见证汉诺威 2017,工业 4.0 加速落地

1. 汉诺威工业展:见证汉诺威 2017,工业 4.0 走向落地

1.1 见证汉诺威 2017:聚焦实际应用与解决方案,工业 4.0 走向落地

我们认为,本届汉诺威工业展有三大令人印象深刻的特点:

(1)专注于某具体技术到强调提供个性化解决方案的能力,见证这几年工业 4.0 从概 念的提出到大量推广落地的发展。汉诺威展会上,我们发现,与前两年相比,大量的公司 从专注于某一领域的硬件或者软件的技术,上升到强调为各个工业制造领域提供个性化解 决方案的能力,更多地专注于为客户提供点对点的个性化的解决方案上。甚至很多公司的 展台从原来以所展示的技术为板块来分区,变成以所擅长领域的全套的解决方案为板块来 分区,以最大限度地展示公司提供个性化的解决方案的能力,也很大程度上见证了工业 4.0 从概念到大规模的落地的的发展历程。

(2)重视对于工业数据的利用和云平台的建设,一个万物互联的世界正在构建。西门 子、施耐德、ABB 和 KUKA 等企业不约而同地把挖掘工业数据的巨大价值和云平台的建设 提升到了前所未有的高度。海量的工业数据结合能够连接一切的云平台,打造了离散与流 程的平衡,使得企业为客户提供一对一、点对点的个性化解决方案的能力得到了前所未有 的提升。西门子和施耐德强调的是通过工业大数据和云平台的有机结合,实现不同行业的 流程优化以及柔性制造;ABB 强调的是设备的后周期的管理,实现的是设备的实时监控以 及全寿命周期的管理,以实现客户价值的最大化;而 KUKA 强调的是协调各战略伙伴为客 户提供全寿命周期的、个性化服务的解决方案。但是不论是流程优化、柔性制造,还是设 备后周期管理,工业数据的价值正在成为各大厂家深入挖掘的金矿。在可以预见的将来, 公司积累的海量的工业数据,以及基于海量的数据积累下所形成的云平台的价值将成为这 些工业 4.0 公司的核心价值。一个万物互联的世界正在开启,更加柔性、更智能、能耗更 低的生产正从图纸正在走向现实。

(3)德国工业的专注与执着值得学习。电气柜制造商 Rittal 就是这样一个专注与执着 的优秀企业,公司是最早做电气柜的厂家,专注以机柜为核心做各种不同的电气柜,专注 于电气柜的整体解决方案。机柜看似很简单,实则不然,其壁垒在于承重性、防护等级和 抗腐蚀性,Rittal 公司把这个看似简单的机柜的通风性、散热性做到了极致,这样一个看似 壁垒不高的产品能够占据占非配电柜的控制柜的市场中德国的 80%,欧洲整体的 60%,实 属不易,甚至有业内人称,世界上只有两种机柜,Rittal 机柜和仿 Rittal 机柜。何等霸气! 期待中国制造也能涌现出一大批这样专注并执着的优秀企业!

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1.2 回顾主题变迁:围绕工业 4.0 展开,侧重点不断走向实际应用

汉诺威工业博览会主题围绕工业 4.0 展开,侧重点不断向实际应用靠拢。“工业 4.0” 的概念由德国于 2011 年汉诺威工博会首次提出,并于 2013 年汉诺威工博会上发布《实施 “工业 4.0”战略建议书》。2014 年以来,汉诺威工博会始终围绕“工业 4.0”概念展开。 2014 年汉诺威工博会的主题为“产业集成,未来趋势”,专注于智能化、自动化工厂和能 源系统的改造;2015 年汉诺威工博会主题为“产业集成化——加入网络大家庭”,格外关 注了智能化生产、人机协作、创新型分包解决方案以及智能能源系统等;2016 年汉诺威工 博会主题为“产业集成——发现解决方案”,展会展出的解决方案运用范围从机械改装到 完整生产线集成化,而大数据的捕捉和分析也为工业发展注入了新鲜动力,这标志着工业 4.0 的重大突破,下一步就是商业化阶段。2017 年汉诺威工博会主题为“产业集成——创 造价值”,已经有了很强的应用指导意义。

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1.3 关注热点更迭:硬件→软件→大数据云平台→提供解决方案

2014 年:柔性装配,单一产线生产多种产品。2014 年是德国“工业 4.0”概念全面 推开的第一年,汉诺威工博会展览的参展装备多集中于概念方面,其中又以柔性装配最为 抢眼。西门子推出“对话”生产线,能够准确识别正在经过生产线的配件;博世旗下的力 士乐以视觉系统为基础,融合自身的机器人产品概念,推出能够同时生产两种差异化产品 的生产线;菲尼克斯电气公司展出了利用软硬件结合的概念,能够同时装配 6 种不同断路 器的生产线;SAP 展示了能够在一台装置上生产 16 种产品的技术概念;柏林工业大学展示 了能够实现人工“教学”的工业机器人,可以通过一台标准机器人“学习”这一组机器人 在生产线上的动作流程。

