2021工业互联网关键技术态势分析.docx
《2021工业互联网关键技术态势分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2021工业互联网关键技术态势分析.docx(55页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、工业互联网关键技术态势分析(2021)一、研究范畴(一)技术范畴1(二)专利数据范围2二、工业互联网专利分析2(一)整体专利态势分析21 .工业互联网全球专利申请趋势有所加快22 .工业互联网全球专利技术布局地域多集中在美国和中国33 .外国工业云和工业平台服务商工业互联网专利布局领先4(二)网络互联关键技术专利分析61 .现场总线61.1 现场总线仍掌控较多市场份额,专利应用领域广泛,专利增长放缓61.2 中国现场总线专利应用范围广,欧洲FIELDBUS市场拓展带动专利增多71.3 Siemens把控全球市场,现场总线专利量遥遥领先81.4 现场总线专利主要围绕FieldBUS产生创新92
2、.工业以太网92.1 工业以太网市场快速增长导致申请量持续增长,未来应用领域广泛92.2 中国工业以太网专利占比不断攀升,中国市场步入快车道模式112.3 工业以太网专利外企占优,中国企业和科研院校积极布局.122.4 工业以太网创新聚焦交换机、控制单元、自动化系统和数据采集123.OPCOPCUA133.1 OPC/OPCUA技术专利总量较少但未来有增长空间133.2 中国OPC应用到多个领域且专利全球份额有所提升143.3 外企在OPC0PCUA领域专利布局占优153.4 0PC技术热点多分布在客户端、过程控制、OPC服务器164.时间敏感网络TSN164.2 TSN专利大多布局在美国和中
3、国184.3 TSN专利申请人以国外知名自动化厂商及IT企业为主194.4 TSN技术热点以帧结构、信号和业务流控制为主19(三)网络标识解析关键技术专利分析201 .对象名解析服务ONS201.1 ONS技术全球专利创新放缓,中国专利数量较少201.2 ONS技术专利主要集中在美国211.3 ONS技术全球专利申请人分布较为分散,中国专利权人以本土为主221.4 ONS专利技术布局广泛232 .Handle242.1 HandIe技术全球专利持续创新,动能放缓242.2 HandlB类专利主要分布在美国,中国专利开始增多242.3 Handle技术专利持有人较为分散且各有侧重252.4 Ha
4、ndIe专利技术主要集中在数据处理领域273 .对象标识符OlD273.1 OlD技术专利创新放缓273.2 OID专利主要集中在美国和中国283.3 OID专利持有人类型多样293.4 OID专利技术主要涵盖编码、标签、安全性314 .物联网统一物品编码ECode314.1 ECode专利申请时间较晚,主要集中在2013年314.2 .Ecode属于我国自主可控国标体系,专利多分布在中国324.3 .Ecode专利主要掌握在本土机构手中334.4 ECOde专利方案主要集中在底层技术和应用领域34(四)工业云关键技术专利分析351 .边缘计算/雾计算351.1 边缘计算/雾计算是工业互联网发
5、展的关键要素351.2 边缘计算/雾计算技术主要分布在中美361.3 美国申请人技术较领先,国内企业国际布局意识仍不足371.4 边缘计算技术主要分布于计算器件设备和数据处理等领域.382 .平台即服务PaaS392.1 工业PaaS技术是工业互联网的应用核心且进入快速发展期.392.2 PaaS技术主要分布于中美两国402.3 IBM、MiCroSoft积极在全球布局专利以掌握未来市场412.4 PaaS专利热点聚焦于计算设备、计算环境、用户接口等领域423 .多租户433.1 多租户技术发展迅速,专利申请趋势近年增长433.2 美国的多租户技术专利布局占据优势443.3 SALESFORC
6、E、AMAZON.Microsoft.IBM注重全球布局.453.4 多租户专利主要多租户技术专利主要聚焦于数据库、计算环境等46三、总结建议47(一)总结471 .网络互联472 .网络标识解析483 .工业云49二)总体建议491.提升创新主体知识产权战略意识和能力,广泛开展布局502 .加强人才队伍建设503 .强化知识产权的协同运用50一、Sf究范畴(一)技术范畴本报告是在工业互联网产业联盟推出的体系框架(见图1-1-1)基础上,从网络互联、网络标识解析和应用支撑三大体系入手,分别选取关键技术进行知识产权研究。网络互联体系中选取的关键技术包括:现场总线、工业以太网、OPC/OPCUA,
7、并且由于时间敏感网络(TSN)技术在工业互联网产业发展过程中重要性日益凸显,在网络互联体系内,新增TSN技术并对其专利布局进行态势分析;网络标识解析体系中选取的关键技术包括:对象名解析服务(ObjeClNameService,ONSHandle,对象标识符(ObjectIdentifier,0ID)和物联网统一物品编码(EntityCode,Ecode);应用支撑体系从工业云入手,选取的关键技术包括:边缘计算/雾计算、 平台即服务(Platform-as-a-Service, PaaS)技术和多租户技术。 itvXX OPC/OPUUAOID salesforce.Siemens、Amazon
