來源:博觀科技日期:2022-03-22 17:56:39
2023年政府工作報告中指出,“五年來,我國深入實施創新驅動發展戰略,推動產業結構優化升級……支持工業互聯網發展,有力促進了制造業數字化智能化”。當前,我國工業互聯網應用范圍從個別行業加速延伸向千行百業演進,我國制造業轉型呈現快速發展的局面。
工業互聯網作為數字經濟和實體經濟深度融合的關鍵路徑,推動了經濟高質量發展。一方面,工業互聯網是數字產業化的新增長極,為數字經濟發展提供各種技術、產品、服務和解決方案;另一方面,其依托網絡、平臺、安全、數據四大功能體系,成為傳統產業數字化轉型的重要支撐。
據新華網報道,工業互聯網試點示范企業中有83%的企業應用工業互聯網后生產經營效率提升。目前,工業互聯網已全面融入我國45個國民經濟大類中,進入到規模發展的新階段,將在帶動傳統工業體系變革、引領技術產業換道超車、打造我國經濟新增長點等方面持續釋放價值。
一、工業互聯網是數字中國的重要組成部分
工業互聯網是互聯網技術(信息、數字、云和智能等)與工業知識和制造體系的深度融合和應用,通過價值創造過程中各職能部門的網絡化連接,人、物、系統形成價值創造網絡,實時獲取相關信息并從數據中推斷并不斷優化其網絡價值創造(成本、反映速度、創新等)的能力。
由此可見,工業互聯網同消費互聯網有很多共性,但也有幾點本質上的不同。首先,工業制造業企業是工業互聯網的主體,主要圍繞著工業制造業產業升級、高質量發展,其本質活動多是圍繞著企業和其生態系統的數字化、網絡和智能化轉型。工業互聯網的端點、路徑、用戶以及所連接的內容(物品)與消費互聯網不同,所連接并提供服務的產品和設備來自工業,形成不同的平臺和生態系統。工業互聯網是整個數字中國的重要組成部分,影響范圍廣且深遠,帶來商業革命與經濟奇跡;改變勞動力市場(數字勞動力和人類勞動力;之間的協同),也會創造新的價值和新的工作崗位,并推動消費互聯網的近一步健康、可持續發展。
二、工業制造業轉型升級將長期驅動工業互聯網發展
1、長期看,工業制造業是我國經濟的根基,尋求數字化轉型為必然趨勢
當前,工業制造業是我國經濟發展的根基。工業在我國經濟發展中處于主導地位,根據世界銀行,我國改革開放以來 工業增加值占 GDP 比重始終維持在 40%以上。近幾十年來我國工業規模持續提升,根據國家統計局,2018 年我國工 業增加值首次突破 30 萬億元,至 2022 年首次突破 40 萬億元達 40.16 萬億元,2000-2022 年均復合增速達 9.01%,全 球領先。同時根據世界銀行,我國工業增加值占全球工業增加值的比重始終保持上升趨勢,至 2021 年占比已達 19.99%, 中國工業地位重要性日漸突出,從規模來看,中國是當之無愧的工業大國。
但我國制造業大而不強,尋求數字化轉型為必然趨勢。作為工業大國,我國制造業的高質量發展面臨勞動生產率、產 能利用率及行業利潤率偏低等多方面挑戰,在多因素作用下,行業有著迫切的向智能制造、工業互聯網轉型升級的訴求: 1)經濟結構轉型:我國正處于轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期,智能制造助力效率提高 和技術創新,是傳統工業轉型的必由之路;2)制造業產業轉移:受人力成本制約明顯的勞動密集型產能逐漸從我國 向東南亞、墨西哥、巴西等國家和地區轉移,同時發達國家憑借其在品牌、知識產權、技術等方面的優勢大力發展先 進制造業并引導先進生產力回流;3)人口紅利消退:我國面臨勞動力短缺及用人成本快速上漲的雙重壓力,根據國 家統計局,近年來我國老齡化問題不斷加劇,15-64 歲的人口占比從 2012 年的 74.10%下降至 2021 年的 68.30%,同時 城鎮單位就業人員平均工資每年增長超過 8%,制造業勞動力成本相應增加。
