北京研精畢智信息咨詢有限公司每年能夠產(chǎn)出近200份定制化報告以及上千份細分市場調(diào)研報告。公司構建了涵蓋8000萬以上的海外樣本、30萬以上的權威專家信息以及3600萬以上的國內(nèi)電話樣本與企業(yè)樣本，為各類研究提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎，助力企業(yè)在復雜多變的市場環(huán)境中穩(wěn)健前行。

工業(yè)自動化作為現(xiàn)代工業(yè)的核心支撐，在全球制造業(yè)的發(fā)展進程中占據(jù)著舉足輕重的地位，它是指在工業(yè)生產(chǎn)中，運用自動控制、自動調(diào)節(jié)裝置，對生產(chǎn)過程進行自動檢測、操縱和管理，以實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化、自動化和高效化。近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，工業(yè)自動化技術取得了顯著的進步，廣泛應用于汽車制造、電子信息、機械加工、化工等眾多行業(yè)。

1、定義與分類

工業(yè)自動化是指機器設備或生產(chǎn)過程在不需要人工直接干預或較少干預的情況下，按預期目標實現(xiàn)測量、操縱等信息處理和過程控制的統(tǒng)稱。在工業(yè)生產(chǎn)自動化條件下，人只是間接地照管和監(jiān)督機器進行生產(chǎn)。工業(yè)自動化廣泛應用于機械制造、信息技術、人工智能等領域，是提高生產(chǎn)效率、降低能耗和保證生產(chǎn)安全性的重要手段。從構成上，工業(yè)自動化主要由工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分組成。

根據(jù)研精畢智信息咨詢發(fā)布的市場調(diào)研報告指出，工業(yè)自動化軟件涵蓋了計算機輔助設計與制造系統(tǒng)（CAD/CAM）、工業(yè)控制軟件、網(wǎng)絡應用軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)分析軟件等，這些軟件在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著關鍵作用，CAD/CAM 軟件能夠輔助設計人員進行產(chǎn)品設計和制造工藝規(guī)劃，提高設計效率和準確性；工業(yè)控制軟件負責對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控和控制，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行；網(wǎng)絡應用軟件實現(xiàn)了工業(yè)設備之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，促進了生產(chǎn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通；數(shù)據(jù)庫軟件用于存儲和管理生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析和決策提供支持；數(shù)據(jù)分析軟件則能夠對大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)潛在的問題和優(yōu)化機會。

硬件部分包括自動化設備、儀器儀表與測量設備、傳動設備、計算機硬件等。自動化設備如可編程序控制器（PLC）、傳感器、編碼器、人機界面、開關、斷路器、按鈕、接觸器、繼電器等工業(yè)電器及設備，是實現(xiàn)工業(yè)自動化的基礎。PLC 作為工業(yè)自動化的核心控制設備之一，能夠根據(jù)預設的程序對生產(chǎn)過程進行邏輯控制和順序控制；傳感器用于檢測生產(chǎn)過程中的各種物理量和化學量，如溫度、壓力、流量、位置等，并將其轉換為電信號或數(shù)字信號，為控制系統(tǒng)提供實時的數(shù)據(jù)支持；編碼器則用于測量旋轉運動的角度、速度和位置等參數(shù)，廣泛應用于電機控制、機器人運動控制等領域；人機界面為操作人員提供了與工業(yè)自動化系統(tǒng)進行交互的平臺，方便操作人員對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控和操作。

儀器儀表與測量設備包括壓力儀器儀表、溫度儀器儀表、流量儀器儀表、物位儀器儀表、閥門等設備，用于對生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)進行精確測量和控制。壓力儀器儀表用于測量和控制生產(chǎn)過程中的壓力，確保設備和工藝的安全運行；溫度儀器儀表用于測量和控制生產(chǎn)過程中的溫度，保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率；流量儀器儀表用于測量和控制生產(chǎn)過程中的流量，實現(xiàn)物料的精確輸送和配比；物位儀器儀表用于測量和控制生產(chǎn)過程中的物位，如液位、料位等，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性；閥門則用于控制流體的流動方向、流量和壓力，是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的重要執(zhí)行元件。

傳動設備包括調(diào)速器、伺服系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、發(fā)動機等，負責將動力傳遞給執(zhí)行機構，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的各種運動。調(diào)速器用于調(diào)節(jié)電機的轉速，以滿足不同生產(chǎn)工藝的需求；伺服系統(tǒng)能夠精確控制電機的位置、速度和轉矩，實現(xiàn)高精度的運動控制；運動系統(tǒng)包括各種機械傳動裝置，如齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等，用于將動力傳遞給執(zhí)行機構，實現(xiàn)直線運動或旋轉運動；電源系統(tǒng)為工業(yè)自動化設備提供穩(wěn)定的電力供應，確保設備的正常運行；發(fā)動機則是提供動力的源頭，常見的有電動機、內(nèi)燃機等。

