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工业软件行业深度报告:四重驱动力加速行业腾飞

浏览: 发表时间:2020-12-25 14:07:07

  1、 我国处工业数字化转型初期,工业 4.0 需多技术构建

  1.1 、 工业软件是工业互联网的核心,工业 4.0 囊括工业互联网等多技术

  工业软件是工业互联网的核心,工业互联网则是工业 4.0 的重要组成部分。工业互联网的本质是通过工业互联网平台将设备、产线、供应链上下游有机结合起来,形成数据和产业联动,既可提升产业效率,又实现服务体系智能化。工业软件可使得工业流程数字化,打通各环节物理界限,对海量数据进行处理和应用。“工业 4.0”则是一个整体的概念,即以实现“智能制造”为导向,建立工业系统使得整个生产环节可自主执行决策,涉及物联网、工业互联网、云计算、人工智能等多类型技术。

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  工业软件以应用软件为主,也包含部分控制系统、中间件等,是打通生产流程中各环节间的重要工具。工业软件的用途以支撑工业企业业务和应用为主,一般分为运营管理、生产控制、研发设计、协同集成和嵌入式工业软件几类,本质是通过数字化模型或专用软件工具将过去在特定工业场景中的经验固定下来,连接生产、设计、制造各环节,用可视化的方式规划、呈现、优化产业链环节。

  工业互联网本质是基于平台形式,推动制造业产业链的效率提升和各生产要素的共享。我国对工业互联网的定义分为宏观和技术两个层面,即可将工业经济的生产要素、产业链环节、价值链环节串联起来,并通过重塑工业生产制造和服务体系,实现制造业数字化、网络化、智能化转型的平台即为工业互联网。从技术上,工业互联网是 ICT 技术和制造业技术的融合,广泛连接人、机、物等各类要素,实现从生产视角往平台视角的转变。

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  工业 4.0 是对工业往智能化发展的阶段命名。工业 4.0 最早是由德国提出,旨在建立一种具备高度灵活性、定制化、数字化、智能化的工业生产模式。对比工业 3.0的自动化生产,4.0 更强调通过充分利用 ICT 技术,包含物联网、AI 等技术,建立智能工厂或智能化的生产体系,改善原有供应链体系,创造新的价值,将制造业往智能化转型。因此,一般工业 4.0,包含智能工厂、智能生产和智能物流三大主题。

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  1.2 、 中国工业发展阶段和现状

  我国工业多数处于工业 2.0 和 3.0 往 4.0 过度的阶段。根据国家工业安全发展研究中心的数据统计,2019 年我国工业信息化和工业化融合率达 55.1%,其中电力行业两化率最高为 67.4%,说明我国工业工序数控化率和生产设备的数字化率均值已超过 50%,满足工业 2.0 的电气化、机械化,其中部分行业如电力、石化等已实现重点工序自动化,并开始往 4.0 智能化方向发展。例如,中国石化的九江石化智能工厂。

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  制造业增加值和高新技术制造业增加值持续上升,但 2019 年我国制造业企业平均利润仍远低于世界 500 强企业,生产要素的使用率和支撑力还有待提升。根据工业和信息化部的统计,2019 年我国规模以上工业增加值增长 5.7%,电信业务总量按2019 年不变价计算增长 18.5%,软件和信息技术服务业收入增长 15.4%,制造业增加值占全球比重达 28.1%, 连续 10 年保持世界第一制造大国地位。但另一方面,根据工信部统计 2019 年我国制造业企业平均利润仅为 2.59%,低于 500 强的 4.37%, 更远低于世界 500 强企业的 6.57%,说明制造业利润不到增加值的十分之一。一方面反映我国制造业处于转型期,注重新技术和高质量的产业发展;另一方面也反映我国制造业的传统优势面临严峻考验,未来成本红利优势持续性有限。

  工业互联网相关政策持续推出,带动工业互联网经济增加值金额的持续扩大。自 2013 年提出《信息化和工业化深度融合专项活动以来》,国家持续颁布相关文件或推进相关项目发展,如工信部公布 2019 年工业互联网试点示范项目名单,包含工业互联网网络方向共 29 家、平台方向 35 家、安全方向 17 家。此外,根据智研咨询的数据,我国工业互联网 2018 年、2019 年的产业经济增加值规模分别为 1.42 万亿元、2.13 万亿元,占GDP 比重分别为 1.5%、2.2%,预计 2020 年产业经济规模将达3.1 万亿元,占GDP 比重为 2.9%,同时可带动约 255 万个新增就业岗位。

