工业互联网是长期趋势，但很难一蹴而就。工控系统是企业数字化的基石，连接、融合、开放是产业的主旋律。

  工控系统的本质是工业自动化系统，属于OT层（Operational Technology）。工控系统通过各子系统，实现对数据实时采集、存储、运算、实时控制输出，从而使生产制造更加自动化、效率化、精确化、可视化、可控化。

  工控系统是传统企业数字化的基石。现代工业网络主要呈“两层三级”状，都依附于工控系统。“两层”即“IT层”和“OT层”，“三级”即工厂级、车间级、现场级。其中，IT层覆盖工厂级，OT层覆盖车间级和现场级。OT层是整体数字化架构中的重要数据来源。

  工控系统产业链上游以元器件为主，中游由五大子系统构成，下游是项目型和OEM型两类市场。本文聚焦中游五大子系统中的控制管理系统，例如SCADA,DCS,PLC。

  下游方面，项目型市场是国产控制管理系统厂商的主要领域，市场规模约953亿元，以化工、电力、石化行业为代表。这类市场自动化进程开始较早，本土企业已形成一系列产品线，具有一定国产化基础。相反，OEM市场对生产精细化程度要求比较高，并且细分行业较多，高端市场基本被国外厂商垄断（OEM市场规模为1100亿元）。

  中国工控系统市场规模空间巨大，整体稳步增长。赛迪预测，2021年工控市场规模为2000亿元，2004-2019年复合增长率为7.3%。

  工控系统市场的成长性主要源于内外部驱动力。外部方面：新冠疫情防治效果分化明显，海外制造业（尤其中低端）订单回流加速；贸易战下，美国对中国高科技技术封锁加剧，国产替代具有战略意义。内部方面：人口红利消失，自动化需求增加；5G、大数据、云计算等国内底层技术发展；《中国制造2025》等政策支持。

  工控系统中的控制管理系统是本文的聚焦点，包括SCADA、DCS、PLC。外资厂商在底层硬件优势较大，国产厂商在控制层有一定基础。

  SCADA——数据采集和监控系统是生产控制的核心，在ERP/MES/PCS架构中起承上启下的作用。应用领域包括电力、冶金、石化、燃气等。2019年SCADA市场规模为111亿元，力控和亚控是国内的龙头厂商，国外主要有Wonderware 的Intouch,西门子的WinCC, GE的iFix。根据调研，近年来，慢慢的变多的国外厂商开始放弃中低端市场，促进国内厂商加速发展。

  DCS——集散控制管理系统是流程工业的大脑。中国DCS市场规模为87.4亿元，化工需求占比最高，为37%。海外厂商最重要的包含西门子、ABB、施耐德、Honeywell，国内厂商以中控及和利时为代表。

  PLC——针对工业的可编辑逻辑控制器是自动化机械控制的关键。2019年中国PLC市场规模为114亿元，小型PLC需求占比为47%。西门子、施耐德、罗克韦尔是强有力的国外厂商，国内厂商以汇川科技为代表。

  SCADA,DCS,PLC都属于工业控制管理系统，功能上在近年来有相互融合的趋势，但是本质上有较大区别。

  PLC是控制部件中的具体产品，主要使用在于现场级，属于逻辑控制，帮助生产线自动化，对控制精度要求比较高。通常被应用在SCADA系统中，DCS系统也会有涉及。

  SCADA和DCS的相同点是都用以实现数据的采集和监控，是软硬件构成的系统级方案。

  SCADA擅长广域需求，对控制精度要求较低，对系统整体稳定性要求比较高，侧重集成和功能，灵活配置，开放性较好。用于测控点分布广泛的生产的全部过程或设备监控较多，如电力、市政、油气等公用事业。

  相反，DCS擅长过程自动化，对控制精度要求比较高，侧重成套性，采取了专用系统，开放性较弱。用于测控点集中的流程行业较多，如石油、化工、冶金。但因为DCS多为成套系统，设备及软件授权费用高，如果I/O点数少于100点，DCS性价比较低。此时也可采用SCADA系统做灵活配置。

  技术方面，SCADA正变得更集成，更开放，推动IT和OT融合。四方面趋势：一国内SCADA正在往中高端迈进；二功能优化，例如加大与第三方软件在模拟仿真、气体管理软件的合作；三加强信息安全保障能力；四向上集成，超越SCADA系统传统范围，支撑聚焦于生产线和车间的透明化运营管理功能，如MES化。

