陳躍平 閔麗

（上海市機(jī)電科技情報(bào)研究所，上海 200070）

0 引言

工業(yè)自動(dòng)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(yīng)用的各類自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、最佳化的基礎(chǔ)手段，它正以快速增長的趨勢(shì)成為高端制造裝備不可或缺的重要組成部分。

1 金融危機(jī)后世界工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)將恢復(fù)增長

據(jù)國際著名咨詢機(jī)構(gòu)Datamonitor2008年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2003年至2007年世界自動(dòng)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(fù)合增長率為5.6%。受金融危機(jī)影響，2008年世界自動(dòng)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(dòng)化項(xiàng)目減少。據(jù)Datamonitor2010年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2009年世界自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)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(chǎng)份額的51.5%，可編程控制器87億美元，占市場(chǎng)份額為48.5%。2005年至2009年世界自動(dòng)化控制系統(tǒng)年復(fù)合增長率為3.9%。

Datamonitor預(yù)計(jì)，從2010年開始世界自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸恢復(fù)良好，至2014年一直強(qiáng)勁增長，2009～2014年年復(fù)合增長率約為6.4%，2014年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)244億美元（見表1）。

2 發(fā)達(dá)國家市場(chǎng)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(dòng)化控制系統(tǒng)的年復(fù)合增長率將為3%和9%，分別達(dá)80億美元和106億美元，美洲地區(qū)則達(dá)58億美元（見表2）。亞太地區(qū)自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模增長全球最快、最具發(fā)展?jié)摿Γ?014年全球市場(chǎng)份額將達(dá)到43.4%。

圖1 2005～2009年世界自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模

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

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

從主要國家市場(chǎng)數(shù)據(jù)看，2009年美國自動(dòng)化控制系統(tǒng)占據(jù)全球17.8%的市場(chǎng)份額，預(yù)計(jì)2014年的市場(chǎng)規(guī)模為40億美元。德國、法國、英國是排名歐洲自動(dòng)化控制系統(tǒng)前三的國家，預(yù)計(jì)2009年至2014年德國自動(dòng)化控制系統(tǒng)的年復(fù)合增長率為0.2%。日本是亞太地區(qū)工業(yè)自動(dòng)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(chǎng)份額，預(yù)計(jì)2009年至2014年的年復(fù)合增長率為1.8%。中國是亞洲第二大工業(yè)自動(dòng)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(chǎng)份額，2009年至2014年的年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)達(dá)到17.2%（見表3）。

表3 2009年～2014年主要國家自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)情況

美國、日本和歐洲自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，但近年市場(chǎng)有增長趨緩的態(tài)勢(shì)，主要原因在于發(fā)達(dá)國家自動(dòng)化控制系統(tǒng)需求漸趨飽和，市場(chǎng)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(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模和進(jìn)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(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目大幅增加，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)需求量大，進(jìn)口相對(duì)增加，而亞洲相對(duì)低廉的勞動(dòng)力吸引歐美廠商積極開拓亞洲市場(chǎng)，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(luò)化

隨著高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)趨向微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)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(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域;多種智能化的控制系統(tǒng)已推向市場(chǎng)，在精確度、靈敏度、自動(dòng)化程度等方面具有傳統(tǒng)產(chǎn)品所不能比擬的優(yōu)點(diǎn);網(wǎng)絡(luò)化已實(shí)現(xiàn)多臺(tái)裝置聯(lián)網(wǎng)使用。

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)可以概括為:集散控制系統(tǒng)已進(jìn)入第四代，集成整個(gè)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(jī)等為代表的國外DCS廠商和國內(nèi)和利時(shí)公司已紛紛推出第四代產(chǎn)品，提升DCS系統(tǒng)的技術(shù)水平;未來DCS將與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）集成，生產(chǎn)過程控制實(shí)現(xiàn)徹底分散化和網(wǎng)絡(luò)化。可編程控制器向高速度、大容量、多品種方向發(fā)展，具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量，能提高處理能力，適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要;結(jié)合了PLC的可靠性以及PC強(qiáng)大軟件能力的可編程自動(dòng)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(yīng)用到諸多行業(yè)。

