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1 Table_FirstTable_First|Table_ReportType证券研究报告 行业深度研究 Tabl e_First|Tabl e_Summar y “智慧工厂 ”助力传统 “制造 ”迈向 “智造 ”、 “质造 ”新时代 机械设备行业 投资要点： “智慧工厂 ”贯穿 制造业 产业升级全过程 工业 4.0为 基于 CPS技术 的 第四次工业革命，其强调在自动化、信息化基础上的高度网络化。其中，高度网络化作为工业 4.0区别于前三次工业革命最重要特征，指通过工业物联网技术实现大数据的挖掘与再增值。 2015年，中国版 “工业 4.0”指导文件中国制造 2025正式印发。作为工业 4.0两大主题之一，智能工厂贯穿产业升级全过程，其驱动力包括产业升级、劳动力成本 上涨与 节能环保 政策趋严 。智慧工厂拥有三层基本架构，分别计划层、执行层以及设备控制层，大致对应为 ERP系统、 MES系统以及 PCS系统。 “智慧工厂 ”下游 应用 行业分布广泛，示范项目加速落地 按 MES系统分类，智慧工厂下游行业可粗略划分为离散型与流程型。其中，离散型主要包括机械、航空航天、汽车等，指生产过程被分解为诸多加工任务分步完成，一个完整的最终品的装配成品需要以各环节多个零部件在不连续工序下的生产为前提。流程型主要包括石油化工、生物医药、食品饮料、纺织等，指产品生产过程为不间断流程作业，在通过系列的化学、物理变化后最终成品。 2015年 2017年，工信部公布的智能制造试点示范项目上榜 数量 共 207个，其中 ， 2017年共 98个，示范项目正加速落地。 “智慧工厂 ”三层架构 以及对应的市场空间 计划层 ： 2016年，全球企业级软件市场 3,260亿美元，同比增长 3.84%；国内市场 1,247.30亿元，同比增长 15.50%。 MES系统联结计划层与控制层 /设备层，为工业软件 核心。 控制层 ：工业以太网技术未来或将逐渐代替现场总线技术成为工业通讯 主导。 2016年，我国工业自动控制系统装置行业 市场 3,686.47亿元，同比增长 9.71%。其中， 2016年 ， 国内 PLC市场规模约59.6亿元，国内 DCS市场规模约 60.52亿元。 设备层 ： 2016年，我国工业机器人销量达到 8.7万台，同比增长 26.90%，占全球总销量 29.59%。同时，在国产工业机器人大发展背景下，核心零部件供应商迎历史机遇。数控机床方面，消费电子等下游行业需求旺盛，看好 CNC设备 未来 的稳健增长。 相关 标的 建议关注黄河旋风（ 600172.SH）、山东威达（ 002026.SZ）。明匠智能为黄河旋风子公司，为工信部 “智能制造 2025”多项标准及试验验证模型联合起草单位 ，其 通过加强与地方政府 合作，借助国家大力推广产业引导基金的行业背景，积极推进智能制造产业基金 成立与运营 。 德迈科为山东威达子公司，为国内实力居前的工业自动化与信息化智能制造解决方案供应商。 风险提示 智能制造相关政策不达预期；制造业景气度不达预期；原材料成本上涨。 Tabl e_First|Tabl e_R eportD ate 2017 年 12 月 12 日 Tabl e_First|Tabl e_Rati ng 投资建议： 中性 上次建议： 中性 Tabl e_First|Tabl e_C hart 一年内行业相对大盘走势 Tabl e_First|Tabl e_Author 夏纾雨 分析师 执业证书编号： S0590517090004 电话： 0510-85607670 邮箱： xiasyglsc Tabl e_First|Tabl e_Contacter Tabl e_First|Tabl e_Rel ateRepor t 相关报告 请务必阅读报告末页的重要声明 -15%-3%9%21%2016-12 2017-04 2017-08 2017-12机械设备 沪深30 02 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 正文目录 1 什么是 “智慧工厂 ” . 5 1.1 第四次工业革命与 “智慧工厂 ” . 5 1.2 “智慧工厂 ”是产业升级的必然选择 . 8 1.3 “智慧工厂 ”的三层架构 . 12 2 “智慧工厂 ”在下游行业的典型应用 . 13 2.1 模范工厂：西门子安贝格电子制造工厂 . 13 2.2 中国：智能制造示范项目正在加速 . 14 2.3 “智慧工厂 ”下游应用与对应空间 . 15 3 “智慧工厂 ”：计划层与执行层 . 20 3.1 工业软件概述 . 20 3.2 企业管理软件：继续维持高景气度 . 21 3.3 MES 系统：工业软件核心 . 23 4 “智慧工厂 ”：控制层 . 