工业互联网基础数据采集设备国产化浅谈

导读

工业互联网的本质是数据的流动、分析和再造，是工业智能化发展的核心信息基础设施，也是实现产业数字化转型的关键支撑和重要途径。因此，工业互联网的基础数据采集与处理成为工业互联网实现其自身价值的最重要一环。在此我们从基础工业数据采集设备入手来谈谈传感器、PLC设备的国产化发展。从俄乌开战以来，以美国为首的欧美二十多个国家联合对俄罗斯展开了近六千多项的制裁，包括互联网、软件、关键设备进口等，都成为了扼喉之招，那些应用进口设备的机器都处于了停滞状态，就是人们常用的苹果手机，也被实行了区域性应用关闭……
俄罗斯当前面临的挑战为我们敲响了警钟。工业互联网是建立在泛IT基础设施和基础工业设备数据采集的基础上的，基础设备数据采集的安全性决定了国家的工业安全和工业互联网的安全性。在国际政治形势依然严峻的背景下，工业基础设备的核心自主国产化是防护国家工业安全的第一道屏障。所以，从国家工业安全角度出发，发展具有中国特色的工业互联网产业，必然是要从基础工业设备的软件、关键硬件技术实现国产化开始。

工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，形成人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的互联互通。工业互联网的本质是数据的流动、分析和再造，是工业智能化发展的核心信息基础设施，也是实现产业数字化转型的关键支撑和重要途径。因此，工业互联网的基础数据采集与处理成为工业互联网实现其自身价值的最重要一环。在此我们从基础工业数据采集设备入手来谈谈传感器、PLC设备的国产化发展。

大而不强的传感器

作为与以工业互联网为牵头的智能制造，与此密切相关的传感器产业迎来了大好发展机遇——传感器是数据采集的源头，它无处不在。无论是智能制造、智慧城市、智慧医疗等，还是智能设备和大数据分析，再庞大的智能系统，都要从传感器“针尖”上开始。
纵观国内传感器市场的快速增长，其产值主要集中于中低端中小型传感器市场，挣扎在价格战的红海之中，而应用于智能制造的智能化传感器等高端传感器市场，当前主要集中在一些国外传感器厂商。据2020年9月发布的《中国传感器（技术和产业）发展蓝皮书》（以下简称“蓝皮书”）统计，汽车传感器、高端化学类气体传感器、光线传感器、环境检测传感器，对国外进口依赖度都在95%以上。例如，在工业控制领域，尤其是仪器仪表传感器，几乎100%全进口。此外，国内传感器市场不仅红海竞争激烈，且在工艺研发方面投入巨大，芯片无法实现自主，基本也依靠进口，进口率高达90%以上。
传感器作为工业互联网数据采集一线，其重要意义不言而喻，国产高端智能传感器品牌与市场占有率的低下，对于未来中国工业互联网产业的发展具有一定的掣肘之难。可以说，高端传感器从软件到核心硬件技术也成为当前中国工业互联网产业发展的软肋之一。

