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工业传感器行业分类及面临的机遇挑战发展趋势
时间:2022-10-03 12:23:49 作者:雷竞技登录 来源:雷竞技在线入口

  目前,全球工业传感器市场规模较大,但主要被国外巨头垄断,代表公司为日本的基恩士、松下集团、欧姆龙集团,德国的西克、倍加福、易福门及美国的邦纳等。第四次工业革命和工业物联网的日益普及是推动工业传感器市场增长的关键因素。就市场价值而言,亚太地区在 2020 年主导了工业传感器市场,按区域划分占全球工业传感器市场的最大份额。由于中国是世界主要工业区之一,预计到 2026 年,亚太地区的市场份额将通过中国市场的推动创历史新高。

  自工业革命以来,人们为了提高机械自动化程度,需要机器能够实时反应其工作状态。为了便于实时测量和控制,早期传感器便应运而生。工业传感器是在工业控制领域应用的传感器,其功能是测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息,以指导后续工作环节,是工业控制中实现自动检测和自动控制的首要环节。

  在工业自动控制系统中,传感器处于系统前端,其作用相当于“感受器官”,能够在严苛、复杂环境中快速、精确地获取信息,是自动控制系统达到高检测水平的基本保证。如缺少工业传感器对信息精确可靠的自动检测,工业设备系统的整体信息处理、控制决策等功能就无法实现。

  工业传感器种类繁多、原理各异,目前没有统一的分类标准。一般来说,工业传感器可按以下原则进行分类:按使用场景,可分为光电传感器、接近传感器及安全传感器等;按常见可检测的自然现象,可分为光、电、电磁、热量/温度、磁性、机械运动、放射等工业传感器;按输出信号的形式,可分为数字工业传感器和模拟工业传感器。按使用场景来区分工业传感器是目前市场上较为通用的分类方式。

  工业传感器用途广泛,下游应用领域众多,即便是同一客户,也经常会同时购买不同类型的工业传感器以满足其在不同领域的制造需求。随着智能化工业传感器的逐渐普及,其一方面将帮助下游领域企业实时检测工业设备的运作状况,并预测设备发生故障的可能性,从而帮助企业降低维护成本,并减少设备停机时间来实现成本节约。另一方面,智能化工业传感器的普及也使得工业物联网成为可能,并进一步加速现代工厂在生产效率、质量、安全、供应链、人员、资源调度等各方面的数字化管理及优化。因此,下业对智能化工业传感器的需求将持续增加。

  为推动行业健康快速发展,鼓励行业创新,我国相继出台了一系列政策以支持传感器行业发展。2016 年 8 月,《“十三五”国家科技创新规划》提出“开展工业传感器核心器件、智能仪器仪表、传感器集成应用等技术攻关,加强工业传感器技术在智能制造体系建设中的应用,提升工业传感器产业技术创新能力”;2016 年 9 月,《智能硬件产业创新发展专项行动(2016-2018)》提出“面向工业生产需要,发展高可靠智能工业传感器、智能工业网关、智能 PLC、工业级可穿戴设备和无人系统等智能硬件产品及服务”;2021 年 1 月,工信部出台《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023 年)》提出“重点发展小型化、低功耗、集成化、高灵敏度的敏感元件,温度、气体、位移、速度、光电、生化等类别的高端传感器”。

  国家政策的支持与鼓励为传感器产业发展塑造了良好的宏观环境,有效推动了传感器行业的有序、健康、快速发展。

  一方面,随着我国逐渐加快由“中国制造”向“中国创造”的转变,中国的制造业正在迎来一场全方面的革命。目前,国内制造业已涌现出诸多先进的生产方式、制造方式及管理理念,如通过精益生产方式提高设备的利用率、小批量多品种的生产方式、通过工业物联网促进管理的革新等。这些先进的生产方式及管理理念在代表着我国制造业水平不断提升的同时,也带来了企业对打造会“思考”的工厂、会“思考”的设备等工业制造智能化需求全面上升的新挑战。工业传感器将在此进程中扮演极为重要的角色。另一方面,随着工业物联网、云计算、大数据、人工智能以及 5G 技术的不断成熟,新技术使得工业生产制造在智能化、自动化、降低成本及人工误差以及提高效率等方面成为可能。全球工业制造业将在新技术的驱动下不断转型,并持续带动工业自动化产品的市场需求。

  近年来,国内制造业劳动力成本持续升高,人口老龄化问题进一步突出;同时,疫情导致的用工荒、用工难问题使得我国制造业企业在产业转型升级过程中面临着巨大的压力和挑战。越来越多的企业开始采购自动化、智能化生产设备以降低用工成本、提高生产效率,促使制造业对工业自动化产品需求的进一步提升。

  国际领先的工业传感器企业起步较早,积累了丰富的技术和生产经验。相较而言,我国工业传感器产业起步较晚,尽管近几年来在国家的大力支持下得到了快速发展,但与国际领先企业相比仍存在较大差距。当前,全球及中国工业传感器市场尤其是高端工业传感器领域仍由国际企业占据主导地位。为应对激烈的国际竞争,国内企业未来仍需投入大量研发资源,不断提升技术创新实力,增强企业竞争力。

