从工业机器人到物联网，全面解读中国智能制造产业链
在国务院于XXXX年XX月XX日召开的常务会议上，已经清晰地指出下一步深入实施《中国制造XXXX》的策略方向——以智能制造为主攻领域。以此为契机，我们将扩大试点示范城市的覆盖面，选择基础条件优越、示范带动作用强的城市（群）继续开展《中国制造XXXX》的试点工作，以此为推动该战略深入实施的抓手。面对国际产业竞争形势和国内经济转型的需求，智能制造无疑是下一阶段的关键领域。智能制造试点正在申报中，这引起了市场的广泛关注。
一、智能制造：下一个风口来临
随着全球第四次工业革命的浪潮汹涌而至，智能制造已成为各国竞相争夺的焦点。从蒸汽时代到电力时代，再到可编程计算机时代，每一次工业革命都带来了生产力的巨大飞跃。如今，以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为标志的第四次工业革命已经拉开帷幕。美国、德国等先进国家纷纷推出工业4.0、工业互联网等制造业战略计划，实质上就是围绕智能制造展开的竞争。
对于中国而言，智能制造不仅意味着经济发展的新机遇，更是实现技术超越的关键领域。互联网进入工业化的第二阶段，未来的发展方向十分明确。中国的制造业就业人口众多，同时大量制造业产品出口以及军事安防等领域的发展都离不开智能制造的支持。紧跟这一轮工业革命的步伐至关重要。
二、产业链及细分行业重点分析
智能制造体系是新一代信息技术与设计、生产、管理、服务等制造活动各环节的融合。智能制造过程涉及到自动化装备和通信技术的应用，通过数据采集和智能控制系统实现生产自动化和智能化。智能制造的发展需要经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。
当前，中国正处于工业2.0的后期阶段，并逐步向工业3.0迈进。在这个过程中，自动化生产线的集成至关重要。国内的系统集成商正在逐渐崛起，成为推动智能制造发展的重要力量。智能制造的应用也是关键的一环。只有在实际应用中不断积累经验和技术创新，才能推动智能制造的进一步发展。
在智能设备下游应用端，系统集成解决方案提供商扮演着至关重要的角色。他们的任务是为客户提供定制化的应用解决方案，专注于工业机器人的软件系统开发和集成。在我国，许多系统集成商选择从国外引进机器人整机，根据各行业和客户的独特需求，量身定制符合生产需求的解决方案。
他们的业务主要围绕大型项目展开，如集成关键设备生产线（如机器人工作岛）和工厂产线技术改造。他们不仅对现有设备进行升级和联网，还提供涵盖工业控制、传动、通讯、生产与管理信息等方面的全方位系统设计。从系统成套、设备集成到EPC工程服务，他们致力于为客户提供一站式解决方案。
在系统集成领域，外资系统集成商如ABB、柯玛和KUKA等占据一席之地。而在国内，领先的系统集成商包括新松机器人、大连奥托等。他们的应用市场主要集中在汽车工业，市场规模已经突破百亿。据统计，2016年，汽车制造领域占机器人下游应用的近半份额。随着行业的发展，整个市场呈现出不断增长的态势。预计到2020年，系统集成规模有望达到近千亿级别，同时在未来几年中保持两位数的复合增速增长。
除了汽车制造业的稳固地位外，其他应用领域也在不断扩大。随着国内自主品牌企业的崛起，系统集成企业的市场份额开始不断提升。工业机器人不再局限于特定行业，而是开始拓展至一般工业领域。例如，在金属制造业、电器机械和器材制造等行业，国产工业机器人的销售占比正在迅速增长。随着产业转型升级和人工成本上升的压力，工业机器人销量也呈现出快速增长的态势。我国的工业机器人销量已占全球市场的三分之一以上。随着技术的不断进步和市场对自主生产机器人的认可度提高，国内生产的工业机器人也开始占据市场份额。