生產工具是反映一個時代生產力水平的重要標志。馬克思曾在《資本論》中表述：勞動手段是人類勞動發展的分度尺，并且也是勞動所在的社會關系的指示器。自古以來，人類創造了許多通過自動裝置減輕或代替人力勞動的機械，也在無形中推動著生產關系的變遷，從人力驅動、畜力驅動，到蒸汽驅動、電氣驅動、互聯網驅動、數字驅動，一次次革命是“人”在生產中主導作用逐漸增強的體現，更是人類智慧逐步脫離基礎勞動，實現更高層次應用的輝煌成就。
一、生產力變遷歷程中的自動化基因
自動化技術是緊密圍繞著生產需要而形成和發展起來的，通過機械化變革，人在工業中的位置逐步從工具化向主導創造的角色轉變，這一理念至今仍在探索和發展中。
中國古代，發明了自主計時的銅壺滴漏、利用齒輪傳動來指明方向的指南車、借助空氣動力的走馬燈等。1637年，明代著名科學家宋應星著《天工開物》一書。全書收錄了農業、手工業，諸如機械、磚瓦、陶瓷、紙、兵器、火藥、紡織等生產技術，是世界上一部關于農業和手工業生產的綜合性著作，其中記錄了大量專用生產工藝裝備。
十七世紀的歐洲，隨著生產的發展，也相繼出現了多種自動裝置。1642年，法國物理學家發明能自動進位的加法器；1657年，荷蘭機械師利用鐘擺理論發明出鐘表。十八世紀，隨著資產階級通過“光榮革命”及議會制完全確立了統治地位，為進一步提升生產效率，早期的資本家使用水利、畜力來驅動生產工具，工場手工業資本主義經濟得到大的發展。
十八世紀末十九世紀初的英國，為了從礦井里抽水和轉動新機械的機輪，急需一種新的動力之源，一系列發明和改進后研制出適宜大量生產的蒸汽機，實現了以機器代替人力，完成了一場以大規模工廠化生產取代個體工場手工生產的革命。
二十世紀以來，自動化技術進入理論形成的關鍵時期。為解決軍事上提出的火炮控制、魚雷導航、飛機導航等技術問題，以分析和設計單變量控制系統為主要內容的經典控制理論形成。1946 年，美國福特公司首先提出用“自動化”一詞來描述生產過程的自動操作，并于1947年建立了一個生產自動化研究部門。
20世紀50-60年代，經典的控制理論已難以解決諸如航天工程等重大研究課題。以很大值原理、動態規劃和狀態空間法等為核心的現代控制理論出現。與此同時，模式識別和人工智能發展起來，智能機器人和專家系統逐漸成熟。
70 年代中期，自動化的應用開始面向大規模、復雜的系統，如大型電力系統、交通運輸系統等。大型項目不僅要求對現有系統進行控制和管理，更重要的是對未來的運籌。在此大背景下，研究在結構上和維數上都具有復雜性的系統自動化和有效控制理論應運而生。
80年代至今，隨著計算機網絡的迅速發展，自動化不再局限于生產單元，各類信息管理系統、辦公自動化及決策支持系統的出現，讓人們開始綜合利用傳感技術、通信技術、計算機、系統控制和人工智能等新技術和新方法來解決所面臨的各類經營和管理問題。
“自動化”一詞從早期提升生產效率的過程控制手段到成為當前對生產運營結果的定義。其技術和理論的發展歷程均充分體現了人們在擴展器官功能方面的不斷探索和追求。它代表著現代科學體系在工業上的綜合運用，是衡量一個國家工業水平的核心指標之一。
二、中國自動化的起步及發展
自動化不是一個單一的專業，在漫長的科學發展歷程中，自動化所包含的技術理論從早的機械控制不斷擴展延伸，形成當前以控制理論為根基，以電子技術、電力電子技術、傳感器技術、計算機技術、網絡與通信技術為主要工具的交叉學科。在應用范圍上，從以提升生產效率為目的工業自動化，擴大到辦公自動化、管理自動化、機器人等各行各業。在西方控制自動化發展迅猛的時期，中國正掙扎在民族生存的斗爭中。新中國成立后，中國才進入到平穩的發展階段。
