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中国工业物联网产业现状分析

作者:时间:2018-02-05来源:电子产品世界

  2017年12月,赛迪顾问发表了《2017中国产业白皮书》,在此节选部分内容。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201802/375362.htm

  1 中国物联网产业链全景图

  中国产业链的参与者主要包括设备制造商、系统集成商、网络运营商、平台供应商等(如图1)。目前我国产业利润的主要获取者为设备制造商和系统集成商。随着产业不断发展成熟,市场对于服务的需求将越来越强烈,网络运营商和平台供应商的利润将迎来快速上升,并将成为产业利润的主要获取者。

  图1 工业物联网产业链全景图

  2 中国工业物联网产业发展现状

  2.1 政策、应用双擎推动,产业规模快速增长

  我国工业物联网的发展也由过去的政府主导逐渐向应用需求转变。2016年我国工业物联网规模达到1896亿元,在整体物联网产业中的占比约为18%。预计在政策推动以及应用需求带动下,到2020年,工业物联网在整体物联网产业中的占比将达到25%,规模将突破4500亿元(如图2)。

  图 2 中国工业物联网产业规模及增长

  2.2 工业物联潜力巨大,市场份额位居第一

  工业物联网是物联网在工业领域的应用,将在能源、交通运输(铁路和车站、机场、港口)、制造(采矿、石油和天然气、供应链、生产)等应用领域上发挥重要作用。

  在2016年细分应用领域中,占据物联网市场的19.8%,位居所有行业第一位。展望未来,工业物联网也是物联网应用推广最主要的动力。

  图 3 2016年中国工业物联网产业结构

  2.3 产业链条初步形成,核心产品尚需验证

  尽管中国工业物联网产业链还处在形成初期,产业链条的界定和分工还不完全明晰,但产业整体竞争力快速提升,行业处于爆发前期。具体到各个环节,发展的状况又不尽相同。

  2.3.1 设备制造商

  设备制造商主要涵盖感知层、传输层、现场管理层、应用层等工业物联网各层级主要设备厂商。感知层企业包括芯片、RFID、传感器、工业仪表、工业相机、二维码、PLC等企业;传输层则企业主要包括芯片、通信模块、通信设备等企业,主要技术包括工业现场总线、工业以太网、无线传感器网络(5G、NB-IOT、LoRa、BLE)等技术;现场管理层主要涉及厂商包括工控机、DCS、SCADA、FCS等企业;应用层涉及到的设备主要包括服务器、智能装备等。

  据预测,2016年至2021年,传感器的复合年增长率为11%,到2021年市场规模将达到1906亿美元。目前全球传感器市场主要由美国、日本、德国的相关企业主导,例如MEMS传感器公司、霍尼韦尔公司、凯勒公司等,亚太地区的传感器市场也呈现出快速增长的趋势。近年来,我国在传感器相关产业加大投入,国有传感器及仪器仪表市场占有率不断提高,涌现出华立仪表、上海仪表、汉威电子等一批具有代表性的企业。DCS生产厂家也主要集中在美国、日本、德国等。我国DCS市场中国外DCS产品市场占有率较高,例如霍尼韦尔和横河公司的DCS产品。不过近年来我国DCS产品技术水平也在不断提高,逐步获得市场认可,涌现出一批优秀企业,如北京和利时、浙大中控、上海新华、浙江威盛、航天测控等。

  2.3.2 平台供应商

  平台供应商主要为工业物联网应用提供支撑,能够为设备制造商提供终端监控和故障定位服务,为系统集成商提供代计费和客户服务,为终端用户提供可靠全面的服务,为应用开发者提供统一、方便、低廉的开发工具等。主要包括工业物联网平台、工业数据平台、工业云平台提供商等。