4 跨國公司向更強(qiáng)大綜合性工業(yè)集團(tuán)發(fā)展趨勢(shì)明顯

近年來，世界上主要的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)廠商進(jìn)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(qiáng)大的綜合性工業(yè)集團(tuán)。如，艾默生近兩年完成了約40億美元的戰(zhàn)略收購計(jì)劃，不僅補(bǔ)充了原有業(yè)務(wù)鏈，進(jìn)一步促進(jìn)了技術(shù)、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(jì)復(fù)蘇期占領(lǐng)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(dòng)化業(yè)務(wù)后，進(jìn)一步拓展了其在機(jī)械安全解決方案的競(jìng)爭(zhēng)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(wù)后，加強(qiáng)了對(duì)全球項(xiàng)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(tuán)后，不僅提升了在天然氣運(yùn)輸、存儲(chǔ)、配送以及工業(yè)消耗領(lǐng)域的能力與地位，也支持了公司提供增強(qiáng)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(shí)，上述并購也提升了世界工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)集中度。排名國際著名自動(dòng)化過程控制網(wǎng)站Global.com“讀者選擇獎(jiǎng)”的前50強(qiáng)企業(yè)的營業(yè)額占據(jù)了整個(gè)自動(dòng)化市場(chǎng)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(dá)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(jī)、德國西門子等;可編程控制器前五強(qiáng)產(chǎn)值約占市場(chǎng)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(jī)等。

5 國外專利申請(qǐng)總體增長，國內(nèi)專利申請(qǐng)快速上升

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

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

二是申請(qǐng)國家和地區(qū)比較集中，自儀領(lǐng)先企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯。從國外專利申請(qǐng)的區(qū)域構(gòu)成看，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)專利在美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)申請(qǐng)量較大;在中國、印度、墨西哥等新興國家和地區(qū)的申請(qǐng)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(chǎng)尋找新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。在美國、日本和中國申請(qǐng)的DCS和PLC專利數(shù)量排在前三位，排名其后的有世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、歐洲專利局、中國臺(tái)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(qǐng)機(jī)構(gòu)分析，排名申請(qǐng)數(shù)量前幾家的公司大多是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)行業(yè)中的佼佼者。橫河電機(jī)是國外DCS專利申請(qǐng)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(qǐng)快速上升，跨國公司搶灘中國市場(chǎng)。除去專利數(shù)據(jù)庫中2010年后專利申請(qǐng)更新的延時(shí)性誤差，國內(nèi)有關(guān)控制系統(tǒng)的專利申請(qǐng)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(qǐng)數(shù)量增加特別多（見圖6、圖7）。從前幾家領(lǐng)先申請(qǐng)企業(yè)來看，既有西門子等跨國企業(yè)，也有和利時(shí)等中國公司專利申請(qǐng)。從專利研發(fā)機(jī)構(gòu)來看，專利基本集中在、上海交通大學(xué)等大學(xué)和研究院所。近年來國內(nèi)專利申請(qǐng)?jiān)鲩L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(jìn)入中國市場(chǎng)，在占領(lǐng)市場(chǎng)時(shí)，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(jìn)國外技術(shù)逐步走上自主研發(fā)之路，在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)專利技術(shù)研發(fā)上進(jìn)步顯著。

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

我國工業(yè)自動(dòng)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(shù)上總體已達(dá)到中等國際水平，生產(chǎn)過程測(cè)量控制系統(tǒng)產(chǎn)品在大型工程項(xiàng)目中的品種滿足率達(dá)50%，中小型工程達(dá)70%，新上的大型項(xiàng)目所用自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，部分中高檔主導(dǎo)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(cè)試系統(tǒng)等，引進(jìn)技術(shù)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(chǎng)被歐美供應(yīng)商占據(jù)，日本供應(yīng)商在中端市場(chǎng)勢(shì)力強(qiáng)大，國內(nèi)供應(yīng)商集中于低端市場(chǎng)。其中集散控制系統(tǒng)主流供應(yīng)商包括霍尼韋爾、ABB、西門子、艾默生、英維思、橫河電機(jī)，本土DCS供應(yīng)商也正在快速提升水平，所提供的技術(shù)和產(chǎn)品逐漸開始接近國際供應(yīng)商，但還有進(jìn)一步提高和發(fā)展的空間，北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司、浙大中控信息技術(shù)有限公司等DCS供應(yīng)商已具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。國內(nèi)可編程控制器市場(chǎng)95%以上來自國外公司，主流供應(yīng)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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