物料自动化处理技术壁垒分析

物料自动化处理技术壁垒分析 一、 物料自动化处理技术壁垒 物料自动化处理属于技术密集型行业，集机械、电气、信息、自动控制等技术于一体，具有高度的精确性、复杂性和系统性等特点。而且，相关产品需要针对下游客户的物料特性、生产工艺、制造流程进行定制化、个性化开发，技术难度进一步增加。对于物料自动化处理企业来说，不仅需要掌握技术，还要深刻理解下游行业的物料处理工艺与过程，才能开发出具有市场竞争力的产品。技术经验的积累来源于不同行业、不同客户的项目执行过程，需要时间和项目的沉淀。因而物料自动化处理企业技术优势的积累不具有路径依赖性，这对后进入的企业构成较高的技术壁垒。 二、 工业自动化服务的竞争格局 在制造业高度繁荣、工业自动化蓬勃发展的今天，市场的变化、技术的更替都无时无刻不在影响着工业自动化向前发展的方向。工业自动化作为一个多元、复杂的领域，涵盖的范围广阔、市场延续继承性强、技术发展比较迅速，并呈现出了鲜明的多元化集成的特点，已经逐渐从以逻辑控制为主的制造业发展到需要复杂回路调节的连续过程工业，关乎国计民生的各个行业都已经应用到了基于PLC的控制方案、DCS控制系统，以及基于集成架构的混合控制系统等先进自动化技术。传统自动化行业中也不断的应用到了现代信息技术和通讯技术的最新研究成果，从而满足不断变化的客户需要。 由于应用行业极为广泛，工业自动化市场还难以走向完全标准化的特殊阶段，因此行业也未出现单一或几个力量一统天下的局面。目前，工业自动化服务供应领域是一个由自动化系统服务商、各种从事自动化工程或机器制造的系统集成商、行业设计院以及自动化产品代理商共同组成的舞台，他们在整个的价值链体系中各自发挥其不可替代的作用。 自动化服务商主要由以下三类企业组成：（1）行业上游产品制造商，以施耐德、ABB、西门子、三菱等为代表，这类企业不仅向市场提供自动化产品，也在深度介入为行业提供自动化系统解决方案；（2）行业下游客户，这类企业一般为大型企业集团下属的工程公司，由于在集团项目建设中积累了丰富的项目经验，因此在发展中也形成了对外甚至跨行业提供系统解决方案的能力；（3）行业中游服务商，这些企业一般了解完整的自动化产品线，同时在某些领域积累了形成自身技术特色的自动化系统解决方案能力。 三、 工业自动化服务市场特征 工业自动化服务处于行业中游，连接产品制造商和下游客户，在整个价值增值传递的过程中具有独特的桥梁作用。工业自动化产品服务商主要有两类企业或提供两种类型服务：（1）偏向供应渠道的产品分销；（2）侧重技术应用的系统集成，即根据用户的个性化需求，基于标准化产品进行方案设计、系统集成和二次技术开发，将标准成品集成为专用的控制系统。 产品分销一般主要提供产品销售、物流配送和售后服务，但分销又区别于产品制造商的销售部门，是由独立的第三方进行的从制造商到终端用户的整个商品传递过程中所涉及的一系列活动。由于工业自动化产品专业性强、品类多样性，因此产品制造商往往会聚焦于某一类或某个领域产品，且工业自动化产品应用复杂且广泛，建立覆盖广泛的渠道网络对单一产品制造商而言，一般不具有经济性。因此，分销成为工业自动化领域广泛采用。在国外，工业自动化产品的分销模式已经非常成熟，专业的分销商及其所拥有的专业物流系统和服务密集的分销网络，成为工业电气产品产业链中不可或缺的环节。在我国，分销模式也已发展成为中低压输配电产品和工业自动化产品销售的主要模式。 系统集成是基于客户需求，进行系统或功能方案设计，在优选各种自动化产品的基础上，建造、安装和调试一个实现客户目标的自动化系统或功能模块的综合服务。根据实现方案的复杂程度，系统集成一般又可以分为系统型系统集成和功能型技术集成。要解决客户需求，系统集成商既要了解完整的自动化产品线，又要对具体行业、甚至单一客户的工艺充分理解，同时具备二次技术开发能力，才能形成量身裁定的方案。在结合自身对工艺和应用理解的基础上，系统集成商还可以挖掘并嵌入自主知识产权的程序或模块，并对集成方案进行封装，融合，培育和打造了具有自主知识产权的核心解决方案，从而在激烈的市场竞争中立足。此外，对工业自动化服务商而言，系统集成业务与分销业务又是相辅相成，具有协同效应。