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工業(yè)自動(dòng)化報(bào)告:千億市場(chǎng)容量、國(guó)產(chǎn)替代提速、新興市場(chǎng)涌現(xiàn),利好自動(dòng)化儀表行業(yè)

瀏覽量:1804   發(fā)表時(shí)間:2023/03/23

    1、工業(yè)自動(dòng)化:千億賽道,工業(yè)自動(dòng)化重要場(chǎng)景之一

    

    1.1、行業(yè)簡(jiǎn)介:工業(yè)自動(dòng)化重要場(chǎng)景之一,分感知、控制、管理三層結(jié)構(gòu)

    

    流程工業(yè)主要是通過(guò)對(duì)原材料進(jìn)行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學(xué)工藝,使原材料增值,典型行業(yè)如石化、化工。離散工業(yè)主要是通過(guò)對(duì)原材料的物理形狀進(jìn)行改變和組裝,獲得最終產(chǎn)品,典型行業(yè)如機(jī)械、包裝。

    

    流程工業(yè)自動(dòng)化是工業(yè)自動(dòng)化重要場(chǎng)景之一,通常使用過(guò)程自動(dòng)化方案。工業(yè)自動(dòng)化是機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程在不需要人工直接干預(yù)的情況下,按預(yù)期的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)信息處理和過(guò)程控制的統(tǒng)稱(chēng)。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為過(guò)程自動(dòng)化(PA,Process Automation)和工廠自動(dòng)化(FA, Factory Automation)。過(guò)程自動(dòng)化主要控制系統(tǒng)是 DCS(Distributed Control System,集散控制系統(tǒng)),配合自動(dòng)化儀表,控制流程工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工和連續(xù)生產(chǎn),提高流程工業(yè)的生產(chǎn)效率。

    

    工廠自動(dòng)化則主要使用 PLC(Program Logic Control,可編程邏輯控制器)與伺服系統(tǒng),控制制造業(yè)的加工過(guò)程,提高機(jī)械制造和組裝效率,主要用于離散工業(yè)。

    

    流程工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)自上而下分為管理層、控制層、感知層,其中:

    

    管理層主要包括企業(yè)資源管理、資產(chǎn)管理、能效管理、生產(chǎn)過(guò)程管理等網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

    

    控制層主要由通信網(wǎng)絡(luò)、控制站、操作站等構(gòu)成??刂葡到y(tǒng)是控制層的核心,一般可分為集散控制系統(tǒng)(DCS)、安全儀表系統(tǒng)(SIS)和網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。其中,DCS 系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制和監(jiān)視管理,SIS 系統(tǒng)保障工廠的安全運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)化混合控制系統(tǒng)融合 DCS 系統(tǒng)、邏輯控制器以及分布式控制單元,實(shí)現(xiàn)管控一體化。

    

    感知層主要由安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種自動(dòng)化儀表組成。自動(dòng)化儀表是指安裝在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的,用于測(cè)量壓力、流量、溫度、物液位等工藝參數(shù)或控制的儀表。

    

    管理層、控制層、感知層協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)的自動(dòng)化,其中管理層主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)監(jiān)控和生產(chǎn)調(diào)度;控制層擔(dān)負(fù)生產(chǎn)信息分析、故障診斷、生產(chǎn)指令發(fā)布、生產(chǎn)管理等;感知層的主要作用是采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),并將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息傳送給控制層,或執(zhí)行控制層的指令。

    

    

    1.2、行業(yè)特征:千億市場(chǎng)容量,下游以石化、化工、電力行業(yè)為主

    

    2021 年中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化部件市場(chǎng)規(guī)模 2923 億元,同比增速達(dá) 16.8%。根據(jù) MIR睿工業(yè),工業(yè)自動(dòng)化部件包含控制及顯示、網(wǎng)絡(luò)和電源、運(yùn)動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品、傳感器、過(guò)程測(cè)量?jī)x表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、工業(yè)元器件、工業(yè)軟件等。2021 年,我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化部件市場(chǎng)規(guī)模為 2923 億元,同比增長(zhǎng) 16.83%,2017-2021 年復(fù)合增速達(dá) 5.92%,預(yù)計(jì) 2022 年我國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 3196 億元,同比增速為9.34%。

    

