技術(shù)前沿：中國工業(yè)自動化與智能化

在自動化驅(qū)動領(lǐng)域，變頻器涉及電力電子、計算機(jī)、自動控制、運動控制、電機(jī)、傳感器等多項學(xué)科領(lǐng)域，無論在理論上還是設(shè)計及制造工藝上，都需要較高的技術(shù)水平和經(jīng)驗積累，因此對人才隊伍有較高的要求。行業(yè)需要在軟件、硬件、結(jié)構(gòu)、電磁兼容、安規(guī)設(shè)計等方面具備較高理論素養(yǎng)和較高實踐水平、經(jīng)驗豐富的技術(shù)人才。變頻器研發(fā)需要在硬件設(shè)備、軟件工具、人才等多方面的持續(xù)投入。

在設(shè)備智能操控系統(tǒng)領(lǐng)域，涵蓋圖像處理、點云數(shù)字分析、算法、AI識別等多領(lǐng)域技術(shù)，這些技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域存在著較高的門檻，以智慧港口、水泥智能化應(yīng)用為例，業(yè)內(nèi)企業(yè)需要將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)更加深入的融合應(yīng)用于相關(guān)的企業(yè)生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)中，才能逐漸實現(xiàn)企業(yè)的自動化、智能化、智慧化運營目標(biāo)。

工業(yè)自動化根據(jù)自動化層級遞進(jìn)順序主要可分為設(shè)備單機(jī)自動化、設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)過程自動化和企業(yè)生產(chǎn)管理自動化。

自動化驅(qū)動產(chǎn)品與智能操控系統(tǒng)主要用于工業(yè)自動化中的設(shè)備自動化領(lǐng)域，其中自動化驅(qū)動產(chǎn)品是實現(xiàn)設(shè)備單機(jī)自動化的核心部件；智能操控系統(tǒng)是在設(shè)備單機(jī)自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)過程的自動化，即設(shè)備操控的遠(yuǎn)程化或自動化。

自動化驅(qū)動產(chǎn)品主要包含變頻器和行業(yè)專機(jī)。變頻器是設(shè)備內(nèi)部單機(jī)自動化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛的核心驅(qū)動產(chǎn)品之一，變頻器主要是通過調(diào)節(jié)電流頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)對各行業(yè)各類設(shè)備的機(jī)械傳動控制；行業(yè)專機(jī)是在變頻器的基礎(chǔ)上，根據(jù)各行業(yè)具體應(yīng)用場景需求，添加行業(yè)專用控制器、傳感、安全保護(hù)等功能模塊或配件，并集成為一體形成專機(jī)形態(tài)，其主要工作原理、技術(shù)特征及核心功能模塊仍與變頻器產(chǎn)品趨同。

智能操控系統(tǒng)是在設(shè)備單機(jī)實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對設(shè)備群操控的遠(yuǎn)程化或自動化，即實現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)過程的自動化，將操控人員（即司機(jī)）工作場所由設(shè)備上的“司機(jī)室”變成了遠(yuǎn)程的“中控室”，將傳統(tǒng)的一人現(xiàn)場操控一臺設(shè)備改變成一人遠(yuǎn)程監(jiān)控或操控多臺設(shè)備，改善了操控人員工作環(huán)境、減少職業(yè)健康危害，同時通過系統(tǒng)操控設(shè)備自動化作業(yè)可以節(jié)省用工數(shù)量、降低人工操作出錯率、提高設(shè)備作業(yè)效率與作業(yè)質(zhì)量。 ? ?

自動化驅(qū)動產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域為各行業(yè)領(lǐng)域的中大型起重、搬運設(shè)備以及盾構(gòu)機(jī)的單機(jī)自動化控制系統(tǒng)，該類設(shè)備實際運行工況中對低速大轉(zhuǎn)矩、帶負(fù)載電機(jī)動態(tài)自學(xué)習(xí)、多電機(jī)剛性同步、防搖擺等控制技術(shù)有著較高的要求，該領(lǐng)域變頻器產(chǎn)品長期被安川、西門子、ABB、丹弗斯等國外品牌所壟斷。

（1）變頻器

變頻器基本概念

是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過把電壓與頻率固定不可調(diào)的交流電（通常來自電網(wǎng)端）通過“整流—逆變”成電壓和頻率可變可調(diào)的交流電，以實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備上電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備整體運轉(zhuǎn)的調(diào)速控制。 ? ?

變頻器通常由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動等單元組成。整流是指對電網(wǎng)輸入的三相不可調(diào)交流電進(jìn)行整流，將交流電整流成直流電；濾波是通過對電路中所需頻率之外的電信號或諧波進(jìn)行濾除，以獲得所需頻率段質(zhì)量較高的電源；逆變是指將直流電轉(zhuǎn)化成為電壓和頻率可變可調(diào)的交流電；制動單元主要是對電機(jī)運行過程中由于減速或勢能下降所產(chǎn)生的再生電能進(jìn)行及時消耗，避免由于返回電能過大導(dǎo)致變頻器直流電路電壓過高，從而產(chǎn)生損壞。

通常情況下，制動單元是通過在直流電路上直接并聯(lián)制動電阻，對電機(jī)再生發(fā)電返回的電能直接通過電阻轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉。

變頻器產(chǎn)品根據(jù)電壓等級不同，可以分為低壓變頻器（690V以下）和中高壓變頻器，目前低壓變頻器占據(jù)市場的主導(dǎo)地位。根據(jù)中國工控網(wǎng)《2022年中國自動化市場白皮書》顯示，2021年度我國低壓變頻器市場占整個驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品市場規(guī)模的80.86%。

低壓變頻器，其根據(jù)驅(qū)動電機(jī)或電機(jī)組數(shù)量的不同可以分為單傳動變頻器和多傳動變頻器。單傳動變頻器是指一個變頻器包含一個逆變器，同時只能驅(qū)動一個或一組電機(jī)，其工作原理與上圖“變頻器基本工作原理示意圖”一致，產(chǎn)品功率范圍涵蓋0.4kW至1,120kW。多傳動變頻器是指一個變頻器包含多個逆變器，同時能驅(qū)動多個或多組電機(jī)。

多傳動變頻器是針對各行業(yè)對節(jié)能減排、綠色發(fā)展的訴求，推出的一款節(jié)能型產(chǎn)品，主要應(yīng)用定位于港口機(jī)械、盾構(gòu)機(jī)等功率相對高、能耗相對大、且存在多電機(jī)組協(xié)同作業(yè)的設(shè)備或設(shè)備組。 ? ?

多傳動變頻器通常由一個整流回饋單元連接并聯(lián)在直流線路上的多個逆變器，驅(qū)動多個或多組電機(jī)運行，產(chǎn)品功率范圍涵蓋5.5kW至2,400kW。

多傳動變頻器主要通過以下兩方面實現(xiàn)了電能的循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的：一方面，通過在直流電路并聯(lián)多個逆變器，可同步驅(qū)動多個或多組不同頻率運轉(zhuǎn)的電機(jī)，不同電機(jī)或電機(jī)組之間電能可以互相連通，使得處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)所產(chǎn)生的再生電能可以直接用于驅(qū)動處于用電狀態(tài)的其他電機(jī)運轉(zhuǎn)；

另一方面，電網(wǎng)端通過用“LCL濾波+IGBT整流”組合成的“整流回饋單元”代替了傳統(tǒng)的二極管整流，實現(xiàn)了電流的雙向高質(zhì)量流通，即當(dāng)所有電機(jī)整體處于再生發(fā)電狀態(tài)時，再生電能不再通過電阻轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉，而是直接通過整流回饋單元返回至電網(wǎng)，從而實現(xiàn)電能的循環(huán)利用。

變頻器關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)

變頻器關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)包括電機(jī)矢量控制基礎(chǔ)性能指標(biāo)、電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能指標(biāo)、硬件功能指標(biāo)、行業(yè)特色功能指標(biāo)。

①電機(jī)矢量控制基礎(chǔ)性能指標(biāo)

電機(jī)矢量控制基礎(chǔ)性能指標(biāo)包括啟動轉(zhuǎn)矩、穩(wěn)速精度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、轉(zhuǎn)矩精度、調(diào)速范圍、寬電壓輸入范圍、開環(huán)矢量起升機(jī)構(gòu)運行中反向，前述指標(biāo)具體衡量標(biāo)準(zhǔn)如下： ? ?

