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工业互联网深度分析:智能制造势不可挡

发布时间:2018-04-24 来源:方正证券、同花顺财经 类型:行业资讯 人浏览
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信息 医疗 工业 政府 教育

导  读:

信息行业是典型的上游行业,主要服务于不同行业的信息化需求,如教育、医疗、金融、政府、工业等等,上游景气度提升能有效带动信息化投入的提升,从而利好于下游行业信息化企业,过去几年,医疗IT、金融IT等领域均出现过高景气状况。

1、智能制造大势所趋
  
  1.1人口红利消失,劳动力成稀缺资源
  
  人口红利是指因为劳动人口在总人口中的比例上升所伴随的经济成长效应,它通常发生在人口过渡时期晚期,此时因为生育率下降,使得受抚养的青幼年人口减少,劳动年龄人口比例上升。有专家指出,人口转变使得中国从20世纪60年代开始享受人口红利,而随着出生率的不断下降,中国的劳动人口数量在2012出现了第一次绝对下降,意味着人口红利趋于消失,2015年前后是中国人口红利阶段的转折点。
  
  我国传统的劳动密集型企业严重依赖人口红利,人口红利的消失使得低成本劳动力成为稀缺资源,传统制造业正在面临人力成本日益升高的生存难题。
  
  1.2下游需求持续复苏
  
  信息行业是典型的上游行业,主要服务于不同行业的信息化需求,如教育、医疗、金融、政府、工业等等,上游景气度提升能有效带动信息化投入的提升,从而利好于下游行业信息化企业,过去几年,医疗IT、金融IT等领域均出现过高景气状况。相对于医疗、金融等行业,我国工业信息化水平相对较低,行业本身就有渗透率提升的需求,另一方面,近年来,在国家供给侧改革等政策的推动下,工业领域需求持续复苏,汽车、钢铁、纺织等多个细分行业业绩回升。下游工业领域的复苏将有望带动上游信息化投资。
  
  汽车产业是推动新一轮科技革命和产业变革的重要力量,是建设制造强国的重要支撑,是国民经济的重要支柱。据中国汽车工业协会统计分析,2017年10月,汽车产销比上月小幅下降,同比略有增长。1-10月汽车行业经济运行平稳,主要经济指标呈不同程度增长,增速虽有所减缓,但总体上仍处于较快增长水平。我国汽车行业近来数月增速趋稳,可见行业内生需求依旧旺盛。
  
  机械行业:2016年以前上市的249家企业2017年1季度收入同比增长14.6%,2季度同比增长25.7%。2017年以来行业需求保持旺盛态势,制造业盈利能力正在修复。
  
  得益于下游需求的持续复苏,制造业信息化投入有望持续加大,相关信息化企业将随之受益。
  
  1.3企业自身盈利追求
  
  随着我国人力成本、上游原材料成本等的上升,企业盈利难度较过去有所增加,尤其是在制造业中这一现象更加明显。
  
  制造业企业的制造周期时间是指从订单发放经车间周转到最后发货的总时间。制造周期时间越短,制造商库存越少,市场需求变化时报废的材料越少,调整适应变化的灵活性越大。反之制造周期时间越长,积压的多,不良及废品增多,储存费用等等都会增加,此外,制造周期越长,工厂车间可能出现的问题越多。减少制造周期时间不仅影响材料预备,还可以改善出货计划,加快产品输出,因为材料在到下一个操作之前停留的时间更短,故过程中的在制品减少。因为产品处理更少,故产品质量得可以到改善。制造周期时间是在多数电子和电器等复杂品类装配中的最大的问题,制造周期每缩短一倍,企业年利润收益预期可增长2.2倍。根据美国MESA International调查数据显示,智能制造可显着缩短制造周期时间、提升生产效率,降低成本,提高单位时间产出,从而提升企业收益。因此,出于企业自身对盈利的追求,它们亦将会加大对智能制造领域的投入。
  
  1.4政策密集出台,中国制造2025箭在弦上
  
  国务院2015年发布《中国制造2025》,提出通过“三步走”实现制造强国的战略目标,该行动纲领面向十个重点领域,建设五大工程,包括:制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新。十九大报告也对发展制造业提出新的要求。
  
