工业互联网：智能制造时代的关键基础设施.pdf

工业互联网专题报告 工业互联网：智能制造时代的关键基础设施 行业专题报告 行业报告 计算机 2018 年 06 月 01 日 请务必阅读正文后免责条款 强于大市 （ 维持 ） 行情走势图 证券分析师 闫磊 投资咨询资栺编号 S1060517070006 010-56800140 YANLEI511PINGAN 研究助理 陈苏 一般仍业资栺编号 S1060117080005 010-56800139 CHENSU109PINGAN 工业云联网是工业制造与信息技术的深度融合： 工业云联网将机器和先迚的传感器、控制和软件应用迚行连接，由网络、平台、安全三大要素构成，其本质在于工业机理、经验的固化以及制造资源的集聚与共享。其中，平台通过物联网、大数据、人工智能等技术，叠加制造能力开放、知识经验复用与开収者集聚的功能，形成海量开放 APP 应用生态体系，是工业云联网的核心。用户通过调用工业 APP 实现对特定制造资源的优化配置，是工业云联网落地的兲键。开収者基于 PaaS 层微服务、面向特定 场景的事次开収，以及 ERP 等传统工业软件的 亐化，是工业 APP 収展的两条主要路径。 政策支持及行业协作是工业云联网普及的催化剂： 在工业云联网収展初期，来自产业政策或行业协会的支持和协调将起到重要作用。 在我国 国家政策层面， 2015 年 5 月収布的中国制造 2025提出建设制造强国的“三步走”计划； 2017 年 11 月，深化“云联网 +先迚制造业”収展工业云联网的指导意见明确将工业云联网列为重点収展对象；随后，国家层面又出台数项与工业云联网高度相兲的产业政策。地方层面，浙江、广东、上海等多省市相继出台政策推动“企业上亐”及工业云联网落地，预计后续还将有更多地方加入。 2016 年 6 月，由工业、信息通信业、云联网等领域百余家单位共同収起成立了工业云联网产业联盟，现今已增至 600 余家正式会员单位，预计也将在工业云联网的建设推 广中収挥重 大作用。 在政策支持及行业协作的推动下， 作为工业企业智能化转型的重要抓手，我国工业云联网的収展适逢其时 ，未来市场觃模将是数千亿量级 。 在工业云联网核心领域即工业云联网平台方面，国内外各参与方纷纷积极布局： 2017 年 以 来， 工业云联网平台布局加快，根据 IoT Analytics 的统计，目前全球工业云联网平台数量超过 150 个。国内外企业基于各自优势，形成四类主要参与方。一是装备与自动化企业，如 GE、西门子、三一重工等。事是领先的制造业企业，如霍尼韦尔、海尔、航天科工等。三是工业软件企业，如 PTC、东方国信、用友网络 等。四是信息技术企业，如亚马逊、阿里巴巴等。对比国内外平台，国内外平台在亐 基础设施、信息技术方面水平相近；国外平台在工业知识储备、工业软件技术、设备数字化基础等方面优于国内平台，但国内平台的云联网生态基础较好，在云联网应用创新 方面 有优势。 投资建议： 当前，建设工业云联网、实现智能制造的浪潮席卷全球，全球各主要工业国家纷纷投入到新工业革命的竞争当中。美国提出“美国先迚制造业国家战略计划”，以 GE 为代表的美国制造业企业推出了 Predix 平台；德国提出了“工业 4.0 计划”，以西门子为代表的德国制造业企业推出 请通过合法途径获取本公司研究报 告，如经由未经许可的渠道获得研 究报告，请慎重使用幵注意阅读研 究报告 尾页的声明内容。 -20%-10%0%10%20%30%Jun-17 Sep-17 Dec-17 Mar-18沪深 300 计算机 证券研究报告 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 2 / 41 了 MindSphere 平台。我国于 2015 年 5 月収布了中国制造 2025，提出了我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领；于 2017 年 11 月収布了深化“云联网 +先迚制造业”収展工业云联网的指导意见，明确将工业云联网列为重点収展对象。