A、啟動轉(zhuǎn)矩：能在更低的速度提供更大的轉(zhuǎn)矩代表低速性能越好；

B、穩(wěn)速精度：該值越小代表電機(jī)速度越接近給定速度，精度越高；

C、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)：該值越小代表轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度越快；

D、轉(zhuǎn)矩精度：該值越小代表轉(zhuǎn)矩精度越高；

E、調(diào)速范圍：調(diào)速范圍越寬代表可控制電機(jī)在更低的速度穩(wěn)定運行；

F、寬電壓輸入范圍：該值下限越低代表越能適應(yīng)低電壓下的重載工況；

G、開環(huán)矢量起升機(jī)構(gòu)運行中反向：允許反向代表更好的低速性能和更高的效率。

②電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能指標(biāo)

電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能指標(biāo)包括帶載自學(xué)習(xí)能力、最低動態(tài)自學(xué)習(xí)速度、轉(zhuǎn)動慣量自學(xué)習(xí)能力、速度環(huán)PI參數(shù)自整定，前述指標(biāo)具體衡量標(biāo)準(zhǔn)如下：

A、帶載自學(xué)習(xí)能力：該值越大代表能更多的適應(yīng)電機(jī)不脫軸的工況；

B、最低動態(tài)自學(xué)習(xí)速度：該值越低代表越能適應(yīng)電機(jī)不脫軸的工況；

C、轉(zhuǎn)動慣量自學(xué)習(xí)能力：是否具備此功能，可解決加減速過程中對負(fù)載的判斷；

D、速度環(huán)PI參數(shù)自整定：是否具備此功能，可解決現(xiàn)場速度環(huán)參數(shù)調(diào)試的效率高低。

③硬件功能指標(biāo)

硬件功能指標(biāo)包括過載能力、多電機(jī)切換功能、故障記錄功能、自由功能塊功能、與其他品牌變頻器位置同步功能，前述指標(biāo)具體衡量標(biāo)準(zhǔn)如下：

A、過載能力：越大的過載倍數(shù)持續(xù)的時間越長，代表變頻器適應(yīng)負(fù)載短時過載的能力越強(qiáng)；

B、多電機(jī)切換功能：該值越多代表變頻器可分時驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量；

C、故障記錄功能：故障記錄信息越多越豐富，越能方便故障原因的診斷；

D、自由功能塊功能：是否具備此功能，決定變頻器二次邏輯開發(fā)的能力； ? ?

E、與其他品牌變頻器位置同步功能：是否具備此功能，決定變頻器是否能與其他品牌變頻器共同驅(qū)動非剛性聯(lián)接負(fù)載。

④行業(yè)特色功能

行業(yè)特色功能指標(biāo)包括制動器失效保護(hù)、定位+防搖擺功能、回轉(zhuǎn)平穩(wěn)控制功能、平穩(wěn)起升控制功能、防沖頂控制功能、反檔急減速功能、軟著陸功能、重量檢測功能，前述功能指標(biāo)提升起重機(jī)械等設(shè)備起升運行過程穩(wěn)定性、安全性、運行效率。

（2）行業(yè)專機(jī)

行業(yè)專機(jī)是

根據(jù)不同行業(yè)客戶在具體應(yīng)用場景中對設(shè)備自動化控制的驅(qū)控一體化、功能集成化、裝配空間集約化等一系列個性化需求，在變頻器的基礎(chǔ)上，添加各類行業(yè)專用控制器、傳感、安全保護(hù)等功能模塊或配件，并集成為一體形成專機(jī)形態(tài)。相較于單一變頻器，行業(yè)專機(jī)功能更加多元化，產(chǎn)品更加集約化，操作更加方便。

專機(jī)產(chǎn)品根據(jù)不同客戶需求增加了其他功能模塊或配件，但其主要工作原理、技術(shù)特征及核心功能模塊仍與變頻器產(chǎn)品趨同。

智能操控系統(tǒng)簡介

送設(shè)備傳統(tǒng)的操控方式都是由人員在設(shè)備現(xiàn)場或設(shè)備上的司機(jī)室進(jìn)行操控，該類設(shè)備現(xiàn)場工作環(huán)境中普遍存在噪聲、粉塵等因素，且受天氣寒熱影響大，因此傳統(tǒng)的操控方式普遍存在操控人員工作環(huán)境差、勞動強(qiáng)度高、對身體傷害大等特征，且工作效率受操控人員精神狀態(tài)、工作經(jīng)驗、晝夜及氣候變化等因素影響，生產(chǎn)效率不穩(wěn)定，同時安全性也得不到根本保障。

安裝了智能操控系統(tǒng)的設(shè)備，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控或者完全自動化操控，相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)場操控方式，大大改善了操控人員工作環(huán)境、減少職業(yè)健康危害，同時可以節(jié)省用工數(shù)量、降低操作出錯率、提高設(shè)備作業(yè)效率與作業(yè)質(zhì)量。 ? ?

智能操控系統(tǒng)屬于“軟硬件一體化”產(chǎn)品。硬件部分主要包括各類具備傳感、傳輸、控制、算力等功能的硬件或軟件載體；軟件部分主要包括各類感知、決策、執(zhí)行及交互類算法或軟件，軟件部分根據(jù)不同行業(yè)設(shè)備的作業(yè)需求，結(jié)合硬件產(chǎn)品特性，自行搭建軟件系統(tǒng)構(gòu)架，并自主開發(fā)各構(gòu)架層算法或軟件。

具體到項目執(zhí)行中，主要是根據(jù)客戶具體訴求，結(jié)合設(shè)備工況環(huán)境，自行設(shè)計技術(shù)方案，并根據(jù)方案對各類硬件進(jìn)行選型、采購、現(xiàn)場安裝布置，同時于硬件中安裝各類程序或軟件，并完成軟硬件各項功能調(diào)試，形成軟硬件高度一體化融合的智能操控系統(tǒng)，操控設(shè)備實現(xiàn)自動化生產(chǎn)作業(yè)。

智能操控系統(tǒng)具備信息化程度高、軟硬件融合度好、功能全面、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢。智能操控系統(tǒng)的軟硬件整體架構(gòu)一般可分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和交互層四個層級：

①數(shù)據(jù)層是對基礎(chǔ)信息的采集，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的生成、采集、優(yōu)化及存儲。

信息采集主要包括通過攝像儀、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、紅外熱像儀、位置標(biāo)識卡、編碼器等各類數(shù)據(jù)采集與感知設(shè)備，完成對圖像、三維點云、位置等各類基礎(chǔ)信息的收集；以及通過建立客戶生產(chǎn)作業(yè)管理系統(tǒng)與公司智能操控系統(tǒng)之間的通信，實時獲取客戶的生產(chǎn)作業(yè)指令信息；