  日前,按照《工业和信息化部办公厅关于开展2017年智能制造试点示范项目推荐的通知》,经过各地方工业和信息化主管部门推荐、专家评审和网上公示等半年的遴选工作,2017年智能制造试点示范项目名单已经确定。据工信部介绍,为推进智能制造产业政策落地,将加快上述项目部署,并将总结试点示范经验并在各行业进行推广,同时在此基础上尽快形成后续政策和措施,进一步推进制造业转型升级。
  
  根据工信部工作部署,智能制造将是未来中长期实现制造业与互联网融合以及全面提升制造业竞争力的重要抓手。为此,工信部将联合发改委、财政部等部委在今后一阶段,陆续推出一系列的支持政策和措施;同时还将以试点示范等措施,面向重点行业的智能制造单元、智能生产线、智能车间、智能工厂建设,培育一批系统解决方案供应商,组织开展行业应用试点示范,以形成一批融合发展行业的优秀解决方案并加以推广。
  
  2、信息化是智能制造的必经之路
  
  2.1智能制造产业链
  
  智能制造产业体系已逐渐成形,上游行业主要为制造行业的零部件以及感知层次的相关产品,中游行业则是主要体现为网络层的相关信息技术、管理软件和平台软件等,而下游领域主要为执行层和应用层,以工业机器人(300024)、智能机床、3D打印为产品构成的自动化生产线和智慧工厂。
  
  2.2信息化是智能制造的必经之路
  
  2.2.1智能制造实现路径
  
  智能制造是基于新一代信息技术的先进制造过程、系统与模式的总称。智能制造贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。智能制造的最终实现需要经历不同的发展阶段,每个发展阶段均要实现智能制造所需要的核心能力,目前主要可以分为自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。
  
  首先,在智能制造的整个过程中需要将智能装备(包括但不限于机器人、数控机床、自动化集成装备、3D打印等)通过通信技术有机连接起来,实现生产过程自动化,其次,通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据,并利用各类系统优化软件等信息化手段提供生产方案,再通过工业以太网等通信手段实现设备及数据间的互联互通,最终实现生产方案智能化。
  
  随着新一代信息技术和制造业的深度融合,我国智能制造发展取得明显成效,以高档数控机床、工业机器人、智能仪器仪表为代表的关键技术装备取得积极进展;智能制造装备和先进工艺在重点行业不断普及,离散型行业制造装备的数字化、网络化、智能化步伐加快,流程型行业过程控制和制造执行系统全面普及,关键工艺流程数控化率大大提高;在典型行业不断探索、逐步形成了一些可复制推广的智能制造新模式,为深入推进智能制造初步奠定了一定的基础。但目前我国制造业尚处于机械化、电气化、自动化、数字化并存,不同地区、不同行业、不同企业发展不平衡的阶段。发展智能制造面临关键共性技术和核心装备受制于人,智能制造标准/软件/网络/信息安全基础薄弱,智能制造新模式成熟度不高,系统整体解决方案供给能力不足,缺乏国际性的行业巨头企业和跨界融合的智能制造人才等突出问题。
  
  2.2.2信息化是智能制造的关键,工业软件是核心
  
  制造业整体上可以分为研发设计、生产制造和营销服务三大环节,每一环节产生相应的价值。过去人们曾把制造业定义为:“通过加工把原材料转化为产品的工业”,产出物是产品,其增值主要在加工过程中得以体现,即在20世纪中早期,制造业的主要价值体现在加工制造环节,随着市场竞争加剧和产品更新换代加快,产品研发、市场营销和服务的增值作用明显提高,制造业的产出正在从单一产品转变为包含产品在内的服务和解决方案。因此,新制造业已经成为同时对物质、信息和知识进行处理的产业,制造业价值曲线已经发生了变化。
  
  根据“微笑曲线”理论,产品生产制造中各个环节的附加值可以被描述成一个开口向上的抛物线,用来描述产品制造流程中各个环节的附加价值。“微笑曲线”其实就是“附加价值曲线”,企业可通过向“微笑曲线”的两端渗透来创造更多的价值。随着科技进步,制造业不断升级,处于价值链的的两端的研发和销后服务增值越来越大,而传统制造业作为劳动密集型的中间制造、装配环节不但技术含量低、利润空间小,而且市场竞争激烈,容易被成本更低的同行所替代,成为整个价值链条中最不赚钱的部分。中国制造业目前仍处在微笑曲线底部区间,未来如何提升在全球制造业价值链中的地位是中国制造业企业面临的首要问题。
  
