我国工业4.0发展方向及行业分析

我国工业4.0的发展方向可归于以下六大类：

（1）工业自动化

作为工业4.0基础的工业自动化，在工业4.0战略中有着不可取代的作用。随着社会的不断进步和发展，工业自动已成为现代先进工业科学的核心技术，不断的研究和探讨我国工业自动化的发展和战略方向，对我国工业化的发展有着极其深远的影响。工业控制自动化技术对于传统产业的改造、企业素质的提高和国家国力的提高是非常有效的途径。随着一系列工业自动化控制技术产业化专项的实施，基于信息化带来工业化的思想，将会使工业自动化技术得到更深入的发展，这对加快推动我国自动化产业结构优化升级有重大意义。

（2）工业互联网

工业互联网就是工业革命带来的机器、设施和系统网络与互联网革命带来的智能设备、智能网络和智能决策间的融合，其要素是智能设备、智能网络和智能决策，更强调传感器系统、大数据分析能力。以后制造环节互联网的实现将会给现有的生产方式带来颠覆性的变化。据国际权威机构测算，应用工业互联网后，企业的效率会提高大约20%，成本可以下降20%，节能减排可以下降10%左右。虽然目前工业互联网全面实现有困难，但是某些环节的突破是可以实现的，并且工业互联网将进一步带动智能装备、3D打印设备等发展。

（3）工业机器人

随着工业4.0战略的提出，智能化生产中工业机器人也受到越来越多的关注。从政策落实看，在“十二五”规划中，国家已经把工业机器人作为智能制造装备的重要部分，各地也陆续出台相关政策。机器人产业的发展与国家从“制造业大国”向“制造业强国”的转型相契合。

（4）3D打印

工业4.0四大主题之一的智能生产主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。3D打印增材制造技术本身对设计-制造-应用环节将发生变革性影响。传统制造业中，过去数十年的技术重心侧重于加工精度与效率，而目前加工技术在精度上已接近极限，继续提高的必要性和性价比开始进入瓶颈，下一步升级重点必然是设计、成型环节，以最终达到工业4.0的智能化生产状态。

（5）传感器

传感器是工业4.0时代的核心组件，传感器通过将物理信息转换为标准信号，反馈到CPS网络物理系统，是未来工业4.0时代的核心基础技术。工业用传感器能够测量或感知特定物体的状态和变化，并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节，在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。甚至可以说，没有众多质优价廉的工业传感器，就没有现代化工业的生产体系，更别谈工业4.0体系的构建。

（6）智能机床

机床被称作“工业母机”，其发展程度决定着一个国家装备制造行业的整体水平，尤其在“中国制造”迈向“中国智造”和“中国创造”的当下，国内机床行业能否率先实现重大突破意义更加重大。

中商产业研究院是深圳中商情大数据股份有限公司下辖的研究机构，是中国领先的产业研究咨询服务机构。公司每年发布研究报告上千份；研究范围涵盖智能装备制造、新能源、新材料、新金融、新消费、大健康、“互联网+”等新兴领域。中商产业研究院致力于为国内外企业、各级政府部门、科研院所、投融资机构、会计师事务所、律师事务所等提供各类数据服务、行业研究报告，同时为客户提供高价值的咨询服务，如商业计划书、项目可行性研究、产业规划、IPO咨询、民营银行及保险公司筹建咨询等服务。

1、中国汽车行业工业4.0发展分析

汽车工业4.0是依托信息物理系统（CPS）和信息通讯技术相结合使汽车车间实现自动化、智能化、互联网化得汽车生产制造过程，包括无线射频技术、工业以太网、在线条码、二维码比对、影像识别、机器人等技术应用。

（1）中国汽车业产销规模

近年来，我国汽车行业总体上呈现快速发展的态势，据中国汽车工业协会统计，2015年，汽车产销量分别为2107.94万辆和2114.63万辆，比上年分别增长5.8%和7.3%。2016年1-8月汽车产销1684.59万辆和1675.50万辆，同比增长10.82%和11.43%。

（2）工业4.0对汽车工业的意义

工业4.0的意义在于制造商直接完成整个商品交易流程，尤其是销售这一块，这样的好处是，客人可以根据自己喜欢设置来个性化产品。厂家可以更好的掌握客户的数据，以便未来的规划和生产。与现行的大规模、批量化生产相对应，工业4.0将确保多批次，小产量状态下产业的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。这种生产模式成功后，能够提供品种更丰富的个性化、功能更齐全的多样性、性能更稳定的高质量、使用更人性化的产品。因此工业4.0给汽车行业带来的变化将是：汽车的换代速度会越来越快，越来越个性化。消费者更容易买到自己喜欢的配置和车型；厂家可以更好的控制生产，减少浪费，提高效率。

