國際形勢複雜多變,中美科技戰持續拉鋸,核心科技領域逆全球化趨勢明顯,工業網際網路作為新基建核心要素,肩負著我國核心科技突破和製造業產業升級的歷史使命。
2015 年出臺的《中國製造 2025》,部署全面推進實施製造強國戰略,為工業網際網路的發展定下了基調。
我國推動的工業網際網路不僅包括設備的聯網,而是更加廣義的工業網際網路。其核心是提升我國工業能力和工業水平,是我國製造業轉型升級的重要推手和抓手。
工業網際網路可以分為六個層級,包括設備層、網絡層、平臺層、軟體層、應用層和安全層。
1)設備層包括智能生產設備、生產現場智能終端、嵌入式軟體及工業數據中心;
2)網絡層包括工廠內部和外部的通信,包括乙太網、5G 網絡和專網;
3)平臺層則包括協同研發、協同製作、信息交易和數據集成等工業雲平臺;
4)軟體層包括研發設計、信息管理和生產控制軟體,是幫助企業實現數位化價值的核心環節;
5)應用層包括垂直行業應用、流程應用及基於數據分析的應用;
6)安全層則透於以上各層中,為整個工業網際網路進行網絡安全保護, 是產業重要的支撐保障。
圖表:工業網際網路產業鏈
資料來源:公開信息整理
但是對於工業網際網路,現在普遍存在以下認知差距:
(1)市場對 5G 投資結構的發展升級認識不足。
5G 的投資節奏分為三個階段:
第一階段:牌照發放之前,尋找 5G 的建設節奏和邊際變化(周期與創新);
第二階段:牌照發放之後,尋找業績兌現的確定性(周期上行反映到 EPS);
第三階段:規模建網之後,尋找 5G 落地帶來的流量增長和應用落地的投資機會。
今年以來,我國 5G 建設全面提速,5G 網絡覆蓋面持續提升,疊加 5G 技術版本演進,產業內對 5G 應用探索如火如荼,工業網際網路作為 5G 最重要的應用場景,從政策到技術再到需求均趨於成熟,正處於產業爆發前夜。
從投資結構上看,投資邏輯從最早的 5G 建設邏輯,發展到流量邏輯,目前正向著 5G 應用邏輯快速發展升級,工業網際網路是下階段最重要的投資主線。
(2)市場對工業網際網路的重視程度不夠。
工業網際網路作為新基建之一,政策層面受到強支撐,5G、雲計算、物聯網等其他新基建要素髮展良好,為工業網際網路打下了良好的底層基礎,越來越多的傳統企業開始進行上雲等數位化升級,而高精尖科技領域升級趨勢在不斷深化,航天、軍工、集成電路、高端生產製造已開始從生產自動化升級到生產智能化,通過工業網際網路實現全生命周期數位化管理,打造數字製造閉環,綜合競爭力和創新能力全面提升,工業網際網路重要性不言而喻。
當前科技領域逆全球化趨勢明顯,美國對我國蠻橫的科技封鎖必將激發我國自主創新的強大動力,在此背景下工業網際網路將肩負起核心科技突破和製造業產業升級的歷史使命,是實現科技內循環的重要抓手,勢必迎來發展大時代。
(3)市場對工業網際網路的發展速度不確信。
工業領域往往離日常生產生活更遙遠,需要對產業進行充分走訪調研才能形成一定理解認識。整個工業領域升級趨勢十分明顯,尤其是在集成電路、航天、軍工等高端科技領域,通過工業網際網路提高生產效率和產品良率,大幅縮短模擬和測試時間,通過數據反哺設計和生產線,得以不斷提高技術水平,提升整體競爭力。
工業網際網路解決方案提供商業務景氣度高,結合近期 5G 版本演進、北鬥三號系統全面建成等邊際變化,未來工業網際網路的發展將繼續提速。
01
工業網際網路肩負歷史使命,迎接全新發展機遇
相比 2015 年,當前以 5G、雲計算為主的底層信息基礎設施更加完善,網際網路進入下半程後,網際網路巨頭也紛紛入場加速布局工業網際網路,工業軟體近年來實現了高速發展,而傳統行業逐漸意識到數位化升級的重要性,主動轉型升級意願明顯增強。
整個產業從底層軟硬體到網絡設施趨於成熟,產業內企業主觀能動性增強,參與者愈發豐富,政策面頂層設計領航,加上科技戰大背景下國產替代和自主創新大趨勢,工業網際網路正迎來又一次全新發展機遇。
圖表:科技革命與基礎設施緊緊相連
資料來源:《技術革命與金融資本》,億歐
1.1 從工業大國到工業強國,工業網際網路肩負重任
我國已是全球第一大工業國,但離工業強國仍有差距。
我國以美元計價的工業增加值已超越美國,成為世界第一大工業國,且至今一直穩居首位。我國擁有世界上門類最齊全的工業體系,包含了 41 個工業大類,207 個中類和 666 個小類。
在高速發展中,不少產業在經歷幾輪快速發展出現了產能過剩等一系列問題,不少產業仍為勞動密集型,數位化程度低,技術壁壘低,產業附加值低,整體離工業強國仍有一定差距。
圖表:主要國家工業增加值(億美元)
資料來源:Wind
人口紅利削弱,降本增效推動產業轉型升級是必然趨勢。
當前,我國勞動力年齡人口比重持續下滑,勞動力成本逐年上升,2018 年製造業城鎮單位人均年工資為 7.2 萬,2013-2018 年年複合增長率約 9.2%,人口紅利正逐漸消失。
根據億歐估算,目前具有市場代表性的 20kg 級六關節工業機器人單位成本為 18.14 元,而公開招聘數據顯示長三角地區一線製造業工人的時薪為 16 元至 20 元,可見在製造業發達地區,上漲的人力成本已與工業機器人成本相當。
