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1 工業(yè)智能傳感器發(fā)展背景

1.1 發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為各國面向未來的共同選擇

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)之間的橋梁，它既通過技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，又通過模式創(chuàng)新豐富和重塑了生產(chǎn)關(guān)系，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為各國爭相投入的共同選擇，大力加快制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、智能化轉(zhuǎn)型則是核心所在，通過高質(zhì)量、突破性的技術(shù)革命降低人工依賴，以充分發(fā)揮人的價(jià)值，減少無效勞動，推進(jìn)各國工業(yè)社會的高質(zhì)量、高效率和可持續(xù)發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)圍繞工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的優(yōu)化、企業(yè)運(yùn)營及產(chǎn)品優(yōu)化、社會化生產(chǎn)的資源優(yōu)化配置與協(xié)同三大應(yīng)用場景，能為工業(yè)企業(yè)帶來強(qiáng)化安全和降低成本、產(chǎn)品及服務(wù)優(yōu)化、供應(yīng)鏈優(yōu)化、創(chuàng)造新模式和新價(jià)值四方面的成效。

圖1 三大應(yīng)用場

圖2 四大應(yīng)用成效

1.2 隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)智能傳感器時(shí)代加速到來

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完成的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)信息，因此前端用于采集數(shù)據(jù)的傳感器對于所有生態(tài)系統(tǒng)的智能系統(tǒng)尤為重要。工業(yè)的發(fā)展離不開傳感器的進(jìn)步和迭代，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0和智能制造的快速發(fā)展，應(yīng)用需求越來越細(xì)分垂直化、碎片化，快速升級迭代的智能傳感器正驅(qū)動著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端的變革，工業(yè)傳感器也正在加速進(jìn)入“工業(yè)傳感器4.0”或工業(yè)智能傳感器時(shí)代。

圖3 工業(yè)智能傳感器的發(fā)展演進(jìn)

2 工業(yè)智能傳感器的生態(tài)系統(tǒng)

工業(yè)智能傳感器在現(xiàn)代工廠中起著各種各樣的作用。除了為過程控制提供數(shù)據(jù)外，它們還有助于質(zhì)量評估、資產(chǎn)跟蹤，甚至工人安全。基于云計(jì)算的分析軟件和人工智能的出現(xiàn)也允許使用傳感器數(shù)據(jù)，通過流程優(yōu)化和預(yù)測性維護(hù)來降低生產(chǎn)成本。

工業(yè)智能傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用后，就可以用于從供應(yīng)管理到全球生產(chǎn)資源協(xié)調(diào)等各種用途。各種類型的工業(yè)傳感器正在不斷改進(jìn)和優(yōu)化，以滿足以上使用目的。最常見的工業(yè)智能傳感器類型有：照明、溫度、運(yùn)動、位置、存在、視覺、力、流、化學(xué)成分等。幾乎每一種工藝或環(huán)境條件都有與其適配的工業(yè)傳感器類型。

工業(yè)智能傳感器集成了信號調(diào)理、MEMS技術(shù)和固件，從而能夠滿足工業(yè)設(shè)計(jì)工程師易使用、低成本、多樣化的感知需求，大大減輕了設(shè)計(jì)工程師的開發(fā)負(fù)擔(dān)，對于優(yōu)化和降低工業(yè)運(yùn)營成本具有巨大的潛力。

圖4 工業(yè)智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

3 全球工業(yè)智能傳感器發(fā)展環(huán)境

3.1 智能傳感器市場增速較快，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展奠定了產(chǎn)品基礎(chǔ)

受汽車、工業(yè)自動化、醫(yī)療、環(huán)保、消費(fèi)等領(lǐng)域的智能化、數(shù)字化市場需求的持續(xù)帶動，2020年全球傳感器市場規(guī)模保持穩(wěn)步增長，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展奠定了產(chǎn)品基礎(chǔ)。2020年，智能傳感器市場規(guī)模達(dá)到358.1億美元，占總體規(guī)模的22.3%。美國智能傳感器產(chǎn)值占比最高，達(dá)到43.3%，歐洲次之，占比29.7%，歐美成為全球智能傳感器主要生產(chǎn)基地，占比超過70%，而亞太地區(qū)（如中國、印度等）仍將保持較快的增速。