（3）大数据驱动汽车工业4.0发展

大数据驱动汽车零部件标准化、信息化处理，制造业通过在模块化和封装化的基础上进行系统化，拓展新的应用与服务；大数据驱动互联制造技术，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，采集和分析生产车间的各种信息，实现车厂与消费者之间的实时互动；大数据驱动汽车个性化生产，随着大规模定制和网络协同的发展，制造业企业还需要实时从网上接受众多消费者的个性化定制数据，并通过网络协同配置各方资源，实现汽车个性化生产；大数据驱动定制汽车批量生产，以定制化为重点的多种类、小批量制造业渐渐成为主流，以3D 打印为代表的数字化和信息技术的普及带来了技术革新。

2、中国机器人产业工业4.0发展分析

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

（1）工业机器人产销量分析

目前国内除了少数以组装为主的中日合资的机器人公司外，具有自主知识产权的工业机器人尚停留在高校或科研单位组织的零星生产，未能形成气候。因此，我国工业机器人生产能力较国外成熟国家还有很大的差距，不过这种差距随着我国技术的发展正在不断缩小。2015年，中国工业机器人产量为3.3万台，同比增长21.7%；销售量为6.8万台，同比增长18%。

（2）工业机器人需求领域

工业机器人在国内的应用以汽车以及电子工业居多，此外还有橡胶塑料、军工、航空制造、食品工业、医药设备、金属制品等领域。从应用行业看，汽车行业依旧是中国工业机器人市场最大的消费行业，中国市场上36.8%的机器人销往汽车行业；电气机械和器材制造业位居第二位，占比23.3%；金属制造行业位居第三位，占比15.2%。外资机器人应用比较集中，汽车行业销量占总销量的近48%，电气机械和器材制造业、金属制造行业销量分别占总销量的23.6%和7.6%。

（3）智能机器人推动工业4.0

传统工业机器人和工人的工作空间通常是隔离的，新一代工业机器人则要具备柔性、安全、易操作等特点，同时达到高速和精确，这在技术上是很大挑战。此外，工业4.0时代，机器人不再是独立的单元，需要具备与其他智能设备的沟通能力、对环境的感知能力，甚至把复杂信息综合起来从而做出决策等诸多能力。工业4.0要求将智能机器人的很多技术融入到更大的生产系统中。基于云计算和大数据的知识建模、物理仿真、多传感器感知预测等技术，既是工业4.0的关键技术，也是工业机器人的关键技术。

因此，发展智能机器人推动工业4.0尤为重要，其主要措施包括：（1）加快发展智慧制造。智慧制造作为一种新的制造模式和制造技术，可为复杂零件的高品质制造提供解决方案。（2）加大财政研究投入。通过工业转型升级、中央基建投资等现有资金渠道支持机器人及其关键零部件产业化和推广应用；利用中央财政科技计划（专项、基金等）支持符合条件的机器人及其关键零部件研发工作等。（3）加快制定技术条例。加大支持力度，推进智能机器人核心技术的研发；梳理整合智能机器人研发成果，支持智能机器人成果转化；加快制定智能机器人标准体系和人机交互安全规则。

（4）机器人行业工业4.0的发展趋势

当今工业机器人的总体趋势是，从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。

3、中国智能家居产业发展分析

智能家居是以住宅为平台，基于物联网技术，由硬件（智能家电、智能硬件、安防控制设备、家具等）、软件系统、云计算平台构成的一个家居生态圈，实现人远程控制设备、设备间互联互通、设备自我学习等功能，并通过收集、分析用户行为数据为用户提供个性化生活服务，使家居生活安全、舒适、节能、高效、便捷。

（1）智能家居的发展现状

尽管我国的智能家居起步较晚，尚未形成一定的国家标准，但令人欣喜的是国内专业智能家居厂家的数量正在增长。这些厂家中有的是独立开发，有些是引入国外技术在国内生产和集成。比较知名的产品有海尔U-Home，清华同方的e-Home数字家园，其他的还有科龙的“现代家居信息服务集散控制统”，Enjoysmart易居家庭自动化系统，引进新加坡技术的Treasureway宝路家庭智能化系统等。目前国内自主研发的智能家居系统主要市场是智能家居安防系统。2015年中国智能家居市场规模达到431亿元，同比增长41.78％。

