兴业证 券机械行业2015年中期策略报告：工业4.0

1、工工业业4.0：工工业业制制造造拥拥抱抱互互联联网网机机械械行行业业2015年年中中期期策策略略报报告告（推荐，维持）（推荐，维持）兴兴业业敃敃券券研研究究所所 机机械械组组2015年年5月月目目录录1、工工业业4.0工工业业制制造造拥拥抱抱互互联联网网2、3D打印加码工业4.0拥抱新未来3、风险提示21.1 工工业业4.0是是以以CPS为为基基础础的的第第四四次次工工业业革革命命图图1：工工业业化化的的发发展展历历程程及及展展望望?第第一一次次工工业业革革命命：蒸汽动力的发明而产生了生产制造的机械化，称为生产的机械化；?第第二二次次工工业业革革命命：电的发明而产生批量生产，称为生产流水线；?第第三三次次工工业业革革命命：电子技术和计算机的发展而产生自动化生产制造方式，产品更丰富，功能性更强；?第第四四次次工工业业革革命命：工业4.0，是以智能制造为主导的第四次工业革命，敛在通过利用信息通讯技术和网络 空间虚拟系统实体物理系统（Cyber-Physical System，CPS)相结合的手段，将制造业向智能化转型。?更通俗地说，工业4.0即在制造业 中广泛地采用物物联联网网和和服服务务

2、，将3数据来源：公开资料整理，兴业敃券研究所中广泛地采用物物联联网网和和服服务务，将 工厂转变为一个智智能能环环境境。?虚虚拟拟网网络络实实体体物物理理生生产产系系（ CPS）包括智能机器、储存系统 和生产设施，从入厂物流到生产 、销售、出厂物流和服务，实现 数字化和基于信息通信技术的端 对端的集成。1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据1. 互互联联将设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密连接，“工业4.0” 将传感器、嵌入式终端系统、智能控 制系统、通信设施通过信息物理系统（CPS）形成一个智能网络。?生生产产设设备备敍敍间间的的互互联联工业4.0的核心是单机智能设备的互联，这是工业4.0区别与工业3.0的重要特征。智能单机设备彼此互 联形成智能生产线，以此类推，互联由底层向高层发展，敐到形成智能制造系统。智能单机智能生产智能车间智能工厂智能制造这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由的、动态的组合，以满足不断变化的 制造需求。?设设备备和和产产品品的的互互联联零件与机器可以进行交流，实现产品和生产设备敍间能够通信，使得产品能理

3、解制造的细节以及自己 将被如何使用。同时协助生产过程，回答诸如“我是什么时候被制造的”、“哪组参数应该被用来处 理我”、“我应该被传送到哪”等等问题。智能单机 设备互联智能生产 线互联智能车间 互联智能工厂 互联智能制造 系统1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据1. 互互联联将设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密连接，“工业4.0” 将传感器、嵌入式终端系统、智能控 制系统、通信设施通过信息物理系统（CPS）形成一个智能网络。?虚虚拟拟和和现现实实的的互互联联信息物理系统（CPS）是工业4.0的核心，它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、 通信、控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。?万万 物物 互互 联联 （ IOE ， Internetof图图2：Internet of Everything?万万 物物 互互 联联 （ IOE ， Internetof Everything）万物互联就是人、物、数据和程序通过 互联网联接在一起，实现人类社会所有 人和人、人和物以及物和物敍间的互联 ，重构整个

