智能制造产业链分析和投资机会
发布时间：2021-12-24 15:50:57
随着我国制造业的快速发展，制造业转型升级成为重中之重。国务院在2015年的《中国制造2025》规划中提出加快发展智能制造。
智能制造是什么？对制造业有什么影响？智能制造如何发展？智能制造的产业链结构如何？智能制造有什么发展趋势？智能制造有什么投资机会？
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智能制造是工业自动化过程的不断升级，将工业制造发展到柔性化、智能化、高度集成化。
智能制造能够减少人工、提高效率、缩短生产时间、降低故障率、降低库存、提高存货周转率。
智能制造主要由传感系统、控制系统、软件系统、电子信息系统、网络系统组成。
智能制造的产业链上游为各类电子元器件、结构件、各类元器件材料等，中游为工业互联网、信息管理软件、系统集成、自动化装备、机器人等，下游为应用层面的自动化智能生产线、3D打印系统、智能解决方案等。
智能制造最具投资价值的领域包括：设计软件、关键电子元器件、系统集成、机器人、自动化装备、精密仪器、一体化智能系统，这些领域的龙头公司有很好的发展前景。
一、智能制造—制造业的未来
智能制造是一种由智能机器进行制造的系统，是制造（工业）自动化的升级，将制造自动化升级到柔性化、智能化、高度集成化。
看定义比较复杂，其实智能制造就是让制造智能化，是工业自动化的升级。我们先理解什么是工业自动化。
工业自动化就是在工业生产过程中减少人力操作，利用能源和信息实现自动化生产的过程。工业革命前人类加工工具和产品只能纯手工加工，工业革命使得手工加工的占比大幅下降，机器加工成为主流。整个工业革命的过程就是机器不断替代手工加工的过程。
进入信息时代后，人们发现信息管理、资源整合也是一种生产方式，通过信息化管理能够提高机器设备的运作效率，更大程度替代人的功能。
随着计算机的发明，自动化加工制造成为发展趋势。如今德国启动工业4.0计划，就是要在机械制造和电气工程等领域采用“嵌入式系统”，将计算机系统全面接入制造业每个环节的每个器件内部，实现更高程度的自动化。我国则把这种通过感应器、计算机链接制造业全过程的方式称为“工业互联网”。
智能制造则在工业自动化的基础上进一步升级。如果说工业自动化只是机器根据编程指令程序化加工，那么智能制造则是让机器具备一定的智能，在加工过程中能够智能识别、智能纠错、自主应对意外事件、柔性调整制造方式。也就是说，智能制造让机器具备一定的识别、判断、纠错的能力，从而替代基础的人工操作。
智能制造的优点很多，首先就是节约了大量人工，减少了大量的重复劳动。其次就是生产灵活，全过程监控，大大缩减生产项目转换时间。智能制造能够大幅提升加工效率，降低物料损耗。由于生产效率提高，生产时间缩短，因此可以大幅降低库存，提高存货周转率。同时还能够降低设备故障率，提高设备检修效率。
二、智能制造的构成与实现
智能制造主要由传感系统、控制系统、软件系统、电子信息系统、网络系统组成，可以简单归纳为感应、传输、控制、驱动四个层面的系统组成。
感应层面，主要是由各类传感器、机器视觉、智能识别、服务机器人等组成，主要用于感知生产过程中每个环节的情况，形成信息提交给数据中心，帮助控制系统做出决策。
传输层主要包括传感器、工业物联网、工业互联网、信息中心等，主要用于传输感应层接收到的信息，将数据进行加工汇总，即时反应生产情况，并对调整后的生产情况做出反馈。
控制层最为核心，是通过智能系统和人工的方式相结合对收集数据做出判断，对生产过程全面监控，根据要求提出指令，协调不同环节、不同流程之间的关系。
驱动层包括变频器、启动器、驱动器等，主要实现柔性驱动、智能驱动。
三、智能制造的发展历史与趋势
第二次工业革命后，全球制造业进入电气化时代，通过电气化部分生产设备实现了半自动化。
二战后到60年代，各种自动化生产设备涌现，硬件数控系统和数控机床出现。
60-70年代，由于产品更新加快，市场对产品质量要求提高，在自动化的基础上出现了软件数控系统，CAD、CAM软件第一次开始应用于设计和制造过程中。
80年代到2000年，CIM集成系统得到普及，生产线数据搜集得到重视，计算机软硬件趋于标准化，柔性制造系统开始出现。
2000年至今，信息系统更加深入全面应用于生产线的每个环节，传感器数量大量增加，机器臂、机器人越来越多的替代人工环节，制造时间不断缩短，全流程信息化控制程度加强。
我国目前仍处于“工业2.0”（电气化）和“工业3.0”（信息化）之间，由于我国过往的人口红利和庞大的廉价劳动力优势，使得过去我国制造业的信息化动力不足。随着我国人口红利消退、劳动力成本不断提高、人口老龄化加剧，电气化制造模式已经没有成本优势，丧失了国际竞争力。因此我国未来的制造业必然是高度智能化的制造业，必然是附加值高的、柔性的高端制造业。因此我国目前在不断推进“工业4.0”（智能化）的发展，普及“工业3.0”（信息化）的发展，淘汰“工业2.0”的产业，主动调整制造业结构，优化升级制造业。
四、智能制造与工业自动化、工业互联网、工业物联网之间的关系
智能制造是一个更高级的概念，是工业自动化升级到一定程度的称谓，是更高级的工业自动化，因此也被称为“工业4.0”。