  市场方面，SCADA市场加速发展，以公用事业为主，受政府投资影响大。2014-2018年均复合增长率为6.8%，2018-2023预计年均复合增长率为12%。市场加速发展原因来自四方面：

  一、政府投资的直接驱动——SCADA下游应用中电力、市政、油气、轨道占比最高，依据这一些行业的相关政策，未来受政府投资驱动的确定性较强：国家计划5年投资1.6万亿元，覆盖88%国土，2020年全面形成智能电网；市政和轨道方面预计城镇化率从2015年的56%提高到2025年的66%；油气方面，2015年到2025年间，原油、成品油和天然气管网的铺设年增速分别为3%、7%、10%。

  二、国产替代的政策推动——中国政府鼓励工业公司利用工业自动化技术对工业生产过程来管理、监测，出台了一系列扶持政策，推动工业公司自动化水平的提高。此外，部分行业有明确的国产要求，目前SCADA行业国产化率低于30%。

  三、市场增量需求——一方面车间、设备量逐步扩大，自动化需求增加；另一方面SCADA和MES相互伴随发展；目前SCADA和MES 的行业渗透率分别为21.6%和17.3%，还有很大发展空间。

  四、市场存量改造需求——SCADA系统5-6年为一个周期，有大量基础设施要升级，功能有待变更和升级。

  技术方面，DCS采取了专用网络较多，开放性有限，出现四大趋势：一引入现场总线技术，系统开放程度、兼容性有所提升；二产品逐渐标准化、功能模块化；三逐步应用嵌入式技术将芯片、模块以及小型控制管理系统嵌入产品内部，实现控制一体化；四加强增值服务，如点检服务、维保服务、利旧服务、扩容服务等系列售后服务。

  市场方面，DCS受能源行业影响较大，国产替代龙头效应明显。近年来DCS市场增速较慢，2014-2019年年均复合增长率在0.9%。下游应用中，化工、电力、石化占比分别为37%、24%、19%。国产厂商中控与和利时的市占率不断的提高，排行第一和第三，分别为27%与15%。

  技术方面，PLC在I/O点数、存储、结构方面呈现多向发展，整体变得更专业、更开放、更注重安全。研究之后发现四大趋势：一提高专业度，发展行业垂直型专机，提高功能性、行业适用性（信捷、汇川）；二从小型向中型衍生（汇川AM系列、信捷的XG系列——小批量销售）以及微型化发展；三开放性更高，对网络通信要求更高；四更注重信息安全性能和安全防护机制。

  市场方面，中高端市场被外资垄断，客户对硬件的黏性较强，容易向上集成。小型PLC主要使用在于OEM市场，用于加工制造，市场比较长尾。汇川和信捷是本土厂商的代表；中大型PLC主要使用在于项目型市场，用于实现自动化生产控制、通信和数据处理，市场相对来说比较稳定，集中度较高。该市场竞争者主要有以西门子GE施耐德为代表的欧美大型综合自动化厂商。

  在中美竞争加剧的时代背景下，国产替代战略意义重大。当前生产控制领域的国产化率较低，高端市场由海外厂商垄断。原因来自四方面：一国外工控网络协议占据主流，国内协议难以撼动；二设备厂商依靠网络协议绑定设备，垄断工控领域市场；三国内企业尚未掌握工控核心技术，难以与外资正面交锋；四工控安全事件频发；五中国在数字化建设上对工业软件投入不足。

  国产替代正在进行，已经取得一定阶段性成果。过去十年，工业软件国产品牌的市场占有率提升了10%，达到35.7%。与海外厂商相比，自动化国产品牌在成本、定价、分销、售后服务都体现出较大的优势。

  当前工业网络的现状是IT和OT常年分离，这是过渡到工业互联网的现实阻碍，也是国家倡导“两化融合”（自动化与信息化融合）的产业背景。研究认为“两化融合”会持续一定时间。

  IT和OT区别较大。OT的目的是支持特定任务，管理对象包括泵、阀门和叉车等实物资产，架构上更为定制化，讲求稳定性。工作思路往往是自上而下，从总体需求出发，针对子部件寻找解决办法；IT的目的是支持企业功能，有一定跨行业的通用性，架构上相对标准化，需要更快迭代和适应多种计算发展的新趋势。工作思路往往从个别部件出发构建复杂系统。

  IT和OT融合是迈向工业互联网的中间阶段，研究认为过程比较漫长。根据调研，当前中国工业变革正处于工业自动化补课（2.0），工业信息化（3.0）普及，工业互联网示范（工业4.0）的阶段。而海外工业变革较早， IT和OT融合从1990年开始，直到现在还在进行之中。