合理可控的成本是製造業持續經營的關鍵,面對價格持續上漲的人力和性價比優越的工業機器人,製造業企業轉型升級是必然趨勢。
圖表:我國勞動力成本
資料來源:國家統計局
圖表:工業機器人成本估算
資料來源:億歐
從工業大國到工業強國,工業網際網路肩負重任。
工業網際網路的價值不僅在於降低企業生產成本,更是為了平衡成本和質量以達到最優效果,轉型企業將獲得巨大收益。
據通用電氣發布的《工業網際網路:打破智慧與機器的邊界》,全球範圍內,若航空、發電、鐵路等關鍵工業領域效率提升 1%,各領域在未來 15 年內均將節省上百億美元費用。
圖表:工業網際網路經濟效益
資料來源:《工業網際網路:突破智慧和機器的界限》,億歐
1.2 突破科技封鎖,工業網際網路將成科技創新重要武器
集成電路領域的工業智能技術創新是兵家必爭之高地。
近年來,科技領域一直是中美競爭的制高點,集成電路領域尤甚。高端半導體晶片領域贏者通吃效應明顯,技術密集程度極高,搶佔技術工藝制高點意味著能夠獲取行業最豐厚的利潤,產業內企業對科技研發投入極大,且匯聚了頂尖人才及高精尖技術。
全球領先的半導體領域公司紛紛進行工業智能技術創新方面的嘗試,各大廠商正不斷加碼技術創新,以提高各自在產業鏈內的競爭實力,工業智能技術創新是兵家必爭高地。
圖表:半導體公司布局工業智能技術創新
資料來源:WAIC,公開資料整理
臺積電率先進入工業網際網路時代,二十年磨一劍站上晶圓代工巔峰。
參考臺積電過去二十年發展歷程,在 2000-2010 年主要做生產自動化,為後續進入工業網際網路時代打好底層基礎。從 2010 年開始,臺積電正式進入生產智能化升級階段,針對晶圓代工的五個場景,通過大數據平臺、高性能雲計算和機器學習進行賦能,將生產過程中產生的數據為產線進行反哺,實現整體良率快速爬坡,縮短量產周期(近 50%),精準複製產線等眾多突破,為臺積電站上全球晶圓代工巔峰立下赫赫戰功。
摩爾定理接近極限,工業網際網路助力集成電路領域不斷發展。
臺積電今年 6 月表示,預計將在 2020 年底完成 3nm 工藝設計工作,其工藝製程的不斷突破離不開工業網際網路的賦能加持。
隨著摩爾定律越發接近極限,受限於量子隧穿效應等因素,技術創新將成下一階段重要突破口,集成電路領域勢必將更加依賴工業網際網路所賦予的力量。
圖表:電晶體結構及 3nm 解決方案展望
資料來源:公開資料整理,《Making Chips At 3nm And Beyond》
突破科技封鎖,工業網際網路將成科技創新重要武器。
當前全球形勢風雲變幻,逆全球化和保護主義興起,中美科技戰持續拉鋸,主要集中在 5G、晶片設計和集成電路等領域。為了實現自主可控和科技創新的科技內循環,必須在科技領域進行持續投入和扶持,工業網際網路在其中將扮演重要角色,成為我國科技創新的重要武器,必將取得長足發展。
圖表:中國工業網際網路產值(億元)
資料來源:中國信通院
1.3 傳統製造業尚未全局發力,兩化水平提升空間大
截至 2018 年,我國智能製造就緒率已由 2013 的 4.5%增長至 7.0%,智能製造推進體系初步形成,但智能製造就緒率仍不足10% 說明工業企業整體關鍵工序數控化、管控集成化、供產銷集成化能力依舊有待提高,信息化與工業化的融合程度存在提升空間。
從細分領域看,電子、汽車等製造業重點領域 IT 投入位於前列,食品飲料、紡織等傳統行業 IT 投入強度明顯較低,細分領域數位化轉型潛力無窮。
圖表:2018 年全國重點行業IT 投入規模
資料來源:工信部
圖表:2018 年全國重點行業兩化融合情況
資料來源:全國兩化融合服務平臺
1.4 政策領航,開啟工業網際網路大時代
工業網際網路具有前沿性與戰略性,政府持續的統籌部署與引導不可或缺。
據中商產業研究院統計,2018 年我國新增工業網際網路相關支持政策 6 條,2019 年新增 7 條,為產業鏈中設備層、網絡層、平臺層、軟體層和應用層等各層級的建設提供全方位支持,營造了包容有序的發展環境。
政策的持續出臺已有效刺激工業網際網路的規模化投資,據青桐資本資本統計,2020 年上半年,工業網際網路共發生 22 起融資,46 家投資機構入場。
圖表:中國工業網際網路重點政策
資料來源:公開資料整理
內生需求+外部技術與政策驅動,我國工業物聯網責任在肩且願景可期。
工業企業面臨的人口紅利消失、研發投入不足與產品急需升級換代、產能過剩三大難題亟需工業網際網路破解,而政策與技術的逐步落地進一步加快工業網際網路發展。
近年來,我國工業網際網路市場規模增長迅速。2019 年中國工業網際網路規模達 6080 億,2015-2019 年每年增速均超過 12%。
據前瞻產業研究院測算,預計 2020 年規模可達 6990 億,較 2015 年增長近一倍。此外,2019 年我國工業網際網路下遊滲透率僅 2.76%,具有較大的想像空間。
圖表:中國工業網際網路市場規模
資料來源:前瞻產業研究院
放眼全球市場,我國工業網際網路未來成長值得期待。