計算機硬件包括嵌入式計算機、工業(yè)計算機、工業(yè)控制計算機等，作為工業(yè)自動化系統(tǒng)的核心計算設備，承擔著數(shù)據(jù)處理、運算和控制任務。嵌入式計算機通常集成在工業(yè)自動化設備中，具有體積小、功耗低、可靠性高等特點，適用于對空間和功耗要求較高的應用場景；工業(yè)計算機專門為工業(yè)環(huán)境設計，具有較強的抗干擾能力和穩(wěn)定性，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長時間運行；工業(yè)控制計算機則是一種專門用于工業(yè)自動化控制的計算機，具有豐富的接口和高速的數(shù)據(jù)處理能力，能夠滿足工業(yè)自動化系統(tǒng)對實時性和精確性的要求。

工業(yè)自動化系統(tǒng)通過工業(yè)控制計算機對傳感器及局域網(wǎng)所采集的各種信息進行歸納、分析、整理，實現(xiàn)信息管理與自動控制的一體化，并通過權限認證確保信息的安全。現(xiàn)今應用較多的工業(yè)自動化控制設備與系統(tǒng)主要有伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)、變頻器、傳感器、儀器儀表、人機界面、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、分散式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。

2、發(fā)展歷程

工業(yè)自動化的發(fā)展歷程是一部不斷創(chuàng)新和演進的歷史，與科技的進步和工業(yè)的發(fā)展緊密相連。其發(fā)展歷程可以追溯到工業(yè)革命時期，經(jīng)過了多個重要階段，逐步從簡單的機械自動化發(fā)展到高度智能化的現(xiàn)代工業(yè)自動化。

工業(yè)革命時期，蒸汽機的發(fā)明和應用開啟了機械自動化的先河。蒸汽機作為一種動力源，取代了人力和畜力，推動了紡織、采礦、冶金等行業(yè)的機械化生產(chǎn)。在紡織行業(yè)，蒸汽機驅動的紡織機械實現(xiàn)了大規(guī)模的紡織生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。18 世紀 60 年代，英國的詹姆斯?瓦特改進了蒸汽機，使其更加高效和可靠，為工業(yè)自動化的發(fā)展奠定了基礎。這一時期的自動化主要依靠機械設備實現(xiàn)，通過機械傳動和簡單的控制機構來完成生產(chǎn)任務，雖然自動化程度較低，但為后續(xù)的發(fā)展奠定了基礎。

20 世紀初，電力和電子技術的興起推動了電氣自動化的發(fā)展。電力的廣泛應用為工業(yè)生產(chǎn)提供了更加便捷和高效的動力，電子技術的發(fā)展則使得自動化控制設備得以出現(xiàn)。1913 年，美國福特汽車公司采用了流水線生產(chǎn)方式，通過傳送帶將汽車零部件傳送到各個工位，工人在固定的工位上進行裝配操作，實現(xiàn)了汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。流水線生產(chǎn)方式的出現(xiàn)，標志著電氣自動化在工業(yè)生產(chǎn)中的應用取得了重大突破，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。這一時期，繼電器、接觸器等電氣控制元件開始廣泛應用于工業(yè)控制領域，實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的簡單控制。

20 世紀后半葉，計算機技術的迅猛發(fā)展引領了計算機自動化時代。可編程邏輯控制器（PLC）、工業(yè)控制計算機等設備的出現(xiàn)，使得工業(yè)生產(chǎn)過程的控制更加精確和高效。PLC 是一種專門為工業(yè)環(huán)境設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，它采用可編程存儲器，能夠存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。1969 年，美國數(shù)字設備公司（DEC）研制出了世界上第一臺可編程邏輯控制器，從此 PLC 在工業(yè)自動化領域得到了廣泛應用。工業(yè)控制計算機則是一種專門用于工業(yè)自動化控制的計算機，它具有豐富的接口和高速的數(shù)據(jù)處理能力，能夠滿足工業(yè)自動化系統(tǒng)對實時性和精確性的要求。這一時期，計算機自動化技術的應用使得工業(yè)生產(chǎn)過程的控制更加智能化和自動化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著信息技術革命的深入，現(xiàn)代工業(yè)自動化階段以信息化、智能化為主要特征。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的應用，使得工業(yè)生產(chǎn)更加智能化、高效化和可持續(xù)化。物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)了工業(yè)設備之間的互聯(lián)互通，通過傳感器和網(wǎng)絡技術，將工業(yè)設備的運行數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)皆贫嘶虮镜胤掌?，實現(xiàn)對設備的遠程監(jiān)控和管理。大數(shù)據(jù)技術則能夠對海量的工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)潛在的問題和優(yōu)化機會，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。人工智能技術在工業(yè)自動化中的應用越來越廣泛，如機器學習、深度學習等技術能夠實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自主優(yōu)化和故障預測，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化水平。例如，在汽車制造行業(yè)，人工智能技術可以用于車身焊接質(zhì)量的檢測和預測，通過對焊接過程中的電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)進行分析，提前發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，提高焊接質(zhì)量。

