中美科技战命门之工业软件深度分析报告
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报告综述:
工 业 软 件是科技强国 的硬实力。
工业软件是“中国制造2025”的必经之路,是科技强国的核心实力。2018 年我国工业软件的市场规模已经达到1603 亿元,但我国工业软件市场规模仅仅是全球工业软件市场规模的十九分之一,未来发展空间巨大。
工 业 软 件是工业互联 网核心能力。
工业互联网是智能制造大趋势,工业软件是工业设计、研发仿真、生产制造、营销管理的刚需能力,更是智能制造落地的核心能力,“工”端夯实,“网”端才有价值。我们研究认为工业互联网价值属性归因五大 特征:工具、网络、平台、数据、安全,工业软件在所有层级环节都起到至关重要的作用。
工具:软件定义一切,软件塑造一切,软件即服务,软件即工具,5G 万物互联,工业软件作为工业互联网 贯穿一切的服务工具,是工业互联网基础能力之一;
网络:互联网+是智能制造能力提升的必经之路,工业软件构成了工业互联网的IT 架构,工业软件在网络 各层面的工具能力是网络能力的赋能,是工业互联网的底层核心能力;
平台:工业互联网最大价值之一是平台化、数据化,工业软件承载着工业大数据采集和处理工作,是工业 互联网平台数据的重要来源;
数据:工业软件支撑实现工业大数据的系统基础和信息贯通,工业软件与工业大数据结合,强化工业软件 的分析和计算能力,提升场景可视化程度,实现对用户行为和市场需求的预测和判断;
安全:5G 移动互联网、物联网、产业互联网融合发展,网络安全是重中之重,工业软件是工业互联网安全 的目标也是工业互联网安全的载体。
工业软件是5G 时代智能制造企业核心竞争力。
云计算、物联网、数字工厂、数字孪生、大数据、人工智能等未来大融合的科技环境中,智能制造企业及各行业科技龙头公司的核心竞争力之一即是软件能力,软件可以定义一切,软件能力是挖掘数据价值的首 要工具武器。智能制造龙头公司西门子在工业软件全产业链布局与我国工业软件发展相对滞后格局形成鲜 明反差。我国政府牵头已经在智能制造等领域推出相应引导政策,工业软件企业价值将会有长足提升,因 此,我们看好工业软件行业长期发展。
报告内容:
1. 智能制造引发产业革命
1.1 智能制造是发展的必然趋势
智能制造是当今制 造业在面临多变经营环境发展的必然 趋势。工业领域正在全球范围 内发挥越来越重要的作用,是推动科技创新、经济增长和社会稳定的重要力量。但与 此同时,市场竞争也在变得愈发激烈。客户需要新的、高质量的产品,要求以更快的 速度交付根据客户要求而定制的产品。只有那些能以更少的能源和资源完成产品生产 的企业,才能够应对不断增长的成本压力。这些问题的解决方案就在于实现虚拟生产 和与现实生产环境的融合,采用创新软件、自动化技术、驱动技术及服务。这些能够 缩短产品上市时间、提高生产效率和灵活性,帮助工业企业保持在市场上的竞争优势。
智能制造是利用物联网、大数据、云计算、云储存等技术,将用户 、供应商、智能工 厂紧密联系起来,在制造过程中具有信息自感知、自决策、自执行等功能的先进制造 过程、系统和模式的总称。而狭义的智能制造主要是指智能工厂环节,智能工厂中的 业务流程主要涉及到产品的智能加工与装配,以及面向智能加工与装配的设计、服务 与管理。在智能工厂中,上述业务流程将在物理系统中得到全面的优化,实现高度自 动化、柔性化的智能制造。相较于传统的数字化工厂、自动化工厂,智能工厂体现出 系统集成化、决策智能化、制造自动化、服务主动化等特征。
智能制造系统的层 次结构可分为设备层、控制层、车间层、企业层、协同层。设备层 是制造的物质技术基础,包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别等。控制层包括各 类控制系统,如可编程逻辑控制器PLC、监视控制与数据采集系统 SCADA、分布 式控制系统 DCS等。车间层面向工厂和车间的生产管理,包括制造执行系统 MES 等,其中 MES 又包括工厂信息管理系统PIMS、先进控制系统 APC、历史数据库 等。企业层面向企业的经营管理,包括企业资源计划系统 ERP、产品生命周期管理PLM、供应链管理系统 SCM 等。协同层:体现企业之间的协作过程,它是由产业链 上不同企业通过互联网进行全方位的协同和信息分享,实现协同研发、智能生产、精 准物流和智能服务等。
