先进制造业·导读

当前，全球国际形势云诡波谲，中美科技战持续拉锯，核心科技领域逆全球化趋势明显， 工业互联网作为新基建核心要素，肩负着我国核心科技突破和制造业产业升级的历史使命。

我们认为，我国推动的工业互联网是更加广义的工业互联网，不仅包括设备的联网。其核心是提升我国工业能力和工业水平，是我国制造业转型升级的重要推手和抓手。我们把工业互联网分为六个层级，包括设备层、网络层、平台层、软件层、应用层和安全层。设备层包括智能生产设备、生产现场智能终端、嵌入式软件及工业数据中心；网络层包括工厂内部和外部的通信，包括以太网、5G 网络和专网；平台层则包括协同研发、协同制作、信息交易和数据集成等工业云平台；软件层包括研发设计、信息管理和生产控制软件，是帮助企业实现数字化价值的核心环节；应用层包括垂直行业应用、流程应用及基于数据分析的应用；安全层则透于以上各层中，为整个工业互联网进行网络安全保护， 是产业重要的支撑保障。

区别于市场的观点：

（1）市场对 5G 投资结构的发展升级认识不足。我们一直强调 5G 的投资节奏分为三个阶段：第一阶段—牌照发放之前，寻找 5G 的建设节奏和边际变化（周期与创新）；第二阶段—牌照发放之后，寻找业绩兑现的确定性（周期上行反映到 EPS）；第三阶段—规模建网之后，寻找 5G 落地带来的流量增长和应用落地的投资机会。今年以来，我国 5G 建设全面提速，5G 网络覆盖面持续提升，叠加 5G 技术版本演进，产业内对 5G 应用探索如火如荼，工业互联网作为 5G 最重要的应用场景，从政策到技术再到需求均趋于成熟， 正处于产业爆发前夜。从投资结构上看，投资逻辑从最早的 5G 建设逻辑，发展到流量逻辑，目前正向着 5G 应用逻辑快速发展升级，工业互联网是下阶段最重要的投资主线。

（2）市场对工业互联网的重视程度不够。我们认为，工业互联网作为新基建之一，政策层面受到强支撑，5G、云计算、物联网等其他新基建要素发展良好，为工业互联网打下了良好的底层基础，越来越多的传统企业开始进行上云等数字化升级，而高精尖科技领域升级趋势在不断深化，航天、军工、集成电路、高端生产制造已开始从生产自动化升级到生产智能化，通过工业互联网实现全生命周期数字化管理，打造数字制造闭环， 综合竞争力和创新能力全面提升，工业互联网重要性不言而喻。当前科技领域逆全球化趋势明显，美对我国蛮横的科技封锁必将激发我国自主创新的强大动力，在此背景下工业互联网将肩负起核心科技突破和制造业产业升级的历史使命，是实现科技内循环的重要抓手，势必迎来发展大时代。

（3）市场对工业互联网的发展速度不确信。工业领域往往离日常生产生活更遥远，需 要对产业进行充分走访调研才能形成一定理解认识。我们通过对产业进行走访调研交流，整个工业领域升级趋势十分明显，尤其是在集成电路、航天、军工等高端科技领域，通过工业互联网提高生产效率和产品良率，大幅缩短模拟和测试时间，通过数据反哺设计和生产线，得以不断提高技术水平，提升整体竞争力。工业互联网解决方案提供商业务景气度高，结合近期 5G 版本演进、北斗三号系统全面建成等边际变化，未来工业互联网的发展将继续提速。

相比 2015 年，当前以 5G、云计算为主的底层信息基础设施更加完善，互联网进入下 半程后，互联网巨头也纷纷入场加速布局工业互联网，工业软件近年来实现了高速发展， 而传统行业逐渐意识到数字化升级的重要性，主动转型升级意愿明显增强。整个产业从 底层软硬件到网络设施趋于成熟，产业内企业主观能动性增强，参与者愈发丰富，政策 面顶层设计领航，加上科技战大背景下国产替代和自主创新大趋势，工业互联网正迎来 又一次全新发展机遇。

