淺析中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、應用領域及成果

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是通過工業(yè)資源的網(wǎng)絡互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，實現(xiàn)制造原料的靈活配置、制造過程的按需執(zhí)行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應，達到資源的高效利用，從而構(gòu)建服務驅(qū)動型的新工業(yè)體系。

一、中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈

中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的參與者主要包括設備制造商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡運營商、平臺供應商等。目前我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)利潤的主要獲取者為設備制造商和系統(tǒng)集成商。隨著產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展成熟，市場對于服務的需求將越來越強烈，網(wǎng)絡運營商和平臺供應商的利潤將迎來快速上升，并將成為產(chǎn)業(yè)利潤的主要獲取者。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

二、中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、政策、應用雙擎推動，產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，2014年，國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域需求規(guī)模為1260億元;2016年，國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域需求規(guī)模為1804億元。2017年，國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域需求規(guī)模約為2354億元。

2010-2017年國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域需求規(guī)模(單位：億元)

我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也由過去的政府主導逐漸向應用需求轉(zhuǎn)變。2016年我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模達到1896億元，在整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的占比約為18%。預計在政策推動以及應用需求帶動下，到2020年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的占比將達到25%，規(guī)模將突破4500億元。

中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模及增長

2、 工業(yè)物聯(lián)潛力巨大，市場份額位居第一

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的應用，將在能源、交通運輸(鐵路和車站、機場、港口)、制造(采礦、石油和天然氣、供應鏈、生產(chǎn))等應用領域上發(fā)揮重要作用。

在2016年細分應用領域中，占據(jù)物聯(lián)網(wǎng)市場的19.8%，位居所有行業(yè)第一位。展望未來，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)應用推廣最主要的動力。

中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模及增長

3、產(chǎn)業(yè)鏈條初步形成，核心產(chǎn)品尚需驗證

盡管中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈還處在形成初期，產(chǎn)業(yè)鏈條的界定和分工還不完全明晰，但產(chǎn)業(yè)整體競爭力快速提升，行業(yè)處于爆發(fā)前期。具體到各個環(huán)節(jié)，發(fā)展的狀況又不盡相同。

3.1 設備制造商

設備制造商主要涵蓋感知層、傳輸層、現(xiàn)場管理層、應用層等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各層級主要設備廠商。感知層企業(yè)包括芯片、RFID、傳感器、工業(yè)儀表、工業(yè)相機、二維碼、PLC等企業(yè);傳輸層則企業(yè)主要包括芯片、通信模塊、通信設備等企業(yè)，主要技術包括工業(yè)現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(5G、NB-IOT、LoRa、BLE)等技術;現(xiàn)場管理層主要涉及廠商包括工控機、DCS、SCADA、FCS等企業(yè);應用層涉及到的設備主要包括服務器、智能裝備等。

據(jù)預測，2016年至2021年，傳感器的復合年增長率為11%，到2021年市場規(guī)模將達到1906億美元。目前全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的相關企業(yè)主導，例如MEMS傳感器公司、霍尼韋爾公司、凱勒公司等，亞太地區(qū)的傳感器市場也呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。近年來，我國在傳感器相關產(chǎn)業(yè)加大投入，國有傳感器及儀器儀表市場占有率不斷提高，涌現(xiàn)出華立儀表、上海儀表、漢威電子等一批具有代表性的企業(yè)。DCS生產(chǎn)廠家也主要集中在美國、日本、德國等。我國DCS市場中國外DCS產(chǎn)品市場占有率較高，例如霍尼韋爾和橫河公司的DCS產(chǎn)品。不過近年來我國DCS產(chǎn)品技術水平也在不斷提高，逐步獲得市場認可，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀企業(yè)，如北京和利時、浙大中控、上海新華、浙江威盛、航天測控等。

