工业互联网的介绍和产业链的详细数据分析

导读：工业互联网对应到机械行业的投资机会，从区域上，重点关注广东、江苏和雄安；从下游行业看，重点关注工程机械、油气装备、仪器仪表行业。重点关注工业互联网带动的智能硬件类和系统集成投资机会，我们认为边缘层的数据采集和系统集成有望成为工业互联网的第一风口。

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1.工业互联网产业链分析

工业互联网是 GE 在 2013 年提出的概念，我们在 2016 年底撰写 2017 年年度策略报告《关注工业互联网驱动制造业升级的趋势红利》 中，核心观点认为美国工业互联网（由软到硬的技术路线） 较德国工业 4.0（由硬到软的技术路线） 更适合中国供给侧改革背景下制造业转型升级的路径。2017 年以来，国家和企业对工业互联网的重视不断升级印证我们的观点。 据不完全统计，国内工业互联网平台中， 大部分是在 2017 年开始正式推向市场。 主要原因： 第一，GE 和西门子相继在 2015 和 2016 年向全球开放其工业互联网平台，推动了国内的普及速度； 第二， 国内工业体系最为健全，积累了全球最大的工业大数据市场，发展潜力高于海外市场； 第三， 工业互联网“由软及硬”的发展路径，较工业 4.0“由硬及软”的发展模式，更加适合中国现有国情下制造业的转型升级。工业互联网对制造业转型升级的趋势性红利体现在通过设备管理提升生产效率， 是精益生产思想的大数据升级版。长期以来国内制造业粗放式经营模式对应的是低效生产和高耗能。

工业 4.0 与工业互联网的主要区别

政策扶持确定，工业互联网产业的意义不亚于新能源汽车。国家对于工业系统的升级改造诉求足够强，万亿级市场空间足够大，工业互联网已经上升为国家战略。2.工业互联网产业链梳理产业链：工业互联网产业链较长， 上游通过智能硬件实现工业大数据的收集；中游为平台；下游为工业企业，任何单一层次或企业无法实现产业链通吃。上游：硬件设备。上游设备厂和软件商主要是提供平台所需要的智能硬件设备和软件，支持数据采集、存储、分析和开发。 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。中游： 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（即工业大数据采集过程） 是工业互联网发展的基础。 IaaS 层主要解决的是数据存储和云计算，涉及到的设备如服务器、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。下游： 典型应用场景的工业企业。 当前最有潜力上云的工业设备企业包括五类：一是高耗能设备，如炼铁高炉、工业锅炉等设备；二是通用动力设备，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。

3.工业互联网的主要参与者从参与者的传统业务属性看， 工业互联网企业的参与者划分为六大类，（1）传统 IT企业将原有的解决方案向工业领域延伸；（2）运营商和通信设备提供商借助渠道优势提供工业解决方案；（3）互联网巨头提供工业互联网基础平台支撑；（4）传统工业设备厂商发挥在设备和细分行业经验方面的优势，为客户提供整体解决方案；（5）芯片企业研发低功耗互联网芯片；（6）创业公司在工业互联网不同层次或不同环节等细分领域提供专业服务。

从工业互联网结构层看，工业互联网平台企业划分为四层：（1）边缘层，主要解决的是数据采集；（2）Iaas 层(云基础设施)，成熟度最高，主要解决的是数据的存储与分析，成熟度最高；（3）Paas 层（工业操作系统），主要解决是协议和标准问题，是架构中的重中之重；（4）工业 SaaS 层（工业 APP）， 国内布局较少。

产业链里的资金流和业务流从产业链资金流来看，资金从工业企业流向平台企业，再从平台企业流向提供硬件设备和软件系统的企业。资金流的反向是业务流。

工业互联网的资金流和业务流

4.边缘设备亟待突破，国产替代需求加速

边缘层接入的智能硬件设备需求将最直接地带动工控自动化产品的增长。 工控市场产品主要包括仪器仪表、传感器、运动控制产品、高压变频器、低压变频器、 DCS 和 PLC等核心产品。目前我国核心的工控产品国产化率不到 35%， 以 PLC 为例，本土化率不足10%。

国内主要工控产品的本土化率

我国低压变频器的市场格局

5.国内外工业互联网平台案例分析截至 2017 年末，全球工业互联网平台数目已超过 150 个， 其中有近 50%的工业互联网平台分布在美国。 GE 的 Predix 是世界上第一个工业互联网平台。国内与之对应的工业互联网平台有海尔的 COSMOPlat、 三一重工的树根互联网等。

