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中国工业自动化发展之我见——深圳市国方科技有限公司总经理申国胜

时间:2022-09-06

来源:中国传动网

导语:时间如白驹过隙,一晃眼,中国工控自动化行业走过了二十多年的发展道路,从一个牙牙学语的婴孩,成长为一位身强体健的青年。在中国工控行业取得的如此辉煌的成就中,凝聚了一代工控人的心血和汗水,当中有他们成功时的喜悦、挫折时的彷徨,以及在迷茫之时的反思。当前,工控行业正处于中国制造业加速转型升级的历史洪流之中,面对着新的课题与考验。为此,本刊特别策划了“倾听 - 对话工控”这一专题系列,我们将会邀请到工控行业内的一些有着二、三十年从业经历的前辈们,请他们分享行业变迁、创业故事、经验体会,以及他们对未来的思考,希望从中能够为目前行业中的从业者们带来一些启发和激励。


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  18 年的高校教育从业经历,使申总的言谈举止总含有一份从容与儒雅,与其交往,会让人有一种倾听和被倾听的欲望。在一个生活物资极度匮乏的时代成长,通过高考改变命运,并从事一个受社会尊重并稳定的教师职业,是那个时代大多数人都羡慕的人生,但他却于 1994 年跳出舒适圈下海经商,而且还进入了完全不熟悉的工控领域,这在当年的确是需要一番勇气与视野。

  20 余年的时间,申总将深圳市国方科技有限公司从一个代理销售变频器的贸易商,成功带领成为一家具有工业电气自动化设备设计、研发、制造、销售和系统集成能力的企业,并亲身经历了中国工业自动化产业的变迁,目睹了国产工控企业的成长,也从未停止过学习和思考。

  中国传动网与申总有着颇深的渊源,相识于微时,20 余年共同成长、彼此见证,此次中国传动网邀请申总对中国工业自动化发展做一个自我分享,受时间所限,很多描述无法详细展开, 但他依然如一位诲人不倦的老师,一个多小时没有讲稿、全程站立,以不疾不缓的语速、简单易懂的语言,为我们娓娓道来他多年来对中国工业自动化发展的认知。

  行业 30 年发展历程

  如果把中国自动化行业的发展按时间轴线做一个梳理,可以从上世纪 90 年代开始,大致每 10 年左右为一个阶段,分为三个阶段:起步阶段、突破阶段、定制阶段。

  1、1990-2000 年:起步阶段

  当时的中国刚刚经历过十余年改革开放的争议和考验期, 社会趋于稳定,一些地区的经济已经开始快速发展,但整个国家的发展很不平衡,物资依然处于极度匮乏中。中国是一个农业大国,工业发展水平与国外发达国家相比差距至少在30 年以上。例如当时全中国的汽车制造企业的全年产能还不及韩国现代一家企业的产能,可见中国制造业的落后状况。在工业自动化行业,仅以变频器这类产品为例,中国当时

  完全没有这一技术,当时进入中国市场的外来品牌应该被记住, 它们也是推动中国变频器行业发展的力量:台湾普传、日本三肯、日本富士。特别是其中的台湾普传,在许多核心城市成立了众多“普”系企业,诸如普天、南普、西普等,并且与上海、天津、重庆、西安、天水等科研所合作,对于早期变频器在中国的推广应用起到了重要的作用。虽然“普”系由于没有自主的核心技术,最终被行业淘汰了,但却为中国变频器生产企业训练了一批干将,这其中最优秀的当属英威腾。

  在技术水平落后的状况下,发展经济最快的方式是拿来主义,一切都是引进,先进的设备及产品进入国内,生产制造的产品又由国外厂商销售,没有自主权,没有核心竞争力,所以说这十年其实只是中国自动化的起步阶段而已。

  “贫瘠的土壤会催生坚强的生命力”,在这个阶段,值得写上一笔的就是华为。华为电气率先扛起了国产变频器的制造大旗,创新思维就是华为的 DNA,尽管华为变频器并没有在市场大放光芒,但实实在在地起到了变频器国产化的“黄埔军校”作用,培养出来一批优秀的技术、市场、销售人才,其中就有如今大放华彩的国产工控企业汇川。