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2015 年:软硬件企业联合,机器人技术夺目。2015 年汉诺威工博会聚焦于让机器加 入网络,相互通信相互协作,实现定制化、短流程加工。由 16 家著名企业和机构共同参与 研发的个性化名片盒自动流水线是这个主题的一个缩影,将人、物、机器通过网络链接实 现个性化定制加工。同时,各大厂商的智能机器人技术取得了显著突破,ABB 展示了一系 列基于互联网技术工业所需的新产品和解决方案,旨在推进实现“物、服务与人的互联”; ABB 还展示了双臂协调高精度仿真机器人 YUMI,专门用于精密制造;库卡展示了物流机 器人 Swisslog,能够在仓储物流中实现很高的精确度和灵活性;同时,各大厂商医用机器 人、快速拾放机器人、汽车装配机器人、仿生袋鼠机器人等新型机器人等领域的技术实现 了突破,发那科甚至推出了能够制造机器人的机器人。

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2016 年:工业“生态系统”模式发力,互联网融合物联网实现弹性生产。2016 年汉 诺威工业展上,西门子展出了虚拟与现实融合的“生态系统”,大小企业均可参与其中, 在同一平台、统一标准下实现生态系统,大大降低研发过程中制造阶段性新品的费用,可 以有选择地满足单个客户的需求。GE 展示了工业互联网平台 Predix,有效融合物联网与互 联网云计算进行大数据分析;达索系统展示了类似的虚拟现实平台,能够对产品部件进行有效优化,实现设计与产品的无缝接合;华为展示了物联网解决方案,以车联网为平台, 实现车辆的多种附加功能。

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1.4 工业 4.0 新动向:基于不同领域生产领域的解决方案走向成熟

工业 4.0 是指利用物联信息系统(CPS),将生产中的供应、制造、销售信息数据化、 智能化,最终达到迅速、高效、个性化的产品供应。实现完整的工业 4.0 成果,总共需要 三个步骤,即负责智能化、网络化生产系统的“智能工厂”,涉及企业生产物流管理、人 机互动、3D 打印等最新技术在生产和供应上应用的“智能生产”,以及通过物联网、物流 网和互联网整合需求和服务匹配的“智能物流”。通过这些环节完成生产者、销售者和消 费者的对接,最大限度地节约成本、提高效率,将信息化科技成果完美运用到工业生产, 推动人类社会向着第四次工业革命迈进。

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柔性制造为表,数据互联为里,缩短周期为魂。智能工厂的表观要求,是能够实现柔 性制造,即在同一条生产线或数个企业通过数据互联形成的联合生产线上,实现多种产品 的同时生产,同时满足个性定制化生产,生产模式为小批量、多批次、个性化、定制化。 实现柔性制造,要求快速改变生产线上的流程工艺,同一位置的生产设备(机器人等)需 要前后面对不同类型的原材料或半成品,这就要求原料、产品与生产设备实现互联;定制 信息的输入,需要生产设备实时接入设计网络,不断接受新的生产工艺指示,并将拆分的 生产工艺落实到具体的行动指令;工厂内物料的智能流动也需要数据互联,AGV 等搬运设 备需要与物料实现有效精准识别;同时,仓储数据互联是高效选择物料、分类存放产品的 基础。柔性制造、数据互联的根本目的,是实现短周期生产,对于新产品,不再需要重新 建设生产线,而是可以在原有智能生产线上直接生产,从而有效缩短产品周期,实现高效 满足用户个性化需求的根本目的。

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互联的可编程机器人实现同一生产线高效切换不同产品,我国产品缺口明显。互联的 可编程机器人可以实现高效的数据写入,执行多种运动指令,从而完成不同类型的生产工 序。同时,机器人切换生产模式可以通过批量写入程序实现批量操作,快速完成生产线产 品转变,相对于传统流水线,不仅可以避免重新建设专门生产线带来的资本投入,也可以有效节约工人培训时间与财务成本。随着智能工厂的建设,机器人使用需求将得到充分释 放,充分带动机器人制造领域的需求。目前,我国机器人以能完成简单搬运工作的机器人 本体为主,缺少可以执行多种复杂工序的高端机器人。2016 年,自主品牌机器人约有 83% 是三轴及以上产品,六轴以上工业机器人占全国新增装机量不足 10%;61%的机器人是上 下物料搬运型机器人,高精度焊接与装配机器人合计不足 23.1%。

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工业软件:数据互联的接口,我国处于起步期。工业软件可以通过虚拟工厂呈现出企 业所有经营活动的映像,可以进行各类计算、仿真、设计、预测、优化、决策等。工业软 件是实现企业级 CPS 的重要一环,可以在虚拟制造环境完成从产品设计、数字实验到制造 工艺参数和流程设计过程,并以数据不落地的方式进入实体制造环节,实现产品规范、制 造计划、物流配套的准确制定和无缝衔接。目前我国工业软件多数处于基本解决方案阶段, 尚不完全具备良好产品形态,拥有专利及独立知识产权的产品更少,这使得应用实施的效 率不高。工业软件市场基本被国际巨头垄断,SAP 是工业软件领域的龙头,在 ERP、BI、 SCM 领域均拥有超过 20%的市场占有率。受国内工业 4.0 落地的巨大需求驱动,加之多重 政策利好、知识产权管理不断规范,我国工业软件企业有望迎来高速发展时期。

