促进我国工业自动化行业发展的思考

陈贇

由于5G技术、物联网、人工智能技术的逐渐成熟与商业化应用，全球工业行业正经历从工业3.0到工业4.0的升级发展。工业3.0的本质是自动化，将人从繁琐重复的劳动中解放出来，并远离易燃易爆、高温高压的各类危险生产场景。工业4.0的关键是智能化，它利用AI、大数据等信息技术帮助企业充分利用过去积累的关于工艺技术、设备技术、运营技术等多方面的数据，实现安全生产、节能减排、降本增效等需求。经济全球化加剧了市场竞争，制造业的智能化、柔性化、无人化成为发展趋势，因此，工业自动化行业有着广阔发展空间。

一、加快发展我国工业自动化行业的意义

（一）提高我国工业核心竞争力的需要

我国是工业大国，但还不是工业强国，高端装备制造自主能力与世界发达国家有一定差距。工业自动化行业是工业的基础行业，对提高产品质量、提高企业效率、促进传统产业升级具有重要意义。当前，许多发达国家都积极制定促进工业自动化发展的规划，如“德国工业4.0”规划，美国“国家制造创新网络”，日本“创新产业结构计划”，着力提升本国工业的自动化水平，提高本国产品全球核心竞争力。2015年5月，我国《中国制造2025》提出，力争通过“三步走”实现制造强国的战略目标。2021年12月，《“十四五”智能制造发展规划》提出，到2025年，70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化，建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂；智能制造装备和工业软件市场满足率分别超过70%和50%，培育150家以上专业水平高、服务能力强的系统解决方案供应商；完成200项以上国家、行业标准的制修订，建成120个以上具有行业和区域影响力的工业互联网平台。

（二）有利于缓解劳动力结构性短缺问题

我国人口老龄化趋势日益明显，人口红利逐渐消减，由此带来企业用工成本提高、劳动力结构性短缺等问题。一是人口红利发生改变。根据国家统计局数据，2017—2020年我国人口出生率分别为12.43‰、10.94‰、10.48‰、8.52‰，可以看出2020年的人口出生率下降幅度较明显，接近2‰的比例。根据中国发展基金会发布的报告预测，到2022年左右，我国65岁以上人口占总人口比重将达到14%，实现向老龄社会的转变。与之相对应的，则是我国适龄劳动力占比下降，制造业就业人员比例持续降低。二是人工成本上升。根据国家统计局数据显示，我国城镇单位就业人员年平均工资由2017年的74318元增加到2020年的97379元，增长幅度达31.03%，但与全球先进工业国相比仍然偏低，预计人工成本快速上涨的趋势难以改变。人工成本的不断上涨迫使部分制造业企业开始采用自动化程度更高的生产设备，以抵御人工成本不断上涨带来的不利影响，从而增加对工业自动化产品的需求。三是人们的思想观念发生转变。劳动不是为了谋生，而是为了生活幸福。当前，更多的人不愿意从事简单重复的劳动，更是拒绝从事繁重危险的工作。工业自动化恰是解决我国劳动力结构性短缺的主要措施，可以通过“机器换人”，大规模运用自动化设备来大幅降低制造业从业人口数量。

（三）有利于适应消费升级大趋势

随着我国经济的不断发展，终端消费者对产品的需求多样化和定制化程度不断提升，生产环节、工艺难度和制造水平都在相应增加，制造业厂商对产品质量、效率、精度以及成本的要求越来越高，传统人工操作的误差及安全性风险导致制造业厂商对自动化生产需求强烈。我国是世界上煤炭、钢铁、铁矿石、氧化铝、铜、水泥的主要消耗国，同时也是世界上最主要的能源消费国。与传统生产线相比，工业自动化生产线原材料利用率、生产效率、产品优良率较高，这有助于降低能耗与污染物排放，实现我国“双碳”目标。

二、我国工业自动化行业发展存在的问题

经过多年的发展，我国一些优秀厂商自动化研发水平不断提高，逐步缩小与国外品牌的差距，并借助国内制造业升级带来的机床、电子制造设备、纺织机械、医疗设备等领域发展的契机，加快了对国外品牌的替代速度，国内厂商的市场份额持续扩大（见图1）。但总体上讲，我国工业自动化行业仍然存在发展的短板，需予以重视。

图1 2008—2021年我国工业自动化市场规模及增长

（一）我国工业自动化整体水平仍然不高

虽然，我国工业互联网平台连接工业设备总数达7300万台，工业App突破59万个，5G基站140多万个，工业机器人2021年销量超过26.13万台，占全球销量比例超过50%，但我国工业的自动化整体水平仍然不高。我国制造业数字化的渗透率现在还仅为19.5%，不仅低于发达国家33%的平均水平，与制造强国德国（45.3%）也存在差距。据工业和信息化部两化融合公共服务平台统计，2019年度我国智能制造就绪率仅为7.9%，大多数制造业企业仍处于基础自动化阶段。目前我国不同区域、不同行业及不同企业的自动化水平差异明显，数字化发展不平衡，智能解决方案收入主要来自化工、石化、制药食品、电力及公用事业五大行业，仅化工、石化占比就达70%。

（二）工业自动化行业本土品牌仍然较弱

如表1、表2所示，我国工业自动化行业代表性公司收入和利润规模较小，与全球头部企业相比，差距较大；营业利润年间波动较大；主业不聚焦，做多个细分行业，且几个细分产品营收占比都较大，与专精特新的发展方向不一致；这些公司成立时间均较短，缺乏积累，而许多世界头部企业有着百年发展历史，技术积累雄厚。