3、產(chǎn)業(yè)鏈結構

據(jù)市場研究報告進行披露，工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)鏈較長且各環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密，涵蓋了從上游零部件供應到中游產(chǎn)品制造，再到下游應用領域的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是各類電力電子元器件、原材料以及相關的研發(fā)設計環(huán)節(jié)。電力電子元器件包括 IGBT 等半導體元器件、電阻電容等電子元器件，它們是工業(yè)自動化設備的核心組成部分，對設備的性能和穩(wěn)定性起著關鍵作用。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）作為一種新型的電力電子器件，具有高電壓、大電流、低導通電阻等優(yōu)點，廣泛應用于變頻器、伺服驅動器等工業(yè)自動化設備中。原材料方面，包括永磁材料、絕緣材料、結構件等，這些原材料的質(zhì)量和性能直接影響到工業(yè)自動化產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。永磁材料用于制造電機的轉子和定子，其性能的優(yōu)劣直接影響電機的效率和功率密度；絕緣材料用于隔離電氣設備中的不同電位，保證設備的安全運行；結構件則為工業(yè)自動化設備提供機械支撐和保護。

研發(fā)設計環(huán)節(jié)在產(chǎn)業(yè)鏈上游也占據(jù)著重要地位。隨著工業(yè)自動化技術的不斷發(fā)展，對產(chǎn)品的創(chuàng)新性、高性能和可靠性要求越來越高，研發(fā)設計能力成為企業(yè)在市場競爭中取得優(yōu)勢的關鍵因素。企業(yè)需要投入大量的資金和人力進行技術研發(fā)，不斷推出新的產(chǎn)品和解決方案，以滿足市場的需求。一些國際知名的工業(yè)自動化企業(yè)，如西門子、ABB 等，都擁有強大的研發(fā)團隊和先進的研發(fā)設施，不斷在工業(yè)自動化領域進行技術創(chuàng)新和產(chǎn)品升級。

中游為工業(yè)自動化產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)，按功能可將其分為控制層、驅動層、執(zhí)行層以及傳感層?？刂茖邮枪I(yè)自動化系統(tǒng)的核心，主要實現(xiàn)對任務的分析、處理和分配，常見的設備有 PLC、DCS（集散控制系統(tǒng)）等。PLC 通過編寫程序實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的邏輯控制和順序控制，廣泛應用于各種工業(yè)自動化場景；DCS 則主要用于大型工業(yè)生產(chǎn)過程的集中監(jiān)控和分散控制，通過網(wǎng)絡將各個控制單元連接起來，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)控制。

驅動層的作用是將控制層的任務進行解碼，變成能被電機、閥門等執(zhí)行機構能夠識別的信號，主要設備包括變頻器和伺服驅動器等。變頻器通過改變電機的電源頻率來調(diào)節(jié)電機的轉速，實現(xiàn)對電機的節(jié)能控制和調(diào)速控制；伺服驅動器則能夠精確控制電機的位置、速度和轉矩，廣泛應用于需要高精度運動控制的場合，如數(shù)控機床、機器人等。

執(zhí)行層是工業(yè)自動化系統(tǒng)的末端執(zhí)行機構，負責執(zhí)行相應的任務，如各類電機、閥門等。電機是將電能轉換為機械能的設備，通過旋轉運動或直線運動來驅動機械設備完成各種生產(chǎn)任務；閥門則用于控制流體的流動方向、流量和壓力，是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的重要執(zhí)行元件。

傳感層用于檢測生產(chǎn)過程中的各種物理量和化學量，并將其轉換為電信號或數(shù)字信號，為控制系統(tǒng)提供實時的數(shù)據(jù)支持，常見的傳感器有溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、位置傳感器等。溫度傳感器用于測量生產(chǎn)過程中的溫度，壓力傳感器用于測量壓力，流量傳感器用于測量流量，位置傳感器用于測量物體的位置和運動狀態(tài)。這些傳感器能夠實時感知生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)變化，并將數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，以便控制系統(tǒng)根據(jù)實際情況進行調(diào)整和控制。

下游為工業(yè)自動化系統(tǒng)的應用領域，可將其分為 OEM 型行業(yè)和項目型行業(yè)。OEM（Original Equipment Manufacturer）型行業(yè)主要有鋰電池、電子制造、半導體、機床、包裝等，這些行業(yè)通常需要大量的自動化設備來進行批量生產(chǎn)，對自動化設備的精度、速度和穩(wěn)定性要求較高。在鋰電池生產(chǎn)行業(yè)，自動化設備用于電芯制造、電池組裝、檢測等環(huán)節(jié)，能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

項目型行業(yè)主要有冶金、化工、石化、電力等，這些行業(yè)的生產(chǎn)過程通常較為復雜，需要根據(jù)具體的項目需求進行定制化的工業(yè)自動化系統(tǒng)設計和實施。在冶金行業(yè)，工業(yè)自動化系統(tǒng)用于高爐煉鐵、轉爐煉鋼、連鑄連軋等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過自動化控制實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精確控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗和環(huán)境污染。