②服務(wù)層是對基礎(chǔ)信息的有效處理、傳輸與決策，實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)指令的在智能操控系統(tǒng)各構(gòu)架層之間的有效通信，以及完成作業(yè)指令的自動化執(zhí)行。

服務(wù)層是智能操控系統(tǒng)的核心技術(shù)支撐，通過搭建系統(tǒng)構(gòu)架、開發(fā)各層級軟件并對硬件進(jìn)行安裝布置與集成，最終實現(xiàn)設(shè)備的自動化作業(yè)。

底層通過自行開發(fā)點云3D重建、機(jī)器視覺、多模態(tài)融合感知、決策規(guī)劃等技術(shù)對數(shù)據(jù)層獲取的基礎(chǔ)信息進(jìn)行解析，轉(zhuǎn)化成能被智能操控系統(tǒng)有效識別的信息；

中層根據(jù)設(shè)備自動化作業(yè)的需求，利用解析后的基礎(chǔ)信息針對性開發(fā)出系統(tǒng)各功能子系統(tǒng)（如定位系統(tǒng)、引導(dǎo)與糾偏系統(tǒng)、作業(yè)對象識別系統(tǒng)、吊具防搖系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)等），并通過軟件系統(tǒng)形成決策指令； ? ?

上層通過PLC通信程序建立智能操控系統(tǒng)與設(shè)備上單機(jī)自動化控制系統(tǒng)的通信，根據(jù)決策指令引導(dǎo)設(shè)備全自動完成作業(yè)，或者通過交互平臺的智能操控軟件進(jìn)行人工遠(yuǎn)程操控完成作業(yè)。

③應(yīng)用層是智能操控系統(tǒng)所能實現(xiàn)的目標(biāo)，即產(chǎn)品的最終具體應(yīng)用。

智能操控系統(tǒng)除能實現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)流程自動化外，可以衍生出設(shè)備管理、作業(yè)區(qū)域管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析等多種應(yīng)用功能。

④交互層是人機(jī)交互界面，提供用戶與系統(tǒng)的友好訪問與互動。

交互層是智能操控系統(tǒng)的可視化界面與遠(yuǎn)程操控平臺，傳統(tǒng)的設(shè)備操控交互層位于設(shè)備上的操作室，智能操控系統(tǒng)的交互層位于遠(yuǎn)程的中控室。

管理系統(tǒng)軟件

管理系統(tǒng)軟件是在設(shè)備單機(jī)自動化以及作業(yè)流程自動化的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體行業(yè)客戶對整個生產(chǎn)運營管理自動化的訴求，針對性開發(fā)的自動化與信息化軟件產(chǎn)品。產(chǎn)品主要包括全生命周期資產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)操作管理系統(tǒng)、機(jī)器智能管理系統(tǒng)、機(jī)械動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)、管控一體化系統(tǒng)等軟件產(chǎn)品。 ? ?

工業(yè)自動化層級情況

（1）自動化驅(qū)動產(chǎn)品與單機(jī)自動化

單機(jī)自動化即單臺設(shè)備的自動化控制，主要是通過設(shè)備自身的自動化控制系統(tǒng)帶動設(shè)備的各機(jī)械部件實現(xiàn)運轉(zhuǎn)，利用人工現(xiàn)場操控設(shè)備完成單臺設(shè)備的各項生產(chǎn)作業(yè)指令。

設(shè)備單機(jī)自動化控制系統(tǒng)主要包括控制層、驅(qū)動層和執(zhí)行層，而控制層與驅(qū)動層通過系統(tǒng)集成商進(jìn)行集成組合形成電控系統(tǒng)，實際操控中，由人工通過設(shè)備上的人機(jī)聯(lián)動臺（即人機(jī)界面）輸入操控作業(yè)指令，指令通過電控系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成頻率、電壓可調(diào)整的交流電輸出，從而控制執(zhí)行層電機(jī)（也稱電動機(jī)或馬達(dá)）的轉(zhuǎn)動，最終帶動設(shè)備各機(jī)械單元按預(yù)期規(guī)劃運轉(zhuǎn)從而完成作業(yè)指令。 ? ?

（2）智能操控系統(tǒng)與生產(chǎn)作業(yè)自動化

智能操控系統(tǒng)是在設(shè)備單機(jī)實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對設(shè)備群操控的遠(yuǎn)程化或自動化，即實現(xiàn)多個設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)過程的自動化。智能操控系統(tǒng)并不改變單機(jī)自動化控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制路徑，而是在單機(jī)自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上“做加法”。

智能操控系統(tǒng)可以替代人的感官、四肢及部分腦力分析與決策。主要是通過智能控制技術(shù)替代人工現(xiàn)場操控設(shè)備，使得設(shè)備或設(shè)備群在不需要人工干預(yù)的情況下按照既定操作指令與程序運轉(zhuǎn)，完成各項生產(chǎn)作業(yè)指令。

①智能操控系統(tǒng)對人的感官的替代 ? ?

通過在設(shè)備外部及作業(yè)區(qū)加裝攝像儀、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、紅外熱像儀、位置標(biāo)識卡、編碼器等各類數(shù)據(jù)采集與感知設(shè)備，并進(jìn)行設(shè)備二次開發(fā)，主要用于代替人的感官對周邊環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

②智能操控系統(tǒng)對人的大腦分析與決策的替代

通過搭建軟硬件系統(tǒng)構(gòu)架，對各類具備傳輸、控制、算力等功能的硬件或軟件載體進(jìn)行選型、采購、現(xiàn)場安裝布置，同時于硬件中安裝公司自主研發(fā)的各類決策、執(zhí)行及交互類算法或軟件，形成具有分析與決策功能的“軟硬件一體化”智能系統(tǒng)，主要用于代替人的大腦對感官獲取的信息進(jìn)行處理、分析與決策。 ? ?

③智能操控系統(tǒng)對人的四肢操作的替代

通過建立智能操控系統(tǒng)與單機(jī)自動化控制系統(tǒng)間的通信程序，將決策指令自動傳送給單機(jī)自動化控制系統(tǒng)，并引導(dǎo)設(shè)備或設(shè)備群完成生產(chǎn)作業(yè)指令，主要用于代替人的四肢對操控手柄進(jìn)行操控并完成生產(chǎn)作業(yè)。 ? ?

智能操控系統(tǒng)能部分或全部替代人工的感官、四肢及部分腦力分析與決策活動，在不需要人工介入的情況下實現(xiàn)對各類大型起重、輸送設(shè)備群的遠(yuǎn)程或自動化操控，完成生產(chǎn)作業(yè)，其對應(yīng)生產(chǎn)作業(yè)自動化層級。

（3）管理系統(tǒng)軟件與生產(chǎn)管理自動化

管理系統(tǒng)軟件是公司在設(shè)備單機(jī)自動化以及作業(yè)流程自動化的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體行業(yè)客戶對整個生產(chǎn)運營管理自動化的訴求，針對性開發(fā)的自動化與信息化軟件產(chǎn)品，旨在幫助客戶實現(xiàn)生產(chǎn)管理自動化。 ? ?