1961年，在錢學森、沈尚賢、鐘士模、陸元九、郎世俊等老一輩科學家的共同倡議下，中國自動化學會正式成立，拉開了中國自動化事業起步、發展、騰飛的序幕。與美國、德國、日本等工業發達國家相比，我國自動化行業起步較晚，自動化設備研發、生產水平相對較低。
開放以來，借助人口紅利及政策助推，中國快速建立起相對完整的制造產業鏈，并一躍成為全球第二大經濟體，這在很大程度上促進了自動化裝備產業的迅速發展。根據Miconex中國大的測量儀器儀表及自動展覽會統計，2000年，國內自動化及自動控制系統的市場容量僅為22.5億美元，約187億元人民幣；2010年，十年間，該數據上升至700億元人民幣，復合增長率超過10%。2020年新冠疫情席卷全球，雖導致國際經濟整體趨勢下滑，但中國的自動化產品市場卻不減反增。根據華經產業研究院的研究報告顯示，2020年，我國工業自動化行業市場規模達到1895億元，2021年為1976億元，預計2022年將進一步超過2000億元。
市場容量的快速增長推動著中國在國際貿易中的地位上升，自2010年起，中國連續11年成為世界大的制造業國家。“十三五”期間，中國工業增加值由23.5萬億元增加到31.3萬億元，高技術制造業增加值平均增速達10.4%，成為擁有41個工業大類、207個工業中類、666個工業小類，世界一個較完備工業體系的國家。
然而，中國距離制造強國還有一定的差距。根據此前業界研究，制造強國需達到四個關鍵指標，即規模大、質量效益好、結構優和可持續。就現階段而言，國內工業品質量仍需進一步提升，勞動生產率與發達國家相比仍然有較大的差距，同時，經濟結構、產業結構的合理性亟待進一步加強，在可持續發展方面尚有較大的空間。隨著外部環境不確定因素頻發，在技術、材料、裝備方面的“卡脖子”暴露出中國在產業鏈、供應鏈及自動化水平上的短板。
三、中國自動化行業的現狀及痛點
自動化，主要指對生產、經營過程中全部工序進行少人化的操作，按其發展階段為半自動化時期，即人機系統，部分采用自動控制和自動裝置，部分由人力控制，中國當前大部分制造企業仍停留在半自動化的階段。在半自動化基礎上，生產過程如上料、下料、裝卸、質檢等所有工序均不需要人工進行操作，機器可以連續地、重復地自動生產的狀態則稱為全自動化。
工業自動化中主要由四類產品組成：“中樞神經”自動化控制系統，信息記錄傳輸功能的自動化儀表，實現數據分析、控制、優化、信息整合的工業軟件，流轉用于決策的企業綜合管理信息系統。產業鏈上游企業主要為自動化硬件及系統軟件的制造商，中游企業為系統集成及產品的分銷商，工業自動化產品的下游需求主要來自OEM型市場和項目型市場。當前，中國工業自動化OEM型市場需求占總市場需求的51%，產業結構整體還處于中低端水平，要獲得進一步發展面臨較多痛點制約。
近十年，中國自動化市場規模增長受全球經濟影響呈現出明顯的周期性。2011年、2014年、2017年都是市場增長非常迅速的年份。其中，2017年，國家智能制造2025政策出臺、美國蘋果公司進入投資大年、新能源鋰電需求市場快速爆發等利好因素帶動了全產業3.6%的增長。而隨著2019年中美貿易戰爆發，全球經濟貿易增速明顯放緩，自動化需求市場當年下降4.3%。2020-2022年，疫情爆發之后，以口罩機為代表的疫情自動化市場拉開了號角；智能化、無人化、遠程辦公等產品概念相繼推出；“碳中和、碳達峰”的大背景下，新能源行業迎來了又一輪高速增長；智慧醫療、半導體等先進領域制造業對設備的自動化提出了更高的要求。多元化的需求推動自動化市場規模呈現20%以上的年增長趨勢。
