工业通信设备行业研究:产业升级重塑新蓝海,国产厂商迎发展先机

2022-06-15 09:22:09 江苏省企业技术改造协会 20

一、行业概况:处于爆发边缘,多因素推动加速发展

工业互联网是推动产业数字化转型的重要基石

工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施,为工业乃至各行业的产业数字化、网络化、智能化发展提供了重要途 径。工业互联网所覆盖的产业包括网络、平台、安全三大体系,同时通过直接产业赋能帮助企业实现降本增效等数字化管理,逐步向各个产业 渗透。工业互联网网络作为工业互联网的直接基础产业受益行业整体发展。

工业互联网产业发展瓶颈:网络覆盖率与协议解析能力亟需提升

工厂内网应用对网络性能要求严格,实时业务仍然靠有线传输。工业网络现场控制类业务对时延要求达到1ms级别,并且要求较高可靠性,这 需要稳定的有线传输,但有线传输的部署成本和运维成本不能较好适应未来柔性化生产的发展。 工业通信网络覆盖率亟需提升,仍然有45%的企业目前还不具备在生产现场边缘端上云处理能力。根据工业信息发展研究中心针对1445家工业 互联网应用企业研究发现,有35%的企业工业通信网络覆盖率低于20%,工业网络覆盖率低直接影响到企业生产现场的边缘处理能力。

催化因素一:政策频繁加码工业互联网

工业互联网政策支持不断。近期多项“十四五”规划及相关政策文件持续聚焦工业互联网领域的应用发展。例如《“十四五”信息通信行业 发展规划》提出打造全面互联的工业互联网;《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》目标至2025年信息化和工业化在更广范围、 更深程度、更高水平上实现融合发展,新一代信息技术向制造业各领域加速渗透等。

催化因素二:运营商、设备商等巨头加速推进数字化服务

电信运营商与通信设备商开始重视新一代信息基础设施赋能企业数字化转型,公司战略均逐步转向产业信息化数字化升级方向,在此大背 景下,各垂直领域的生态及商业模式将被重新定义,新的蓝海市场将为参与厂商来带机遇:华为已设立二十大军团,赋能产业升级,助力企业实现信息化、数字化、智能化。

催化因素三:工业设备加速上云,要求工业网络支持

数据上云协助工业企业降本增效。据《工业互联网创新发展成效评估报告》,离散制造业和流程制造业企业在应用工业互联网后两年内,设 备综合效率分别提升了10pct和8pct;且有三成企业,尤其是高耗能领域企业,反映应用工业互联网后能耗水平有明显下降。

催化因素四:工厂智能化无人化驱动工业网络升级

工业智能化信息化对工业通信设备带宽升级提出需求,工业通信设备价值量提升。以煤矿智能化为例,井下部分包括摄像机、探测器、电 话、广播站等设备,完成图像采集、井下条件采集、广播、通话等功能。

催化因素五:自主可控背景下,国产厂商迎发展机遇

国产自主可控成为各行业信息设备主要发展方向,电力、煤矿、轨交等领域在新的通信网络部署中更倾向于选择国产自主可控品牌,对于国 产自主可控的设备商来说市场空间巨大。

二、市场空间测算:各行业信息化升级需求旺盛

工业通信设备应用:从工业制造基础设施延展到各行各业

工业通信设备稳定可靠性强,逐步由工业制造扩展至多个行业应用。工业通信设备起初应用在工业制造设备的信息传输,因其可适应制造 场景较为恶劣的环境,设备具有比普通商用设备更高的稳定可靠性。受益于此,工业通信设备逐步扩展至电力新能源、轨道交通、煤矿开 采、智能制造、综合管廊等多个应用领域。

工业制造市场测算:接入设备与交换设备规模超百亿

根据工信部数据,我国2020年和2021年重点工业互联网云平台链接设备数分别为约6200/7600万台;根据《“十四五”国家信息化规划》, 工业互联网上云设备数将由2020年的13.1%上升至2025年的30%,依此推测2025年工业互联网云平台链接设备数将达到1.81亿台。

煤矿市场:智能化煤矿单产效率提升明显,工业网络是必要设施

我国煤矿数量逐年减少,单矿年产逐年上升。近年来,国家逐步淘汰落后产能,对煤炭行业进行供给侧改革,大型煤矿企业兼并重组小型煤 矿,2015年煤矿数量10800座,至2020年煤矿数量为4700座。2016年至2020年,随着智慧矿山大规模普及,以及行业市场集约化的显著提升, 我国原煤产量实现快速增长,从2015年的43万吨/年上升至2019年的70万吨/年,期间累计增幅超过14%。

电力市场测算:接入终端设备规划增长迅速

根据《国家电网智能化规划总报告》,我国“十三五”期间新建7700座智能变电站,“十四五”期间新建智能变电站7411座。根据测算, 2025年电力网络中交换设备的市场规模为1.2亿元。测算主要假设:变电站与配电房以收敛比 1:15 ;每个变电站30个接入交换机、6个汇 聚交换机。

新能源市场空间测算:尚处部署初期,未来潜力较大

风电和光伏等新能源装机迎来爆发式增长,可靠工业级通信成为储能侧重要保障基础设施。储能是风光电普及应用的核心支撑, 一方面需要扩 大电网的调配阈值,二是增强配套的储能比例,同时降低储能成本。根据风电和光伏装机量,我们预计2025年光伏和风电在储能侧需要部署工 业交换设备的市场规模为2.2亿元。

