工業互聯網基礎數據采集設備國產化淺談
導讀：工業互聯網的本質是數據的流動、分析和再造，是工業智能化發展的核心信息基礎設施，也是實現產業數字化轉型的關鍵支撐和重要途徑。因此，工業互聯網的基礎數據采集與處理成為工業互聯網實現其自身價值的最重要一環。在此我們從基礎工業數據采集設備入手來談談傳感器、PLC設備的國產化發展。
從俄烏開戰以來，以美國為首的歐美二十多個國家聯合對俄羅斯展開了近六千多項的制裁，包括互聯網、軟件、關鍵設備進口等，都成為了扼喉之招，那些應用進口設備的機器都處于了停滯狀態，就是人們常用的蘋果手機，也被實行了區域性應用關閉……
俄羅斯當前面臨的挑戰為我們敲響了警鐘。工業互聯網是建立在泛IT基礎設施和基礎工業設備數據采集的基礎上的，基礎設備數據采集的安全性決定了國家的工業安全和工業互聯網的安全性。在國際政治形勢依然嚴峻的背景下，工業基礎設備的核心自主國產化是防護國家工業安全的第一道屏障。所以，從國家工業安全角度出發，發展具有中國特色的工業互聯網產業，必然是要從基礎工業設備的軟件、關鍵硬件技術實現國產化開始。
工業互聯網通過系統構建網絡、平臺、安全三大功能體系，形成人、機、物的全面互聯，實現全要素、全產業鏈、全價值鏈的互聯互通。工業互聯網的本質是數據的流動、分析和再造，是工業智能化發展的核心信息基礎設施，也是實現產業數字化轉型的關鍵支撐和重要途徑。因此，工業互聯網的基礎數據采集與處理成為工業互聯網實現其自身價值的最重要一環。在此我們從基礎工業數據采集設備入手來談談傳感器、PLC設備的國產化發展。
大而不強的傳感器
作為與以工業互聯網為牽頭的智能制造，與此密切相關的傳感器產業迎來了大好發展機遇——傳感器是數據采集的源頭，它無處不在。無論是智能制造、智慧城市、智慧醫療等，還是智能設備和大數據分析，再龐大的智能系統，都要從傳感器“針尖”上開始。
縱觀國內傳感器市場的快速增長，其產值主要集中于中低端中小型傳感器市場，掙扎在價格戰的紅海之中，而應用于智能制造的智能化傳感器等高端傳感器市場，當前主要集中在一些國外傳感器廠商。據2020年9月發布的《中國傳感器（技術和產業）發展藍皮書》（以下簡稱“藍皮書”）統計，汽車傳感器、高端化學類氣體傳感器、光線傳感器、環境檢測傳感器，對國外進口依賴度都在95%以上。例如，在工業控制領域，尤其是儀器儀表傳感器，幾乎100%全進口。此外，國內傳感器市場不僅紅海競爭激烈，且在工藝研發方面投入巨大，芯片無法實現自主，基本也依靠進口，進口率高達90%以上。
傳感器作為工業互聯網數據采集一線，其重要意義不言而喻，國產高端智能傳感器品牌與市場占有率的低下，對于未來中國工業互聯網產業的發展具有一定的掣肘之難。可以說，高端傳感器從軟件到核心硬件技術也成為當前中國工業互聯網產業發展的軟肋之一。
正在崛起的國產PLC
自20世紀70年代誕生以來，PLC一直是工業自動化的核心設備，推動著工業自動化的快速發展。隨著計算機技術的快速發展，PLC發展成為基于計算機技術的帶有數字采集、儲存和數據處理功能的綜合性控制設備，在流程工業和一些大型項目型工程中廣泛應用。隨著工業互聯網應用的崛起，PLC更成為PAAS層平臺重要的核心數據采集設備，對于邊緣側的控制優化、工業安全，乃至于云端輕量化有著重要的意義。
縱觀PLC市場發展，小型PLC準入門檻比較低，技術難度不高，但是同質化嚴重和業內競爭較為激烈；大型PLC技術難度很大，其對于平臺穩定性的要求很高，另外中大型PLC要需要具備一定的與周邊設備的組網/組態能力，并且在與下游廠商合作之時還會涉及到數據安全相關問題，“技術壁壘、客戶壁壘、資金壁壘與產品排他性壁壘”共同構筑了中大型PLC廠商寬闊的護城河。