  2、2000-2010 年:突破阶段

  在这个阶段,部分年轻企业不仅在技术上实现了突破,也走上了企业快速发展之路。这十年,我认为他们是真正学到了真经,特别是深圳的企业如汇川、英威腾、蓝海华腾、麦格米特等,开始真正地走上了自主发展的道路,企业陆续上市,有了更广阔的平台,同时,具备了核心软件技术开发能力的国产变频器行业也进入了一个突飞猛进的时代,市场占有量得到了大幅的提升。这十年还形成了一个良好的行业生态,我们看到在产品性能不断提升的同时,产品的品质也与国外品牌几无差别。

  3、2010-2020 年:个性化定制阶段

  这十年,国产变频器与国外产品的技术水平已十分接近, 虽然客观来说还未超越,但在应用层面已经有了相当多的改进。由于软件技术的突破,可以根据客户需求迅速修改核心算法, 实现精准控制和个性化定制。

  变频器只是自动化行业核心部件之一,这 30 年同时也是中国经济腾飞的 30 年,制造业对产品的需求也带动了变频器应用市场的发展,给予国产变频器企业更多成长的机会,它是中国自动化行业 30 年发展的一个缩影,由此让我们真正地看到了中国自动化行业的曙光。

  行业现状探讨

  1、变频器与伺服行业现状

  还是从变频器的行业现状说起,另外伺服行业需要着重讲一下。

  我国伺服行业比变频器行业起步要晚,个人理解变频器与伺服产品的应用在小功率段的作用及功能是有所重叠的,但在大功率段,特别是过百千瓦以上这样的一些领域,例如风机、水泵行业,因为惯量大,无法也不需要达到高精度,所以变频器使用更为广泛。变频器可以节能,同时它的最大的功能就是速度可控,在工艺上能够满足我们各种各样的控制要求。

  变频器应用市场分布情况基本可以按功率范围来划分:

A、7.5KW 以下:

  这个范围的应用量最大,这一段恰恰跟伺服重合率是最高的,而小功率的特别是 1.5KW 以下的重合率就更高,近几年国产伺服的制造成本不断下调,使得伺服应用大幅上升,并且比变频器更适合精细控制。

  B、7.5-75KW:

  如果从产品应用总值来计,这个范围与大功率变频器(75KW 以上)可以平分秋色。目前国产变频器与国外相比确实还是有一定差距,如欧美品牌西门子、ABB、丹佛斯等拥有核心技术,他们在很多行业中仍处于引领位置。

  C、高压变频器:

  国产高压变频器目前已发展得非常出色,有很多高压变频器生产企业如英威腾、汇川、利德华福(已为施耐德收购)、合康等,不论从市场占有率还是技术性能都已远远超过当时的进口产品,国外品牌已不具竞争优势。

  总结下来,对于欧美系,如 AB、ABB、丹佛斯、施耐德等相对偏高端的品牌,由于其品牌领导力,目前在高端市场还具一定竞争力,但产品性能及稳定性上与国产并无太大差别。从变频器来讲,我认为追赶国际品牌的时间不会很长,差距正在逐步缩小,我个人认为到 2030 年变频器行业与进口品牌之间的距离可以拉平,因为国产企业掌握了核心软件的编写,技术上已经很成熟。

  而伺服产品,虽然小功率段国产企业进步很快,但纵观整个行业,还有很长的路需要走。从应用角度来讲,伺服可分为三个层级,底端是国产伺服,中间层级是日系伺服,欧美系伺服属于高端层级。而其中市场占有率最大的则属日系产品,特别是精细控制无高端要求的情况下,日系产品市场占有率非常大,国产与日系品牌相比还有距离,其地位尚不足以撼动。由于伺服系统中包含驱动、电机、编码器等,特别是编码器,目前技术与国外相比还有一个质的差别。虽然现状如此,但是国产企业依然全力追赶,特别是汇川,2021 年伺服销量已达到全国第一。