3.2 平臺供應商

平臺供應商主要為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用提供支撐，能夠為設備制造商提供終端監(jiān)控和故障定位服務，為系統(tǒng)集成商提供代計費和客戶服務，為終端用戶提供可靠全面的服務，為應用開發(fā)者提供統(tǒng)一、方便、低廉的開發(fā)工具等。主要包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)數(shù)據(jù)平臺、工業(yè)云平臺提供商等。

我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺剛剛起步。目前全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺有50%左右由美國企業(yè)提供，我國企業(yè)在2015年之后積極開展布局，航天云網(wǎng)、三一、海爾等企業(yè)依托自身制造能力和規(guī)模優(yōu)勢，率先推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺服務，并逐步實現(xiàn)由企業(yè)內(nèi)應用向企業(yè)外服務的拓展。和利時、用友、沈陽機床等企業(yè)則基于自身在自動化系統(tǒng)、工業(yè)軟件與制造裝備領域的積累，進一步向平臺延伸，嘗試構(gòu)建新時期的工業(yè)智能化解決方案。2017年,作為我國領先的互連網(wǎng)和云計算廠商,阿里云正式發(fā)布了Link品牌的物聯(lián)網(wǎng)平臺,全面進軍工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場。雖然起步較晚，基于我國在世界互聯(lián)網(wǎng)市場的領先位置和深厚技術積累，相信我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺將有很大的機會后來居上，引導世界工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展潮流。

3.3 網(wǎng)絡運營商

網(wǎng)絡運營商主要提供數(shù)據(jù)傳輸，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層的主體，是連接傳感數(shù)據(jù)和終端應用的中間環(huán)節(jié)。運營商將關注焦點放在了連接和應用這兩個層面。其中連接是運營商最擅長的領域，而平臺則是運營商未來突圍的關鍵。

國內(nèi)網(wǎng)絡運營商在立足連接和平臺的同時，還在往芯片、模組等物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品領域發(fā)展。例如中國移動物聯(lián)網(wǎng)公司定位一方面是作為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務服務的支撐者，提供高效、穩(wěn)定、安全的物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡，打造開放的接入平臺、能力平臺、大數(shù)據(jù)平臺。另一方面是專用芯片和模組的提供者，在通信模組、智能傳感器、處理器模組和開源硬件體系等領域開展合作研發(fā)與聯(lián)合推廣。再有是物聯(lián)網(wǎng)專用產(chǎn)品的推動者。針對細分行業(yè)，通過與系統(tǒng)集成商(SI)，應用提供商(AP/SP)開展合作，提供解決方案。

在網(wǎng)絡部署方面，未來將會存在兩種典型應用場景：一方面，企業(yè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)接入移動運營商的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡，比如移動物聯(lián)網(wǎng)、NB-IOT網(wǎng)絡、5G網(wǎng)絡等，將數(shù)據(jù)匯總到公有云中;另一方面，如果企業(yè)關注數(shù)據(jù)安全，更傾向于先建立專有的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心，再將一些安全級別低的數(shù)據(jù)匯總到公有云。

3.4 系統(tǒng)集成商

系統(tǒng)集成商主要致力于解決各類設備、子系統(tǒng)間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應用軟件等與子系統(tǒng)、使用環(huán)境、施工配合、組織管理和人員配備相關的集成，相關企業(yè)包括自動化企業(yè)、工業(yè)控制系統(tǒng)企業(yè)、工業(yè)軟件企業(yè)等各類工業(yè)系統(tǒng)解決方案企業(yè)。