  制造业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合,可以改善制造企业的经营、管理、产品开发和生产等各个环节,提高生产效率、产品质量和企业的创新能力,降低消耗,带动产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造技术的创新以及企业间协作关系的创新,从而实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化以及咨询服务的网络化,全面提升我国制造业的竞争力。
  
  随着国家两化深度融合水平的进一步提高,中国制造业信息化迎来一个崭新的发展阶段。ERP、MES、DNC、MDC、PDM、Tracker等先进信息化管理系统已经在制造企业得到广泛应用,如通过供应链管理(SCM)使得供应商可以参与产品的制造和运输,通过客户关系管理(CRM)和产品生命周期管理(PLM)使得客户能够参与所买的产品设计和制造过程,并可能使企业为客户解决产品使用、维护和废弃处理的各种问题,通过企业资源计划(ERP)和制造执行系统(MES)准确反映生产过程的物料供应情况、工作进度和产品质量,通过连续的信息流,加强企业内部各部门之间的协作。上述各类信息化管理系统正在不断加快制造企业实现转型升级。
  
  实现制造业信息化是提升中国制造业全球竞争力的关键,其中上述如MES、CAM、ERP等工业软件是制造业信息化的核心。工业软件是指在工业领域里应用的软件,包括系统、应用、中间件、嵌入式等,通常工业软件被划分为编程语言、系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件。其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能,但是并不针对某一特定应用领域,而应用软件则根据用户和所服务的领域提供不同的功能。
  
  工业软件一般按照应用分为研发设计类、生产调度和过程控制类、业务管理类三大领域,具有分析、计划、配置、分工等功能,能够从机器、车间、工厂层面提升企业生产效率、促进资源配置优化、提升生产线协同水平,对工业化与信息化融合、数字世界与物理世界融合有举足轻重的作用。
  
  a、研发设计类——以产品生命周期管理(PLM)为例:
  
  PLM软件可以让企业高效且经济地管理一个产品的生命周期,从产品构思、设计与制造,一直到服务和退市处理。计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、产品数据管理(PDM)和制造过程通过PLM无缝地集成在一起。PLM与SCM、ERP分别从不同维度出发,PLM从时间的维度看世界,并且偏重于产品设计层面,与MES层相互连接,是数字化工厂的需求源头。
  
  PLM产品构成包括三类:(1)CAx类产品,包括集中于创建3D几何图形、产品设计和产品数据形成的CAD软件,计算机辅助系统进行场景建模,数值分析的CAE软件,利用计算机进行生产设备管理控制和操作的过程模拟软件CAM。(2)cPDM产品,这类软件是协同产品定义管理软件,在产品全生命周期体系下,存储和检索产品和产品数据;(3)数字化制造车间,主要用于计划和模拟整个制造过程。
  
  b、生产调度和过程控制类——以制造执行系统(MES)为例:
  
  MES(manufacturing execution system,制造执行系统)是1990年美国先进制造研究协会旨在加强MRP计划的执行功能提出的概念,AMR对MES的概念表述如下:“MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时,为公司提供实现执行目标的执行手段,通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据,并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能。”
  
  MES可以概括为一个宗旨―制造怎样执行,两个核心数据库―实时数据库、关系数据库,两个通信接口―与控制层接口和与业务计划层接口,四个重点功能―生产管理、工艺管理、过程管理和质量管理。MES是从工单、生产、设备管理、保养、质量管制到出入库、进出货等整合的系统,可以实现对设备层直接进行管控,是一个制造形态工厂的核心。
  
  c、业务管理类——以企业资源计划系统(ERP)为例:
  
  ERP—Enterprise Resource Planning企业资源计划系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP系统集中信息技术与先进的管理思想于一身,成为现代企业的运行模式,反映时代对企业合理调配资源,最大化地创造社会财富的要求,成为企业在信息时代生存、发展的基石。
  
