工业互联网：工控、工业机器人、智能机床三大基石

  工业互联网内涵丰富，是新一代信息通信技术与先进制造业深层次地融合所形成的新兴业态与应用模式。工业互联网通常是指能够很好的满足工业智能化发展需求，具有低时延、高可靠、广覆盖特点的关键网络基础设施，工业互联网的发展涵盖工业软件、工业云平台、工业通信、工业互联网基础设施和工业安全体系。从产业链作用来看，工业设施是基础，工业网络是媒介，工业云平台是核心，工业软件是承上启下数据利用的关键，工业互联网应用是价值兑现的载体，工业安全是体系保障。

  设备层需要形成云-边-端相结合的算力架构。边缘计算让工业设施成为数据的入口，通过大范围、深层次的数据采集，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建了工业网络站点平台的数据基础。

  网络层要建立三个重要体系。（1）网络互联体系：将各生产要素进行连接。包括工厂内网络和工厂外部网络。工厂内部网络包括IT网络和OT（工业生产与控制）网络，连接的主体包括在制品、智能机器、工业控制管理系统、人等。工厂外部网络连接企业上下游、企业与智能产品、企业与用户等。（2）地址与标识解析体系。标识解析体系是工业互联网的重要神经系统，是识别和管理物品、信息、机器的关键基础资源。标识系统是物品、数据和机器的“身份证”，属于工业互联网的重要基础设施。（3）应用支撑体系。包括三个层面，一是实现工业互联网应用、系统与设备之间数据集成的应用技术；二是工业互联网应用服务平台；三是服务化封装和集成。

  平台层需要整合数据处理、数据分析和微服务功能。工业网络站点平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台。工业网络站点平台是在传统工业云平台基础上，叠加物联网、人工智能、大数据等技术，实现更实时、高效、精准的数据采集系统。

  软件层沉淀工业知识。工业软件的本质是将特定工业场景下的经验知识以数字化模型或专业化软件工具的形式积累沉淀下来。为配合云-变-端协同的底层架构，工业软件需要向工业APP升级。这种升级包括两个路径，一个是让传统架构工业软件逐渐解构，以更细的功能颗粒度变身成为工业微服务；一个是工业技术软件化，直接将工业技术和知识转变成为工业微服务，让所有来自企业实践一线的工业技术、经验、知识和最佳实践都沉淀下来，经过模型化、软件化、再封装，成为互不相关、高度适应外部需求变化的微服务，然后再根据具体的工业场景，为组建工业APP提供服务。

  应用层是工业互联网价值的出口。工业互联网应用包括1）通用工业服务，如资产服务、数据服务、分析服务、供应链管理、智能诊断、设备检验测试等。2）垂直服务，凝聚不一样的行业的工业知识，解决特定场景下的智能化需求，提升生产效率。工业互联网应用能够最终靠工业APP、API、数据平台、微服务等多种方式呈现。

  安全体系是工业互联网的护航使者。工业互联网安全的需求主要从工业和互联网两个方面出发。（1）工控安全：着重关注生产的可靠性、设备安全和控制安全，即在保证生产的同时维持控制协议稳定，智能设备安全运转。（2）互联网方面：着重关注APP应用的安全、网络的安全、数据的安全和产品的服务安全。工业互联网安全体系框架最重要的包含：设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和数据安全。

  从工业互联网的不同层级分析，我国仍与国外有一定差距。其中在边缘采集层面，我国缺乏工控领域的领军企业，95%中高端PLC市场、50%以上的DCS市场被跨国公司垄断；国产化的工控自动化核心部件产品仅占35%的市场占有率。在工业PaaS层上，整合控制管理系统、通信协议、生产装备、管理工具、专业软件等各类资源的能力不够；集业务流程咨询、软件部署实施、平台二次开发、系统运行维护等于一体的综合能力欠缺。在工业SaaS层上，高端工业软件主要依赖进口；缺乏相关开发者社区。

  5G技术的成熟为工业互联网的发展提供了坚实的底层基础。海外大国的“制造业回流”政策有望倒逼国内制造业转变发展方式与经济转型的节奏。新基建为工业互联网的发展提供了良好的政策环境。因此，工业互联网有望成为中国制造业智能升级、模式创新的突破口和必经环节。