（一） PaaS 平台，协议之争： GE、 西门子、 海尔国家层面的工业互联网之争主要体现在标准与协议之争，即 PaaS 层工业操作系统之争。涉及 PaaS 层的工业互联网平台主要包括 GE、西门子、海尔、树根互联网。 GE 是工业互联网概念的提出者，其旗下的 predix 是行业内最成熟的平台之一。GE Predix 架构是平台+边缘+应用。 边缘层开发网关框架，支持边缘计算以解决不同设备间的协议差异。平台层最强大的地方是基于 Digital Twin 的工业大数据分析，即将物理设备的各种原始状态通过数据采集和存储，反映在虚拟的信息空间中，通过构建设备的全息模型，实现对设备的掌控和预测。GE的边缘层： 边缘层主要解决的是工业设备的连接问题， predix并不直接提供实现数据采集的硬件网关设备，但是它提供了一个网关框架-Predix Machine。GE的收费模式呈现多元可量化的特点，是依靠服务收费，而青岛海尔的cosmoplat平台是通过大规模定制，依靠提高产品的附加值来收费。 GE 的收费模式如下：1、“订阅”模式： 即按时间段收费的套餐；2、按使用量付费模式；3、“免费&增值”模式：基础功能免费、增值功能收费。青岛海尔的 COSMOPlat 较另外两家平台区别在于： 1）直接连接用户，海尔对“大规模定制”模式的探索全球领先，是全球首家引入用户全流程参与体验的工业互联网平台。目前平台的成交额突破了3133亿，定制定单量突破了4116万台。 2）商业模式不同，GE和西门子均是通过收取软件服务费盈利，而青岛海尔是通过个性化定制提高产品附加值。3）三种平台均拉平了制造业“微笑曲线”，提高了制造端的附加值。

GE、西门子与海尔工业互联网平台比较

（二） 细分领域服务商：UPTAKE 、PIVOTAL、C3LOTUPTAKE、 PIVOTAL、 C3LOT是国外工业互联网不同层次或不同环节等细分领域的专业服务商，也是工业互联网细分领域的独角兽。UPTAKE主要产品：辅助管理工具和预测服务工具。其中辅助管理工具，如设备管理、故障检修、 KPI 显示板等，辅助类工具侧重于设备数据的监控。预测服务如流程优化、故障预警、任务管理，主要基于历史数据对企业工作流程进行优化和预测。

Uptake 的商业模式

PIVOTAL主要产品： Agile + Cloud + Bigdata，主打业务是研发能在所有主要客户所在的云服务器上运行的软件、平台的开放标准。

Pivotal 的盈利情况

树根互联网： 2016 年正式成立， 树根互联依托三一重工在工程机械领域的深厚积淀，主要为机器做万物互联，建立机器的数字模型，包括各种装备、机械等。同时以机器为中心，形成全生命周期管理也是其核心能力之一。智擎信息： 2014 年成立， 团队规模 20 人左右，目前主要面向风电及石油石化行业，目前已经签约八家左右的大型企业，核心产品工业设备故障分析预测平台。东华软件： 正式宣布与美国物联网技术公司 C3LoT 建立战略合作伙伴关系，双方将致力于推动中国能源互联网、工业大数据领域的建设及数字化转型。6.国内工业互联网平台全梳理2017年以来国内工业互联网呈现蓬勃发展的态势。 由于 GE 和西门子先后在2015年和2016年在全球范围内开放了其工业互联网平台的标准，推动了全球范围内工业互联网的蓬勃发展。不完全统计， 国内2017年以来已诞生了30余家工业互联网平台，呈现蓬勃发展的态势。国内工业互联网的差距主要体现在数据采集层、工业 PaaS 层和工业 APP 层。数据采集层：缺乏工控领域的领军企业， 95%中高端 PLC 市场、 50%以上的 DCS 市场被跨国公司垄断；国产化的工控自动化核心部件产品仅占 35%的市场份额。工业 PaaS 层：整合控制系统、通信协议、生产装备、管理工具、专业软件等各类资源的能力不足；集业务流程咨询、软件部署实施、平台二次开发、系统运行维护等于一体的综合能力欠缺。工业 APP 层：高端工业软件主要依赖进口；缺乏开发者社区。 工业 IaaS层：同步于全球领先水平。

国内外工业互联网的差距

7.投资主线：平台、硬件、集成工业互联网对应到机械行业的投资机会，从区域上，我们重点关注广东、江苏和雄安；从下游行业看，重点关注工程机械、油气装备、仪器仪表行业。我们重点关注工业互联网带动的智能硬件类和系统集成投资机会，我们认为边缘层的数据采集和系统集成有望成为工业互联网的第一风口。