27 4.1 工业通讯：工业以太网应用占比逐年提升 . 27 4.2 工业 自动控制系统装置过去 5 年市场年复合增长率 18.70% . 29 4.3 工业自动控制系统装置： PLC . 31 4.4 工业自动控制系统装置： DCS . 33 5 “智慧工厂 ”：设备层 . 36 5.1 工业机器人及核心零部件需求旺盛 . 36 5.2 数控机床受益消费电子等行业 . 39 6 相关标的 . 41 6.1 黄河旋风（ 600172.SH） . 41 6.2 山东威达（ 002026.SZ） . 42 7 相关标的估值 表 . 43 7.1 相关标的估值表 . 43 8 风险提示 . 43 图表目录 图表 1：工业 4.0 又被解读为基于 CPS 的第四次工业革命 . 5 图表 2：全球首席执行官调查：先进制造技术的未来重要性排名 . 7 图表 3： “中国制造 2025”与 “工业 4.0”对比 . 7 图表 4：主要制造业国家智能制造内涵对比表 . 8 图表 5：智慧工厂为现代工厂信息化发展的新阶段 . 8 图表 6：机械产品与工厂自动化的对应关系 . 9 图表 7： 2020 年和 2025 年制造业主要指标 . 9 图表 8：我国智能装备制造产业市场规模（亿元） . 10 图表 9：东南亚国家制造业劳动力成本（美元 /小时） . 11 图表 10：主要制造业国家劳动力成本（美元 /小时） . 11 图表 11：中国工业节能市场分布 . 11 图表 12：我国工业节能投资额与节能量 . 11 图表 13：我国工业节能市场潜在规模测算 . 12 图表 14：智慧工厂基本架构 . 12 图表 15：德国安贝格工厂数字 化工厂建设足迹 . 13 图表 16：智能制造试点示范专项行动 . 14 图表 17：智能制造专项政府补助金额（亿元） . 14 3 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 图表 18：智慧工厂主要下游应用行业 . 15 图表 19：我国自动化生产线供需情况 . 16 图表 20：我国自动化生产线行业分布 . 16 图表 21：中国自动化市场规模（产品 +服务） . 16 图表 22：中国自动化应用市场规模及增速 . 16 图表 23：部分下 游应用行业工厂自动化改造项目及降本增效情况 . 17 图表 24：我国汽车制造设备行业市场规模 . 18 图表 25：我国汽车制造设备子行业价值占比 . 18 图表 26：我国医 药制造业主营业务收入（亿元） . 19 图表 27：医药制造业收入占工业增加值比重（ %） . 19 图表 28：石化行业主要自动化产品市场规模测算值（亿元） . 19 图表 29：工业软件应用分类及主要供应商 . 20 图表 30：全球企 业级软件市场规模 . 21 图表 31：中国工业软件市场规模 . 21 图表 32：中国管理软件市场规模与增速 . 22 图表 33：传统管理软件与下一代管理软件发展趋势 . 22 图表 34： 2015 年我国管理软件市场产品结构 . 22 图表 35： 2015 年我国管理软件市场下游应用 . 22 图表 36： 2015 年我国管理软件市场竞争格局 . 23 图表 37：全球 MES 市场规模测算值（亿美元） . 23 图表 38：我 国 MES 市场规模测算值（亿元） . 23 图表 39：国内 MES 系统应用普及率 . 24 图表 40：国内 MES 系统的应用需求结构 . 24 图表 41：基于 RFID 的 MES 系统价值 . 24 图表 42：我国 MES 系统主要供应商 . 25 图表 43：工业通讯技术及其主要协议 . 27 图表 44： 2017 年全球工业网络市场竞争格局 . 28 图表 45：中国工业通讯行业已安装市场份额占比 . 29 图表 46：中国工业通讯行业新增市场份额占比 . 29 图表 47： 2015 年我国工业通讯分行业新增市场规 模及增长（万节点） . 29 图表 48：我国工业自动控制系统装置行业市场规模 . 30 图表 49：我国工业自动控制系统装置行业利润总额 . 30 图表 50：工业自动控制系统装置产品分类 . 30 图表 51：机械自动化升级路径 . 31 图表 52： 2016 年我国 PLC 市场构成（ I/O 数量） . 31 图表 53： 2016 年我国 PLC 市场构成（下游应用） . 31 图表 54：我国 PLC 市场规模 . 32 图表 55： 2016 年亚洲将成为全球最大的 PLC 市场 . 32 图表 56： 2015 年我国大型 PLC 市场竞争格局 . 32 图表 57： 2015 年我国中型 PLC 市场竞争格局 . 32 图表 58：中国市场小型 PLC 市场竞争格局 . 33 图表 59：我国 DCS 市场规模 . 