自動化驅(qū)動產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖：

自動化驅(qū)動產(chǎn)品包含了電機(jī)矢量控制、整流回饋控制、帶負(fù)載電機(jī)動態(tài)自學(xué)習(xí)、同步控制、回轉(zhuǎn)平穩(wěn)控制、防搖擺控制、回轉(zhuǎn)斷電平穩(wěn)減速控制、起重機(jī)制動器失效保護(hù)等多個領(lǐng)域技術(shù)，包括底層軟件算法、技術(shù)設(shè)計能力、產(chǎn)品設(shè)計能力、產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)化能力等，從而促進(jìn)產(chǎn)品迅速迭代并落地生產(chǎn)，有效滿足下游客戶對產(chǎn)品的各類需求。

（1）工業(yè)自動化行業(yè)發(fā)展概覽

工業(yè)自動化產(chǎn)品是現(xiàn)代化工廠實現(xiàn)規(guī)模、高效、精準(zhǔn)、智能、安全生產(chǎn)的重要前提和保證，應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展前景良好。進(jìn)入21世紀(jì)以來，以人工智能、機(jī)器人技術(shù)、電子信息技術(shù)等為代表的第四次工業(yè)革命進(jìn)一步整合機(jī)械和電子系統(tǒng)，工業(yè)自動化水平進(jìn)一步提升，與之相應(yīng)的工業(yè)自動化設(shè)備需求也不斷增長。 ? ?

我國工業(yè)自動化行業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，尤其在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下，我國傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、工廠自動化和企業(yè)信息化均需要大量工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，市場潛力巨大。中國工控網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年，我國工業(yè)自動化市場規(guī)模達(dá)到2,611億元，同比增長3.2%。伴隨供給側(cè)改革進(jìn)一步深化，預(yù)計2023年市場規(guī)模將達(dá)到2,822億元。2017-2023年我國工業(yè)自動化市場規(guī)模與增速情況如下：

近些年，我國政府制定的工業(yè)自動化控制產(chǎn)業(yè)政策對行業(yè)發(fā)展起到了積極地引導(dǎo)和支持作用，國產(chǎn)品牌憑借快速響應(yīng)、成本、服務(wù)等本土化優(yōu)勢不斷縮小與國際巨頭在產(chǎn)品性能、技術(shù)水平等方面的差距，市場份額自2009年的24.80%逐漸增長到2022年的43.70%，工控行業(yè)正進(jìn)入一個國產(chǎn)品牌全面替代進(jìn)口品牌的快速發(fā)展階段，國內(nèi)廠商市場占有率將有望不斷提高。2009-2022年工業(yè)自動化本土品牌市場份額變化趨勢如下： ? ?

隨著控制工程學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、計算機(jī)軟件、嵌入式軟件、電力電子、機(jī)電一體化、網(wǎng)絡(luò)通訊等學(xué)科的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)自動化技術(shù)日益完善，基于信息化帶動工業(yè)化生產(chǎn)的理念，智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、集成化將成為工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展的主要方向。

（2）變頻器行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢

①變頻器行業(yè)市場規(guī)模

變頻器通過應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)變頻調(diào)速、軟啟動、節(jié)能等功能，此外變頻器還能通過連接PLC進(jìn)行更準(zhǔn)確有效的控制，在工業(yè)自動化中發(fā)揮著重要作用。根據(jù)工作電壓，可分為中低壓與高壓變頻器，低于3KV的歸為中低壓變頻器（低于690V的為低壓變頻器），發(fā)行人自動化驅(qū)動產(chǎn)品屬于低壓變頻器。根據(jù)中國工控網(wǎng)數(shù)據(jù)，2020-2022年，我國低壓變頻器市場規(guī)模分別達(dá)到236.0億元、283.0億元、290.0億元，同比增長分別為11.85%、19.92%、2.47%，2022年以來整體經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)恢復(fù)態(tài)勢，隨著投資穩(wěn)定增長和出口訂單回流，整體低壓變頻器市場表現(xiàn)良好，預(yù)計2025年低壓變頻器市場規(guī)模將達(dá)到334.8億元。2016-2025年我國低壓變頻器市場規(guī)模及增速如下： ? ?

從下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，低壓變頻器涉及下游應(yīng)用領(lǐng)域較廣，前五大應(yīng)用領(lǐng)域包括起重機(jī)、電梯、紡織、冶金和電力領(lǐng)域，2021年前五大行業(yè)領(lǐng)域占比為43%。2021年低壓變頻器市場應(yīng)用領(lǐng)域分布情況如下：

②變頻器行業(yè)發(fā)展趨勢

隨著用戶需求日趨多樣化，變頻器市場應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，同時越來越多的新型技術(shù)和材料被應(yīng)用在變頻器研制中，變頻器產(chǎn)品也加快向智能化、定制化、集成化和節(jié)能化方向發(fā)展。 ? ?

由于數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能制造的持續(xù)推進(jìn)，變頻器作為智能制造的驅(qū)動單元，也正在邁向智能化。變頻器不僅能完成節(jié)能調(diào)速、轉(zhuǎn)矩控制、位置控制等驅(qū)動功能，也能夠?qū)︱?qū)動設(shè)備振動、電流、速度、溫度等多維度數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，實現(xiàn)故障診斷、故障預(yù)警以及預(yù)測性維護(hù)等。

隨著市場應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，用戶需求更加多樣化。變頻器在不斷滿足功能和性能需求的同時，需要不斷適應(yīng)用戶操作習(xí)慣，滿足安裝簡便、空間節(jié)省、多臺自動化設(shè)備融合兼容等需求。

起重機(jī)械專用變頻器、電梯控制專用變頻器、空調(diào)專用變頻器等定制機(jī)型開始在細(xì)分機(jī)型種類中獲得客戶的認(rèn)可和青睞。這些行業(yè)定制化變頻器不但可以提供適應(yīng)性更好的控制策略，而且能降低設(shè)備的綜合成本。

隨著各行各業(yè)自動化應(yīng)用的系統(tǒng)化與集成化越來越高，用戶對行業(yè)的整體解決方案的需求日益凸顯，變頻器作為工業(yè)自動化產(chǎn)品也朝著集成化方向發(fā)展。變頻器與PLC控制器、PID調(diào)節(jié)器和通信單元等集成在一起，組成高可靠性、多功能的一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案。

集成化的變頻器產(chǎn)品不僅可以精簡控制系統(tǒng)，還可降低成本并提高可擴(kuò)展性，可滿足客戶更多復(fù)雜需求。

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略深入各主要行業(yè)門類，工業(yè)生產(chǎn)中環(huán)保要求日益提高，變頻器運行產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)帶來的污染也逐漸被加以重視。采用低諧波技術(shù)、變頻調(diào)制方法等技術(shù)的變頻器也因此近年來開始誕生，該類型變頻器諧波污染小，功率因數(shù)高，工作的可靠性與安全性高。

A、港口、建機(jī)等應(yīng)用在起重領(lǐng)域的低壓變頻器發(fā)展趨勢

起重領(lǐng)域為低壓變頻器最大應(yīng)用領(lǐng)域之一。從發(fā)展趨勢來看，起重領(lǐng)域的低壓變頻器正在主要向智能化、定制化、集成化等方向發(fā)展。 ? ?