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工业软件:数据互联的接口,我国处于起步期。工业软件可以通过虚拟工厂呈现出企 业所有经营活动的映像,可以进行各类计算、仿真、设计、预测、优化、决策等。工业软 件是实现企业级 CPS 的重要一环,可以在虚拟制造环境完成从产品设计、数字实验到制造 工艺参数和流程设计过程,并以数据不落地的方式进入实体制造环节,实现产品规范、制 造计划、物流配套的准确制定和无缝衔接。目前我国工业软件多数处于基本解决方案阶段, 尚不完全具备良好产品形态,拥有专利及独立知识产权的产品更少,这使得应用实施的效 率不高。工业软件市场基本被国际巨头垄断,SAP 是工业软件领域的龙头,在 ERP、BI、 SCM 领域均拥有超过 20%的市场占有率。受国内工业 4.0 落地的巨大需求驱动,加之多重 政策利好、知识产权管理不断规范,我国工业软件企业有望迎来高速发展时期。

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厂内/厂间物流与仓储:我国市场增速快,物流机器人大有可为。智能物流是支撑智能 制造的重要环节,自主决策、去中心化、离散控制的厂内物流装备能够实现智能工厂内差 异巨大、变化多样的物料运输。智能单元化物流技术、智能物流装备、物联网技术以及智 能物流信息系统是智能物流的核心。在工业软件的统一调配下,CPS 系统中接入物联网、 装配机械手且有感知能力的 AGV 可以实现厂内极高效率与实时变动的物流要求。我国 AGV 市场高速增长,2016 年突破 11 亿元,新增 AGV 中超过 85%为自主产品,AGV 在汽车工 业、家电制造中应用广泛。但是国内高端 AGV 市场大多数采用的是科尔摩根的 NDC 系统, 另外市场非常不规范,没有统一的行业标准,也没有形成具有较大影响力的产业生态圈, 行业内部低价同质化竞争也比较激烈。我们认为,在市场需求的推动下,我国物流机器人 产业有望迎来快速发展期。

2. 硬件:龙头持续完善布局,大数据运用创造价值
2.1 ABB 展会见闻:推出 ABB Ability 大数据服务,强化设备后周期管理

ABB 展会见闻:ABB Ability 大数据服务,精确有效地提供工业 4.0 解决方案。 ABB Ability 是 ABB 推出的工业数据平台,通过平台来监控各个工厂的数据,根据数据 进行比较,不但能进行纵向的比较,还能进行行业内的行业比较,也能进行跨行业的 比较,汇总分析所有的数据。我们的设备上都有智能的传感元件,我们的数据能够深 化到每一个部件,可以优化部件设计,也可以优化生产流程。ABB ability 是数字化的 云平台。工业 4.0 的从概念的提出到落地,我们认为现在已经能够实现大规模提供解决 方案。

2.2 ABB:工业自动化四大板块业务,收购贝加莱强化领导地位

四大板块业务,欧美主导。ABB 公司由两家历史悠久的公司——瑞典阿西亚公司(ASEA) 与瑞士布朗勃法瑞公司(BBC)在 1988 年合并而成,总部设在瑞士的苏黎世,是全球电气产 品、机器人及运动控制、工业自动化和电网领域的技术领导企业,业务遍布全球 100 多个 国家,雇员达 13.2 万。公司 2016 年全球营收高达 338.28 亿美元,同比下降 4.66%。ABB 公司业务以欧美为主,2016 年欧美合计营收占比达 62%。2016 年,公司机器人相关业务 实现营收 81.69 亿美元,占比 24%。

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ABB 业务由四大事业部开展,分工不同又互为支撑。四大事业部是机器人及运动控制 事业部、电网事业部、电气产品事业部、工业自动化事业部。机器人及运动控制事业部是 领先的工业电机和传动供应商,客户主要涵盖制造商、原始设备制造商,电力公司,工业 终端用户,交通运输及基础设施运营商。电网事业部是 ABB 历史悠久的主力业务,客户涵 盖发电、输电、配电和其它公共事业用户;也包括工业领域,运输及基础建设领域的公司。 电气产品事业部以中低压电气设备业务为主,客户主要为经销商、安装公司、盘厂、原始 设备制造商、系统集成商、承包商、建筑商、电力公司以及终端客户。工业自动化事业部 以产品与行业解决方案并重,涉及的工业领域主要包括石油天然气、电力、化工和制药、制浆和造纸、有色金属、水泥、采矿、船舶和涡轮增压。

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收购贝加莱,进一步强化工业自动化领导地位。2017 年 4 月 4 日,ABB 正式宣布将收购贝加莱,后者是专注于为机械与工厂自动化领域提供基于产品和软件的开放式解决方 案的全球最大独立供应商。贝加莱的业务遍及全球 70 个国家,在规模为 200 亿美元的机械 和工厂自动化市场中,其 2015-2016 年度销售收入超过 6 亿美元。通过此项收购,ABB 将 进一步加强在工业自动化领域的领导地位,以更独特的优势把握第四次工业革命的增长机 遇。此外,通过将贝加莱强大的应用和软件平台、庞大的安装和客户访问量以及定制化的 自动化解决方案与行业领先的 ABB Ability 数字化解决方案相结合,ABB 将在扩大其数字化 产品组合上迈出重要一步。

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2.3 全球机器人市场:“四大家族”寡头垄断,本土企业突破任重道远