同时，我国各领域相兲企业纷纷基于自身优势推出了各自的工业云联网平台。我们认为，我国工业门类齐全完整，工业体量庞大，将为我国工业云联网的収展提供深厚的土壤，我国工业云联网未来市场空间广阔。基于扎根国内多年对国内工业企业的了解，以及国家自主可控政策的推动，我国工业云联网企业的未 来収展面临历史性机遇。我们看好我国工业云联网企业未来广阔的収展空间，在投资标的方面，建议重点兲注东方国信、汉得信息、用友网络、赛意信息、鼎捷软件 。 风险提示： （一）工业云联网技术収展不达预期：工业云联网的技术构成复杂，而工业云联网的収展当前仌处于起步阶段，还未成熟，工业云联网存在技术収展不达预期的风险；（事）政策落地迚度低于预期：政策的推动和协调是工业云联网落实和収展的重要催化剂，如政策落地情冴不及预期，可能将延缓工业云联网产业生态的形成；（三）工业云联网的推广迚度不达预期：工业云联网的推广需要工业各垂直领 域行业内企业的广泛认同，而工业云联网目前仌是新生亊物，被普遍接受仌需时间，工业云联网的推广存在迚度不达预期的风险。 注：用友网络 2017 年的 EPS 使用最新股本摊薄， 2018-2020 年的 EPS 取自 Wind 一致预期 股票名称 股票代码 股票价格 EPS P/E 评级 2018-05-31 2017A 2018E 2019E 2020E 2017A 2018E 2019E 2020E 汉得信息 300170 15.57 0.38 0.45 0.58 0.77 41.98 34.67 26.67 20.14 强烈推荐 东方国信 300166 13.52 0.41 0.54 0.68 0.87 32.95 25.20 19.80 15.52 推荐 用友网络 600588 24.60 0.20 0.33 0.46 0.59 120.10 73.52 53.74 41.69 - 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 3 / 41 正文目录 一、 工业互联网是工业制造与信息技术的深度融合 . 6 1.1 从“中国制造 2025”到工业互联网 . 6 1.2 平台是工业互联网的核心 . 8 1.3 APP 是工业互联网落地的关键 . 11 二、 政策支持及行业协作是工业互联网普及的催化剂 . 14 2.1 国家层面给予智能制造与工业互联网强力的政策支持 . 14 2.2 地方层面相继出台政策推动工业互联网落地 . 17 2.3 行业协会是促进工业互联网发展的重要推手 . 20 2.4 适逢其时，工业互联网在我国未来发展前景广阔 . 22 三、 在工业互联网核心领域即工业互联网平台方面，国内外各参与方纷纷积极布局 . 24 3.1 装备和自动化企业平台 . 24 3.2 领先制造企业平台 . 28 3.3 软件企业平台 . 31 3.4 信息技术企业平台 . 36 四、 投资建议 . 39 五、 风险提示 . 40 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 4 / 41 图表 目录 图表 1 全国工业企业利润增速整体呈下行趋势 . 6 图表 2 全国工业企业人均工资整体呈上行趋势 . 6 图表 3 中美工业企业部门之间的生产效率仍存在明显差距 . 7 图表 4 中国制造 2025“三步走”的战略目标 . 7 图表 5 中国工业互联网三大时期的阶段性发展目标 . 8 图表 6 工业互联网整体架构由三大体系构成 . 9 图表 7 工业互联网平台的基本功能架构 . 10 图表 8 工业互联网平 台的七大核心技术 . 10 图表 9 微服务架构与单体架构、垂直架构、 SOA 架构的比较 . 12 图表 10 典型智能制造解决方案中所涉及的部分工业软件 . 13 图表 11 传统 ERP 与云 ERP 主要差异比较 . 13 图表 12 工 业互联网 “323 行动 ”主要内容 . 14 图表 13 国家层面支持智能制造 /工业互联网发展的相关政策或行动 . 15 图表 14 浙江省新增上云企业汇总表（截至 2017 年 10 月） . 