智能制造发展需经 历四个不同的阶段,每一阶段都对应着智能制造体 系中某一核心环 节的不断成熟。四个阶段为自动化(淘汰、改造低自动化水平的设备,制造高自动化 水平的智能装备)、信息化(产品、服务 由物理到信息网络,智能化 元件参与提高产 品信息处理能力)、互联化(建设工厂物 联网、服务网、数据网、工 厂间互联网,装 备实现集成)、智能化(通过传感器和机器视觉等技术实现智能监控、决策)。
1.2 全球范围内大力发展智能制造
制造业作为经济持续增长的动力源泉,日益受到世界各国政府的关注。目前,世界高 新科技技术正在发生日新月异的发展,科技竞争格局十分激烈,但是也给许多传统行 业的转型优化提供了更加完善的解决方案。其中,各国特别注重传统制造业的转型升 级,制定了多个制造业转型升级的发展战略,目的就是为了推动传统制造业顺利转型 智能制造,以提升制造业企业的运行效率,增强国家经济的增长动力。
软件行业的一个重要应用场景就是 智能制造行业,具体表现为 各种工业软件。 当前,我国也正积极出台各种政策支持我国智能制造的发展。工业软件渗透于智能制 造的各个环节,在推动传统制造业转型升级过程中发挥着不可替代的作用。
2. 工业软件是科技强国的核心实力
2.1 工业软件是实现智能制造的重要工具
制造业信息化是提 升中国制造业全球竞争力、最终实现智能 制造的关键,其中,数字 化 工 业 软件系统是制 造业信息化的核心,贯穿智能制造系 统的各个层级。
在全球大力推动智能制造的背景下,作为实现智能制造重要要素的工业软件的发展便 迎来了良好的发 展环境,预 计将维持较 高增长水平 。据前瞻产 业研究院统 计,2018 年我国工业软件的市场规模已经达到1603亿元。预计至 2021 年我国工业软件的市 场规模将达到 2222 亿元。而且早在 2016 年,全球工业软件市场规模已达到3531亿美元(按当时汇率计算大约为 23304 亿元人民币),当年我国工业软件市场规模仅 仅是全球工业软件市场规模的十九分之一,未来发展空间巨大。
2.2 工业软件是工业互联网的核心能力
智能制造工业软件 从应用环节可分为研发设计类、生产调度和 过程控制类、业务管理 类三大领域,其中,PLM、MES 及 ERP 分别为这三个领域中工业软件系统的典型 代表。 依托工业软件系统感知、分析、计划、配置、分工等功能,企 业能够从机器、 车间、工厂层面提升企业生产效率、促进资源配置优化、提升生产线协同水平,对工 业化与信息化融合、数字世界与物理世界融合有举足轻重的作用。
以 ERP 和PLM为代表的研发设计类和业务管理类两类工业软件,都体现了一种流 程管理思想 ,而且都是借助信息技术手段实现 的。业务管理类软件关注的实物资产和 材料的流动。企业级 ERP 解决方案可覆盖并连接所有重要的营运职能和部门,打破“自 动化孤岛”,从而满足了市场上的重大需求。这种关联使制造商能够集成制造和供应 链流程,以减少延误和提高效率。PLM 软件关注的是企业在战略上更为重要的无形 资产,提高研发团队协作效率,缩短产品研发周期,提高产品附加值 ,降低生产成本, 增加企业竞争力。
PLM工业软件包括了计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程分析以及产品数据管理 等方面,从应用方式上看,可以进一步分为工具类软件(Tools,包括 CAX 系列)、 协同管理定义软件(cPDM)和数字化制造(DM)。
而以 MES 为代表的生产调度和过程控制类工业软件,体现着反馈控制的管理思想。MES填补了制造业在生产过程中,从计划管理到实际生产的空白,利于形成制造生 产过程中的闭环反馈,增强企业生产过程中实时信息的交互,强化了生产决策的科学 性和可行性。