世界机器人“四大家族”市场占比近 50%。“四大家族”2015 年全球市场份额达 50%, 几乎垄断工业机器人行业高端领域。全球工业机器人市场竞争激烈,技术集中在少数企业 手中,如系统集成技术,日本、美国企业拥有绝对优势,运动控制是 ABB 的核心技术,整 体解决方案安川电机更胜一筹;核心部件如伺服电机、减速器、控制系统等也多被“四大 家族”所掌控。

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在世界机器人“四大家族”中,ABB 营收规模最大。2016 年,ABB 公司实现总营收 338.28 亿美元,是机器人“四大家族”另外三家——发那科、安川电机、库卡营收之和的 近 3 倍,单纯看机器人相关业务,ABB 的营收也是其他三家总和的 2 倍。在机器人领域, ABB 有着绝对的龙头优势。ABB 是典型的全球经营的跨国企业,其 67%的收入来自欧洲以 外,在世界市场上有着强大的竞争力。

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我国工业机器人市场规模庞大、增速快、进口依赖度高,国产替代利好本土企业。中 国是世界制造业第一大国,在庞大的制造业规模的驱动下,中国对工业机器人的需求一直非常旺盛,高需求持续刺激我国工业机器人销量增长。中国工业机器人市场规模庞大, 2013-2015 年,我国工业机器人销量连续三年世界第一。2015 年,我国工业机器人总销 量约 6.86 万台,占全球工业机器人销量的 27%。我国机器人高度依赖进口,大部分市场份 额依然被“四大家族”占有。在巨大的市场需求的带动下,我国涉及机器人生产的企业有 800 多家(工信部数据),虽然 90%的规模在 1 亿元以下,但也涌现出新松机器人等龙头 企业,通过不断自主研发、技术引进、海外收购等,逐步实现国产替代。近年来我国机器 人进口额维持在 8 亿美元/年以上,我国工业机器人制造业市场增量空间巨大。

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3.软件:龙头强调数据的价值,万物互联的世界加速降临

3.1 SAP 展会见闻:强调挖掘数据的价值,专注提供全套个性化方案

SAP 的“开放式集成工厂”有望成为工业 4.0 的企业级“操作系统”。SAP 的“开放 式集成工厂”,结合最新的数字化创新技术,为企业提供了从设计端到销售端的整套解决 方案,有望成为工业 4.0 的企业级“操作系统”而获得广泛的应用。“开放式工厂”可以 有效避免企业陷入零散自开发的老路,帮助企业走出自开发和遗留系统形成的桎梏,实现 向支持大数据和物联网的平台迁移。

打造虚拟现实的“数字化双胞胎”,实现数字世界与物理世界的融合。本届展会上, SAP 提出了自己对“数字化双胞胎”的理解,并在系统中广泛践行。SAP 围绕着“数字化 双胞胎”的概念,在日本三菱的机器人和德国雄克的夹具的基础上进行虚拟世界开发,从 需求管理(产品概念设计阶段),到成本估算和机械设备、电子装备、具体软件设计(产 品设计阶段),都建立了完整地数字映射,同时建立了设计制造和交付过程的产品资产模 型,以及产品的销售过程和使用过程的数字模型,打造了一整套集成而连贯的产品数据管 理体系,形成数据总线,由此来建立与物理世界对应的数字世界。

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3.2 SAP:从 ERP 系统到云技术,聚焦数字化时代

公司是 ERP 系统行业龙头,深耕 ERP 软件多年。SAP 成立于 1972 年,是全球最大的企 业管理和协同化商务解决方案供应商,其主要产品为 SAP 企业管理系列软件,全球 188 个 国家的 23.20 万家客户正在从 SAP 解决方案中获益,其中包括 80%的世界 500 强企业及 85%的全球最有价值的品牌。公司业务细分为云订阅与支持、软件授权费、软件技术支持以及 其他服务四个模块。2016 年,公司总收入 220.62 亿欧元,同比增长约 6%。其中,主要收 入来源为软件技术支持服务,为 105.71 亿欧元,占比 48%。

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公司战略:基于云平台交互下的数字化商业框架 2.0。SAP 认为 HANA 云平台将是未

来数字化商业运作模式的数字核心。通过云计算技术、信息安全技术、区域链技术、机器 自主学习技术、云平台应用编程技术与物联网技术,打造 SAP 数字化空间,使商务交易过 程更为智能化。目前,公司除了保持企业管理系统 ERP 软件开发的传统优势外,致力将 ERP 融入到 HANA 云平台系统中,并已经率先推出了一系列与云平台相关的应用软件,包括用 于费用差旅管理的 Concur,人力资源管理的 SAP Fieldglass 与 SAP Successfactors,电 子采购平台 SAP Ariba 以及用于市场分析的 SAP Hybris。公司在今年重点推介的两款软件 是以物联网技术为核心的 SAP Leonardo 与赋予机器学习技术的软件 SAP Clea。