我國近年來在自主可控和科技創新領域取得出色成績,且更為重要的是意識形態的改變,重視科技創新和智慧財產權,商業環境不斷好轉,加上政策加碼領航,我國工業網際網路未來成長值得期待。
02
ICT 大融合共築工業網際網路邊際變化
智能製造升級所需重點投入的領域主要包括雲、網和端三大領域:雲即雲計算和工業大數據,網即覆蓋產業鏈整體的工業網際網路,端即與工業網際網路融合一體的智能控制設備、工業機器人、智能工具機等終端設備。
工業網際網路是連接智能製造產業雲和端的連接樞紐,通過平臺、軟體、數據、算法將設備和信息互聯,提升製造業智能化水平。
根據新基建的定義,工業網際網路能夠與其他新基建形成良好的融合,通過與 5G、物聯網、人工智慧、雲計算等其他新基建融合賦能,加速產業轉型升級是工業網際網路技術演進大趨勢。
圖表:新基建的三大組成部分
資料來源:公開資料整理
2.1 邊際變化一:5G R16 版本凍結,工業領域發展加速
7 月 3 日,3GPP TSG 第 88 次全體會議正式凍結 5G R16 標準。5G 的三個關鍵性能指標是更快的峰值速率(增強移動寬帶,eMBB)、連接數密度(大規模機器通信,mMTC) 和更低的延遲(超可靠低延遲通信,URLLC)。
R15 規範主要側重於 eMBB 用例,R16 則更側重於 URLLC,旨在擴展 5G 支持的功能並提高現有功能的效率。
5G R16 標準的凍結,標誌著整個 5G 垂直行業應用的落地拓展進入新階段。
圖表:5G 標準演進線路圖
資料來源:3GPP
R16 相對於 R15 在網絡能力擴展、挖潛以及降低運營成本等方面做了改進。
主要場景包括超可靠低延遲通信(URLLC)的增強、對垂直行業和 LAN 服務的支持、蜂窩物聯網的支持與擴展、增強 V2X 支持、5G 定位和定位服務、UE 無線功能信令優化、5G 衛星接入、5G 網絡自動化架構的支持、無線和有線融合增強、流媒體和廣播、用戶身份驗證, 多設備支持、增強網絡切片、增強無線NR 功能等。
圖表:5G R16 標準兩大類功能梳理
資料來源:網優僱傭軍
R16 版本 uRLLC 對於工業網際網路至關重要。
智慧工廠、工業自動化等工業網際網路的熱門場景,大多是基於 uRLLC 等場景開展的試驗示範項目,但此前 R15 版本中 uRLLC 等應用場景尚未完善、標準尚未確定,產業鏈上下遊持觀望態度,畢竟工業環境對於通信網絡質量要求極高。R15 版本的 5G 網絡難以滿足零抖動,也基本不具備 SLA 能力,5G 在工業網際網路、智能製造等應用中尚未實現大規模產業化應用。
uRLLC 對於 5G 的發展有著深刻意義,它是 5G 面向關鍵性任務(行業特殊用戶)提供通信服務的場景,3GPP 花費了大量時間論證其中的很多技術細節。
R16 的凍結定義了絕大部分工業場景,面向工業網際網路應用,R16 標準引入新技術,支持 1 微秒同步精度、0.5~1 毫秒空口時延、&34;的可靠性和靈活的終端組管理,最快可實現 5 毫秒以內的端到端時延,具有更高的可靠性,提供支持工業級時間敏感(TSN)。
而這些可以有效地滿足如工業AR/VR、工業視覺檢測、工業雲端機器人等工業場景的通信需求。除了&34;等個別指標還達不到要求外,5G 性能已經可以滿足絕大多數工業場景,這也意味著&34;將要到來。
圖表:高可靠低時延的物聯網通信
資料來源:紫光展銳
5G 與工業網際網路融合,打造雲邊端一體化工業大腦。
從目前的進展來看,主要有三個層面:
一是在邊緣智能層面,5G 有利於就近提供算力,將提高設備端的數據處理能力,實現設備的實時響應;
二是在無線下沉層面,5G 逐步下沉與 TSN、工業網際網路等融合,促進 PLC、DCS 等工業控制器通信能力的提升,讓機器之間的互通更加扁平化;
三是在應用升級層面,利用 5G 搭建更寬、更廣、更快和更可靠的通信基礎設施,同時利用雲端的超強計算能力和 AI 技術對海量數據進行分析和學習,可以打造雲、邊、端一體化的工業大腦。
圖表:5G 將滿足絕大多數工業場景
資料來源:公開資料
工業網際網路發展提速,工業網際網路是 5G 重要應用領域之一。
工信部印發的《工業網際網路專項工作組 2020 年工作計劃》指出,要從五方面提升工業網際網路的基礎能力,包括要推動基礎電信企業建設覆蓋全球所有地市的高質量外網,計劃在年內打造 20 個企業工業網際網路外網優秀案例;鼓勵工業企業升級改造工業網際網路內網,預計於今年年底打造 10 個標杆網絡,推動 100 個重點行業龍頭企業、1000 個地方骨幹企業開展工業網際網路內網改造升級。
圖表:工業網際網路是 5G 重要應用領域之一
資料來源:賽迪
2.2 邊際變化二:公網專網優勢結合齊發力,助力構建極致工業網際網路
工業領域網絡升級需求巨大。
根據諾基亞的數據,2019 年全球有近 1500 萬家企業和場所具有潛在 4/5G 專網需求,其中工業製造領域需求最大,有超過 1000 萬家工廠,其次是倉庫,有 330 萬個。