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖5 2018~2023年全球傳感器及智能傳感器市場規(guī)模

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖6 2020年全球智能傳感器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

3.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展提供了應(yīng)用場景

疫情防控時(shí)期，各國企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型腳步普遍加速。相較而言，發(fā)達(dá)國家工業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)、技術(shù)基礎(chǔ)雄厚、創(chuàng)新能力強(qiáng)勁。美國、歐洲、亞太地區(qū)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，其中美國企業(yè)優(yōu)勢顯著，GE、微軟、羅克韋爾、亞馬遜等巨頭積極布局，加之各類初創(chuàng)企業(yè)著力前沿創(chuàng)新，有望助力美國保持行業(yè)主導(dǎo)地位。而歐洲工業(yè)巨頭如西門子、博世、ABB、SAP等憑借自身在制造業(yè)的基礎(chǔ)優(yōu)勢亦進(jìn)展迅速。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展提供了應(yīng)用場景。

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖7 2018~2023年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模

4 全球工業(yè)智能傳感器市場分析

4.1 從企業(yè)產(chǎn)品布局來看，壓力、液位、溫度、光電產(chǎn)品居多

賽迪顧問通過統(tǒng)計(jì)30多家來自不同國家和地區(qū)的工業(yè)智能傳感器企業(yè)，以及各企業(yè)的重點(diǎn)產(chǎn)品（共100余種產(chǎn)品類型，600余種產(chǎn)品型號）及應(yīng)用領(lǐng)域，來對全球市場情況進(jìn)行分析，從各家產(chǎn)品類型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，占比排在前十位的分別是壓力、液位、溫度、光電、編碼器、接近、超聲波、流量、視覺/圖像、振動。從企業(yè)分布來看，美國企業(yè)的產(chǎn)品類型主要集中在編碼器、振動、溫度、超聲波傳感器，日韓企業(yè)的產(chǎn)品類型主要集中在視覺/圖像、編碼器和接近傳感器，歐洲企業(yè)的產(chǎn)品類型主要集中在流量、接近、超聲波傳感器，中國企業(yè)的產(chǎn)品類型則主要集中在壓力、溫度、加速度傳感器。

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖8 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場按產(chǎn)品類型劃分產(chǎn)品數(shù)量占比

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖9 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場按產(chǎn)品類型劃分各國產(chǎn)品數(shù)量占比

4.2 從產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域來看，生命科學(xué)與健康、機(jī)械加工制造、汽車領(lǐng)域較集中

從產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，占比排名前十位分別是生命科學(xué)與健康、機(jī)械加工制造、汽車、半導(dǎo)體及電子、工業(yè)自動化、交通物流、能源電力、食品、石油天然氣、航空航天。從企業(yè)分布來看，美國的產(chǎn)品類型主要集中在生命科學(xué)與健康領(lǐng)域，日韓的產(chǎn)品類型主要集中在汽車、半導(dǎo)體和電子領(lǐng)域，歐洲的產(chǎn)品類型主要集中在機(jī)械加工制造領(lǐng)域，中國的產(chǎn)品類型則主要集中在石油天然氣、工業(yè)自動化、航空航天領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖10 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場按應(yīng)用領(lǐng)域劃分產(chǎn)品數(shù)量占比

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問，2021年6月

圖11 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場按應(yīng)用領(lǐng)域劃 分各國產(chǎn)品數(shù)量占比

5 工業(yè)智能傳感器發(fā)展展望和建議

作為新基建的重要組成部分，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，給工業(yè)智能傳感器帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇，與此同時(shí)也面臨著多場景、低成本、低功耗、安全、可靠等諸多挑戰(zhàn)，因此，工業(yè)智能傳感器及傳感系統(tǒng)企業(yè)需抓住機(jī)遇，找準(zhǔn)定位，加快技術(shù)創(chuàng)新，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)，進(jìn)一步助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展。