正在崛起的国产PLC

自20世纪70年代诞生以来，PLC一直是工业自动化的核心设备，推动着工业自动化的快速发展。随着计算机技术的快速发展，PLC发展成为基于计算机技术的带有数字采集、储存和数据处理功能的综合性控制设备，在流程工业和一些大型项目型工程中广泛应用。随着工业互联网应用的崛起，PLC更成为PAAS层平台重要的核心数据采集设备，对于边缘侧的控制优化、工业安全，乃至于云端轻量化有着重要的意义。
纵观PLC市场发展，小型PLC准入门槛比较低，技术难度不高，但是同质化严重和业内竞争较为激烈；大型PLC技术难度很大，其对于平台稳定性的要求很高，另外中大型PLC要需要具备一定的与周边设备的组网/组态能力，并且在与下游厂商合作之时还会涉及到数据安全相关问题，“技术壁垒、客户壁垒、资金壁垒与产品排他性壁垒”共同构筑了中大型PLC厂商宽阔的护城河。
在高端PLC的研发与市场占有率方面，国产高端PLC品牌面临着比较大的挑战。在中大型PLC产品方面，国内市场依旧以外资品牌为主，西门子、施耐德电气等欧美PLC厂商凭借多年的行业经验与研发优势，具备较强的行业竞争力，此外这些欧美老牌厂商依托先发优势已经在我国形成了比较明显的品牌优势和市场优势，占据了国内PLC市场的大部分份额。
然而，作为世界制造基地的中国，PLC拥有广阔的发展空间，所以本土国产PLC厂商以浙大中控、和利时等一批国企自主科研为主，开发了一系列与国外品牌一争市场的中大型PC产品，还有一批以振兴国产品牌，研发核心技术自主的民营PLC品牌，如以汇川技术、信捷电气等为代表的PLC国产高端品牌也在持续发力，成为国内替代进口PLC的最佳选择。
互联网能力的提升是目前PLC技术重要的发展方向之一，伴随着工业生产规模的不断扩大，传统的单一设备控制、小范围控制的PLC设备的需求正在逐步缩减，生产规模的扩大与生产中的规模效应对大型PLC设备提出了跨设备、跨厂区的新需求，在5G技术进一步落地的背景之下，技术与需求端倒逼PLC的通讯能力做出提升，“互联网+”成为PLC发展的必经之路。
除此之外，人工智能的崛起也要求传统PLC做出改变，深度学习算法与大数据技术将进一步应用于PLC之中，智能生产、优化决策、大数据赋能、精准执行和柔性生产等成为PLC未来发展的重要方向。
从无到有，由弱到强，没有什么事情可以将中国难倒的，当然工业自动化基础硬件设备也不例外。经过二三十年的不懈努力，可以说我们取得很大的成绩，随着工业互联网的发展，对于基础数据采集设备提出更高的要求。对此，我们将如何持续做强做精中国数据采集基础关键设备产业？在编者看来，无外乎政策、人、产业有序规范。
一是在政策方面要给予基础工业设备以战略高度的重视，发展诸如传感器、PLC等这样看起来很小，但是很关键的基础设备研发制造头部企业的培育，在资金支持、政策倾斜、市场推广等方面要给予重点支持，扩大国产品牌影响力。2015年的《中国制造2025》中提出推进信息化与工业化深度融合的观点，此外还出台了一系列关于支持智能制造与工控系统的政策，引导PLC等工控系统发展。另一方面，相关部门还出台了《工业控制系统信息安全防护指南》和《工业自动化和控制系统网络安全-可编程控制器（PLC）》，通过监管政策进一步规范PLC行业的发展。
二是加大专业人才培养。一方面加强基础学科的研究，包括材料学、电子科技、信息技术等研究；另一方面，以应用拉动研究，促进科研成果转化，为研发提供持续不断的资金动力；第三，为国产品牌提供更多的成长机会，在应用中积累、迭代，促进国产品牌的升级转型，成为具有吸引力的就业目标。
三是建立国产行业品牌有序竞争合作机制与规范。纵观中国工业自动化市场的发展，无论是传感器还是PLC，中国众多的企业都集中技术门槛较氏的中低端产品市场进行价格战争，而高端产品和利润附加值更高的产品服务则牢牢掌握在国外品牌手中。鉴于之前不良的市场发展秩序，我们要发展行业生态圈合作共赢机制，在行业协会或是政府主管单位的主导下，实行同行业的人才、资源、资金的流动组合，上下游产业实行技术工艺的无缝融合，给纵横合作竞争共赢的发展模式，增强集体市场竞争力。
无疑，国产化是工业安全的一道有力保障，借着中国工业互联网产业快速发展的东风，国产工业自动化基础数据采集设备是该重回原点，重塑根基的时候了。道阻且长,行则将至；行而不辍，未来可期。

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