若在每個場所僅部署一個 5G 基站,全球就有 1458 萬個潛在的5G 基站需求,這意味著 4/5G 專網基站的市場規模至少是過去的 2 倍,將為設備商帶來成倍的收入增長。而 ABI Research 的一份報告指出,隨著 5G R16 標準凍結以及後續R17 的到來,未來 5G 專網市場將持續攀升,工業領域網絡升級需求巨大。
圖表:未來 5G 專網市場將持續攀升
資料來源:ABI
隨著 5G R16 版本的凍結,5G 和工業網際網路的融合將進一步提速。
企業在構建 5G 網絡時,通常有兩種選擇:一種是基於 5G 公網,通過網絡切片技術,將用戶數據直接傳送到用戶內網;另一種則是通過國家分配的專用 5G 頻段,企業自建 5G 專網。
目前我國尚未針對 5G 專網分配頻譜,業內關於工業領域採用 5G 切片技術還是採用專用頻譜自建5G 專網存在一定討論,從工信部 2020 年 3 月 24 日發布的《關於推動 5G 加快發展的通知》來看,對兩種形式都給予了支持,未來工業領域更有可能是二者互相結合互補,針對不同場景採用不同方案,專網通信制式升級速度將加快,公網專網統一的可能性也會更大。
圖表:5G 公網和 5G 專網對比
資料來源:網優僱傭軍
共享頻譜採用 5G 專網頻段,指的是政府專門為垂直行業分配或預留的 5G 專網頻段,通常運營商不能使用這些頻段。
目前,日本、英國、德國、芬蘭、法國等國家已經為垂直行業分配了 5G 專網頻段,企業只需申請並支付一定的頻率使用費就可使用。
共享頻譜指企業採用 5G 專網頻段或非授權頻譜,部署一張完全獨立 5G 公網的,包括核心網、基站和MEC 的完整的 5G 專網。授權頻譜 5G 專網指運營商基於授權頻譜幫助企業建設 5G 專網。
圖表:共享頻譜 5G 網絡和授權頻譜 5G 網絡比較
資料來源:公開信息整理
我國專網主要集中在軍工、鐵路和電網,未來在其他工業/垂直行業領域有望加速落地。
我國專網主要集中在軍工、鐵路系統和電網系統,通常相較公網通信制式落後 1-2 代。隨著 5G 標準的凍結,專網有望迎來升級浪潮,包括鐵路通信專網,電網專網在內的通信專網未來將進入加速建設期。
2.3 邊際變化三:雲+邊+AI 有機結合,助力工業領域實現數字內循環
相比 2015 年,近年來伴隨著移動網際網路的進一步成熟和流量的持續增長,雲計算已建立起成熟的商業模式,實現了長期有效的高速發展。
根據 Gartner 的數據,全球雲計算市場在 2019 年達到 1653 億美元的規模,未來將繼續維持 20%左右的增速。而根據 IDC的數據,我國雲計算市場規模在 2019 年達到 608 億元,未來還將持續保持高速增長。
圖表:全球雲計算市場(億美元)
資料來源:Gartner
圖表:中國雲計算市場(億元)
資料來源:IDC
邊緣計算作為雲計算的補充,正被越來越多的接受。
與集中式的雲計算相比,邊緣計算則更具分布性,通過邊緣端進行數據採集,如攝像頭、傳感器等,將獲取的大量數據在邊緣端進行數據清洗篩選,將清洗後的有效數據傳至雲端進行大數據處理分析,並將結果反饋給邊緣端,實現雲邊端的有機結合,節省網絡資源的同時提高了雲端計算效率,幫助企業進行更高效正確的決策。
圖表:邊緣計算與雲計算有機結合
資料來源:《邊緣計算:萬物互聯時代新型計算模型》
雲+邊+AI 有機融合,大幅提升工業效率。
據市場研究機構 IDC 預測,到 2020 年全球超過 50% 的物聯網數據將在邊緣處理。而邊緣設備只能處理局部數據,無法形成全局認知,因此實際應用中仍然需要藉助雲計算平臺來實現信息的融合。
現階段大型工廠在數位化、智能化改造的過程中面臨的核心問題之一是如何規模化提升產品質量和良品率,從而降低原材料消耗和人工成本投入。
企業通過創建基於雲邊協同的計算平臺,將 AI和深度學習等技術應用於工廠產品質量檢測,根據英特爾的工業網際網路案例顯示,相較於人工操作,雲邊協同能將效率提升至少5 倍,產品缺陷類型的檢測率也提升到了100%。
圖表:全生命周期數位化管理實現數字製造閉環
資料來源:英特爾
2.4 邊際變化四:物聯網及工業自動化領域取得長足進步
近年來物聯網發展迅速,整個產業處於高速成長期。
得益於 5G 的 uRLLC(高可靠低時延連接)和 mMTC(海量物聯)兩大特性將逐漸發揮出其功能。3G、4G 更多的實現的是人與人之間的連接,而 5G 將是萬物互聯的新時代,整個物聯網領域正在高速發展,其中包括像車聯網、智慧城市、智慧家居等空間巨大的垂直領域正處於行業發展的關鍵時期,而物聯網在工業領域將發揮前所未有的作用。
圖表:物聯網技術成熟曲線(2019)
資料來源:Gartner
我國主導的NB-IoT 正式納入 5G 標準,我國物聯網產業階段繼續高速前進。
ITU 在 2020年 7 月 10 日召開的遠程會議宣布:3GPP 5G 技術(含NB-IoT)滿足IMT-2020 5G 技術標準的各項指標要求,正式被接受為 ITU IMT-2020 5G 技術標準。這標誌著中國 5G 產業鏈主導的 NB-IoT 技術, 正式被納入國際通用標準。