  工业云平台领域，重点推荐用友网络、能科股份、宝信软件，建议关注东方国信、赛易信息。工业大数据领域，重点推荐能科股份，建议关注东方国信。

  传统制造时代，工业软件是提升效率的工具。工业软件指专用于或大多数都用在工业领域，以提高工业公司研发、制造、管理上的水准和工业装备性能的软件，包括运营管理类、生产控制类、研发设计类、协同集成类和嵌入式工业软件等。

  工业互联网时代，工业软件是人机一体化智能系统的大脑。人、机、物、业务活动等要素的互联互通，是实现人机一体化智能系统的起点。而相互连通并不能完全处理问题，只有在此基础上实现了较大范围内的数据自动流动，才是人机一体化智能系统的落地。而数据自动流动，建立在物理设备的正确联通和软件逻辑的正确驱动上。没有工业网络站点平台作为工业操作系统，没有工业APP作为新型工业应用软件，不可能实现数据在工业网络上的自动流动。

  中国工业软件市场规模迅速增加。截至2018年底，全球工业软件市场规模达到3893亿美元，同比增长5.2%，亚太区市场占全球市场占有率的23.8%，亚太区市场规模同比增速为7.6%，快于全球中等水准。

  2018年中国工业软件市场规模约为1678.4亿人民币，同比增长16%，增速快于全球平均水平。大规模的公司是工业软件需求的主力，来自大规模的公司的投资超过一半，侧面反映出中小企业工业生产数字化水平仍较低，发展的潜在能力大。

  高端工业软件是我国工业化的痛点。根据国家统计局，2018年中国制造业增加值占世界制造业份额的达到28%以上，但中国高端CAD、CAE、MES、PLM等工业软件市场被SAP、西门子、达索、PTC等国外厂商垄断。

  根据走向智能研究院2018年的研究评估，在核心工业软件领域中的CAD研发设计类软件市场，法国达索、德国西门子、美国PTC以及美国Autodesk公司在我国市场占有率达90%以上，国内数码大方、中望软件、山大华天等只占不到10%的市场；CAE仿真软件市场领域，美国ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等公司占据了95%以上的市场占有率。在生产管理类工业软件领域，德国SAP与美国ORACEL公司占有高端市场，用友、金蝶等国内软件企业起步于中低端市场，不断向上拓展。生产控制系统软件领域也主要被西门子、施耐德、GE、罗克韦尔等国外巨头占据，宝信、石化盈科等国内软件企业只在电力、钢铁冶金和石化等细分行业争得一席之地。

  究其原因，一是因为工业软件的开发具有高度复杂性。工业软件不同于一般的软件，其工业属性更强，是工业知识、工业经验和技术诀窍的凝聚和沉淀，单纯的计算机软件工程师设计不出先进的工业软件。二是因为我国在工业化的过程中，直接用国外成熟产品的“拿来主义”让我们错失了工业软件成长的关键培育期。

  我国制造业的发展面临的内外部环境发生变化。内部，传统投资拉动经济稳步的增长的方式边际效用递减，转变发展方式与经济转型的压力增大；外部，逆全球化的潜在风险，使得工业生产的独立、安全、自主上升到国家安全层面。在这种环境下，国产工业软件的发展具有前所未有的战略性意义。

  从国际工业软件巨头的经验来看，工业软件的发展史是一部巨头并购史。法国工业软件巨头达索通过50多次的并购，已发展为CAD/CAE/CAM/CAPP/PLM的全生命周期数字化、网络化协同研发与管理平台，几乎垄断了航空、汽车等复杂制造业。德国工业软件巨头西门子斥资上百亿美元并购了UGS、LMS、Camstar、Mentor等优秀工业软件公司，通过强强联合，快速地实现了工业软件与工业自动化的深层次地融合，构成了完整的工业整体解决方案行业整合能力对于工业软件的发展如此重要，其背后的原因主要在于工业软件下游应用场景丰富，需求差异大，难以通过标准化的产品解决所有环节的问题。这就要一直扩充软件产品线，软件产品线的延伸意味着业务边界的扩张，继而带来可触达市场空间的提升。

  目前国内工业软件市场格局总体较为分散。管理软件领域有用友、金蝶等本土巨头，研发设计、生产控制、嵌入式软件等领域仍缺乏具有超强竞争力的本土厂商。长远来看，工业软件有望成为下一个国产化重点，新基建的推动和工业互联网的发展为本土工业软件的发展提供了机遇。看好具有行业整合潜力，通过扩张产品线不断的提高可触达市场空间的工业软件公司。