2.1 从工业大国到工业强国，工业互联网肩负重任 

我国已是全球第一大工业国，但离工业强国仍有差距。我国以美元计价的工业增加值已 超越美国，成为世界第一大工业国，且至今一直稳居首位。我国拥有世界上门类最齐全 的工业体系，包含了 41 个工业大类，207 个中类和 666 个小类。在高速发展中，不少 产业在经历几轮快速发展出现了产能过剩等一系列问题，不少产业仍为劳动密集型，数 字化程度低，技术壁垒低，产业附加值低，整体离工业强国仍有一定差距。

人口红利削弱，降本增效推动产业转型升级是必然趋势。当前，我国劳动力年龄人口比 重持续下滑，劳动力成本逐年上升，2018 年制造业城镇单位人均年工资为 7.2 万， 2013-2018 年年复合增长率约 9.2%，人口红利正逐渐消失。根据亿欧估算，目前具有 市场代表性的 20kg 级六关节工业机器人单位成本为 18.14 元，而公开招聘数据显示长 三角地区一线制造业工人的时薪为 16 元至 20 元，可见在制造业发达地区，上涨的人力 成本已与工业机器人成本相当。合理可控的成本是制造业持续经营的关键，面对价格持 续上涨的人力和性价比优越的工业机器人，制造业企业转型升级是必然趋势。

从工业大国到工业强国，工业互联网肩负重任。工业互联网的价值不仅在于降低企业生 产成本，更是为了平衡成本和质量以达到最优效果，转型企业将获得巨大收益。据通用 电气发布的《工业互联网：打破智慧与机器的边界》，全球范围内，若航空、发电、铁路 等关键工业领域效率提升 1%，各领域在未来 15 年内均将节省上百亿美元费用。

2.2 突破科技封锁，工业互联网将成科技创新重要武器 

集成电路领域的工业智能技术创新是兵家必争之高地。近年来，科技领域一直是中美竞 争的制高点，集成电路领域尤甚。高端半导体芯片领域赢者通吃效应明显，技术密集程 度极高，抢占技术工艺制高点意味着能够获取行业最丰厚的利润，产业内企业对科技研 发投入极大，且汇聚了顶尖人才及高精尖技术。我们整理了全球领先的半导体领域公司 在工业智能技术创新方面的尝试，可以看到各大厂商正不断加码技术创新，以提高各自 在产业链内的竞争实力，工业智能技术创新是兵家必争高地。

台积电率先进入工业互联网时代，二十年磨一剑站上晶圆代工巅峰。我们参考台积电过去二十年发展历程，在 2000-2010 年主要做生产自动化，为后续进入工业互联网时代打 好底层基础。从 2010 年开始，台积电正式进入生产智能化升级阶段，针对晶圆代工的 五个场景，通过大数据平台、高性能云计算和机器学习进行赋能，将生产过程中产生的 数据为产线进行反哺，实现整体良率快速爬坡，缩短量产周期（近 50%），精准复制产 线等众多突破，为台积电站上全球晶圆代工巅峰立下赫赫战功。

摩尔定理接近极限，工业互联网助力集成电路领域不断发展。台积电今年 6 月表示，预 计将在 2020 年底完成 3nm 工艺设计工作，其工艺制程的不断突破离不开工业互联网的 赋能加持。随着摩尔定律越发接近极限，受限于量子隧穿效应等因素，技术创新将成下 一阶段重要突破口，集成电路领域势必将更加依赖工业互联网所赋予的力量。

突破科技封锁，工业互联网将成科技创新重要武器。当前全球形势风云变幻，逆全球化 和保护主义兴起，中美科技战持续拉锯，主要集中在 5G、芯片设计和集成电路等领域。为了实现自主可控和科技创新的科技内循环，必须在科技领域进行持续投入和扶持，工 业互联网在其中将扮演重要角色，成为我国科技创新的重要武器，必将取得长足发展。

