世界今亮点！工业自动化控制系统的智能化、信息化趋势显著
1、行业主管部门及管理体制
公司所处行业管理体制为国家宏观指导及协会自律管理相结合，行业主管部门为工信部和国家发改委。工信部主要负责研究拟定行业规划、行业法规和经济技术政策，组织制订行业规章、规范和技术标准，实施行业管理和监督。国家发改委主要负责研究制定产业政策、行业发展规划，指导行业结构调整，实施行业管理，参与行业体制改革、技术进步和技术改造、质量管理等工作。
(资料图)
工业自动化控制行业的自律管理机构主要是中国自动化学会，负责研究自动化科学技术和产业发展战略，编辑、出版、发行学术刊物、科技书籍、报刊和多媒体制品，组织开展国内外技术交流合作，开展行业相关领域继续教育和技术培训等工作。
工程机械行业的自律管理机构主要是中国工程机械工业协会，负责协调行业内部关系，贯彻执行国家法律、法规和政策，制定行规、行约，提出有关促进行业发展的政策性建议，协助政府进行行业宏观管理等工作。
主管部门与行业协会的管理主要体现在制定产业政策、制定行业发展战略。
2、工业自动化控制行业发展概况
（1）工业自动化控制行业及产品概况
工业自动化控制是指在无人干预的情况下通过程序控制使得机器设备完成工作流程的技术，主要利用电子电气、机械、软件的组合，实现机器设备生产制造过程更加自动化、精确化、效率化，具备可控性。工业自动化控制系统作为智能装备的重要组成部分，是发展先进制造技术和实现生产自动化、数字化、网络化和智能化的关键，是实现产业结构优化升级的重要基础，广泛应用于生产与机械运动的各行各业。
工业自动化控制产品从功能上可划分为控制层、驱动层、执行层、反馈层。
工业自动化控制系统中控制层实现对任务和数据的分析、处理、存储和分配；驱动层将控制层的任务信息转换成能被电机、液压阀等执行机构识别的电信号；执行层将所收到的电信号转换成位移、角位移等机械动能输出；反馈层将系统状态和环境信息及数据进行感知和收集，向控制层进行反馈并协助系统保持准确和高效的运转。
其中，控制层产品包括可编程逻辑控制器（PLC）、人机交互界面（HMI）、分散控制系统（DCS）、工控机（IPC）等；驱动层产品包括低压变频器、中高压变频器等；执行层产品包括步进电机、伺服电机、液压阀及元件、接触器等；反馈层产品包括传感器、分析仪表、变送器等。
工业自动化控制产品的上游主要系电力电子元器件、磁性材料、结构件、电缆电线、塑胶件等，下游应用广泛，包括涉及生产与机械运动的各行各业，主要如电子设备、纺织机械、移动机械、专用车辆、暖通空调、电梯、机床工具、风电设备、包装机械等。
图：工业自动化控制系统的构成
资料来源：中研普华产业研究院整理
工业自动化控制系统具有提高生产效率、改善质量、降低成本、确保安全等优点，随着社会的发展和进步，应用愈加广泛。
（2）工业自动化控制行业的发展与市场规模
18世纪中期以来，第一次工业革命中蒸汽机的发明和使用引起了工业过程中对温度、压力、速度控制和调节等自动化控制系统的要求，逐步出现了利用风能、水能、蒸汽动力等实现初级水平工业自动化控制的自动织机、自动纺纱机、自动面粉机等。
19世纪中期，第二次工业革命促使电力在工业中实现了大规模应用，电气控制理论及实践的发展使工业自动化控制逐步迈入电气化时代，发电机、电动机、继电器的相继问世，逐步取代蒸汽机以驱动生产机械。自动化控制的电气化大大提高了生产制造的效率，进一步为工业自动化的发展奠定了基础。
20世纪中期，第三次工业革命中计算机与电子数据逐渐普及，以微处理器为核心的可编程控制器的出现，使工业自动化控制逐步发展为既有逻辑控制、计时计数，又可实现运算、数据处理、通信联网功能的控制系统，可通过数字量或模拟量的输入、输出实现各类型机械的控制，自动控制变得更为便利，工业自动化控制技术得到快速普及和发展，几乎所有类型的生产、机械运动过程都开始实施广泛的自动化。