  工控核心产品、工业机器人、智能机床等制造业是工业互联网在硬件环节的核心支撑，“新基建”投资有望进一步激活中国制造业对机器人等智能制造装备的需求。工控核心产品、工业机器人、智能机床等要素作为工业互联网体系的重要组成部分，承载着大量相关系统、工艺参数、软件工具、企业业务需求和制造能力，引导汇聚和链接着大量工业资源，通过交互协同和迭代优化，为智能的产生提供必要基础，为制造业智能化的发展创造前提。同时，工控核心产品、工业机器人、智能机床能够充分的发挥工业网络站点平台的及其重要的作用，成为工业全要素链接的枢纽，向上对接工业应用，向下连接海量设备，持续沉淀和积累海量具备应用推广价值的工业经验与知识模型，通过更为科学、高效的工业资源配置方式及路径，驱动制造业体系和生态的智能化升级与运转。

  工业自动化的核心产品以变频器、伺服、PLC等为主，直接服务于工业升级，下游大范围的应用于电梯、起重机、机床、印刷包装、纺织化纤、建材、冶金、煤矿、汽车、轨道交通等。基于电力电子技术和电机控制两大核心能力在不一样的行业的通用性，工控自动化产品企业以快速为客户提供个性化的解决方案为主要经营模式，实现企业价值与客户价值一同成长。海外工控龙头多元化发展，一体化解决方案是必经之路。工业自动化的必要条件是生产线的自动化，欧美等国率先进行了生产线的自动化升级，海外工控有突出贡献的公司也乘势增长。从发展路径上看，多元化是工控公司发展的必然选择。欧美工业自动化龙头向解决方案转变，逐步推出自身的物联网平台，进一步与下游融合；与此同时，头部工控企业均采用多元化发展模式，截至2018年，GE、ABB和SIEMENS等企业营收均超过了2千亿人民币，而又各有侧重。GE着力打造通用平台，ABB以下沉策略发力机器人与人机一体化智能系统，SIEMENS深耕数字工厂，打造全生产流程自动化。

  日系工控厂商发展晚于欧美，工控业务占比高于欧美工控企业。日本工控企业起步晚于欧美企业，多成立于1920-1960年。日系工控企业先后抓住了日本制造业腾飞和中国等发展中国家崛起两大机会，专注于工业自动化领域，工业自动化业务占比高于欧美系企业。从市场定位看，日系企业大多集中于中端的OEM市场，与国内公司竞争最为激烈。从未来发展趋势看，日本企业工业自动化产品迭代较慢，解决方案本土化程度远低于国内企业，市场占有率或被继续被国内企业取代。

  欧美自动化产品进口仍居于高位，国内自动化产品需求有所提升。随着制造业走向自动化生产，全球自动化市场规模增速明显，从进出口规模看，欧盟国家的自动化产品的进出口额均居于四个地区之首，是自动化产品的主要净出口方，优势显著。中国进口金额低于欧洲和美国，在国际贸易中自动化产品份额仍处于低位。从净出口角度看，欧洲和日本自动化产品净出口规模为正，是主要的产品输出方，美国和中国净出口为负，是主要的进口方。我国工控企业主要面对欧洲和日本的工控公司竞争，以技术和营销实现进口替代是行业的应有之举。

  项目型市场发展提升技术营销重要性，本土系低压变频器业务占比稳步提升。人力成本提升带动下游市场自动化改造需求，贴近下游市场的定制化解决方案需求持续不断的增加。根据睿工业统计，2018年我国自动化市场同比增长6.2%，其中OEM市场同比增加5.2%，项目型市场同比增加9.6%，贴近计算机显示终端的技术营销是实现市占率提升的重要影响因素。当前国内龙头公司的技术水平已经接近海外领先水平，品牌知名度和项目经验仍有欠缺，贴近计算机显示终端的技术营销为比较优势。本土系工控厂商以价格和技术营销接近计算机显示终端，为其提供针对性的解决方案，稳步推进进口替代。

  建议关注本土工控龙头——汇川技术。认为，汇川技术作为国内领先的工业自动化产品及解决方案的龙头厂商，核心产品技术领先，解决方案加深了公司护城河，模式难以复制。技术营销可以有明显效果地的针对下游需求提供解决方案，从而带动产业升级。EU市场的突破具备极其重大意义，我们大家都认为国内工控企业进口替代进程仍将持续，行业龙头有望实现细致划分领域的各个击破。