工業互聯網是解決傳統制造業痛點問題的核心手段之一。從生產環節來看,傳統制造業在研發設計、生產制造、經營 管理、運維服務等各環節普遍存在著信息傳遞不及時、產業數字化程度不夠、部門、企業間數據互通不充分、生產排 程不高效等問題,工業互聯網則可以通過連接各市場參與者、數據實時傳輸共享等途徑有效提升制造業的生產效率。 具體來看,工業互聯網可以:1)實現設備的現場連接,助力制造業實現無人工廠,對生產、排程、資源等進行全方 位管控跟蹤,提升生產效率,有效緩解勞動力成本上升;2)通過網絡技術整合全球各區域資源,在研發設計等階段 實現協同制造,降低研發和制造成本;3)進行產品追溯和跟蹤,對導致產品質量產生問題的生產環節進行及時調整, 同時及時根據平臺監測情況進行故障維修或預測維護;4)通過供需精準對接,緊密連接消費者與生產端,統籌生產 線各環節,使企業實現大規模定制生產成為可能。
2、短期看,制造業觸底回升有望帶來信息化投入的一波浪潮
庫存周期和制造業生產周期有密切關聯。庫存周期可以劃分為被動去庫存、主動補庫存、被動補庫存、主動去庫存四 個階段。被動去庫存和主動補庫存階段市場需求上升并到達頂部,此時由于滯后性,生產先慢于需求增長隨后趕超,企業庫存先下降然后上升,制造業處于上行階段;被動補庫存和主動去庫存階段市場需求下降,生產的滯后性導致企 業庫存先增加隨后下降,制造業處于下行階段。被動去庫存往往是制造業新一輪周期的起點,主動去庫存一般標志著 制造業周期的末期。
通用設備訂單是制造業周期的先行指標,預計制造業即將觸底回升,短期將帶動工業互聯網需求提升。歷史數據表明, 通用設備訂單往往早于企業庫存變化 6 個月左右,因此可以將通用設備訂單視為制造業周期的先行指標。本輪制造業 周期從 2019 年末開始,目前庫存和通用設備訂單尚處于下行階段,但庫存周期已接近底部,預計通用設備訂單需求 有望觸底回升,進而帶動制造業工業互聯網相關投入提升。
三、全球工業互聯網發展尚處早期階段,未來仍大有可為
1、從海外制造業信息化進程看制造業數字化轉型的三個階段
當制造業發展到一定階段,人口紅利消退、經濟結構轉型、行業利潤率降低等因素開始逐步限制制造業發展,此時通 過技術手段提升生產效率和質量成為企業的自然需求,制造業的數字化轉型便應運而生。復盤海外制造業信息化進程, 我們認為制造業的數字化轉型大致可分為以下幾個階段: 第一階段:圍繞企業經營核心環節的獨立信息系統的開發及普及。信息技術在企業經營的各環節細分領域逐步應用, 形成相應的獨立工業控制系統或軟件:
1)底層的工控系統于 20 世紀 70 年代產生,霍尼韋爾、通用電氣等國際巨頭廠商陸續推出分散控制系統 DCS、可編 程邏輯控制器 PLC 等工業控制核心產品并逐漸迭代成熟,工廠可以進行最基本的自動化生產,為上層的工業軟件應 用奠定了基礎。
2)獨立工業軟件。隨著工控系統的出現及普及,企業逐步步入(局部)自動化生產,此時圍繞企業經營活動的核心 環節如研發、生產、營銷、運維等以及相應支持環節如人力、財務等的各細分領域的獨立工業軟件于上世紀 80 年代 被相繼開發出來,典型的包括負責進行企業內部財務、人力等資源整合的 ERP 管理軟件、計算機輔助設計 CAD 等研 發類軟件陸續由頭部廠商 SAP、Oracle、達索等推出。隨后,庫存管理、設備管理、生產調度等工業軟件也逐漸走向 成熟,企業逐步由自動化階段步入信息化階段。
第二階段:企業各經營環節的協同互通。實現產品從市場到計劃、設計(研發)、工藝、生產、銷售、售后,再到運 維等的全流程環節上的數據縱向互通、協同運作,是這一階段企業信息化的終極需求,大致又分為兩個階段:
1)部分核心經營環節之間的協同互通。20 世紀 90 年代開始,SAP、西門子、達索等陸續推出 PLM 等產品嘗試對企 業產品進行全生命周期管理,并開始聯通產品內容管理、訂單管理、企業資源管理、供應鏈管理等功能實現不同環節 的獨立工業軟件的協同運作,以此實現企業不同經營環節之間的數據互聯互通及信息集成。這種工業軟件的協同互通 使得企業跳出業務單元的束縛,開始從整個企業的維度實現降本增效。
