工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。工业自动化是德国得以启动工业4.0的重要前提之一，主要是在机械制造和电气工程领域。国内工业自动化行业的竞争激烈，国外工业自动化设备、产品制造商依然控制国内上游产品供应的主要市场。
未来是改良还是变革？
麦肯锡认为工业自动化这个渐进发展的领域正在面临非线性竞争和技术变革的分水岭，前方的岔路有两条：“情景1：改良”和“情景2：变革”。
在第1个场景中，全自动化的生产制造普及到大多数企业的时间至少还需要15年，直到2040年左右。在这种逐步改良的场景中，最具创新性的技术将在2030年左右产生某些特定应用，每种自动化技术的实施仍将需要较长时间的验证和审核。从人才的角度来看，必备技能并没有多少变化。总之，一切都与当下没有太大差别。
在第2个场景中，全自动化的生产制造普及到大多数企业的时间在未来的5~10年内实现，到2035年很多工厂将实现较为彻底的数字化。在这种变革性的场景中，麦肯锡预测在2030年所有的信息处理任务将由边云平台完成，典型的制造工厂将实现端到端的生产流程自动化、使用更为标准化的解决方案，并拥有更多的开放性生态系统。
从商业模式上看，工厂中使用到的软硬件将采用X即服务的模式，按照使用量付费，从而降低了工厂尝试新型自动化技术的风险和成本。从人才的角度来看，制造企业需要更具专业化的数字转型新职位来处理新的工业自动化系统。
虽然过去几十年工业自动化稳步发展，但是市场结构几乎没有变化，麦肯锡认为由于颠覆性技术的出现和制造业版图迁移，劳动力短缺以及ESG等宏观趋势，工业自动化的变革脚步正在加快。智能制造的愿景肯定将会实现，不过具体实现愿景所花费的时间到底是5~10年还是15年以上，麦肯锡并没有给出答案。
市场中主流的4类供应商：互联网巨头、传统自动化企业、软件提供商和专业参与者，将基于自身的优势部分动态发展，他们的长板和短板都很明显。
工业自动化行业，它诞生于第一次工业革命，人类开始使用蒸汽能取代手工劳动。这次工业革命的显著特点生产力得到了质的飞跃，但是由于人类需求量的不饱和，所以并未造成大规模的人员失业，而且与手工劳动比，第一次工业革命对工人整体素质的要求并没有根本性的飞跃。
第二次工业革命使得工业自动化进入了电驱时代，此时的变化其实还在于驱动力上，除了诞生了电力这个新行业以外，在终端使用上变化也不大。但是第二次工业革命和第三次工业革命之间存在着大量的交错点，由于电能使用，人类开始开发一些简单的控制器，将原本机械电路的控制开始集成于晶体管中。
而随着半导体技术的不断进步，这种技术集成越发简单，于是出现了更大规模的控制器，直到后来的分散控制系统在工业控制中的大规模使用。虽然这个时代的工厂仍然有很多工人的存在，但是单人创造的价值却是之前任何一个时代不可比拟的，之后的经济危机中产能过剩问题除了财富分配不均以外，还有就是技术的进步填充了原本空白的需求空间。
这个时代的工业自动化理论已经非常成熟，大规模的反馈控制被应用于工业生产中，人类熟练掌握了反馈控制中测量、比较和执行的基本原理，并且在各个环节上不断改进，以求工业控制更加稳定、准确、迅速。
随着第四次工业革命的到来，也就是我们常说的信息革命、数字革命或者智能革命，自动化控制的原理开始发生变化，过去不被看好的开环控制开始以另外一种方式登上舞台，或者说是通过数字化的手段，将开环控制、模糊控制等原理通过大数据的方式得以实现。
这种方式最大的好处是可以更加精确，但是需要提高控制器算力，但其稳定性方面有待商榷，而稳定性是自动控制中最重要的要求。从时间纬度上看，工业数字化一定可以将自动化提高到一个新的层次。
在报告中，麦肯锡统计了当前工业自动化的发展现状，到2025年，市场的总体规模将达到1150亿美元，具体分为经典自动化-流程行业、经典自动化-离散行业、工业物联网及云服务三个部分。
经典自动化-流程行业：迄今为止，流程工业在传统自动化设备的支出最多，控制系统的规模也通常最大，购买的持续时间也更长。根据麦肯锡的预测，到2025年，流程工业的支出总额将达到约760亿美元，复合年增长率为2.8%。石油和天然气是流程工业中的最大自动化买家，略高于化工行业，但增长速度最慢。
