工业互联网专题研究报告.docx

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1、工业互联网专题研究报告工业互联网是第四次工业革命的重要基石，数字工厂则为企业级的应用平台。工业革命步入渐进式迭代，突破点在于复杂生产关系的全天候集成与共享;工业互联网通过传感器、机器、工件和IT系统，沿着生产价值链连接到同一生态系统，进而虚拟交互实现感知和操作，成为工业4.0生态的核心载体。全球逐鹿布局工业互联网，目前呈现欧美亚太三足鼎立的竞争格局，在主要市场的稳健驱动下，预计未来5年行业规模CAGR=6工业互联网作为工厂数字化的软件要素，其长期的经济赋能在于促进产销管理环节的“降本增效”。西门子作为全球工业数字化标杆，以MindeSPhere平台化服务实现内外赋能。西门子在产品打磨上，以系列

2、化收购率先打造工业软件生态体系；在组织架构上，西门子不断“去中心化”，突出数字化部门的战略重心，借此成功地从传统电气巨头蜕变为数字化工业领航者。MindeSPhere是西门子于2016年推出的首款工业物联网操作系统，实现工业仿真的基础即是端对端的数字李生。西门子通过MindeSphere平台化服务与德国本土温控系统制造商合作，实现了“冷却即服务”的PaaS级应用，成功输出了垂直领域的“产品+数据服务”的新型商业模式。工业互联网是国内制造业转型的核心路径，纺织、电子、汽配等领域已现应用范例。国内传统厂商目前仍面临工业附加值、产能利用率双低的局面，而工业互联网的边际产值赋能近年来已有趋势上的表现。

3、以纺织行业为例，国内纺服行业工业体系较为成熟但集中度较低，控制劳动力成本、节能减排与产销模式创新将成为龙头溢价的实现关键。“代工王”申洲国际从生产环节入手，通过持续的资本投入和技术改造，已在面料厂织布、印染环节基本实现自动化、数字化，且正促使跨国各工厂间的数据网络化；库特智能则从客户下单与订单数据采集、数据挖掘分析与智能技术匹配、智能排产与排程、智能物料采购与原材料仓储管理、智能断料、智能剪裁、制与整烫等7大环节，实现基于C2M模式的数字化定制服装产销。以电子行业为例，工业富联于2018年起着手对内部的生产制造场域进行工业互联网改造，将雾小脑、灯塔工厂、FiiCIOUd云平台进行对内赋能尝试，

4、通过外接传感器、软件数据提取、安装转接口等方式使设备上网上云，实时监控各类设备运行状态从而实现车间可视化；通过清洗、整理、分析数据，将信息抽象化建模，工业富联实现了智能制造的无忧生产，实验场域在质量、效能、成本、库存等多个指标上均有显著改善。以汽配行业为例，敏实集团在工业富联的外溢赋能下，成功地从数据链落实到价值链的提升。在盈利需要（克服行业颓势）、新需求（新能源汽车）、产业链价值调整等多重驱动下，敏实集团引入工业富联的柔性自动化产线，建立数字化能力，打通订单交付和产品研发两条端对端价值链；以效率为导向的制造能力提升，打造纵向计划协同能力和现场精细化执行能力；建立指标运营决策体系，在全球工厂实

5、行数据驱动的持续性改善。风险提示：数字工厂建设投资力度不及预期、政策与国际形势拖累、产业环境发展不均衡、人才梯队培养与引进迟缓、战略规划高度与执行力度不及预期等。一、天下为工，“智变”正引向质变（一）智造互联，新工业的燃星火1、迈向智造，行进中的工业4.0信息化时代下的工业革命迭代步入渐进模式，突破点在于“深水区”中复杂生产关系的全天候互联与共享。自工业革命爆发以来，技术进步推动了工业生产力的大幅提升。十九世纪由蒸汽机驱动的工厂，电气化导致了二十世纪早期的大规模生产，并且工业在二十世纪七十年代初变成了自动化；但随后的工业技术进步趋于渐进式，尤其是跟同时期的IT、移动通信和电子商务转型的突破相比