MES系统是一套面向制造业企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES 共有 11 个主要功能模块包括:工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、文档管 理、产品跟踪和产品清单管理、性能分析、劳力资源管理、维护管理 、过程管理、质 量管理、数据采集。
工业软件正是以科学的管理理念为灵魂,以信息技术为手段,为制造业企业实现精益 制造、敏捷制造、柔性制造提供了强大的技术支持,从而为企业实现智能制造打下了 深厚的技术基础。
3. 工业软件面临重大发展机遇
3.1 研发设计类软件发展前景明朗
以 PLM 为代表的研发设计类软件,是从科研体系端到研发设计、工艺生产、直至售 后服务端,以产品生命周期为主线的集成服务,主要提供产品数据管理、制造工艺管 理、数字化虚拟仿真、维护维修管理等,通过多系统集成,打通企业产品数据流,提 高产品数据质量,实现企业内部和企业间的协同,促进技术共享,缩短产品研发周期, 降低产品研发成本,提升企业建模及仿真水平,帮助客户在更短时间内将产品投放到 市场。
近年来,随着智能制造理念的深入,PLM 软件市场迎来了高速的发展。设计和服务 是现在制造业“微笑曲线”的两端,也是新一轮工业革命下制造业转型升级的两大方向, 而个性化的设计和服务都有赖于 PLM 软件系统所带来的高效研发和创新。PLM 行业 渗透率逐渐提升和扩展。中国 PLM 已广泛应用于大中型离散制造业,尤其是航空航 天和国防、汽车、装备制造及电子高科技等行业企业,正步入拓展应用和深化应用阶 段;钢铁、石化等行业的大型企业开始尝试 PLM 的应用;大型的服装企业、生物制 药企业、食品饮料企业已开始关注PLM应用,部分企业已开始进行小范围探索应用。
PLM解决方案在为企业降本增效方面效果显著,发展前景明朗,市场空间巨大。据 Aberdeen 公司分析,企业全面实施 PLM 后,可节省5%~10%的直接材料成本,提 高库存流转率 20%~40%,降低开发成本 10%~20%,进入市场的时间加快15%~50%, 降低用于质量保证方面的费用 15%~20%,降低制造成本 10%,提高生产 率25%~60%。 由此可见,PLM 软件可以显著地降低企业成本,提高研发效率,增强企业的竞争力。
全球主流 PLM 软件市场增长迅速。根据 CIMdata 的数据,2017年,全球主流 PLM 市场总体增长为 7.3%,达到 436 亿美元,同比增长 7.1%,其中,工具类(Tools) 市场增长 7.7%,达到 278 亿美元;cPDm 市场增长 2.9%,达到 150 亿美元,软件 增长放缓,服务增长加快;数字化制造(DM)增长 6.2%,达到 7.618 亿美元。
国内主流 PLM 软件市场同样得到了飞速的发展。根据 CIMdata 的数据,2017 年中 国主流PLM市场连续两年实现了两位数增长,市场容量扩大到 12.8 亿美元,较 2016 年 11.4 亿美元增长了 12.9%。2017 年中国 PLM 市场规模达到了20.2亿美元,较 2016 年增长了 13.2%。中国 PLM 市场份额由 2016 年的 4.4%增长至 2017 年的 4.63%。
同时,据 CIMdata 数据显示,国内 PLM 市场方面:2017 年,我国 PLM 市场中,CAD 类软件占比最多,占35.1%;其次是仿真分类软件,占24.9%;再其次是cPDM类 软件,占 24.0%;除此之外,数字化制造、CAPP 等类型软件占比相对较低。
PLM软件为中国工业带来新的增长动力。近十年中国 GDP 增长逐渐减缓,中国工业 增长速度放缓。众多制造企业正面临着巨大的增长压力,因此不仅在传统的离散行业, 而且在生命科学、食品饮料和其他新兴行业市场的中国制造商们都越来越关心产品的 创新,并通过应用 PLM正迅速提高内部研发能力和流程,缩短产品研发周期,适应 客户不断变化的个性化需求,提高中国工业企业竞争力,焕发新活力。
3.2 生产调度和过程控制类软件,填补了计划到生产的空白
生产调度和过程控制类软件,立足实际生产需求,将车间内所有围绕生产驱动的核心 业务全部纳入到管理范畴之内,从整体架构上打通了从生产计划到生产过程的信息流、 数据流、物流,以满足制造业企业的业务需求,实现制造业企业对产品质量、生产效 率和生产成本等业务目标的达成。这类软件的代表产品主要为 MES 工业软件。