由此可見，自動化中下游行業對終端項目市場、國家產業政策具靈敏性。2022年，隨著疫情帶來的相關產品自動化市場逐步消解，全球經濟增速進一步放緩等因素，主要OEM及項目市場，如電子、機床、建筑、工程機械、紡織等行業均進入下行通道，自動化市場的預期也因此出現明顯回落。根據MIR DATABANK數據顯示，2022年工業自動化市場預期增長僅為0.3%。
在制造業高度繁榮的今天，自動化關乎國計民生的各個行業。上游產品制造商、自動化系統服務商、從事自動化工程或機器制造的系統集成商、行業設計院、自動化產品代理商等多種企業形式共同組建了中國自動化產業群。對于這個多元、復雜的領域而言，市場方向的變化和技術的更新迭代將直接影響著自動化企業的經營發展。由于應用行業廣泛，尤其是中游及下游的工業自動化服務供應領域，行業內企業難以走向完全的標準化，加之離散型的競爭格局，致使中國自動化行業集中度始終較低。
自動化產業鏈上游硬件及軟件供應領域，國外品牌依然占據主要地位。在傳感器市場，美國、德國、日本企業的發展規模和水平處于全球領先，全球市場份額合計占到近七成。中國雖已孵化出不少傳感器企業，但汽車傳感器、高端化學類氣體傳感器、光線傳感器、環境檢測傳感器及工業控制領域儀器儀表傳感器的進口率仍超過90%；在伺服系統領域，我國仍處于追趕狀態，外資品牌仍然占據國內伺服電機65%以上的份額，對精密度要求高的設備儀器基本被德國、日本等海外龍頭企業壟斷;在人機界面HIM、制造執行管理系統（MES）等領域，中高端市場基本被歐美及日本企業占據，中國企業更多處在競爭充分的中低端市場。
可以看到，在利潤率較高的上游市場中，國外頭部品牌掌握了技術核心及大部分的中高端市場份額。近年來，國產替代培育了一批國內自主自動化關鍵部件企業，但鑒于入局較晚、基礎較差，更多處于中、低端產品的研發和制造，在產品技術、性能及穩定性方面與國外一線品牌仍有差距。
在產業鏈中、下游，主要依據應用項目的需求，研發、設計并集成制造自動化專機或流水線。核心智能單機設備如二極管蒸鍍機、EUV光刻機等設備的研發制造，主動權和定價權仍掌握在國外巨頭企業手中，他們幾乎壟斷了國內70%的高端設備專機市場。在中低端集成及OEM市場，企業競爭格局恰恰相反，大批中國企業在國產替代的浪潮中迅速騰飛；
從企業工業自動化集成商上市公司的營收維度來看，規模雄踞世第一的中國制造業市場尚未培育出有強大話語權和應用市場的國際巨頭，規模超30億人民幣的企業都很少。目前僅有博眾精工、北方華創、沈陽新松、大族激光、先導智能、贏合科技等少數幾家領軍企業，而絕大多數的工業自動化設備系統集成商（整體方案解決提供商）年營業額都僅在幾千萬到幾億人民幣的規模。
雖然當前自動化中下游市場，中國企業的份額正在逐漸擴大，但因充分競爭，集中度仍然較低。這些設備集成企業，一方面無法掌握核心控制等創新研發要求較高的通用技術，同時服務緊貼應用市場，對應用端的依附性較高，導致其利潤不得不受到兩端擠壓。在激烈的競爭中，也有緩沖區。由于應用端對設備的需求不同，給予設備集成企業無形的行業壁壘，從幾家規模較大的企業可以看出，他們各自穩定在自身所在的細分市場，這在一定程度上減少了競爭的進一步激化。
綜上所述，中國自動化行業的“黃金十年”更多來源于引進成套設備消化吸收，然后進行二次開發和應用。憑借對中國市場及政策的把握，這些工業自動化企業將國外先進的制造理念應用于國內制造業的發展，使得中國制造在短短幾十年內實現了技術追趕。同時，我們須清醒的認識到，中國這種以低成本工業控制自動化為主流的企業分布，在產品穩定性、可靠性和技術突破方面與國外知名企業依然存在著較大的差距。其中，關鍵核心技術匱乏，低水平重復異常突出，令整體市場仍呈現“低端自給自足，中端受制于應用市場，高端依賴進口”的局面。
四、中國自動化行業的未來展望：數字化轉型助推行業實現彎道超車