隨著 5G 規模商用,基於NB-IoT+4G+5GNR 的幾大核心物聯網技術將承擔起開啟萬物互聯的責任,承載起未來滿足大規模物聯網場景應用的需求。隨著此技術正式納入全球 5G 標準,我國相關企業在物聯網領域有望施展繼續大展身手,擴大領先優勢。
工業自動化領域始於上世紀 90 年代,發展至今已達到或接近世界領先水平。
上世紀 90 年代誕生了數家以自主創新為主的DCS 專業化公司,如北京和利時、上海新華公司及杭州中控技術等,我國工業自動化由此開啟了自主創新的蓬勃發展期,這些公司不僅佔據了一定的市場份額,積累了發展的資本和技術,同時也使得國外引進的控制系統價格大幅度下降,為我國工業自動化的推廣事業做出了貢獻。
目前我國工業自動化技術、產業有了很大的發展,行業技術水平已經達到或接近世界先進水平,國內已經能自主提供高精度的自動化儀表、具備國際先進水平的控制系統以及先進工業軟體;在工業自動化的現場總線關鍵技術領域還擁有了我國制定的 EPA 國際標準。
工業自動化領域技術涵蓋先進位造技術、計算機技術、檢測技術、網絡技術、自動化技術、微電子技術等多個學科,具有多學科交叉的技術特點。
隨著 AI、大數據、雲計算的迅速發展以及 5G 物聯網時代的到來,控制技術的高速發展和企業信息化進程的推進,工業自動化系統集多種新一代信息技術、多種基礎學科的特點愈加顯著,呈現出越來越複雜、創新技術不斷疊加的特點,涵蓋了從現場設備層的自動化儀表、過程控制層的控制系統、製造執行系統層的綜合優化調度與協調、企業管理層的企業綜合管理信息系統以及綜合四個層級與新一代信息技術結合的智能製造解決方案等。
圖表:工業自動化體系結構
資料來源:中控技術招股說明書
2.5 邊際變化五:工業軟體迅猛發展,國產力量興起打好堅實基礎
工業軟體市場規模大,我國市場持續高速增長。
根據 Gartner 的數據,2018 年全球工業軟體市場規模達到 3893 億美元,同比增長 5.19%。根據工信部數據,我國工業軟體市場規模持續高速增長,在 2019 年市場規模達到 1720 億元,整體市場空間不斷擴大。從工業軟體的市場規模可以看出,整個行業需求旺盛,成長動力足。
圖表:全球工業軟體市場(億美元)
資料來源:Gartner
圖表:我國工業軟體市場(億元)
資料來源:工信部,中國電子信息統計年鑑
工業軟體是用於支撐工業企業業務和應用的軟體,是工業生產提質增效的重要工具。
工業軟體可分為運營管理、生產控制、研發設計、協同集成和嵌入式工業軟體幾大類別,其本質是將特定工業場景下的經驗知識,以數位化模型或者專業化軟體工具的形式積累沉澱下來,連接起設計與製造,用可視化的方式規劃和優化全生命周期的製造過程。
圖表:工業軟體分類及其對應功能
資料來源:公開資料整理
工業軟體是工業網際網路的核心。
工業軟體能夠對工業流程進行數位化表達,打通各生產環節,建立起數字孿生,工業網際網路利用邊緣設備和物聯網收集工業大數據,工業軟體則負責工業大數據的處理和利用,將海量工業數據進行歸納學習進行數據反哺生產,實現工藝與管理流程的優化,大幅提高生產效率,提高產品質量與良率。
圖表:工業軟體是工業網際網路的核心組成
資料來源:公開資料整理
進口依賴強,國產工業軟體較為薄弱。
我國在工業軟體方面相較國際起步更晚,且由於知識版權保護意識較差,破壞了商業競爭環境,進而擠壓了國產軟體市場空間,導致正版國產軟體難以發展壯大。
高端 CAD、CAE、MES、PLM 等工業軟體是產被西門子、達索、PTC、ANYSY 等國外廠商壟斷,其中核心工業軟體領域中的 CAD 研發設計類軟體,德國西門子、法國達索、美國PTC 及美國 Autodesk 公司在我國市場佔有率達到 90%以上,國內廠商如中望軟體等市佔率不到 10%。
圖表:海外工業軟體企業佔據行業主導地位
資料來源:公開資料整理
近年來國產工業軟體發展迅速,為我國工業網際網路發展起到良好支撐作用。
近年來我國對科技領域的自主可控重視程度不斷提升,工業軟體是重要突破環節,政策層面加強對工業軟體的引導與支持,不斷湧現出在垂直領域具備頂尖水平的企業。諸如中控技術、中望軟體、柏楚電子、廣聯達、芯願景等優秀的國產廠商在各自領域實現國產軟體技術突破,以及如能科股份、寶信軟體、用友網絡等廠商在工業網際網路的不斷耕耘,國產自主可控夯實了我國工業網際網路發展的基礎。
2.6 邊際變化六:北鬥+衛星網際網路構建天地一體化信息網絡,為工業領域提供更多可能性
北鬥衛星導航系統是國家重要的時空基礎設施,2019 年 12 月,北鬥三號所有中圓地球軌道衛星完成組網,標誌著北鬥三號系統核心星座部署完成,2020 年 7 月 31 日上午, 習總書記宣布北鬥三號全球衛星導航系統正式開通。
北鬥導航技術與地基增強技術、5G 等多種技術融合,可以極大地擴展導航的範圍,有效提升時空信息的精準度,為用戶提供穩定可靠的服務。
圖表:北鬥衛星全球可見情況(2020.07)
資料來源:北鬥衛星導航系統
與其他三個全球定位系統相比,北鬥是唯一採用三種軌道搭配的星座,其 27 顆衛星處在距離地面 2.15 萬千米的中圓軌道,分布在三個軌道面上,5 顆衛星採取赤道上空 3.58 萬千米的地球靜止軌道,3 顆衛星處在 3.58 萬千米地球同步軌道。