一般认为工业1.0是指机械化，工业2.0是指电气化，工业3.0是指信息化，工业4.0则代表智能化。从1.0到4.0的过程是工业自动化（简称工控，工业自动化控制）程度不断加深的过程，也是人工环节不断减少的过程。
工业互联网和工业物联网是工业自动化的辅助系统，是实现智能制造的必备条件。工业2.0和工业3.0版本只是实现生产线的自动化，而智能制造则需要实现不同产线之间、不同车间之间、执行层与管理层之间、甚至不同公司之间的信息互联，这就要求信息搜集的深度深入到每个基础物料单元，信息传输的广度扩展到所有相关环节。
工业互联网就是实现信息更大覆盖面传递的网络，工业物联网则是实现更深层次信息挖掘和更全面信息覆盖的网络。工业互联网侧重网络建设和传输管理，工业物联网则侧重信息感知、数据搜集，主要以研发传感器为发展方向。
五、智能制造的产业链分析
智能制造的产业链上游为各类电子元器件、结构件、各类元器件材料等，中游为工业互联网、信息管理软件、系统集成、自动化装备、机器人等，下游为应用层面的自动化智能生产线、3D打印系统、智能解决方案等。
上游的元器件和原材料生产企业分两类，一种是大类原材料生产企业，生产电线、电阻、电感等基础材料；另一类是生产各种电子元器件企业，主要生产各种传感器、感应器等。原材料企业生产附加值较低，主要比拼的是规模效益和成本控制能力。电子元器件企业比拼的是技术，当前我国有1700多家传感器企业，但是高端传感器技术、种类等均与世界先进水平有一定差距，大量依赖进口。因此高端传感器为代表的高品质元器件企业未来发展前景良好。
中游主要由自动化装备、系统集成、软件、工业互联网、云企业构成。
其中系统集成是通过软件、管理系统和自动化装备提供智能化解决方案的总称。系统集成分为横向集成和纵向集成，横向系统集成是指将不同阶段的智能系统集合在一起，比如不同公司之间的物料、能源、信息综合管理；纵向集成则仅是公司内部不同环节的生产过程的信息整合。
随着我国智能制造的快速发展，正在崛起一批系统集成企业。目前全球领先的系统集成商有强生、拜耳、博世、西门子、宝洁等，我国也有一大批企业建立了制造系统集成。
自动化装备也称为智能装备，是指有感知、分析、决策、控制能力的制造装备。这类装备由传感器、数控机床、工业机器人、智能控制系统、自动化产线、精密仪器相组合，形成一整套完善的自动化加工装备。
智能制造云是侧重于制造业的云系统，也是制造业数据的核心平台。云的加入减轻了制造业信息存储的成本，能够实现随时传输、即时响应、实时控制，也能快速实现对信息资源的配置。
工业互联网是指覆盖整个制造业的网络基础设施，是信息技术和制造业深度结合的产物。工业互联网强调的是车间之间、物料之间、部门之间的信息传递、感知，是智能控制的信息数据网络。
工业物联网则是将各类传感器、控制器相链接，从而大幅度提高制造效率，改善产品质量，降低成本和物料损耗。工业物联网比工业互联网更进一步，将感知渗透到所有物料层面，对信息的抓取更及时，信息覆盖更全面。
下游主要为应用层面的智能制造系统，比如3D打印系统、自动化生产线、智能解决方案等。下游主要面向应用端，直接和应用产业相关，根据应用需要而调整生产方式。
六、智能制造投资机会分析
智能制造产业链价值最集中的部分主要在于设计软件、关键电子元器件、系统集成、机器人、自动化装备、精密仪器、一体化智能系统等。
零部件方面，汇川技术专门从事工控自动化产品研发，主要生产高端变频器、伺服系统、稀土永磁电机、电动汽车电机控制器、光伏逆变器等，为近年来比较关注度很高的公司。上海机电侧重研发精密减速机，东方精工侧重研发工业智能机器人锐奇股份侧重研发嵌入式工控芯片等。
自动化装备方面，主要以数控机床为主，我国数控机床整体实力仍不够领先，部分公司有一定的技术积累，如沈阳机床、秦川机床、华中数控等。
系统集成方面，东土科技、法因数控、智云股份、蓝英装备等均布局系统集成，在各自领域有一定的系统集成能力，初步具备自动化生产能力。
一体化智能系统方面大族激光、亚太科技、华中数控、银邦股份等均布局研发3D打印技术，各自有侧重点的不同行业复杂零部件制造能力。但是由于3D打印技术整体仍在不断迭代，成熟度还不如数控机床，因此3D打印公司前景有一些不确定性。
设计软件方面，中塑软件、数码大方、华天软件等针对数字化工程和智能生产线研发出了一系列CAD、CAM设计软件，初步实现国产替代，在高端设计软件方面仍显不足。
应用软件方面如金蝶、用友、浪潮信息、汉得信息等均在部分领域开发出专业的软件，但是与西门子等工业软件巨头相比仍有很大差距。
工业互联网方面我国有大量的优质通信公司，如华为、中兴通讯、星网锐捷等设备商，如移动、联通等运营巨头，均能提供优质的通信服务。
智能感知方面，海康威视、大华股份等提供AI赋能，提供高品质传感器和AI识别系统，做到适度去中心化和轻度智能化。
智能硬件方面，立讯精密、德赛西威等均具备智能硬件的生产能力，其生产的汽车电子、智能硬件、5G智能硬件等应用广泛，立讯精密也因此进入苹果产业链成为主要供应商。
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