2.3 传统制造业尚未全局发力，两化水平提升空间大 

科技投入尚未全局发力，两化水平提升空间大。截至 2018 年，我国智能制造就绪率已 由 2013 的 4.5%增长至 7.0%，智能制造推进体系初步形成，但智能制造就绪率仍不足 10%说明工业企业整体关键工序数控化、管控集成化、供产销集成化能力依旧有待提高， 信息化与工业化的融合程度存在提升空间。从细分领域看，电子、汽车等制造业重点领 域 IT 投入位于前列，食品饮料、纺织等传统行业 IT 投入强度明显较低，细分领域数字 化转型潜力无穷。

2.4 政策领航，开启工业互联网大时代 

政策领航，开启“工业+物联网”时代。工业互联网具有前沿性与战略性，政府持续的 统筹部署与引导不可或缺。据中商产业研究院统计，2018 年我国新增工业互联网相关支 持政策 6 条，2019 年新增 7 条，为产业链中设备层、网络层、平台层、软件层和应用层 等各层级的建设提供全方位支持，营造了包容有序的发展环境。政策的持续出台已有效 刺激工业互联网的规模化投资，据青桐资本资本统计，2020 年上半年，工业互联网共发 生 22 起融资，46 家投资机构入场。

内生需求+外部技术与政策驱动，我国工业物联网责任在肩且愿景可期。工业企业面临 的人口红利消失、研发投入不足与产品急需升级换代、产能过剩三大难题亟需工业互联 网破解，而政策与技术的逐步落地进一步加快工业互联网发展。近年来，我国工业互联 网市场规模增长迅速。2019 年中国工业互联网规模达 6080 亿，2015-2019 年每年增速 均超过 12%。据前瞻产业研究院测算，预计 2020 年规模可达 6990 亿，较 2015 年增长 近一倍。此外，2019 年我国工业互联网下游渗透率仅 2.76%，具有较大的想象空间。

放眼全球市场，我国工业互联网未来成长值得期待。我国近年来在自主可控和科技创新 领域取得出色成绩，且更为重要的是意识形态的改变，重视科技创新和知识产权，商业 环境不断好转，加上政策加码领航，我国工业互联网未来成长值得期待。

 

工业互联网与其他新基建融合碰撞，加速产业转型升级。智能制造升级所需重点投入的 领域主要包括云、网和端三大领域，云即云计算和工业大数据，网即覆盖产业链整体的 工业互联网，端即与工业互联网融合一体的智能控制设备、工业机器人、智能机床等终 端设备。工业互联网是连接智能制造产业云和端的连接枢纽，通过平台、软件、数据、 算法将设备和信息互联，提升制造业智能化水平。根据新基建的定义，工业互联网能够 与其他新基建形成良好的融合，通过与 5G、物联网、人工智能、云计算等其他新基建 融合赋能，加速产业转型升级是工业互联网技术演进大趋势。

3.1 边际变化一：5G R16 版本冻结，工业领域发展加速 

7 月 3 日，3GPP TSG 第 88 次全体会议正式冻结 5G R16 标准。5G 的三个关键性能指标 是更快的峰值速率（增强移动宽带，eMBB）、连接数密度（大规模机器通信，mMTC） 和 更低的延迟（超可靠低延迟通信，URLLC）。R15 规范主要侧重于 eMBB 用例，R16 则更 侧重于 URLLC，旨在扩展 5G 支持的功能并提高现有功能的效率。5G R16 标准的冻结， 标志着整个 5G 垂直行业应用的落地拓展进入新阶段。

R16 相对于 R15 在网络能力扩展、挖潜以及降低运营成本等方面做了改进。主要场景 包括超可靠低延迟通信（URLLC）的增强、对垂直行业和 LAN 服务的支持、蜂窝物联网 的支持与扩展、增强 V2X 支持、5G 定位和定位服务、UE 无线功能信令优化、5G 卫星 接入、5G 网络自动化架构的支持、无线和有线融合增强、流媒体和广播、用户身份验证， 多设备支持、增强网络切片、增强无线 NR 功能等。