  2、文化自信

  企业最重要的核心竞争力,那就是创新能力,这个创新力不仅是技术上的超越,还要有行业引领的能力,保持不被其他企业超越的能力。我相信中国企业可以做到,特别处在当下时代。为什么呢?我认为最重要的是文化自信。

  这种文化自信是中国文化中特有的,不会消亡,几千年传承。不论在何时何地,中国人的勤劳智慧,会把一件事情做到极致,而短短 30 余年的中国自动化行业发展史,很多都是从无到有,技术上一直被限制和封锁,却都凭借中国独有的文化及制度创造出来,例如在下面几个行业中的发展:

  高铁:目前中国高铁无论在软件技术上还是硬件机车制造上都属于全球领先,而且由于中国复杂的铁路建设,其先进的管理系统也是可圈可点。每天都有几千列高铁在全中国运行, 如何进行高效准确的时间、速度、位置监控,这些无处可学, 全部都是中国人自主设计研发。

  电力:中国有全球最大、最密的电网,发电量全球首位, 但却很少听说有因线路老化引起的灾害,这些有赖于我们国家独有的管理制度,由于电网由国家管理,基本上不超过五年就会进行改造力度很大的电网改造。20 年前,我国的高压输电线路技术尚处于落后地位,但这近 20 年却以惊人的速度在发展,国家组织攻关如断路器、接触器等核心元器件,使得这些“卡脖子”技术成为历史,目前我们国家发电及输配电可以自豪得说为世界顶级,甚至在偏远人烟稀少的山区依然能看到中国电网的架设,这就是国力强盛的一种象征。电力行业不论是何种发电形式,传统水电、火电,包括新能源中的风电、光伏、核电,总装机量及发电量都处于世界领先地位,所以中国的能源管理系统、输配电管理系统、发电量、电网安全均已经超越其他国家。

  另外还有冶金、造船等行业,也都已经走在了世界前列,

  这些行业高速发展其实都与自动化息息相关,之所以能让这些大的领域取得超越性的进步,我个人认为主要得益于计算机技术的发展,它使得我们各行业的追赶速度更快,这就是时代赋予了中国自动化行业一个良好的发展机遇。

  科普举例

  1、自动化

  自动化是人类有史以来的追求,简单来说,就是机器代替了人类的手工作业方式。而工业自动化是在工业生产中广泛采用自动控制、自动调整装置,用以代替人工。

  2、数字化

  数字化实际上是自动化概念的更进一步提升,把很多控制动作用数字来进行描述、提炼。大家经常见到的数字化例如办公管理数据统计;气象预报通过大量的数据运算及分析得到预测结果等。工业领域数字化最明显的标志为二进制代码,引入计算机内部,进行统一处理。反映在我们工控领域最简单的就是开关,开和关是两种状态,假设开是 1 关是 0,那么数字化语言就是 0101,众多开关组成后进行串联或并联,就形成了一个完整的控制程序。

  3、信息化

  信息化则又是自动化、数字化的一个扩展和延伸,在人类无法看到的空间里边,存在着大量的暗物质,如磁场、电场等, 其实它们都承载着信息的传输,信息化的发展得益于互联网及通信业发展。

  4、智能化

  智能化的核心就是可视性,它的加入使智能化成为现实。我们举一个很简单的例子,比如说工厂用 AGV,当它遇到障碍物时,它可以感知到,并且做出判断如何继续行进,这其中就是依靠了一个视觉传感器。视觉技术让智能化实现了革命性进步;而另一个智能化的标志则是自学习功能,可以像人类一样具有智慧判读的能力。

  PLC:即可编程序控制器,它是自动化最基础同时也最具代表性的一个设备。它预先把程序编写好,使设备能按照程序去工作。但是 PLC 仅仅是一个设备,它不具备自判断能力, 目前国产品牌较多涉入小型PLC,大型PLC 依然还是西门子、三菱、欧姆龙、AB、ABB 等国外品牌在引领。

