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1 工業智能傳感器發展背景

1.1 發展工業互聯網已成為各國面向未來的共同選擇

工業互聯網是制造業和互聯網之間的橋梁，它既通過技術創新促進了生產力的發展，又通過模式創新豐富和重塑了生產關系，發展工業互聯網已經成為各國爭相投入的共同選擇，大力加快制造業的數字化、網絡化、平臺化、智能化轉型則是核心所在，通過高質量、突破性的技術革命降低人工依賴，以充分發揮人的價值，減少無效勞動，推進各國工業社會的高質量、高效率和可持續發展。

工業互聯網圍繞工業現場生產過程的優化、企業運營及產品優化、社會化生產的資源優化配置與協同三大應用場景，能為工業企業帶來強化安全和降低成本、產品及服務優化、供應鏈優化、創造新模式和新價值四方面的成效。

圖1 三大應用場

圖2 四大應用成效

1.2 隨著工業互聯網的快速發展，工業智能傳感器時代加速到來

工業互聯網完成的關鍵在于數據信息，因此前端用于采集數據的傳感器對于所有生態系統的智能系統尤為重要。工業的發展離不開傳感器的進步和迭代，隨著工業互聯網、工業4.0和智能制造的快速發展，應用需求越來越細分垂直化、碎片化，快速升級迭代的智能傳感器正驅動著工業互聯網終端的變革，工業傳感器也正在加速進入“工業傳感器4.0”或工業智能傳感器時代。

圖3 工業智能傳感器的發展演進

2 工業智能傳感器的生態系統

工業智能傳感器在現代工廠中起著各種各樣的作用。除了為過程控制提供數據外，它們還有助于質量評估、資產跟蹤，甚至工人安全。基于云計算的分析軟件和人工智能的出現也允許使用傳感器數據，通過流程優化和預測性維護來降低生產成本。

工業智能傳感器采集的數據經過聯網應用后，就可以用于從供應管理到全球生產資源協調等各種用途。各種類型的工業傳感器正在不斷改進和優化，以滿足以上使用目的。最常見的工業智能傳感器類型有：照明、溫度、運動、位置、存在、視覺、力、流、化學成分等。幾乎每一種工藝或環境條件都有與其適配的工業傳感器類型。

工業智能傳感器集成了信號調理、MEMS技術和固件，從而能夠滿足工業設計工程師易使用、低成本、多樣化的感知需求，大大減輕了設計工程師的開發負擔，對于優化和降低工業運營成本具有巨大的潛力。

圖4 工業智能傳感器產業鏈全景圖

3 全球工業智能傳感器發展環境

3.1 智能傳感器市場增速較快，為工業智能傳感器的發展奠定了產品基礎

受汽車、工業自動化、醫療、環保、消費等領域的智能化、數字化市場需求的持續帶動，2020年全球傳感器市場規模保持穩步增長，為工業智能傳感器的發展奠定了產品基礎。2020年，智能傳感器市場規模達到358.1億美元，占總體規模的22.3%。美國智能傳感器產值占比最高，達到43.3%，歐洲次之，占比29.7%，歐美成為全球智能傳感器主要生產基地，占比超過70%，而亞太地區（如中國、印度等）仍將保持較快的增速。

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖5 2018~2023年全球傳感器及智能傳感器市場規模

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖6 2020年全球智能傳感器產業結構

3.2 工業互聯網加速發展，為工業智能傳感器的發展提供了應用場景

疫情防控時期，各國企業數字化轉型腳步普遍加速。相較而言，發達國家工業經濟基礎堅實、技術基礎雄厚、創新能力強勁。美國、歐洲、亞太地區是工業互聯網發展的重點區域，其中美國企業優勢顯著，GE、微軟、羅克韋爾、亞馬遜等巨頭積極布局，加之各類初創企業著力前沿創新，有望助力美國保持行業主導地位。而歐洲工業巨頭如西門子、博世、ABB、SAP等憑借自身在制造業的基礎優勢亦進展迅速。工業互聯網的蓬勃發展，為工業智能傳感器的發展提供了應用場景。

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖7 2018~2023年全球工業互聯網市場規模

4 全球工業智能傳感器市場分析

4.1 從企業產品布局來看，壓力、液位、溫度、光電產品居多

賽迪顧問通過統計30多家來自不同國家和地區的工業智能傳感器企業，以及各企業的重點產品（共100余種產品類型，600余種產品型號）及應用領域，來對全球市場情況進行分析，從各家產品類型的統計結果來看，占比排在前十位的分別是壓力、液位、溫度、光電、編碼器、接近、超聲波、流量、視覺/圖像、振動。從企業分布來看，美國企業的產品類型主要集中在編碼器、振動、溫度、超聲波傳感器，日韓企業的產品類型主要集中在視覺/圖像、編碼器和接近傳感器，歐洲企業的產品類型主要集中在流量、接近、超聲波傳感器，中國企業的產品類型則主要集中在壓力、溫度、加速度傳感器。

