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智能制造技术在工业自动化中的应用

工业自动化 2022-05-08 16:15:3964www.dapeir.com机器视觉网

 智能制造技术在工业自动化中的应用,在工业4.0降本增效的需求不断放大的背景下,工业控制成了解决问题的关键方案。产业转型下,传统的工业自动化控制产品也在开疆拓土,探索新的应用领域。


  根据Allied Market Research统计的数据,全球工业控制市场早在2019年就已经达到了1214.8亿美元,直至2027年,仍将以5.91%的年复合增长率持续扩张,达到1701.2亿美元的总市值。然而智能制造的转型升级,也对工业通信提出了更高的要求,比如更大的带宽和更低的延迟等。工业控制系统变得更加透明、开放和互联的同时,缺乏跨界标准的困境也愈发明显。


  除此之外还有碳中和与碳达峰的提出,中国在《2030年前碳达峰行动方案》中更是明确提及工业领域碳达峰行动,工业控制作为该领域最重要的一环,是可以有效助力绿色低碳转型和高质量发展的。


  工业 4.0 进一步推进工业自动化,智能制造为 PLC 行业带来新机遇。


  工业 3.0 实现了生产的自动化,大量的自动化控制系统及仪表设备得以应用;工业 4.0 主要将实现生产的智能化,突破的重点由自动化设备转移向智能化软件,通过把行业知识和经验写入智能软件,打造“智慧工业大脑”,实现降本增效、安全可控、绿色环保的智能化生产过程。


  伴随着工业 4.0 时代的来临,智能制造对自动化生产的广度与深度提出了更高的要求,PLC 有望伴随智能制造的发展,行业规模与渗透率进一步提升。


  “工控+互联网+智能”成为 PLC 发展的新趋势。


  互联网能力的提升是目前 PLC 技术统的重要发展方向之一,伴随着工业生产规模的不断扩大,传统的单一设备控制、小范围控制的 PLC 设备的需求正在逐步缩减,生产规模的扩大与生产中的规模效应对大型 PLC 设备提出了跨设备、跨厂区的新需求,在 5G 技术进一步落地的背景之下,技术与需求端倒逼 PLC 的通讯能力做出提升,“互联网+”成为 PLC 发展的必经之路。


  除此之外,人工智能的崛起也要求传统 PLC 做出改变,深度学习算法与大数据技术将进一步应用于 PLC 之中,智能生产、优化决策、大数据赋能、精准执行和柔性生产等成为 PLC 未来发展的重要方向。


  多任务处理或将是未来 PLC 的新运行模式,协同能力的增强进一步打通全生产线。PLC 控制规模的进一步扩大对 PLC 提出了多线性并行运算的技术要求,传统 PLC 采取顺序处理的方式处理任务,但是在控制规模扩张带来的任务量增加的背景下,各任务的优先级差异扩大,任务之间的协同要求变高,传统的单线程处理向多线程处理的转变是大型 PLC 发展的必经之路。


  PLC 系统协同能力的提升也是工业 4.0 提出的又一重要要求,其中既包括PLC 在全厂区、全产线之间的纵向打通和 PLC 与 APC、MES 等其他工业软件的横向打通;协同性的提升能够进一步实现生产过程的互联互通能力,充分发挥数据价值和协同优势,同时也有助于形成集中控制和分布式计算/运作的格局,提高生产的效率和智能化水平。


  工业 4.0 时代,国产中大型 PLC 替代空间大


  国内 PLC 市场呈现两个特点,一是国内 PLC 市场主要由外资主导,本土品牌市场份额较低;二是本土产品多以小型 PLC 为主,中大型 PLC 依旧依赖外资品牌:


  1)在中大型 PLC 产品方面:国内市场依旧以外资品牌为主,西门子、施耐德等欧美 PLC 厂商凭借多年的行业经验与研发优势,具备较强的行业竞争力,此外这些欧美老牌厂商依托先发优势已经在我国形成了比较明显的品牌优势和市场优势,占据了国内 PLC 市场的大部分份额;


  2)在小型 PLC 领域:以三菱、欧姆龙为代表的日本品牌具有较强的领先优势,产品主要应用于小型控制系统、机床和 OEM 设备;以宝信软件、汇川技术、信捷电气为代表的 PLC 本土品牌也在持续发力,依托产品定制、成本、服务和响应时间等优势打开国内小型 PLC 市场,持续向中大型 PLC 市场进军,不断提升市场占有率。


  西门子独揽国内 PLC 市场近半份额,本土 PLC 厂商市占率不足两成,可替代空间大。


  据普华有策数据显示,2020 年国内 PLC 市场中西门子市占率高达 44.3%,独揽近一半国内 PLC 市场份额。西门子的产品多以中大型PLC 为主,依靠自身强大的技术与行业实力,西门子中大型 PLC 产品能够持续获得较高的毛利率与市场份额,三菱、欧姆龙、罗克韦尔等厂商的市场占有率紧随其后,产品覆盖大中小型 PLC。


  国内 PLC 市场仍然以外资品牌为主,西门子、三菱、欧姆龙、罗克韦尔、台达和施耐德六家外资品牌 2020 年在国内 PLC 市场的占有率高达83%,本土 PLC 厂商市占率不足两成,伴随着国内技术的进步,国产化 PLC 市场市占率有望提升。


  我国 PLC 行业在二十一世纪后逐步进入国产替代期。


  二十一世纪之前受限于资金短缺与研发实力不足,我国 PLC 行业起步缓慢,PLC 设备高昂并主要以进口为主,后来我国政府逐步出台了一系列扶持 PLC 发展的政策,国内 PLC 发展在二十世纪末初现曙光。


  二十一世纪伴随着计算机技术、自动化技术和通信技术的进步,一方面PLC 的研发门槛逐步降低,另一方面我国的资金投入与研发实力俱增,越来越多的国产品牌以小型 PLC 产品为突破口进军 PLC 行业,并以价格低、定制化、本土化服务等优势逐步打开 PLC 市场。


  自主研发能力低与产品同质化严重是国内 PLC 厂商目前面临的问题。


  一方面,国内比较缺乏 PLC(尤其是中大型 PLC)的核心研发能力,本土的小型企业目前的创新能力薄弱,存在模仿海外 PLC 的现象,本土大型企业虽然资金与市场资源较为充足,但是后发劣势对它们形成了一定约束,缺乏长期持续的投入成为国内品牌短板。


  另一方面,国内 PLC 产品以技术含量较低的小型 PLC 产品为主,行业进入门槛低,业内产品同质化情况严重。


  未来国内 PLC 厂商的突破或将依赖于工程师红利与本土化服务,随着本土大型 PLC 企业的逐步崛起,未来盈利能力有望逐步提升。


  相较于海外 PLC 厂商,国内的工程师红利是本土 PLC 品牌的优势之一,虽然国内目前已经出现了人口老龄化的趋势,但是得益于人口基数大、二十世纪末/二十一世纪初中国人口快速增长,国内的工程师红利依旧显著,本土 PLC 厂商有望借助国内工程师红利,快速实现技术突破,抢占市场份额;另外,本土厂商对国内企业客户的理解更深刻、产品具备性价比、服务响应更快速等优势同样会增加本土 PLC 品牌的优势,有望以本土化服务的优势实现国产化 PLC 产品市占率的进一步提升;由小型 PLC 转中大型 PLC 是本土品牌的必经之路,大型 PLC 有望进一步提高公司的盈利水平、增强公司的核心竞争力。

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