6、。工业互联网的雏形为设备物联网，正从简单的工业信息化迈向复杂的智能制造。全球工业互联网发可分为4个阶段；第一阶段是在20世纪60-80年代，实现了网络的发明以及机器和机器之间的互联；第二阶段是在20世纪90年代，实现了工业网络协议以及操作系统的发布，以及物联网的提出并且工业设备逐渐联网；第三阶段是在2000年初，云计算以及通信独立架构协议的形成，并且工业互联网支撑体系逐步形成；第四阶段是2010年至今,工业互联网雏形的形成和发展。工业互联网是第四次工业革命的重要基石，是伴随物联网、大数据、人工智能等关键技术发展起来的生产新技术、新业态。传感器，机器，工件和IT系统将沿价值链连接到一个生态系统，

7、这些连接的系统可以使用标准的基于互联网的协议进行交互，并分析数据以预测故障，自行配置和适应变化。工业互联网的本质是通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。2、三足鼎立，角力中的工业互联亚太地区工业互联网发展迅速，逼近北美、欧洲传统主力市场。随着工业互联网概念的提出，各国都开始部署战略规划；其中美国集团优势显著，GE、微软、罗克韦尔、亚马逊等巨头积极布局，加之各类初创企业着力前沿创新，有望助力美国保持行业主导地位。而欧洲工业巨头如西门子、博世、ABB、SAP等凭借自身在制造业的基础优势亦进展迅速。整体来看，欧美市场在规模上

8、占据主要份额，但增速在各地区俨然分化。得益于中国市场和印度、东南亚等新兴经济体的基础设施和工业发展的刺激，2019年亚太地区整体市场规模占比达到28.5%,接近欧洲的30.8%和北美的35.4%,已呈现三足鼎立的局面。全球工业互联网市场在欧美、亚太主要地区的稳定驱动下，预计未来5年年化复合增速保持6%的平稳增长。根据CC1D的数据显示，2019年全球工业互联网市场规模约为8465.6亿美元(+5.03%yoy)；预计2023年全球工业互联网市场规模约为8948亿美元，到2023年预将首次突破1万亿美元,未来2023-2025年保持6.00%的年化复合增长。(二)数字工厂，工业互联见一斑1、车间

9、数字化，流水的信息集成数字工厂是工业4.0发展的必经之路，本质是工业互联网的企业级平台。根据德国工程师协会的定义，数字工厂是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D虚拟现实可视化，通过连续的无中断的数据管理集合在一起,其本质是实现信息的集成。数字化本身就是职能的一部分，是一个入口；智能工厂则是在数字工厂的基础上附加了物联网技术和各种智能系统等新兴技术于一体，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预。数字工厂是智能工厂的落脚点，而智能工厂又是工业4.0的基准点。只有实现了工厂数字化，才有可能步入工业4.0的生态。数字工厂建设的最基本单元，即是车间管理的数字化。数字工厂中生产过程的数字

10、化，主要是利用数字化的手段应对更复杂的车间生产过程管理，这其中最重要的是制造执行系统(MES)的建设，以及MES与ERP/P1M和车间现场自动化控制系统的交互。MES既是一个相对独立的软件系统，又是企业信息传递路由器，汇集市场与服务、产品设计、MRP/ERP,供应链等信息，并转化为详细的生产作业指令，从而实现复杂产品制造过程生产现场的管理与控制。MES向上承接ERP下达的生产计划以及P1M经过仿真验证的产品物料清单，向下衔接车间现场控制系统，弥补了ERP与车间过程控制之间的真空，实现了工业4.0所强调的垂直方向上的集成以及贯穿价值链的端到端工程数字化集成。2、数字化工厂，铁打的效益蝶变工业互联

11、网在工厂数字化建设中的实施落地，其显性经济意义仍在于长期的“降本增效”。假设所有的工业系统能够有1%的效率提升，就会带来显著的经济效益。在未来15年内，航空业减少1%的燃料，将节约超过300亿美元;医疗行业效率提高1乐预计节约630亿美元；电力效率提升1%,预将节约660亿美元；石油天然气资本支出降低1%,将节约900亿美元。数字工厂的建设短期内难见经济回报，多数投入者更注重效率提升带来的远期效益空间。根据思略特面向制造工业的调研，几乎所有的受访者（98%）都将提升效率视为投资数字化工厂的主要原因。综合规划、资产利用率提升、质量成本降低以及自动化均有助于效率的提升。不仅如此，大多数的受访企业将