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  2、 动力分析:受益需求+技术+政策+环境的四重驱动力

  2.1 、 需求推动:我国需要借助工业互联网等新技术提高附加值,增强竞争力

  我国制造业作为驱动全球工业增长的重要引擎,需要持续提升产业竞争力,继续保持世界第一制造大国的地位。根据工信部数据,2019 年我国制造业增加值占全球比重为 28.1%,是全球工业增长重要驱动力,连续 10 年位列全球第一。也是当前全世界拥有产业分类中全部工业门类国家。但另一方面,我国工业企业的净利润率不足 3%,依托成本优势和人口红利带动发展 20 年。但是随着工业 4.0 革命的到来, 我们需要新技术、新产业、新动能驱动国内工业进行迭代发展,提高产业附加值的同时,提升企业的利润水平,继续保持制造大国地位。

  工业软件、工业互联网等工业经验和 ICT 技术融合既是工业数字化转型路径和方法论,也是经济体实现生产力增长的重要驱动力。根据麦肯锡的预测,2019-2029年间,美国和西欧的潜在生产力增长预计每年至少可达 2%,其中大约 60%是通过数字化实现的,说明数字化对经济体生产力驱动的重要性。而工业互联网等技术将数据驱动、工业机理与智能科学结合,形成数字空间与物理世界融合的智能化决策闭环,实现跨行业、跨企业、跨车间、跨设备的优化结果输出,提升效率。

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  工业软件作为工业互联网的核心,是支撑企业业务、应用和提效增质的重要工具。根据工信部数据,我国工业软件市场规模于 2019 年达到 1720 亿元,同比增速约 17%,2016-2019 年的CAGR 为 16.2%,行业需求旺盛。其中,生产控制类软件是工业软件的重要组成部分,用于提高制造中的管控能力,提高效率和原材料利用率。例如DCS 适用于流程型企业的生产过程,在石化、化工、电力等方面的运用都很高, 但在造纸、冶金等行业,渗透率仍有较大提升空间。

  随着国内制造业成本优势的下降和对智能化、数字化转型意识的提升,我们认为即使存在成本优势的企业在扩产时,仍将优先选择自动化程度较高的生产线,拥抱数字化转型的产业发展规律,提升制造业整体的竞争力与产业附加值。

  2.2 、 技术驱动:5G+物联网等技术发展,推动工业互联网日趋成熟

  工业互联网涉及机器间的联动和机器数据间的传输和分析,而 5G 和物联网技术的成熟,加速工业互联网的落地和发展。

  5G 在传输速率、连接数密、数据延迟等方面较 4G 有质的飞跃,且 5G 引入全新的架构解决方案,可创建独立网络为垂直行业的业务需求实现量身定制。2019 年11 月,5G 正式商用。根据 ITU 定义 5G 的三大应用场景,强型移动宽带(eMBB)、海量机器类通信(mMTC)及低时延高可靠通信(uRLLC)是其三大应用场景。其中 uRLLC 以面向物物连接为主且具备低延时和高可靠性的要求,在智能工厂、智能电厂、智能园区中可获广泛使用。根据信通院的测算,随着 5G 独立组网和商用落地的加速,工业作为重点领域预计至 2030 年将收到投资近 2000 亿,加速工业互联网落地。

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  工业控制系统、工业互联网平台均需要物联网技术支持,打破物理和数字间的壁垒。物联网将射频识别技术、传感器技术、纳米技术、嵌入式技术等集合在一起, 实现整体感知、可靠传输和智能处理的 3 大功能。随着物联网中的云计算、5G 通信、传感器等技术的发展,物联网在智能工厂、智能交通等多场景的应用日益增多,推动产业数字化转型

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  2.3 、 政策利好:国家和地方政府重视工业升级,政策利好持续

  相关政策推行超过 5 年,时机日趋成熟政策利好频出。自 2015 年工信部、发改委在《中国制造 2025》中提出“制造强国”概念,我国就开启了工业创新驱动之路。随着两化数据和数字化软件渗透率的提升,我国工业基础日趋进步,2018-2020 年国家先后高频出台了超过 8 份相关政策,并在 2018-2020 年的政府工作报告中均提及推动先进制造业的发展,发展工业互联网,推进智能制造。因而,当前政府的高度重视和频出政策,有利于推动行业前进。