  3、工业软件市场空间广阔,国外企业仍占主导地位
  
  3.1中美工业软件市场规模差距仍较大
  
  2016年,全球工业软件市场规模达到3531亿美元,同比2015年增长5.4%,发展中国家和经济体对工业软件的需求成为全球工业软件市场发展的亮点。2016年,中国工业软件市场在宏观经济与产业转型的双重影响下,继续处于平台调整期。2016年中国工业软件市场规模达到1247.30亿元,同比增长15.5%,增速仍领先于全球工业软件市场,约为全球市场规模的十九分之一;与此同时我国工业生产总值占全球比重却超过20%,可见我国工业软件发展空间广阔。
  
  自2011年以来,全球工业软件市场规模以每年6%左右的速度增长。工业软件构成中主要以业务管理为类主,占比超过50%,生产调度及过程控制类和研发设计类各占约25%。
  
  3.1.1 MES软件市场
  
  MES作为工业软件的核心部分,市场空间广阔,相关机构预测MES市场未来的复合增速可保持在40%左右。2014年全球MES行业市场规模约为416亿元,过去5年保持年均21.65%的高速增长,预计到2020年,MES行业市场规模有望达到931亿元,未来将保持年均18%的复合增速。2016年我国MES市场规模为25.82亿元,较2015年同期增长26.39%。预计2017年我国MES市场规模为32.04亿元,到2022年我国MES市场规模将达到77亿元左右。
  
  中国经济正处于转型发展关键时期,在国内外经济环境变化的同时,中国企业也在由中国制造向“中国智造”转变。在这一过程中,工业4.0以及中国制造2025激发了企业智能制造信息化的需求,制造业企业的核心能力需要进一步提升。中国制造业对自动化、信息化、互联化、智能化的需求不断增加,企业从过去关注“量”转变为关注“质”。作为工业软件核心应用的MES软件是制造业企业信息化的重要组成部分,在“工业4.0”时代有着非常广阔的应用前景,需求也呈现出快速增长的态势。
  
  MES在发达国家已实现产业化,并出现了一批领军企业如西门子等,相比较国外MES市场,我国MES行业发展历程较短,市场刚刚兴起。国内相关企业目前普遍有规模较小,面向行业单一等特征,竞争力较弱,但另一方面,现阶段国内制造业企业中MES的使用率仍然较低,且相关软件的能力亦有所不足,市场潜在发展空间巨大,国内软件企业往往更接近上游工业企业客户,熟悉工业生产流程,且可以快速响应,提供优质的售后服务,通过借鉴外国先进MES厂商的先进经验,根据国内不同类型厂商的需求,专门研制符合我国制造业的MES系统,国内未来有望迅速崛起一批规模化、专业化的MES软件企业。
  
  3.1.2 ERP软件市场
  
  工业软件的另一个重要组成是ERP软件,ERP行业市场、技术壁垒较高,呈现出寡头市场的特征,少数几个领导厂商占据绝大部分市场份额,拥有市场定价权并分享主要利润。SAP、Oracle等国外厂商一直占据主导地位,在经历了导入、成长和普及的长期发展过程以后,中国ERP企业的发展进入了新阶段,以金蝶、用友为首的本土软件厂商与国际管理软件巨头之间的竞争日趋激烈。
  
  本土厂商在国内软件市场有得天独厚的优势,同时用友、金蝶等厂商坚定发展云计算业务,使得本土厂商孕育出弯道超车的可能。截至2017年上半年,金蝶云服务收入的占比近27%,公司在云服务上积累的先发优势有助于其充分享受行业云化带来的红利。
  
  与此同时中国ERP市场容量增长迅速,国内(含服务,仅限大陆地区)通用型企业管理软件市场规模2013年达到了563.3亿元。2014年国内(同上)通用型企业软了软件市场规模达到了582.5亿元,2015年约为597亿元,2017年预计将达到650亿元。


  

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    在这个以互联网为基础架构的“去中心化“时代,信息的交互方式发生着翻天覆地的变化。信息资源的整合与共享成为各行业必须直面的挑战,教育行业也不例外。日前,由科华恒盛打造的“慧云”模块化数据中心在天津科技大学正式投用,其突破传统设计、快速部署、灵活扩容等特性有效对接该校信息化建设。

  • 数字化的转换-教育的根本改变

    6月27日,在上海世博展览中心,“工业自动化隐形冠军与工业4.0教育专家”论坛上,贝加莱肖维荣博士发表了“数字化的转变-教育的根本改变”为主题的演讲。

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