8、、Symantec、华为、Wal-MartStores和VeritasTechnologieso其中,IBM的相关专利数量最多,排名第一;Microsoft和OraCle的专利多为PaaS和多租户技术;SaIeSfDrCe的专利多为多租户相关技术;Wal-MartStoreS的实力也不容小觑,因为其一方面加强020线上线下融合,一方面强化云计算和PaaS专利布局,在重资产模式下强力发展电子商务,潜力较大,值得关注其专利布局动态。数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-1-3工业互联网全球专利申请人TOPlo在中国积极布局工业互联网专利并且排名靠前的申请人包括IBM
9、、MicrosoftSiemens国家电网、中科院、华为、中兴、Oracle、浙江大学和EmersonoIBM、MicrosoftSiemensOracle和Emerson非常重视中国市场,在中国布局了较多工业互联网专利。中国申请人中,国家电网、华为和中兴在工业互联网方面专利申请态度积极,专利较多,中国科研院校则有中科院和浙江大学,申请的工业互联网专利跻身中国前十。中国:工业互联网专利前十申请人数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-1-4工业互联网中国专利申请人TOPIO(二)网络互联关键技术专利分析1 .现场总线1.1 现场总线仍掌控较多市场份额,专利应用领域
10、广泛,专利增长放缓现场总线在工业自动化系统中广泛应用且成熟,近年来,虽然已有部分支持工业以太网通信接口的现场设备,但仍有大量的现场设备依旧采用电气硬接线直接控制器的方式连接。目前市场上常见的现场总线技术有几十种之多,主要包括Profibus,Modbus,HART,CANopen,LonWorks,DeviceNet.ControlNet.CC-Iink等。经过多年发展,现场总线相关专利总量多,专利申请从核心基础技术扩展到应用类,工业互联网现场总线技术专利全球共计近9500个专利,6564个专利族,2018新增专利多用在核电站、无人驾驶、机器人、油田、冶金、矿山、农业和林业。整体来看,2012
11、-2017年期间现场总线专利的申请进入平稳期。但是,与其他工业互联网网络连接技术相比,现场总线技术普遍存在通信能力低,距离短,抗干扰能力较差等问题,而且总线技术的开放性和兼容性不够,未来越来越影响了相关设备和系统之间的互联互通。随着工业以太网以及TSN技术的快速发展,现场总线领域的专利申请量增长趋势将放缓或下降。现场总线技术专利申请趋势O数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-1现场总线技术专利申请趋势1.2 中国现场总线专利应用范围广,欧洲FlELDBUS市场拓展带动专利增多现场总线全球专利地域分布德国WO5)5% 韩国 2% 日本澳大利亚1%数据来源:各国
12、知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-2现场总线技术全球专利地域分布从专利技术地域来看,截止2018年,中国的现场总线专利全球份额占比仍然稳定保持在60%左右,这是由于中国市场规模大,现场总线应用领域不断拓展所致;在欧洲,以FIELDBUS为代表产品正在迅猛发展和扩大,成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统,FIELDBUS在欧洲市场占有率大于40%,广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电输配电等领域。而美国的现场总线专利则从21%将至12%o部分原因在于在美国,Ethernet/IP已经取代了DeViCeNet的市场份额。L3 Siemens把控全球市场,现场
13、总线专利量遥遥领先数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图22-3现场总线技术全球和中国专利前十申请人排名从申请人持有专利变化情况来看,SIEMENS仍然稳稳占据全球和中国的现场总线专利量排名第一位置,其次是ABB在全球的专利地位也较高,专利排名第二Q施耐德在2018年排名略有下降,而Rockwell布局数量提升,排名全球第三。从中国的现场总线专利申请人排名变化来看,中国科学院沈阳自动化研究所进一步增加相关专利布局,排名位置从第4上升至中国申请人第3位。1.4现场总线专利主要围绕FiekIBUS产生创新现场总线专利热点技术聚焦于数据采集(RS232、远程监控、Can总
14、线、数据采集器)、RS485、FieldBus(网络和协议、通信接口和网关)、FieldDevice和过程控制,与截止2017年底的数据相比,截止2018年底,FieldBus的专利量有所提升,Can总线专利量有所下降。数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图22-4现场总线技术的热点分布2.工业以太网2.1 工业以太网市场快速增长导致申请量持续增长,未来应用领域广泛以太网技术凭借其传输速率高、开放性好、造价便宜等优势,越来越多的在工业领域受到青睐和应用。工业以太网是将以太网应用于工业控制和管理的一系列技术,通过借鉴以太网的帧结构,修改协议和实现方式,实现工业控制信息