铁路市场:我国铁路信息化投资增长潜力大

根据国家铁路局数据显示,“十四五”期间规划铁路建设里程从2020年的14.6万公里增长至2025年的16.5万公里,其中高铁里程从3.8万公 里增长至5万公里,投资与“十三五”基本保持一致。其中“十三五”期间,我国铁路信息化设备投资480亿元左右,总体固定资产投资在 8000亿元左右,铁路信息化投资占当年固定资产投资比例在6%左右,对比欧洲、美国、日本主流区域超过10%的水平,中国铁路信息化投资 增长潜力仍非常大。

轨交市场:信息系统为轨交神经系统

城轨信息系统是指挥列车运行、公务联络和传递各种消息的重要手段,也是列车安全、快速、高效运行重要保证系统,需要稳定信号传输 的应用包括信号系统、综合监控系统、自动售检票系统、综合安防系统、通信系统和乘客信息系统等。 轨交信息系统要求产品具备较强的抗电磁干扰性能、能够有效防护强振动冲击、电磁干扰和车载供电的不稳定性等性能。(报告来源:未来智库)

三、市场格局:客户壁垒高,新技术有望重塑格局

工业通信设备:支持多种网络协议,满足严苛使用环境

工业通信设备通常可支持多种网络协议。以飞凌嵌入式的工业无线网关产品为例,该产品可集成 RS485 /RS232、Ethernet、Profinet(DO/DI)、CAN、以太网、5G/4G、WiFi、LoRa 等。 工业级通信设备需满足严苛的使用环境,因此一般需要采用高品质金属板材、具有良好机械强度、 支持9~36V宽压输入、具备静电防护、浪涌保护、过流保护、使用环境温度-40℃~+85℃。

竞争格局:国际品牌主导,盈利水平较高

目前工业互联网网络侧设备市场的头部企业主要被国外品牌所占据,CR3市场占有率达43%,国产厂商市占率仍然较低。工业通信设备公司国 际头部企业包括思科、西门子、MOXA、Belden(百通赫斯曼)等公司,国内公司主要包括三旺通信、映翰通、东土科技等。 国际头部工业通信设备公司的毛利率>国内头部工业通信设备公司>商用通信设备公司,国际头部工业通信公司的毛利率高达60%。

高毛利归因:工业级高可靠属性,定制化带来高附加值

工业通信设备与商用通信设备应用场景不同,其部署场景较为极端。因此,工业通信设备在元器件、产品用材、稳定性、配套软件选型方面相 比通用设备有一定差别,导致同样规格的工业通信设备是通用设备价格2-3倍。 并且虽然产品功能及工作原理与商用设备一样,但工业通信设备还需要根据不同工业应用环境做定制化处理。

当前工业以太网规模最大,工业无线快速发展

工业以太网市场占比最大达65%,无线通信市场快速发展。根据HMS Networks分析报告,全球工业网络连接新安装节点2021年相比2020年增长 6%,其中工业以太网占全总市场的65%,现场总线占总市场的28%,无线通信占市场的7%,同比增速24%。 工业通信全球市场整体规模在2021年预计达41.4亿美元。根据IHS Markit数据统计,2018-2023年全球工业通信市场规模将从26.50亿美元增 加到55.30亿美元,复合增速15.9%。

四、产业链:推荐关注各环节国产替代机会

工业通信设备产业链一览

上游:芯片类、光器件、接插件、阻容器件、壳体、线路板等,其中芯片和通信模块为大头。 中游:包括接入层终端设备商与交换机设备商,行业内国产厂商超过30多家,龙头企业已逐步显现。 下游:应用行业主要有工业制造、轨交、电力、煤矿等。客户主要分为两类,具备自主设计定制能力的大型企业(比如电力)和为行业提 供整体解决方案的集成供应商(比如工业制造、煤矿等)。

设备分解:通信模块和芯片是设备核心

终端接入设备接收工业现场不同协议的数据,并将数据转换为4G/5G/WiFi等信号传到云端。终端设备中主要包含的各类电子元器件有通信 模块、芯片、电路板、连接器、壳体等。终端设备主要核心零部件是芯片与通信模块,分别占成本比重约为14%/47%。大部分路由器和终端 的核心芯片采用MCU控制芯片,部分边缘计算网关附带计算功能,采用SoC芯片。

MCU:数采终端/工控设备的核心处理芯片

MCU是指将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控 制。工业互联网现场边缘层数据传输量小、时延要求较高的终端设备使用MCU芯片,比如数据采集终端,网关,工控机等等,工业级MCU工作 要求与普通设备不同工业级核心板,运行温宽 -40℃~85℃。而部分边缘计算网关附带计算功能,采用SoC芯片。

SoC:工业网关核心处理芯片

边缘(计算)网关中的硬件包括应用处理器、协处理器、内存、存储、通信接口、蜂窝通信接口、音视频接口、电源等。丰富的处理功能 使SoC成为工业网关主流处理芯片,ARM架构在网关设备芯片中占据主导地位。目前SoC芯片国产公司包括海思、瑞芯微电子、全志科技等。

通信模组:东升西落,实现全球主导

通信模组是较为简单的产业链环节,中国厂商已经实现了突破和国产替代,达到在全球占主导地位的水平。通信模组已处在爆发中:蜂窝 通信模组过去几年的全球出货量以复合20%以上的速度快速增长,2019年底出货量达到了2.65亿;WiFi和蓝牙的全球模组出货量亦快速增长, 2019年WiFi MCU大约出货在2亿颗,蓝牙为42亿颗。头部公司也均已经开发支持5G技术的通信模组。

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