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SAP 云平台数字框架使企业运转更加灵活。工业 4.0 时代,企业面对的是更多元化的需 求,所以需要更多信息以支撑决策,增加企业自动化率,以降低成本,提升企业效率,解 决的办法在于大数据化生产全流程,使之可追溯,这样才能够提升企业效率。SAP S/4HANA 正是 SAP 基于原有 ERP 软件所开发的云平台,支持物联网、大数据、实时分析、移动商务、 业务网络和第三方系统等,能够实时采集、分析、存储海量生产数据,并进行分析、交易量管理,从而指导企业生产和运营。今年,SAP 还推出了以物联网技术为核心的 SAP Leonardo 与赋予机器学习技术的软件 SAP Clea,更进一步丰富了云平台的框架,增加了对万物互联的 支持。

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围绕 SAP S/4HANA 数字化核心,SAP 提供了四大核心应用系统和四大支撑应用云。

 互联产品——端到端的数字化研发与创新。SAP推出了“互联产品”的解决方案, 为了帮助制造商为物联网进行产品设计和从智能产品采集数据供研发部门分析 和使用,研制出新的更好的产品。该方案也是 SAP 扩展的供应链战略的组成部分, 将设计、制造、物流和服务等各个环节连接起来,实现对产品整个生命周期的全 盘管理。

 互联制造——从 ERP 到车间底层的纵向集成。在 SAP 商务套件的基础上,SAP 提 供了另外三个组件:SAP Manufacturing Execution(制造执行)、SAP Manufacturing Integration and Intelligence(制造智能与集成)、SAP Plant Connectivity(工厂连 接器),帮助企业充分利用物联网和工业 4.0 的原理,将传统的集中式生产自动 化架构替换成分散式网络连接的高度柔性的灵活结构。

 互联物流——供应链执行。通过这套解决方案,SAP的解决方案可以支持对物理 资产的移动和位置的连续监控,当资产在移动过程当中,无论是处于仓储还是运 输环节,无论是处于哪一个业务合作伙伴内,都可以在物流生态系统中实现信息 的透明。

 互联服务——预测性维修与服务。该解决方案基于 SAP HANA 云平台,提供了与 物理设备之间的连接。从设备过来的数据被映射到对应的业务系统中资产的主数 据上。接下来,SAP 的预测性维修与服务解决方案对进来的数据进行监控,一旦发现达到或超过了关键的门槛值,就会发出报警。这些报警将会触发接下来的动作

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3.3 SAP 在中国:助力徐工业务转型,打造世界级高端“智”造工厂

2015 年 10 月,李克强总理访问德国,中德双方签订了行动纲要,宣布两国将在工业 4.0 方向开展合作,标志着工业 4.0 将成为中德未来工业合作的新方向。在两国总理的见证 下,徐工集团董事长王民与 SAP 公司全球副总裁李强签署战略合作协议,成为中德合作的 第一个工业 4.0 项目。

 应用场景 1:云端全球实验室,让协同研发更容易。SAP 产品数据管理高效推进产 品数据集中管理、物料标准化、产品变更管理、基础数据库、电子化审签等。实 现将研发资源部署在“云端”,设计数据随时全球连线,集合世界各地研发力量, 最大程度调动最优资源、缩短研发周期。

 应用场景 2:精益智能化,成就“魔法工厂”。通过以 SAP ERP 系统为基础,以 MES 生产制造执行系统为纽带,实现智能设备全部联网,对制造过程实行实时化 监控和可视化管理,借助计算机模拟技术对监控数据进行分析、判断、决策,大 量使用焊接机器人、数控加工中心、自动化涂装线以及装配线等设备,智能化生 产设备占比超过 90%,成功实现自动化、柔性化和少人化生产。同时系统还实现 生产单元间的积极协同,实现生产全过程数字化、可追溯,极大增强生产管理的 科学性和灵活性,为大规模个性化定制生产奠定基础。

 应用场景 3:物联网,实现全球服务零距离。徐工集团充分利用 SAP,通过供方寻 源、价格管理、订单管理、合同管理、排程管理、消息管理、物流配送管理等模 块,快速响应市场,让供应商管理更加高效有序、透明公平。同时搭建全球物联 网平台,实现设备与设备(车联网)、设备与人、人与人的互联互通,通过智能 云服务平台促进徐工全球服务资源的有效整合,实现全球服务零距离。

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新产品研发上市时间从一年缩短至 3 个月,产品设计周期缩短 20%,生产周期降低 62%, 财务关账时间从 10 天缩减至 20 小时,产品数据准确率提升 30%,市场响应能力提升 30%, 生产计划时间从 2 天缩短为 40 分钟,交货期缩短 25%。

3.4 全球工业软件市场:欧美主导企业底蕴深厚,国产厂商成长空间大

工业软件产业主要由欧美企业主导,呈现“两极多强”的态势。SAP 和西门子在各领 域都有较高的市占率,而 IBM、达索系统和 Salesforce 在各自专业领域形成了一定优势。 其中,ERP 软件产业格局相对稳定,SAP 和 Oracle 两家企业占据主导,属于一线 ERP 软 件,Infro、Sage、Microsoft 属于二线 ERP 软件;在 CRM 领域中,Salesforce 占据全球 CRM 市场第一位,且发展迅速,其成功来自基于 SaaS 的云服务模式;CAD 产业的主导者 是 Autodesk 和达索系统,且随着仿真、设计技术与先进技术的结合,逐渐出现新的参与 者;MES 软件具有较强的行业应用特性,与特定的行业关系紧密,需要大量行业领域知识 的积累,因此,形成不同 MES 厂家占据不同行业的局面。

