工业控制及工业软件领域发展情况
思瀚产业研究院    2023-02-04

随着全球新一轮科技革命和产业变革深入发展，新一代信息技术与先进制造技术加速融合，为制造业高端化、智能化、绿色化发展提供了历史机遇。目前全球科技和产业竞争更趋激烈，大国战略博弈进一步聚焦制造业，美国“先进制造业领导力战略”、德国“国家工业战略 2030”、日本“社会 5.0”和欧盟“工业 5.0”等以重振制造业为核心的发展战略，均以智能制造为主要抓手，力图抢占全球制造业新一轮竞争制高点。

（1）工业智能化

工业智能是人工智能技术与工业融合发展形成，贯穿于设计、生产、管理、服务等工业领域各环节，实现模仿或超越人类感知、分析、决策等能力的技术、方法、产品及应用系统。当前，以智能化为核心的新一轮科技产业变革兴起，人工智能技术与社会各领域不断融合已经是大势所趋，正逐步改变现有产业形态、商业模式和生活方式。当前，我国制造业已转向高质量发展阶段，制造业智能化升级需求是工业智能发展的根本驱动，升级的最终目的，是从数字化、网络化转而最终实现智能化。制造业正处在由数字化、网络化向智能化发展的重要阶段，

工业智能成为企业转型升级的有效手段，也是打通智能制造最后一公里的关键环节。工业网络是工业数字化、智能化建设的基础，是构建工业环境下人、机、物全面互联的关键基础设施。通过工业互联网网络可以实现工业研发、设计、生产、销售、管理、服务等产业全要素的泛在互联，促进各类工业数据的开放流动和深度融合，推动各类工业资源的优化集成和高效配置，加速工业数字化、网络化、智能化发展。此外，总线技术、5G、TSN 等工业网络技术不断发展与行业应用，保障了不同工业领域对数据传输的高带宽、实时性、可靠性、高效灵活性要求。

边缘计算是工业智能化建设的核心技术，边缘计算为工业智能化数据管理和计算提供技术支撑，实现数据在网络边缘侧的分析、处理与储存，不仅减少了对云端依赖，也提高了数据的安全性。而边缘控制器，正是顺应工业互联网技术和工业智能化发展的新产物。边缘控制器通过集成用户管理、网络、安全性和硬件接口，创建一个应用程序和工具的生态系统，可以为用户提供比以前更丰富的功能。根据《CONTROL ENGINEERING China（控制工程中文版）》杂志相关内容，在工厂环境中，边缘可编程工业控制器正在取代 IPC 和传统 PLC，提高现有自动化系统的效率，同时降低复杂性和拥有成本。

“十四五”规划指出，要协同发展云服务与边缘计算服务，加强人工智能、5G、大数据、边缘计算等在工业领域的适用性技术研发，推动人工智能、大数据、区块链、边缘计算等新兴技术应用。

（2）软件定义控制

近年来，以云计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能、区块链为代表的新一代信息技术进入跨界融合的繁荣期，呈现出“网构化、泛在化、智能化”的新趋势，并不断催生新平台、新模式和新思维。在数字经济时代，软件技术已经成为企业核心竞争力，不仅引领信息技术产业的变革，在传统工业领域中的存在比重和重要性也在不断加大，在支持传统领域产业结构升级甚至颠覆式创新的过程中起到核心关键作用，并进一步加速重构全球分工体系和竞争格局。

软件定义是实现人机物融合环境下软件“基础设施化”的重要技术途径，人机物融合环境下，万物皆可互联，一切均可编程，正在成为信息化的主要发展脉络。早在 2008 年，斯坦福大学提出“软件定义网络”（SDN），将网络设备的管理控制功能从硬件中分离出来，成为单独软件控制层，为上层应用提供统一的管理视图和编程接口，用户可以对网络设备进行任意编程从而实现新型的网络协议、拓扑架构而不需改动网络设备本身，满足上层应用对网络资源的不同需求。此后，SDN 逐渐被广泛应用于数据中心的网络管理，重新“定义”了传统的网络架构，甚至改变了传统通信产业结构。在 SDN 之后，又陆续出现了软件定义的存储、软件定义的环境、软件定义的数据中心等，针对泛在化资源的软件定义正在重塑传统的信息技术体系，成为信息技术产业发展的重要趋势。

在工业领域，工业控制处于自动化向智能化、单一化向系统化变革的关键期。随着制造业市场竞争加剧、技术进步和消费结构升级，产品个性化、定制化、时效性需求逐步提升，制造业生产模式由大规模刚性生产转变为“多样化、小规模、周期可控”的柔性生产，工业控制需要高灵活性、可扩展性和实时性的软件定义。

以操作系统为核心软件平台的软件定义控制，通过将传统硬件控制功能解耦，完成软硬件分离，以软件配置硬件资源，实现硬件资源虚拟化和管理功能可编程；其在传统 PLC 等硬件控制的传感信号处理基础上，实现工业视觉、语音等新工业数据处理与智能化控制，解决传统硬件控制的开放性、可扩展性及兼容性问题，满足智能制造的工业智能化需求。在“工业互联网”、“工业 4.0”和“制造强国”的国家战略下，软件定义将成为核心竞争力和支撑技术，为制造业赋予数字化、网络化、定制化、智能化的新属性。

（3）国产化发展与机遇

在工业控制领域，国内 PLC 市场外资品牌占据主导地位，依靠自身强大的技术与行业实力，外资品牌持续获得较高的毛利率与市场份额。据普华有策数据显示，2020 年国内 PLC 市场中德国西门子的市场占有率高达 44.3%，独揽近一半国内 PLC 市场份额；德国西门子、三菱、欧姆龙集团、罗克韦尔、台达和施耐德 6 大外资品牌 2020 年在国内 PLC 市场的占有率高达 83%，本土 PLC 厂商市场占有率不足两成。

在工业软件方面，国产品牌整体市场占有率低。根据中国工业技术软件化产业联盟数据统计，95%的研发设计类工业软件依赖进口，生产制造类工业软件国产品牌占据 50%的市场，工业软件的国产化替代空间大。

（4）发展潜力与市场空间

2014-2019 年，工业控制领域安全政策与规范标准不断出台，国家对于工控安全的政策逐步加码，标准快速落地，为我国工控安全发展提供了良好的产业环境。2017 年是工控行业爆发年，国内工控行业市场规模达到约 1,858 亿元，2021年上升至 1,982 亿元。

数据来源：工控网、思瀚产业研究院

在工业企业转变发展模式、加快两化深度融合成为大势所趋，工业软件以及信息化服务的需求将继续增加，中国将继续保持着全球工业软件市场增长主力军的地位。工信部数据显示，中国工业软件市场规模不断壮大，2021 年我国工业软件产品实现收入 2,414 亿元，同比增长 22.29%。

来源：工信部

来源：思瀚 东土科技