  工业传感器行业属于典型的技术密集型行业,在研发、设计等方面对于专业化人才的研发能力、技术水平及经验积累等有着较高的要求。近年来,得益于国家层面的大力支持,工业传感器行业内已积累了一批优秀的专业人才。但由于我国工业传感器行业起步较晚,相较于国际领先的国家,我国尚存在高端人才供不应求的情形。随着我国传感器产业的快速发展,行业的人才需求缺口将进一步扩大,在一定程度上抑制了行业企业的发展。

  随着人工智能、5G、大数据、AR/VR、云计算等信息技术的快速发展,智能化成为各行各业发展的重要趋势,工业传感器也迎来新的智能化时代,以更好地支撑各产业的智能化发展。工业传感器的智能化通常是通过在传感器中内置微处理器,使其具有自动检测、自动补偿、数据存储、逻辑判断、功能计算等功能。经过近年来的发展,智能传感器在自主感知、自主决策等方面的能力不断提升,智能化水平持续提高。尽管目前我国的大多工业传感器企业仍需通过低价机制抢占中低端市场,但在国家政策的鼓励下,近年来我国已涌现出如索迪龙、宜科电子及兰宝传感等一批以研发智能化、小型化工业传感器为发展方向的高新技术企业。随着我国工业自动化制造产业链的不断完善、工业智能化需求的持续提升、工业传感器领域人才技术储备的稳步增长,我国工业传感器行业的智能化及高端化趋势将进一步加快。

  工业传感器作为工业物联网、第四次工业革命等产业发展的基础核心部件之一,对工业自动化产业乃至国家工业建设的发展具有重要影响,但长期以来我国工业传感器进口依赖程度较高,不利于我国工业自动化和信息技术产业发展创新,因此工业传感器的国产化需求十分迫切。近年来,在国家政策的大力支持下,我国工业传感器产业受到重点关注,行业内涌现了一批优秀的国产厂商,逐步形成涵盖研发、设计、生产、应用的完整产业体系。未来,在国家的倡导引领下,国内工业传感器技术将不断进步突破,工业传感器的国产化进程将进一步加快,进口替代趋势显著。

  小型化或微型化是精密设备发展的大趋势,工业传感器也不例外。随着设备的小型化、精密化,市场上对能够在微小空间内高精度运作的微型工业传感器的需求将日益增长。小型化的工业传感器设计也能在有效降低产品成本的同时减少能耗,帮助下游终端客户进一步降低生产成本。

  工业传感器行业具有技术密集型特征,对行业内企业在专利储备、生产技术、制造工艺等方面的积累要求较高,需要企业具备完善的研发体系及生产体系。同时,工业传感器核心技术需要涉及诸如物理学、微电子学、材料科学等众多学科,对研发人才的综合知识水平有较高要求。目前,行业高端人才均需在企业经过长时间的专业培养,并积累丰富的实践经验。因此,行业内企业核心技术的积累及人才体系的搭建,对新进入者构成了较高的壁垒。

  由于下游市场需求变化较快,对工业传感器产品的创新迭代要求较高。行业内企业在研发设计、生产线建设以及销售网络布局等方面都需要持续不断的投入,这对于企业的资金实力提出了较高要求。同时,资金充足的企业可以提前布局前沿技术和新的使用场景,并根据市场需求变化随时进行研发创新、产能调整以及销售推广,更容易抓住新的商业机会。因此,较大的资金投入规模对行业新进入者形成了较高的资金壁垒。

  工业传感器在各工业领域都有广泛应用,品类众多,近年来我国工业的快速发展为本行业带来了庞大的市场需求。与此同时,各领域客户由于使用功能及使用场景等的不同,对工业传感器的种类、性能、外观尺寸等需求也千差万别。为满足不断扩大的客户群体需求,并控制生产成本,规模化生产是业内企业谋求长远发展的必经之路。与此同时,各领域客户差异化极大的产品需求,也要求各工业传感器厂商必须不断提高自身柔性化生产能力,以保障在品质稳定的前提下及时交付大规模订单。较高的规模化及柔性化生产能力需要工业传感器企业在产品开发、工业设计、产线布局、产线设备改造、人员培训等多个方面长期投入和磨合,非新进入者短期内可以达到。

  工业传感器作为工业设备感知外界信息的主要部件,其性能优劣、可靠性及稳定性对工业生产存在至关重要的影响。因此,下游规模较大的客户,出于自身生产效率、产品品质、生产安全及品牌形象等因素的考虑,对供应商的选取标准也较为严苛,通常需要经过资料审核、打样、送样等多个环节,一般需要耗时半年以上才能进入供应链,再经历较长的磨合期才可确立稳定合作关系。合作关系一经确立,下游客户考虑品质稳定、切换成本等因素,将不会频繁更换供应商,在一定程度上为新进入者设置了障碍。同时,新进入本行业的企业往往由于技术水平、产品品质、品牌知名度、生产规模等方面存在一定劣势,短期内难以取得与大客户的合作机会。

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