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工业互联网助力智能制造,实现产业升级

宏观视点

工业互联网助力智能制造,实现产业升级

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工业互联网助力智能制造,实现产业升级摘要对工业互联网的基本理解:智能制造的实现可以主要拆分为两个方面,一方面是工业设备的智能化,一方面是工业设备的互联化。因此,工业互联网是智能制造的基础平台。工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物,是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体,也是全球新一轮产业竞争的制高点。工业互联网产业值得战略性重视:近期工业互联网板块受到市场重点关注,直接原因

工业互联网助力智能制造,实现产业升级

摘要

对工业互联网的基本理解:智能制造的实现可以主要拆分为两个方面,一方面是工业设备的智能化,一方面是工业设备的互联化。因此,工业互联网是智能制造的基础平台。工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物,是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体,也是全球新一轮产业竞争的制高点。

工业互联网产业值得战略性重视:近期工业互联网板块受到市场重点关注,直接原因是在市场风格博弈的背景下工业互联网专项小组的成立以及富士康IPO带来的催化;而人口红利消失的客观原因、产业升级的主观需求、新技术的成熟以及企业在智能制造模式下的新需求则是我们看好工业互联网产业的深层原因。

工业互联网及平台市场快速增长:根据专家估计,我国2013年工业互联网市场规模为207亿,2015年规模为2800亿,2017年规模为5700亿,按每年18%的复合增长率预计2020年市场将达到近万亿元的规模。同时,工业互联网平台近年来业取得了蓬勃发展,截至2017年全球工业互联网平台数目已经超过了150个,市场规模从2015年的298亿美元有望增长至2021年的1644亿美元。

工业互联网对制造业的推动作用:1)传统制造业企业应用工业互联网提升自动化智能化水平、建设智能产线/工厂(如富士康);2)布局平台,为用户提供全生态互联体系,从生产延伸至服务(如海尔);3)通过布局平台,与其他行业结合,打造产业新模式(如三一集团)。

投资建议:我们认为,随着国家层面对产业升级、创新、经济新动能的进一步强调,工业互联网作为智能制造的基础平台,将会在整个制造业发展过程中起到越来越关键的作用。我们看好工业互联网产业的长期发展,有望成为贯穿全年的投资主题,建议重点关注与工业互联网相关的智能制造标的,包括拓斯达、黄河旋风(明匠智能)、爱仕达、埃斯顿、智云股份、海得控制、维宏股份、机器人、诺力股份和亚威股份等。

风险提示:工业互联网政策推进不及预期的风险;工业互联网项目落地不及预期的风险等。

对工业互联网的基本理解

1.工业互联网是什么?

工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链,支撑工业智能化发展的关键基础设施,是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式,是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物,是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体,也是全球新一轮产业竞争的制高点。

工业互联网具有5C架构。最底层是智慧的连接层,即一个企业所需要的数据都必须能够无障碍地获取。第二层是转换层,即将数据转化为信息,对获得的数据进行数据挖掘和分析,得出对决策有用的信息。第三层是计算网络层,是企业信息中心的枢纽,在这一层,将取自第二层的信息与原来设定的期望值进行对比,发现企业运行中的问题或机会。第四层是认知层,由第三层获得的信息,以及监控资产和设备状况,以可视化的方式,向决策者提供关于企业目前存在问题的认知,并使决策者能够做出相应的决策。第五层是配置层,目的是通过网络空间,把决策信息送到物理空间,送到相应的子系统中,完成对相应的设备或系统做出调整的实际操作。

图表1:工业互联网的5C架构

2.工业互联网与智能制造的关系

整个智能制造可以分为三个发展阶段,第一个阶段是全面互联,包括设备的智能与传感、各方面数据的联网以及云平台的建设;第二个阶段是数据智能,包括基于数据的自决策自执行、跨设备系统的数据共享以及数据分析;第三阶段是智能制造,包括在研发、生产、供应链、协同以及服务过程中的全面智能决策。也就是说,智能制造的实现可以主要拆分为两个方面,一方面是工业设备的智能化,一方面是工业设备的互联化。因此,工业互联网是智能制造的基础平台

