工业40专题深度分析报告.docx
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工业40专题深度分析报告
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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！
图1：
本届汉诺威展有500多项工业4.0应用案例
图2：
本届汉诺威展重视对数据的利用和云平台建设
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。
图3：
汉诺威工业博览会不断推动工业4.0落地
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。
图4：
2014年汉诺威工博会热电技术集中于柔性装配领域
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。
图5：
加入网络的机器人是2015年汉诺威工博会的热点技术
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。
图6：
2016年汉诺威工博会聚焦于物联网融合互联网实现弹性生产
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。
图7：
工业4.0将形成以用户为中心的流程体系
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。
图8：
智能工厂通过数据互联实现柔性制造进而达到缩短生产周期的目的
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%。
图9：
我国自主工业机器人多为中低端产品
图10：
自主工业机器人应用领域集中、技术含量低
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。
图11：
工业软件按应用领域可分为四大类
图12：
ERP与CRM软件市场规模最大（单位：
亿美元）
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。
图13：
我国AGV市场维持高速增长
图14：
我国汽车工业、家电制造AGV应用广泛
2.硬件：
龙头持续完善布局，大数据运用创造价值
2.1ABB展会见闻：
推出ABBAbility大数据服务，强化设备后周期管理
ABB展会见闻：
ABBAbility大数据服务，精确有效地提供工业4.0解决方案。
ABBAbility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。
ABBability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。
图15：
ABBAbility是领先的工业4.0云服务平台
图16：
ABBAbility可以高效实现物联数据统计
2.2ABB：
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%。
图17：
ABB欧美营收合计占比达62%（2016财年）
图18：
2016年ABB机器人相关业务营收达82亿美元
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。
图19：
ABB业务由四大事业部开展
收购贝加莱，进一步强化工业自动化领导地位。
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ABBAbility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。
表1：
ABB收购贝加莱后业务涵盖工业自动化全部领域
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。
图20：
2015年“四大家族”全球市场份额达50%
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。
图21：
ABB营收远高于机器人“四大家族”其他企业
图22：
ABB机器人相关营收远高于其他机器人企业
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。
图23：
2013-2015年中国工业机器人销量世界第一
图24：
中国工业机器人进口依赖性强（单位：
亿美元）
3.软件：
龙头强调数据的价值，万物互联的世界加速降临
3.1SAP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。
图25：
SAP演示数字化制造
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。
图26：
SAP围绕“数字化双胞胎”进行数字化的产品生命周期管理
3.2SAP：
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%。
图27：
SAP营收稳步增长
图28：
软件技术支持服务营收占比达48%
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SAPFieldglass与SAPSuccessfactors，电子采购平台SAPAriba以及用于市场分析的SAPHybris。
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SAPLeonardo与赋予机器学习技术的软件SAPClea。
图29：
SAP数字化商业框架2.0
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。
SAPS/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SAPLeonardo与赋予机器学习技术的软件SAPClea，更进一步丰富了云平台的框架，增加了对万物互联的支持。
图30：
SAP云平台数字框架使企业运转更加灵活
围绕SAPS/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：
SAPManufacturingExecution（制造执行）、SAPManufacturingIntegrationandIntelligence（制造智能与集成）、SAPPlantConnectivity（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SAPHANA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
图31：
SAPS/4HANA数字化核心（四大核心应用系统和四大支撑应用云）
3.3SAP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SAPERP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
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