工业4.0时代正迎来突然的弯道切入。当我们还迷茫在工业3.0的自动化阶段的时候，工业4.0捷足而来。近年来，随着新兴产业的蓬勃发展，我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展，促进我国工业自动化市场规模不断增长。数据显示，2019年我国工业自动化行业市场规模达到1895亿元，同比增长1.61%。预计2022年将进一步达到2087亿元。工业4.0即互联网+智能制造，赋予工业自动化更高要求，工业4.0即第四次工业革命，是当前制造业最关注的话题。各国已经出台一系列明确规划和政策配套，包括德国的“工业4.0项目”，美国“工业互联网”，以及中国的《中国制造2025》规划等，工业4.0预计10年左右初步形成，将给制造业自动化带来颠覆式的模式变革。
工业自动化包括工业自动化系统、硬件和软件3部分，工业自动化控制系统主要是由计算机、通信网络和各种传动设备组成，是一种运用仪器仪表、控制理论和计算机技术，根据工业生产要求完成既定操作，从而达到增加产量、降低消耗、提高质量等目的综合性技术。工业自动化控制技术就是指利用微电子技术、电气技术、机械技术、机器视觉技术以及计算机软件技术来对工业生产过程进行控制，而无需使用人工操作机械来控制生产进度，因此在自动化控制系统中，必须要对所有涉及到生产调节的仪器都进行精准的参数设置，以确保其在生产中能够充分发挥职能作用，确保生产顺利进行。工业自动化涉及面广产业链长，“互联网+”带来加速增长，工业自动化进入后数字化时代，互联网+是工业4.0的催化剂，自动化将从生产线拓展到全价值链，实现生产、供应链、人力资源的自动配置。工业4.0进程中，一方面传统自动化将进一步普及；另一方面互联网、协同制造相关的工业云、机器人等新兴应用迅猛发展，有效拉动整体工业自动化市场，将工业自动化产业链分为七个子版块。运动控制及机器人：伺服和CNC是最为熟知的产品；工业软件：包括MES、PLM等生产线管理系统及仿真、先进控制等优化软件；监控系统：主要是DCS和PLC，某些情况下也会用单片机或IPC实现；传感与检测：包括各种传感器、变送器和检测仪器，是工业系统的眼睛和神经末梢；变频传动：变频器是驱动电机实现速度和功率变换的设备，在低于伺服的精度和力矩需求下，可调节设备的转速及转向达到节能；互联网+：包括工业云、工业大数据、工控网络安全等和下一代工控系统息息相关的新兴技术；其他：包含控制阀、接触器等较为零散的产品。除了机器人领域，机器视觉技术正在代替人进行全自动的产品检测、工艺验证，甚至实现生产工艺的自动控制。机器视觉的优势是显而易见的，与人眼相比，机器不仅不会疲劳，具有人所不具有的一致性和重复性，而且机器可以看到和使用可见光以外的其它光源信息。
与此同时，检测速度和精确性也是机器视觉检测具备的一个明显优势。在机器代替人工的趋势下，工业领域对机器视觉的需求必将进一步增长。工业机器人应用于搬运、焊接、装配、洁净、配送、机械加工等场景，可以代替人工在各种恶劣危险工况下工作，并且长时间进行繁重、重复的作业，同时大幅提高生产效率和效益。工业机器人主要应用于汽车制造、电子电气、铸造、冶金、化工、玻璃、烟草、食品等领域的生产制造。未来，随着工业机器人同人工智能大数据融合发展，工业机器人应用领域或进一步扩大。工业自动化也是工业数字化、智能化转型的关键一环。自动化，实际上是控制，不管是控制机器还是控制系统；数字化，简单来说就是把工厂不管是从运营还是设备，所有的一切都连接到一个数字线程上，从设计到生产再到调试涵盖整个生产的全部过程，生产的全生命周期。数字化转型的目标是让整个生产过程更加有效率，成本更低，更人性化，并且让一切达到最优效果；而机器视觉技术的一大核心便在于3D传感。如今，市场上主要的机器人种类包括工业机器人及服务机器人，其中，服务机器人出货量虽然较多，但ASP较低；而工业机器人的3D视觉传感器采用激光三角扫描，高精度激光雷达等，单机价值量超过6000美元。相较这两者，人形机器人3D传感器成本将远高于目前服务机器人、低于工业机器人。若未来特斯拉机器人达到其电动车近100万量级的销量，其搭建的3D传感器模块市场规模或达30亿-50亿美元。
我国是工业大国，拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类，形成了独立完整的现代工业体系，是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。如此庞杂的工业体系下，劳动力成本陡然上升早已不言而喻。为了实现降本增效，在5G、人工智能、大数据等新一代信息技术的驱动下，工业数字化、智能化成为了主要发展方向。当前，全球工业行业正经历从工业3.0到工业4.0的升级发展中。工业4.0的核心是智能化，即利用用AI、大数据等信息技术帮助企业充分利用过去积累的关于工艺技术、设备技术、运营技术等多方面的数据，实现安全生产、节能减排、降本增效等需求。我们认为现阶段智能工厂解决方案的架构组成主要包含四个部分，分别是管理层、计划层、控制层和设备层。顶层是管理层，对企业生产运营全流程(包括原材料购买及使用、生产制造、销售、售后服务等)进行管控，典型产品即为ERP(EnterpriseResource Planning)软件；往下第二层是计划层，主要依据管理层制定的生产制造环节的目标，进行车间生产流程执行任务的统一发放，从系统下达生产订单开始，直至终端生产商品的成品分发点，主要产品包括MES(Manufacturing ExecutionSystem)、APS(Advancedplanningandscheduling)、APC(AdvancedProcesscontrol)等软件；控制层处于设备层与执行层之间，主要职能是通过大型自动化控制设备和工控软件，接受车间不同处理器的信号，决定控制行动，输出信号对车间生产设备进行控制、调度等。该环节的主要产品包括DCS(Distributed ControlSystem)、PLC(ProgrammableLogicController)、SIS(SafetyInstrumentedSystem)系统等；最底层是设备层，主要包含各类智能生产设备、传感器、控制阀等，实现整个生产流程的自动化，正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展，同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。提高生产过程的安全性；提高生产效率；提高产品质量；减少生产过程的原材料、能源损耗，对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约1：4至1：6之间。特别在资金密集型企业中，自动化系统占设备总投资10%以下，起到“四两拨千金”的作用。
随着我国经济的不断发展，终端消费者对产品的需求多样化和定制化程度不断提升，生产环节、工艺难度和制造水平都在相应增加，制造业厂商对产品质量、效率、精度以及成本的要求越来越高，传统人工操作的误差及安全性风险导致制造业厂商对自动化生产需求强烈。我国制造业与工业发达国家相比，其差距主要体现在自动化水平方面，发达国家在大批量生产技术基础上，不断向订制化、智能化、集成化方向发展，采用从生产加工到检测包装的全程自动化控制技术，从而保证了产品的质量，提高了生产效率。国内企业要缩小这部分差距，需要在自动化产品和技术方面不断加大投入，进而不断增加对运动控制产品、技术和解决方案的需求。因此，在我国制造产业升级的大背景下，我国工业产业自动化和智慧化发展势不可挡，随着机器人、人工智能的升温，工业自动化趋势愈演愈烈，未来发展前景光明。