智能化方面，起重領(lǐng)域變頻器逐漸從實現(xiàn)節(jié)能調(diào)速、轉(zhuǎn)矩控制、位置控制等驅(qū)動功能的基礎(chǔ)上，發(fā)展到能夠?qū)ζ鹬仉姍C(jī)振動、電流、速度、溫度等多維度數(shù)據(jù)監(jiān)測以及對起重機(jī)溜鉤、沖頂、落地等外部運行狀態(tài)實現(xiàn)安全防護(hù)，實現(xiàn)智能化運行、智能化操作、安全運行。

定制化方面，隨著市場應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，用戶需求更加多樣化，起重機(jī)械專用變頻器需要不斷適應(yīng)用戶操作習(xí)慣，滿足安裝簡便、空間節(jié)省、多臺自動化設(shè)備融合兼容等需求，定制化程度預(yù)計進(jìn)一步提高。

集成化方向，伴隨著提高運行效率及提高擴(kuò)展性的設(shè)備運行需求，用戶對行業(yè)整體解決方案的需求日益凸顯，起重機(jī)械變頻器與控制器、調(diào)節(jié)器和通信單元等集成在一起可組成高可靠性、多功能的一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案，朝著集成化方向發(fā)展。

B、盾構(gòu)機(jī)械低壓變頻器發(fā)展趨勢

盾構(gòu)領(lǐng)域?qū)儆诘蛪鹤冾l器細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，從發(fā)展趨勢來看，盾構(gòu)機(jī)械特殊的機(jī)械架構(gòu)、作業(yè)工況決定該領(lǐng)域變頻器發(fā)展趨勢主要為定制化、高可維護(hù)性等方向。定制化方面，由于盾構(gòu)施工的環(huán)境惡劣，高溫、高濕、多塵、振動不可避免，且不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致施工環(huán)境差異較大，柜體防護(hù)、冷卻散熱、凝露預(yù)防、冷卻液泄露和刀盤脫困等功能與變頻調(diào)速功能需要結(jié)合具體盾構(gòu)機(jī)械需要進(jìn)行定制整合。高可維護(hù)性方面，盾構(gòu)工程施工空間有限，機(jī)械尺寸要求嚴(yán)格，施工環(huán)境密閉而且通常要求長時間不停機(jī)作業(yè)，這就要求盾構(gòu)領(lǐng)域變頻器必須采用模塊化設(shè)計等方案提高可維護(hù)性，確保作業(yè)安全穩(wěn)定運行。

（3）智慧港口行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景

智慧港口是利用新一代信息技術(shù)，將港口運輸業(yè)務(wù)和管理創(chuàng)新深度融合，使港口更加集約、高效、便捷、安全、綠色，具有生產(chǎn)智能、管理智慧、服務(wù)柔性、保障有力等鮮明特征的現(xiàn)代港口運輸新業(yè)態(tài)。智慧港口的設(shè)施配置主要涉及物流交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、信息化基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)以及港口運輸裝卸裝備。智慧港口建設(shè)模式既包括新建和改擴(kuò)建自動化碼頭，也包括對碼頭現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行自動化升級改造。 ? ?

近年來，我國5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展為港口的自動化、智慧化提供了底層技術(shù)支持。依托圖像識別技術(shù)對港口閘口、集裝箱編碼等進(jìn)行識別，并依托自動化運輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)港口低延遲通信及高帶寬視頻傳輸，為智慧港口各個板塊的聯(lián)動發(fā)展提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。

在底層技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各個港口的實際發(fā)展現(xiàn)狀和業(yè)態(tài)特征，以數(shù)據(jù)中臺為基礎(chǔ)集中融合物聯(lián)及互聯(lián)數(shù)據(jù)，搭建智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和大型設(shè)備智能監(jiān)測/操控系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)。結(jié)合港口內(nèi)部前沿智能裝卸設(shè)備、堆場智能裝卸設(shè)備和水平智能裝卸設(shè)備，通過對應(yīng)的前沿裝卸管理系統(tǒng)、堆場裝卸管理系統(tǒng)及車輛運輸管理系統(tǒng)的統(tǒng)籌實現(xiàn)港口從整體管理、監(jiān)測、統(tǒng)籌控制全流程的智能化操作運營，從而提升港口生產(chǎn)運營效率、強(qiáng)化港口安全生產(chǎn)管理、實現(xiàn)港口綠色低碳目標(biāo)。

港口機(jī)械設(shè)備主要負(fù)責(zé)港口集裝箱的裝卸和搬運，包括岸邊集裝箱起重機(jī)（岸橋）、集裝箱龍門起重機(jī)（場橋）等。其中岸邊集裝箱起重機(jī)是港口碼頭用于從運輸船舶上裝卸集裝箱，而集裝箱龍門起重機(jī)則用于在港口碼頭或集裝箱堆場內(nèi)堆放物料及運輸貨物。此外還涉及散貨裝卸機(jī)械設(shè)備，包括散貨作業(yè)中常用的門座式起重機(jī)，以及散貨裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆料機(jī)、斗輪堆取料機(jī)等。 ? ?

集裝箱裝卸設(shè)備、散貨裝卸機(jī)械設(shè)備是自動化碼頭新建或升級改造的核心設(shè)備。通過自動化控制改造后，司機(jī)在中控室即可觀看多路視頻進(jìn)行操作，完成各類裝卸設(shè)備所有作業(yè)動作。例如單臺場橋遠(yuǎn)程控制一般需要回傳多路監(jiān)控視頻，對視頻傳輸帶寬需求要求較高，同時中控室與起重設(shè)備之間的通信對網(wǎng)絡(luò)時延要求也較高。隨著底層技術(shù)成熟及港口智慧化需求不斷挖掘，各類港口機(jī)械遠(yuǎn)程操控應(yīng)用場景日益拓展。

由于智慧港口建設(shè)投資大、周期長、要素多，并面臨技術(shù)儲備、資本積累、創(chuàng)新能力、人力資源等不足的情況，智慧港口的內(nèi)涵也在不斷豐富。我國智慧港口的發(fā)展將繼續(xù)圍繞物流供應(yīng)鏈協(xié)同化、運營智能化等趨勢發(fā)展。

物流供應(yīng)鏈協(xié)同化方面，港口充分利用處于物流供應(yīng)鏈中心的優(yōu)勢，在更高層面上整合與優(yōu)化物流鏈資源，推進(jìn)跨行業(yè)、跨部門、跨區(qū)域的物流鏈高效協(xié)同，提高港口全程物流服務(wù)核心競爭力；

物理層面，港口進(jìn)一步完善碼頭、堆場、倉庫、環(huán)保等基礎(chǔ)設(shè)施、支持保障系統(tǒng)和港口集疏運系統(tǒng)，建立便捷、安全、高效、可靠的港口全程物流服務(wù)體系；

業(yè)務(wù)層面，圍繞以港口為核心樞紐的綜合物流體系，加強(qiáng)港口物流上下游資源整合與集成，促進(jìn)港口全程物流鏈服務(wù)相關(guān)方業(yè)務(wù)協(xié)同與高效銜接；

信息層面，打造互聯(lián)互通的智能云服務(wù)平臺，保障全程物流鏈開放、透明、高效，促進(jìn)港口服務(wù)鏈中的物流、信息流、資金流高效運轉(zhuǎn)，為港口物流上下游客戶提供全方位價值鏈服務(wù)。

運營智能化方面，一方面，港口充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)、控制算法技術(shù)、自動控制技術(shù)及智能化機(jī)械設(shè)備等，推進(jìn)實現(xiàn)港口作業(yè)調(diào)度、平面運輸及堆場作等全過程自動化、智能化，提升碼頭運作能力；另一方面，通過大數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等手段應(yīng)用，打通港口物流供應(yīng)鏈的信息孤島，整合港口物流鏈信息資源，實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化運營服務(wù)，全面提升港口運營效率與生產(chǎn)力水平。 ? ?