  我国工业物联网平台刚刚起步。目前全球工业物联网平台有50%左右由美国企业提供,我国企业在2015年之后积极开展布局,航天云网、三一、海尔等企业依托自身制造能力和规模优势,率先推出工业物联网平台服务,并逐步实现由企业内应用向企业外服务的拓展。和利时、用友、沈阳机床等企业则基于自身在自动化系统、工业软件与制造装备领域的积累,进一步向平台延伸,尝试构建新时期的工业智能化解决方案。2017年,作为我国领先的互连网和云计算厂商,阿里云正式发布了Link品牌的物联网平台,全面进军工业物联网市场。虽然起步较晚,基于我国在世界互联网市场的领先位置和深厚技术积累,相信我国工业物联网平台将有很大的机会后来居上,引导世界工业物联网的发展潮流。

  2.3.3 网络运营商

  网络运营商主要提供数据传输,是工业物联网网络层的主体,是连接传感数据和终端应用的中间环节。运营商将关注焦点放在了连接和应用这两个层面。其中连接是运营商最擅长的领域,而平台则是运营商未来突围的关键。

  国内网络运营商在立足连接和平台的同时,还在往芯片、模组等物联网产品领域发展。例如中国移动物联网公司定位一方面是作为物联网业务服务的支撑者,提供高效、稳定、安全的物联网专用网络,打造开放的接入平台、能力平台、大数据平台。另一方面是专用芯片和模组的提供者,在通信模组、智能传感器、处理器模组和开源硬件体系等领域开展合作研发与联合推广。再有是物联网专用产品的推动者。针对细分行业,通过与系统集成商(SI),应用提供商(AP/SP)开展合作,提供解决方案。

  在网络部署方面,未来将会存在两种典型应用场景:一方面,企业的工业物联网接入移动运营商的物联网网络,比如移动物联网、NB-IOT网络、5G网络等,将数据汇总到公有云中;另一方面,如果企业关注数据安全,更倾向于先建立专有的工业物联网络和数据中心,再将一些安全级别低的数据汇总到公有云。

  2.3.4 系统集成商

  系统集成商主要致力于解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、使用环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的集成,相关企业包括自动化企业、工业控制系统企业、工业软件企业等各类工业系统解决方案企业。

  中国工业控制系统企业经过多年的发展,与国际先进水平的差距在逐渐缩小,但是在系统稳定性、软件功能、产品品种齐全性、集成性等方面还存在不少差距。中国工业控制系统企业主要由三类企业构成,一类是以和利时、浙大中控、四方继保、南京自动化、三维力控、北京亚控等为代表的企业的工控系统厂商。另一类是以绿盟科技、启明星辰、天融信、中科网威等代表性企业的传统信息安全厂商。第三类就是国内还有一些专注于工控安全的新兴公司,诸如力控华康、海天伟业、中京天裕、匡恩科技等。这些公司目前规模较小,但拥有一定的工控行业背景且因进入工控安全领域较早,多声称拥有自主工控安全产品和安全解决方案。国内从事工业自动化行业的成千上万家企业在经营规模、经营效益上仍体现为“扁平大金字塔”的统计分布,年营业额在40-50亿的大企业较少,大部分企业年营业额在10亿元以下。

  2.4 应用领域广泛多样,应用成果卓有成效

  2.4.1 应用领域

  我国工业领域行业众多,具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,大幅提高制造效率、改善产品质量、降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。工业物联网在传统制造行业如航空、电器、石油、汽车、轮胎、重工、煤矿和钢铁等领域有很好的应用。工业物联网在其他行业也有广泛的应用,如智能家居行业用于智能照明控制、智能安防、智能遥控;交通运输行业用于实时监控、自动收费、智能停车、实时车辆跟踪、公交系统;医疗保健领域用于身份确认、无线医疗、一卡通就诊、药品供应链、医疗垃圾处理;食品安全行业用于食品追溯、RFID电子标签防伪查询;环境保护方向用于水文监控、污水处理监控、节能减排;智能建筑领域用于智能酒店、智能建筑安防、智能建筑一卡通等方面。

