1、工業自動化：千億賽道，工業自動化重要場景之一

    1.1、行業簡介：工業自動化重要場景之一，分感知、控制、管理三層結構

    流程工業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，典型行業如石化、化工。離散工業主要是通過對原材料的物理形狀進行改變和組裝，獲得最終產品，典型行業如機械、包裝。

    流程工業自動化是工業自動化重要場景之一，通常使用過程自動化方案。工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現信息處理和過程控制的統稱。工業自動化系統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是 DCS（Distributed Control System，集散控制系統），配合自動化儀表，控制流程工業的生產過程，實現自動加工和連續生產，提高流程工業的生產效率。

    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，控制制造業的加工過程，提高機械制造和組裝效率，主要用于離散工業。

    流程工業自動化系統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資源管理、資產管理、能效管理、生產過程管理等網絡操作系統。

    控制層主要由通信網絡、控制站、操作站等構成。控制系統是控制層的核心，一般可分為集散控制系統（DCS）、安全儀表系統（SIS）和網絡化控制系統。其中，DCS 系統用于實現流程工業生產過程的自動控制和監視管理，SIS 系統保障工廠的安全運行，網絡化混合控制系統融合 DCS 系統、邏輯控制器以及分布式控制單元，實現管控一體化。

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

    管理層、控制層、感知層協同作用實現流程工業的自動化，其中管理層主要負責生產規劃、生產監控和生產調度；控制層擔負生產信息分析、故障診斷、生產指令發布、生產管理等；感知層的主要作用是采集現場數據，并將生產現場的信息傳送給控制層，或執行控制層的指令。

    1.2、行業特征：千億市場容量，下游以石化、化工、電力行業為主

    2021 年中國工業自動化部件市場規模 2923 億元，同比增速達 16.8%。根據 MIR睿工業，工業自動化部件包含控制及顯示、網絡和電源、運動控制、驅動產品、傳感器、過程測量儀表、執行機構、工業元器件、工業軟件等。2021 年，我國工業自動化部件市場規模為 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模將達到 3196 億元，同比增速為9.34%。

    工業自動化分為 OEM（Original Equipment Manufacturer，原始設備制造商）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相關行業組成，如 3C、鋰電、半導體、機床、機械等行業，EU 市場主要是流程工業相關行業組成，如化工、冶金、石油、電力等。我們可以通過 EU 市場規模和增速推算流程工業自動化市場的大致情況，根據 MIR 睿工業數據，2021 年我國EU 市場規模為 1721 億元，同比增長 10.32%，2017-2021 年復合增速達 4.04%。

    2021 年流程工業自動化各細分板塊增速較高。根據中國工控網數據，2021 年高級傳感器和通用傳感器增長最快，分別實現同比增速 38%、35%。DCS 作為實現流程工業自動化不可或缺的控制系統，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%，水質分析儀與氣體分析儀分別同比增長 15%、16%，調節閥同比增長 13%，增速均較高。

    流程工業自動化下游分布較為集中，化工、電力、石化三大行業合計占比超80%。我們以 DCS 系統觀察流程工業自動化下游分布情況，根據華經產業研究院數據，2021 年 DCS 系統下游行業中，化工、電力、石化行業分別占比 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、冶金自動化市場規模增速較快。參考中國工控網統計的項目型市場各行業自動化市場規模增速，2017-2021 年，石化行業自動化市場增速最高，約 20%，冶金、化工行業增速也相對較高。單看 2021 年，化工行業自動化市場增速最高，約 25%，冶金、礦業、公共設施、石化行業增速也相對較高。

    2、自動化儀表：國產替代提速，增量市場可期

    2.1、自動化儀表：流程工業自動化感知層，分測量、控制、執行、顯示四類

    從行業分類看，自動化儀表行業屬于儀器儀表行業，工業自動控制系統裝置制造分支。據上海儀器儀表行業協會統計數據，2019-2021 年儀器儀表行業的主營業務收入規模逐漸提升，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，工業自動控制系統裝置制造行業營收由 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。

    從流程工業自動化系統角度看，自動化儀表位于感知層，可分為測量儀表、控制儀表、執行器、顯示儀表。

    在流程工業自動化生產過程中，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，并將被測參數的大小成比例的轉換成電的信號（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，經過放大、積分、微分等運算，向執行器發出調節信號；執行器在接收到控制儀表或操作人員的指令后，能夠通過執行機構帶動閥門運動，進而實現對于生產過程的閉環控制。

    借助工業自動化儀表，能夠實現在任何時刻準確了解工藝過程的全貌，并進行控制，進而保證生產過程順利進行，并以高的生產率、小的消耗生產出合格的產品。