2022年8月，云南昆明舉辦了2021中國自動化大會。大會集中展示了一批中國自動化創新成果。六十年來，中國自動化行業已成長為一棵根基深厚、枝繁葉茂的參天大樹，孕育產生了許多新興學科，在空天科技、深地深海前沿領域、軌道交通、生物醫療、智慧農業、社會治理等方面發揮著不可替代的作用，取得重要突破。
從半自動化的人機協同，到全自動的去人化生產線，機械替代人工是實現信息數據化、數據抓取、數據整合、數據計算、數據分析的重要基礎。伴隨云計算、大數據、人工智能、區塊鏈這幾大關鍵數字技術的快速發展成熟，數字化及智能化已強勢進入大眾的視野。數據顯示，全球第三產業的數字經濟滲透率平均為39.4%，中國第三產業該數據為驚人的40.7%。然而，在第二產業的工業領域中，全球的數字經濟滲透率為23.5%，而中國的該數據僅為21%，在全球處于中位水平。可以窺見，數字經濟在第二產業的貢獻率還有相當大的進步空間。
2021年工信部會同有關部門起草了《“十四五”智能制造發展規劃》 （征求意見稿），并于同年4月14日面向社會公開征求意見。征求意見稿明確，到2025年，規模以上制造業企業基本普及數字化，重點行業骨干企業初步實現智能轉型。到2035年，規模以上制造業企業全面普及數字化，骨干企業基本實現智能轉型。
數字化的根基為“萬物數碼化”，即將各類信息轉化為數據的形式并記錄保存用以分析決策并最終賦能到全部生產經營流程中。通過“數據+算法”的加持，“數據決策”逐步代替傳統的“經驗決策”，即運用大數據分析手段，對數據資源進行挖掘和分析，從而形成決策建議與實施方案，為探索未知、求解問題提供新的思維方法。
在這個過程中，工業自動化關鍵零部件及集成設備幾乎無處不在。萬物互聯的工業場景下，底層邏輯依然是通過深度學習形成的規律性預判并自主指導工業產線的自主化運轉。這場轟轟烈烈的生產變革，無論從政策環境、人才結構、全球貿易格局等外部因素，還是技術應用經驗、創新研發趕超等產業內因，中國自動化行業都具有得天獨厚的優勢。
2021年國務院發布第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要，標志著數字化轉型正式上升為國家明確的政策方向。近年來，工信部、國資委等相繼出臺推動“數字化轉型”的政策文件，31省市全面推動數字技術與實體經濟深度融合。
與此同時，在“碳中和、碳達峰”的時代背景下，新能源行業進入又一輪的快速發展通道，掀起鋰電、光伏、風電等新能源行業的擴產潮，為數字化轉型下的工業自動化提供成長必要的市場空間。
博眾精工研究院認為，除此之外，以下幾個要素也可能促進中國自動化行業進入快速發展期：
（一）中國制造強國的國家戰略呼喚自動化行業的先行崛起；
一個國家的工業實力本質上還是取決于裝備：科學研究肯定是一個國家工業實力的重中之重，但科學家再厲害，把研究搞出來之后，一定需要靠裝備去把它大規模生產出來，二者缺一不可。特別是高端產品，或者是有高附加值、有精密度要求、有科技含量的產品，就更加需要裝備制造。而且這些高端產品能推向市場實現更好的應用，那也必須靠裝備業的先行崛起，它才能夠得以大規模的生產。就像七納米芯片終勝出的品牌變成了阿斯麥，其實尼康在芯片上可能比阿斯麥還領先。但因為阿斯麥首先做出了七納米的裝備，他攻克了這個產品的一個制造環節，結果就占據了制高點。
所以這種裝備的崛起，特別是高端產品背后的裝備崛起，其實也是一個國家自動化集成商的實力體現。就像阿斯麥，他其實也是一個自動化設備的集成商：他自己不造一個零件，全世界買零件，然后自己把它們組裝起來。當然，它的核心能力主要體現在設計上，他通過設計能力就能把這個設備所需的各種零件組合起來，變成世界先進的一些設備。這種類型的設備集成商和高端的自動化服務企業，其實也是一個國家不可或缺的戰略資源和實力體現，也是需要大力要扶持的行業。