  政府文件明确发展目标,推动行业发展。《中国制造 2025》指出,1)提高创新能力,包括制造业研发经费投入占主营收入比在 2020 和 2025 年分别达到 1.26%和1.68%,制造业每亿元收入中有效发明专利数在 2020 和 2025 年分别达到 0.7 和 1.1件;2)提高工业发展质量,核心工业制造增加值率在 2020 和 2025 年分别达到 17% 和 19%(一般发达国家为 35%以上);3)提高两化融合率,即要求数字化研发设计工具、关键工序制造装备数控化在规模企业获得广泛应用。此外,《智能制造发展规划(2016-2020 年)》中,明确提出到 2022 年,我国智能制造装备销售收入将接近 4 万亿元。其中,制造业重点领域企业数字化研发设计工具普及率超过 70%,关键工序数控化率超过 50%,数字化车间/智能工厂普及率超过 20%等。

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  工业互联网、工业软件是重点方向,财政政策和专项工程持续扶持工业软件发展。正如上文所说,工业互联网作为 ICT 和制造业深度融合的产物,是工业数字化转型和提升产业链效率的重要工具,已连续在 2018-2020 年政府报告中提及,尤其2020 年提到“工业+互联网”意在覆盖更多的工业领域。此外,工业软件作为基础且国内数控和研发设计类软件当前仍属于短板,获国家在财政和专项政策上大力扶持。例如,在 2020 年 8 月印发的《关于新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》中,明确了集成电路设计企业和软件企业的减税、投融资政策,意图大力扶持产业发展。

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  2.4、 环境刺激:外部环境变动带动自研产品需求上涨,全球工业呈现智能化方向发展

  工业作为现代化经济的基础,是各经济体竞争力的体现,而工业软件往往会成为制约工业发展的工具,自研产品势在必行。外部环境的变动更凸显自主软件的重要性,例如当前高端芯片设计软件的提供商被美国企业垄断,因而从完善技术链和降低潜在风险的角度看,大力发展各类自主工业软件符合当前行业发展趋势。

  西方国家也在大力发展工业智能化,工业强国之路离不开工业智能化升级。在上一轮全球化发展浪潮中,中国凭借成本优势与人口红利承接了工业产业链中附加值相对较低的加工、组装环节,而欧美则聚焦在研发、核心零部件、品牌营销等高附加值环节,积累了大量收益。欧美国家为了继续维持工业优势,先后提出工业 4.0 或工业互联网发展计划,例如 2014 年美国GE、IBM、Cisco 等龙头主导成立工业互联网联盟(IIC)、德国政府提出工业 4.0 战略等。总览全球主要工业国家,都在工业互联网、工业智能化方向提出了自己的主张或者计划,而中国作为制造业大国,实现智能化升级既是发展的必然之路,也是为了应对未来竞争的必然选择。

  3、 复盘海外:企业联盟或政府引导行业方向,“自研+并购”推动企业发展

  3.1 、 原因&引导者:重塑制造业后,巨头企业或政府引领技术方向

  工业互联网与工业软件重塑制造业,行业巨头与政府一起引导产业发展。工业软件等新技术带动工业数字化转型,既可提高工业附加值,又能提升制造业的竞争力。因而,从当前逆全球化的趋势和自身经济长远发展的考虑,各国和行业巨头均意识到工业互联网和工业软件等技术的重要性,并依据自身的技术和产业链分工,引导本国工业数字化行业发展。

  美国:企业联盟引导全球工业互联网发展,政府提出“再工业化”战略 美国工业互联网的发展分为 3 个推动力:

  1)政府“再工业化”战略:2008 年金融危机后,美国意图通过重振制造业来解决“产业空心化”问题,其中组织实施的“先进制造业伙伴计划”,将信息物理系统结合、信息安全、大数据分析、传感与控制等技术结合于工业中,为工业互联网发展提供有效支撑;

  2)巨头企业和创新企业并行:一方面巨头企业 GE 于 2013 年率先推出 Predix工业互联网平台,并成立新的工业互联网公司运营平台与数据,可见对互联网平台的重视,另一方面,创新公司如 C3Iot 开发的一系列工业 APP 受到市场追捧,四轮融资后估值近 100 亿人民币;

  3)企业联盟发展生态:2014 年GE、Cisco、IMB、Intel 等企业成立了 IIC 联盟,意图打造工业互联网生态体系,推行技术标准化和试点应用,参加多个会议,讨论工业互联网生态建设与商业模型。