中國工業(yè)控制系統(tǒng)企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，與國際先進水平的差距在逐漸縮小，但是在系統(tǒng)穩(wěn)定性、軟件功能、產(chǎn)品品種齊全性、集成性等方面還存在不少差距。中國工業(yè)控制系統(tǒng)企業(yè)主要由三類企業(yè)構(gòu)成，一類是以和利時、浙大中控、四方繼保、南京自動化、三維力控、北京亞控等為代表的企業(yè)的工控系統(tǒng)廠商。另一類是以綠盟科技、啟明星辰、天融信、中科網(wǎng)威等代表性企業(yè)的傳統(tǒng)信息安全廠商。第三類就是國內(nèi)還有一些專注于工控安全的新興公司，諸如力控華康、海天偉業(yè)、中京天裕、匡恩科技等。這些公司目前規(guī)模較小，但擁有一定的工控行業(yè)背景且因進入工控安全領域較早，多聲稱擁有自主工控安全產(chǎn)品和安全解決方案。國內(nèi)從事工業(yè)自動化行業(yè)的成千上萬家企業(yè)在經(jīng)營規(guī)模、經(jīng)營效益上仍體現(xiàn)為“扁平大金字塔”的統(tǒng)計分布，年營業(yè)額在40-50億的大企業(yè)較少，大部分企業(yè)年營業(yè)額在10億元以下。

三、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用領域及成果

1、應用領域

我國工業(yè)領域行業(yè)眾多，具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術的計算模式、移動通信等不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，大幅提高制造效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)制造行業(yè)如航空、電器、石油、汽車、輪胎、重工、煤礦和鋼鐵等領域有很好的應用。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在其他行業(yè)也有廣泛的應用，如智能家居行業(yè)用于智能照明控制、智能安防、智能遙控;交通運輸行業(yè)用于實時監(jiān)控、自動收費、智能停車、實時車輛跟蹤、公交系統(tǒng);醫(yī)療保健領域用于身份確認、無線醫(yī)療、一卡通就診、藥品供應鏈、醫(yī)療垃圾處理;食品安全行業(yè)用于食品追溯、RFID電子標簽防偽查詢;環(huán)境保護方向用于水文監(jiān)控、污水處理監(jiān)控、節(jié)能減排;智能建筑領域用于智能酒店、智能建筑安防、智能建筑一卡通等方面。

2、 解決方案

? 制造業(yè)供應鏈管理：工業(yè)物聯(lián)應用于企業(yè)原材料采購、庫存、銷售等領域，通過完善和優(yōu)化供應鏈管理體系，借助射頻識別等工業(yè)物聯(lián)技術實現(xiàn)對裝備產(chǎn)品的數(shù)字化物流管理，推動上下游協(xié)作廠商共同應用先進物流管理技術，提高整個供應鏈的協(xié)調(diào)性，降低成本，實現(xiàn)現(xiàn)代物流與裝備制造的聯(lián)動發(fā)展。

? 生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器和網(wǎng)絡實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程實行智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策和智能維護：檢測生產(chǎn)過程、實時采集參數(shù)、監(jiān)控生產(chǎn)設備、監(jiān)測材料消耗。如在石油勘探、開采、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建立油井生產(chǎn)智能遠程測控系統(tǒng)，實現(xiàn)對石化生產(chǎn)設備的智能測控和管理，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進化工企業(yè)的安全生產(chǎn)和科學管理。

? 工業(yè)排污實時監(jiān)控：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術在鋼鐵、有色金屬、電力、化工、紡織、造紙等“高能耗、高污染”行業(yè)得到應用，支持其智能排污監(jiān)控系統(tǒng)的建立與完善，實現(xiàn)智能排污自動監(jiān)控裝置、水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置、水質(zhì)參數(shù)檢測儀等設備的集成應用，對重點排污監(jiān)控企業(yè)實行實時監(jiān)測自動報警、遠程關閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故發(fā)生，有效地促進了這些行業(yè)的節(jié)能減排。

? 工業(yè)安全生產(chǎn)管理：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已成為煤炭、鋼鐵、有色等行業(yè)保障安全生產(chǎn)的重要技術手段。把傳感器、無線射頻識別、移動通信等技術嵌入和裝配到礦山設備、油氣管道、礦工設備中，可以感知危險環(huán)境中工作人員、設備機器、周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，將現(xiàn)有的網(wǎng)絡監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡監(jiān)管平臺，可以監(jiān)測溫度、濕度、瓦斯?jié)舛鹊龋瑢Σ删?、提升、運輸、通風、排水、供電等關鍵生產(chǎn)設備進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，建設和完善安全監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)實時感知、準確辨識、快捷響應及有效控制，提升安全生產(chǎn)過程監(jiān)控和應急響應水平。

