從自動化工廠到智能工廠，已成為引領智能制造發(fā)展的新趨勢?，F(xiàn)在全球的主要制造業(yè)發(fā)達國家，都在以工業(yè)4.0為指導推動燈塔工廠或是智能工廠的建設，中國也在積極推進智能制造示范工廠及其優(yōu)秀場景的建設。而圍繞智能工廠建設，除了數(shù)控機床、工業(yè)機器人、增材制造等執(zhí)行層產品，已形成了以系統(tǒng)集成服務為主的產業(yè)鏈和服務生態(tài)。

1

智能工廠的產業(yè)鏈解構

智能工廠是通過信息技術與制造業(yè)的深度融合，將工廠內生產資源、生產要素、生產工藝、生產制造、管理等各環(huán)節(jié)高度協(xié)同，實現(xiàn)以訂單為導向、以數(shù)據(jù)為驅動的自動化、智能化生產模式的現(xiàn)代工廠。

1、智能工廠的5層架構

智能工廠的架構分為5個層面，自下而上分別為基礎設施層、智能裝備層、智能產線層、智能車間層和工廠管控層。

基礎設施層包括工廠網(wǎng)絡、車間聯(lián)網(wǎng)、信息安全、視頻監(jiān)控、身份識別等基礎功能構件，智能裝備包括智能生產設備、能源監(jiān)控設備、智能物流設備、智能檢測設備，我們在前幾期講的細分產業(yè)主要為智能生產設備，智能產線層包括自動化/柔性生產線、電子看板、機器視覺等，智能車間層包括MES、WMS、車間仿真等工廠管控層主要是管理系統(tǒng)。

從以下海爾智能工廠解決方案示意圖可以看出，智能工廠涉及工業(yè)生產中的各類作業(yè)活動，是各種智能制造技術的集大成者。

2、智能工廠的三種發(fā)展模式

一是從生產過程自動化到智能工廠。在石化、鋼鐵、治金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領域，企業(yè)發(fā)展智能工廠的重點，在于基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變，從生產過程數(shù)字化建設起步，推進生產管理一體化、供應鏈協(xié)同化和產業(yè)大數(shù)據(jù)應用

二是從智能制造生產單元到智能工廠。在機械、家用電器、電子信息等離散制造領域，企業(yè)發(fā)展智能工廠的重點，在于從單臺設備自動化和產品智能化入手，推動各個生產單元之間的協(xié)同運作，推進車間級和企業(yè)級系統(tǒng)集成，推動生產和服務的集成。

三是從個性化定制到智能工廠。在家電、服裝等靠近下游用戶的消費品制造領域企業(yè)發(fā)展智能工廠的重點，實現(xiàn)大規(guī)模人性化定制模式的創(chuàng)新，建設柔性制造系統(tǒng)，推進設計虛擬化，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，推進制造網(wǎng)絡協(xié)同化

3、智能工廠的產業(yè)鏈構成

作為企業(yè)各個智能制造單元的系統(tǒng)集成，智能工廠產業(yè)鏈涉及多個層次解決方案和眾多軟硬件系統(tǒng)，主要包括軟硬件基礎件、局部解決方案和整體集成設計三部分

從整體集成設計看，包括數(shù)字化車間、數(shù)字工廠和智能工廠三個層次，信息技術與制造技術的融合不斷深化。從局部解決方案看，包括輔助及設計系統(tǒng)、柔性裝備系統(tǒng)、加工數(shù)字化系統(tǒng)、智能包裝系統(tǒng)、仿真及檢測系統(tǒng)、控制及執(zhí)行系統(tǒng)、網(wǎng)絡及信息系統(tǒng)、產品數(shù)據(jù)管理、企業(yè)資源計劃、管理系統(tǒng)等。從軟硬件基礎件看，包括共性技術、工業(yè)軟件、元器件及零部件三大類。

2
智能工廠的產業(yè)前景

從全球來看，智能工廠系統(tǒng)集成市場持續(xù)增長，據(jù)Markets and Markets發(fā)布的報告顯示，預計2021年全球智能工廠市場規(guī)模預計達到801億美元，到2026年這數(shù)據(jù)有望增至1349億美元，期間年復合增長率達到11%。

從國內來看，隨著智能工廠建設成為智能制造的新趨勢，2020-2021年中國智能制造系統(tǒng)集成市場呈現(xiàn)加速增長態(tài)勢，相比2019年的1541億元已增長了87%，2021年達到2886億元。從智能工廠投資規(guī)模看，66%的標桿智能工廠建設投資總體規(guī)模超億元，45%的智能工廠建設項目資金總體投入在1-5億區(qū)間;億元以下的項目多以智能化改造、信息化升級、工業(yè)大數(shù)據(jù)應用等單點應用為主。

1、智能工廠的行業(yè)應用

從行業(yè)應用看，智能工廠系統(tǒng)集成服務主要集中在電子、汽車、機械裝備三大行業(yè)，根據(jù)中國數(shù)字網(wǎng) (eworks) 發(fā)布的2020年首批標桿智能工廠名單，電子、汽車、機械裝備企業(yè)數(shù)量合計占比72%。

中國智能工廠系統(tǒng)集成服務市場中，離散制造業(yè)所占比例更高，重點體現(xiàn)在電子信息、機床、航空航天、船舶、汽車等行業(yè)，流程制造業(yè)中，制藥、石化、食品飲料、化工和治金等行業(yè)的智能制造升級需求較大。