分销渠道有利于服务商扩到渠道布局，为系统集成业务发展积累客户群，系统集成业务也有利于提升服务商的市场认可度，扩大产品销售，增加用户粘性。 四、 行业发展趋势 （一）智能化 智能化包括机器智能化和脑力劳动自动化两个方面。一方面，工业自动化仪表、设备和系统采用现代科学技术手段（人工智能、机器人、知识工程、神经元网络、智能体、全能体等）使机器或系统具有人的某些智能，另一方面，采用智能系统替代或扩展人的脑力劳动，实现脑力劳动自动化。新一代的工业自动化是智能自动化。近年来，工业自动化仪表正从模拟仪表走向数字化仪表，继而借助微处理器，专用集成电路（ASIC）、软件、现场总线、人工神经元等技术走向智能化，基于现场总线的智能仪表不再是传统仪表那样的硬件实体，而是基于现场总线的硬件、软件的结合体。随之，工业自动化系统产业将逐步向智能产品转化，原来的仪表研究和制造部门将淘汰陈旧低档的产品，不断研制和更新智能化程度越来越高的整机、部件和模块，如推出多品种多规格的智能工控机、智能调节器、智能传感器和智能执行机构、智能低压电器等。智能控制技术与DCS、CIMS等的结合以及工业智能机器人等技术的推广应用将使工业自动化系统跃升到一个更高水平。 （二）集成化 集成化一方面是指新一代的工业自动化系统技术，是集多种学科、多种技术，如光机电技术、信息技术、系统控制技术、人工智能等之大成，另一方面是指现代的工业自动化系统是企业生产控制、经营、管理的集成，把自动化孤岛式的单机系统、分散单元和功能软件集成为一个综合大系统，它不仅包括现场控制，而且还有营销决策、原料供应、生产计划、工艺监督等内容，这种集成已从单项局部集成向多项综合集成发展，从而可以提高企业的整体效益。现场总线智能仪表和开放式系统是综合自动化中最有效的装备。计算机集成综合自动化系统（CIMS、CIPS）是工业自动化的高级组织形式和发展方向。 （三）数字化 随着控制计算机通信和网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制和管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业到世界各地的市场。90年代发展起来的现场总线广泛用于过程自动化和制造自动化等领域的现场设备互连通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础沟通了现场设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。现场总线技术的推广应用，因特网技术、企业内联网外联网技术与工业自动化技术的紧密结合，使未来的工业自动化系统向开放型网络式综合控制与管理系统发展。 五、 国内物料自动化处理行业市场现状 物料自动化处理指根据下游客户的生产工艺，采用物料自动化处理产线来满足投料、存储、配料计量、输送、混合、干燥、包装等多项工艺需求，或采用单机设备来满足混合、中转等单项工艺需求，并通过软件控制系统来实现物料处理的自动化、智能化运作。物料自动化处理产线广泛应用于锂电池、精细化工、橡胶塑料、食品医药等行业。 六、 物料自动化处理产线主要应用领域 物料自动化处理系统具有自动化、智能化、数字化、高精度等特征，是智能工厂及智能制造的重要组成部分，受智能制造相关政策的鼓励和支持。 从国际市场来看，基伊埃集团（GEA）、布勒集团（Bühler）、泽普林集团（Zeppelin）等跨国企业由于较早进入市场，具有深厚的技术底蕴、成熟的应用经验及长远的品牌影响力，在全球范围内拥有广泛的客户群体，形成了明显的先发优势，处于行业的领先地位。 国内目前物料自动化处理行业较为分散，尚未出现广泛涵盖各个应用行业的大型龙头企业。多数企业聚焦于个别应用领域，凭借技术积累，提供物料自动化处理产线或部分关键单机设备。 七、 中国自动化行业的现状与未来 生产工具是反映一个时代生产力水平的重要标志。劳动手段是人类劳动发展的分度尺，并且也是劳动所在的社会关系的指示器。