，其产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工装配而成。二、工业自动化控制产品架构工业 3.0 的本质是

2、工业自动化。简单理解，工业自动化就是通过利用各类自动化生产设备、自动化控制设备、结合仪器仪表等将大量生产过程繁重的人力部分转化为机械化生产，提高生产效率和质量。流程工业生产的运行模式特征突出，比如，生产过程连续，不能停顿，任何工序出现问题会使得整个生产线和最终产品受到影响；部分产业的原料成分、设备状态、工艺参数等需要达到实时或全面检测。流程工业的自动化挑战体现在自动化设备测量难、控制难、优化决策难等方面。工业自动化控制的主要产品从功能上可以划分为控制层、驱动层和执行层。其中，控制层包括 PLC、DCS、运动控制器等，驱动层包括变频器、伺服驱动器、行业一体化专机等，执行层包括伺服电机、步进电机、

3、直驱电机等。三、从自动化走向智能化，智能工厂解决方案架构解析当前，全球工业行业正经历从工业 3.0 到工业 4.0 的升级发展中。工业4.0的核心是智能化，即利用用 AI、大数据等信息技术帮助企业充分利用过去积累的关于工艺技术、设备技术、运营技术等多方面的数据，实现安全生产、节能减排、降本增效等需求。我们认为现阶段智能工厂解决方案的架构组成主要包含四个部分，分别是管理层、计划层、控制层和设备层。1)顶层是管理层，对企业生产运营全流程（包括原材料购买及使用、生产制造、销售、售后服务等）进行管控，典型产品即为 ERP（Enterprise Resource Planning）软件。2）往下第二层是

4、计划层层，主要依据管理层制定的生产制造环节的目标，进行车间生产流程执行任务的统一发放，从系统下达生产订单开始，直至终端生产商品的成品分发点，主要产品包括 MES（Manufacturing Execution System）、APS（Advanced planningandscheduling）、APC(Advanced Process control)等软件。3）控制层处于设备层与执行层之间，主要职能是通过大型自动化控制设备和工控软件，接受车间不同处理器的信号，决定控制行动，输出信号对车间生产设备进行控制、调度等。该环节的主要产品包括 DCS（Distributed Control Syst

5、em）、PLC（ProgrammableLogic Controller）、SIS（Safety Instrumented System）系统等。4）最底层是设备层，主要包含各类智能生产设备、传感器、控制阀等，实现整个生产流程的自动化。2.工业自动化行业的周期性和成长性一、工控行业整体规模跟随经济周期波动通过对比内工业自动化市场规模与我国固定资产投资额增长趋势，我们发现工业自动化的市场规模基本跟随经济周期波动。2008 年以来，我国工业自动化行业经历了三轮明显上升周期，分别是：1）由于经济衰退，2008 年国内启动四万亿刺激，新的经济增长周期随即开启，PMI 自 2008 年历史低位后开启反弹

6、；2）2013年起，我国工业自动化市场规模经历了一轮一年半的小增长，主要由于2012年我国经济首次进入 1999 年以来中国经济增速的最低值，欧债危机发酵和美国经济放缓的大背景下，国内在“稳增长”的基调下刺激地产投资回升，带动宏观经济反弹；3）2016 年起，伴随供给侧改革和制造业整体回暖，工业自动化行业增速在2017 年一度达到 16.5%。2015-2021 年，全球原油上游投资不足导致原油供应紧张。2021 年，油价回暖，推动行业固定资产投资额加速增长。在新旧能源转型中，原油需求将继续攀升，全球仍然面临原油供给不足的问题，预计 2022 年国际油价将持续高企，未来3-5年，能源资源有望处

7、在景气向上的周期。因此对应能源行业的工控投资也应呈向上趋势。二、国产替代趋势助推行业成长性全球工控安全事件频发，基础工业国产化迫切。流程工业规模的生产特点决定了一旦生产中的某一环节出现危险就会引起连锁反应，导致大规模的事故。同时，流程工业中的石化、化工、电力等行业是关系到国计民生的基础行业，其工控系统的安全性至关重要。2012-2019 年，全球工控安全事件报告数量持续攀升，由197 件增长至 329 件，给用户带来了巨大的损失，也威胁着国家的安全。实现流程行业工控系统自主、可控愈发迫切，对国产的、可靠的工控系统的需求持续旺盛，工控行业景气度有望持续提升。本土厂商快速成长，国产替代有望加速。工