智慧港口集裝箱、散貨裝卸搬運設(shè)備自動化及半自動化智能操控系統(tǒng)及相關(guān)自動化驅(qū)動產(chǎn)品將順應(yīng)智慧港口流供應(yīng)鏈協(xié)同化、運營智能化總體發(fā)展趨勢，將繼續(xù)拓展在物流供應(yīng)鏈協(xié)同中不同設(shè)備、不同系統(tǒng)中、不同信息平臺中的應(yīng)用場景，以及提升支撐港口運營數(shù)字化、智能化方面產(chǎn)品功能。

水泥智能化發(fā)展現(xiàn)狀及前景

①水泥智能化發(fā)展現(xiàn)狀

水泥工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是改善人居條件、治理生態(tài)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要支撐。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展由高速增長階段向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)換，水泥行業(yè)的發(fā)展目前正處于新舊動能更迭的關(guān)鍵階段，自動化、智能化和信息化水平參差不齊，亟需采用貼合生產(chǎn)工藝機(jī)理的智能化和信息化技術(shù)，推動生產(chǎn)、管理和營銷模式從局部、粗放向全流程、精細(xì)化和綠色低碳發(fā)展方向變革，解決資源、能源與環(huán)境的約束問題，提高生產(chǎn)制造水平和效能，實現(xiàn)水泥行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

我國水泥行業(yè)智能化發(fā)展仍處于起步階段，不同層次企業(yè)自動化、智能化和信息化水平參差不齊，尤其是在水泥物料傳輸、水泥聯(lián)合儲庫進(jìn)出料等工況復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化水平還有待提高。

水泥行業(yè)存量市場大，近年來水泥行業(yè)的市場集中度較快提升，水泥企業(yè)降本、提效、增質(zhì)的壓力大，水泥行業(yè)對數(shù)據(jù)開放、數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用比較積極等因素都促進(jìn)了近年來工業(yè)智能化技術(shù)在水泥行業(yè)的較快應(yīng)用。華潤水泥、安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司、焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司等一大批水泥龍頭企業(yè)也積極發(fā)力，紛紛利用工業(yè)智能化技術(shù)賦能水泥行業(yè)各大業(yè)務(wù)場景降本增效。 ? ?

智能水泥工廠建設(shè)成為水泥產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要載體，涵蓋了智能控制、智能管理、智能物流、智能分析和智能服務(wù)等方面內(nèi)容，通過生產(chǎn)過程的自動化控制、生產(chǎn)信息的數(shù)字化收集處理、全局的智能化協(xié)同等手段，使生產(chǎn)制造更加透明化，極大提高了水泥產(chǎn)品質(zhì)量水平。根據(jù)麥肯錫咨詢公司公開數(shù)據(jù)，智能化、數(shù)字化將是水泥工廠降本增效、節(jié)能減排的關(guān)鍵舉措，可以將每噸水泥的利潤提升3-6美元，讓工廠的成本曲線升至同等技術(shù)裝備工廠中排名前25%的水平。水泥行業(yè)智能化對水泥整個行業(yè)的生產(chǎn)效率和利潤的貢獻(xiàn)將會日益凸顯。

②水泥智能化主要應(yīng)用場景

水泥行業(yè)的智能化正在穩(wěn)步推進(jìn)，主要應(yīng)用場景在以下方向：生產(chǎn)流程自動化有助于提高生產(chǎn)效率。水泥行業(yè)具有無間斷的生產(chǎn)特性，一旦停機(jī)可能造成巨額經(jīng)濟(jì)損失，通過機(jī)器視覺、AI檢測等技術(shù)手段，第一時間排除生產(chǎn)故障，保障生產(chǎn)的連續(xù)性。通過自動化系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)系統(tǒng)操作難度，提升設(shè)備的可操作性，加快了生產(chǎn)節(jié)奏。根據(jù)各自企業(yè)現(xiàn)有工藝情況量身制定完整、標(biāo)準(zhǔn)、自動控制的操作方式，減少操作員人為干預(yù)，避免了人力執(zhí)行的不確定性，推動生產(chǎn)更加高效。例如傳統(tǒng)的水泥聯(lián)合儲庫存在進(jìn)出料或庫存缺少準(zhǔn)確統(tǒng)計、存儲空間利用率低、作業(yè)過程缺乏總體規(guī)劃、物料堆放隨意導(dǎo)致清庫難等問題，智能倉儲系統(tǒng)通過數(shù)字化、智能化手段，運用路徑規(guī)劃、多機(jī)構(gòu)聯(lián)動調(diào)度技術(shù)把原來人為的主觀經(jīng)驗變成自動化運行物料系統(tǒng)從而提高生產(chǎn)效率。

設(shè)備運行數(shù)字化有利于生產(chǎn)連續(xù)性和穩(wěn)定性。水泥生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量眾多，導(dǎo)致設(shè)備檢修工作量大、備品備件庫存壓力大。設(shè)備一旦發(fā)生突發(fā)故障，無法按計劃生產(chǎn)，不但會影響生產(chǎn)進(jìn)度，也無法保證產(chǎn)品質(zhì)量。提高設(shè)備可靠性、減少故障停機(jī)成為數(shù)字化生產(chǎn)的重要方向，通過數(shù)據(jù)分析可以提前進(jìn)行預(yù)知性檢修和檢查，加快故障分析判斷進(jìn)度，進(jìn)而提升維修速度，有效保障水泥生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 ? ?

水泥智能化有助于提升安全與環(huán)境管理水平。水泥生產(chǎn)的不安全因素較多，本公司人員安全防護(hù)，外來人員安全識別、行走路線、危險區(qū)域預(yù)警等都可通過數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行及時有效的辨別。環(huán)境管理方面，強(qiáng)化環(huán)境污染的實時監(jiān)測，通過機(jī)器視覺和AI分析，避免污染事件的發(fā)生；強(qiáng)化生產(chǎn)工藝管理，自動調(diào)節(jié)氨水、脫硫劑等輔助材料及添加，達(dá)到控制指標(biāo)值，降低能源消耗，減少環(huán)境污染。

③水泥智能化市場空間

根據(jù)全球最大的水泥技術(shù)裝備工程系統(tǒng)集成服務(wù)商中材國際（股票代碼：600970）公開披露信息顯示，我國目前在運行的水泥熟料生產(chǎn)線中運轉(zhuǎn)10年以上的線大概有1,400余條，均有著智能化改造的需求。

④水泥智能化行業(yè)發(fā)展趨勢我國水泥智能化行業(yè)已催生豐富的應(yīng)用場景，如無人機(jī)巡檢、協(xié)同作業(yè)、遠(yuǎn)程控制、設(shè)備安全運維、水泥庫裂紋檢測等。但是由于技術(shù)實施方面的困難，企業(yè)自身條件的限制等因素，水泥行業(yè)智能操控系統(tǒng)及應(yīng)用大多數(shù)情況下并沒有實現(xiàn)較好的融合與集成，由此導(dǎo)致水泥行業(yè)的制造業(yè)要素難以實現(xiàn)全要素連接，企業(yè)經(jīng)營決策難以實現(xiàn)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)驅(qū)動，生產(chǎn)和管理決策的智能化水平提升有限。

為了實現(xiàn)水泥行業(yè)雙碳環(huán)境下降本、增效、節(jié)能、降耗的政策強(qiáng)約束，水泥企業(yè)也必然加快實施覆蓋生產(chǎn)經(jīng)營全環(huán)節(jié)、全流程綜合集成的智能操控系統(tǒng)應(yīng)用，智能操控系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)商也需要在全面洞悉水泥行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期經(jīng)營發(fā)展的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用新一代信息技術(shù)助力賦能企業(yè)生產(chǎn)方式、管理模式、經(jīng)營模式的加速變革。