從應用場景看，智能工廠系統(tǒng)集成市場涉及的細分領域比較多，其中市場份額排在前五位的分別為柔性裝配系統(tǒng)、加工環(huán)節(jié)數(shù)字化系統(tǒng)、智能輸送系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃。

2、智能工廠的產業(yè)政策

在產業(yè)政策方面，從《中國制造2025》就提出了，要在十大重點領域試點建設智能工廠、數(shù)字化車間，后續(xù)的智能制造相關規(guī)劃政策，基本都將智能工廠作為未來的發(fā)展目標，鼓勵在重點領域建設智能工廠，鼓勵探索智能制造新模式，鼓勵系統(tǒng)集成服務企業(yè)發(fā)展。

這里重點介紹一下《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》的相關內容，主要內容要點包括：要建設智能制造示范工廠，實現(xiàn)泛在感知、數(shù)據(jù)貫通、集成互聯(lián)、人機協(xié)作和分析優(yōu)化，建設智能場景、智能車間和智能工廠；通過智能車間/工廠建設，帶動通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級；鼓勵各地方、行業(yè)開展多場景、多層級應用示范，培育推廣智能化設計、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模定制、共享制造、智能運維服務等新模式。

3
智能工廠的產業(yè)主體構成

近年來，迎合智能制造技術的發(fā)展，在國家規(guī)劃政策引領下，各行業(yè)企業(yè)紛紛投身智能制造系統(tǒng)集成服務。根據(jù)我們的研究，主要可以分為四類企業(yè)。

是自動化和機器人公司，基于關鍵硬件設備研發(fā)和服務，拓展工業(yè)自動化解決方案，衍生提供解決方案服務，如工業(yè)機器人提供商提供機器人同時提供系統(tǒng)集成服務。代表企業(yè)有匯川技術、埃斯頓、新松機器人等.

是綜合型整體解決方案供應商，包括很多創(chuàng)業(yè)科技公司，均以共性智造集成服務為主，具有實施智能制造軟硬件一體化系統(tǒng)解決方案能力。代表企業(yè)有中控技術研華科技等。

是由設計單位或科研院所發(fā)展而來的智能工廠解決方案供應商，主要為企業(yè)提供基于信息模型的工廠全生命周期服務，能夠為企業(yè)提供設計運營一體化的集成服務。代表企業(yè)有機械工業(yè)設計院等

四是實業(yè)領域企業(yè)延伸專業(yè)領域的智能制造集成服務，汽車、電子、家電、機械等制造企業(yè)，結合智能化改造升級經(jīng)驗和積累，拓展柔性化生產及集成服務。代表企業(yè)有海爾集團、三一集團等

4
智能工廠的產業(yè)組織特征

智能工廠產業(yè)包括豐富的應用場景，大部分企業(yè)只是涉足局部解決方案，提供整體解決方案、擁有自主核心技術的企業(yè)能夠獲得高利潤，一大部分以系統(tǒng)集成為主的企業(yè)，盈利能力并不高。從企業(yè)選址的驅動因素看，主要包括創(chuàng)新資源集聚和應用場景落地兩個方面。

1、創(chuàng)新資源集聚區(qū)域

智能工廠產業(yè)涉及多個層次的智能制造技術集成服務，具有較高的技術壁壘和人才壁壘。智能工廠是一項涉及眾多學科知識、涵蓋眾多領域的技術密集型行業(yè)，涉及的學科知識包括機械、電氣、自動控制、計算機、信息工程等，需要較強的咨詢規(guī)劃和系統(tǒng)集成綜合能力。智能制造系統(tǒng)集成具有非標準化特性，要求各類專業(yè)人員必須具備深厚的行業(yè)經(jīng)驗積累，包括系統(tǒng)設計人才、機械和電氣設計制造專業(yè)人才、軟件編程專業(yè)人才等

較高的技術壁壘和人才壁壘，使得智能工廠服務企業(yè)更容易選址于創(chuàng)新資源豐富的區(qū)域。智能工廠系統(tǒng)集成主要是由軟件和解決方案驅動的，無論是哪種類型的系統(tǒng)集成商，總是傾向于向信息軟件產業(yè)人才密集的區(qū)域集聚，如北京、上海、深圳杭州等城市。

2、應用場景落地區(qū)域

應用場景落地區(qū)域，制造業(yè)發(fā)達地區(qū)，場景落地市場需求旺盛，有利于吸引智能制造系統(tǒng)集成商。2021年度智能制造示范工廠揭榜單位共110個，其中數(shù)量最多的為廣東省共13個，江蘇、浙江兩地都是9個。

中國智能工廠系統(tǒng)集成產業(yè)集聚區(qū)域，主要為京津冀、長三角及珠三角地區(qū)。從城市來看，智能工廠系統(tǒng)集成商主要集聚在北京、上海、廣州、杭州等城市。比如浙江省發(fā)布《浙江省培育建設“未來工廠”試行方案》，大力推進制造業(yè)升級和智能工廠建設。同時，杭州也培育了一批智能工廠服務企業(yè)，如中控技術、新華三、邁的智能科技、聚光科技、浙江精企、集控科技、美格智能、博拉網(wǎng)絡等。