表1 工业自动化行业世界头部企业情况

表2 我国工业自动化行业代表公司主营情况

根据《2021年中国工控自动化市场分析报告》，当前，我国可编程序控制器（PLC）市场国产化率最低，通用运动控制器市场国产化率最高，中高端市场份额尚被国际厂商占据。从整体来看，本土品牌的技术成熟度与外资知名品牌相比还有一定差距，产品规格和种类也有待进一步丰富，外资品牌市场份额高达60%以上（见图2）。

图2 2009—2018年我国工业自动化本土品牌市场份额变化情况

（三）工业自动化行业技术创新仍需发力

工业自动化行业核心技术仍有待突破，2018年以来，美国将我国多家科技企业列入实体清单。在硬件入口方面，脸谱（Facebook）旗下的Oculus2021年第一季度的出货量已经占到全球VR/AR头显出货量的75%。英伟达（Nvidia）在图像处理芯片（GPU）领域具有较高的话语权与主导权。人工智能方面，谷歌、Facebook、亚马逊、微软等科技巨头纷纷布局基础算法框架，开发TensorFlow、MXNet、CNTK、Caffe等一批主流人工智能算法框架。

总体来看，目前我国高端芯片的稳定、规模化生产能力有待增强，制造方面虽有半导体巨头纷纷设厂，但以封装测试为主，制造工艺落后于部分发达国家。我国高端机床及核心零部件仍依赖进口，截至2021年，国产高端数控机床系统市场占有率不足30%。国产精密机床加工精度目前仅能达到亚微米，与国际先进水平相差1—2个数量级。一是高端机床的精密数控系统主要来源于日本、德国；二是主轴主要来源于德国、瑞士、英国等国家，国产企业已具备一定生产能力，但技术仍需迭代提升；三是丝杠主要来源于日本；四是刀具主要来源于瑞典、美国、日本等国家，国产刀具材料落后，寿命和稳定性不高，平均寿命只有国际先进水平的1/3—1/2。

工业机器人中技术难度最高的三大核心零部件分别是减速器、伺服系统和控制器，根据中商产业研究院数据，目前我国的减速器市场、伺服电机市场、控制系统市场多被海外品牌占据。在工业机器人下游行业中，汽车行业是工业机器人下游应用占比最高的行业，约占整个工业机器人市场出货量的35%，受制于技术水平等因素，国内汽车厂商使用的机器人以外资品牌为主，其中ABB、库卡、发那科、安川市场占有率合计超过80%。

三、促进我国工业自动化行业发展的建议

（一）高度重视技术原始创新

我国工业自动化行业公司与世界头部企业相比，根本差距不在制造水平，而在技术水平，尤其是基础算法、芯片制造方面，因此，要组织力量进行技术攻关，进行原始创新和不断积累，摒弃有些头部企业“短平快”的发展思路。我国正在制订的未来国家中长期科技发展规划中把工业自动化的基础技术、核心技术攻关纳入其中；工业自动化行业的公司，尤其是领军企业一方面要加大研发投入，有效提升研发投入强度，另一方面要善于借力，加大与国家重点科研院所和高校进行合作研发，实现产学研一体化发展。

（二）加快我国新基建的建设

工业自动化需要数据采集和互联互通，这需要相应的新基建建设。新基建是数字经济的发展基石，为我国数字化转型提供底层支撑。加快工业互联网发展，5G网络、工业互联网、物联网、人工智能、大数据中心等新型基础设施需成为重点投资领域，通过建设以5G、算力网络、智慧中台为重点的新型信息基础设施，构建“连接+算力+能力”新型信息服务体系，协同推进数字产业化和产业数字化，赋能传统产业转型升级。

（三）提升工业自动化渗透率

经过多年的发展，我国已基本实现工业机械化，但距离工业自动化还有很大差距。由于我国工业门类众多，各行业特点有所不同，工业自动化各行业发展存在不平衡现象，如电力、汽车、石化、电子等行业渗透率高，而采矿业、农副食品加工业、纺织服装等行业相对较低。可见，工业自动化渗透时会因各行业情况特殊、缺乏相关数据或专有技术而受到制约。另外，我国工业中小企业数量众多，资金实力不足，面对工业自动化产品高昂价格和高额服务费用望而却步。因此，提高工业自动化渗透率需要工业自动化行业加大研发投入，不断开发新应用场景，并通过大规模应用降低产品或服务成本，使价格更加亲民。另外，各级政府要通过优惠税制、优惠贷款、减税等多项政策支持大量中小工业企业能享受工业自动化的红利。可考虑，对国家重点高新产业园区考核中增加工业自动化渗透率指标。

（四）充分发挥产业基金作用

许多地方政府成立产业基金等扶持半导体和高端装备制造业等产业发展。但实践来看，这些产业基金多注重保值增值，往往在2、3年内就退出兑现。这种运作方式不利于相应实体企业发展。建议国家或地方政府改变对产业基金的考核方式，从注重财务收益为主转向功能作用的发挥为主，使产业基金愿意立足长远，从而使实体企业能安心研发，进行原始创新和技术积累。产业基金要针对工业自动化行业关键技术，如基础工业软件、高端机床和工业机器人核心零部件等重点投资和扶持。

（五）把各项规划落到实处

为鼓励我国工业自动化行业发展与创新，国家近几年印发了《关于深化新一代信息技术与制造业融合发展的指导意见》《关于支持“专精特新”中小企业高质量发展的通知》《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年)》《“十四五”智能制造发展规划》《“十四五”机器人产业五年发展规划》等产业政策，为工业自动化行业的发展提供了明确、广阔的市场前景。政府要充分发挥引导市场的作用，积极推动这些产业规划落地。为此，要建立考核目标责任制，把规划的各项目标任务细分落实到具体部门，具体年份或月份，适时检查、考核、评比和奖惩。