进入21世纪以来，第四次工业革命中微电子技术、通信技术的进一步发展将工业自动化控制提升到了更高的技术水平，控制系统的模块化、小型化，控制层运算和存储能力的逐步提升，通信和设备互联技术的发展，都不断推动生产与机械运动的数字化、电动化、无人化快速发展，工业自动化控制系统的智能化、信息化趋势显著。
图：工业自动化控制的发展历程
资料来源：中研普华产业研究院整理
根据中研网《2023-2028年工业自动化行业市场深度分析及发展规划咨询综合研究报告》分析，随着行业的快速发展，市场的竞争也越发激烈，目前以西门子（Siemens）、ABB、松下（Panasonic）、安川（Yaskawa）为代表的跨国巨头主导着全球工业自动化市场，凭借其先进的技术和功能齐全的产品拥有庞大的客户群和较高的市场知名度。我国的工业自动化起步于上世纪80年代，最初主要是整套引进国外自动化流水线，通过不断摸索和反复实践消化吸收，直到21世纪之后才不断涌现国产品牌，虽然取得一些成绩，但在高端、精密、高附加值产品领域仍存在较大差距。随着国内工业自动化技术的积累和创新以及国家相关产业政策的支持，国产工业自动化控制产品在适应性、技术服务、性价比等方面逐步显现出优势，部分国内自主研发优势企业经过多年的努力，形成了具有一定竞争力的自主品牌，在细分产品和细分行业取得突破，国内企业的整体市场份额不断稳步增长。
我国工业自动化控制市场规模2015年至2020年期间呈波动上升趋势。市场规模已经从2015年的1,399亿元增长至2020年的2,063亿元，年复合增长率达到8.08%；预计至2023年，我国工业自动化控制市场规模将达到2,536亿元，保持稳定增长。
图：2016-2023年我国工业自动化控制市场规模及预测
数据来源：工控网
3、移动机械与专用车辆电气控制行业发展概况
（1）移动机械与专用车辆电气控制行业的概述和特点
移动机械与专用车辆电气控制是工业自动化控制在移动机械与专用车辆领域的具体应用，电气控制指由若干电气元件组合，用于实现对某个或某些对象的控制，从而保证被控设备安全、可靠地运行，移动机械与专用车辆领域的自动控制主要采用电气控制技术实现。
移动机械通常包括汽车起重机、履带起重机、塔式起重机、挖掘机、装载机、旋挖钻机、路面机械、混凝土机械、高空作业机械等工程机械，及矿山机械、港口机械、农业机械、石油机械等。专用车辆通常包括消防车辆、矿山车辆、环卫车辆、特种车辆等。
我国移动机械与专用车辆电气控制行业研发起步较晚，2000年以前，电气控制系统的软硬件均依赖进口，电气控制系统的核心部件依靠国外厂商生产，国内移动机械与专用车辆在智能电气控制领域仍处于初级阶段，该种情况限制了我国移动机械与专用车辆的自动控制及智能化水平，限制了我国移动机械与专用车辆和国外同类产品的竞争实力。2005年以来，国内企业开始逐步加大投入应用于移动机械与专用车辆的自动化控制系统的研发，陆续通过现代化手段开发并验证移动机械与专用车辆控制策略，形成了一系列自主研发的国产电气控制系统产品。
移动机械与专用车辆作为工业自动化控制的下游应用领域之一，移动机械与专用车辆电气控制系统根据其应用的终端机型特点、场景和需求的不同，在产品层面具备如下特点：
①控制层具备小型化、模块化、集成化的特点
移动机械与专用车辆的作业场景处于移动或可移动的状态中，且人机交互频繁度较高，对搭载控制系统产品的重量、体积以及操作便利性、友好性具有较高要求。为便于将控制层产品装载于相应机械及车辆有限的空间中，且便于机械或车辆操作者实时监控和操纵控制系统，实现特定机械控制功能，控制层产品普遍采用小型化、模块化、集成化的设计方案，如将可编程控制器、显示人机交互界面进行集成，及将电源管理控制功能模块及移动机构控制功能模块进行集成等，形成适用于移动机械与专用车辆运用场景的控制层产品。
②驱动层及执行层广泛采用电液控制系统
