1、工業(yè)自動化：千億賽道，工業(yè)自動化重要場景之一

    1.1、行業(yè)簡介：工業(yè)自動化重要場景之一，分感知、控制、管理三層結(jié)構(gòu)

    流程工業(yè)主要是通過對原材料進行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學工藝，使原材料增值，典型行業(yè)如石化、化工。離散工業(yè)主要是通過對原材料的物理形狀進行改變和組裝，獲得最終產(chǎn)品，典型行業(yè)如機械、包裝。

    流程工業(yè)自動化是工業(yè)自動化重要場景之一，通常使用過程自動化方案。工業(yè)自動化是機器設(shè)備或生產(chǎn)過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現(xiàn)信息處理和過程控制的統(tǒng)稱。工業(yè)自動化系統(tǒng)可以分為過程自動化（PA,Process Automation）和工廠自動化（FA, Factory Automation）。過程自動化主要控制系統(tǒng)是 DCS（Distributed Control System，集散控制系統(tǒng)），配合自動化儀表，控制流程工業(yè)的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)自動加工和連續(xù)生產(chǎn)，提高流程工業(yè)的生產(chǎn)效率。

    工廠自動化則主要使用 PLC（Program Logic Control，可編程邏輯控制器）與伺服系統(tǒng)，控制制造業(yè)的加工過程，提高機械制造和組裝效率，主要用于離散工業(yè)。

    流程工業(yè)自動化系統(tǒng)自上而下分為管理層、控制層、感知層，其中：

    管理層主要包括企業(yè)資源管理、資產(chǎn)管理、能效管理、生產(chǎn)過程管理等網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

    控制層主要由通信網(wǎng)絡(luò)、控制站、操作站等構(gòu)成。控制系統(tǒng)是控制層的核心，一般可分為集散控制系統(tǒng)（DCS）、安全儀表系統(tǒng)（SIS）和網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。其中，DCS 系統(tǒng)用于實現(xiàn)流程工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制和監(jiān)視管理，SIS 系統(tǒng)保障工廠的安全運行，網(wǎng)絡(luò)化混合控制系統(tǒng)融合 DCS 系統(tǒng)、邏輯控制器以及分布式控制單元，實現(xiàn)管控一體化。

    感知層主要由安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場的各種自動化儀表組成。自動化儀表是指安裝在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的，用于測量壓力、流量、溫度、物液位等工藝參數(shù)或控制的儀表。

    管理層、控制層、感知層協(xié)同作用實現(xiàn)流程工業(yè)的自動化，其中管理層主要負責生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)監(jiān)控和生產(chǎn)調(diào)度；控制層擔負生產(chǎn)信息分析、故障診斷、生產(chǎn)指令發(fā)布、生產(chǎn)管理等；感知層的主要作用是采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將生產(chǎn)現(xiàn)場的信息傳送給控制層，或執(zhí)行控制層的指令。

    1.2、行業(yè)特征：千億市場容量，下游以石化、化工、電力行業(yè)為主

    2021 年中國工業(yè)自動化部件市場規(guī)模 2923 億元，同比增速達 16.8%。根據(jù) MIR睿工業(yè)，工業(yè)自動化部件包含控制及顯示、網(wǎng)絡(luò)和電源、運動控制、驅(qū)動產(chǎn)品、傳感器、過程測量儀表、執(zhí)行機構(gòu)、工業(yè)元器件、工業(yè)軟件等。2021 年，我國工業(yè)自動化部件市場規(guī)模為 2923 億元，同比增長 16.83%，2017-2021 年復合增速達 5.92%，預計 2022 年我國自動化市場規(guī)模將達到 3196 億元，同比增速為9.34%。

