【农银投行·新行研】十四五重点产行业系列报告：工业互联升级 赋能“中国智造”
新冠疫情发生以来，互联网对促进各国经济复苏、保障社会运行、推动国际抗疫合作发挥了重要作用。随着5G、人工智能、大数据等创新技术的不断成熟，作为“互联网下半场”的工业互联网将成为推动工业经济向数字化、网络化和智能化转型的新动能。工业互联网是新型基础设施建设的重要组成部分，打通了设备、企业数据和产业数据，实现了真正的融通发展，有望成为打造国内和国际双循环的重要引擎。随着工业互联网向更高水平发展，我国将加快从“制造大国”向“智造强国”转型的步伐。
本篇报告聚焦十四五重点产行业中的工业互联网产业，分析涵盖行业政策环境、行业运行分析、产业链分布、发展趋势与风险因素等方面。后期报告将围绕工业互联网相关热点问题做进一步研究。
一、行业概述
工业互联网是新一代信息技术与工业经济深度融合的新模式和新业态，广泛应用于交通、医疗、建筑、能源、制造业等领域。它以传统制造为基础支撑，融合了数据感应、先进计算和智能分析等功能，带来了传统产业的转型升级。
2012年，通用电气首次提出工业互联网的概念，随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC)，开始积极推广该概念。工业互联网的本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、制造企业、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。这既可以拉长制造业产业链，形成跨设备、跨系统、跨场所、跨地区的互联互通，推动整个制造服务体系智能化，还有利于实现制造业和服务业之间的跨越发展，使工业经济的各种要素资源能够得到高效共享。
2020年8月，中国工业互联网研究院正式对外发布了《中国工业互联网产业经济发展白皮书（2020年）》。其中测算，2020年我国工业互联网产业增加值规模预计将达到3.78万亿元，工业互联网成为推动我国产业经济高质量增长的关键动力。
二、行业政策环境
（一）工业互联网上升为国家战略。
我国高度重视工业互联网的发展。2017年11月底，国务院出台《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，标志着工业互联网顶层设计的形成。2018 年 2 月，国家制造强国建设领导小组设立工业互联网专项工作组，该专项工作组成员由 25 位正副部及司局领导任职，规格空前，标志着我国工业互联网领域在政策层面的最高决策机构成立，工业互联网提升到国家战略地位。2019年，工业互联网首次写入政府工作报告，提出要打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。
2020年3月，为应对疫情冲击、统筹经济社会发展，中央政治局会议将工业互联网列入新型基础设施项目，提出推动工业互联网加快发展。11月，中央发布十四五规划，提出“系统布局新兴基础设施，加快第五代移动通信、工业互联网、大数据中心等建设”，工业互联网成为十四五期间推动经济体系优化升级的重要抓手。11月下旬，2020中国5G+工业互联网大会在湖北省武汉市开幕，国家主席习近平向大会发来贺信。他指出“5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能，为疫情阴霾笼罩下的世界经济创造新的发展机遇”，这体现了国家最高领导层对工业互联网产业发展的高度重视。
（二）各地出台相关配套政策。
在国家政策的引导下，全国各地区积极响应，相继出台各类工业互联网发展政策文件。随着顶层设计、配套政策陆续落地，我国工业互联网的发展将进一步获得提速。
表1 各地出台的工业互联网政策文件
资料来源：公开资料整理 农银投行
三、行业运行分析
（一）规模增长迅速。