    工業(yè)自動(dòng)化分為 OEM(Original Equipment Manufacturer,原始設(shè)備制造商)和 EU(End User,終端用戶(hù))兩大類(lèi)市場(chǎng)。其中,OEM 市場(chǎng)主要是離散工業(yè)相關(guān)行業(yè)組成,如 3C、鋰電、半導(dǎo)體、機(jī)床、機(jī)械等行業(yè),EU 市場(chǎng)主要是流程工業(yè)相關(guān)行業(yè)組成,如化工、冶金、石油、電力等。我們可以通過(guò) EU 市場(chǎng)規(guī)模和增速推算流程工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的大致情況,根據(jù) MIR 睿工業(yè)數(shù)據(jù),2021 年我國(guó)EU 市場(chǎng)規(guī)模為 1721 億元,同比增長(zhǎng) 10.32%,2017-2021 年復(fù)合增速達(dá) 4.04%。

    

    2021 年流程工業(yè)自動(dòng)化各細(xì)分板塊增速較高。根據(jù)中國(guó)工控網(wǎng)數(shù)據(jù),2021 年高級(jí)傳感器和通用傳感器增長(zhǎng)最快,分別實(shí)現(xiàn)同比增速 38%、35%。DCS 作為實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)自動(dòng)化不可或缺的控制系統(tǒng),2021 年同比增長(zhǎng) 18%。此外,壓力、溫度、液位、流量?jī)x表分別同比增長(zhǎng) 20%、18%、16%、22%,水質(zhì)分析儀與氣體分析儀分別同比增長(zhǎng) 15%、16%,調(diào)節(jié)閥同比增長(zhǎng) 13%,增速均較高。

    

    流程工業(yè)自動(dòng)化下游分布較為集中,化工、電力、石化三大行業(yè)合計(jì)占比超80%。我們以 DCS 系統(tǒng)觀察流程工業(yè)自動(dòng)化下游分布情況,根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021 年 DCS 系統(tǒng)下游行業(yè)中,化工、電力、石化行業(yè)分別占比 37.24%、23.63%、19.43%,合計(jì)占比達(dá) 80.3%,分布較為集中。

    

    2017-2021 年間石化、化工、冶金自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模增速較快。參考中國(guó)工控網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的項(xiàng)目型市場(chǎng)各行業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模增速,2017-2021 年,石化行業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)增速最高,約 20%,冶金、化工行業(yè)增速也相對(duì)較高。單看 2021 年,化工行業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)增速最高,約 25%,冶金、礦業(yè)、公共設(shè)施、石化行業(yè)增速也相對(duì)較高。

    

    

    2、自動(dòng)化儀表:國(guó)產(chǎn)替代提速,增量市場(chǎng)可期

    

    2.1、自動(dòng)化儀表:流程工業(yè)自動(dòng)化感知層,分測(cè)量、控制、執(zhí)行、顯示四類(lèi)

    

    從行業(yè)分類(lèi)看,自動(dòng)化儀表行業(yè)屬于儀器儀表行業(yè),工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置制造分支。據(jù)上海儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2019-2021 年儀器儀表行業(yè)的主營(yíng)業(yè)務(wù)收入規(guī)模逐漸提升,由 2019 年 7243 億元增加到 2021 年 9101 億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為 12.1%。其中,工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置制造行業(yè)營(yíng)收由 2019 年 2512 億元提升至 2021 年 3685 億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 21.1%,增長(zhǎng)更快。

    

    從流程工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)角度看,自動(dòng)化儀表位于感知層,可分為測(cè)量?jī)x表、控制儀表、執(zhí)行器、顯示儀表。

    

    在流程工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,檢測(cè)儀表能夠測(cè)量溫度、壓力、流量、物位以及物料的成分、物性等工藝參數(shù),并將被測(cè)參數(shù)的大小成比例的轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)(電壓、電流、頻率等)或氣壓信號(hào),變送器負(fù)責(zé)將傳感器輸出的非標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)或直接測(cè)量的非電量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。

    

    顯示儀表能將從檢測(cè)儀表獲取的信息指示或記錄下來(lái);控制儀表在接收到檢測(cè)儀表的測(cè)量信號(hào)后,經(jīng)過(guò)放大、積分、微分等運(yùn)算,向執(zhí)行器發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào);執(zhí)行器在接收到控制儀表或操作人員的指令后,能夠通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥門(mén)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制。

    

    借助工業(yè)自動(dòng)化儀表,能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時(shí)刻準(zhǔn)確了解工藝過(guò)程的全貌,并進(jìn)行控制,進(jìn)而保證生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行,并以高的生產(chǎn)率、小的消耗生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。