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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)

據(jù)國(guó)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(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)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(zhǎng)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(jiàn)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(zhǎng)率為3.9%。

Datamonitor預(yù)計(jì)，從2010年開(kāi)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(zhǎng)，2009～2014年年復(fù)合增長(zhǎng)率約為6.4%，2014年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)244億美元（見(jiàn)表1）。

2 發(fā)達(dá)國(guó)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(zhǎng)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(jiàn)表2）。亞太地區(qū)自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)家市場(chǎng)數(shù)據(jù)看，2009年美國(guó)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(guó)、法國(guó)、英國(guó)是排名歐洲自動(dòng)化控制系統(tǒng)前三的國(guó)家，預(yù)計(jì)2009年至2014年德國(guó)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的年復(fù)合增長(zhǎng)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(guó)，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(zhǎng)率為1.8%。中國(guó)是亞洲第二大工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)生產(chǎn)國(guó)，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(zhǎng)率預(yù)計(jì)達(dá)到17.2%（見(jiàn)表3）。

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

美國(guó)、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(zhǎng)趨緩的態(tài)勢(shì)，主要原因在于發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)化控制系統(tǒng)需求漸趨飽和，市場(chǎng)需求主要來(lái)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(zhǎng)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(kāi)拓亞洲市場(chǎng)，使亞洲出口也快速增長(zhǎng)。

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(guó)外DCS廠商和國(guó)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(lái)DCS將與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）集成，生產(chǎn)過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)徹底分散化和網(wǎng)絡(luò)化?？删幊炭刂破飨蚋咚俣?、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(lái)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(guó)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(lái)，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(kāi)始收購(gòu)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(gòu)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(rùn)，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(gòu)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(gòu)中國(guó)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(gòu)德國(guó)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(guó)企業(yè)發(fā)展壯大的同時(shí)，上述并購(gòu)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(guó)際著名自動(dòng)化過(guò)程控制網(wǎng)站Global.com“讀者選擇獎(jiǎng)”的前50強(qiáng)企業(yè)的營(yíng)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(guó)家的幾家大公司，如瑞士ABB公司，美國(guó)艾默生、霍尼韋爾、日本橫河電機(jī)、德國(guó)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(guó)通用電氣、莫迪康、德國(guó)西門子、法國(guó)施耐德電氣、日本三菱電機(jī)等。

5 國(guó)外專利申請(qǐng)總體增長(zhǎng)，國(guó)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(guó)十分重視工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)專利的申請(qǐng)。通過(guò)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(guó)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(guó)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(jiàn)圖2、圖 3）。

二是申請(qǐng)國(guó)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(guó)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(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)申請(qǐng)量較大;在中國(guó)、印度、墨西哥等新興國(guó)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(zhǎng)點(diǎn)。在美國(guó)、日本和中國(guó)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(guó)臺(tái)灣地區(qū)、印度、墨西哥、澳大利亞、德國(guó)等（見(jiàn)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(guó)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(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)快速上升，跨國(guó)公司搶灘中國(guó)市場(chǎng)。除去專利數(shù)據(jù)庫(kù)中2010年后專利申請(qǐng)更新的延時(shí)性誤差，國(guó)內(nèi)有關(guān)控制系統(tǒng)的專利申請(qǐng)從2002年以后開(kāi)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(jiàn)圖6、圖7）。從前幾家領(lǐng)先申請(qǐng)企業(yè)來(lái)看，既有西門子等跨國(guó)企業(yè)，也有和利時(shí)等中國(guó)公司專利申請(qǐng)。從專利研發(fā)機(jī)構(gòu)來(lái)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(lái)國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)迅猛的主要原因有二:一是西門子等跨國(guó)公司通過(guò)在中國(guó)成立分公司或合資公司等方式大舉進(jìn)入中國(guó)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(guó)企業(yè)從早期引進(jìn)國(guó)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(guó)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(guó)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(kāi)發(fā)能力，成為在亞洲僅次于日本的生產(chǎn)大國(guó)，技術(shù)上總體已達(dá)到中等國(guó)際水平，生產(chǎn)過(guò)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(kāi)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(guó)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(guó)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(guó)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(kāi)始接近國(guó)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(guó)內(nèi)可編程控制器市場(chǎng)95%以上來(lái)自國(guó)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(guó)產(chǎn)PLC還沒(méi)形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，主要企業(yè)有無(wú)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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