  2.4.2 解决方案

  制造业供应链管理:工业物联应用于企业原材料采购、库存、销售等领域,通过完善和优化供应链管理体系,借助射频识别等工业物联技术实现对装备产品的数字化物流管理,推动上下游协作厂商共同应用先进物流管理技术,提高整个供应链的协调性,降低成本,实现现代物流与装备制造的联动发展。

  生产过程工艺优化:工业物联网通过传感器和网络实现了对生产过程实行智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策和智能维护:检测生产过程、实时采集参数、监控生产设备、监测材料消耗。如在石油勘探、开采、运输等环节,利用工业物联网建立油井生产智能远程测控系统,实现对石化生产设备的智能测控和管理,从而优化生产流程,提高产品质量,促进化工企业的安全生产和科学管理。

  工业排污实时监控:工业物联网技术在钢铁、有色金属、电力、化工、纺织、造纸等“高能耗、高污染”行业得到应用,支持其智能排污监控系统的建立与完善,实现智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备的集成应用,对重点排污监控企业实行实时监测自动报警、远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故发生,有效地促进了这些行业的节能减排。

  工业安全生产管理:工业物联网已成为煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产的重要技术手段。把传感器、无线射频识别、移动通信等技术嵌入和装配到矿山设备、油气管道、矿工设备中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息,将现有的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台,可以监测温度、湿度、瓦斯浓度等,对采掘、提升、运输、通风、排水、供电等关键生产设备进行状态监测和故障诊断,建设和完善安全监测网络系统,实现实时感知、准确辨识、快捷响应及有效控制,提升安全生产过程监控和应急响应水平。

  大规模个性化制造:将工业物联网引入生产线以后,人类、工件和生产设备将彼此通信,生产线将实现全面网络化并自主控制生产过程,不仅显著缩短研发周期、提高生产效率、提升产品质量、减少资源使用,使经济效益最大化,更核心的是从大规模批量生产,转向对个性化需求的满足。

  3 工业物联网产业存在的突出问题

  3.1 基础支持力量薄弱,共性技术开发滞后

  长期以来,我国的工业基础相对较为薄弱。现阶段,我国在传感器关键技术、计算机系统设计技术、通信网络技术等物联网共性技术方面滞后于欧美日等发达国家,无法为我国的工业转型提供强有力的支撑。此外,工业物联网将是一个多设备、多网络、多应用、互联互通、互相融合的综合性网络,设备的接口标准、通讯协议、管理协议的标准化是一项巨大的工程,是现阶段我国工业物联网推广应用的一大障碍。

  3.2 人才不足制约发展,资金支持需要提升

  工业物联网具有应用案例与场景多样化、数据多结构化的特点,需要企业员工利用大数据融合实时与各种非结构化数据共同进行预测性和规范性分析,现有工业企业所拥有的人才并不具备相关分析和解决问题的能力。尽管国内大学正在努力培养数据科学人才,但是数量毕竟有限,无法满足未来工业物联网的快速发展。此外,我国工业物联网的发展处于起步阶段,在技术研发、企业培育、产品推广等方面需要大量的资金支持,但目前我国的资金支持仍局限在国家科技计划,资金总量和资金的覆盖面有限,限制了我国工业物联网的发展。

  3.3 产业尚处起步阶段,安全问题有待解决

  《中国制造2025》中指出,我国制造业正面临信息化程度不高,与工业化融合程度不够的现状。当前,我国制造业大多数企业信息化水平处于初、中级水平,信息化覆盖的部门较窄,企业内部系统处于割裂状态,我国仍处于工业物联网发展的起步阶段。随着工业物联网的推广,数以亿计的设备将产生海量的数据,与此同时,数据暴露的可能性也将持续增大,将威胁工业系统的生产和应用过程。数据所有权和安全性问题仍是设备制造商和用户讨论的焦点,也是未来工业物联网推广应用急需解决的问题。