近年来，我国工业互联网产业规模发展迅速。据中国信息通信研究院的估计，2019年我国工业互联网产业经济总体规模为2.13万亿元，增速达47.3%，对数字经济增长的贡献率达到15.6%。预计2020年工业互联网产业规模增速将达到48%，直接带动255万个新增就业岗位，成为国民经济增长最活跃的领域之一。
我国工业互联网产业规模增长迅速，主要表现为三个方面。一是工业数字化装备产业快速增长。以工业机器人为例，我国目前是全球工业机器人最大的消费市场，并且正以20%以上的速度快速增长。二是工业互联自动化水平稳步提高。在工业传感器、工业控制和边缘计算网关等领域，我国与世界水平的差距正在不断缩小。三是工业互联网平台和工业软件产业蓬勃发展。根据《2019年工业互联网平台白皮书》,我国各类型平台数量总计已有数百家之多,具有一定区域、行业影响力的平台数量超过50多家。工业互联网平台和工业软件可以促进制造资源的广泛连接、弹性供给和高效配置，为解决具体业务问题提供轻量化工具。
（二）5G赋能行业发展。
5G的高带宽、低时延、大连接特性使工业互联网的诸多高级场景应用成为可能。今年以来为应对疫情冲击，我国5G建设提速，累计开通5G基站69万个，5G终端连接超过1.6亿，处于全球领先地位。5G网络的逐渐覆盖，为工业互联网的发展提供了基础设施硬件支持。
企业部署专网，实现数据、资源、应用、安全和运维的云边协同。中国信息通信研究院在今年发布的《“5G+工业互联网”水泥行业报告》中，提到大型企业普遍选择部署“边缘UPF+MEC平台”方式，实现数据闭环流动和生产办公一张网。具体到水泥行业，5G+工业互联网有多个应用场景，包括无人机智能巡检、远程矿车驾驶、冒灰污染检测、不安全行为监测、设备安全运维等。比如当生产人员非法翻越输煤皮带时，监控视频信号可以通过5G网络实时传送到MEC边缘计算平台，利用MEC上集成的AI算法分析识别出异常并发出警告，避免安全事故的发生。再比如5G远程矿车融合GPS、视觉感知等技术，保障生产的安全可靠，同时能降低运维成本、提升生产效率。
实现生产制造从大规模标准化向大规模定制化的升级。定制化产品是目前刺激存量消费市场的有力手段，但受限于成本因素，目前的生产线很难批量满足消费者的诉求，而基于5G的工业互联网应用给批量定制化生产模式带来希望。比如浪潮集团借助5G高带宽、低时延的特性，通过边缘计算和高清视频监控，可以实现智能识别和动态适配，达到服务器的大规模定制化生产。今年1月份，我国首条“5G+工业互联网”智能电视大规模定制化生产线在四川长虹落地，该生产线应用机器视觉和边缘计算等5G技术，可提升多批次、小批量订单的制造能力，实现了彩电的个性化定制与大规模生产的兼容运行。
（三）抗击疫情作用凸显。
在此次疫情中，国内工业互联网平台在信息汇聚、优化调度、异地协同、远程服务等方面发挥了积极作用。
通过平台汇聚医疗物资信息，缓解物资紧张局面。比如在1月底，海尔搭建的卡奥斯工业互联网平台上线了疫情医疗物资信息共享资源汇聚平台，包括了医疗防护物资需求、生产企业、医疗物资生产原材料和物流等重要信息。平台上线之初就汇聚935条需求信息，连接608家医院、221家企业、37个政府和社会等各类机构，发布了超过20万件口罩、防护服等物资需求，帮助疫区和生产企业实现需求与物资更高精度更高效率的匹配。
精准远程调度，支撑“两大神山”医院建设。三一重工的树根互联、徐工汉云、中联重科的中科云谷等知名工程机械工业互联网平台基于对设备的远程调度、监控能力，第一时间紧急调配设备，合理安排工程机械作业。实时监测设备，根据数据统计分析，做好故障预警，确保设备运行效率最大化。正是工业互联网平台推动了火神山医院的快速建成。