5.1工業(yè)智能傳感器發(fā)展展望

（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新基建的建設(shè)帶來巨大的市場機(jī)遇

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新基建重要組成部分之一，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的全面推進(jìn)和落地執(zhí)行，必定助力傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)生全方位、深層次、革命性的變革。工業(yè)智能傳感器為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行提供所需的關(guān)鍵信息及測量數(shù)據(jù)，也將迎來巨大的市場機(jī)遇，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景逐漸向廣度和深度拓展，更多的功能和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)將會出現(xiàn)，工業(yè)智能傳感器將在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展要求推動工業(yè)智能傳感器的技術(shù)創(chuàng)新

工業(yè)智能傳感器更新迭代速度的不斷加快，新型、低成本、微功耗、高性能傳感器的不斷涌現(xiàn)，將持續(xù)降低傳感器的應(yīng)用成本。為完成工業(yè)智能傳感器各階段產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，促進(jìn)工業(yè)智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)快速成長，應(yīng)不斷提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層設(shè)備的感知能力，加快感知技術(shù)的大規(guī)模部署。推動工業(yè)智能傳感器制造、設(shè)計(jì)開發(fā)、優(yōu)化迭代等各環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新。

（3）工業(yè)智能傳感器將向著工業(yè)智能感知系統(tǒng)加速演進(jìn)

工業(yè)智能傳感器是工業(yè)控制的基礎(chǔ)，包含軟硬件的智能感知系統(tǒng)是工業(yè)智能傳感器的發(fā)展趨勢，跨越從邊緣設(shè)備到云服務(wù)的鴻溝，將可信的數(shù)據(jù)安全地存入云端，在云端通過人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)一步分析，形成可用的解決方案。

（4）工業(yè)智能傳感器的安全性和可靠性等級將逐步提高

工業(yè)智能傳感器正逐漸普及，但很多工業(yè)和企業(yè)智能化設(shè)備存在大量安全漏洞，為保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全和防止數(shù)據(jù)泄露，應(yīng)用場景普遍提升了工業(yè)智能感知設(shè)備的隱私要求，提升舊設(shè)備安全可靠等級、提高新設(shè)備準(zhǔn)入門檻，以充分保障數(shù)據(jù)的安全可靠性。

5.2 工業(yè)智能傳感器發(fā)展建議

（1）立足全球視野找準(zhǔn)定位把握機(jī)遇實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的不同階段對智能傳感器要求差別亦不同，工業(yè)智能傳感器及傳感系統(tǒng)企業(yè)需要有全球化的視野，應(yīng)找準(zhǔn)自身定位，瞄準(zhǔn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，識別工業(yè)智能傳感器產(chǎn)業(yè)的藍(lán)海市場，提純有效市場，實(shí)現(xiàn)最終的產(chǎn)值和利潤。

（2）加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)

對于政府及產(chǎn)業(yè)載體，應(yīng)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場需求，積極提升產(chǎn)業(yè)配套能力，鼓勵建設(shè)產(chǎn)業(yè)集聚園區(qū)，大力推動公共創(chuàng)新平臺共建，積極導(dǎo)入新設(shè)計(jì)，引入新工藝，加快產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。充分強(qiáng)化市場應(yīng)用對產(chǎn)業(yè)的需求牽引作用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)合作，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游。以多種政策激勵應(yīng)用廠商通過投資入股、商業(yè)合作、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等創(chuàng)新方式參與智能傳感器的研發(fā)與制造。

（3）提升系統(tǒng)整體解決方案能力擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

對于企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)，需把握住新興應(yīng)用領(lǐng)域帶來的新增市場空間，從應(yīng)用技術(shù)、解決方案等層面著力提升競爭力，以應(yīng)用需求為牽引，在產(chǎn)品軟硬件、安全工具、網(wǎng)絡(luò)、存儲和系統(tǒng)集成等方面進(jìn)行整合，給出整體系統(tǒng)解決方案，帶動技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（4）注重開發(fā)智能傳感器的新原理、新技術(shù)、新材料

對于科研院所和企業(yè)，應(yīng)注重研究集成化、無線能量、軟件算法更新等技術(shù)，不斷增加智能傳感器的功能種類，促使工作模式更加智能，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)采集類型及領(lǐng)域的拓寬，推進(jìn)不同領(lǐng)域間的數(shù)據(jù)共享，促進(jìn)智能化水平提升。

（以上內(nèi)容整理自《2021賽迪顧問工業(yè)智能傳感器白皮書》）

 摘自《自動化博覽》2022年9月刊