2024未来工业技术融合创新报告

2024未来工业技术融合创新报告 施耐德电气出品 绿色智能制造技术融合创新专家委员会 目录CONTENTS 前言2 序言：创新融生态共赴未来工业新征程3 1未来工业概述4 1.1未来工业概述 1.2未来工业驱动因素 1.3绿色智能制造政策梳理 1.45T技术融合基础 1.55T技术框架 2未来工业技术发展与融合15 2.15T技术融合关系与分类 2.25T技术应用架构 2.35T技术融合发展趋势 3未来工业应用场景分析24 3.1重点行业筛选 3.2石油化工未来场景分析 3.3动力电池未来场景分析 3.4氢能储能未来场景分析 3.5集成电路未来场景分析 3.6食品饮料未来场景分析 3.7有色行业未来场景分析 3.8六大行业总结 4未来工业生态合作伙伴46 4.1生态圈构成 4.2生态圈对服务商的必要性 4.3生态圈对企业用户的价值 4.4生态圈合作伙伴案例 5未来工业挑战与展望55 5.1未来工业挑战与应对 5.2未来工业技术融合挑战与应对 5.3未来工业技术发展挑战与应对 2 前言 随着“中国制造2025”、“十四五智能制造发展规划”及“碳中和”战略的深入实施，中国工业在过去几年中继续展现出显著的进步和变革。2023年，我们见证了中国工业增加值的持续增长，特别是在光伏、风电等新能源产业领域，中国不仅保持了其全球领先地位，而且在关键核心技术和产业基础方面取得了重要进展。这些成就标志着中国制造业从“中国制造”向“中国创造”的转变正在加速进行。 在这一年时间里，中国工业制造领域的智能技术与绿色技术的融合和应用场景落地取得了显著成果。特别是在中国政府提出了新质生产力背景下，绿色智能制造成为了未来工业形态的的重要组成部分。通过对信息技术（IT）、运营技术（OT）、通信技术（CT）、数字技术（DT）和能碳技术（ET）的深度融合，中国制造业正在构建一个更加高效、环保的生态合作体系。这不仅满足了当前的场景需求，而且为未来工业的智能化和可持续发展奠定了坚实的基础，为新时代新征程加快科技创新、推动高质量发展提供了科学指引。我们有理由相信，中国制造业将在全球工业领域中发挥更加重要的作用，为全球可持续发展做出更大贡献。 序言创新融生态共赴未来工业新征程 当前，新一轮科技革命和传统产业转型迎来历史性交汇时刻，“数字化”和“绿色低碳”两股大潮势不可挡。工信部等八部门最新发布的《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》提出，要坚持创新驱动，推动传统制造业向高端化、智能化、绿色化、融合化方向转型，提升发展质量和效益，加快实现高质量发展，大力推进新型工业化。 创新是新型工业化的根本动力。这其中，IT（信息技术）、OT（运营技术）、CT（通信技术）、DT（数字技术）、ET（能碳技术）等基础技术相互集成融合，形成一系列创新技术代表——工业数字孪生架起了虚拟和物理世界之间的桥梁；云原生为工业互联应用提供了灵活敏捷的运行时环境；5G边缘计算保障了设备互联通信的实时稳定连接；能碳管理技术支撑了未来工业的可持续发展…… 技术融合创新的趋势已成共识，“技术枝干”的生长离不开“产业土壤”的滋养。要想真正发挥数字化技术的价值，就必须加大创新技术与产业场景的深度融合，以科技创新推动产业创新，催生新产业、新模式、新动能，发展新质生产力。 在《2024未来工业技术融合创新报告》中，施耐德电气呈现了创新技术和产业场景融合的最佳范本。报告筛选石油化工、食品饮料、有色行业、动力电池、氢能储能、集成电路这六个规模大、增速快、行业战略地位高的垂直领域，从产品生命周期场景、生产全过程场景、供应链管理场景三大维度，对企业的转型现状进行深入评估，最终锚定27个技术融合创新场景，为企业的“数字化”和“绿色低碳”双转型提供了行之有效的参考。 面对未来工业变革中来自市场、环境和供应链的种种挑战，企业需要加强生态合作伙伴之间的协作和共享。