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自德国政府于2013年在汉诺威工业博览会上正式公布，“工业4.0”概念就已席卷全球，并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。


而作为工业4.0的最大主题，智能工厂可谓贯穿产业升级全过程。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，操作人员可实现获取生产设备、物料、成品灯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。

智慧工厂的基本架构：计划层+执行层+控制层

智慧工厂拥有三个层次的基本架构，分别为顶层的计划层、中间层的执行层以及底层的设备控制层，大致可对应为ERP系统（企业资源计划）、MES系统（制造执行系统）以及PCS系统（过程控制系统）。



智慧工厂基本架构

（来源：网络）

智慧工厂下游应用

按MES系统的分类，智慧工厂的下游行业可粗略地划分为离散型与流程型。其中，离散型行业主要包括机械、航空航天、汽车等，流程性行业主要包括石油化工、生物医药、食品饮料、纺织等。



智慧工厂主要下游应用行业

（来源：智能制造试点示范2016专项行动实施方案）



部分下游应用行业工厂自动化改造项目及降本增效情况

（来源：网络）

我国智慧工厂发展情况

发展动力强劲

产业升级需求

智能制造装备产业主要包括智能测控仪器仪表、数控机床、工业机器人、自动化成套生产线等。根据《智能制造装备产业“十二五”发展规划》，2010年我国部分智能制造装备产业销售收入逾3000亿元，至2015年产业收入突破1万亿元，至2020年实现销售收入3万亿元。



2010-2020年我国智能装备制造产业市场规模（亿元）

（来源：《智能制造装备产业“十二五”发展规划》）

劳动力成本优势消退

自2008年以来，我国劳动力成本的增速明显快于工业生产效率增速。据权威机构的测算数据显示，我国的制造业劳动成本在2019年将为越南的177%、印度的218%。



东南亚国家制造业劳动力成本对比（美元/小时）

（来源：德勤）

我国智能制造示范项目不断加速

在全球制造业加速向数字化、网络化和智能化方向发展的背景下，我国于2015年正式颁布《中国制造2025》，其中明确提出将智能制造工程作为政府引导的五个工程之一。

如果说2015年为我国实施“智能制造试点示范专项行动”元年，2017年项目实施正加速落地。另外，国家对于智能制造装备行业的补贴额增速也在加快。



2015-2017年我国智能制造试点示范专项行动数量变化

（来源：工信部装备工业司）



2011-2016年我国智能制造专项政府补助金额（亿元）

（来源：发改委、财政部、工信部）

我国智慧工厂市场空间

自动化生产线通过工件传送系统与控制系统将生产设备相互联结，从而实现全部或部分生产过程的无人化。如果将智慧工厂简单以自动化生产线市场为代表，博思数据的统计显示，2014年我国自动化生产线产量为8780条，同比增长19.29%；需求量为21100条，同比增长10.47%。

从需求分布看，主要来自汽车、工程机械、物流仓储、家电电子行业，占比分别为42.4%、29.8%、9.5%、6.2%。



2009-2015年我国自动化生产线供需情况



我国自动化生产线行业分布

（来源：博思数据）

德国工业4.0工作小组的统计认为，2012年我国自动化市场规模已达到约8000亿元，占全球市场的29%。2016年，我国自动化市场规模达1403亿元，其包括产品市场与服务市场。在应用市场方面，罗兰贝格的调查认为，中国2016年的自动化应用市场规模可达3876亿元，同比增长16.43%。



2004-2017年我国自动化市场规模（产品+服务）




2012-2016年我国自动化应用市场规模及增速