12、收回数字化工厂投资的期限定为五年。除了提升工厂效率之外，数字化工厂还能带来其他一些效益。例如，在航空领域，有些企业利用数字化工厂解决方案开展先进的飞机及发动机设计，打破了传统制造的局限性。此外，数字化工厂还能帮助企业减少能源和原材料的消耗，实现可持续发展的目标。企业正在利用数据来改善资源效率，让供应链更合理，实现按需订购原材料，减少库存。二、电气巨擘，西门子的数字化伟业（一）西门子，工业革命的先驱者1、百年老店，集近现代工业之大成西门子是欧洲传统电气巨头，并领先成为全球性工业数字化标杆。西门子于1847年由维尔纳冯西门子创立，是欧洲最大的电器电子公司，同时亦是世界排名第四的家用电器制造商。公司

13、自1872年进入中国，截至2019财年，于中国的总营收达到84亿欧元，拥有3.5万余名员工和21个研发中心。西门子的主要业务包括智能基础设施、数字化工业、交通、能源、医疗等5大板块，其中智能基础设施致力于智能地连接能源系统、楼宇和工业，产品系列涵盖电网控制和自动化、低压和中压配电及开关与控制、楼宇自动化、消防安全、HVAC控制和能源解决方案；数字化工业集团专注于工业自动化、电气自动化、工业数字化、工业4.0和智能制造领域的创新，为离散和过程工业数字化转型提供数字化工厂解决方案。复盘西门子集团的发展历程，公司早于2007年开始布局工业数字化生态，领先德国工业4.0规划出台（2013年），并以工业

14、软件的系列收购，成功地从传统电气大厂蜕变为数字化工业领航者。从组织架构变迁来看，西门子不断推进“去中心化”，近年持续突出数字化战略基调。西门子曾于2014年进行近年来公司组织架构的首次调整。按照旧有的组织架构设计思路，西门子于2013年以前一直以业务领域为核心，针对性地设立事业部进行集团化管理。但在ABB、通用电气业务利润率逐渐超越西门子之后，为释放业务自由度而带来的潜在边际贡献增加，并且围绕2023公司愿景推进数字化，西门子将16个业务部门精简为9个，并且于2014年架构调整元年便设立数字化工厂集团。而后在2018下半年,西门子为了更加专注于客户，根据所在行业的特定需求开展业务，西门子再次调

15、整组织架构，下设3个“运营公司和3个战略公司”（三大“运营公司”：“天然气与发电”、“智能基础设施”和“数字化工业”，以及“战略公司”：西门子医疗、西门子歌美飒和筹备中的西门子阿尔斯通），推出“公司愿景2023+”战略。这一战略还包括投资物联网集成服务、分布式能源管理和电动交通基础设施等新的增长领域，以加强公司的增长型业务。西门子已经是全球工业数字化领域的领导者，在这一领域的集中扩展也将进一步促进增长型业务的发展。现有的业务集团（Division）层级将被取消，区域组织架构将更加以客户为导向进行调整，公司总部将更为精简。2、自我焕新，领工业互联网之风华西门子参与德国“工业4.0早期规划，引领全

16、球工业互联网革新。德国“工业4.0”是德国政府在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等的建议和推动下形成的项目，20多家德国企业、研究机构和大学参与，并成为面向2023年的国家战略，在2013年4月汉诺威工业博览会上首次发布实施工业40”战略建议书，其目标是定义在互联网时代制造业企业的发展道路，研究物联网和服务网演进为CPS信息物理融合系统后制造业格局和商业模式，旨在解决资源枯竭、城市化、老龄化和工业/生活平衡等全球挑战。“数字化企业”软件套件，是西门子打造工业4.0生态的核心服务性输出。通过系列并购，西门子成功组建了以软件P1M（产品生命周期管理）、MES（生产执行系统）和TIA（全集成自动化平台）三足鼎立的信息物联系统（CPS）闭环生态体系，于2014年10月正式对外成立数字化产业集团（即D1部门）。数字化产业渐成西门子贡献最突出的盈利来源。无论是订单安排还是营收创造，随着产品结构优化和智能制造大战