目前工业机器人的普及程度仍然偏低，与全球相比存在较大差距。尽管如此，我国已经提出了明确的发展目标，预计到2020年机器人密度将达到新的高度。这意味着未来五年内，国内工业机器人的需求空间巨大。行业的发展仍然受到核心零部件依赖进口等问题的制约。工业机器人的核心零部件如减速器、伺服系统和控制系统等仍主要依赖进口。为了打破这一局面，行业需要加大自主研发力度，提高国产化率。系统集成解决方案提供商在智能设备产业链中发挥着重要作用。随着行业的发展和市场的扩大，他们面临着巨大的机遇和挑战。未来他们将继续发挥创新和专业技能优势，为各行各业的客户提供更高效、更智能的解决方案。在高端制造业中，减速器占据着举足轻重的地位，其成本占比高且对精度要求极为严格。全球减速器市场呈现高度集中的态势，绝大部分市场份额被日本的纳博特斯克和哈默纳科所垄断，二者合计占据市场份额超过75%。控制器方面，高端工业机器人的控制器对进口依赖度较高，而中低端机器人的控制器国内已能实现自给。
伺服电机领域，虽然技术门槛相对较低，与国际差距较小，已有部分国内企业实现自给，如埃斯顿和新时达的部分机器人已经开始使用自行研制的控制器和伺服系统。高端市场仍被日本、欧美名企占据，这些企业占据了近80%的市场份额。
在数控机床领域，我国已拥有较高的产量水平。数控机床是一种装备了程序控制系统的自动化机床，能够按照控制编码或其他符号指令规定的程序进行零件加工。我国数控机床主要用于金属切削和金属成形，产量在近年来保持增长态势。根据中国产业的预测，未来五年（2017-2021），数控金属切削机床和数控金属成形机床的产量年均复合增长率将分别达到约3.47%和6.33%。
我国高端数控仍处于起步阶段，大部分的数控机床尚不具备智能化功能，高端数控机床主要依赖进口。国内机床行业市场集中度不高，主要参与者包括沈阳、大连、济南、秦川等机床厂，而数控系统领域则主要由华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精和航天数控等国内企业主导。这些企业在高端数控系统关键技术方面已取得突破，高端数控机床被列入“中国制造2025”目标，预计到2020年，国内市场占有率将超过70%。
工业信息化则以工业软件为核心，涵盖设计、生产、管理等多个环节。全球工业软件市场规模持续增长，各类软件发展呈现差异。近年来，生产管理类软件的市场空间进一步打开，MES软件成为智能工厂数据交换的核心，保持高速增长。
目前，工业软件产业格局仍由欧美企业主导，呈“两极多强”态势。SAP、Siemens等多个领域表现突出，而IBM、达索系统和Salesforce.com在各自专业领域也具有明显优势。随着制造业的不断发展，工业软件在智能制造流程中的优化、仿真、呈现、决策等职能日益重要。在ERP软件领域，SAP和Oracle两家企业稳坐主导位置，属于一线ERP软件的佼佼者。紧随其后的是Infro、Sage和Microsoft，它们共同构成了这个领域的二线阵营。而在CRM领域，Salesforce以其基于SaaS的云服务模式迅速崭露头角，凭借出色的表现成功占据全球CRM市场的首位，发展速度令人瞩目。
在CAD产业中，Autodesk和达索系统堪称行业领军者。随着仿真技术与先进设计技术的融合，这个领域正逐渐涌现出新的竞争者。而在MES软件领域，由于其紧密关联特定行业，需要深厚的行业知识积累，因此形成了不同MES厂家在不同行业的竞争格局。
就国内市场而言，国内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虽然有一定市场份额，但在某些细分领域仍与领先企业存在较大差距。国内排名前五的厂商市场份额较低，且其绝大部分销售集中在国内市场，全球市场份额相对较小。在工业软件方面，国外产品在MES、ERP、PLM等主流市场上占据主导地位，其产品的稳定性和可用性往往优于国内产品。