工業(yè)自動化重點領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r

①起重機(jī)械行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

起重機(jī)械主要包括橋式、門式起重機(jī)、流動式起重機(jī)、門座式起重機(jī)，也包括塔式起重機(jī)、升降機(jī)、纜索式起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)、機(jī)械式停車設(shè)備。起重機(jī)械主要是在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行物料的裝卸、運輸、升降、分揀、堆垛、儲存和配送，有時還需要對物料進(jìn)行計量、識別、跟蹤、管理和搬運加工，可以應(yīng)用于社會生產(chǎn)、商品流通和日常生活的各個領(lǐng)域，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的重要工具。橋式、門式起重機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域較廣，以水泥行業(yè)為例，橋式、門式起重機(jī)可在生產(chǎn)、倉儲等環(huán)節(jié)于車間、倉庫和料場進(jìn)行物料吊運作業(yè)。 ? ?

橋式、門式起重機(jī)行業(yè)是資源和技術(shù)密集性行業(yè)，隨著行業(yè)不斷發(fā)展與成熟，智能化、專業(yè)化、系統(tǒng)化、綠色化、全生命周期服務(wù)成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

據(jù)中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2017-2021年，我國橋、門式起重機(jī)銷量持續(xù)穩(wěn)定增長，從2017年的8.6萬臺增長到2021年11.69萬臺；2017-2021年我國橋、門式起重機(jī)銷售額為360億元、393億元、432億元、460億元及472億元。2017-2021年我國橋、門式起重機(jī)銷售額及同比增速情況如下：

②建筑機(jī)械（工程機(jī)械）行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

建筑機(jī)械（工程機(jī)械）指為城鄉(xiāng)建設(shè)、鐵路、公路、港口碼頭、農(nóng)田水利、電力、冶金、礦山等各項基本建設(shè)工程服務(wù)的機(jī)械，主要有塔式起重機(jī)、汽車起重機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、鏟土運輸機(jī)械等，是裝備工業(yè)的重要組成部分。 ? ?

工程機(jī)械行業(yè)內(nèi)企業(yè)不斷發(fā)展創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級，持續(xù)推出更加優(yōu)質(zhì)可靠、高效環(huán)保的工程機(jī)械，為滿足新的市場需求打下堅實基礎(chǔ)。近年來，得益于新基建熱潮，我國工程機(jī)械行業(yè)市場需求增加，市場規(guī)模持續(xù)增長?！笆濉逼陂g，我國工程機(jī)械行業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模、效益、品牌價值、國際化、創(chuàng)新研發(fā)和智能制造等全面提升的局面，在高質(zhì)量發(fā)展的道路上穩(wěn)健前行。2017-2021年工程機(jī)械行業(yè)營業(yè)收入及同比增長情況如下：

根據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會建筑起重機(jī)械分會統(tǒng)計，2016-2021年塔式起重機(jī)銷量觸底進(jìn)入上升周期，塔式起重機(jī)銷售數(shù)量由2016年的8,923臺上升到2021年60,691臺。2016-2021年塔式起重機(jī)銷量及同比增長情況如下： ? ?

隨著經(jīng)濟(jì)改革升級、環(huán)保法規(guī)要求不斷提高，工程機(jī)械行業(yè)將不斷加快轉(zhuǎn)型升級進(jìn)程，提升發(fā)展質(zhì)量，從而產(chǎn)生更多市場需求。同時，行業(yè)替換周期到來以及出口市場逐步恢復(fù)等多重因素均會推動工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展。

③港口機(jī)械行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

港口機(jī)械指在港口用于貨物裝卸、堆碼、拆垛和搬運等作業(yè)的機(jī)械，主要包括港口起重機(jī)械、港口裝卸搬運機(jī)械、港口連續(xù)輸送機(jī)械、港口連續(xù)裝卸機(jī)械、其他港口機(jī)械等。

目前我國大型港口機(jī)械的設(shè)計與制造技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，在全球港口機(jī)械市場中也占據(jù)了重要地位，主要生產(chǎn)企業(yè)有振華重工、三一集團(tuán)、中聯(lián)重科等企業(yè)。由于港口機(jī)械具備在固定場景下作業(yè)的特點，其自動化、智能化發(fā)展具備良好的應(yīng)用場景支撐，隨著港口分揀、起重、運輸、倉儲等物流環(huán)節(jié)對效率和安全性需求的不斷提升，港口機(jī)械的自動化、智能化成為行業(yè)發(fā)展方向。

④盾構(gòu)機(jī)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

盾構(gòu)機(jī)（全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)）根據(jù)應(yīng)用地質(zhì)層面的不同分為用于軟土地層或者富水地層施工的全斷面軟土隧道掘進(jìn)機(jī)和用于巖石地層的全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）。從下游應(yīng)用來看，盾構(gòu)機(jī)主要應(yīng)用于城市軌道交通，并逐步向鐵路、水利水電、公路、礦山等領(lǐng)域拓展。 ? ?

伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和隧道施工需求的不斷提升，全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)總量穩(wěn)中有升。根據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會掘進(jìn)機(jī)械分會統(tǒng)計，2012-2022年中國全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)年生產(chǎn)總量及同比變動情況統(tǒng)計如下：

全社會固定資產(chǎn)投資狀況

工程機(jī)械等機(jī)械設(shè)備市場需求與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等固定資產(chǎn)投資情況緊密相關(guān)。根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布數(shù)據(jù)，2020-2022年，全社會固定資產(chǎn)投資分別為52.73萬億元、55.29萬億元、57.96萬億元，分別比上年增長2.67%、4.85%、4.83%，固定資產(chǎn)投資維持穩(wěn)健增長，其中2022年基礎(chǔ)設(shè)施投資同比增長9.40%，出現(xiàn)較為明顯恢復(fù)態(tài)勢。2015-2022年全社會固定資產(chǎn)投資及同比變動情況如下： ? ?

變頻器行業(yè)競爭狀況

變頻器市場格局中，以ABB、西門子和施耐德等為主要代表廠家的歐美系品牌擅長生產(chǎn)制造大型自動化系統(tǒng)所用的變頻器產(chǎn)品，以三菱電機(jī)、安川電機(jī)和富士電機(jī)等為主要代表廠家的日韓系品牌則在小型自動化系統(tǒng)變頻器產(chǎn)品中更具優(yōu)勢。

由于多年來持續(xù)的研發(fā)投入，國產(chǎn)變頻器廠家逐步掌握和積累產(chǎn)品技術(shù)，并在產(chǎn)品性能、可靠性、銷售服務(wù)、成本控制等方面逐漸顯現(xiàn)優(yōu)勢，市場占有率逐步擴(kuò)大。

目前在低壓變頻器市場形成了以歐美品牌、日韓系品牌和本土品牌為主的三大品牌格局。2022年，歐美系、日韓系、國產(chǎn)品牌的市占率分別為51.00%、10.60%、38.40%，具體如下： ? ?

我國自動化驅(qū)動產(chǎn)品整體市場集中度較高，匯川技術(shù)、ABB、西門子、丹弗斯、安川等頭部企業(yè)業(yè)務(wù)通常會涉及各個行業(yè)。 ? ?