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国产工业软件份额极低,成长空间大。在国内市场,国产软件企业在研发设计、业务 管理和生产调度/过程控制三类软件中均有一定市场份额,但在某些细分领域仍与国外领先 软件企业差距较大,属于行业末端跟随者的角色。国内市场排名前五位的国内厂商占据整体市场份额较低,且其 96%的销售在国内市场,全球份额不足 0.3%。相对于国际软件巨 头,我国软件厂商体量小、底子薄、成长空间大,在高成长性的工业软件市场中,有望随 市场实现较高的增长,同时自主软件厂商更倾向于开发出更适应我国本土产业的工业软件, 在细分市场中不断抢占国际巨头的份额。

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体市场份额较低,且其 96%的销售在国内市场,全球份额不足 0.3%。相对于国际软件巨 头,我国软件厂商体量小、底子薄、成长空间大,在高成长性的工业软件市场中,有望随 市场实现较高的增长,同时自主软件厂商更倾向于开发出更适应我国本土产业的工业软件, 在细分市场中不断抢占国际巨头的份额。

4.国际比较:工业 4.0 趋势所向,中美德各有千秋 4.1 德国工业 4.0:制造业体系提供支撑,产业集聚促进发展

德国工业 4.0:自下而上推动,保持制造业领先。德国工业始终强大,企业自发解决痛 点,自下而上推动工业 4.0。“工业 4.0”的提出是与德国工业界遇到的瓶颈紧密联系在一 起的,最大目的是建立一个与互联网融合的智能化先进制造方式,提高效率、降低成本和 加快反应速度。解决成本问题和 Time to Market 是德国提出工业 4.0 的关键,这两点正是 互联网时代中产品生命周期不断缩短的集中表现。德国企业不断主动推动“工业 4.0”:西 门子的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体;宝马集团的虚拟手势识别系统使 得汽车制造再进一步;大众用机器人制造汽车,实现了极高的人力替代效率;ABB 强大、 精细而全面的机器人产品在世界上有着明显的竞争优势;博世力推用于工厂智能化的射频 码系统;SAP 推动云平台互联万物,实现大数据支撑决策。

德国工业 4.0 战略帮助德国保持制造领先优势,提高有效生产。2013 年汉诺威工业 博览会上德国政府正式宣布“德国工业 4.0”战略。金融危机后时代,全球经济发展缓慢, 德国外需疲软,同时中美工业科技发展迅速,对德国出口形成进一步竞争。工业 4.0 战略 让德国重新抓住工业发展主动权,保持“德国制造”的国际金品牌。德国工业 4.0 战略的 提出背景是全球产能过剩的严峻形势,德国希望通过利用物联网与服务网结合的方法,使产业链管理智能化,市场需求分析有效化,从而提高工作效率。

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德国是机械设备制造业强国。据统计,有近 10%的欧洲制造业公司位于德国,德国制 造业产品毛利附加值约占欧盟的 30%。机械制造业是德国最为活跃的经济部门,整个产业 链上约有 6419 家公司和超过 100 万的劳动人口,生产效率排在世界前列。同时,机械制 造业是德国第二大支柱产业,也是德国最具创新的产业部门。2015 年,德国机械行业生产 总值为 2300 亿欧元,占 GDP 总值的 7%。该行业主要以出口为导向。2015 年德国机械制 造出口率高达 66%,出口额约 1510 亿欧元。按产品细分,2014 年机械设备的产值最高, 收入约 195 亿欧元,电力传输工程与材料处理居二、三位,分别为 174 亿欧元与 147 亿欧 元。

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德国完善的制造业体系是行业不断发展的核心驱动力。在二十世纪初,“德国制造”

备受歧视,以低质量、高山寨的形象臭名在外。二十世纪中期,德国政府致力改善制造业 发展,重视自主创新,追求工艺技术与技术密度型生产,并自成体系。行业参与主体是以 家族企业为主的中小型企业,也被称为“隐形冠军”与“工匠精神的延续者”,不追求规模生 产,以“精而专”著称;监管上,德国采用“二元结构”,由政府和标准化协会等一系列非 政府组织组成,二者分工明确。德国政府不插手企业经营,提倡竞争的市场经济,促进科 研创新与企业社会责任体系的建立,保证行业可持续发展。各类标准化协会及行业协会负 责标准化制度的制定、执行与监管,是德国质量最重要的保障和体系核心;从生产要素看, 受惠于完善的教育体系,金融系统和政府合理引导(如德国工业 4.0),德国老牌公司与中 小企业拥有充足的高素质劳动力与科研潜能;高度分散化的产业群使得企业在降低成本、 提高效率的同时,不断互相学习、增强产品竞争力。

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德国工业 4.0:产业集聚促发展,巴伐利亚高科技产业大步向前。巴伐利亚地区是以 Fraunhofer 创新研究所为中心高科技产业带。巴伐利亚地区面积 7 万多平方公里,人口 1200 万,拥有慕尼黑和纽伦堡两座大城市。巴伐利亚地区区位优势明显,是欧洲东-西和 南-北贸易通道汇集处,产品便于运输到欧洲各市场。因此,许多外国高科技企业落户于 此,业务广泛辐射周围地区。2012 年,德国政府发起“Go Cluster”运动。经过 4 年努 力,德国已经有 100 个创业产业园区,政府大力扶持并引导投资以鼓励德国科技创新。该 区域的核心研究所 Frauhnofer-Gesellschaft 为投资者与企业提供了新鲜的思路,是该地 区的工业发展科创动力的源泉。