? 大規(guī)模個性化制造：將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)引入生產(chǎn)線以后，人類、工件和生產(chǎn)設備將彼此通信，生產(chǎn)線將實現(xiàn)全面網(wǎng)絡化并自主控制生產(chǎn)過程，不僅顯著縮短研發(fā)周期、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、減少資源使用，使經(jīng)濟效益最大化，更核心的是從大規(guī)模批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)向?qū)€性化需求的滿足。

四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)存在的突出問題

1、 基礎支持力量薄弱，共性技術開發(fā)滯后

長期以來，我國的工業(yè)基礎相對較為薄弱?，F(xiàn)階段，我國在傳感器關鍵技術、計算機系統(tǒng)設計技術、通信網(wǎng)絡技術等物聯(lián)網(wǎng)共性技術方面滯后于歐美日等發(fā)達國家，無法為我國的工業(yè)轉(zhuǎn)型提供強有力的支撐。此外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將是一個多設備、多網(wǎng)絡、多應用、互聯(lián)互通、互相融合的綜合性網(wǎng)絡，設備的接口標準、通訊協(xié)議、管理協(xié)議的標準化是一項巨大的工程，是現(xiàn)階段我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣應用的一大障礙。

2、人才不足制約發(fā)展，資金支持需要提升

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有應用案例與場景多樣化、數(shù)據(jù)多結(jié)構(gòu)化的特點，需要企業(yè)員工利用大數(shù)據(jù)融合實時與各種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共同進行預測性和規(guī)范性分析，現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)所擁有的人才并不具備相關分析和解決問題的能力。盡管國內(nèi)大學正在努力培養(yǎng)數(shù)據(jù)科學人才，但是數(shù)量畢竟有限，無法滿足未來工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。此外，我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展處于起步階段，在技術研發(fā)、企業(yè)培育、產(chǎn)品推廣等方面需要大量的資金支持，但目前我國的資金支持仍局限在國家科技計劃，資金總量和資金的覆蓋面有限，限制了我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3、 產(chǎn)業(yè)尚處起步階段，安全問題有待解決

《中國制造2025》中指出，我國制造業(yè)正面臨信息化程度不高，與工業(yè)化融合程度不夠的現(xiàn)狀。當前，我國制造業(yè)大多數(shù)企業(yè)信息化水平處于初、中級水平，信息化覆蓋的部門較窄，企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)處于割裂狀態(tài)，我國仍處于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的起步階段。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推廣，數(shù)以億計的設備將產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，與此同時，數(shù)據(jù)暴露的可能性也將持續(xù)增大，將威脅工業(yè)系統(tǒng)的生產(chǎn)和應用過程。數(shù)據(jù)所有權和安全性問題仍是設備制造商和用戶討論的焦點，也是未來工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣應用急需解決的問題。

4、企業(yè)發(fā)展面臨不均，中小企業(yè)較難復制

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用推廣過程中，大型企業(yè)憑借自身的規(guī)模效應和雄厚的資金支持，能夠突破成本的限制，真正將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用到實際生產(chǎn)中。目前，蒙牛、西子電梯等國內(nèi)大型企業(yè)正在加緊建設“智慧型工廠”，實現(xiàn)了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用。然而對一些中小型工業(yè)企業(yè)來說，傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成、定制開發(fā)的理念無法應用到中小型企業(yè)中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設成本過高，使得大企業(yè)的成功模式無法在小企業(yè)復制，導致我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用呈現(xiàn)出兩極分化的狀態(tài)。對此，可通過設備租用、建設基于物聯(lián)網(wǎng)的公用云平臺等商業(yè)模式創(chuàng)新賦能中小型企業(yè)，解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用不均衡的問題。