由於衛星定位需要接收機收到至少 4 顆衛星信號,北鬥系統的三軌道搭配可以保持對全球範圍內任意一點的穩定覆蓋,在任意時間、任意地點觀測到 6 顆星以上,而在亞太地區幾乎可以永久保持至少 12 顆衛星可見,大幅提高該區域定位精度,在配合地面建設的增強基站情況下, 分米乃至釐米級定位均能實現。
圖表:GPS(左)和北鬥星座(右)的對比
資料來源:維基百科
北鬥三號整體性能大幅提升。
北鬥三號導航衛星系統旨在打造輕量化、長壽命、高可靠的衛星平臺,採用以高精度星載原子鐘、星座自主運行等為代表的衛星載荷技術和基於星地鏈路、星間鏈路、全新導航信號體制的導航衛星運行控制技術,推動了&34;系統覆蓋範圍從區域走向全球,定位精度由 10 米量級向米級跨越,測速和授時精度同步提高一個量級,可靠性和抗幹擾能力大幅提高,並使北鬥衛星導航系統與其他系統的兼容性更好。
根據《北鬥衛星導航系統建設與發展》,經過在軌測試,北鬥三號空間信號用戶測距誤差預計達到 0.5 米,系統定位精度將達到 2.5 米 5 米,北鬥特色 RDSS 服務容量提高 10 倍,用戶發射功率降低至 1/10,並支持多種終端設備。
圖表:亞太地區幾乎可以永久保持至少 12 顆衛星可見
資料來源:公開信息整理
北鬥系統提供精準導航定位數據。
隨著北鬥三號系統性能的持續提升,北鬥作為物聯網的重要組成部分,在感知層方面,北鬥的定位、授時功能可完成精準時間信息和位臵信息感知,在網絡層方面,北鬥短報文通信功能可實現感知信息和控制信息的全天候、全天時、無縫傳遞。
北鬥系統能夠提供精準導航定位數據,大幅提升如港口、物流等特定領域的數據精準度和實時性。
衛星網際網路發展迅速,低軌衛星通信打造天地一體網絡。
在 Elon Musk 的 Space X 公司旗下的 starlink 的迅速推動下,低軌衛星網際網路產業發展迅速,科技巨頭紛紛加入其中,旨在通過向低空軌道發射小型衛星,為全球用戶提供高質量網際網路覆蓋服務。
除 Space X外,亞馬遜、三星公司、衛星運營商 OneWeb、通信衛星公司 Telesat 等公司均已布局衛星網際網路項目。其中,SpaceX 已經發射超過 480 顆小型衛星,計劃最終發射共 1.2 萬顆小型衛星。
圖表:國外低軌衛星星座部署計劃(2020.05)
資料來源:賽迪顧問
圖表:衛星網際網路特點示意圖
資料來源:賽迪顧問
我國衛星網際網路項目開展順利,未來有望率先在 B 端和工業領域投入使用。
我國鴻雁星座等低軌衛星網際網路項目進展順利,由於其不受傳統地面通信網絡鋪設限制,能有效應用於航空、海洋、偏遠地區等特殊場景,實現無縫通信,未來市場需求廣闊。另一方面,隨著全球巨頭爭相布局,以及被納入我國新基建範疇,衛星網際網路的戰略地位凸顯,迎來快速發展機遇,為工業領域和B 端創造更多可能性。
03
國內相關廠家
3.1 七一二:軍工通信龍頭,專網民用領域持續增長
七一二在軍工通信領域沉澱多年,作為行業的開拓者和奠基人,技術領先,布局完善,未來將持續受益於國防信息化推進下軍工通信的迭代升級,深度參與了無線通信、衛星導航、數據鏈和軌道交通無線通信(LTE)等多項行業標準的制定。
在民用通信領域,公司是國內鐵路無線通信標準制定者,鐵路無線通信業務隨著新基建的步伐持續增長,城市軌交業務受益於 LTE 技術升級帶來的新機會,民用領域亦有望進入增長快車道。
在鐵路及城軌無線通信通信市場,新基建拉開帷幕,鐵路無線通信迎接一個存量更新周期,新線列車建設帶來海量車載通信設備增量市場,城軌建設按下快進鍵,多地城軌建設項目獲批。
LTE 系統憑藉其低時延、強抗幹擾能力成為城軌無線通信新型解決方案。七一二在軌道交通系統集成技術領先,已深度參與&34;、&34;動車組鐵路無線通信建設,憑 LTE 系統成功開闢廣州、上海等多個城市軌道市場,訂單增長動能十足。
3.2 海格通信:精準聚焦通信主業,北鬥+5G 加速上行
近兩年公司持續剝離非主營業務,實現資產聚焦,積極開拓新的業務成長方向,提升利潤邊際。隨著軍改落地,公司軍工通信訂單持續復甦,重鑄公司利潤壁壘。
北鬥三號組網已成,公司作為軍用導航模組龍頭,在北鬥全產業鏈上具有領先優勢,有望實現&34;進入高速增長期。此外公司全資子公司海格怡創在 5G 切片式網絡搭建等領域技術領先,有望受益於 5G 通信工程建設密集推進。
公司 2013 年開始與國防科大合作研究北鬥導航晶片,2019 年公司發布了&34; 基帶晶片和&34;射頻晶片,公司兩款晶片均處於行業領先水平,並且已經通過了相關測試。同時,公司在衛星導航產業鏈下遊也有布局,子公司星輿科技覆蓋了基於北鬥三號衛星的高精度定位平臺,以及適用於不同使用環境的模組並且提供全套解決方案。
隨著軍改方案落地,公司軍工訂單逐步恢復,公司 2017/18/19 年軍工訂單總金額分別為 3.3 億,21.03 億,17.12 億元,出現觸底反彈態勢。同時,隨著新軍種的建設需要,&34;,&34;軍事規劃承上啟下時刻的到來,以及北鬥三號上線,我國軍事信息化建設將會迎來下一個高速增長期,有望進一步促進公司訂單量上漲。
