工业自动化——智能制造的“明珠”
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工业自动化，又称工业控制自动化（工控自动化），是指将自动化技术运用在机械工 业制造环节中，实现自动加工和连续生产，提高机械生产效率和质量，释放生产力的作业 手段。工业自动化的发展依赖于信息技术、计算机技术和通信技术的深度融合，自动化技 术在很大程度上扭转了传统作业模式，加速了传统工业技术改造。工业自动化上游行业是 电力电子元器件，下游行业主要包括 OEM（代工）型市场和项目型市场。
通过需求动力的不同来源，全球工业自动化发展历程可以分为以下三个阶段：第Ⅰ阶段（40 年代-60 年代初）：此阶段主要为单机自动化阶段，市场上各种单机自动化加工设 备涌现，并不断扩大应用和向纵深方向发展，典型成果和产品包括硬件数控系统的数控机 床。第Ⅱ阶段（60 年代中-70 年代初期）：此阶段主要以自动生产线为标志，在单机自动 化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现；同时，软件数控系统出现并用于机床，CAD、 CAM 等软件开始用于实际工程的设计和制造中。第Ⅲ阶段（70 年代中期-至今）： 20 世 纪 70 年代初期，美国学者首 次提出 CIM 概念，CIM 是一种实现集成的相应技术，即把分 散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体，而作为实现集成的相应技术，并行工程 自 20 世纪 80 年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域，并将进一步促进单元自动化技 术的集成，该阶段的典型成果和产品包括 CIMS 工厂和柔性制造系统（FMS）等。
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工业自动化产业链零部件数量众多，各部分市场规模和增速差异较大。具体来看，低压变频器、伺服电机、减速器、传感器和过程仪表价值量较高；分环节来看，控制系统和 执行系统规模较大。工业自动化市场规模总体保持上升趋势，中国2021年市场超过2000亿元，为排除疫情造成的影响，我们选取2021年和2019年的指标进行对比发现，国内工业自动化市场规模 CAGR超过30%，整体市场规模增长较快。
一、工业自动化的关键核心，PLC 和 CNC 为关键
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控制系统是工业自动化的核心大脑，更是决定输出产品功能和性能的主要因素。其主 要任务是控制自动化设备在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。控制系统主要包括硬件和软件两部分：硬件部分是工业控制板卡，包括主控单元和部分信号处理电路；软件部分主要是控制算法、二次扩展开发等。控制系统主要包括 PLC、DCS、数控系统（CNC）、IPC等。
二、PLC：市场快速扩张，小型和中大型PLC差异较大
PLC是一种采用一类可编程的存储器，中大型PLC技术含量更高。PLC 用于其内部 存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 实质是一种用于工业控制 的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。PLC按照 I/O点数分类，可分为小型 PLC中型PLC 及大型 PLC；而按照结构形式分类，则可分为整体式和模块式。一般而言，I/O点数越多，控制关系越复杂，要求的程序存储器容量也越大，可编程控制器的指令及其他 功能也较多，能够适应大型、复杂的控制任务。
乘制造业复苏春风，PLC市场规模快速恢复。虽然2020年整体受到疫情影响全球经 济显著下滑，但是后疫情时代，制造业快速修复对国内市场带来正面影响，PLC市场持续复苏；此外，我国在“新基建”推动下投资力度不断加大，带动整体市场的需求向好。2020年中国PLC行业市场规模为 130 亿元，同比上涨11.68%，预计2018-2023 年年均复合增长率6.4%，保持稳定增长态势。
PLC 主要与下游产业深度绑定，小型与大中型 PLC 市场差异明显。PLC下游客户广泛分布于各个工业行业，包括流程型工业、离散型工业在内的钢铁、石油、电力、建材、汽车、机械制造、交通运输等领域，目前各下游行业的 PLC 应用均比较成熟。国内大中型 PLC 主要应用于项目型市场，产品的安全性、可靠性、稳定性和网络通信能力要求比较高，如汽车、冶金、电力、化工、建材等。据 MIR 统计，中国大中型 PLC 超过一半市场份额。 而小型PLC主要应用于 OEM 市场，如纺织机械、包装机械、起重机械、食品机械等器械设备，相比较大中型PLC应用来说，市场分布广泛，集中度相对分散。
三、人机界面：下游应用广泛，主要集中于OEM市场
系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，触摸屏为主要产品。HMI 连接PLC、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、 键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件 和软件两部分组成。HMI 主要分成三类，分别是触摸屏、平板电脑及文本终端。HMI 应用较广，项目型市场及 OEM 市场都有广泛应用。项目型市场中 HMI用量占整个HMI 市场规模的22.0%左右。传统项目型行业冶金、化工、电力、采矿等都是 HMI市场的主要行业。 OEM市场中，HMI 用量占整个HMI市场规模的78.0%左右。
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传统 OEM 行业纺织机械、包装机械、印刷机械、机床等都是 HMI市场的主要行业，其中纺织机械行业占据了相当大的比重，电子设备制造、液晶设备、半导体等行业市场份额不断扩大。
HMI 市场和 PLC 市场紧密相关，国内企业市占分散，国产替代率仍有待提升。由于 PLC 和 HMI 在功能上拥有较强的协同性，PLC 和 HMI 的生产形成深度绑定，从市场份额的分布上看，大型PLC厂商均在 HMI市场上占有一定份额，例如西门子、威纶通、欧姆龙等。在项目型市场，西门子以其行业领 先的工程能力、完善的产品线占据了较为强势的 地位，同时也促使其 HMI业务快速发展，进一步提高了市场占有率。威纶通和施耐德紧随 其后，也在国内市场占有一席之地，加上占比较小的三菱和欧姆龙，海外企业占比超过 50%。 国内企业占比较高的为昆仑通态，达到 12%，上海步科、信捷电气、台达（中达电通）紧 随其后，上述国内企业总市占率仅为 26%，HMI 的国内市场国产替代率仍有待提升。
四、国产化率快速提升
工业自动化国产替代整体仍处于有待提高的环境中，通过观察 2019年-2021 年市场规模变化的情况，我们发现部分环节增速较快。有些环节市场集中度较高，主要龙头拉动提升国产替代率；有些环节市场较为分散，市场前景广阔，可以通过充分竞争快速实现国产替代。
五、在产业链中重要性高
实现国产替代，应率先通过产业链中重要性高的环节突破，产业链环节的重要程度，首要体现为各环节的市场规模。产业链环节中，PLC、CNC、减速器、伺服、变频器、传感/仪表市场规模远高于其他环节，属于重要环节。（本文仅供参考，节选自新浪网，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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