1 工業(yè)智能傳感器發(fā)展背景

1.1 發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為各國面向未來(lái)的共同選擇

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)之間的橋梁，它既通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，又通過(guò)模式創(chuàng )新豐富和重塑了生產(chǎn)關(guān)系，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為各國爭相投入的共同選擇，大力加快制造業(yè)的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、平臺化、智能化轉型則是核心所在，通過(guò)高質(zhì)量、突破性的技術(shù)革命降低人工依賴(lài)，以充分發(fā)揮人的價(jià)值，減少無(wú)效勞動(dòng)，推進(jìn)各國工業(yè)社會(huì )的高質(zhì)量、高效率和可持續發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)圍繞工業(yè)現場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化、企業(yè)運營(yíng)及產(chǎn)品優(yōu)化、社會(huì )化生產(chǎn)的資源優(yōu)化配置與協(xié)同三大應用場(chǎng)景，能為工業(yè)企業(yè)帶來(lái)強化安全和降低成本、產(chǎn)品及服務(wù)優(yōu)化、供應鏈優(yōu)化、創(chuàng )造新模式和新價(jià)值四方面的成效。

圖1 三大應用場(chǎng)

圖2 四大應用成效

1.2 隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)智能傳感器時(shí)代加速到來(lái)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完成的關(guān)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(tài)系統的智能系統尤為重要。工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)傳感器的進(jìn)步和迭代，隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0和智能制造的快速發(fā)展，應用需求越來(lái)越細分垂直化、碎片化，快速升級迭代的智能傳感器正驅動(dòng)著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端的變革，工業(yè)傳感器也正在加速進(jìn)入“工業(yè)傳感器4.0”或工業(yè)智能傳感器時(shí)代。

圖3 工業(yè)智能傳感器的發(fā)展演進(jìn)

2 工業(yè)智能傳感器的生態(tài)系統

工業(yè)智能傳感器在現代工廠(chǎng)中起著(zhù)各種各樣的作用。除了為過(guò)程控制提供數據外，它們還有助于質(zhì)量評估、資產(chǎn)跟蹤，甚至工人安全?；谠朴嬎愕姆治鲕浖腿斯ぶ悄艿某霈F也允許使用傳感器數據，通過(guò)流程優(yōu)化和預測性維護來(lái)降低生產(chǎn)成本。

工業(yè)智能傳感器采集的數據經(jīng)過(guò)聯(lián)網(wǎng)應用后，就可以用于從供應管理到全球生產(chǎn)資源協(xié)調等各種用途。各種類(lèi)型的工業(yè)傳感器正在不斷改進(jìn)和優(yōu)化，以滿(mǎn)足以上使用目的。最常見(jiàn)的工業(yè)智能傳感器類(lèi)型有：照明、溫度、運動(dòng)、位置、存在、視覺(jué)、力、流、化學(xué)成分等。幾乎每一種工藝或環(huán)境條件都有與其適配的工業(yè)傳感器類(lèi)型。

工業(yè)智能傳感器集成了信號調理、MEMS技術(shù)和固件，從而能夠滿(mǎn)足工業(yè)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(kāi)發(fā)負擔，對于優(yōu)化和降低工業(yè)運營(yíng)成本具有巨大的潛力。

圖4 工業(yè)智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

3 全球工業(yè)智能傳感器發(fā)展環(huán)境

3.1 智能傳感器市場(chǎng)增速較快，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展奠定了產(chǎn)品基礎

受汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化、醫療、環(huán)保、消費等領(lǐng)域的智能化、數字化市場(chǎng)需求的持續帶動(dòng)，2020年全球傳感器市場(chǎng)規模保持穩步增長(cháng)，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展奠定了產(chǎn)品基礎。2020年，智能傳感器市場(chǎng)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(chǎn)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(chǎn)基地，占比超過(guò)70%，而亞太地區（如中國、印度等）仍將保持較快的增速。

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖5 2018~2023年全球傳感器及智能傳感器市場(chǎng)規模

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖6 2020年全球智能傳感器產(chǎn)業(yè)結構

3.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展提供了應用場(chǎng)景

疫情防控時(shí)期，各國企業(yè)數字化轉型腳步普遍加速。相較而言，發(fā)達國家工業(yè)經(jīng)濟基礎堅實(shí)、技術(shù)基礎雄厚、創(chuàng )新能力強勁。美國、歐洲、亞太地區是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)區域，其中美國企業(yè)優(yōu)勢顯著(zhù)，GE、微軟、羅克韋爾、亞馬遜等巨頭積極布局，加之各類(lèi)初創(chuàng )企業(yè)著(zhù)力前沿創(chuàng )新，有望助力美國保持行業(yè)主導地位。而歐洲工業(yè)巨頭如西門(mén)子、博世、ABB、SAP等憑借自身在制造業(yè)的基礎優(yōu)勢亦進(jìn)展迅速。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，為工業(yè)智能傳感器的發(fā)展提供了應用場(chǎng)景。

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖7 2018~2023年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規模

4 全球工業(yè)智能傳感器市場(chǎng)分析

4.1 從企業(yè)產(chǎn)品布局來(lái)看，壓力、液位、溫度、光電產(chǎn)品居多

賽迪顧問(wèn)通過(guò)統計30多家來(lái)自不同國家和地區的工業(yè)智能傳感器企業(yè)，以及各企業(yè)的重點(diǎn)產(chǎn)品（共100余種產(chǎn)品類(lèi)型，600余種產(chǎn)品型號）及應用領(lǐng)域，來(lái)對全球市場(chǎng)情況進(jìn)行分析，從各家產(chǎn)品類(lèi)型的統計結果來(lái)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(jué)/圖像、振動(dòng)。從企業(yè)分布來(lái)看，美國企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型主要集中在編碼器、振動(dòng)、溫度、超聲波傳感器，日韓企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型主要集中在視覺(jué)/圖像、編碼器和接近傳感器，歐洲企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型主要集中在流量、接近、超聲波傳感器，中國企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型則主要集中在壓力、溫度、加速度傳感器。