  工业互联网对工业机器人的技术发展起到促进作用，为产业应用提供了更多可能和场景，充分激活制造业对人机一体化智能系统转变发展方式与经济转型的需求。1）协助机器人实现相互连通与数据共享：通过基于工业互联网的大数据技术实现机器人相关数据分析与共享，减轻劳动强度，改善作业环境，从整体上提高生产率、减少相关成本。2）大大降低机器人损耗及维修成本：通过远程实时数据监控管理和报警，及时同步生产管理状况，使机器人在工作期间有效地降低物耗，有很大成效避免变形、划伤、碰伤，减少维修造成的停产成本。3）支撑机器人开展定制化生产：通过工作模型的设计与优化，使机器人快速适应多品种、小批量的定制化生产，产品快速更新换代，适应日益激烈的市场之间的竞争，有效节约投资，形成规模效益。

  中国具备诞生世界领先机器人公司的基础，本土企业成长潜力大。从“机器换人”到“人机一体化智能系统”，国内工业机器人需求有望改善。认为国内工业机器人需求有望复苏，2020年或出现温和增长，长期成长空间广阔，原因是：1）人口结构的变化将长期推动中国制造业进行人机一体化智能系统升级；2）伴随技术发展，工业机器人的实际应用效果从“机器换人”升级为“智能制造”，从仅仅是替代人工变为提升企业制造效率、稳定产品的质量及降低库存；3）国家及地方政策支持力度大，助力智能制造升级，为机器人产业高质量发展提供有利环境；4）贸易摩擦缓和或将促使制造业恢复投资意愿，2019Q4工业机器人行业数据已出现改善迹象（2019年10月国内产量当月增速同比转正达1.7%，11、12月增速分别提升至4.3%、15.3%），虽然新冠疫情或对2020Q1机器人产业景气度产生一定负面影响（2020年1-2月国内机器人累计产量同比下滑19.40%），但随着国内YQ基本得到控制和制造业复工复产有序推进，认为机器人温和复苏的趋势不会改变。

  汽车行业目前仍是国内工业机器人最主要的下游应用，随着中国制造业产业升级和转型的不断深化，工业机器人的应用将有望更深入衍射到3C、半导体、新能源、物流仓储等领域，需求更加多元化，增量空间广。汽车制造业生产程序相对标准化，工业机器人应用发展较早，技术成熟，自动化程度较高。消费电子行业的自动化模式与汽车行业类似，均可在产品零部件生产和整装等环节进行自动化生产，但消费电子行业目前除了个别厂商外，自动化渗透率仍然处于较低水平，自动化升级的空间仍然广阔。对比2010、2018年中国工业机器人市场销售结构不难发现，汽车行业均位居第一应用领域，但占比由50%下降到35%，3C需求由13%扩张到23%，除金属加工以外的别的行业占比由27%提升至32%，行业总体容量增长的同时需求分布呈逐渐多元化的趋势。我们大家都认为，随只能制造及工业物联网的应用领域不断横向延展，2019年及以后机器人下游需求多元化的趋势有望延续。

  中国工业机器人密度仍明显低于全球其他制造强国，“新基建”投资或有助于中国制造业的智能化程度和工业机器人密度的提升。自动化生产的单元产品（机器人）是衡量一个国家自动化水平的重要指标。虽然中国工业自动化行业规模呈现较快增长趋势，但生产制造业中自动化率仍低于欧美发达国家。lFR多个方面数据显示，中国自2013年开始成为全世界工业机器人最大市场，2018年中国销量达15.4万台，占全球比重达36%。但是，按照机器人使用密度（平均每万名制造业工人所使用的工业机器人数量）为标准，中国的工业机器人密度为140台/万人，虽然已超越全球中等水准，但仍然明显低于美国（217台/万人）、德国（338台/万人）、韩国（774台/万人）、日本（327台/万人）等制造业强国。我们大家都认为，中国正处于制造业转变发展方式与经济转型的历史机遇期，半导体、面板、消费电子智能终端、新能源等高端制造业产能稳步扩张，其对自动化、智能化生产所产生的工业机器人多元化需求将提高中国制造业整体工业机器人密度，中国工业机器人市场有望进一步扩容。