  德国:率先提出“工业 4.0”,打造企业间智能化网络德国工业互联网的发展分为 2 个推动力:

  1) 政府一系列战略部署:德国自身在制造业设备产业链中具有领先地位,其为继续保持优势和面对新一轮科技挑战,利用制造装备、自动化系统、流程工艺等优势与 ICT 结合,对工业进行改造并提出了“工业 4.0”概念,并将其上升为国家战略, 后续又推出“国家工业战略 2030 发展战略”,意图加大政府支持力度,进一步打造工业生产全要素、全价值链、全产业链全面连接的“新一代”生产制造服务体系。

  2) 巨头企业的积极响应与推动:西门子提出“数字化工业”作为未来三大运营方向之一,收购了低代码技术公司 Mendix,意图降低基于 MindSphere 平台开发工业APP 的难度,降低应用开发门槛;此外,西门子还联合库卡、Festo、艾森曼集团等18 家合作伙伴公司共同创建“MindSphereWorld”,打造围绕 MindSphere 平台的生态系统,并扩展其全球影响力。

  其他:打造本土工业互联网体系,开展国际间合作交流

  1) 英、法、韩等国家纷纷意识到工业互联网的重要性,先后出台政策和行业方向打造本土体系:英国提出“制造 2050”,法国提出“新工业法国”战略等,意图打造自己的新工业体系;韩国则将机器人、人工智能、自动驾驶和 3D 打印确立为智能制造产业的重点方向。

  2) 国际间交流日趋增多:2018 年,印度尼西亚与新加坡实施第四次工业革命缔结合作,意图支持印尼工业 4.0 振兴食品和饮料、纺织品和服装、汽车、化工产品等领域;2019 年在成都召开的世界工业互联网大会上展示了中外工业互联网建设最新成就,发布工业互联网标准。

  我们认为产业链附加值提升是所有经济体都在追求的方向,数智化转型的重要性有目共睹,因而当前是国内发展工业互联网技术的重要时期。

  3.2 、 复盘达索:“自研+并购”实现纵向领域深耕发展

  达索公司是世界主要军用飞机制造商之一,其下达索系统作为全球工业软件巨头,当前通过“自研+并购”覆盖包括 CAD/CAE/CAM/CAPP/PLM 等在内的多设计软件与管理解决平台等,覆盖国家超过 140 个,客户超过 120 万个,为航空、汽车、机械等行业提供服务与技术支持。

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  我们认为工业软件公司产品体系的完善和市场扩张离不开并购,因而纵向整合有利于企业做大。

  4、 回顾国内:起步晚于海外,自给率低,但远期市场大

  4.1 、 国内现状:市场增速超全球,但自研产品与外资差距较大

  我国工业互联网和工业软件市场增速远超全球。根据前瞻经济学人的估算,2019 年全球工业互联网市场规模约为 8465.57 亿美元,同比增长 5%,而其对国内工业互联网市场未来年(2020-2025)的年均复合增长率估算约为 13%,并预计至 2025 年, 我国市场因受益“新基建+工业 4.0”,工业互联网市场规模可达 1.2 万亿。而在 Garter和工信部对工业软件市场的统计数据库,国内同期年均超 15%的增速远超全球 5%,

  因而我们预计未来 5 年仍会是国内工业互联网和工业软件市场的快速发展期。

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  国产工业软件存在高端产品少、低端产品多、技术产品少、管理产品多的格局。目前国内自主软件在生产管理领域,例如ERP 领域发展较好,但在数控流程、研发设计等工程研制领域相对较差;另外,即使在相对较强的ERP 领域,高端市场中外资产品仍占据一半以上的市场。例如,CAD 的研发设计软件领域,国内厂商如中望软件的市占率不足 10%,高端 CAD、CAE、MES 等市场被西门子、达索、ANYSY 等海外厂家垄断;高端 ERP 软件市场中 SAP 和 Oracle 的市占率合计超过 50%,因而整体自给率偏低

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  国产公司的产品体系成熟度和纵向延展性差于外资公司, 缺少大型工业软件企业。国内公司起步晚,资金实力相对海外巨头如 SAP、达索差距较远,因而当前无论是研发投入、产品体系成熟度、纵向整合方面都无法与海外公司抗衡。且因为高端市场的缺失和低端市场的竞争激烈,国内企业在工业互联网/工业软件市场收入整体占比小,缺少大型工业软件企业。