  3.4 企业发展面临不均,中小企业较难复制

  在工业物联网的应用推广过程中,大型企业凭借自身的规模效应和雄厚的资金支持,能够突破成本的限制,真正将工业物联网应用到实际生产中。目前,蒙牛、西子电梯等国内大型企业正在加紧建设“智慧型工厂”,实现了工业物联网应用。然而对一些中小型工业企业来说,传统的系统集成、定制开发的理念无法应用到中小型企业中,工业物联网建设成本过高,使得大企业的成功模式无法在小企业复制,导致我国工业物联网应用呈现出两极分化的状态。对此,可通过设备租用、建设基于物联网的公用云平台等商业模式创新赋能中小型企业,解决工业物联网应用不均衡的问题。

  4 工业物联网产业发展趋势

  *技术趋势:由云端数据处理向边缘倾斜

  *模式趋势:由产业个体向生态系统转型

  *应用趋势:由设备资产向产品客户转移。具体地,工业物联网不仅能够实现设备的互联,还能够通过优化产品类型、维护客户关系为企业服务。然而,目前工业企业所获得的产品和客户的信息量远少于资产和设备的信息量,因此未来工业企业为了开发更具吸引力的产品或提升现有客户关系,企业需要大量产品和客户的相关信息支持。在效率提升和业务成长的双重诉求驱动下,未来企业工业物联网应用的关注度将由设备和资产转向产品和客户。

  5 工业物联网产业发展的对策建议

  5.1 聚焦共性问题,突破核心环节

  对工业物联网产业来说最大的竞争就是高新技术和研发创新能力,掌握了核心技术就具备了市场上的重要竞争力。建议政府把握国际物联网的发展方向,研发出物联网产业发展的核心技术,不断引进或者借鉴国际上物联网的先进技术,并根据我国物联网发展的实际需要,对技术进行再创新。

  物联网技术作为国家战略新兴技术,如果不掌握关键的核心技术,就不能形成产业核心竞争力,在未来的国际竞争中就会处于不利的地位。要重视关键技术的研发,例如传感器识别技术、传感器网络技术、感知节点及终端服务、RFID技术、业务支撑及智能处理技术等,通过对共性技术的研究从而建立起具有自主知识产权的物联网的相关的技术,以不断提高我国物联网产业在国际上的竞争力。

  5.2 加大投入力度,重视金融支撑

  5.3 加强安全保障,完善标准体系

  安全和隐私是工业物联网面临的最大挑战和瓶颈,因此需要下大力气研究适用于工业物联网的网络安全体系结构和安全技术,包括物理安全策略、访问控制策略、信息加密策略、网络安全管理策略,以及物理安全技术、系统安全技术、网络安全技术、应用安全技术、安全管理体系结构等。为此,建议政府制定“信息数据安全保障管理条例”,依靠地方信息安全保障局,从源头、过程、硬件、软件等各个环节做好信息数据的安全保障,除了防范信息数据的造假、篡改、毁坏、流失、泄密,还应搞好分散、保密、多元多级的数据备份、应急预案、软件防黑,以及重要部门、关键环节的信息安全飞行督察和信息安全员的直辖派驻。

  标准化对物联网技术的大规模应用而言是非常紧迫的。标准化是一个新兴的产业必经的一个阶段。在标准统一方面,完善工业物联网标准化顶层设计,建立健全工业物联网标准体系,发布工业物联网标准化建设指南。进一步促进工业物联网国家标准、行业标准、团体标准的协调发展,以企业为主体开展标准制定,加快建设技术标准试验验证环境,完善标准化信息服务。加强关键共性技术标准制定,制定工业物联网标识与解析、网络与信息安全、参考模型与评估测试等基础共性标准。推动行业应用标准研制,持续推进工业应用领域的标准化工作。加强信息交流和共享,推动标准化组织联合制定跨行业标准,鼓励发展团体标准。支持联盟和龙头企业牵头制定行业应用标准。

  5.4 重视人才培养,引进高端人才



关键词: 工业物联网

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