34 图表 60： 2016 年国内 DCS 产品下游应用领域占比 . 34 图表 61： 2016 年我国 DCS 市场竞争格局 . 34 图表 62：全球工业机器人销量（万台） . 36 图表 63：我国工业机器人销量（千台） . 36 图表 64：国内市场外资品牌工业机器人竞争格局 . 36 4 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 图表 65：主 要国家工业机器人密度 . 36 图表 66：中国制造 2025重点领域技术路线图机器人相关发展目标 . 37 图表 67：工业机器人用 RV 减速器搭载位置 . 38 图表 68：日本纳博 RV 减速器 . 38 图表 69：国内工业机器人 RV 减速器市场规模 . 38 图表 70：我国伺服行业市场规模（亿元） . 39 图表 71：国内市场伺服行业竞争格局（ 2015） . 39 图表 72：国内金属切削机床产量 . 40 图表 73：国内金属切削机床数控化率 . 40 图表 74：全球手机金属精密结构件 CNC 设备需求测算（存量市场） . 40 图表 75：黄河旋风历年营业收入 . 41 图表 76：黄河旋风历年归 母净利润 . 41 图表 77：山东威达历年营业收入 . 42 图表 78：山东威达历年归母净利润 . 42 图表 79：相关标的估值表（截止至 12 月 11 日） . 43 5 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 1 什么是 “智慧工厂 ” 1.1 第四次工业革命与 “智慧工厂 ” 德国政府首次提出工业 4.0 概念 第一次工业革命以蒸汽机的使用为标志，开创了机器代替手工劳动的时代；第二次工业革命的兴起促使人类进入了电气时代；第三次工业革命是科技领域的又一次质的飞跃，信息控制技术的革新推动了社会生产与生活方式。 德国政府于 2013 年在汉诺威工业博览会上正式公布 “工业 4.0”理念与计划， 其同时被确定为高技术战略 2020十大未来项目之一，并获得政府 2 亿欧元的资助。工业 4.0 同时也被认为是以信息物理系统（ CPS）技术为核心的第四次工业革命 。CPS 为工业 4.0 的基础，其深度融合计算、通信以及控制技术，有效实现柔性生产线的实时感知、实时控制以及信息实时存储。工业 4.0 强调在自动化、信息化基础上的高度网络化，其中，自动化体现为大规模采用自动化流水线作业，人力成本得到有效控制；信息化通过企业管理软件系统加以实现，单一软件相互间的协同融合成为趋势；而高度网络化作为工业 4.0 区别于前三次工业革命最重要的特征，通过工业物联网技术实现大数据的挖掘与再增值。工业 4.0 包括九大技术支柱，分别为工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、 3D 打印、自动化技术、工业网络安全、虚拟现实以及人工智能。 图表 1：工业 4.0 又被解读为基于 CPS 的第四次工业革命 来源：罗兰贝格 、 国联证券研究所 6 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 工业 4.0 关键词 工业 4.0 可简单概括为 “一个核心、两大主题、三项集成 ”。 一个核心即互联 ，具体为生产设备间、设备与产品间、虚拟与现实间的互联互通。基于信息物理系统（ Cyber-Physical Systems）完成 “制造 ”向 “智造 ”升级，机器、存储系统与生产过程构建成相互交织的工业网络，实现数据的实时交互与储存。 作为工业 4.0 的两大主题，智能工厂与智能生产贯穿产业升级全过程。 其中，智能工厂主要研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现；智能生产指人机互动、智能物流管理、 3D 打印等技术在工业生产过程中的应用。 工业 4.0 的三项集成分别为纵向集成、横向集成以及端对端集成。 其中，纵向集成为企业内部的集成，主要解决企业信息孤岛问题，实现生产设备间的互联；横向集成为企业间的无缝衔接与合作，为企业纵向集成的外向延伸；端到端集成为贯穿全社会价值链的工程化数字集成，从而最大程度实现个性化定制，以及产品全生命周期管理。 智慧工厂的成长路 径有三步，依次为包括执行层自动化、管理层信息化以及最终的智能化。 作为工业 4.0 的实现途径，智慧工厂的主要特征包括： （ 1）利用物联网技术实现设备间高效的信息互联，数字工厂向 “物联工厂 ”升级，操作人员可实时获取生产设备、物料、成品等相互间的动态生产数据，满足工厂 24小时监测需求； （ 2）基于庞大数据库实现数据挖掘与分析，使工厂具备自我学习能力，并在此基础上完成能源消耗的优化、生产决策的自动判断等任务； （ 3）引入基于计算机数控机床、机器人等高度智能化的自动化生产线，满足个性化定制柔性化生产需求，有效缩短产品生 产周期，并同时大幅降低产品成本。 （ 4）配套智能物流仓储系统，通过自动化立体仓库、自动输送分拣系统、智能仓储管理系统等实现仓库管理过程中各环节数据录入的实时性以及对于货物出入库管理的高效性。 （ 5）工厂内配备电子看板显示生产的实时动态，同时，操作人员可远程参与生产过程的修正或指挥。 德勤在 2016 全球制造业竞争力指数报告中就先进制造技术在未来重要性的选项按国别进行排名。从结果看， “智能工厂 ”在美国、欧洲、中国三大地区的重要性排名分别为第 4 位、第 1 位与第 2 位 ，突显出其在未来智能制造技术中的重要地位。除此之外，预测分析、智能互联产品等技术同样排名靠前，事实上，它们都是 “智能工厂 ”、 “智能生产 ”的重要组成元素。 7 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 图表 2：全球首席执行官调查：先进制造技术的未来重要性排名 先进制造技术 美国 欧洲 中国 预测分析 1 4 1 智能互联产品（ IoT) 2 2 7 先进材料 3 5 4 智能工厂（ IoT） 4 1 2 数字化设计、仿真和集成 5 3 5 高性能计算 6 7 3 先进机器人技术 7 6 8 增材制造（ 3D 打印） 8 9 11 开源设计 /客户直接输入 9 10 10 增强现实技术（改进质量、培训、输出知识） 10 8 6 增强现实技术（提升客户服务和体验） 11 11 9 来源： 2016 全球制造业竞争力指数 、 国联证券研究所 工业 4.0 在各国相继获得实践 2015 年 5 月，国务院正式印发中国制造 2025，其为我国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领，被视为中国版 “工业 4.0”指导文件。 文件提出我国制造业通过 “三步走 ”实现制造强国的战略目标：（ 1）第一步：力争用 10 年时间，迈入制造强国行列；（ 2）第二步：到 2035 年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；（ 3）第三步：到新中国成立 100 年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。 由于我国相当部分的制造型企业仍处于 “工业 2.0”阶段，工业基础发展阶段的不同决定了与德国提出的 “工业 4.0”概念相比， “中国制造 2025”更注重产业与政策升级，而 “工业 4.0”对于技术与模式给予更多关注。 图表 3： “中国制造 2025”与 “工业 4.0”对比 中国制造 2025 工业 4.0 发展基础 中国制造业发展水平参差不齐，相当一部分企业还处在“工业 2.0”阶段，需要推进工业 2.0、工业 3.0 与工业 4.0并行发展道路。 德国已普遍处于从工业 3.0 向 4.0 过渡阶段，拥有强大的机械和装备制造业，在自动化工程领域已经具有很高的技术水平。 战略任务 以推进信息化和工业化深度融合为主线，大力发展智能制造，构建信息化条件下的产业生态体系和新型制造模式。 着眼高端装备，提出建设 “信息物理系统 ”，推进智能制造。 主要举措 除了将智能制造作为主攻方向之外，还在全球化、创新、质量品质建设、绿色制造等方面提出了具体要求。 建立智能工厂、实现智能生产。 来源： IBV、 赛迪集团 、 国联证券研究所 作为五项工程之一的智能制造工程， 文件中明确提出，到 2020 年，制造业重点领域智能化水平显著提升，试点示范项目运营成本降低 30%、产品生产周期缩短 30%、不良品率降低 30%。到 2025 年，制造业重点领域全面实现智能化，试点示范项目运营成本降低 50%、产品生命周期缩短 50%、不良品率降低 50%。 除我国的 “智能制造 2025”外，英国、美国也相继提出类似德国版 “工业 4.0”概念，其包括美国的先进制造业国家战略计划、英国的工业 2050 战略等。 8 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 图表 4：主要制造业国家智能制造内涵对比表 国家 定义 简述 提出背景 推行机构 主要内容 德国 工业 4.0 战略计划 适应信息化时代下削减劳动力、定制化生产、资源配置全球化等制造业新兴发展趋势。 德国政府 /国家科学工程院 联邦高科技战略行动计划的一部分。围绕 “智能工厂 ”与 “智能生产 ”两大主题，五大任务分别为：一是建成制造过程融合化和网络化的生产系统；二是强化生产制造中信息通信技术的创新和应用；三是构建标准化和规范化的模式；四是构建基于人机交互的新型企业组织模式；五是加强安全性和专有技术的研发和推
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