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工业自动化报告:千亿市场容量、国产替代提速、新兴市场涌现,利好自动化仪表行业

浏览量:1131   发表时间:2023/03/23

    1、工业自动化:千亿赛道,工业自动化重要场景之一

    

    1.1、行业简介:工业自动化重要场景之一,分感知、控制、管理三层结构

    

    流程工业主要是通过对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学工艺,使原材料增值,典型行业如石化、化工。离散工业主要是通过对原材料的物理形状进行改变和组装,获得最终产品,典型行业如机械、包装。

    

    流程工业自动化是工业自动化重要场景之一,通常使用过程自动化方案。工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下,按预期的目标实现信息处理和过程控制的统称。工业自动化系统可以分为过程自动化(PA,Process Automation)和工厂自动化(FA, Factory Automation)。过程自动化主要控制系统是 DCS(Distributed Control System,集散控制系统),配合自动化仪表,控制流程工业的生产过程,实现自动加工和连续生产,提高流程工业的生产效率。

    

    工厂自动化则主要使用 PLC(Program Logic Control,可编程逻辑控制器)与伺服系统,控制制造业的加工过程,提高机械制造和组装效率,主要用于离散工业。

    

    流程工业自动化系统自上而下分为管理层、控制层、感知层,其中:

    

    管理层主要包括企业资源管理、资产管理、能效管理、生产过程管理等网络操作系统。

    

    控制层主要由通信网络、控制站、操作站等构成。控制系统是控制层的核心,一般可分为集散控制系统(DCS)、安全仪表系统(SIS)和网络化控制系统。其中,DCS 系统用于实现流程工业生产过程的自动控制和监视管理,SIS 系统保障工厂的安全运行,网络化混合控制系统融合 DCS 系统、逻辑控制器以及分布式控制单元,实现管控一体化。

    

    感知层主要由安装在生产现场的各种自动化仪表组成。自动化仪表是指安装在工业生产现场的,用于测量压力、流量、温度、物液位等工艺参数或控制的仪表。

    

    管理层、控制层、感知层协同作用实现流程工业的自动化,其中管理层主要负责生产规划、生产监控和生产调度;控制层担负生产信息分析、故障诊断、生产指令发布、生产管理等;感知层的主要作用是采集现场数据,并将生产现场的信息传送给控制层,或执行控制层的指令。

    

    

    1.2、行业特征:千亿市场容量,下游以石化、化工、电力行业为主

    

    2021 年中国工业自动化部件市场规模 2923 亿元,同比增速达 16.8%。根据 MIR睿工业,工业自动化部件包含控制及显示、网络和电源、运动控制、驱动产品、传感器、过程测量仪表、执行机构、工业元器件、工业软件等。2021 年,我国工业自动化部件市场规模为 2923 亿元,同比增长 16.83%,2017-2021 年复合增速达 5.92%,预计 2022 年我国自动化市场规模将达到 3196 亿元,同比增速为9.34%。

    

    工业自动化分为 OEM(Original Equipment Manufacturer,原始设备制造商)和 EU(End User,终端用户)两大类市场。其中,OEM 市场主要是离散工业相关行业组成,如 3C、锂电、半导体、机床、机械等行业,EU 市场主要是流程工业相关行业组成,如化工、冶金、石油、电力等。我们可以通过 EU 市场规模和增速推算流程工业自动化市场的大致情况,根据 MIR 睿工业数据,2021 年我国EU 市场规模为 1721 亿元,同比增长 10.32%,2017-2021 年复合增速达 4.04%。

    

    2021 年流程工业自动化各细分板块增速较高。根据中国工控网数据,2021 年高级传感器和通用传感器增长最快,分别实现同比增速 38%、35%。DCS 作为实现流程工业自动化不可或缺的控制系统,2021 年同比增长 18%。此外,压力、温度、液位、流量仪表分别同比增长 20%、18%、16%、22%,水质分析仪与气体分析仪分别同比增长 15%、16%,调节阀同比增长 13%,增速均较高。

    

    流程工业自动化下游分布较为集中,化工、电力、石化三大行业合计占比超80%。我们以 DCS 系统观察流程工业自动化下游分布情况,根据华经产业研究院数据,2021 年 DCS 系统下游行业中,化工、电力、石化行业分别占比 37.24%、23.63%、19.43%,合计占比达 80.3%,分布较为集中。

    

    2017-2021 年间石化、化工、冶金自动化市场规模增速较快。参考中国工控网统计的项目型市场各行业自动化市场规模增速,2017-2021 年,石化行业自动化市场增速最高,约 20%,冶金、化工行业增速也相对较高。单看 2021 年,化工行业自动化市场增速最高,约 25%,冶金、矿业、公共设施、石化行业增速也相对较高。

    

    

    2、自动化仪表:国产替代提速,增量市场可期

    

    2.1、自动化仪表:流程工业自动化感知层,分测量、控制、执行、显示四类

    

    从行业分类看,自动化仪表行业属于仪器仪表行业,工业自动控制系统装置制造分支。据上海仪器仪表行业协会统计数据,2019-2021 年仪器仪表行业的主营业务收入规模逐渐提升,由 2019 年 7243 亿元增加到 2021 年 9101 亿元,年复合增长率为 12.1%。其中,工业自动控制系统装置制造行业营收由 2019 年 2512 亿元提升至 2021 年 3685 亿元,年复合增长率达 21.1%,增长更快。

    

    从流程工业自动化系统角度看,自动化仪表位于感知层,可分为测量仪表、控制仪表、执行器、显示仪表。

    

    在流程工业自动化生产过程中,检测仪表能够测量温度、压力、流量、物位以及物料的成分、物性等工艺参数,并将被测参数的大小成比例的转换成电的信号(电压、电流、频率等)或气压信号,变送器负责将传感器输出的非标准电信号或直接测量的非电量转换成标准电信号。

    

    显示仪表能将从检测仪表获取的信息指示或记录下来;控制仪表在接收到检测仪表的测量信号后,经过放大、积分、微分等运算,向执行器发出调节信号;执行器在接收到控制仪表或操作人员的指令后,能够通过执行机构带动阀门运动,进而实现对于生产过程的闭环控制。

    

    借助工业自动化仪表,能够实现在任何时刻准确了解工艺过程的全貌,并进行控制,进而保证生产过程顺利进行,并以高的生产率、小的消耗生产出合格的产品。