（2）智能家居发展前景分析

智能家居是技术和文化发展的必然产物，其在中国的发展和应用将对整个社会产生巨大的影响，它将极大地改变人们的生活方式，并将牵动一大批产业和开拓一个新的大市场。未来，市场上将有不断增多的智能家居硬件产品，以及其在消费市场中的日渐普及，中国智能家居市场规模在2016年将出现明显增长。至2017年，随着主要的智能家居系统平台及大数据服务平台搭建完毕，下游设备厂商完善，智能家居产品被消费级市场接受，市场规模将达到1000亿元人民币。

4、其他相关行业发展分析

（1）物联网行业

中国在物联网发展方面起步较早，技术和标准发展与国际基本同步。物联网已应用在经济、社会生活的各个行业领域，而行业需求的差异性使得企业各自开发了自己的应用平台。我国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之一，不少一、二线城市都在建设或筹建物联网产业园，并通过招商引资积极聚拢相关企业。随着百度、阿里等互联网巨头的纷纷涉足，物联网产业与设备制造业、移动互联网、大数据产业相互融合、协同发展。与此同时，各领域的初创型技术公司也积极投入创新，加快了物联网技术的发展。尤其是家电行业借力物联网发展，率先将新兴技术投入到新产品开发中，催生了融合物联网元素的多种智能产品，如可穿戴设备、智能汽车设备、医疗健康设备、智能玩具等等，并依托大数据、云计算技术使产品获得更好的用户体验。

总体看来，中国物联网研究没有盲目跟从国外，而是面向国家重大战略和应用需求，开展物联网基础标准体系、关键技术、应用开发、系统集成和测试评估技术等方面的研究，形成了以应用为牵引的特色发展路线，在技术、标准、产业及应用与服务等方面，接近国际水平，使中国在该领域占领价值链高端成为可能。2015年我国整个物联网的市场规模达到7500亿元。

（2）可穿戴设备

可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备，是综合运用各类识别、传感、连接和云服务等交互及储存技术，以代替手持设备或其他器械，实现用户交互、生活娱乐、人体监测等功能的新型日常穿戴设备（眼镜、手表、腕带等）。可穿戴设备行业近年处于高速增长势，2015年中国智能可穿戴设备市场规模为125.8亿元，增速高达471.8%。

3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印作为一种新兴、环保型产业，渗透在生活、生产的各个领域。不仅受到各界人士的青睐，同样也深受我国政府的支持和鼓励。目前 3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。与传统制造相比，3D打印技术的优势主要体现在产品制造的复杂程度、生产制造的范围、生产制造效率、满足客户个性化需求等方面。随着互联网+时代和“中国制造2025”的计划的进程加快，3D打印技术已经是当下首当其冲的掘金行业，未来将会更多的投资创业者进军该产业。

（4）工程机械

我国工程机械行业受益于我国经济尤其是固定资产投资的持续高速发展和相关政策支持，行业规模已经跃居世界首位。但在产品结构上依然存在问题，呈现低端产能过剩、中高端产品竞争力不足的情况。目前我国工程机械市场中的低端产品，如推土机、装载机等，基本都处于产能过剩的状态。一方面，由于技术门槛较低，产品附加值不高，这些产品的毛利率普遍较低，而且市场竞争激烈；另一方面，这些产品的市场扩展性有限，有些产品甚至有被取代和淘汰的趋势。同时，我国劳动力成本的不断提升使得低端工程机械产品的出口利润空间不断萎缩，通过技术升级增加产品附加值将成为大势所趋；此外，国家各类节能环保政策和对高新技术产业的支持政策的贯彻落实也将加速企业产品线的调整。

五、中国工业4.0发展前景预测

工业4.0是将资源要素和生产要素集中在以互联网和信息技术为基础的平台之上，实现资源要素与生产要素的充分整合，是智能制造的结晶，实质上是第三次工业革命的拓展和延伸，是推动第四次工业革命的重要载体。

互联网对大众的改变才刚刚开始，跨界与融合将成为科技创新的内涵，“人机一体、智能制造”将是未来制造业新的发展趋势，而推动新工业革命的将是机器人、3D打印、大数据、云计算、物联网、智能材料等众多先进技术的融合。对于我国制造业来说，发展工业4.0的路径应是加紧建立更多新兴技术的研发总部、孵化总部和运营总部、创新总部，对新兴技术要从高起点切入，像硅谷那样，成为全球创新中心。