图表2:基于工业互联网模型的智能制造

总的来说,无论是工业互联网、工业4.0,还是中国制造2025,其核心指向都是将互联网深度参与到制造业和工业生产过程中,这将我们的生产力提高到一个新的高度。

图表3:智能制造的发展过程

3.工业互联网对制造业的推动作用

工业互联网对制造业带来多方面的推动作用。

1)面向工业现场的生产过程优化:主要包括制造工艺、生产流程、设备运行及能耗的优化;

2)面向企业运营的管理决策优化:主要包括供应链管理优化 ,生产管控一体化以及企业智能决策;

3)面向社会化生产的资源优化配置与协同:主要包括协同制造,制造能力交易,个性化定制和产融结合;

4)面向产品全生命周期的管理与服务优化:主要包括产品溯源,产品远程预测性维护以及产品设计反馈优化。

图表4:工业互联网对传统工业的融合

工业互联网产业值得战略性重视

1.近期工业互联网受关注的催化因素

近期,工业互联网相关标的受到市场较高关注,我们认为主要催化因素有两个,一个是工业互联网专项小组的成立,另一个是富士康以提供工业互联网新生态模式的企业身份提交IPO材料。

1.工业互联网是什么?

专项小组成立有望带动巨量产业投资以及后续政策加码

据工信部网站消息,经国家制造强国建设领导小组会议审议,决定在国家制造强国建设领导小组下设立工业互联网专项工作组。专项工作组主要负责统筹协调我国工业互联网发展的全局性工作,审议推动工业互联网发展的重大规划、重大政策、重大工程专项和重要工作安排等。

此次专项小组的成立标志着我国工业互联网领域政策层面的最高决策机构的成立,也是发展工业互联网的国家意志再加码。此次工业互联网专项小组的成立也是我国产业升级的重要一环,有望带动巨量产业投资以及后续持续不断的政策跟进,推动工业互联网快速发展,助力制造业产业升级。

富士康IPO给工业互联网板块升温

2月9日,富士康以“提供工业互联网新生态模式”的企业身份申报IPO,体现了公司从简单的“代工厂”向智能制造企业转型的战略方向。从招股说明书来看,富士康此次的募投项目基本全部围绕智能制造及工业互联网进行;主要客户包括Amazon、App

e、ARRIS、Cisco、De

、HPE、华为、联想、NetApp、Nokia、nVidia等,皆为全球知名电子行业品牌公司;公司每年研发费用高达几十亿元人民币,且占营业收入比例还在不断提升。

图表5:富士康IPO募投项目一览

在目前整个智能制造及工业互联网板块还是缺少“标杆企业”的情况下,富士康的IPO申报无疑给板块带来了更多的想象空间。

图表6:富士康近年研发费用及占营业收入比例

2.工业互联网发展的深层背景

人口红利消失的客观原因和产业升级的主观需求是根本动力

客观的说,未来劳动力人口锐减,人口老龄化加剧,催生巨大的智能制造需求:劳动力人口锐减将导致人力成本的上升,倒逼制造业向智能化自动化升级;人口老龄化加速医疗康复、生活服务等领域智能化设备发展,市场空间巨大。

主观的说,中国要想在第四次转移中留住有价值的制造业,智能制造是必经之路:在第四次制造业转移中,劳动密集型的低端产业倾向于向人力成本更低、环保要求更宽松的东南亚国家转移;而部分中高端产业出于对自动化智能化生产的需求出现回归欧美的迹象,我国制造业面临着两方面的压力。

而以上两个方面都离不开工业互联网的发展。

(左)图表7:体力劳动者适龄人口数量变化情况

(右)图表8:全球四次制造业转移浪潮

新技术的成熟提供基本条件

工业互联网用到的核心技术分为三部分:

1)连接,帮助企业打通线横向和纵向,线上和线下,将销售网络、信息网络和工业网络连接起来;

2)云,比如云制造、云计算,互联网与制造业的结合点是工业的云平台,这是目前先进制造业竞争的焦点,也是抢占制造业数字入口的关键;

3)网络安全,这是未来工业互联网是否可以持续发展的一个很重要的方面。

图表9:工业互联网所需各类技术已基本成熟

智能制造模式下企业的新需求是直接推动因素

制造业转型升级过程中产生许多新的需求,例如工业数据的爆发式增长需要新的数据管理工具、企业智能化决策需要新的应用创新载体、新型制造模式需要新的业务交互手段,这些都直接推动了制造业对工业互联网的需求。