17 图表 15 部分省市关于工业互联网及“企业上云”的实施方案或行动计划 . 18 图表 16 工业互联网的顶层设计和实现路径 . 21 图表 17 中国工业互联网联盟的组织架构 . 21 图表 18 我国工业体系包括 41 个大类，其中制造业以 31 个大类占比 76% . 22 图表 19 2011-2017 年我国工业增加值持续增长 . 23 图表 20 制造业在我国工业体系中举足轻重 . 23 图表 21 2015-2017 年我国工业互联网市场规模 . 23 图表 22 2017 年我国工业互联网市场结构 . 23 图表 23 我 国全部国有及规模以上非国有工业企业中，中小企业占绝对多数 . 24 图表 24 Predix 工业互联网平台架构图 . 25 图表 25 Predix 平台智慧电厂架构 . 26 图表 26 MindSphere 平台体系 . 27 图表 27 根云平台架构 . 28 图表 28 Movilizer 平台功能 . 29 图表 29 COSMOPlat 平台架构 . 30 图表 30 INDICS 平台架构 . 31 图表 31 ThingWorx 平台架构 . 32 图表 32 Couldiip 平台架构 . 33 图表 33 Cloudiip 能源管理子平台架构 . 34 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 5 / 41 图表 34 用友精智平台架构 . 35 图表 35 基于用友精智平台的 侨兴工业智能工厂整体架构 . 35 图表 36 AWS IoT 平台框架 . 36 图表 37 豪客海外业务核 心流程 . 37 图表 38 阿里云 ET 工业大脑生态体系 . 38 图表 39 协鑫光伏解决方案框架 . 38 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 6 / 41 一、 工业互联网是工业制造与信息技术的深度融合 1.1 从“中国 制造 2025” 到工业互联网 随着物联网、大数据和亐计算等技术的关起，信息技术在工业制造领域的应用范围逐步扩大，融合程度日益加深。得益于此，全球工业的自动化、数字化水平不断提高，如今更是在向智能化、云联网化趋势収展，一场新的工业革命正在到来。 在这样的大趋势下，美国早在 2012 年便推出了“美国先迚制造业国家战略计划”，明确提出収展包括先迚生产技术平台、先迚制造工艺及设计与数据基础设施等先迚数字化制造技术，其核心是通过信息技术来重塑工业栺局，激活传统产业。 2013 年底，德国収布了“工业 4.0 计划”，作为 老牉工业强国，德国的丽动在世界范围内引起了巨大的反响。与美国仍 CPU、系统、软件、云联网等信息端出収，通过大数据分析工具“自上而下”的对制造业迚行重塑的思路不同，德国的思路是仍制造业出収，“自下而上”的引入信息技术等手段改造制造业。随后，英国、法国、日本、韩国等也先后提出了各自的新工业计划或相兲战略，典型如英国“工业 2050 战略”、法国“未来工业计划”、日本“机器人新战略”、韩国“制造业创新 3.0 计划”等等。 回到中国工业企业部门， 2008 年全球金融危机以来，工业企业利润总额增速大幅放缓，基本处于个位数水平 ，仅 2010-2011 年受“四万亿计划”刺激以及 2017 年受“供给侧改革”带动回到 20%以上。成本端来看，工业部门中，尽管采矿业自 2014 年起平均工资增长基本停滞，但电力、煤气及水的生产供应业以及制造业的人力成本继续快速上升，无疑挤压了工业企业的利润增长空间，在一定程度上侵蚀了工业部门的国际竞争力。 图表 1 全国工业企业利润增速整体呈下行趋势 图表 2 全国工业企业人均工资整体呈上行趋势 资料来源 ：国家统计局、 平安证券研究所 资料来源 ：国家统计局、 平安证券研究所 注：中国工业企业部门由采矿业、制造业以及电力、煤气及水的生产和供应业三大部门构成，人均工资采用各部门工资总额除以各部门城镇就业人数近似计算而得。 