  4.2 、 原因分析:基础、生态和人才共振造成国内发展慢于西方

  我们认为国内工业互联网产业发展慢于欧美国家的原因主要有以下 3 个:

  1)产业链原有基础相对薄弱:长久以来,中国制造业多受益欧美产业链转移带来的需求,因而行业整体的附加值低或直接原装引进海外生产线,导致制造业虽然规模大,但是产业质量和软件使用率低于西方。例如工信部辛部长在“2018 国家制造强国建设专家论坛”中表示“中国制造业创新能力薄弱,对外依存度高, 整体上仍处于全球产业链和价值链的中低端,制造业核心技术短缺局面尚未根本解决”。

  2) 软件生态相对薄弱:早先国内产品整体的可靠性和稳定性差于外资产品,导致国内大型制造业企业习惯于采购海外产品,而工业软件、工控系统等产品发展需不断使用迭代,造成国内产品无法接触高端市场,迭代效率变慢,差距进一步拉大。

  3) 专业人才缺失:工业软件行业的发展既需要软件类人才,又需要具有较强的工业实操经验,而互联网行业的虹吸效应导致人才相对短缺。此外,之前校企合作不够紧密,实操性强的软件开发人员需公司自主培养,造成成本高,人数少。

  4.3 、 展望未来:工业互联网渗透率提升,平台接入设备+公司持续增长

  受益我国 ICT 技术发展、国内政府的高度重视、海外工业升级的经验,国内工业互联网市场将持续稳健发展,工业平台接入的设备和企业数量将持续增多。根据中国信通院的数据,2019 年我国工业互联网产业经济规模约 2.13 万亿,同比增长47%,对我国经济增长贡献占比约 10%,同比增加 3pct。其中,根据前瞻产业院的预测 2020 年我国工业互联网市场规模可达 6990 亿,较 2015 年增长近一倍。根据工信部 2019 年公布的《工业互联网网络建设及推广指南》规划,意图在 2020 年左右建成 100 个以上企业内网络建设和升级和 20 个以上网络技术创新和行业应用测试床,形成工业互联网网络创新基地的雏形。考虑到截至 2019 年,我国工业互联网下游渗透率仅 2.76%,设备接入量不足 20%,我们预计未来渗透率、设备接入量等都将持续增多。

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  我们预计国内工业互联网未来发展将出现以下 4 种方向:1)连接设备的多样化;2)国产软件和平台的渗透率提升;3)由产业个体往生态系统发展;4)平台应用从设备和数据收集分析往产品和客户端偏移。

  设备连接多元化:未来随着边缘计算、微站传输等技术的发展,接入平台互联互通的设备的部分数据将位于数据来源端被处理,而非直接传输至云端,带来数据的实时和智能化处理,因而既降低物联网的管理难度,又提升接入智能设备的数量和类型,带来设备连接的多元化。

  国产软件和平台的渗透率提升:外部环境变动让行业、监管、资本都意识到自主研发的必要性和重要性,叠加国内工业软件企业近 20 年的自我进步,产品体系日益成熟,适配率和精准度逐步提升,因而未来无论是大环境还是行业自身发展,国产软件和平台的渗透率将持续提升。

  由产业个体往生态系统发展:工业互联网领域的公司通过上下游或横纵向建立战略合作关系后,公司发展有望从单一产业链个体或单一产业链往多重生态方向,实现灵活生产,挖掘用户价值,将每个单体公司融为工业互联网网络中的一份子。

  平台应用从设备和数据收集分析往产品和客户端偏移:相对比工业 3.0 中提出的自动化处理,工业 4.0 下的工业互联网体系更注重的是数据的联动和产业链价值提升,因而对下游客户和产品本身的智能化分析判读成为发展重点。

  5、 投资建议(略)

  工业互联网作为推动国内工业数字化转型的重要工具,对提升国内制造业全球竞争力具有重要意义,是全球制造业发展的重要趋势和关键技术。当前海外已出现多家工业互联网/工业软件巨头,而国内因为行业企业起步晚,多数企业处于快速发展期。长期来看,随着国内核心数据的积累、技术的发展、软件生态的好转和政策扶持,我们认为国内工业互联网企业将迎来快速发展期,推荐用友网络、鼎捷软件和宝信软件,受益标的中控技术(拟上市)、中望软件(拟上市)、能科股份、东方国信。

  来源:未来智库

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