施耐德电气联合产、学、研、用，自2020年起推出“绿色智能制造创赢计划”，至今已连续举办4季。从围绕一线真实需求，输出联合创新解决方案，再到小规模复制、市场化，施耐德电气和合作伙伴对入营企业展开全方位赋能，以独树一帜的“真实场景”和“前沿探索”成为业内开放式创新的标杆。 2024年是实现“十四五”规划目标任务的关键一年，也是全面推进新型工业化的重要一年。施耐德电气将秉承企业责任担当，持续引领创新生态圈建设，与所有合作伙伴一起创造更大的影响力、共同奔赴更加开放、高效与韧性、可持续、以人为本的未来工业。 熊宜 施耐德电气高级副总裁战略与业务发展中国区负责人 商业价值研究院院长 3 1未来工业概述 1.1未来工业概述1 以软件为中心的工业自动化系统，推动工业向高效节能、灵活敏捷和富有韧性的方向发展。未来工业强调自动化、大数据、人工智能等先进技术的应用，以及对环保、节能、低碳等理念的追求,还强调创新、协作、团队合作和持续学习的重要性。未来工业的发展趋势包括自动化和智能化、绿色和可持续发展、个性化定制和灵活生产等。 1.1.1未来工业特征 开放化、可持续发展、高效韧性、数字技术和以人为本既是未来工业的本质特征，也是实现未来工业的必要条件。工业是全球碳排放最大的领域，可持续运营在很大程度上能够有效推动工业企业取得商业上的成功。数字化管理、电气化流程运营、一体化供应链和技术赋能的专业人员使得绿色智能工厂的运营极具稳健性、灵活性且更加高效节能。以工业物联网(IIoT）、工业软件和自动化以及先进数据分析技术为基础，工业企业实现了智能化运营并实现了重大突破和进步。通过对现有工业人才进行数字化转型培训，同时投资培养新一代人才，企业能够很好地顺应数字化时代发展，有助于构建高效和富有前瞻性的运营模式。 未来工业特征 30%的二氧化碳排放来源于工业。工业是全球碳排放最大的领域，能源、自动化和软件是工业实现可持续发展的重要因素，许多工业企业已然证明，可持续运营在很大程度上能够有效推动企业取得商业上的成功。 可持续发展 仅有少数的工业企业在规模性数字化转型中成功收益。依靠工业物联网(IIoT）、工业软件和自动化以及先进数据分析技术，工业企业实现了智能化运营，并正在经历着十年前难以 数字想象的重大进步。 必要条件 技术 高效 工业是被网络犯罪攻击最多韧性 的领域。事实证明，数字化管理、电气化流程运营、一体化供应链和技术赋能的专业人员使得智慧工厂极具稳健性、灵活性且更加高效节能。 以人 为本2023年，工业领域的人才缺 口预计将达到800万人。通过对现有工业人才进行培训，同时投资培养新一代人才，企业能够很好地顺应数字化时代发展，有助于建立更具活力、更高效以及更具前瞻性的运营模式。 注[1]：施耐德电气5 1.1.2未来工业路径 未来工业的发展路径包括推广工业软件应用并提升信息安全、发展工业可持续技术、实现开放自动化、培育数字化技术赋能的人才、构建合作伙伴和服务生态以及完善数字化供应链建设。 未来工业路径 工业软件和信息安全数字化技术赋能的人才 未来工业需要一种数字化思维方式——而软件和数据在其中扮演着重要角色。可以降低运营成本，提高灵活性，并提升工业企业的可持续发展前景。越来越多的设备开始以软件为中心，在提高性能的同时支持远程操作和服务。工业企业必须在安全、可靠、稳妥的数字生态系统中运营，以保障人身安全以及数据和业务完整性。 尽管有论调认为技术发展会导致工业领域的岗位大幅减少，但实际上数字化技术却有望为未得到充分利用和未充分就业的工业人才创造更多的工作岗位和机会。数字化运营改变了工业领域的工作方式，使其变得更安全、更高效、更具价值。 工业可持续发展技术合作伙伴和服务生态 可持续发展有助于提升组织机构的敏捷性和创新性，实现工业可持续发展意味着组织机构将极大提升运营效率、实现智能化能耗管理以及近零废弃。实现工业的可持续发展，工业软件、自动化系统和能源管理缺一不可，这是实现可持续运营的三大要素。 