MES填补了计划与生产间的空白,增强了企业生产过程中实时信息的交互,强化了 生 产 决 策 的 科 学 性 和 可 行 性 。制 造 企 业 为 应 对 市 场 发 展 要 求 ,不 断 扩 大 生 产 经 营 规 模 、 增加产品种类、提升产品档次,这给企业的生产制造管理带来了很大的难度,无形中 造成了很多“管理瓶颈”,带来 ERP 计划执行效率低、在制品管理难、质量跟踪滞后 等问题出现,需要借助 MES 系统来对业务优化及管理进行改进,使企业摆脱瓶颈的 束缚,更合理地调配企业内部资源,更深入地发掘企业的生产潜能。而实施MES可 以帮助企业突破这些“瓶颈”。
MES在为企业降低运行成本方面效果显著。据国际 MESA 协会调查研究显示,基于 MES 用户的经验,使用MES所带来的效益很可观。使用 MES 软件的企业平均减少 制造周期时间 45%;一般减少数据输入时间为75%以上;平均减少半成品(WlP)24%: 平均减少为交班而准备的纸面工作61%;平均减少引导时间27%;平均减少纸面工 作和设计蓝图所带来的损失 56%:平均减少产品缺陷18%。
中国 MES 市场前景广阔,规模巨大。据智研咨询统计数据显示,2017 年我国 MES 市场规模为71亿元,同比增长 51.1%,预计 2018 年将突破100亿元。近三年来, 受益于国内较大的工业自动化改造实践,MES 市场规模同比适中维持较高水平,发 展潜巨大,如果之后按 CAGR=40%计算,到 2020 年,国内MES市场规模将达到 196 亿元。能科股份依托上游西门子软件平台和下游制造业各领域的客户资源,有望 在 MES 市场中分得一杯羹。
3.3 以 ERP 为核心的业务集成,发展基本趋势向好
业务管理类软件的典型代表是 ERP 软件,是针对制造资源管理(工作流)、物料资源 管理(物流)、人力资源管理(人流)、信 息资源管理(信息流)、财 务资源管理(财 流)实现系统集成,实现了对整个企业供应链的管理;高效地协调公司各部门的生产 计划,统一管理;将多种生产计划集成。
ERP解决方案的演变一直是为了实现企业各种资源集成,保证公司各部门协调统一 地完成生产任务,提高企业运转效率。据美国生产与库存控制学会(APICS)统计, 使用 ERP 软件可以在库存、采购、管理等环节显著提高企业的运行效率。
在欧美等发达国家,ERP 应用普及度非常之高,多数大中型企业已采用,相当比例 的小型企业也在纷纷尝试应用 ERP 系统。目前国内劳动力成本的上升和企业对于自 身精细化管理的需要也促使了企业管理软件市场的增长。2012-2015 年间,受到宏 观经济不景气和企业 IT 投资意愿等因素影响,国内的 ERP 管理软件面临低谷期, 2016 年以后,ERP 软件行业需求逐渐回暖。2017 年我国ERP市场规模为 242.4 亿元,同比增长 15.81%,预计2018年中国 ERP 软件行业市场规模达到 275.6 亿元, 到 2024年中国 ERP 软件行业市场规模将达到 486.3 亿元。
4. 产业链相关上市公司
工业软件是工业互联网、“中国制造2025”实现的关键硬实力,未来相关公司所处细 分领域成长空间巨大,产业链细分领域相关上市公司如下。
基础软件:中国软件、太极股份、浪潮软件、东方通、华东电脑等;
通用软件:用友网络、金蝶国际、金山办公 、泛微网络、万兴科技、汉 得信息、东方 国信,赛意信息、宝信软件、中国软件国际等;
行业应用软件:恒生电子、金证股份、赢时胜 、广联达、四维图新、科 大讯飞、中科 创达、石基信息、卫宁健康、能科股份 ,万达信息、华宇软件、长亮科技 、远光软件、 恒华科技、超图软件、鼎捷软件、宇信科技等;
安全领域:启明星辰、深信服、三六零 、南洋股份、中孚信息 、北信源、卫士通 、奇 安信、绿盟科技、蓝盾股份等。
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(报告来源:东兴证券;分析师:王健辉)