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巴伐利亚产业群的各类新型高科技都处于德国领先地位,机器人巨头库卡位于该区。

巴伐利亚州的奥格斯堡市是德国机器人巨头库卡的所在地,库卡是世界机器人“四大家族” 之一,近期被中国美的集团收购。目前巴伐利亚拥有 19 个高科技产业集群,包括生物技术、汽车工业、医疗技术、纳米技术、环保技术、航天航空、卫星导航、信息与通信技术、能 源技术、新型工业原材料、铁路技术、传感和电子电力技术、机电整合和自动化技术等。 三分之一计入德国成分股指(DAX)的大型上市公司将总部设在巴州。此外,巴州的慕尼 黑已经能够成为仅次于法兰克福的德国第二大金融中心,是巴州科技创新的坚强金融后盾。

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德国工业 4.0 平台是德国工业 4.0 战略的实施主体。整个平台的参与者可以分成三类: 政府,公司以及教育科研机构组成的有机体。教育科研机构责为工业 4.0 的推进举措和方 向提供理论基础;政府负责提供搭建政策框架与促进政府间合作;企业则是工业 4.0 的技 术的具体实践者。

政府:政策推动工业 4.0 实现智能制造。2006 年和 2010 年德国政府提出《高科技战略 2006-2009》和《高科技战略 2020》两个全国性的高科技政策,旨在提高高科技领域的竞争 力。工业 4.0 是《高科技战略 2020》的重要组成部分,其核心为信息物理系统 Cyber-Physical System(CPS),指的是一个通过机械、电子零件、软件、基础网络,运用信息化技术的整合 控制网络与工业物理世界,实现企业、工作人员、生产机器、产品、客户等多方联动、交 互、组合式创新,达到智能制造、智慧运营的全新业态。德国希望通过工业 4.0 建立起智能 工厂系统,实现智能制造,从而降低成本,提高产品利润,预期德国企业带来每年 6-8%的 制造效率提升。

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德国工业增加值占 GDP 比重维持在 30%左右,英美仅为 20%。经历了 20 世纪后期的 数次产业转以后,世界主要发达国家“去工业化”特征明显,美国工业增加值占 GDP 的比 重从 1970 年的 35.24%下降到 2014 年的 20.69%,英国从 1970 年的 42.10%下降到 2015 年的 19.42%。相比而言,德国 1970 年工业增加值占 GDP 的比重为 48.09%,2015 年为 30.49%, 是世界主要发达国家中唯一工业增加值占比超过 30%的国家。

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德国人均工资显著高于发展中国家。德国是典型“高工资、高福利”的“欧洲国家”,

2016 年人均工资高达 326183 元人民币/年,约为我国的 5 倍、泰国的 10 倍。德国人均工资 显著高于发展中国家,这给德国制造业带来了严重的成本问题,如果继续高密度地使用人 工劳动力,德国制造业价格竞争力将远低于发展中国家。

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德国工业机器人使用密度高,缓解人力成本压力,对我国具有指导意义。面对高企的

人力成本,德国制造业“选择”了使用工业机器人替代人类劳动力。德国工业机器人使用 密度远超欧洲平均水平,2015 年汽车工业工业机器人使用密度达到 1143 台/万人,与美日 两个汽车工业大国相近。相对于人类劳动力,特别是高福利下工作积极性偏低的欧洲工人, 工业机器人加工效率高、可靠性好、生产持续能力强,一方面可以有效节约制造业企业人 力成本,一方面能够更好地实现产品质量控制。随着机器人产品技术升级与控制系统的发 展,机器人能够适应越来越复杂的制造工艺与流程,能够在更多的制造业领域替代人类劳 动力。

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工业机器人单价高,工作复杂程度相对较高。德国工业机器人进口均价与出口均价均 处于主要发达国家主流水平,进出口均价均高于中国。德国使用的工业机器人定位相对高 端,相对于仍具有一定劳动力成本优势的中国而言,机器人的附加值更高,工业机器人替代的工作复杂度更高。

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阿迪达斯:机器人成本压缩优势明显,传统劳动力密集型制造业回归。阿迪达斯正在 德国建一个 4600 平方米的“机器人工厂”,起名“速度工厂”(Speed factory),预计 2017 年投产。这家工厂只有 160 名工人,却可以实现 100 万双鞋的年产能。阿迪达斯同 时计划在美国建第二家机器人工厂,之后在欧洲各地还会陆续建成类似工厂。阿迪达斯是

传统劳动密集型制造业的典型代表,其在劳动力价格相对较低亚洲雇佣高达 100 万名工人。 而阿迪达斯以机器人工厂的形式使生产线高调“回归”发达国家,是机器人压缩人工劳动 力成本的重要标志。

