世界工業(yè)自動化控制系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)

陳躍平 閔麗

（上海市機電科技情報研究所，上海 200070）

0 引言

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要指工業(yè)、特別是流程產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中應用的各類自動控制系統(tǒng)裝置，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)自動化、柔性化、最佳化的基礎手段，它正以快速增長的趨勢成為高端制造裝備不可或缺的重要組成部分。

1 金融危機后世界工業(yè)自動化控制系統(tǒng)將恢復增長

據(jù)國際著名咨詢機構Datamonitor2008年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2003年至2007年世界自動化控制系統(tǒng)（包括集散控制系統(tǒng)DCS和可編程控制器PLC）健康增長，年復合增長率為5.6%。受金融危機影響，2008年世界自動化控制系統(tǒng)增長趨緩，產(chǎn)值約為184億美元，2009年則陷入衰退，大型自動化項目減少。據(jù)Datamonitor2010年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2009年世界自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模約為179億美元，較2008年下滑2.7%（見圖1），其中集散控制系統(tǒng)92億美元，占市場份額的51.5%，可編程控制器87億美元，占市場份額為48.5%。2005年至2009年世界自動化控制系統(tǒng)年復合增長率為3.9%。

Datamonitor預計，從2010年開始世界自動化控制系統(tǒng)逐漸恢復良好，至2014年一直強勁增長，2009～2014年年復合增長率約為6.4%，2014年市場規(guī)模將達244億美元（見表1）。

2 發(fā)達國家市場漸趨飽和，新興地區(qū)發(fā)展?jié)摿υ龃?/h2>

2009年至2014年，歐洲和亞太地區(qū)自動化控制系統(tǒng)的年復合增長率將為3%和9%，分別達80億美元和106億美元，美洲地區(qū)則達58億美元（見表2）。亞太地區(qū)自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模增長全球最快、最具發(fā)展?jié)摿Γ?014年全球市場份額將達到43.4%。

圖1 2005～2009年世界自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模

表1 2009～2014年世界自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模及年增長率

表2 2009年～2014年世界自動化控制系統(tǒng)市場分布單位:億美元

從主要國家市場數(shù)據(jù)看，2009年美國自動化控制系統(tǒng)占據(jù)全球17.8%的市場份額，預計2014年的市場規(guī)模為40億美元。德國、法國、英國是排名歐洲自動化控制系統(tǒng)前三的國家，預計2009年至2014年德國自動化控制系統(tǒng)的年復合增長率為0.2%。日本是亞太地區(qū)工業(yè)自動化控制系統(tǒng)第一大生產(chǎn)國，2009年占據(jù)亞太地區(qū)約52.1%的市場份額，預計2009年至2014年的年復合增長率為1.8%。中國是亞洲第二大工業(yè)自動化控制系統(tǒng)生產(chǎn)國，2009年占據(jù)亞太地區(qū)約32.3%的市場份額，2009年至2014年的年復合增長率預計達到17.2%（見表3）。

表3 2009年～2014年主要國家自動化控制系統(tǒng)市場情況

美國、日本和歐洲自動化控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)達，但近年市場有增長趨緩的態(tài)勢，主要原因在于發(fā)達國家自動化控制系統(tǒng)需求漸趨飽和，市場需求主要來自現(xiàn)有控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造，且制造成本偏高。而亞洲在自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模和進出口增長上均為全球最快，主要原因是亞洲工業(yè)發(fā)展快速，資本投入和大型基礎建設項目大幅增加，對自動化控制系統(tǒng)需求量大，進口相對增加，而亞洲相對低廉的勞動力吸引歐美廠商積極開拓亞洲市場，使亞洲出口也快速增長。

3 產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)趨向微型化、智能化、網(wǎng)絡化

隨著高新技術的發(fā)展和應用，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)趨向微型化、智能化、網(wǎng)絡化，實現(xiàn)高可靠性、高性能和高適用性。微型化的研究尺度已深入到微、納米，微小型穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，微流控制芯片等已廣泛應用于工業(yè)控制等領域;多種智能化的控制系統(tǒng)已推向市場，在精確度、靈敏度、自動化程度等方面具有傳統(tǒng)產(chǎn)品所不能比擬的優(yōu)點;網(wǎng)絡化已實現(xiàn)多臺裝置聯(lián)網(wǎng)使用。

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的技術和產(chǎn)品發(fā)展趨勢可以概括為:集散控制系統(tǒng)已進入第四代，集成整個企業(yè)的信息管理功能，充分體現(xiàn)信息化和集成化，以艾默生、霍尼韋爾、橫河電機等為代表的國外DCS廠商和國內(nèi)和利時公司已紛紛推出第四代產(chǎn)品，提升DCS系統(tǒng)的技術水平;未來DCS將與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）集成，生產(chǎn)過程控制實現(xiàn)徹底分散化和網(wǎng)絡化?？删幊炭刂破飨蚋咚俣取⒋笕萘?、多品種方向發(fā)展，具有更好的響應速度和更大的存儲容量，能提高處理能力，適應市場的多種需要;結合了PLC的可靠性以及PC強大軟件能力的可編程自動化控制器（PAC）具有更高性能，將是PLC的未來發(fā)展方向，目前許多廠商已生產(chǎn)出PAC，并被應用到諸多行業(yè)。