    工業(yè)自動化分為 OEM（Original Equipment Manufacturer，原始設(shè)備制造商）和 EU(End User，終端用戶)兩大類市場。其中，OEM 市場主要是離散工業(yè)相關(guān)行業(yè)組成，如 3C、鋰電、半導體、機床、機械等行業(yè)，EU 市場主要是流程工業(yè)相關(guān)行業(yè)組成，如化工、冶金、石油、電力等。我們可以通過 EU 市場規(guī)模和增速推算流程工業(yè)自動化市場的大致情況，根據(jù) MIR 睿工業(yè)數(shù)據(jù)，2021 年我國EU 市場規(guī)模為 1721 億元，同比增長 10.32%，2017-2021 年復合增速達 4.04%。

    2021 年流程工業(yè)自動化各細分板塊增速較高。根據(jù)中國工控網(wǎng)數(shù)據(jù)，2021 年高級傳感器和通用傳感器增長最快，分別實現(xiàn)同比增速 38%、35%。DCS 作為實現(xiàn)流程工業(yè)自動化不可或缺的控制系統(tǒng)，2021 年同比增長 18%。此外，壓力、溫度、液位、流量儀表分別同比增長 20%、18%、16%、22%，水質(zhì)分析儀與氣體分析儀分別同比增長 15%、16%，調(diào)節(jié)閥同比增長 13%，增速均較高。

    流程工業(yè)自動化下游分布較為集中，化工、電力、石化三大行業(yè)合計占比超80%。我們以 DCS 系統(tǒng)觀察流程工業(yè)自動化下游分布情況，根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021 年 DCS 系統(tǒng)下游行業(yè)中，化工、電力、石化行業(yè)分別占比 37.24%、23.63%、19.43%，合計占比達 80.3%，分布較為集中。

    2017-2021 年間石化、化工、冶金自動化市場規(guī)模增速較快。參考中國工控網(wǎng)統(tǒng)計的項目型市場各行業(yè)自動化市場規(guī)模增速，2017-2021 年，石化行業(yè)自動化市場增速最高，約 20%，冶金、化工行業(yè)增速也相對較高。單看 2021 年，化工行業(yè)自動化市場增速最高，約 25%，冶金、礦業(yè)、公共設(shè)施、石化行業(yè)增速也相對較高。

    2、自動化儀表：國產(chǎn)替代提速，增量市場可期

    2.1、自動化儀表：流程工業(yè)自動化感知層，分測量、控制、執(zhí)行、顯示四類

    從行業(yè)分類看，自動化儀表行業(yè)屬于儀器儀表行業(yè)，工業(yè)自動控制系統(tǒng)裝置制造分支。據(jù)上海儀器儀表行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019-2021 年儀器儀表行業(yè)的主營業(yè)務(wù)收入規(guī)模逐漸提升，由 2019 年 7243 億元增加到 2021 年 9101 億元，年復合增長率為 12.1%。其中，工業(yè)自動控制系統(tǒng)裝置制造行業(yè)營收由 2019 年 2512 億元提升至 2021 年 3685 億元，年復合增長率達 21.1%，增長更快。

    從流程工業(yè)自動化系統(tǒng)角度看，自動化儀表位于感知層，可分為測量儀表、控制儀表、執(zhí)行器、顯示儀表。

    在流程工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，檢測儀表能夠測量溫度、壓力、流量、物位以及物料的成分、物性等工藝參數(shù)，并將被測參數(shù)的大小成比例的轉(zhuǎn)換成電的信號（電壓、電流、頻率等）或氣壓信號，變送器負責將傳感器輸出的非標準電信號或直接測量的非電量轉(zhuǎn)換成標準電信號。

    顯示儀表能將從檢測儀表獲取的信息指示或記錄下來；控制儀表在接收到檢測儀表的測量信號后，經(jīng)過放大、積分、微分等運算，向執(zhí)行器發(fā)出調(diào)節(jié)信號；執(zhí)行器在接收到控制儀表或操作人員的指令后，能夠通過執(zhí)行機構(gòu)帶動閥門運動，進而實現(xiàn)對于生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。

    借助工業(yè)自動化儀表，能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時刻準確了解工藝過程的全貌，并進行控制，進而保證生產(chǎn)過程順利進行，并以高的生產(chǎn)率、小的消耗生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。