电液控制是指一种通过电信号控制液压元器件的系统，通过控制层产品输出模拟或数字电信号以驱动液压阀、液压马达等执行机构运转，执行机构具有输出功率大、抗冲击性强等特点。由于移动机械与专用车辆的机械构造需实现伸缩、旋转、起落、收放、行走、转向等机械运动，对输出功率、鲁棒性具有较高的要求，因此广泛采用电液控制系统。
③反馈层采集的信息具有多样性、实时性等特点
由于移动机械与专用车辆的作业场景和工况较为复杂，作业环境对控制系统安全性、可靠性的要求较高，且移动机械与专用车辆处于移动或可移动的状态中，因此其自动化控制系统的运作对于作业状态和环境信息数据采集的维度、精度、数据丰富性的需求较高，如移动机械与专用车辆作业机构的长度、角度、倾角、位移以及风速、压力、温度等信息和数据，均须通过传感器等进行采集，进而辅助控制层对采集到的信息进行充分的处理、运算，确保整机自动化控制系统的安全可靠运行。
（2）移动机械与专用车辆电气控制行业的发展趋势
我国移动机械与专用车辆电气控制行业未来发展具有智能化、电动化、无人化和互联化的趋势：
①智能化
智能化程度低的移动机械与专用车辆在面临复杂施工环境时只能根据操作者的经验和技能执行操作，对工况环境信息的收集不够，且操作标准化程度低，影响施工效率并可能产生安全隐患。
随着建设施工需求的多元化，移动机械与专用车辆自动化领域有更多应用场景涉及复杂的作业工况和作业要求，迫切需要智能化水平的提高以适应工况环境、保障施工安全、提升施工效率。通过传感技术、视觉识别技术、AI算法、无线通讯、云计算和嵌入式软件的融合打造更加完善的新一代智能电气控制系统，有助于提升移动机械与专用车辆的智能化水平和实际竞争力。在此基础上进一步发展智能化监控、智能化诊断、智能化升级、智能化管理等技术，实现了远程维护、远程操控、智能调度、自动作业等功能，扩大移动机械与专用车辆的应用边界，提升了施工作业效率，上述多领域新技术的融合与应用是行业未来智能化的主要发展方向。
②电动化
随着现代社会的发展进步，绿色环保理念更加深入人心，无污染绿色施工已经成为了人们的共识，各级政府对环保的要求和监管愈发严格，用户对于机械及车辆的能耗指标关注度也日益提升。
随着电动化产业链的发展完善，纯电动机械及车辆零排放、低噪音、高能效等优点与传统燃油机械形成鲜明对比。在此背景下，移动机械与专用车辆的电动化趋势已经不可阻挡。同时，电动化和智能化可以实现相互促进发展，电动化的普及将使得移动机械与专用车辆控制智能化程度得到进一步提高，电动化和智能化的综合解决方案将成为移动机械与专用车辆自动控制行业发展的重要方向。
③无人化
在特定的施工环境下作业存在较大危险性，例如危险矿井区域、易塌方区域、易燃爆区域、强辐射区域、危险化学品生产及存放区域等环境恶劣，施工过程中很难保证人身安全。
随着远程操控技术及通讯技术的逐步发展，移动机械与专用车辆的无人化及少人化成为了可能，并已在工程机械、农业机械、矿山机械等领域形成了明确的发展趋势。未来将可实现移动机械与专用车辆的无人操控、智能驾驶、无人调试、无人掘进等无人化、少人化系统的广泛应用，取代高危作业人员的投入，有效降低人员伤亡事故，提高工作舒适度与效率。
④互联化
移动机械与专用车辆电气控制的基础是对工作状态、工况环境等数据的收集和应用，在复杂的施工环境下，同时掌握多个机械和车辆数据信息并实现有效管理及维护将更加有助于顺利完成施工任务。并且通过在云端建立数据矩阵，利用大数据分析进行算法优化，从而实现对移动机械与专用车辆的管理、施工工况的算法优化及产品软件远程升级，可快速、灵活、简单、低成本优化或升级移动机械与专用车辆的功能。
随着互联网和物联网技术的发展，移动机械与专用车辆自动控制领域的互联互通技术不断革新，使得移动机械与专用车辆的管理、运营、维护、多机协同变得更加简单、便捷、高效。以云平台、边缘计算、终端设备构成的智能生态网络及数字孪生技术将是移动机械与专用车辆互联化的技术发展趋势。