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖8 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場(chǎng)按產(chǎn)品類(lèi)型劃分產(chǎn)品數量占比

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖9 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場(chǎng)按產(chǎn)品類(lèi)型劃分各國產(chǎn)品數量占比

4.2 從產(chǎn)品應用領(lǐng)域來(lái)看，生命科學(xué)與健康、機械加工制造、汽車(chē)領(lǐng)域較集中

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

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖10 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場(chǎng)按應用領(lǐng)域劃分產(chǎn)品數量占比

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2021年6月

圖11 2020年全球工業(yè)智能傳感器市場(chǎng)按應用領(lǐng)域劃 分各國產(chǎn)品數量占比

5 工業(yè)智能傳感器發(fā)展展望和建議

作為新基建的重要組成部分，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，給工業(yè)智能傳感器帶來(lái)巨大的發(fā)展機遇，與此同時(shí)也面臨著(zhù)多場(chǎng)景、低成本、低功耗、安全、可靠等諸多挑戰，因此，工業(yè)智能傳感器及傳感系統企業(yè)需抓住機遇，找準定位，加快技術(shù)創(chuàng )新，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)，進(jìn)一步助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展。

5.1工業(yè)智能傳感器發(fā)展展望

（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新基建的建設帶來(lái)巨大的市場(chǎng)機遇

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新基建重要組成部分之一，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的全面推進(jìn)和落地執行，必定助力傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)生全方位、深層次、革命性的變革。工業(yè)智能傳感器為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運行提供所需的關(guān)鍵信息及測量數據，也將迎來(lái)巨大的市場(chǎng)機遇，隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景逐漸向廣度和深度拓展，更多的功能和設計細節將會(huì )出現，工業(yè)智能傳感器將在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應用。

（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展要求推動(dòng)工業(yè)智能傳感器的技術(shù)創(chuàng )新

工業(yè)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(yè)智能傳感器各階段產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，促進(jìn)工業(yè)智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)快速成長(cháng)，應不斷提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層設備的感知能力，加快感知技術(shù)的大規模部署。推動(dòng)工業(yè)智能傳感器制造、設計開(kāi)發(fā)、優(yōu)化迭代等各環(huán)節的技術(shù)創(chuàng )新。

（3）工業(yè)智能傳感器將向著(zhù)工業(yè)智能感知系統加速演進(jìn)

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

（4）工業(yè)智能傳感器的安全性和可靠性等級將逐步提高

工業(yè)智能傳感器正逐漸普及，但很多工業(yè)和企業(yè)智能化設備存在大量安全漏洞，為保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數據安全和防止數據泄露，應用場(chǎng)景普遍提升了工業(yè)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(mén)檻，以充分保障數據的安全可靠性。

5.2 工業(yè)智能傳感器發(fā)展建議

（1）立足全球視野找準定位把握機遇實(shí)現自身價(jià)值

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的不同階段對智能傳感器要求差別亦不同，工業(yè)智能傳感器及傳感系統企業(yè)需要有全球化的視野，應找準自身定位，瞄準工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，識別工業(yè)智能傳感器產(chǎn)業(yè)的藍海市場(chǎng)，提純有效市場(chǎng)，實(shí)現最終的產(chǎn)值和利潤。

（2）加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)

對于政府及產(chǎn)業(yè)載體，應基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用市場(chǎng)需求，積極提升產(chǎn)業(yè)配套能力，鼓勵建設產(chǎn)業(yè)集聚園區，大力推動(dòng)公共創(chuàng )新平臺共建，積極導入新設計，引入新工藝，加快產(chǎn)品轉化。充分強化市場(chǎng)應用對產(chǎn)業(yè)的需求牽引作用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)合作，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游。以多種政策激勵應用廠(chǎng)商通過(guò)投資入股、商業(yè)合作、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等創(chuàng )新方式參與智能傳感器的研發(fā)與制造。

（3）提升系統整體解決方案能力擴大產(chǎn)業(yè)化應用

對于企業(yè)和投資機構，需把握住新興應用領(lǐng)域帶來(lái)的新增市場(chǎng)空間，從應用技術(shù)、解決方案等層面著(zhù)力提升競爭力，以應用需求為牽引，在產(chǎn)品軟硬件、安全工具、網(wǎng)絡(luò )、存儲和系統集成等方面進(jìn)行整合，給出整體系統解決方案，帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（4）注重開(kāi)發(fā)智能傳感器的新原理、新技術(shù)、新材料

對于科研院所和企業(yè)，應注重研究集成化、無(wú)線(xiàn)能量、軟件算法更新等技術(shù)，不斷增加智能傳感器的功能種類(lèi)，促使工作模式更加智能，實(shí)現多領(lǐng)域復雜環(huán)境的應用，通過(guò)數據采集類(lèi)型及領(lǐng)域的拓寬，推進(jìn)不同領(lǐng)域間的數據共享，促進(jìn)智能化水平提升。

（以上內容整理自《2021賽迪顧問(wèn)工業(yè)智能傳感器白皮書(shū)》）

 摘自《自動(dòng)化博覽》2022年9月刊