變頻器不同細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的壁壘及難度

變頻器具備無級調(diào)速、可靠性高、精度高、節(jié)能等優(yōu)點，可提高各類設(shè)備調(diào)速、變速場景自動化水平，廣泛應(yīng)用在多個國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)中。

變頻器廠商通常會根據(jù)變頻器的應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域?qū)ψ冾l器功能要求的不同將變頻器分為通用變頻器和行業(yè)專用變頻器，通常情況下，通用變頻器的應(yīng)用行業(yè)只要求變頻器具備基礎(chǔ)的變頻驅(qū)動功能，不對某項或某些特定性能指標(biāo)有著特殊或更高要求，如食品飲料、塑料、印刷包裝、物流輸送、機(jī)床、風(fēng)機(jī)、石油、木工等行業(yè)使用的機(jī)械設(shè)備；行業(yè)專用變頻器是根據(jù)某些特定行業(yè)實際工況的需求，對變頻器某些性能指標(biāo)具有特殊或更高要求。

比如起重領(lǐng)域，對低速大轉(zhuǎn)矩、過載保護(hù)等性能有著更高的要求；盾構(gòu)領(lǐng)域，對低速大轉(zhuǎn)矩、多電機(jī)剛性聯(lián)軸同步、密閉空間散熱等性能有著特殊或更高要求；煤炭礦山等領(lǐng)域，對散熱、防爆等性能有著特殊要求。 ? ?

通用變頻器和行業(yè)專用變頻器通常是不同廠商根據(jù)自身的產(chǎn)品技術(shù)特征或行業(yè)特色屬性而進(jìn)行的人為劃分與命名，行業(yè)內(nèi)并沒有公認(rèn)且明確統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)，且不同品牌廠商的劃分標(biāo)準(zhǔn)亦不盡相同，但通常會以行業(yè)為單位進(jìn)行整體劃分，即同一行業(yè)領(lǐng)域通常會統(tǒng)一歸類為通用或行業(yè)專用，二者之間不存在替代關(guān)系。

例如匯川技術(shù)將用于注塑、起重、風(fēng)電、空壓機(jī)、中央空調(diào)、煤礦防爆等行業(yè)領(lǐng)域的變頻器均稱為行業(yè)專用變頻器，而將用于上述行業(yè)領(lǐng)域之外的均稱為通用變頻器；英威騰將起重、空壓機(jī)、光伏水泵、紡織機(jī)械、電源系統(tǒng)等行業(yè)領(lǐng)域的變頻器均稱為行業(yè)專用變頻器，將用于上述行業(yè)領(lǐng)域之外的均稱為通用變頻器。

從技術(shù)壁壘來看，變頻器不同細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，由于變頻器涉及電力電子、計算機(jī)、自動控制、運動控制、電機(jī)、傳感器等多項學(xué)科領(lǐng)域，無論在理論上還是設(shè)計及制造工藝上，都需要較高的技術(shù)水平和經(jīng)驗積累，切入不同的細(xì)分領(lǐng)域需要在硬件設(shè)備、軟件工具、人才等多方面的持續(xù)投入，存在一定技術(shù)壁壘。

從市場壁壘來看，國內(nèi)變頻器市場經(jīng)過多年的發(fā)展，各個細(xì)分行業(yè)市場已形成了一定的競爭格局，各細(xì)分市場中品牌廠商經(jīng)過多年的業(yè)務(wù)拓展，已經(jīng)積累了一定的品牌優(yōu)勢、客戶粘性優(yōu)勢以及渠道優(yōu)勢，因此具備相對較高的市場壁壘。 ? ?

自動化驅(qū)動產(chǎn)品

ABB：成立于1988年，總部位于瑞士，全球500強(qiáng)企業(yè)之一，是電力和自動化技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商，擁有廣泛的產(chǎn)品線，銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)遍布世界各地，產(chǎn)品包括全系列中壓、低壓變頻器、伺服系統(tǒng)、控制器、電機(jī)和傳動系統(tǒng)、機(jī)器人軟硬件和仿真系統(tǒng)等。

西門子：成立于1847年，總部位于德國，全球500強(qiáng)企業(yè)之一，業(yè)務(wù)范圍廣闊，涵蓋工業(yè)自動化、樓宇科技、驅(qū)動技術(shù)、能源、醫(yī)療和交通等領(lǐng)域，為電子與電機(jī)產(chǎn)品全球業(yè)界先驅(qū)。

安川電機(jī)：1915年創(chuàng)立，全球伺服電機(jī)的龍頭企業(yè)，日本安川電機(jī)以驅(qū)動控制、運動控制、機(jī)器人和系統(tǒng)工程四大事業(yè)為發(fā)展軸心。

匯川技術(shù)（300124）：成立于2003年，于2010年登陸深交所創(chuàng)業(yè)板。該公司聚焦工業(yè)領(lǐng)域的自動化、數(shù)字化、智能化，專注“信息層、控制層、驅(qū)動層、執(zhí)行層、傳感層”核心技術(shù)，業(yè)務(wù)涵蓋通用自動化業(yè)務(wù)、電梯電氣大配套業(yè)務(wù)、新能源汽車業(yè)務(wù)、工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)、軌道交通業(yè)務(wù)五大業(yè)務(wù)板塊。 ? ?

正弦電氣（688395）：成立于2003年，于2021年登陸上交所科創(chuàng)板，系國內(nèi)較早從事變頻器研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)之一。該公司主要為機(jī)械設(shè)備制造商和電控系統(tǒng)集成商提供變頻器、一體化專機(jī)、伺服系統(tǒng)產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案。

偉創(chuàng)電氣（688698）：成立于2013年，于2020年登陸上交所科創(chuàng)板，自設(shè)立以來一直專注于電氣傳動和工業(yè)控制領(lǐng)域，該公司的主營業(yè)務(wù)為變頻器、伺服系統(tǒng)與運動控制器等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。

智能操控系統(tǒng)

ABB、西門子：ABB、西門子作為世界知名工業(yè)自動化企業(yè)，既提供變頻器等工業(yè)自動化硬件產(chǎn)品，也提供智慧港口、水泥智能制造等領(lǐng)域智能化解決方案。

北路智控（301195）：主營業(yè)務(wù)為智能礦山相關(guān)信息系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)與銷售，目前已形成了包含智能礦山通信、監(jiān)控、集控及裝備配套四大類系統(tǒng)的較完善產(chǎn)品體系。針對采礦行業(yè)提供智能礦山相關(guān)信息系統(tǒng)，能夠為下游客戶提供“軟硬件一體”的信息化、智能化綜合解決方案，包括整體方案設(shè)計、軟硬件產(chǎn)品開發(fā)、信息系統(tǒng)集成及相關(guān)技術(shù)服務(wù)等；是國內(nèi)少數(shù)產(chǎn)品能夠覆蓋智能礦山感知層、傳輸層、智能應(yīng)用與決策層三大層級的智能礦山企業(yè)。

蘭劍智能（688557）：主要產(chǎn)品是智能倉儲物流自動化系統(tǒng)，并基于該產(chǎn)品提供RaaS代運營、售后運營維護(hù)、技術(shù)咨詢規(guī)劃等服務(wù)；通過方案仿真設(shè)計、軟件產(chǎn)品開發(fā)、硬件產(chǎn)品設(shè)計及零部件定制和裝配、系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)，為客戶提供定制化倉儲物流自動化系統(tǒng)解決方案，在智能倉儲物流自動化細(xì)分市場領(lǐng)先。 ? ?

審核編輯：黃飛

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