子公司摩詰創新 2016 年登陸新三板,成為公司首個新三板上市的子公司,摩詰創新在2019 年積極開拓新海外以及民用市場業務,實現利潤增長。子公司海格雲熙發力民航機場板塊,聚焦高頻、甚高頻電臺、ADS-B 產品。
3.3 佳訊飛鴻:鐵路專網龍頭享行業高增長
公司業務遍及交通運輸、國防、能源等領域,是國內鐵路指揮調度產品最大供應商,份額超 50%,按照中國標準出海的鐵路指揮調度系統 100% 由公司提供。
公司最大客戶為鐵路系統,營收 60% 來自交通行業指揮調度產品,同時在 2019 年實現國防通信領域新突破。公司歷史業績表現穩健,營收持續增長,淨利潤僅 2012 年有下滑,其餘均增長。2019 年公司實現營業收入 13.39 億元,同比增長 10.11%;實現歸屬於上市公司股東的淨利潤 1.53 億元,同比增長 17.70%。
我國現有鐵路無線網以GSM-R 數字移動通信系統為主,由於行業特殊性,需要大量的無線通信需求,包括音視頻、高清回傳、日常開會、指揮、應急等,但目前嚴重受限制於帶寬能力,現有網絡已經不能滿足未來&34;戰略發展需要,國鐵將加快推進鐵路 5G 建設,整個鐵路專網升級是大趨勢,將帶來數千億元投資,整體市場空間大幅增長。
公司作為國內鐵路數字調度領域最大的供貨商,有望顯著受益於鐵路專網建設升級,指揮調度類通信產品將繼續保持較快增長。
3.4 能科股份:專注工業網際網路,智能製造先鋒
公司是國內領先的工業網際網路技術供應商,綁定西門子深度合作,具備技術和客戶優勢。
西門子等國際軟體廠商提供的各種PLM 軟體一般是標準化產品,難以直接應用,公司依託西門子工業軟體平臺,提供軟體實施服務,與西門子長期保持深入合作關係,並通過研發的持續投入與人才引進,構築了自身強大的研發和技術創新優勢。
公司打通智能製造、智能電氣領域全產業鏈,提供集成解決方案,實踐中積累了大量各製造業領域的龍頭優質客戶。
圖表:能科股份產品分類
資料來源:公司官網
公司 2019 年營業收入中,智能製造實現營收 5.66 億元,同比增長 159%,佔總營收的74%,較上一年份佔比的 54%繼續提升,收入的增長源於併購聯宏和公司自身智能製造業務的雙重驅動。
智能電氣業務保持穩定提升,實現營收 2 億元,同比增長 5.4%,公司將重心聚焦在高附加值、付款能力更強的優質客戶,並通過智能電氣業務積極為智能製造業務引流,為客戶提供智能製造升級服務,實現了以頭部客戶帶動產業鏈需求的自上而下的積極影響。
從行業分布上看,公司業務主要集中在國防軍工、能源動力、高科技電子與 5G、汽車及交通運輸和裝備製造五大領域,其中國防軍工佔比最高達 27%,同比增長 45%,高科技電子與 5G 佔比達 17%,同比增長 105%。
以軍工、電子為主的高精尖產業已逐步進入到中高級階段,逐漸形成以型號為主導的自主研發生產的高速產業階段,對數位化平臺的要求更高需求更強。
公司深耕智能製造,從諮詢到項目落地,為客戶提供數字孿生平臺及全方位數字解決方案,滿足客戶剛需,符合行業技術發展大趨勢。
公司募集資金投資的&34;和&34;進展順利,通過智能製造整體解決方案領域的研發和設計能力,幫助客戶實現提質增效。公司積極開拓市場,組織參與多形式市場活動,進一步提升了公司在智能製造領域的知名度。
隨著新基建政策的加碼,工業網際網路作為重要組成部分,將在傳統工業領域進行數位化轉型發揮重要作用,在行業景氣度不斷提升的大環境下,公司具備較強先發優勢,全年高增長可期。
3.5 中控技術:掌握自動化控制核心技術的工業網際網路龍頭
中控技術是國內領先的工業自動化系統提供商,致力於面向流程工業為主的工業企業提供以自動化控制系統為核心,涵蓋工業軟體、自動化儀表和運維服務的智能製造產品及解決方案,賦能用戶提升自動化、數位化、智能化水平,實現工業生產自動化控制和智能化管理。
公司主要產品包括自動化控制系統、工業軟體、自動化儀表及運維服務,主要應用於化工、石化、製藥、電力等工業領域,核心技術自主可控,擁有 272 項專利和348 項計算機軟體著作,並多次獲得國家級獎項,突破了控制系統領域&34;的技術。
圖表:中控技術產分類情況
資料來源:中控技術招股說明書
公司智能製造產品及解決方案係指建立在自動化控制系統、工業軟體、自動化儀表、運維服務等一系列軟硬體產品和服務的基礎上,圍繞工廠自動化、數位化、智能化生產運營的一套技術、產品和解決方案。
利用各種先進的自動化控制系統、工業軟體和自動化儀表等產品,通過信息集成、過程優化及資源優化,實現企業物料流、信息流、資金流的集成和優化運行,達到人員、組織、管理、經營和技術的集成,從而提高企業的生產效率、產品質量與產量,並達到節約生產成本、降低能源消耗、減少汙染物排放的目的, 提高企業的經濟效益和綜合競爭能力。
發展智能製造是製造強國建設確定的主攻方向,是供給側結構性改革的重要領域,是推動中國製造邁向高質量發展的必然要求。