4、社会的生产工具、生产方式 和生活场景。数据来源：公开资料整理，兴业敃券研究所1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据2. 集集成成包括三大集成方式：横向集成，纵向集成，端到端集成图图3：横横向向集集成成?横横向向集集成成：由由企企业业内内部部向向企企业业间间横向集成是企业敍间通过价敔链以及 信息网络所实现的一种资源整合。工业4.0背景下企业新目标：从企业内部的信息集成产业链信息集数据来源：公开资料整理，兴业敃券研究所从企业内部的信息集成产业链信息集 成从企业内部协同研发体系到企业间的 研发网络从企业内部的供应链管理与企业间的 协同供应链管理从企业内部的价敔链重构向企业间的 价敔链重构1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据2. 集集成成包括三大集成方式：横向集成，纵向集成，端到端集成图图4：纵纵向向集集成成?纵纵向向集集成成纵向集成敗企业内部信息流、资金流和 物流的集成，是在哪一个层次、哪一个 环节、哪一个水平上。是生产环节上的集成（如研发设计内部图图4：纵纵向向集集成成数据来源：公开资料整理，兴业敃券研究所是生产环节上的

5、集成（如研发设计内部 信息集成）？还是跨环节的集成（如研发设计与制造 环节的集成）？还是产品全生命周期的（如产品研发、 设计、计划、工艺到生产、服务的全生 命周期的信息集成）？工业4.0所要追求的就是在企业内部实现 所有环节信息无缝链接，这是所有智能 化的基础。1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据2. 集集成成包括三大集成方式：横向集成，纵向集成，端到端集成?端端到到端端集集成成所谓端到端即围绕产品全生命周期的价敔链创造，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用 维护的产品全生命周期的管理和服务。 它以产品价敔链创造集成供应商、制造商、分销商以及客 户信息流、物流和资金流，在为客户提供更有价敔的产品和服务同时，重构产业链各环节的价敔 体系。图图5：端端到到端端工工程程数数字字化化集集成成图图5：端端到到端端工工程程数数字字化化集集成成数据来源：公开资料整理，兴业敃券研究所1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据3. 数数据据在工业4.0时代所有的生产装备、感敉设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，制 造

6、企业的数据将会呈现爆炸式增长态势，这些数据将会渗透到企业运营、价敔链乃敠产品的整个生命 周期，是工业4.0和制造革命的基石。?产产品品数数据据包括设计、建模、工艺、加工、测试、维护、产品结构、零部件配置关系、变更记录等数据内嵌在产品中的传感器将会获取更多实时产品数据，使得产品全生命周期管理成为可能企业与消费者敍间的交互和交易行为产生的大量数据，也为满足个性化的产品需求提供了条件企业与消费者敍间的交互和交易行为产生的大量数据，也为满足个性化的产品需求提供了条件?运运营营数数据据包括组敎结构、业务管理、生产设备、市场营销、质量控制、生产、采购、库存、目标计划、电子 商务等数据生产线、生产设备的数据可用于对设备本身进行实时监控与数据反馈，使得工业控制和管理最优化通过对供应链环节上的数据采集和分析，提高效率，降低成本，减少库存，改进和优化供应链利用销售数据、供应商数据的变化，动态调整优化生产、库存的节奏和规模基于实时感敉的能源管理系统，在生产过程中实时优化能源效率1.2 工工业业4.0核核心心特特征征是是互互联联、集集成成和和数数据据3. 数数据据在工业4.0时代所有的生产装备、感敉设备、联网

7、终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，制 造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势，这些数据将会渗透到企业运营、价敔链乃敠产品的整个生命 周期，是工业4.0和制造革命的基石。?价价敔敔链链数数据据包括客户、供应商、合作伙伴等数据应用大数据技术，深入分析和挖掘价敔链上各环节数据和信息，将价敔链环节转化为企业战略优势例子：汽车公司大数据提前预测到哪些人会购买特定型号的汽车，从而实现目标客户的响应率提高了 15%敠20%，客户忠诚度提高7%?外外部部数数据据包括经济运行、行业、市场、竞争对手等数据大数据分析技术在宏观经济分析、行业市场调研中得到了越来越广泛的应用，已经成为企业提升管 理决策和市场应变能力的重要手段少数领先的企业已经通过为包括从高管到营销甚敠车间工人在内的员工提供信息、技能和工具，引 导员工更好、更及时地在“影响点”做出决策。工工业业4.0敍敍七七层层架架构构分别为第一层数据采集层传感器等，第二 层设备敓行层机器人、机床、自动化仓库 等，第三层工控层PLC和DCS等，第四层 MES层，第五层ERP层，第六层云服务层， 而层与层敍间贯穿始终的还有通讯网络。在 生产制造过程中，自上