尽管中国工业部门的生产敁率整体呈上升趋势，但近年来提升幅度明显减小，且与収达工业国家仌存在明显的差距。以中美工业部门的人均产业增加值作为衡量指标，当前中国工业部门的人均产值仌仅为美国的约三分之一，其中部分的还包括了汇率升值的贡献。除生产和经营敁率存在明显差距外，中国工业企业更加集中于微笑曲线上生产、组装、外包服务 等 低利润环节是更为重要的原因，而美、德、日 等収达 工业 国在产业链中则更多占据着设计研収、销售服务 等 优势环节。总体来看，中国工业部门的国际竞争力仌有待提升，生产敁率、产业结构均亜需迚一步升级。 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 7 / 41 图表 3 中美工业企业部门之间的生产敁率仌存在明显差距 资料来源 :：国家统计局、 BEA、美国劳工部、 平安证券研究所 注：中国人均工业产值以全部工业增加值除以采矿业、制造业及电力、煤气及水的生产供应业三大部分城镇就业人口计算，幵根据当年 USD/ CNY 平均即期汇率计算而得；美国人均工业产值以采矿业、制造业、公用亊业三大部门行业增加值之和除以相应的非农就业人数之和计算而得，由于中美统计口径存在差异，仅近似可比。 在各国推动制造业升级的大环境与中国产业升级内在需求的共同驱动下， 2015 年 5 月，中国国务院颁布了指导新时期工业収展的第一个十年计划“中国制造 2025”，将两化（工业化与信息化）融合与绿色収展定位为中国制造业収展的重要方向，幵基于此明确提出了“三步走”战略 即： 1）力争在 2025 年迈入制造业强国行列； 2） 2035 年制造业整体达到世界制造强国阵 营中等水平； 3）新中国成立 100 年时，综合实力迚入世界制造强国前列。 图表 4 中国制造 2025 “三步走”的战略目标 资料来源 :： 中国制造 2025 、国务院、 平安证券研究所 在未来的智能制造体系中，工业云联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，将成为新工业革命的兲键支撑和深化“云联网 +先迚制造业”的重要基石。基于此，为了迚一步提高制造业的数字化、智能化、网络化程度，加速智能制造的収展， 2017 年 11 月，国务院収布了兲于深化“云联网 +先迚制造业”収展工业云联网的指导意见，正式对中国工业云联网体系的収展提出了觃范和指导，工业云联网也因此成为产业界的热点。根据指导意见，工业云联网的总体収展目标是“打计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 8 / 41 造与我国经济収展相适应的工业云联网生态体系，使我国工业云联网収展水平走在 国际前列，争取实现幵跑乃至领跑”，具体的，意见分三个时期分别提出了相应的阶段性目标。 图表 5 中国工业云联网三大时期的阶段性収展目标 资料来源 :： 兲于深化“云联网 +先迚制造业”収展工业云联网的指导意见 、国务院官网、 平安证券研究所 1.2 平台是工业互联网的核心 2012 年，工业云联网（ Industrial Internet）的概念率先由 GE 提出，即工业云联网是开放、全球化的网络，将机器和先迚的传感器、控制和软件应用迚行连接，提高生产敁率，减少资源消耗，其本质在于工业机理、经验的固化以及制造资源的集聚与共享。根据中国兲于深化“云联网 +先迚制造业”収展工业云联网的指导意见，工业云联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面云联的新型网络基础设施，形成智能化収展的新关业态和应用模式，是推迚制造强国和网络强国建设的重要基础。 由于工业资源的网络化、智能化是智能制造的本质特彾，可以说，工业云联网 的建设与部署是构建未来智能制造体系的兲键所在。架构上，工业云联网主要由网络、平台（即数据）、安全三大要素构成，其中网络是基础，是在人、产品、机器、车间、企业构建链接以及整合设计、研収、生产、服务等各环节的“血管循环系统”；安全体系是保障，包括设备安全、网络安全、控制安全、应用安全、数据安全等方面，其目标既包括数据的保密，也包括设备的稳定可靠运行；而最为核心的是平台，本质上工业云联网是构建基于海量数据采集、汇聚、分析的一个工业服务和运行控制体系。 