打通生产要素，助推企业尽快复工。工业互联网具有链接工业全要素、全产业链、全价值链的功能，通过打造信息通路，可以实现信息流全面协同，这对企业复工复产至关重要。比如东方国信依托工业互联网平台Cloudiip，推出了应用于工业企业、医疗机构的数十款工业APP，覆盖生产制造、经营管理、运维服务及疫情防控等多个大类，可以帮助企业实现高效、便捷、在线、协同的工作模式，加速复工复产。
四、行业产业链
（一）产业链上下游。
工业互联网产业链较长，民生证券在其研究报告《再谈工业互联网的投资逻辑:产业链与案例》中，将工业互联网的产业链分为上、中、下游。上游通过智能硬件实现工业大数据的采集；中游为工业互联网平台；下游为工业企业，任何单一企业无法实现产业链的整体布局。
工业互联网的上游是智能硬件设备。上游设备商和软件商主要是提供平台所需要的智能硬件设备，支持数据采集、处理、存储和开发。需要的硬件设备主要包括各类传感器、工业级芯片、控制器、智能网关、智能机床、工业机器人。
工业互联网的中游是工业互联网平台。从架构看，工业互联网分为边缘层、IaaS层、PaaS层和SaaS层。边缘层负责工业方面大数据的采集，是工业互联网发展的底层数据基础。IaaS层主要解决的是数据存储和云计算，涉及到的设备有服务器、存储器等。PaaS层提供各种开发和分发应用的解决方案，如虚拟服务器和操作系统。SaaS层主要是各种场景应用型方案，如工业APP等。
工业互联网的下游是具有典型应用场景的工业企业。并不是所有工业设备都适合上云，目前适合上云的工业设备主要包括五类：一是高耗能设备，如炼铁高炉、工业锅炉等设备；二是通用动力装备，如柴油发动机、大中型电机、大型空压机等设备；三是新能源设备，如风电、光伏等设备；四是高价值设备，如工程机械、数控机床、燃气轮机等设备；五是仪器仪表等专用设备，如智能水表和智能燃气表等。
图1 工业互联网产业链图谱
资料来源：农银投行
（二）工业互联网的主要参与者。
工业互联网的主要参与企业可以划分为三大类：（1）通讯设备提供商和运营商借助渠道优势提供工业解决方案，例如Version、思科、中国移动、中国电信、华为；（2）互联网头部企业为工业互联网平台提供支撑，例如亚马逊、微软、阿里巴巴、腾讯等；（3）传统工业设备生产商发挥在设备和行业经验方面的优势，为客户提供整体解决方案，例如通用电气、西门子、三一重工等。
从不同的结构层来看，工业互联网平台企业也可以进行分类。按照民生证券的分类，工业互联网平台企业可划分为四类：（1）边缘层，主要解决的是数据采集，代表企业有英特尔、霍尼韦尔、金卡智能、汇川技术等；（2）Iaas 层，主要解决的是数据的存储与分析，代表企业如亚马逊 AWS、微软 Azure、阿里云、腾讯云、华为云等；（3）Paas 层（工业操作系统），主要解决是协议和标准问题，是架构中最重要的部分，代表企业包括三一重工的树根互联网、东方国信、海尔、GE 的 predix等；（4）工业 SaaS 层（工业 APP），国内布局较少，代表企业如金蝶和用友。
（三）工业互联网在三次产业的渗透。
随着工业互联网的快速发展，其应用范围已由制造业延伸到建筑、能源、交通、医疗、智慧城市等领域，并不断向一二三产其他相关领域拓展。根据2020年工业互联网产业经济发展报告中的估算，工业互联网对国民经济各行业的带动作用已初步显现，2018年一二三产中工业互联网融合带动的经济规模占行业增加值的比重分别为 0.19%、1.81%和 0.63%，2019 年三次产业中工业互联网渗透水平分别为 0.27%、2.76%和 0.94%，在第二产业中的渗透率最高，第三产业次之，第一产业较低。
第二产业已成为工业互联网融合应用的主战场，在石油化工、钢铁、电子信息、家电、能源、汽车、航空航天等行业和领域，网络化协同、服务型制造、规模化定制等工业互联网新模式和新业态蓬勃兴起，企业的质量效益得到极大提升。2020年工业互联网产业经济发展报告中估算，2018年工业互联网融合带动的第一产业、第二产业、第三产业规模分别为 131 亿元、6630 亿元、3044 亿元，对第二产业的带动规模最大，带动效应最为显著。
