传感器助力工业互联网转型升级

2020-08-06 10:25:55
电子发烧友
工业互联网
新基建
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数字化转型需要依赖与数字化相关的基础产业,如数据信息采集、传输、处理相关的基础产业,同时也是计算机、通信、传感器等信息技术基础产业的支撑。由此可见,以大数据中心、5G、传感器、人工智能等为代表的信息数字化基础设施是“新基建”发展的核心。

近期,“新基建”成为社会各界普遍关注和探讨的热点议题。新基建涉足七大领域,主要包括5G基站建设、特高压、城际高铁和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等。与传统基建不同,“新基建”在多产业、多技术深度融合方面体现出更多特性,随着“新基建”的实施,5G、3D/虚拟技术、物联网、大数据、云计算、人工智能、新材料等先进技术将融合得更加紧密。感知技术无疑是大数据中心、人工智能、工业互联网所具有的关键共性技术。

传感器助力企业数字化转型升级

自新冠疫情阻爆发后我们可以清楚地看出数字化转型的必要性和紧迫性。数字化转型需要依赖与数字化相关的基础产业,如数据信息采集、传输、处理相关的基础产业,同时也是计算机、通信、传感器等信息技术基础产业的支撑。由此可见,以大数据中心、5G、传感器、人工智能等为代表的信息数字化基础设施是“新基建”发展的核心。面向数据采集的传感器、无线传输数据的5G、人工智能计算为代表的智能计算将成为贯穿“新基建”全过程的基本要素。

工业生产中,传感器的作用越来越重要,特别在万物互联的趋势下,传感器得到了前所未有的重视。传感器作为智能制造的基础,在自动协作应用程序中为制造商提供了高度的可靠性和灵活性。同时,智能传感技术可帮助制造商集成各种数据,并将其转换为可操作的信息,以实时优化自动化任务。通过为传感器添加“触觉”和“感觉”,制造商可以避免由于错误而导致的重复工作,从而节省了人工并降低了自动化和生产成本。

由于国内应用需求的增大,中国的传感器行业发展迅速。在这次疫情防控和整个医学行业中传感器技术也发挥了重要作用。在疫情的预防和控制中,传感器不仅在红外温度测量、呼吸机中起着重要作用,而且在ICU病房和氧气室中的隔离区的环境监测中起着重要的辅助作用。

先进的传感器促进了现代工业自动化的转型。传感器可以检测诸如光线、温度等和影响点之类的变量,这些变量是影响制造商成功完成自动化任务的关键因素。因此传感器现在以各种方式广泛用于工业自动化中,并且它们的应用非常多样化和通用。对于不同类型的生产任务,制造商可以选择不同的传感器来满足检测要求,如工采网代理的各种气体传感器、压力传感器、温湿度传感器、位置和距离传感器等。传感器根据作用不同,应用非常广泛。

我国传感器企业多处于小规模生产阶段

长期以来,我国传感器产业化未能受到高度重视。这与市场对传感器的巨大需求,及其所发挥的重要作用是不相匹配的。我国传感器企业多处于小规模生产阶段,存在工艺老化、结构不合理等问题,缺乏产业化生产的基础条件。核心技术与产品停留在实验室或小批量生产的初级阶段,难以形成规模效益。目前国内有大约1700多家企业、大专院校、科研机构,不同程度地涉及传感器的研发、小批量生产制造。由于非专业、非主营传感器的企业比例较高,导致对传感器的重视程度不够,因此,产值过亿元的企业仅占总数的5%,产品种类齐全的专业厂家不足3%。与国外相比,我国传感器企业在产品品质、工艺水平、生产装备、企业规模、市场占有率和综合竞争能力等方面存在较大差距,新品研制落后近10年,产业化水平落后10-15年。

国家政策关注度不够也是传感器产业与国际相比存在较大的差距的主要原因之一。

我国在国家战略规划和产业政策上没有将传感器产业提升到相应高度,并予以扶持培育,同时资源配置偏离行业发展需求。长此以往,使得产业分散、规模偏小、缺少龙头企业带动和领军人才的引领,从而导致产业链不完整、产业融合与聚集度不高、产业空心化加重等问题。

突出问题包括以下几个方面:一是资源匹配和关注度不够,同时贷款难、融资成本高的问题长期存在。整体技术装备落后,自动化生产与检测水平较低。而工艺技术装备的投资需求较大,且企业无力进行技术改造和设备能力提升。这会直接影响科研和生产工艺技术整体能力提高,严重影响产业化进程。

二是科技成果转化难度较大,科技研发与产业生产脱节。我国传感器产业的技术创新资源集中在科研院所,而不在企业之中,导致企业自主创新能力不够,形成的科技成果缺乏转化的通道和桥梁,导致成果和产业化分离。加之科研成果与产业化结合机制和体系不够健全,导致产业发展后劲不足。

三是人才流动导向偏离,缺乏领军人物影响力和示范带动作用。首先是基础理论研究和技术开发科研人员偏少;其次是人才培养的专业化、批量化、实用性与传感器产业化偏离较大;再次是人才的流向不能流入多为中小企业的传感器企业当中。这些导致了人才的聚集度不高,缺乏领军人才和优秀企业家的培养和引领作用。

四是企业税费负担过重。传感器产业技术含量较高,人才、技术密集,开发成本大于其他行业,企业负担过重,导致在同等高科技中享有税收优惠政策较少。

五是长期受到进口产品冲击。成熟传感器领域的市场长期被国外企业垄断,导致国内企业在生产规模、品种、质量、价格方面缺乏竞争力,市场反应速度慢,个性化服务能力不足,缺少规模效应等。此外,市场推广与产品销售成本过大,约束条件和要求过多,准入门槛偏高,也是传感器企业进入良性循环的制约因素。

工业互联网对传感器提出新挑战

工业互联网的蓬勃发展,在给传感器带来巨大机会的同时,也对传感器提出了新的要求。数据显示,2018年中国传感器市场规模超过2000亿元。2019年,传感器的应用范围将扩大,市场规模将进一步扩大至2310亿元。中国工业研究院预测,到2020年,中国传感器行业市场规模将超过2500亿元。

工业互联网发展从低级到高级具有明显的阶段性。不管是发展到哪个阶段,都离不开传感器的广泛应用。传感器将向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向发展。首先,工业互联网时代要求万物互联,这要求作为数据汇聚感知的传感器成本要低,只有低成本传感器才能真正实现万物互联。其次,在传感器低成本的要求下,还需要确保传感器感知精度符合工业场景要求,保证感知数据的精准度。再次,工业互联网时代对传感器功耗提出了较高要求,只有确保感知元器件功耗足够低,才能确保实现万物互联下感知终端节能降耗的目标。目前基于生物能、太阳能等供电的感知终端正在不断涌现,为工业互联网时代传感器发展提供了新的技术支撑点。最后,为确保工业互联网的数据安全可靠,目前越来越多的工业场景对传感设备数据安全可靠性提出了高要求。

但是,中国的传感器在信息感知和智能、网络方面仍然相对落后,目前存在低级产业企业规模小,技术创新基础薄弱等问题。不过,值得高兴的是,在过去的几年中,中国一直在加大对传感器发展的支持,尤其是智能传感器行业。“新基建”工业互联网的发展,可以进一步带动传感器市场的发展,我国传感器企业可以借此机会抓住市场机遇,提升企业实力,扩大产业规模。

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