R16 版本 uRLLC 对于工业互联网至关重要。智慧工厂、工业自动化等工业互联网的热 门场景，大多是基于 uRLLC 等场景开展的试验示范项目，但此前 R15 版本中 uRLLC 等 应用场景尚未完善、标准尚未确定，产业链上下游持观望态度，毕竟工业环境对于通信 网络质量要求极高。R15 版本的 5G 网络难以满足零抖动，也基本不具备 SLA 能力，5G 在工业互联网、智能制造等应用中尚未实现大规模产业化应用。uRLLC 对于 5G 的发展 有着深刻意义，它是 5G 面向关键性任务（行业特殊用户）提供通信服务的场景，3GPP 花费了大量时间论证其中的很多技术细节。

R16 的冻结定义了绝大部分工业场景，面向工业互联网应用，R16 标准引入新技术，支持 1 微秒同步精度、0.5~1 毫秒空口时延、“6 个 9”的可靠性和灵活的终端组管理，最 快可实现 5 毫秒以内的端到端时延，具有更高的可靠性，提供支持工业级时间敏感（TSN）。而这些可以有效地满足如工业 AR/VR、工业视觉检测、工业云端机器人等工业场景的通 信需求。除了“运动控制时延达到纳秒级”等个别指标还达不到要求外，5G 性能已经 可以满足绝大多数工业场景，这也意味着“工业 5G 时代”将要到来。

5G 与工业互联网融合，打造云边端一体化工业大脑。从目前的进展来看，主要有三个 层面：一是在边缘智能层面，5G 有利于就近提供算力，将提高设备端的数据处理能力， 实现设备的实时响应；二是在无线下沉层面，5G 逐步下沉与 TSN、工业互联网等融合， 促进 PLC、DCS 等工业控制器通信能力的提升，让机器之间的互通更加扁平化；三是在 应用升级层面，利用 5G 搭建更宽、更广、更快和更可靠的通信基础设施，同时利用云 端的超强计算能力和 AI 技术对海量数据进行分析和学习，可以打造云、边、端一体化的 工业大脑。

工业互联网发展提速，工业互联网是 5G 重要应用领域之一。工信部印发的《工业互联 网专项工作组 2020 年工作计划》指出，要从五方面提升工业互联网的基础能力，包括 要推动基础电信企业建设覆盖全球所有地市的高质量外网，计划在年内打造 20 个企业 工业互联网外网优秀案例；鼓励工业企业升级改造工业互联网内网，预计于今年年底打造 10 个标杆网络，推动 100 个重点行业龙头企业、1000 个地方骨干企业开展工业互联 网内网改造升级。

3.2 边际变化二：公网专网优势结合齐发力，助力构建极致工业互联网 

工业领域网络升级需求巨大。根据诺基亚的数据，2019 年全球有近 1500 万家企业和场 所具有潜在 4/5G 专网需求，其中工业制造领域需求最大，有超过 1000 万家工厂，其次 是仓库，有 330 万个。若在每个场所仅部署一个 5G 基站，全球就有 1458 万个潜在的 5G 基站需求，这意味着 4/5G 专网基站的市场规模至少是过去的 2 倍，将为设备商带来 成倍的收入增长。而 ABI Research 的一份报告指出，随着 5G R16 标准冻结以及后续 R17 的到来，未来 5G 专网市场将持续攀升，工业领域网络升级需求巨大。

随着 5G R16 版本的冻结，5G 和工业互联网的融合将进一步提速。企业在构建 5G 网络时，通常有两种选择：一种是基于 5G 公网，通过网络切片技术，将用户属于直接传送 到用户内网；另一种则是通过国家分配的专用 5G 频段，企业自建 5G 专网。目前我国尚 未针对 5G 专网分配频谱，业内关于工业领域采用 5G 切片技术还是采用专用频谱自建 5G 专网存在一定讨论，从工信部 2020 年 3 月 24 日发布的《关于推动 5G 加快发展的 通知》来看，对两种形式都给予了支持，未来工业领域更有可能是二者互相结合互补， 针对不同场景采用不同方案，专网通信制式升级速度将加快，公网专网统一的可能性也 会更大。

