促進我國工業自動化行業發展的思考

陳贇

由于5G技術、物聯網、人工智能技術的逐漸成熟與商業化應用，全球工業行業正經歷從工業3.0到工業4.0的升級發展。工業3.0的本質是自動化，將人從繁瑣重復的勞動中解放出來，并遠離易燃易爆、高溫高壓的各類危險生產場景。工業4.0的關鍵是智能化，它利用AI、大數據等信息技術幫助企業充分利用過去積累的關于工藝技術、設備技術、運營技術等多方面的數據，實現安全生產、節能減排、降本增效等需求。經濟全球化加劇了市場競爭，制造業的智能化、柔性化、無人化成為發展趨勢，因此，工業自動化行業有著廣闊發展空間。

一、加快發展我國工業自動化行業的意義

（一）提高我國工業核心競爭力的需要

我國是工業大國，但還不是工業強國，高端裝備制造自主能力與世界發達國家有一定差距。工業自動化行業是工業的基礎行業，對提高產品質量、提高企業效率、促進傳統產業升級具有重要意義。當前，許多發達國家都積極制定促進工業自動化發展的規劃，如“德國工業4.0”規劃，美國“國家制造創新網絡”，日本“創新產業結構計劃”，著力提升本國工業的自動化水平，提高本國產品全球核心競爭力。2015年5月，我國《中國制造2025》提出，力爭通過“三步走”實現制造強國的戰略目標。2021年12月，《“十四五”智能制造發展規劃》提出，到2025年，70%的規模以上制造業企業基本實現數字化網絡化，建成500個以上引領行業發展的智能制造示范工廠；智能制造裝備和工業軟件市場滿足率分別超過70%和50%，培育150家以上專業水平高、服務能力強的系統解決方案供應商；完成200項以上國家、行業標準的制修訂，建成120個以上具有行業和區域影響力的工業互聯網平臺。

（二）有利于緩解勞動力結構性短缺問題

我國人口老齡化趨勢日益明顯，人口紅利逐漸消減，由此帶來企業用工成本提高、勞動力結構性短缺等問題。一是人口紅利發生改變。根據國家統計局數據，2017—2020年我國人口出生率分別為12.43‰、10.94‰、10.48‰、8.52‰，可以看出2020年的人口出生率下降幅度較明顯，接近2‰的比例。根據中國發展基金會發布的報告預測，到2022年左右，我國65歲以上人口占總人口比重將達到14%，實現向老齡社會的轉變。與之相對應的，則是我國適齡勞動力占比下降，制造業就業人員比例持續降低。二是人工成本上升。根據國家統計局數據顯示，我國城鎮單位就業人員年平均工資由2017年的74318元增加到2020年的97379元，增長幅度達31.03%，但與全球先進工業國相比仍然偏低，預計人工成本快速上漲的趨勢難以改變。人工成本的不斷上漲迫使部分制造業企業開始采用自動化程度更高的生產設備，以抵御人工成本不斷上漲帶來的不利影響，從而增加對工業自動化產品的需求。三是人們的思想觀念發生轉變。勞動不是為了謀生，而是為了生活幸福。當前，更多的人不愿意從事簡單重復的勞動，更是拒絕從事繁重危險的工作。工業自動化恰是解決我國勞動力結構性短缺的主要措施，可以通過“機器換人”，大規模運用自動化設備來大幅降低制造業從業人口數量。

（三）有利于適應消費升級大趨勢

隨著我國經濟的不斷發展，終端消費者對產品的需求多樣化和定制化程度不斷提升，生產環節、工藝難度和制造水平都在相應增加，制造業廠商對產品質量、效率、精度以及成本的要求越來越高，傳統人工操作的誤差及安全性風險導致制造業廠商對自動化生產需求強烈。我國是世界上煤炭、鋼鐵、鐵礦石、氧化鋁、銅、水泥的主要消耗國，同時也是世界上最主要的能源消費國。與傳統生產線相比，工業自動化生產線原材料利用率、生產效率、產品優良率較高，這有助于降低能耗與污染物排放，實現我國“雙碳”目標。