8、业自动化的产业链中，控制系统和执行系统是国产替代率相对较高的环节。控制系统中DCS、IPC/PC-based、驱动和执行中的减速器、伺服以及传感/仪表已达到较高国产化水平，代表性公司如中控技术（DCS）、雷赛智能（IPC）、绿的谐波（减速器）等等。CNC、伺服、传感/仪表和机器人本体的国产化正迎头赶上，国产替代率有望快速提升。2009-2018 年我国工控市场中国产品牌占有率稳步增长，2018 年达到了36%。多项政策陆续出台，鼓励工业自动化行业的发展与创新。近年来，工业自动化行业受到了各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。“十四五”规划中，提出推动制造业高端化智能化绿色化，同时强调推进

9、产业数字化转型。此后，关于加快培育发展制造业优质企业的指导意见、工业互联网综合标准化体系建设指南（2021 版）等产业政策陆续出台，为工业自动化的发展提供了明确、广阔的市场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。3.海外工业巨头发展历：从硬到软，走向并购通过梳理海外传统工业巨头如艾默生和西门子，以及海外独立的工业软件龙头厂商的发展历程，我们能够清晰地看到：对于专注流程工业生产优化的软件厂商，早期的发展往往得到举国之力的支持，多数诞生于顶尖大学实验室。我们认为形成该发展脉络的原因在于，软件是实现工业智能化的核心，而基础工业是强国之本。纯软件厂商，往往缺少对工业流程的理解和数据的积累，因此早期工业软

10、件企业的成长离不开国家层面的大力扶持，主要体现在科研经费和数据开放。对于传统工业巨头，过去十年我们能够清晰地看到艾默生、西门子等厂商采取的工业3.0 转型工业 4.0 的策略即通过收购细分领域软件公司，丰富以往欠缺的软件能力，打造全方位智能制造解决方案。一、流程工业海外软件龙头发展历程举国之力扶持，诞生于顶尖大学实验室目前在生产过程优化环节做的最好的海外软件厂商主要有Aspen 和Aveva，前者近期被艾默生收购，后者于 2017 年被施耐德收购。通过复盘Aspen 和Aveva的发展历程，两个企业均诞生于世界一流大学的实验室，并且得到国家层面的大力资助，逐步成长为行业龙头。AspenPlus

11、 是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。1970 年代的能源危机，美国能源部和美国、欧洲的60多家加工工业公司斥资支持其发展，以提升石油行业的生产效率。Aveva则是发源于 1967 年剑桥大学 CAD 中心的一个用三维设计工具进行工厂设计的项目，后期通过不断收购完成跨行业的部署和软件功能的丰富。当前Aveva 的产品涵盖工厂设计、模拟、培训和运营的整个工程过程生命周期。二、传统巨头走向工业 4,0 的发展脉络不断收购，从硬到软艾默生全球流程工业数字化巨头，最新完成 Aspen 55%股权收购艾默生是一家全球性的技术与工程公司，为工业、商业和住宅市场客户提供创新性解决方案。

12、公司成立于 1890 年，最开始的业务以电机等硬件制造为主。1973年，艾默生进行战略变革，将自动化业务确定为今后的主要发展方向。1976年，艾默生收购了罗斯蒙特的过程控制仪表业务，随后通过一系列的收购战略和海外扩张，发展成为了一个全球技术解决方案的提供商。聚焦工业软件，不断收购细分领域龙头厂商。步入工业4.0 时代，大型成套机械设备等优势领域已进入成熟期，单一提供设备不再满足下游用户的需求。艾默生将智能化手段融入其中，积极调整业务结构以适应市场需求的变化。一方面，艾默生对于公司的核心业务进行了调整。2015 年，艾默生宣布将其业务组合重新定位为两个核心业务平台自动化解决方案和商住解决方案，2

13、016 年，艾默生以52 亿美元出售了网络能源、马达电机两项业务，主动剥离了一部分硬件业务。同年，艾默生推出 PlantWeb 数字生态系统，系统结合了数据采集、数据传输、数据存储与处理以及应用技术，通过全面感知及专家分析，提供有效的行动建议，助力企业的数字化转型。另一方面，艾默生聚焦工业软件，对细分领域的软件公司进行了多项收购，进一步拓展公司的高级软件解决方案。2016 年起，艾默生在数据管理领域进行了多项收购，以增强在工厂分析、模拟软件、云技术和数据采集等领域的能力，实现业务多元化。2021 年，艾默生不仅完成了对领先运营技术软件提供商 OSI 的收购，还成功收购全球顶尖流程工业过程模拟器