共享频谱采用 5G 专网频段，指的是政府专门为垂直行业分配或预留的 5G 专网频段，通 常运营商不能使用这些频段。目前，日本、英国、德国、芬兰、法国等国家已经为垂直 行业分配了 5G 专网频段，企业只需申请并支付一定的频率使用费就可使用。共享频谱 指企业采用 5G 专网频段或非授权频谱，部署一张完全独立 5G 公网的，包括核心网、基 站和 MEC 的完整的 5G 专网。授权频谱 5G 专网指运营商基于授权频谱帮助企业建设 5G 专网。

我国专网主要集中在军工、铁路和电网，未来在其他工业/垂直行业领域有望加速落地。我国专网主要集中在军工、铁路系统和电网系统，通常相较公网通信制式落后 1-2 代。随着 5G 标准的冻结，专网有望迎来升级浪潮，包括铁路通信专网，电网专网在内的通 信专网未来将进入加速建设期。而随着广东省工信厅向国家申请专用频段建设 10 个以 上 5G 专网，以及教育部表示正会同工信部研制 5G 教育专网建设方案，我们认为未来公 网和专网将齐发力，针对不同需求共同打造极致工业互联网，工业互联网网络层将更加 趋于成熟。

3.3 边际变化三：云+边+AI 有机结合，助力工业领域实现数字内循环 

相比 2015 年，近年来伴随着移动互联网的进一步成熟和流量的持续增长，云计算已建 立起成熟的商业模式，实现了长期有效的高速发展。根据 Gartner 的数据，全球云计算 市场在 2019 年达到 1653 亿美元的规模，未来将继续维持 20%左右的增速。而根据 IDC 的数据，我国云计算市场规模在 2019 年达到 608 亿元，未来还将持续保持高速增长。

边缘计算作为云计算的补充，正被越来越多的接受。与集中式的云计算相比，边缘计算 则更具分布性，通过边缘端进行数据采集，如摄像头、传感器等，将获取的大量数据在 边缘端进行数据清洗筛选，将清洗后的有效数据传至云端进行大数据处理分析，并将结 果反馈给边缘端，实现云边端的有机结合，节省网络资源的同时提高了云端计算效率， 帮助企业进行更高效正确的决策。

云+边+AI 有机融合，大幅提升工业效率。据市场研究机构 IDC 预测，到 2020 年全球 超过 50%的物联网数据将在边缘处理。而边缘设备只能处理局部数据，无法形成全局认 知，因此实际应用中仍然需要借助云计算平台来实现信息的融合。现阶段大型工厂在数 字化、智能化改造的过程中面临的核心问题之一是如何规模化提升产品质量和良品率， 从而降低原材料消耗和人工成本投入。企业通过创建基于云边协同的计算平台，将 AI和深度学习等技术应用于工厂产品质量检测，根据英特尔的工业互联网案例显示，相较 于人工操作，云边协同能将效率提升至少5倍，产品缺陷类型的检测率也提升到了100%。

3.4 边际变化五：物联网及工业自动化领域取得长足进步 

近年来物联网发展迅速，整个产业处于高速成长期。得益于 5G 的 uRLLC（高可靠低时 延连接）和 mMTC（海量物联）两大特性将逐渐发挥出其功能。3G、4G 更多的实现的 是人与人之间的连接，而 5G 将是万物互联的新时代，整个物联网领域正在高速发展， 其中包括像车联网、智慧城市、智慧家居等空间巨大的垂直领域正处于行业发展的关键 时期，而物联网在工业领域将发挥前所未有的作用。

我国主导的 NB-IoT 正式纳入 5G 标准，我国物联网产业阶段继续高速前进。ITU 在 2020 年 7 月 10 日召开的远程会议宣布：3GPP 5G 技术（含 NB-IoT）满足 IMT-2020 5G 技术 标准的各项指标要求，正式被接受为 ITU IMT-2020 5G 技术标准。这标志着中国 5G 产 业链主导的 NB-IoT 技术，正式被纳入国际通用标准。随着 5G 规模商用，基于 NB-IoT+4G+5GNR 的几大核心物联网技术将承担起开启万物互联的责任，承载起未来满 足大规模物联网场景应用的需求。随着此技术正式纳入全球 5G 标准，我国相关企业在 物联网领域有望施展继续大展身手，扩大领先优势。