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4.2 美国重振制造业:提升制造业效率,推动工业复兴

美国制造业空心化,政府主导复兴制造业,自上而下推动工业 4.0。2002 年起,为 了享受发展中国家的人口红利,发达国家的制造业纷纷外移。2002 年至 2010 年,美国 制造业就业人数连年下降。08 年金融危机后,美国政府呼吁重新振兴制造业,以实体强 国。奥巴马政府实行积极的产业政策,创造就业机会和鼓励制造业回归美国。2011 年, 奥巴马总体推出了先进制造伙伴计划(AMP)与先进制造业国家战略计划;2012 年,AMP 针对制造业振兴提出 16 调建议,包括成立网络建设研究所与 3D 打印研究所。13 年,美 国在先进制造业方面了增加 19%的预算,并成立数字制造和设计创新研究所。随着美国 经济不断回暖,出口与内需增加,制造业再迎春风。2010 年起,美国制造业就业人数开 始小幅攀升。特朗普新政对召回海外制造商态度强硬,预计美国制造将迎来新拐点。

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美国通用提出“工业互联网”计划,倡导产业链效率提升。2012 年,美国通用率先 提出“工业互联网”概念,与美国政府的“再工业化”战略举措相呼应,随后美国制造业 与 IT 巨头纷纷抱团成立了工业互联网联盟(IIC),将这一概念大力推广开来“。工业互联网” 主要含义是,通过高性能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合, 大幅提高现有产业的效率并创造新产业,其侧重点主要在于借助互联网的优势,使制造业 的数据流、硬件、软件实现智能交互,通过大数据实现智能决策,提升美国制造业生产效 率。经过美国通用测算,若生产效率提升 1%,美国关键产业,包括航空、电力、医疗、 铁路和石油天然气等,在未来 15 年内将节省 2760 亿美元的生产成本。美国的“工业互 联网”与“德国工业 4.0”本质含义基本相同,但侧重有所不同。

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4.3 中国制造 2025:政府推动+企业参与,智能制造空间大

人口红利丧失,我国同样面临着成本控制问题。随着我国人口红利的逐渐丧失,人工 工资不断上升对制造企业的成本端构成较大压力。社科院发布的《蓝皮书》指出,在 2020 年之前,我国劳动年龄人口减幅相对放缓,年均减少 155 万人;之后一个时期减幅将加快, 2020-2030 年将年均减少 790 万人,2030-2050 年将年均减少 835 万人。制造行业作为典型的劳动密集型行业,人工成本的大幅上升与劳动力人口的快速下降对企业的生存产生严重 威胁,倒逼企业降低生产成本,提高生产效率。

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生产成本的飙升正在蚕食着中国制造业在世界上的竞争力。美国咨询公司 BCG 通过对 全球前 25 名出口经济体在 2004-2014 年的数据分析,得出结论:一些过去制造业成本较低 的经济体由于制造业工资、劳动力生产率、能源成本和汇率等因素,正慢慢在国际市场上 丧失优势,这其中就包含了中国。据数据显示,中国在 2004 年到 2014 年之间,中国在成 本竞争力下降了 5%-9%,中国相对美国的工厂制造业成本优势已经减弱到 5%以下。

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国内“机器换人”不断推进,进一步利好机器人、工业软件行业。人口红利的消退,

用工成本的上升,发达国家制造业回流以及东南亚低成本竞争的双面夹击,都不断压缩着 我国传统制造业的生存空间。为了降本增效,由政府力推、企业力行的“机器换人”潮正 加快部署中,广东、浙江、福建等制造业大省不断从省级层面推动“机器换人”,完全由机器人来代替人工进行生产的“黑灯工厂”不断涌现。“机器换人”的不断推进,进一步 加速我国工业机器人、工业软件行业成长,对我国机器人、工业软件企业形成利好。

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中国工业机器人进口依赖性强,中国制造 2025 推动国产替代。中国持续多年大规模进 口工业机器人,2011-2015 年,中国工业机器人进口量连续 5 年世界第一,工业机器人进口 额连续 5 年世界第一,是名副其实的工业机器人进口大国。2015 年,我国工业机器人进口 量达 4.68 万台,金额合计 8.05 亿美元。根据国际机器人联合会统计,2015 年我国工业机器 人使用密度为 49 台/万名工人,而全球平均水平为 69 台/万名工人,韩国则高达 531 台/万 名工人。较低的机器人使用密度说明我国制造业自动化水平仍然较低。

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基于国情提出中国制造 2025,解决制造业现实困难。“中国制造 2025”战略在 2015 年两会提出,与德国工业 4.0 战略出台时间较近,因此被看作中国工业 4.0 计划。但两个 战略差异巨大。从信息化水平看,我国信息化与工业的融合度较低,整体企业尚处于工业2.0 到工业 3.0 过渡的时期。各个行业的信息发展水平不够均衡,信息化程度存在较高差 距。部分行业已经进入工业 3.0 自动化时代,而少数企业,如华为,甚至已经进入工业 4.0 时代。“中国制造 2025”战略不仅期望推进我国制造业进入工业 4.0 时代,同时也力图改 变我国低端、粗放、资源依赖性的制造局面,并加速我国信息程度较高的新兴产业的发展, 提升我国工业自动化程度。我国在 2015 年这个时间点提出该战略,一方面是因为随着发 达国家对制造业提出更高要求,我国必须紧跟步伐;另一方面希望借助世界制造业复苏的 春风,不断发展制造技术,吸收国外先进经验,实现从制造大国转身制造强国的夙愿。

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