14、软件厂商Aspen55%的股权，为公司在能源终端市场客户的数字化运营业务拓展奠定坚实基础。当前艾默生的两大重点业务为自动化解决方案和商住解决方案，其中自动化解决方案贡献了大部分收入。2021 年，自动化解决方案收入达到11610 百万美元，占比 63.6%。同时，自动化解决方案呈增长趋势。2017 年至2021 年，自动化解决方案收入的复合增长率为 5.37%。自动化解决方案可以进一步细分为测量和分析仪器、阀门和制动器和调节器、工业解决方案、系统和软件。尽管硬件依然贡献了自动化解决方案的大部分收入，但系统和软件收入增长趋势明显，收入占比从 2017 年的21.24%提升至2021年的24.03

15、%。西门子工业数字化 Digital Industries 为公司最快增长业务西门子为德国的一家跨国企业，其电子与电机产品是全球业界先驱，公司活跃于能源、医疗、工业、基础建设及城市业务等领域。在数字化和工业4.0 的进程中，西门子是供应商领跑者之一。通过十几年的软件并购、业务整合，西门子已经在数字化领域形成了完整的版图。2007 年，西门子以35 亿美元收购美国PLM公司UGS，这项收购使西门子获得了数字化世界的三项重要产品: NX、Teamcenter和Tecnomatix；2008 年，西门子收购德国公司 Innotec，以增强虚拟工厂建设能力；2009 年，西门子收购法国的 MES 厂商

16、 Elan Software Systems。2011 年，工业4.0成为德国国家战略后，西门子的收购步伐进一步加快，不断夯实、扩展软件版图。在大力布局软件的同时，西门子逐步剥离了非核心的硬件业务。2005 年，西门子出售移动电话业务；2007 年，西门子将旗下的威迪欧汽车电子以114 亿欧元卖给了德国大陆集团；2013 年，西门子剥离照明业务，分拆欧司朗将其独立上市，但仍然持有欧司朗约 17%股权；2014 年，西门子彻底退出家电领域；2020 年，西门子能源公司正式从西门子集团剥离并独立上市。2014 年，西门子发布2020 愿景，决定把公司的核心竞争力放在电气化、自动化和数字化三个领域。

17、2017 年起，西门子进一步专注于流程工业的数字化发展；2018 年，Digital Industries 成为西门子的三家运营公司之一，西门子整合了工业 4.0 所有关键主题，推动数字化战略。目前，西门子是欧洲第一大软件企业，全球前三的工业软件企业，拥有最广泛的工业软件和服务组合。Digital Industries（DI）为西门子五大业务部门之一，拥有离散自动化和流程自动化领域的领先解决方案，使客户能够优化从产品设计开发到生产和售后服务的整个价值链。2021 年，DI 部门实现了 165 亿欧元的收入，同比增长10.1%，占西门子总体收入的 27%。同时，西门子的软件收入稳定增长，2018

18、-2021 年，CAGR为 6.4%。2021 年，西门子软件收入达到了 42.9 亿欧元。施耐德老牌电气大厂，外延并购软件丰富工业 4.0 能力施耐德诞生于法国，是全球能效管理和自动化领域的领导者，为100 多个国家的能源及基础设施、工业、数据中心及网络、楼宇和住宅市场提供整体解决方案。近年来，施耐德通过外延并购加快公司在工业 4.0 的布局。通过收购Invensys、AEVEA Group、IGE+XAO 等工业软件企业，公司集成了世界领先的工业和能源管理技术，形成了从终端到云的互联互通产品、控制、软件和服务，贯穿企业业务全生命周期，助力客户实现高效和可持续发展。施耐德的核心业务可以分为能源管理和工业自动化两部分，分别占比收入76.7%和 23.3%。根据施耐德 2021 年年报，公司软件和服务的收入占比约为18%。施耐德将继续以软件和服务为战略重点，计划到 2025 年实现软件和服务的收入占比达到 23%。三、中控技术内外并