4 跨國公司向更強大綜合性工業(yè)集團發(fā)展趨勢明顯

近年來，世界上主要的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)廠商進行了新一輪的成本削減和重組，開始收購有名或不知名的企業(yè)，成為更強大的綜合性工業(yè)集團。如，艾默生近兩年完成了約40億美元的戰(zhàn)略收購計劃，不僅補充了原有業(yè)務鏈，進一步促進了技術、產(chǎn)品和解決方案的創(chuàng)新，也提高了企業(yè)利潤，幫助其在全球經(jīng)濟復蘇期占領有利位置;羅克韋爾在2008年5月收購總部位于瑞士的CEDES AG公司的安全與自動化業(yè)務后，進一步拓展了其在機械安全解決方案的競爭廣度，2008年11月收購中國西安恒生科技股份有限公司的大部分資產(chǎn)和業(yè)務后，加強了對全球項目管理以及工程解決方案交付能力;2009年7月，霍尼韋爾以4億美元收購德國RMG集團后，不僅提升了在天然氣運輸、存儲、配送以及工業(yè)消耗領域的能力與地位，也支持了公司提供增強能源效率解決方案的戰(zhàn)略。

在跨國企業(yè)發(fā)展壯大的同時，上述并購也提升了世界工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)集中度。排名國際著名自動化過程控制網(wǎng)站Global.com“讀者選擇獎”的前50強企業(yè)的營業(yè)額占據(jù)了整個自動化市場規(guī)模的近70%。目前，集散控制系統(tǒng)主要集中在歐美日發(fā)達國家的幾家大公司，如瑞士ABB公司，美國艾默生、霍尼韋爾、日本橫河電機、德國西門子等;可編程控制器前五強產(chǎn)值約占市場總值的三分之二，生產(chǎn)廠家主要為美國通用電氣、莫迪康、德國西門子、法國施耐德電氣、日本三菱電機等。

5 國外專利申請總體增長，國內(nèi)專利申請快速上升

在技術和產(chǎn)品不斷提升的同時，各國十分重視工業(yè)自動化控制系統(tǒng)專利的申請。通過Thomson Innovation、Soopat等專利分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，專利申請有以下趨勢:

一是國外專利申請數(shù)量總體逐年上升，近年則有所波動。1991年至2010年國外有關DCS的專利年度申請數(shù)量基本逐年上升，2004年至2006年有所波動;1991年至2008年PLC的專利申請量則一直穩(wěn)步遞增，尤其是2004年后由于適應現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的PLC技術層出不窮，因此每年專利申請量急速上升。但受金融危機影響，2009年DCS和PLC的專利申請數(shù)量急劇下降（見圖2、圖 3）。

二是申請國家和地區(qū)比較集中，自儀領先企業(yè)優(yōu)勢明顯。從國外專利申請的區(qū)域構成看，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)專利在美國、日本等發(fā)達國家和地區(qū)申請量較大;在中國、印度、墨西哥等新興國家和地區(qū)的申請量逐年上升，顯示各大公司都希望從快速發(fā)展的新興市場尋找新的經(jīng)濟增長點。在美國、日本和中國申請的DCS和PLC專利數(shù)量排在前三位，排名其后的有世界知識產(chǎn)權組織、歐洲專利局、中國臺灣地區(qū)、印度、墨西哥、澳大利亞、德國等（見圖4、圖5）。從專利申請機構分析，排名申請數(shù)量前幾家的公司大多是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)行業(yè)中的佼佼者。橫河電機是國外DCS專利申請數(shù)量排名首位的公司，排名PLC專利第一的是歐姆龍。

三是國內(nèi)專利申請快速上升，跨國公司搶灘中國市場。除去專利數(shù)據(jù)庫中2010年后專利申請更新的延時性誤差，國內(nèi)有關控制系統(tǒng)的專利申請從2002年以后開始快速增加，尤其是2008年至2009年每年專利申請數(shù)量增加特別多（見圖6、圖7）。從前幾家領先申請企業(yè)來看，既有西門子等跨國企業(yè)，也有和利時等中國公司專利申請。從專利研發(fā)機構來看，專利基本集中在、上海交通大學等大學和研究院所。近年來國內(nèi)專利申請增長迅猛的主要原因有二:一是西門子等跨國公司通過在中國成立分公司或合資公司等方式大舉進入中國市場，在占領市場時，戰(zhàn)略性地采取了專利先行的策略;二是中國企業(yè)從早期引進國外技術逐步走上自主研發(fā)之路，在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)專利技術研發(fā)上進步顯著。

6 中國工業(yè)自動化控制系統(tǒng)呈現(xiàn)快速、健康的發(fā)展態(tài)勢

我國工業(yè)自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)具有一定生產(chǎn)規(guī)模和開發(fā)能力，成為在亞洲僅次于日本的生產(chǎn)大國，技術上總體已達到中等國際水平，生產(chǎn)過程測量控制系統(tǒng)產(chǎn)品在大型工程項目中的品種滿足率達50%，中小型工程達70%，新上的大型項目所用自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)處于世界領先水平，部分中高檔主導產(chǎn)品已形成生產(chǎn)能力，自主開發(fā)的產(chǎn)品包括中小型DCS、總線式測試系統(tǒng)等，引進技術國產(chǎn)化的有精小型控制閥等，合資合作的有大型DCS等。

目前中國高端市場被歐美供應商占據(jù)，日本供應商在中端市場勢力強大，國內(nèi)供應商集中于低端市場。其中集散控制系統(tǒng)主流供應商包括霍尼韋爾、ABB、西門子、艾默生、英維思、橫河電機，本土DCS供應商也正在快速提升水平，所提供的技術和產(chǎn)品逐漸開始接近國際供應商，但還有進一步提高和發(fā)展的空間，北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司、浙大中控信息技術有限公司等DCS供應商已具有自主知識產(chǎn)權。國內(nèi)可編程控制器市場95%以上來自國外公司，主流供應商包括西門子、施耐德、三菱、歐姆龍和羅克韋爾，國產(chǎn)PLC還沒形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，主要企業(yè)有無錫信捷科技電子有限公司、蘭州全志電子有限公司等。

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