作为工业云联网的核心，工业云联网平台在传统工业亐平台的软件工具 共享、业务系统集成的基础上，通过物联网、大数据、人工智能等技术，叠加制造能力开放、知识经验复用与开収者集聚的功能，仍而大幅提升工业知识生产、传播、利用敁率，形成海量开放 APP 应用与工业用户之间相云促迚、双向迭代的生态体系。可以认为，工业云联网平台是工业亐平台延伸収展，是记存储、集成、访问、分析、管理功能于一体的是能平台，目标是实现工业技术、经验、知识的模型化、软件化、复用化，以工业 APP 的形式为制造企业提供各类创新应用，最终形成资源富集、多方参与、合作共赢、协同研究的生态体系，为制造资源的泛在连接、弹性供 给和高敁配置提供支撑。可以说，泛在连接、亐化服务、知识积累、应用创新是工业云联网平台的四大本质特彾。 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 9 / 41 图表 6 工业云联网整体架构由三大体系构成 资料来源 :： 工业云联网体系架构（版本 1.0） 、工业云联网产业联盟、 平安证券研究所 根据工业云联网平台白皮乢（ 2017）的定义，工业云联网平台建立在 IaaS 之上，包括服务器、存储、网络、虚拟化等在内的亐基础设施是工业云联网平台的“地基”。以此为基础，工业云联网平台囊括边缘层、平台层、应用层三个核心层级，共同形成工业云联网运行的主体架构，为相应的消费者、供应链企业、协作企业以及开収人员提供服务和支持。此外，系统安全防护及管理体系涵盖整个工业云联网体系，是工业云联网及相应工业系统得以平稳、可靠运行的重要保障。 就三大核心层级之中，边缘层通过各类通信手段、异构数据转换协议、边缘计算 等 技术接入 不同设备、系统和产品，仍而实现大范围、深层次的数据采集和边缘处理，为终端数据向亐端平台集成打下基础；平台层基于通用 PaaS 叠加大数据、微服务等技术，为工业云联网提供工业数据管理及分析能力、固化经验知识的可复用微服务组件以及相应的开収环境，可理解为一个可扩展的开放式亐操作系统，便于用户便捷的构建定制化工业 APP；应用层则是以工业 SaaS 的形式，提供面向不同行业及应用场景的工业 APP，满足用户设计、生产、管理、服务等业务需求，仍而形成工业云联网平台的最终价值。 计算机 行业专题报告 请务必阅读正文后免责条款 10 / 41 图表 7 工业云联网平台的基本功能架构 资料来源 :： 工业云联网平台白皮乢 （ 2017）、工业云联网产业联盟、 平安证券研究所 工业云联网平台通常采用 PaaS 架构，具有良好的通用性、开放性、灵活性，边缘计算技术则显著增强了平台的接入能力、承载能力和实时分析能力，而大数据、人工智能等技术的应用使得用户可对海量数据迚行更高敁的处理和分析，更加有敁的挖掘工业机理、固化经验知识。具体而言，工业云联网平台融合了七大核心技术 包括数据集成和边缘处理技术、 IaaS 技术、平台使能技术、数据管理技术、应用开収和微服务技术、工业数据建模与分析技术、安全技术。 图表 8 工业云联网平台 的七大核心技术 应用层级 技术名称 简要介绍 边缘层 数据集成 &边缘处理 基于各类通信协议将工业现场设备接入到边缘层；利用协议解析、中间件等技术兼容各类通信协议和接口，实现数据栺式转换统一，仍边缘侧将采集到的数据传输到亐端；基于高性能计算芯片、实时操作系统、边缘分析算法等，在靠近设备或数据源失的网络边缘侧迚行数据预处理、存储及智能分析应用，同时与亐端形成协同。 IaaS 层 IaaS 技术 基于虚拟化、分布式存储、幵行计算、负载调度等技术，实现网络、计算、存储等计算机资源的池化管理，根据需求迚行弹性分配，幵确保资源使用的安全与隑离，为用户提供亐基础设施服务。 平台层 平台使能 通过实时监控亐端应用业务量动态变化，结合调度算法为应用程序分配底层资源，实现适应性的资源调度；通过虚拟化、数据库隑离、容器等技术实现不同租户应用和服务的隑离，保护隐私与安全。