在工业互联/物联网方面，我国的RFID、机器视觉等物联技术发展尚处于初级阶段。尽管RFID企业数量众多，但在核心技术和关键部件方面仍有短板，尤其是芯片和中间件。虽然中低、高频标签封装技术已经基本成熟，但超高频读写器的设计制造能力仍掌握在极少数企业手中。与此国内的机器视觉产业主要依赖于系统集成，实际从事生产的企业寥寥无几。相较之下，传感器行业发展相对成熟，已经形成了三大生产基地和众多从事研发生产的企业。这些传感器广泛应用于工业、汽车电子产品、通信电子产品等领域，与RFID和机器视觉共同为产品制造和服务过程提供动态感知和优化控制。
我国传感器产业仍依赖进口，技术差距明显。全球传感器市场由美、日、德等国主导，我国企业在规模和技术水平上仍有较大差距。据预测，未来五年内全球传感器领域的复合年增长率将超15%，而我国传感器的销售额虽然突破1300亿元，但大部分依赖进口。我国能完全国产的传感器种类有限，远远不能满足国内需求，技术攻关及产业化面临巨大挑战。
在全球3D打印领域，一批杰出的制造商如Stratasys、3Dsystems、EOS等，正引领着行业的发展潮流。这些制造商不仅生产高端的3D打印设备，更提供一系列相关的软件、材料、技术支持以及咨询服务。他们的产品广泛应用于消费电子、汽车、医疗器械等行业，助力企业实现产品设计的飞跃。
这些制造商的专业领域涵盖了从原材料供应到最终产品成型的全过程。其中，高分子类原材料主要应用于桌面级的3D打印机，而金属类原材料则主要应用于工业级的3D打印。桌面级打印机以其低门槛、简单设计的特点，成为企业进军3D打印领域的首选。随着技术的不断进步，工业级3D打印领域也将迎来蓬勃的发展。
全球3D打印市场规模正在以惊人的速度增长。据Gartner的数据，2016年全球市场规模为70亿美元，预计到2020年将增至212亿美元，五年内复合增速高达32%。尽管增长显著，但3D打印在全球制造业市场的渗透率仍然很低，仅为0.04%，这意味着市场潜力尚未得到充分开发。
全球市场的竞争格局集中在欧美国家，市场份额超过60%。其中，Stratasys、3DSystems和EOS三家制造商占据了70%的市场份额。在服务商领域，Materialise和ProtoLabs也表现出强大的竞争力，占据了10%的市场份额。
消费电子和汽车行业是应用3D打印技术最广泛的行业之一，它们将这一技术主要用于产品的原型设计。医疗器械行业作为第三大应用市场，对3D打印的需求正在迅速增长。定制产品如人体助听器等正成为市场的热门。
国内的3D打印行业在商业化进程中发展相对较慢，完整的产业链尚未形成。虽然我国自20世纪90年代就开始研究3D打印技术，并且成立了中国增材制造产业联盟，国家增材制造创新中心建设方案也已经通过专家论证，但一些核心技术和打印材料仍被国外垄断，这制约了我国产业的发展速度。
在桌面级和工业级3D打印领域，国内企业正面临着不同的竞争态势。桌面级3D打印由于壁垒较低，价格竞争激烈，国内企业凭借价格优势在市场上占据一席之地。而工业级3D打印领域，则是国外巨头与具有技术实力的国内企业之间的竞争，虽然存在差距，但部分国内企业已经展现出追赶的势头。
与此国内机器视觉企业也面临着起步晚、技术差距等问题。这些企业主要集中在珠三角、长三角及环渤海地区，以民营企业为主，多为中小型企业。尽管在规模上难以与国外主流公司竞争，但随着自主品牌的推出和技术的不断进步，国内机器视觉企业的潜力不容忽视。
全球3D打印市场充满了机遇与挑战。随着技术的不断进步和市场的逐步成熟，我们有理由相信，国内企业将在这一领域取得更大的突破和发展。