2)企業整個經營活動的縱向一體化集成。2012 年美國通用電氣首次提出工業互聯網概念,對未來企業的軟硬件設備 和數據互通提出了暢想,也正是自此開始,發達國家開始從國家戰略的角度支持和推進工業互聯網的建設,并出臺一 系列規劃。2012 年以后 SAP、西門子、GE 等陸續研發推出自己的工業互聯網平臺,各類軟件依托平臺進行集成,客 戶(企業)可以通過平臺獲得相關服務。以西門子 MindSphere 工業互聯網平臺為例,MindSphere 實現 SCADA、DCS、 MES、MOM、PLM、ERP、質量管理 (QM)、供應鏈管理 (SCM) 以及其他系統和服務平臺的連接,當前平臺上已經 集成了 3000 萬個自動化系統,超過 100 萬個現場互聯產品。目前工業互聯網主要服務于企業內部生產和業務環節的 協同,如 MindSphere 已經在食品飲料、機械、鋼鐵等各行業代表型公司內部實現了數據互通,降低企業生產運營成 本。
第三階段:產業鏈上下游的協同互通,即成熟狀態的工業互聯網,是未來主要的發展方向。當前的工業互聯網主要致 力于打通企業內部各經營環節,企業內部得以打通之后,產業鏈層級的要素資源協同成為新的發展方向。產業鏈層級 的信息化依靠工業互聯網人、機、物互聯實現,隨著數據的積累、技術的成熟,工業互聯網將致力于企業間的數據互 通與協同集成,從整個產業鏈的層面實現效率的提升。
2、我國制造業數字化轉型正處于工業互聯網發展初期
國內工業軟件的發展以為海外高端工業軟件廠商做實施交付起步,當前自研工業軟件開始逐步對海外形成替代,同時 工業互聯網發展開始追趕國際步伐,因此我國工業制造業的數字化轉型雖也展現出跟海外相似的發展特征但細節不完 全一致:
第一階段:獨立信息系統的逐步普及與國產替代。 1)工控系統的普及與國產替代:在海外自動化設備逐漸成熟并進入我國市場的背景下,1981 年我國吉化公司化肥廠 首次引進橫河 DCS 產品,自此工控系統開始逐漸進入中國市場,隨后逐步推廣至冶金、建材、電力、輕工等重點行 業。90 年代國內企業如中控技術、匯川軟件、和利時開始嘗試 DCS、PLC 等工控系統自研,2007 年中控技術逐漸切 入 DCS 高端市場,2011 年至今在我國 DCS 市場中市占率保持領先,工控系統持續實現國產替代。 2)海外工業軟件的實施交付與國產自研產品的陸續推出:我國努力實現工控系統國產替代的同時,海外工業軟件逐 漸興起并開始應用。20 世紀 90 年代熱門工業軟件如 ERP 等已經開始放量,隨后工業軟件產品矩陣逐漸完善,滿足了 研發設計、生產制造、經營管理、運維服務等不同業務環節的需求。進入 21 世紀,相關產品陸續進入中國市場,國 內工業軟件廠商開始為海外巨頭如 SAP、Oracle、西門子等提供實施交付服務。這一階段,國內廠商開始在不斷積累 學習海外工業軟件經驗的基礎上進行國產軟件研發,相關自研產品陸續推出。
第二階段:企業各經營環節的協同互通。隨著自研工業軟件的逐步成熟,相關廠商如用友、金蝶、能科、賽意等紛紛 投入工業軟件協同平臺(中臺)的研發布局當中,嘗試實現企業經營各環節的數據聯通。例如,用友推出的 YonBIP 實現了 ERP、SCM、MES 等多種業務的工業軟件的協同,覆蓋財務、人力、采購、營銷、供應鏈、研發等多個領域, 從企業整體運營的角度促進降本增效的實現。2017 年以來,我國工業互聯網平臺陸續推出,2021 年起工業互聯網開 始出現大量落地案例。根據工信部,截至 2022 年 6 月我國已有超過 150 家較大型的工業互聯網平臺,連接工業設備 超過 7800 萬臺。以用友精智互聯網平臺為例,當前平臺應用案例涵蓋了水泥、機械、航空、石化、鋼鐵、中草藥、 汽車等多個行業,具體解決方案均為通過企業內部生產環節的打通實現降本增效。
第三階段:產業鏈上下游的協同互通。與國外類似,企業內部縱向一體化集成之后,企業間的要素資源協同將成為工 業互聯網未來主要的發展方向,未來成熟階段的工業互聯網將有望聯通產業鏈各企業的所有相關要素資源,實現更深 層次的協同,帶領企業數字化轉型進入第三階段。
總之,相較于國際發達國家總體趨勢,我國工業制造業數字化轉型階段變遷有以下幾個特征:1)工業軟件的興起晚 于國外,早期主要以為海外頂尖工業軟件實施交付為主;2)采取先為海外軟件做實施,然后自研追趕的模式,逐步 國產替代;3)較快進入工業互聯網落地推廣階段,與國際主流趨勢基本保持同步。
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