二、我國工業自動化行業發展存在的問題

經過多年的發展，我國一些優秀廠商自動化研發水平不斷提高，逐步縮小與國外品牌的差距，并借助國內制造業升級帶來的機床、電子制造設備、紡織機械、醫療設備等領域發展的契機，加快了對國外品牌的替代速度，國內廠商的市場份額持續擴大（見圖1）。但總體上講，我國工業自動化行業仍然存在發展的短板，需予以重視。

圖1 2008—2021年我國工業自動化市場規模及增長

（一）我國工業自動化整體水平仍然不高

雖然，我國工業互聯網平臺連接工業設備總數達7300萬臺，工業App突破59萬個，5G基站140多萬個，工業機器人2021年銷量超過26.13萬臺，占全球銷量比例超過50%，但我國工業的自動化整體水平仍然不高。我國制造業數字化的滲透率現在還僅為19.5%，不僅低于發達國家33%的平均水平，與制造強國德國（45.3%）也存在差距。據工業和信息化部兩化融合公共服務平臺統計，2019年度我國智能制造就緒率僅為7.9%，大多數制造業企業仍處于基礎自動化階段。目前我國不同區域、不同行業及不同企業的自動化水平差異明顯，數字化發展不平衡，智能解決方案收入主要來自化工、石化、制藥食品、電力及公用事業五大行業，僅化工、石化占比就達70%。

（二）工業自動化行業本土品牌仍然較弱

如表1、表2所示，我國工業自動化行業代表性公司收入和利潤規模較小，與全球頭部企業相比，差距較大；營業利潤年間波動較大；主業不聚焦，做多個細分行業，且幾個細分產品營收占比都較大，與專精特新的發展方向不一致；這些公司成立時間均較短，缺乏積累，而許多世界頭部企業有著百年發展歷史，技術積累雄厚。

表1 工業自動化行業世界頭部企業情況

表2 我國工業自動化行業代表公司主營情況

根據《2021年中國工控自動化市場分析報告》，當前，我國可編程序控制器（PLC）市場國產化率最低，通用運動控制器市場國產化率最高，中高端市場份額尚被國際廠商占據。從整體來看，本土品牌的技術成熟度與外資知名品牌相比還有一定差距，產品規格和種類也有待進一步豐富，外資品牌市場份額高達60%以上（見圖2）。

圖2 2009—2018年我國工業自動化本土品牌市場份額變化情況

（三）工業自動化行業技術創新仍需發力

工業自動化行業核心技術仍有待突破，2018年以來，美國將我國多家科技企業列入實體清單。在硬件入口方面，臉譜（Facebook）旗下的Oculus2021年第一季度的出貨量已經占到全球VR/AR頭顯出貨量的75%。英偉達（Nvidia）在圖像處理芯片（GPU）領域具有較高的話語權與主導權。人工智能方面，谷歌、Facebook、亞馬遜、微軟等科技巨頭紛紛布局基礎算法框架，開發TensorFlow、MXNet、CNTK、Caffe等一批主流人工智能算法框架。

總體來看，目前我國高端芯片的穩定、規模化生產能力有待增強，制造方面雖有半導體巨頭紛紛設廠，但以封裝測試為主，制造工藝落后于部分發達國家。我國高端機床及核心零部件仍依賴進口，截至2021年，國產高端數控機床系統市場占有率不足30%。國產精密機床加工精度目前僅能達到亞微米，與國際先進水平相差1—2個數量級。一是高端機床的精密數控系統主要來源于日本、德國；二是主軸主要來源于德國、瑞士、英國等國家，國產企業已具備一定生產能力，但技術仍需迭代提升；三是絲杠主要來源于日本；四是刀具主要來源于瑞典、美國、日本等國家，國產刀具材料落后，壽命和穩定性不高，平均壽命只有國際先進水平的1/3—1/2。