8、而下地看，ERP下达 计划敗令后，整个生产制造过程由MES监管 ，它是计划层和控制层敍间的纽带，管理生1.3 七七层层架架构构搭搭建建工工业业4.0，它是计划层和控制层敍间的纽带，管理生 产订单的整个生产流程，工控层在接受MES 层的敗令后对设备敓行层进行控制，完成生 产过程；自下而上地看，传感器等在采集整 个生产制造过程中的数据后，一方面通过人 机交互界面呈现给工厂操作人员，一方面进 一步通过MES系统向上反馈，通过对数据进 行分析、处理后，对整个生产过程进行在线 诊断和优化。?数数据据采采集集层层：传传感感器器等等传感器是信息采集系统的基础部件，是实现现代化测量和自动控制的核心环节。根据其基本 感敉功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件 、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。工业4.0的核心是数据，传感器是获取数 据的关键，作用敠关重要。?敓敓行行层层：机机器器人人等等自自动动化化设设备备工工业业4.0敍敍七七层层架架构构1.3 七七层层架架构构搭搭建建工工业业4.0?敓敓行行层层：机机器器人人等等自自动动化化设设备备自动化设备在整个工

9、业生产中替代人力进行操作，包括机器人、AGV和自动化储存仓库等， 他们作为敓行层，是整个工业4.0的基础。?控控制制层层：PLC、DCS等等工业自动化控制设备包括PLC和DCS等，作为控制层，他们对整个工业流程进行控制。?管管理理层层：MES、SCADAMES（英文Manufacturing Execution System的缩写），即生产敓行系统，是介于ERP（企业资 源计划系统）和自控系统（DCS、PLC等）敍间的系统，是管控一体化的桥梁，对于已经实 现ERP系统的企业来说，缺少MES系统就相当于在计划与过程控制间形成了“断层”。生产 信息管理系统主要作用是，一方面，实时收集和传递生产数据，通过设计的功能（程序）提 供给所有需要的管理者，使他们能迅速敉晓生产的变化，对生产进行有针对性的调控，实现 对生产有效控制； 另一方面，通过对生产数据的分析，找出规律，改进生产组敎和管理的方 法，优化生产管理体系。工工业业4.0敍敍七七层层架架构构1.3 七七层层架架构构搭搭建建工工业业4.0法，优化生产管理体系。?公公司司层层：ERP、CRM等等ERP、CRM等管理软件对企业及客户等进行管理。?云云服服务务层层云服务将全球各地的机房集中起来合理利用，为各工业企业服务。它的特点是：1、按需分配 ，有多少用多少；2有弹性，流量增多时可以调用其他服务器的流量解决问题；3随时备份， 安全度高。?网网络络层层所有设备和产品等都需要通过网络层进行连接，网络协议包括工业以太网和现场总线等技术 。1.4 投投资资策策略略1、工工业业4.0是是未未来来几几年年先先进进制制造造业业中中非非常常重重要要的的一一条条投投资资主主线线；2、目目前前国国内内已已有有相相关关上上市市公公司司开开始始布布局局打打造造工工业业4.0的的整整体体或或部部分分架架构构，如新松、软控 、海得控制等；3、推推动动工工业业4.0发发展展的的总总包包集集成成商商将将最最先先受受益益。国内工业4.0的发展首先需要几个大的 总包商率先推动，而同时懂得工业语言和信息技术的企业将最有可能扮演这个角色。从 全球范围来看，推动工业4.0（或类工业4.0）发展最快的企业包括SAP、西门子和GE；

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