数字化世界是由许多不同的企业、组织和个人共同构成的，他们通过各种方式和手段相互合作和竞争，共同推动着数字化世界的发展。在数字化世界中，企业需要与其他企业和组织进行合作，共享资源和信息，以提高自身的竞争力和创新能力。同时，企业也需要与其他企业和组织竞争，以获得更多的市场份额和利润。 开放自动化数字化供应链 封闭的、专有的工业自动化技术正在阻碍我们完全实现第四次工业革命的愿景。另一方面，开放自动化主要依托“即插即用”型自动化软件组件，这些组件均基于IEC61499标准，因此无论属于哪个品牌，它们都支持互操作性和可移植性。 供应链数字化不仅有助于找到最具竞争力和最符合可持续要求的供应商，更有助于提高运营韧性和敏捷性，帮助企业应对市场上各项不利因素以及处于不断变化的市场态势。 6 1.2未来工业驱动因素1 可持续发展、高效韧性、数字技术和以人为本是未来工业的本质特征，是实现未来工业的必要条件，同时也是驱动未来工业发展的关键因素。 1.2.1可持续发展 气候变化已对我国自然生态系统带来严重不利影响，并不断向经济社会系统蔓延渗透，进而通过产业链影响气候变化敏感产业布局和运行安全，甚至可能引发系统性风险。日益严峻的气候变化挑战叠加社会可持续发展趋势，工业绿色化转型需求持续提升。 全球气候正在显著变暖，20世纪中叶以来，全球平均温度增速达0.15℃/10年，预计到本世纪中期，气候系统的变暖仍将持续，气候变化不利影响和风险将不断加剧2。从区域来看我国受到气候影响更为严重，1951至2020年平均气温升温速率达0.26℃/10年，高于同期全球平均水平。2020年后极端气温持续困扰中国。从行业来看工业碳排放占整体碳排放约70%3，绿色低碳零碳化发展为工业未来范式的重要转型方向。 1961年-2022年中国极端高温事件频次 4000 极端高温事件频次线性变化趋势常年值 3000 2000 2022年中国共发生极端高温事件3501站日，极端高温事件 频次为1961年以来最多;其中，重庆北碚（45.0℃）和江津 （44.7℃）、湖北竹山（44.6℃）等共计366站日最高气温突破历史极值。 1000 0 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 1.2.2高效韧性 工业生产不仅需要追求效率，更需具备足够的韧性面对来自内外部的突发挑战，尤其是考虑到网络攻击和供应链管理的复杂性，工业生产流程的韧性化在现代制造业中显得尤为关键。 随着工业生产对数字技术和互联网的日益依赖，它们成为潜在的攻击目标。网络攻击不仅威胁数据安全和保密性，还可能导致生产中断，引发巨大经济损失。另一方面，全球化的供应链因其广泛的地理分布和参与者多样性，容易受到多种风险的冲击。一次自然灾害、政治动荡或交通中断都可能打乱原有的供应节奏，导致关键部件短缺，进而影响整个生产流程。因此，韧性化的生产流程能确保企业在面对在面对在面对这些不确定性和潜在风险，如网络安全威胁或供应链中断仍能迅速调整、恢复并维持其生产活动的稳定与连续性。 注[1]：施耐德电气 注[2]：《气候变化蓝皮书》中国气象局 注[3]：《对“十四五“工业绿色发展的思考和建议》7 根据市场调查，供应链的持续稳定与工业网络的正常运行，是企业持续高效运作的重要保障。其中在2022年企业转型需求调查中1，42.20%的企业将供应链作为2023年优先进行转型的环节，46.70%的企业将供应链转型划分到未来某个阶段的优先事项，供应链在企业转型中的地位日益提升。此外在2022年工业安全生产调查中2，72%的企业决策者将网络安全作为企业生产活动的威胁，94%的企业决策者维持或提升了网络安全的重要程度，工业网络的安全性和韧性在企业生产经营中的重要性日益提高。 2022年企业转型需求调查-供应链 11.10% 46.70% 42.20% 不是优先事项 2023的优先事项 未来某个阶段的优先事项 2022年工业生产安全调查 72% 企业决策者将网络安全作为企业生产活动的威胁 94% 企业决