  DCS:分散控制系统(离散控制系统),它可以把很多控制任务分布在末端,然后把这些末端连接起来进行集中控制, 目前主要被广泛使用在电力、化工工厂系统。DCS 的每一个末端都会用到 PLC,由软、硬件构成,目前国内企业包括发展很快,其中市场占有率最大的国产企业北京和利时和浙大中控, 不论市场应用、还是软件开发、硬件制造、运行稳定性等方面均超过国外如罗克韦尔、西门子、三菱、富士等品牌。

  SCADA:监视控制和数据采集系统。这个系统应用面更为宽广,其中包含了多种设备,如上述所讲的PLC 及DCS 系统, 它的最大优势在于充分利用现代通讯业的发展,使其成为一个大型的行业顶端控制系统。

  行业展望

  1、软件开发尚有差距

  中国目前有很多进步飞快的领域,如家电、手机等,产品销量已跃居全球前列,但高尖端核心技术的缺乏,却也掣肘了很多企业的发展,2021 年的“芯片荒”就很尖锐地凸显了这个问题。我国在上世纪 80 年代实行改革开放政策,虽然快速地发展了经济,但在“世界有分工,科学无国界”的思想影响下, 错过了关键技术的研发和掌握的大好时机。近 20 年,我国高校研究机构逐步走上正轨,培养出一大批工业自动化领域人才, 但由于起步晚,自动化软件的开发设计与国外差距依然较大,软件平台的开发不是一蹴而就的事情,还有很长的路要走。

  2、自主创新

  我国具备竞争力的高端自动化产品处于弱势,在数字化、智能化、标准化等方面与国外先进技术尚有很大差距,主要原因是工业自动化系统创新力相对低下,自主知识产权匮乏,国内工控企业必须要直面现实,但同时我们也很欣喜地看到, 国产工控企业已经有强烈认知并逐年增加在产品研发方面的投入,特别从部分上市企业的财报中可以看到研发费用不断上升, 自主创新会越来越成为企业发展的重心。 3、国产品牌行业影响力日益增强

  近 20 年的发展,已有一批国产工控企业异军突起,在技术与市场占有率上与国外品牌并列甚至超越,在未来 20 年, 还会有更多的企业崛起并与国外品牌并驾齐驱。

  著名品牌与普通品牌相比拥有更多的品牌溢价、知名度和忠诚度,在经济上能获取更多更稳定的收益,但是树立和提升品牌影响力,企业需要较长时间的积淀。目前中国已有一些优秀的国产品牌展露了头角,只要持续重视技术创新、提高企业素质,相信未来一定会有更多如华为一样具有品牌影响力的企业涌现。

  4、智能化飞速发展

  得益于计算机技术和通讯技术的发展,中国工业企业智能化将会得到飞速发展,互联网、物联网等信息技术与制造技术融合,将会在制造业产生重要作用;机器人和柔性生产线的大量使用,将提高产品品质和作业安全,同时也会应对人力短缺及用工成本上升等问题;而 3D 技术的推出,使得很多机械设备的制造及机械零件的制造更加快捷,极大地缩短了研发时间, 更加快速地助力中国制造业的成长。

  后记:中国工业自动化行业的发展成熟其实还有很长的一段路要走,部分细分行业的全球化领先不能盲目狂欢,行业缺乏创新力,软件开发及相关人才薄弱,企业品牌影响力不足, 还需要更多如华为这样的引领型企业崛起,这些都需要脚踏实地去做。2020 年中国政府“双碳”目标的提出,给中国制造业提供了一个巨大的时代机遇,如何抓住机遇,创造未来,是我们国产工控企业都要冷静思考的问题。

  作为一位工控老将,申总一直关注中国工控企业发展,对现状:他清醒认知不足并直言指出;对发展:他对国产企业充满信心与希望,在他平和的外表下是满满的中国文化自信与行业情怀。在申总看来:中国工控行业与国外品牌并驾齐驱的时代并不遥远,生逢盛世,未来可期!



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