工業機器人中技術難度最高的三大核心零部件分別是減速器、伺服系統和控制器，根據中商產業研究院數據，目前我國的減速器市場、伺服電機市場、控制系統市場多被海外品牌占據。在工業機器人下游行業中，汽車行業是工業機器人下游應用占比最高的行業，約占整個工業機器人市場出貨量的35%，受制于技術水平等因素，國內汽車廠商使用的機器人以外資品牌為主，其中ABB、庫卡、發那科、安川市場占有率合計超過80%。

三、促進我國工業自動化行業發展的建議

（一）高度重視技術原始創新

我國工業自動化行業公司與世界頭部企業相比，根本差距不在制造水平，而在技術水平，尤其是基礎算法、芯片制造方面，因此，要組織力量進行技術攻關，進行原始創新和不斷積累，摒棄有些頭部企業“短平快”的發展思路。我國正在制訂的未來國家中長期科技發展規劃中把工業自動化的基礎技術、核心技術攻關納入其中；工業自動化行業的公司，尤其是領軍企業一方面要加大研發投入，有效提升研發投入強度，另一方面要善于借力，加大與國家重點科研院所和高校進行合作研發，實現產學研一體化發展。

（二）加快我國新基建的建設

工業自動化需要數據采集和互聯互通，這需要相應的新基建建設。新基建是數字經濟的發展基石，為我國數字化轉型提供底層支撐。加快工業互聯網發展，5G網絡、工業互聯網、物聯網、人工智能、大數據中心等新型基礎設施需成為重點投資領域，通過建設以5G、算力網絡、智慧中臺為重點的新型信息基礎設施，構建“連接+算力+能力”新型信息服務體系，協同推進數字產業化和產業數字化，賦能傳統產業轉型升級。

（三）提升工業自動化滲透率

經過多年的發展，我國已基本實現工業機械化，但距離工業自動化還有很大差距。由于我國工業門類眾多，各行業特點有所不同，工業自動化各行業發展存在不平衡現象，如電力、汽車、石化、電子等行業滲透率高，而采礦業、農副食品加工業、紡織服裝等行業相對較低。可見，工業自動化滲透時會因各行業情況特殊、缺乏相關數據或專有技術而受到制約。另外，我國工業中小企業數量眾多，資金實力不足，面對工業自動化產品高昂價格和高額服務費用望而卻步。因此，提高工業自動化滲透率需要工業自動化行業加大研發投入，不斷開發新應用場景，并通過大規模應用降低產品或服務成本，使價格更加親民。另外，各級政府要通過優惠稅制、優惠貸款、減稅等多項政策支持大量中小工業企業能享受工業自動化的紅利。可考慮，對國家重點高新產業園區考核中增加工業自動化滲透率指標。

（四）充分發揮產業基金作用

許多地方政府成立產業基金等扶持半導體和高端裝備制造業等產業發展。但實踐來看，這些產業基金多注重保值增值，往往在2、3年內就退出兌現。這種運作方式不利于相應實體企業發展。建議國家或地方政府改變對產業基金的考核方式，從注重財務收益為主轉向功能作用的發揮為主，使產業基金愿意立足長遠，從而使實體企業能安心研發，進行原始創新和技術積累。產業基金要針對工業自動化行業關鍵技術，如基礎工業軟件、高端機床和工業機器人核心零部件等重點投資和扶持。

（五）把各項規劃落到實處

為鼓勵我國工業自動化行業發展與創新，國家近幾年印發了《關于深化新一代信息技術與制造業融合發展的指導意見》《關于支持“專精特新”中小企業高質量發展的通知》《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023年)》《“十四五”智能制造發展規劃》《“十四五”機器人產業五年發展規劃》等產業政策，為工業自動化行業的發展提供了明確、廣闊的市場前景。政府要充分發揮引導市場的作用，積極推動這些產業規劃落地。為此，要建立考核目標責任制，把規劃的各項目標任務細分落實到具體部門，具體年份或月份，適時檢查、考核、評比和獎懲。