五、行业发展趋势及风险因素
（一）发展趋势。
1.市场向头部企业集中。
行业优胜劣汰形势加剧，部分优势企业将做大做强。我国工业互联网行业经过了前几年的市场培育和快速增长，平台的竞争格局逐步形成，特别是2019年十大跨行业跨领域工业互联网平台的发布，加速了细分行业商业模式的成熟。在政策的不断推动下，工业互联网发展开始从追求平台数量转入追求质量提升阶段，投资也将更加倾向于盈利模式相对成熟、用户群体规模较大、汇聚数据质量较高的企业。
未来几年，我国工业互联网市场规模仍将保持年均10%以上的增长速度，有望为我国带来万亿的经济增量。全球工业互联网的发展尚处在初步阶段，而工业PaaS层地位等同于工业的操作系统，率先占据市场的企业将更可能制定标准。为争取工业互联网行业标准的制定权，预计我国将集中扶持几家较大的平台企业以进行标准之争，比如推动3-5家具有国际竞争力的平台层企业制定行业标准。
2.应用场景不断丰富。
应用场景由设备运行维护向全产业链拓展。从全球工业互联网应用领域来看，机械和能源行业的占比最大，合计达58%。此类行业单个设备价值高，所以对于设备运维管理的需求高。而工业互联网的功能不仅限于此，工业互联网平台打通了上下游，将原材料商、制造商和下游客户的数据互联互通，一旦需求改变可以更快地传递到整个产业链。
以数字孪生技术为例，“5G+工业互联网”推动制造业由“数字化”迈向“智能化”。数字孪生技术，简单来讲就是通过数字化手段将物理设备的各种属性映射到虚拟空间，借此来实现对物理实体的了解、分析和优化。该技术最早应用于航空航天领域，即用数字孪生模拟飞行器进行虚拟飞行，从而对各项参数进行优化。比如，特斯拉首先将数字孪生技术应用于电动汽车领域，它为其生产的车辆配备了数字孪生模型，通过传感器接受数据、根据驾驶体验和客户反馈实时优化更新程序。Gartner发布的报告指出，到2021年，一半的大型工业公司都将使用数字孪生技术，生产效率有望提高10%。
（二）风险因素。
1.技术推广不达预期。
工业互联网的技术构成复杂，当前发展仍处在初期阶段，还未成熟，存在企业接受度低、技术推广不达预期的风险。工业数据维度多、应用复杂，迭代难度较大。一般的公司通常使用多个独立的系统来管理不同场景的不同应用，这带来的问题就是数据的来源不同、分散存储，数据质量也参差不齐，很难进行有效地分析。研发设计、生产制造、服务运营等各领域独立建设，整体应用难以协同。很多中小企业对于如何运用工业互联网的商业价值，没有清晰的概念，尚未对数字化运用达成共识，因此可能出现对工业互联网接受程度不高的情形。
2.政策落地不及预期。
经济、金融等配套政策的落地存在不达预期的风险。产业的发展离不开技术和经济政策的对接，当前我国工业互联网的技术政策已经落地，但是需要更多配套的经济和金融支持政策的落地。国家出台的多个工业互联网支持政策中提到，要“支持扩大直接融资比重，支持符合条件的工业互联网企业在境内外各层次资本市场开展股权融资”，“引导各类投资基金等向工业互联网领域倾斜”，“完善银企对接机制，为工业互联网技术、业务和应用创新提供贷款服务”。这些配套政策能否达到预期还有待观察。
3.信息安全面临更多挑战。
随着信息化程度提高，信息安全面临的挑战也更严峻。工业互联网使得更多的设备数字化、网络联接化，在提升生产效率的同时，也给网络攻击提供了更多空间。各类核心设备大量暴露在互联网中，将成为黑客的攻击目标，安全防护压力陡增。同时，工业互联网数据体量大、种类多、结构复杂且格式差异较大，加大了加密认证难度，在数据存储、传输、分析与共享各个环节均存在较大的安全风险。
王 文 军 博士
研究领域：工业互联网、资本市场
联系方式：wangwenjunthb@abchina.com
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