工业自动化领域始于上世纪 90 年代，发展至今已达到或接近世界领先水平。上世纪 90 年代诞生了数家以自主创新为主的 DCS 专业化公司，如北京和利时、上海新华公司及杭 州中控技术等，我国工业自动化由此开启了自主创新的蓬勃发展期，这些公司不仅占据 了一定的市场份额，积累了发展的资本和技术，同时也使得国外引进的控制系统价格大 幅度下降，为我国工业自动化的推广事业做出了贡献。目前我国工业自动化技术、产业 有了很大的发展，行业技术水平已经达到或接近世界先进水平，国内已经能自主提供高 精度的自动化仪表、具备国际先进水平的控制系统以及先进工业软件；在工业自动化的 现场总线关键技术领域还拥有了我国制定的 EPA 国际标准。

工业自动化领域技术涵盖先进制造技术、计算机技术、检测技术、网络技术、自动化技 术、微电子技术等多个学科，具有多学科交叉的技术特点。随着 AI、大数据、云计算的 迅速发展以及 5G 物联网时代的到来，控制技术的高速发展和企业信息化进程的推进， 工业自动化系统集多种新一代信息技术、多种基础学科的特点愈加显著，呈现出越来越 复杂、创新技术不断叠加的特点，涵盖了从现场设备层的自动化仪表、过程控制层的控 制系统、制造执行系统层的综合优化调度与协调、企业管理层的企业综合管理信息系统 以及综合四个层级与新一代信息技术结合的智能制造解决方案等。

3.5 边际变化六：工业软件迅猛发展，国产力量兴起打好坚实基础 

工业软件市场规模大，我国市场持续高速增长。根据 Gartner 的数据，2018 年全球工业 软件市场规模达到 3893 亿美元，同比增长 5.19%。根据工信部数据，我国工业软件市 场规模持续高速增长，在 2019 年市场规模达到 1720 亿元，整体市场空间不断扩大。从 工业软件的市场规模可以看出，整个行业需求旺盛，成长动力足。

工业软件是用于支撑工业企业业务和应用的软件，是工业生产提质增效的重要工具。工 业软件可分为运营管理、生产控制、研发设计、协同集成和嵌入式工业软件几大类别， 其本质是将特定工业场景下的经验知识，以数字化模型或者专业化软件工具的形式积累 沉淀下来，连接起设计与制造，用可视化的方式规划和优化全生命周期的制造过程。

工业软件是工业互联网的核心。工业软件能够对工业流程进行数字化表达，打通各生产 环节，建立起数字孪生，工业互联网利用边缘设备和物联网收集工业大数据，工业软件 则负责工业大数据的处理和利用，将海量工业数据进行归纳学习进行数据反哺生产，实 现工艺与管理流程的优化，大幅提高生产效率，提高产品质量与良率。

进口依赖强，国产工业软件较为薄弱。我国在工业软件方面相较国际起步更晚，且由于 知识版权保护意识较差，破坏了商业竞争环境，进而挤压了国产软件市场空间，导致正 版国产软件难以发展壮大。高端 CAD、CAE、MES、PLM 等工业软件是产被西门子、达 索、PTC、ANYSY 等国外厂商垄断，其中核心工业软件领域中的 CAD 研发设计类软件， 德国西门子、法国达索、美国 PTC 及美国 Autodesk 公司在我国市场占有率达到 90%以 上，国内厂商如中望软件等市占率不到 10%。

近年来国产工业软件发展迅速，为我国工业互联网发展起到良好支撑作用。近年来我国 对科技领域的自主可控重视程度不断提升，工业软件是重要突破环节，政策层面加强对 工业软件的引导与支持，不断涌现出在垂直领域具备顶尖水平的企业。诸如中控技术、 中望软件、柏楚电子、广联达、芯愿景等优秀的国产厂商在各自领域实现国产软件技术 突破，以及如能科股份、宝信软件、用友网络等厂商在工业互联网的不断耕耘，国产自 主可控夯实了我国工业互联网发展的基础。