（二）中國多年在研發領域的投入為自動化水平在一些領域的趕超奠定了良好基礎；
據科技部等部門在今年6月發布的相關數據看：十年來，我國科技投入大幅提高，全社會研發經費從1.03萬億元增長到2.79萬億元，居世界第二位；研發強度從1.91%提高到2.44%，接近經合組織（oecd）國家的平均水平；基礎研究經費是十年前的3.4倍，達到歷史高值。科技人才隊伍不斷壯大，2021年研發人員總量預計為562萬人年，是2012年的1.7倍，穩居世界第1位；每萬名就業人員中研發人員數量由2012年的42.6人年預計提高到75.3人年。科技產出量質齊升，2021年高被引論文數為42920篇，排名世界第2位，是2012年的5.4倍，占世界比重為24.8%，比2012年提升17.5個百分點；每萬人口發明專利擁有量從2012年的3.2件，提升至2021年的19.1件；pct專利申請量從2012年1.9萬件增至2021年6.95萬件，連續三年位居世界首位；2021年技術合同成交額達到37294億元，是2012年的5.8倍，占gdp比重達到3.26%。在加強科學技術普及方面，公民具備科學素養的比例由2010年的3.27%提高到2020年的10.56%。
美國哈佛大學發布報告稱，中國在科技領域的成就正變得越來越強，部分領域已經成為先驅者。在自動化行業，中國創新技術在某些領域正在實現趕超。例如，中國已完全具備人工智能芯片的自主研發的能力，在多個領域創新實現“零的突破”；在數字化賴以生存的通信行業，中國在5G領域標準、專利及基礎建設上已領先世界；量子通信技術，中國更是作為開拓者角色，始終處于世界前列；在激光成型技術方面，中國至少高于美國5年。
（三）出生人口減少及老齡化會增加中國企業的自動化應用；
近年來，隨著出生率的下降和老齡化比例的不斷提高，人口紅利逐步消失，我國的勞動力成本洼地效應逐漸減弱。“用工荒”問題困擾著越來越多的制造型企業。與日俱增的人工缺口及成本壓力，有效促進了企業對工業自動化的需求。與此同時，伴隨新時代下的人才強國戰略。“人”不再僅僅作為資源應用于單一的重復勞動，而更多地作為“資本”被置于更高的戰略地位。未來，將更加注重人才的應用和復合能力，以體現“人”在研發、創新、管理等多方面的價值貢獻及主導性作用。為進一步強化“人”的作用，自動化設備的廣泛使用將成為制造業的必然趨勢。
綜上所述：在機械控制的時代，中國由于種種因素入局較晚沒能占領先機，只能通過學習與模仿推動我國自動化行業及“中國制造”的迅速發展。在賽道轉換到數字化、智能化的今天，中國憑借十余年的布局搶跑，在很大程度上掌握了對未來工業世界設計規劃的能力及話語權，加上先進制造業的等政策利好因素引發的巨大市場應用需求，為中國自動化行業的不斷迭代升級提供了良好的市場機會。自動化的明天將在更多現代科學的融匯中，升華為一個又一個的科技創舉，實現人類對“機械自主決策生產”的追求。中國，也必將在民族偉大復興的進程中完成一場劃時代的蝶變。
當然，從短期來看，2022年受全球經濟下行、疫情封控導致的下游行業需求衰退、芯片缺貨、國際形勢不確定等因素的影響，自動化行業在當下的市場規模增長可能放緩，但是從持續的技術積累和應用完善，中國自動化行業一定會崛起幾家有影響力的品牌。在當下的經濟環境下，如何平衡好研發投入與生存空間、經營規模與盈利能力、市場發展與品牌建設等要素，實現企業可持續發展，在未來市場需求爆發時能夠把握好自身發展空間、為中國制造強國戰略提供應有的支撐變得至關重要。