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖8 2020年全球工業智能傳感器市場按產品類型劃分產品數量占比

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖9 2020年全球工業智能傳感器市場按產品類型劃分各國產品數量占比

4.2 從產品應用領域來看，生命科學與健康、機械加工制造、汽車領域較集中

從產品應用領域的統計結果來看，占比排名前十位分別是生命科學與健康、機械加工制造、汽車、半導體及電子、工業自動化、交通物流、能源電力、食品、石油天然氣、航空航天。從企業分布來看，美國的產品類型主要集中在生命科學與健康領域，日韓的產品類型主要集中在汽車、半導體和電子領域，歐洲的產品類型主要集中在機械加工制造領域，中國的產品類型則主要集中在石油天然氣、工業自動化、航空航天領域。

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖10 2020年全球工業智能傳感器市場按應用領域劃分產品數量占比

數據來源：賽迪顧問，2021年6月

圖11 2020年全球工業智能傳感器市場按應用領域劃 分各國產品數量占比

5 工業智能傳感器發展展望和建議

作為新基建的重要組成部分，工業互聯網的快速發展，給工業智能傳感器帶來巨大的發展機遇，與此同時也面臨著多場景、低成本、低功耗、安全、可靠等諸多挑戰，因此，工業智能傳感器及傳感系統企業需抓住機遇，找準定位，加快技術創新，打造產業生態，進一步助力工業互聯網的高質量發展。

5.1工業智能傳感器發展展望

（1）工業互聯網等新基建的建設帶來巨大的市場機遇

工業互聯網是新基建重要組成部分之一，工業互聯網建設的全面推進和落地執行，必定助力傳感器產業發生全方位、深層次、革命性的變革。工業智能傳感器為工業物聯網運行提供所需的關鍵信息及測量數據，也將迎來巨大的市場機遇，隨著工業互聯網應用場景逐漸向廣度和深度拓展，更多的功能和設計細節將會出現，工業智能傳感器將在工業自動化領域得到廣泛應用。

（2）工業互聯網的高質量發展要求推動工業智能傳感器的技術創新

工業智能傳感器更新迭代速度的不斷加快，新型、低成本、微功耗、高性能傳感器的不斷涌現，將持續降低傳感器的應用成本。為完成工業智能傳感器各階段產業鏈的深度融合，促進工業智能傳感器產業生態快速成長，應不斷提高工業互聯網底層設備的感知能力，加快感知技術的大規模部署。推動工業智能傳感器制造、設計開發、優化迭代等各環節的技術創新。

（3）工業智能傳感器將向著工業智能感知系統加速演進

工業智能傳感器是工業控制的基礎，包含軟硬件的智能感知系統是工業智能傳感器的發展趨勢，跨越從邊緣設備到云服務的鴻溝，將可信的數據安全地存入云端，在云端通過人工智能和大數據技術進一步分析，形成可用的解決方案。

（4）工業智能傳感器的安全性和可靠性等級將逐步提高

工業智能傳感器正逐漸普及，但很多工業和企業智能化設備存在大量安全漏洞，為保證工業互聯網的數據安全和防止數據泄露，應用場景普遍提升了工業智能感知設備的隱私要求，提升舊設備安全可靠等級、提高新設備準入門檻，以充分保障數據的安全可靠性。

5.2 工業智能傳感器發展建議

（1）立足全球視野找準定位把握機遇實現自身價值

工業互聯網發展的不同階段對智能傳感器要求差別亦不同，工業智能傳感器及傳感系統企業需要有全球化的視野，應找準自身定位，瞄準工業互聯網發展趨勢，識別工業智能傳感器產業的藍海市場，提純有效市場，實現最終的產值和利潤。

（2）加強產業鏈上下游合作完善產業生態

對于政府及產業載體，應基于工業互聯網應用市場需求，積極提升產業配套能力，鼓勵建設產業集聚園區，大力推動公共創新平臺共建，積極導入新設計，引入新工藝，加快產品轉化。充分強化市場應用對產業的需求牽引作用，促進產業合作，整合產業鏈上下游。以多種政策激勵應用廠商通過投資入股、商業合作、產業聯盟等創新方式參與智能傳感器的研發與制造。

（3）提升系統整體解決方案能力擴大產業化應用

對于企業和投資機構，需把握住新興應用領域帶來的新增市場空間，從應用技術、解決方案等層面著力提升競爭力，以應用需求為牽引，在產品軟硬件、安全工具、網絡、存儲和系統集成等方面進行整合，給出整體系統解決方案，帶動技術進步，促進產業發展。

（4）注重開發智能傳感器的新原理、新技術、新材料

對于科研院所和企業，應注重研究集成化、無線能量、軟件算法更新等技術，不斷增加智能傳感器的功能種類，促使工作模式更加智能，實現多領域復雜環境的應用，通過數據采集類型及領域的拓寬，推進不同領域間的數據共享，促進智能化水平提升。

（以上內容整理自《2021賽迪顧問工業智能傳感器白皮書》）

 摘自《自動化博覽》2022年9月刊