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工业互联网的实现形式路径一分析研究报告
http://www.tianinfo.com   2018-07-05   天拓咨询发布

    工业互联网目前仍处于发展的初级阶段。从国内的工业互联网产品落地来看,根据对工信部遴选的29个工业互联网试点示范项目以及工业互联网产业联盟筛选的33个优秀案例进行总结,目前工业互联网的实现具备三层路径:
    一是从生产端切入。主要形式为打造智能工厂和产线,集成生产系统,获取生产数据从而提升生产效率和产品质量。涉及到的产品和服务包括设备的智能化数字化改造、柔性生产线建设、工业软件系统的集成等,涉及到的企业主要为工业自动化企业以及智能工厂整体解决方案供应商。
    二是从产品端切入。主要形式为打造智能产品,提供智能增值服务,实现智能产品和系统服务协同,例如智能水表与智慧水务、智能气表与智慧燃气的协同。涉及到的产品包括智能产品与远程服务平台、标识与产品的全生命周期系统;涉及的企业主要为智能产品供应商。
    三是从平台端切入。通过自建或利用第三方云平台,构建开放式的操作系统,从而帮助用户快速构建定制化的工业APP。涉及到的产品主要包括供应链协同平台、个性化交互平台、云平台等,涉及到的企业涉及到装备制造自动化企业、生产制造企业、工业软件企业、信息技术企业等多个领域。
    在三种实现路径中,智能工厂是从硬件端切入,智能服务是衍生服务,更加注重软件功能,而工业互联网平台涉及到软件和硬件的高度统筹。从目前国内的落地应用来看,平台端切入通常需要由设备龙头企业或软件龙头企业进行大规模投入,项目仍处于示范及理论阶段,尚难以大规模普及。而智能工厂及智慧服务的实现形式相对简单,已成为当前阶段实现工业互联网的主要形式。
    早期的智能工厂主要针对自动化程度较高的流程工业,由商业智能、运营智能、操作智能三个层次组成。与流程工业相比,离散工业由于生产工艺的复杂性,如车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊对生产设备的智能化要求很高,实现智能工厂相对更难。离散工业的智能工厂包括五大特征:生产设备网络化、生产设备网络化、生产设备网络化、生产设备网络化、生产设备网络化。
    表1:离散工业智能工厂的五大特征


    从产业链来看,智能工厂的上游包括:传感器以及工业以太网,为智能工厂提供前端的数据采集与通信服务。中游包括:工业软件及工业机器人,提供智能化生产与数字化分析。下游主要是智能物流,实现各生产流程的智能化协同,最终达到生产现场无人化。
    表2:智能工厂的产业链构成

    完整的智能工厂包括智能生产、智能物流、工业软件等多个领域的投资,目前在国内市场仍处于政策补贴驱动的示范阶段,受制于经济性难以大规模普及。对于不同的工业领域或客户而言,单一模块或多模块组合对发展智能工厂更具备现实意义,如仅实现生产线的自动化、或仅投资智能仓储物流模块。这种改造方式不仅投资成本相对整体集成较低,同时能够更加适用企业的个性化需求。
    智能仓储物流有望成为智能工厂建设突破口。主要论点有三:①从发展方向来看,智能工厂软件层通常建立在硬件层之上,相较于工业软件,自动化生产线、智能物流在打造智能工厂过程中优先级更高。并且对企业而言,从硬件端切入能够快速直接地产生经济效益,更易于被接受。
    ②从技术难度来看,产线的自动化在不同领域的非标性更强,跨行业扩展的门槛较高,大规模普及仍需对不同行业工艺理解的加深以及工业机器人、自动化控制等技术的持续突破。智能物流包括自动化立体仓库、自动化传输机、AGV等,相关技术国内发展已较为成熟;另一方面,智能物流虽然具备一定的非标性,但是部分企业(如无锡中鼎)已能够通过模块化设计、组装实现跨行业拓展。
    ③从下游需求来看,我国物流仓储行业的发展仍处于初级阶段,2016年我国人均仓储面积仅为美国的1/9,仓储保管成本占到GDP总额的5.8%,高出美国3个百分点。智能立体仓储及物流的发展可以有效地解决仓储行业大量占用土地及人力的状况,并且实现了仓储的自动化与智能化,降低了仓储运营、管理成本以及提高了物流效率。另一方面,对于制造企业而言,企业内部的采购、生产、销售流程都伴随着物料的流动,企业在重视生产自动化的同时,也越来越重视车间物流自动化、智能化。
    智能仓储物流的改造主要包括三个方面:
    ①智能仓储管理改造。仓储智能化改造主要应用如自动化立体仓库、智能的单元化存储设备、智能货架等,并通过智能终端利用射频识别(RFID)、红外感应、激光扫描等技术获取物料的各种属性信息,以及其在厂内的流动情况。同时,智能仓储设备与ERP、WMS等系统的集成使出入库、货位等相关的管理信息透明化,打通仓库与生产现场之间的信息流。生产现场的物料需求可以由系统运算并下发指令至各类存储设备,实现物料的自动出库等。
    ②智能化产线改造。主要应用在厂内的智能输送、搬运的设备、系统的改造方面,通过悬挂式输送链、堆垛机、穿梭车、AGV、AGC、机器人等完成工序间的物料转移;通过工作中心之间、工位之间流转效率的提升,强化人与机器的协作,将纯人工操作的繁杂事务交由智能设备和系统完成,产线更加可视,更加高效,更加安全,更加宜人化。
    ③智能拣选设备及系统改造。主要表现为运用机器视觉、AR/VR等技术,利用电子标签、PDA等智能拣选类装备以及DPS等拣选系统的构建工厂级的物流拣选体系,实现对物体的检测和识别,从而实现精密测量、产品或材料缺陷检测、目标捕捉、人脸识别、抓取物体等实现快速、高效的作业。通过物料超市建设以及DPS系统的构建,实现拣货过程中信息的无纸化传递,实现与上游系统的信息集成,实时传递拣货信息,指导拣货操作,避免错漏发生。拣货员只要根据电子标签系统指示的信息,拣选货品,更准确、快捷,减少了拣货员的劳动强度。
    目前行业的优势企业已逐步从单一的产品销售发展为智能仓储物流的一体化解决方案供应商,提供智能物流的系统集成服务。
    智能物流最早应用于自动化程度相对较高的行业,如烟草、医药等;2017年我国已建成的智能物流系统中,烟草领域占16%,医药占13%,连锁零售占10%。从新的增长点来看,一方面受益于新能源汽车销量的提升,锂电池需求得到快速增长,锂电工厂为了提升生产效率从而增加自动化开支,锂电自动化物流发展有望充分受益。另一方面,随着电子商务的高速发展,相关的物流中心建设如火如荼,对自动化物流需求进一步增加;同时在消费升级的驱动下,生鲜电商市场正以50%以上的增速快速发展,中国产业信息网数据显示,2016年国内冷链物流市场规模达2200亿元,从而冷链智能物流需求放量。
    目前国内的智能物流系统解决方案提供商主要有两种:一部分是由物流设备的生产厂家发展而来,这类企业的硬件技术较强,比如日本大福、德马泰克、昆船物流等;另一部分是由物流软件开发商发展而来,比如瑞仕格、今天国际。从市占率来看,国有品牌凭借良好的产品性价比以及对下游行业的深刻的理解已占据市场的主体,2017年昆船集团、无锡中鼎、北自所、今天国际、台塑的订单合同金额分别为12、10、10、9、6亿元,占据行业前五。随着智能物流行业景气度的持续提升,国产品牌的发展有望充分受益。
 

 

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