自古以来，人类创造了许多通过自动装置减轻或代替人力劳动的机械，也在无形中推动着生产关系的变迁，从人力驱动、畜力驱动，到蒸汽驱动、电气驱动、互联网驱动、数字驱动，一次次革命是人在生产中主导作用逐渐增强的体现，更是人类智慧逐步脱离基础劳动，实现更高层次应用的辉煌成就。 自动化技术是紧密围绕着生产需要而形成和发展起来的，通过机械化变革，人在工业中的位置逐步从工具化向主导创造的角色转变，这一理念至今仍在探索和发展中。 中国古代，发明了自主计时的铜壶滴漏、利用齿轮传动来指明方向的指南车、借助空气动力的走马灯等。1637年，明代著名科学家宋应星著《天工开物》一书。全书收录了农业、手工业，诸如机械、砖瓦、陶瓷、纸、兵器、火药、纺织等生产技术，是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，其中记录了大量专用生产工艺装备。 十七世纪的欧洲，随着生产的发展，也相继出现了多种自动装置。1642年，法国物理学家发明能自动进位的加法器；1657年，荷兰机械师利用钟摆理论发明出钟表。十八世纪，随着资产阶级通过光荣革命及议会制完全确立了统治地位，为进一步提升生产效率，早期的资本家使用水利、畜力来驱动生产工具，工场手工业资本主义经济得到极大的发展。 十八世纪末十九世纪初的英国，为了从矿井里抽水和转动新机械的机轮，急需一种新的动力之源，一系列发明和改进后最终研制出适宜大量生产的蒸汽机，真正实现了以机器代替人力，完成了一场以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的革命。 二十世纪以来，自动化技术进入理论形成的关键时期。为解决火炮控制、鱼雷导航、飞机导航等技术问题，以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论形成。1946年，美国福特公司首先提出用自动化一词来描述生产过程的自动操作，并于1947年建立了第一个生产自动化研究部门。 20世纪50-60年代，经典的控制理论已难以解决诸如航天工程等重大研究课题。以极大值原理、动态规划和状态空间法等为核心的现代控制理论出现。与此同时，模式识别和人工智能发展起来，智能机器人和专家系统逐渐成熟。 70年代中期，自动化的应用开始面向大规模、复杂的系统，如大型电力系统、交通运输系统等。大型项目不仅要求对现有系统进行最优控制和管理，更重要的是对未来的运筹。在此大背景下，研究在结构上和维数上都具有复杂性的系统自动化和有效控制理论应运而生。 80年代至今，随着计算机网络的迅速发展，自动化不再局限于生产单元，各类信息管理系统、办公自动化及决策支持系统的出现，让人们开始综合利用传感技术、通信技术、计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法来解决所面临的各类经营和管理问题。 自动化一词从早期提升生产效率的过程控制手段到成为当前对生产运营结果的定义。其技术和理论的发展历程均充分体现了人们在扩展器官功能方面的不断探索和追求。它代表着现代科学体系在工业上的综合运用，是衡量一个国家工业水平的核心指标之一。 八、 中国自动化行业的现状 自动化，主要指对生产、经营过程中全部工序进行少人化的操作，按其发展阶段为半自动化时期，即人机系统，部分采用自动控制和自动装置，部分由人力控制，中国当前大部分制造企业仍停留在半自动化的阶段。在半自动化基础上，生产过程如上料、下料、装卸、质检等所有工序均不需要人工进行操作，机器可以连续地、重复地自动生产的状态则称为全自动化。 工业自动化中主要由四类产品组成：中枢神经自动化控制系统，信息记录传输功能的自动化仪表，实现数据分析、控制、优化、信息整合的工业软件，流转用于决策的企业综合管理信息系统。产业链上游企业主要为自动化硬件及系统软件的制造商，中游企业为系统集成及产品的分销商，工业自动化产品的下游需求主要来自OEM型市场和项目型市场。当前，中国工业自动化OEM型市场需求占总市场需求的51%，产业结构整体还处于中低端水平，要获得进一步发展面临较多痛点制约。 近十年，中国自动化市场规模增长受全球经济影响呈现出明显的周期性。2011年、