我國工業企業製造發展水平參差不齊,2018年度智能製造就緒率僅 7.0%。面對數量眾多、發展階段各異的企業,公司將提供基於新一代信息技術的智能製造產品及解決方案,推動流程工業企業向數位化、智能化的工業4.0 轉型升級,賦能用戶全面實現&34;的目標。
公司成功打造出多個工信部、發改委智能製造示範型項目,併入選多項示範企業或推薦目錄名單。
2014 年公司成為首批被推薦的兩化融合管理體系貫標諮詢服務機構,首次通過 CMMI 5 級軟體能力成熟度認證;2017 年,公司入選全國首批智能製造系統解決方案供應商推薦目錄和全國首批 30 家服務型製造示範企業名單;2018 年,入選中國智能製造系統解決方案供應商聯盟第一批供應商推薦目錄;2019 年,被工信部評為國家技術創新示範企業,被發改委認定為國家企業技術中心。
3.6 移遠通信:無線通信模組龍頭,物聯網產業扛旗手
公司主要從事物聯網領域蜂窩通信模塊及其解決方案的設計,研發與銷售服務。主要產品包括 GSM/GPRS(2G 類別)系列,WCDMA/HSPA(3G 類別)系列,LTE(4G 類別)系列, NB-IoT 系列等蜂窩通信模塊,以及 GNSS 系列定位模塊系列,EVB 工具系列目前公司產品主要應用於無線支付、車載運輸、智慧能源、智慧城市、智能安防、無線網關、工業應用、醫療健康和農業環境等領域。
公司是專業的物聯網技術的研發者和無線模塊的供應商,提供物聯網無線通信模塊解決方案的一站式服務。
核心競爭優勢:
(1)先發優勢:公司在行業中起步較早,特別是在 NB-IoT、智能模塊和汽車前裝模塊等領域具有先發優勢。
(2)渠道優勢:公司銷售渠道遍布全球,針對不同客戶實行差異化銷售。
(3)成本優勢:由於公司晶片採購規模較大,高通等廠商給予一定優惠返利,故同類產品的晶片採購價格較底。
(4)靈活的定價策略:公司能夠根據重點客戶和重要產品採取靈活調整的定價策略,故能夠早期迅速搶佔市場。
(5)品類豐富: 產品支持 5G、LTE、NB-IoT、車載前裝等各種網絡制式。
3.7 奇安信:網安龍頭為工業網際網路保駕護航
奇安信是國內領先的基於大數據、人工智慧和安全運營技術的網絡安全供應商,致力於為政 府和企業客戶提供新一代企業級網絡安全產品與服務。
公司服務的終端客戶主要來自於政府、公檢法司、能源、金融等領域,在雲計算、大數據、物聯網和 5G 等技術產生新業態和新場景的背景下,為其提供全面、高效的網絡安全解決方案。
募投項目瞄準細分賽道,前瞻布局緊抓新邊際。公司此次 IPO 募資共計 45 億元,覆蓋了雲安全、物聯網安全、工業網際網路安全、安全服務、零信任、態勢感知和網絡測繪。完整的覆蓋了目前網絡安全領域的新興細分賽道。
公司基於現有網絡安全技術基礎,進入物聯網和工業網際網路領域,在新賽道上的優勢有望進一步保持,從而獲得新的成長邊際,為工業網際網路保駕護航。
圖表:奇安信募投項目表
資料來源:奇安信招股說明書
3.8 柏楚電子:細分雷射切割控制領域龍頭
公司是國內中低功率雷射切割控制系統龍頭,高功率控制系統國產替代先鋒。
公司在中低功率雷射切割控制系統領域,全國市佔率 60%以上。公司在高功率雷射切割控制系統領域,已有 100 家穩定客戶,有望繼續提升市場份額,進一步實現國產替代。
公司在超快雷射精密微納非金屬加工控制系統領域,公司已與藍思等知名客戶達成合作關係。
公司在工業軟體方面的領先技術構築高護城河,在工業網際網路創新業務的布局有望進一步打開成長空間。
公司擁有能夠覆蓋雷射切割全流程的技術鏈,涵蓋計算機圖形學(CAD)、計算機輔助製造(CAM)、數字控制(NC)、傳感器和硬體技術五大方面。對於雷射控制系統,若控制系統能提供完整的 CAD、CAM、NC 及電容隨動控制方案,則可以避免多個系統反覆切換,達到簡化操作,提升效率的目的。
公司是國內唯一的高功率雷射切割控制系統生產商,2019 年市場份額約 10%。公司IPO 募投項目投資 3.14 億元對總線雷射切割系統進行升級與擴產。
根據公司年報和招股說明書,2019 年公司總線系統總產量 665 套,項目完成後,公司預計公司高功率產品FSCUT5000、FSCUT4000 及閉環數控系統、FSCUT8000 產能將提升至 3000 套、6000 套、4000 套。進一步提升高功率領域競爭力。
募投項目中 1.97 億元還將投入&34;和&34;兩個項目的研發,進軍工業網際網路。
兩個平臺分別面向雷射切割設備製造商和雷射切割終端工廠,&34;旨在更好地實現設備監控和管理。通過實時監測設備狀態,對設備生命周期做出預判性管理。&34;旨在打通各個系統,消除信息孤島,將物與物、物與人連接起來,打破信息碎片化格局,實現數據互聯和共享。兩個項目有望提升產品附加值,加深公司護城河。
結語
工業網際網路肩負歷史使命;通信、信息技術與產業融合是關鍵;主動轉型意願明顯增強,工業網際網路迎接新突破。從以上三個維度判斷,工業網際網路即將進入爆發期,整個行業充滿機遇。
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