  5G护航，工业机器人企业有望与工业互联网深层次地融合，打造全流程闭环数据传输分析系统，提升自动化和人工智能效率。5G技术的普及，有望赋予机器人更完善的交互能力，更强大的分析和数据处理能力，很大程度上优化机器人的性能。通过5G提供的低时延+高稳定性的数据流传输，系统能精确分析每一台机器人主机。通过监控系统对机器人各项历史数据的分析及学习，对实时数据的采集和分析，实现局部故障预警，机械寿命分析等功能，可帮助客户提前排查生产中的各项问题，有效提升生产效率。与此同时，将客户处的机器人运转数据返回至企业，用于新一代机器人的研发技术与更新，实现数据的全流程闭环。与工业物联网的融合，有望提升企业在价值链中的增加值，提升企业经营的回报率和人机一体化智能系统升级的投资意愿。

  工业机器人与工业互联网的发展相辅相成，2020年或是中国机器人产业的新起点，未来有望孕育世界领先企业。结合人口结构、应用场景、产业政策、企业投资信心等多种因素综合分析，我们判断2020年或是中国机器人产业的新起点，未来主要发展的新趋势包括：1）市场占有率或进一步集中，研发可持续增长；2）5G商用时代机器人企业有望与工业互联网、物联网深层次地融合；3）协作机器人需求有望快速扩张，或是本土企业重点突破的领域之一；4）中国有望在新一轮发展期诞生世界领先机器人企业。建议关注国内工业机器人领先企业——机器人（新松机器人）。

  数控机床属于高端装备制造业战略新兴起的产业的重要组成部分。随着电子信息技术的发展，机床行业已进入以数字控制机床为代表产品的机电一体化时代。数字控制机床是制造业的加工母机，欧、美、日等工业化国家已先后完成数字控制机床产业化进程。全世界来看，世界机床产业大多分布在在亚洲、欧洲、美洲等区域，其中德日两国变成全球机床行业发展的主导力量。从全球消费占比看，中国是世界上最大的机床消费市场，但目前中国在高端机床领域仍存在核心技术薄弱等短板，本土产业重心主要以中低端机床生产为主。

  中国制造业产业体系优化、高端制造业较快发展和智能制造升级需求日益强烈对高端数字控制机床产生了庞大需求。随着中国以汽车、航空航天、船舶、电力设备、工程机械、3C行业为代表高端制造业下游对数字控制机床性能和精度要求日益提高，中国数字控制机床特别是高端数字控制机床市场需求日益扩大，市场规模有望稳步提升。据中国电子信息产业发展研究院预计，2018~2021年中国数字控制机床需求有望保持稳健增长，2021年中国数字控制机床市场规模将有望接近5,000亿元。

  但另一方面，目前国内本土机床产业技术实力仍存在不足：1）长期工作后的精确度、稳定性、可靠性不足；2）数控系统的差距：数控系统是数字控制机床的核心。传统的数控系统一般由数控装置、交流伺服系统、检测装置、电气控制管理系统等部件组成，用于对机床工作的速度、载荷和位置实施自动控制，实现自动化、高精度、高效率制造；3）刀具等其他关键配套件存在差距。

  数控机床正从数字化机床向智能机床方向发展，新基建时代智能机床产业有望跨越式发展。新一代智能机床有望可以在一定程度上完成自主感知、自主学习、自主优化与决策、自主控制与执行，明显提高机床加工质量、使用效率，减少相关成本，是工业互联网时代的典型底层硬件支撑。近年来，大数据、云计算和新一代人工智能技术取得了群体性、革命性的突破。新一代人工智能技术与先进制造技术深层次地融合所形成的新一代智能制造技术，成为了新一轮工业革命的核心驱动力。我们大家都认为，新一代人工智能技术将有望与数控机床深层次地融合，形成新一代智能机床，这一趋势将为数字控制机床产业带来新的变革，亦将为中国机床行业“换道超车”、从“跟跑”到“领跑”提供重大机遇。新基建投资驱动及工业互联网应用推广既对智能机床产生了客观需求，又提供了本土机床产业高质量发展的机会，机遇与挑战并存，建议关注本土数字控制机床代表企业华中数控。

  工业互联网是沟通新基建各领域的纽带，能够与其他新基建要素深层次地融合。工业互联网通过平台、软件、数据、算法将设备（工业机器人、智能机床等）和信息（供应链管理）互联，对提升中国制造业智能化水平和存量资产效率具有深远意义。