在高端PLC的研發與市場占有率方面，國產高端PLC品牌面臨著比較大的挑戰。在中大型PLC產品方面，國內市場依舊以外資品牌為主，西門子、施耐德電氣等歐美PLC廠商憑借多年的行業經驗與研發優勢，具備較強的行業競爭力，此外這些歐美老牌廠商依托先發優勢已經在我國形成了比較明顯的品牌優勢和市場優勢，占據了國內PLC市場的大部分份額。
然而，作為世界制造基地的中國，PLC擁有廣闊的發展空間，所以本土國產PLC廠商以浙大中控、和利時等一批國企自主科研為主，開發了一系列與國外品牌一爭市場的中大型PC產品，還有一批以振興國產品牌，研發核心技術自主的民營PLC品牌，如以匯川技術、信捷電氣等為代表的PLC國產高端品牌也在持續發力，成為國內替代進口PLC的最佳選擇。
互聯網能力的提升是目前PLC技術重要的發展方向之一，伴隨著工業生產規模的不斷擴大，傳統的單一設備控制、小范圍控制的PLC設備的需求正在逐步縮減，生產規模的擴大與生產中的規模效應對大型PLC設備提出了跨設備、跨廠區的新需求，在5G技術進一步落地的背景之下，技術與需求端倒逼PLC的通訊能力做出提升，“互聯網+”成為PLC發展的必經之路。
除此之外，人工智能的崛起也要求傳統PLC做出改變，深度學習算法與大數據技術將進一步應用于PLC之中，智能生產、優化決策、大數據賦能、精準執行和柔性生產等成為PLC未來發展的重要方向。
從無到有，由弱到強，沒有什么事情可以將中國難倒的，當然工業自動化基礎硬件設備也不例外。經過二三十年的不懈努力，可以說我們取得很大的成績，隨著工業互聯網的發展，對于基礎數據采集設備提出更高的要求。對此，我們將如何持續做強做精中國數據采集基礎關鍵設備產業？在編者看來，無外乎政策、人、產業有序規范。
一是在政策方面要給予基礎工業設備以戰略高度的重視，發展諸如傳感器、PLC等這樣看起來很小，但是很關鍵的基礎設備研發制造頭部企業的培育，在資金支持、政策傾斜、市場推廣等方面要給予重點支持，擴大國產品牌影響力。2015年的《中國制造2025》中提出推進信息化與工業化深度融合的觀點，此外還出臺了一系列關于支持智能制造與工控系統的政策，引導PLC等工控系統發展。另一方面，相關部門還出臺了《工業控制系統信息安全防護指南》和《工業自動化和控制系統網絡安全-可編程控制器（PLC）》，通過監管政策進一步規范PLC行業的發展。
二是加大專業人才培養。一方面加強基礎學科的研究，包括材料學、電子科技、信息技術等研究；另一方面，以應用拉動研究，促進科研成果轉化，為研發提供持續不斷的資金動力；第三，為國產品牌提供更多的成長機會，在應用中積累、迭代，促進國產品牌的升級轉型，成為具有吸引力的就業目標。
三是建立國產行業品牌有序競爭合作機制與規范。縱觀中國工業自動化市場的發展，無論是傳感器還是PLC，中國眾多的企業都集中技術門檻較氏的中低端產品市場進行價格戰爭，而高端產品和利潤附加值更高的產品服務則牢牢掌握在國外品牌手中。鑒于之前不良的市場發展秩序，我們要發展行業生態圈合作共贏機制，在行業協會或是政府主管單位的主導下，實行同行業的人才、資源、資金的流動組合，上下游產業實行技術工藝的無縫融合，給縱橫合作競爭共贏的發展模式，增強集體市場競爭力。
無疑，國產化是工業安全的一道有力保障，借著中國工業互聯網產業快速發展的東風，國產工業自動化基礎數據采集設備是該重回原點，重塑根基的時候了。道阻且長,行則將至；行而不輟，未來可期。