图表10:制造业转型升级过程产生的新需求

工业互联网平台是制造业企业的重点布局领域

1.我国工业互联网市场规模有望达到近万亿级别

工业互联网建立在传统工业与信息通信技术基础之上,实现应用融合与技术创新,构建新型产业体系。

图表11:工业互联网产业体系

根据我们的专家访谈,我国2013年工业互联网市场规模为207亿,2015年规模为2800亿,2017在规模为5700亿,按每年18%的复合增长率预计2020年市场将达到近万亿元的规模。从增长率来讲,2018-2020年工业互联网平台会有一个爆发式的增长。

图表12:我国工业互联网市场空间(亿元)

2.制造业企业成为工业互联网平台的重要参与者

工业互联网平台近年来迅速发展

根据工信部的划分,可以将工业互联网分为网络、数据和安全三个维度。

1)网络是基础:通过工业全系统的互联互通,实现工业数据的无缝集成,根据连接范围不同,网络又可分为工厂内网络和工厂外网络;

2)平台是核心:通过产品全周期数据的采集与分析,形成生产全流程的智能决策,实现机器弹性控制、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新;

3)安全是保障:通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系,有效防范网络攻击和数据泄露。

其中,平台的发展经历了从云平台-大数据平台-物联网平台,到目前的工业互联网平台的逐渐演进发展,主要参与的企业也从最初的只有软件企业逐渐发展为现在的各类具备工业知识积累沉淀优势的软件、信息通信以及制造业企业。制造业除了在原有的工业装备、工业控制、工业传感、工业网络方面布局外,在工业互联网平台也成为重要参与者。

图表13:工业互联网平台的演变发展

全球工业互联网平台近年来取得了蓬勃发展,截至2017年全球工业互联网平台数目已经超过了150个,市场规模从2015年的298亿美元有望增长至2021年的1644亿美元。

(左)图表14:全球工业互联网平台市场规模

(右)图表15:全球工业互联网平台数量(个)

制造业企业参与工业互联网平台有两条路径:

路径1:装备/自动化企业凭借工业设备经验积累打造平台,创新服务模式:供给侧的装备和自动化企业在工业现场沉淀了大量设备系统,积累了丰富的经验知识模型,通过打造平台实现底层数据的汇集和工业知识的复用,推动服务能力提升与创新。

模式一,打造工业PaaS平台,提供开放服务,聚焦生态构建。例如GE推出的Predix平台,基于PaaS和微服务架构,着力打造应用开发者生态。

模式二,打造工业PaaS平台,驱动自身服务创新与能力提升。例如西门子推出的MindSphere,汇聚其装备和自动化系统数据,通过数据建模分析,形成新的应用服务能力。

模式三,借助通用PaaS平台,基于已有解决方案形成SaaS平台。例如ABB的Abi

ity平台基于微软Azure云基础设施,将各类应用服务进行云化部署。

图表16:制造业企业打造平台,创新服务模式

路径2:领先制造企业将数字化转型经验转化为服务能力,构建工业互联网平台:应用侧的领先制造企业率先探索尝试数字化转型,得到了一些成功经验,形成了一批成熟模式,通过打造平台将这些经验和模式转化为开放服务,实现创新应用的复制和推广。

模式一,用平台对接企业与用户,面向个性化定制模式打造解决方案。例如海尔COSMOP

at平台基于个性化定制模式,帮助企业实现需求、设计、生产全面打通。

模式二,用平台打通产业链上下游环节,形成资源优化配置应用。例如航天云网INDICS平台汇聚各类产业资源,提供供需对接、智能工厂改造、资源共享等应用。

图表17:制造业企业将数字化转型经验转化为服务能力构建平台

通过实例感受工业互联网在制造业中的应用

总的来说,工业互联网是智能制造的基础,通过帮助企业实现智能化生产和管理以及生产方式和商业模式创新,甚至通过催生新的产业体系来助力制造业产业升级。

下面我们主要通过几个经典案例来直观及定量感受一下工业互联网在制造业中的应用。

1.推动传统制造企业数字化协同——河北五维航电

基本情况:

河北五维航电科技股份有限公司是一家专注于特种合金材料零部件的技术研发与生产制造的企业。

存在问题:

1)产品定制化需求程度高,但工厂内部整体响应速度满足不了客户交期。

2) 计划统筹与组织能力弱化,造成各生产工序脱节,生产协同性差。

3) 车间生产加工与计划脱节,生产数据不透明,潜在浪费严重,生产成本居高不下。

解决方法:

与烟台恒远智能科技、中国电信签订战略合作协议,启动数字化管理转型升级项目,基于电信工业PON网络与恒远智能科技的设备联网数采技术与数字化车间Dssp

at产品,建立由订单开始-订单统筹-订单执行-订单交付完整的数字化制造管理协同平台,实现了端到端的数据集成与应用。

实施效果:

1)生产效率提升,产品的平均生产周期由5~6个月左右缩短至1~3个月;

2)生产成本下降,产品的单位制造成本降低5%~15%

3)运营效率提升,为运营决策提供大量的数据支撑,并为管理者提供KPI管理实时工具。

图表18:整体项目规划

2.推动自动化产线向数字工厂升级——富士康

基本情况:

公司是全球最大的智能手机构件、通信网络设备与云端运算设备专业设计制造服务商,在生产制造流程上已导入自动化技术和感测装置,拥有大量的传感数据。

存在问题:

公司是全球最大的智能手机构件、通信网络设备与云端运算设备专业设计制造服务商,在生产制造流程上已导入自动化技术和感测装置,拥有大量的传感数据。

解决方法:

通过整合制造、连网技术、数据分析、云端存储及工业互联网解决方案应用等建成工业互联网平台BEACON,为客户提供新型态的电子设备产品和科技服务解决方案,在通信网络设备、云端运算设备以及相关高精密机构件产品方面具备先进的技术水平,拥有高精密度、高一致性的生产工艺云端运算,为客户提供高品质、高效率、安全可靠的电子设备产品智能制造服务。

实施效果:

为客户带来效率提升30%,良率提升15%,生产周期缩短18%,成本降低21%,库存周转天数缩短26%,能耗降低20%。

图表19:富士康工业互联网平台BEACON架构

3.为用户提供服务的全生态互联体系——海尔

基本情况:

海尔中央空调互联工厂位于青岛西海岸新区中德生态园,是海尔在中国已投产的第8座互联工厂,也是世界上首个中央空调互联工厂。

存在问题:

需要建立以用户需求 为中心的研发、制造、物流、服务全产业智能生态系统。

解决方法:

建立中央空调工业互联网智能云服务平台,实时显示当期的能耗情况,并根据采集的机组数据,进行大数据分析,形成节能报告指导运营实现节能服务,并可根据机组数据提出维保建议。

实施效果:

以南京山水大酒店为例,酒店建筑面积28000㎡,2003年装修并投入使用,2014年初空调系统进行节能改造,2014年5月磁悬浮空调开始运行。

图表20:海尔中央空调云平台整体结构图

4.传统制造业企业基于工业互联网的产业创新——三一集团

基本情况:

1)三一集团的树根互联技术有限公司成立于2016年,致力于打造中国工业互联网赋能平台——根云,提供连接、计算、应用、创新等一站式工业互联网端到端产品与服务。

2)久隆财险,由三一集团等15家公司共同出资,于2016年正式获批开业,是国内首家聚焦于装备与装备制造业的专业保险公司,以工业互联网、大数据平台和工业资本为支撑,为客户量身定制专业化、智能化保险产品和服务。

创新方案:

树根互联基于自身物联网的优势,与久隆保险紧密合作,将物联网技术与基于物联数据的大数据分析在UBI保险等领域进行了深入的合作研究与广泛应用。是对“装备+数据+金融”闭环模式的首次探索和积极尝试,对于复合数据的价值发掘,以及数据变现模式的探索有开拓性意义。

图表21:根云+久隆保险项目总体方案示意图

实施效果:

在对一组挖机进行的案例中,对于平台上有数据跟踪的每一台挖机设备,可以做到精准的个性化保费定价。从保费规模、利润、承保机器数量出发,中挖是最“值得”开展业务的机器类型,小挖次之,大挖第三。加入承保投入和单均价值的考虑,中挖任然是最“值得”开展业务的机器类型,大挖次之,小挖第三。开展业务时,中挖和大挖应该拒保第九和第十档的业务,小挖应该拒保第十档的业务。

图表22:跟云+久隆包厢项目案例

(作者:刘国清 刘瑜  来源:太平洋机械大讲堂

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