15、传输的确定性和实时性。目前主要的工业以太网技术有:PROFINET.Ethemet/IP、HSE、EtherCAT、PowerLink,ModbUS-TCP等。工业以太网技术专利全球共计5776个专利,3552个专利族,2018新增专利多为应用类专利,应用场景较为广泛,包括油田、机器人、农林、工控系统和楼宇等Q工业以太网专利量近年仍然呈现增长趋势,因其逐渐克服实时性、环境适应性、总线馈电等问题,应用范围逐渐拓展,专利量增长势头也超过现场总线,工业以太网用于工业现场设备间通信已成趋势,迅速普及到工控系统各级网络。在一些关键领域,工业以太网的普及已经开始反超现场总线。成为主流网络技术。HMS工业网
16、络有限公司在工业网络市场年度研究报告指出,2018年初就工厂自动化新安装节点而言,工业以太网市场份额已经超越传统的现场总线。工业以太网技术专利申请趋势全球中国数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-25工业以太网技术专利申请趋势2.2 中国工业以太网专利占比不断攀升,中国市场步入快车道模式从专利技术地域来看,截止2018年,中国工业以太网的专利申请量全球份额占比有所下降,2017年相对2016年的40%,提升到67%,2018年下降到58%,但专利申请量占比仍然全球第一。这充分体现了中国市场规模大且未饱和,新增节点不断增加,应用领域不断拓展。工业以太网的市场在未来
17、几年内预计将以30%40%的年复合增长率增长。在中国市场,可能增长率更大,应用前景更加广泛。近些年来,中国工业以太网交换机市场需求量日益倍增,重点应用在了电力和轨道交通领域,市场占有率高达70%o目前市场活跃的厂商大约30家,其中国内企业16家左右。数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-6工业以太网技术全球专利地域分布2.3 工业以太网专利外企占优,中国企业和科研院校积极布局全球:工业以太网技术前十 申请人ROBERT BOSCH中国:工业以太网技术前十申请 人数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-7工业以太网技术全球和中
18、国专利前十申请人排名从申请人来看,SIEMENS非常重视工业以太网技术的专利布局,其全球专利量排名第一,在中国申请的专利排名第二。2018的排名相对2017排名来说,沈自所在中国的工业以太网领域专利布局有所增加,排名上升,同时科研院校在此领域较为积极布局专利,2018年,浙江大学、东南大学的中国排名都有提升。2.4 工业以太网创新聚焦交换机、控制单元、自动化系统和数据采集工业以太网技术专利热点聚焦在工业以太网交换机(层交换机、控制站、电源、网络拓扑)、控制单元(伺服电机、现场设备、数据传输、PLC控制器)、自动化系统、数据采集(远程监控、故障诊断、接口电路、运行状态)、输入输出控制和数据转换。
19、数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图22-8工业以太网技术的热点分布3.OPCOPCUA3.1OPC/OPCUA技术专利总量较少但未来有增长空间OPC/OPCUA(OPC统一架构)是一套安全、可靠且独立于制造商和平台并适用于工业通讯的数据交互规范,是未来时间敏感网络(TSN)的重要支持技术,2017年OPC/OPCUA技术专利全球共计652个专利,516个专利族,2018新增专利数量一百余个,总计763个,604个专利族。当前“TSN+OPC-UA”被视为解决工厂内跨厂商、跨系统信息融合和互操作的最佳方案。预计伴随着TSN技术的发展,OPC相关专利未来有望增长QO
20、PC/OPCUA技术专利申请趋势全球中国数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-9OPC/OPCUA技术专利申请趋势3.2 中国OPC应用到多个领域且专利全球份额有所提升数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-10OPC/OPCUA技术全球专利地域分布从专利技术地域来看,截止2018年,中国的OPC/OPCUA技术专利申请量全球占比进一步提高,从截止2016年底的47%、2017年的53%,提高到了2018年的57%。2018年新增专利多在中国申请,并应用在了物联网、电网、汽车生产、污染治理、监测、包装等领域。这是由于越来越多
21、的中国用户开始关注OPC、越来越多的中国企业对OPC应用提出了具体需求,并将该技术应用到了具体生产中。3.3 外企在OPaoPCUA领域专利布局占优全球:OPC/OPC UA技术前十 申请人沈自所IFISHER-ROSEMOUNT .SYSTEMS INC 东北大学IMETSO AUTOMATION OY中国:OPC/OPC UA技术前十申请 人数据来源:各国知识产权局数据统计:中国信息通信研究院知识产权中心图2-2-11 OPC/OPC UA技术全球和中国专利前十申请人排名目前SiemensABB、ROCKWELL等外企把持OPC/OPCUA专利并且全球排名靠前。SIEMENS仍然稳稳占据全
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2021 工业 互联网 关键技术 态势 分析
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6981343.html