  中国要进入全面工业互联网需要克服的阻碍有：一工业场景对稳定性的要求；二组织变革，业务层和技术层需要顶层重构；三虚拟模拟技术尚不成熟，但根据海外经验，这是OT和IT之间管理和技术决策的基础环节；四工控安全是行业痛点，尚未彻底解决。

  制造业面临工控威胁日益严重，产业对工控安全有更大需求。2016年以来各行业威胁指数不断攀升，其中严重及高危的风险占33%。2019年全球勒索软件赎金中，制造业支付额占比62%，达698万美元。2021年5月7日，美国最大的成品油管道运营商Colonial Pipeline遭受了黑客网络公司的攻击，运作被迫中断，美国东部沿海的燃油网络陷入瘫痪。5月9号，美国东部17个州和首都所在的华盛顿特区进入紧急状态，应对勒索病毒的攻击。

  工控安全是全球制造业的痛点。原因主要在于：一众多工控系统年代久远，安全漏洞较多；二传统安全方案立足信息网络，在工业场景中适用性不强；三传统病毒和工控病毒交织（震网病毒），攻击手段多样；四工业环境设备类型多、私有协议多，造成发现预警难、故障调试难。

  纵观海内外自动化厂商，欧美已经诞生若干工业巨头，成为全方位解决方案供应商，而中国企业还在发展阶段早期。目前来看，企业成长路径分为两类：一类是转型解决方案——外资龙头已有成熟应用级解决方案,并向咨询转型，而本土企业还在从产品到解决方案的转型中，如力控科技；另一类是深耕细致划分领域——深耕细分商品市场，依托优势产品切入整机端，如汇川技术；或深耕细分下游市场，建立行业壁垒，如鼎捷软件。

  西门子成立于1847年，是百年老店，它的发展是全球工业发展史的写照。它经历了电气化，自动化，数字化，经过不断的收并购，从产品供应商转型为解决方案提供商。西门子SCADA系统PCS7是当前业内全无缝集成的自动化解决方案，该系统从最底层的PLC发展而来，已有30多年历史。

  施耐德成立于1836年，是全球能效管理和自动化领域的龙头，它的早期收并购侧重于布局行业枢纽。2006年收购了CITECT,2014年以34亿英镑收购了具有Wonderware品牌的AVEVA。CITECT和Wonderware的SCADA系统在如今也是国内主流的中高端海外产品。近年来，施耐德围绕SCADA系统，持续收并购，不断向上集成。连接、开放、融合成为产业高质量发展的主旋律。

  中控技术以DCS起家，覆盖自动化仪表和管控软件，它是国产替代的先行者。其DCS市场占有率从2011年的13%，增长到2019年的27%，在国内排名第一。目前解决方案占比超过8成，优势行业包括石化和化工。

  力控科技是SCADA行业龙头，以组态软件起家，业务覆盖工业2.0到工业4.0——自研产品有企业级实时数据库、工控安全产品、生产制造执行系统MES、能源管理系统等。2017年开始聚焦行业，转型解决方案。当前产品和解决方案的收入占比各占一半，优势行业包括燃气、水务、冶金、光伏、电力、石油等。

  工业互联网是长期趋势，但很难一蹴而就。制造业需要依次经历工业自动化、工业信息化以及两化融合的漫长历程。

  SCADA行业——实现数据的连接和开放，是两化融合的枢纽环节，且国产替代程度较低，市场分散度一般，具备一定技术基础和应用场景；

  安全行业——制造业历来是安全威胁的重灾区，但近年来的驱动力增加了数据网络开放度的提高，国家信创政策和中美竞争加剧。

  发展时间比较久，经验积累较深，且具有标杆案例，经过市场验证的——制造业试错成本高，实践中稳定性和可靠性比技术先进性的优先级更高。

  深耕细分领域的有突出贡献的公司——我国制造业科目众多，隔行如隔山，外加OT层定制化程度较高，细致划分领域龙头能带来额外的收并购机会。

  有研发实力或资金实力的解决方案提供商——我国制造业体量巨大，且尚未出现综合性巨头厂商，参照海外经验，通过研发或收并购来补全产品线是企业转型综合性解决方案提供商的重要路径。

  日前，数篷科技与万国数据签署合作协议，双方将发挥各自优势、共同为公司可以提供跨云跨地域的IT基础设施平台与安全服务。