经典自动化-离散行业：离散行业根据订单生产，车间通常分布在不同的区域，这个领域的自动化支出规模比较低，但是增长速度较快，复合年增长率约为3.9%。离散制造中各个行业之间的差异很大，半导体和电子电气行业的自动化支出增长最快。
工业物联网及云服务：这部分包括流程与离散行业的工业物联网及云服务解决方案，目前这个领域仍处起步阶段，但是增长的速度最快，复合年增长率约为18%，且供应商相对集中。
提到变与不变，自从2019年以来，有一个数字增长了8倍，就是最终用户现在优先选择外部合作伙伴来部署标准化的工业物联网平台的比例。
过去几年，最终用户的精力发生了转移，大家不再纠结工业物联网平台由谁开发的问题，用户从自行开发工业物联网平台，转移到通过OEM等合作伙伴来部署标准化的工业物联网平台。对于数字化解决方案，大家的重视程度有所提升，69%的受访者表示，数字化系统已经成为自动化的重要组成部分，94%的受访者认为数字化解决方案对未来的自动化工作尤为重要。
新增的维度包括：员工的工作体验、工厂的韧性、弹性和可持续性。通过增材制造、数字孪生等技术，可以提升工厂的韧性，减少公司供应链可能遭受的潜在冲击和风险。数字孪生还允许企业模拟设备或工厂遭受突发情况之后的影响，以便提前制定对策。5G和Wi-Fi 6这两种无线通信技术可以跟踪大型设备的状况，减少延迟，使物流更具有弹性。通过这些最新技术，工厂可以快速切换生产线，摆脱传统装配线的种种束缚，用矩阵方法进行制造。矩阵式生产是指在车间内使用灵活的单元来制造零件，而不再是一条漫长而连续的产线。工业自动化还可以提升企业的可持续发展能力，减少对能源的消耗，以及废物废料的产生。
影响工业自动化的10种最新技术
麦肯锡公司认为未来10年的技术进步比过去100年加起来还多，这些技术会发挥显著作用。
流程自动化和虚拟化：未来几十年时间，将有一半以上的现代化工作可以实现自动化。借助AI技术，大量流程能够实现自动化和虚拟化。麦肯锡预测：到2025年，将有超过500亿台设备连接到工业物联网（IIoT），机器人、自动化、3D打印等技术每年将产生约79.4ZB的数据（2018年，中国互联网数据量约7.6ZB）。
高速通信的未来：5G和物联网会驱动的更快的数字连接，有可能释放更多的经济效益。到2030年，在“移动，医疗保健，制造和零售”中高速通信可以使全球GDP增加1.2万亿美元至2万亿美元。5G和物联网将成为未来十年最受关注的技术趋势之一。
分布式云架构：2022年，70%的公司将使用混合云或多云平台作为分布式IT基础架构的一部分。这意味着数据和处理可以在云中处理，设备还可以更快地访问。麦肯锡预测：这种技术趋势将帮助公司提高研发效率，降低业务复杂性，节省成本并加强网络安全防御。
下一代计算：下一代计算将“帮助找到困扰科学和社会多年的问题的答案，为企业释放前所未有的能力”。它会产生许多影响深远的影响，从量子人工智能到全自动驾驶汽车，由于涉及面太广，短期不会成为所有企业最关注的地方。麦肯锡认为：为下一代计算做准备需要确定企业是否处于第一波行业（如金融、旅游、物流、全球能源和材料以及先进行业）。
应用人工智能 （AI）：人工智能是最大的技术趋势之一，我们目前只是在人工智能发展的早期阶段。随着技术变得越来越复杂，它将用于开发更多的工具。现在大部分公司仍在寻找有效使用人工智能的方法，找到人工智能可以真正创造价值的地方是关键。
编程2.0：神经网络和机器学习编写代码并创建新软件，这会成为下一轮创业机会。这个技术趋势也会使人工智能应用快速扩散开来，也会带动人工智能产业进一步的发展。
网络安全架构：2019 年，超过 85 亿条数据记录遭到泄露。尽管网络安全取得了进步，但网络犯罪仍然猖獗。分布式账本、区块链等技术将有利于构建新的互联网安全防护和信任架构。麦肯锡认为：这些新技术除了降低违规风险外，也还降低了遵守安全法规的成本，降低了与网络安全相关的运营和资本支出。
生物技术革命：在人工智能、自动化和DNA测序的推动下，生物技术开启新的革命。未来有望发展基因疗法、超个性化药物以及基于遗传学的食物和运动指导。这些技术趋势将创造新的市场。未来理解生物技术也会成为众多企业需要的技能，bQ或生物商会成为一个人才衡量标准。
下一代材料：材料科学的发展有可能改变多个领域，包括制药、能源、运输、健康、半导体和制造业。石墨烯仍然是他们重点关注的材料，它足够轻薄（只有一层原子），足够坚硬（比钢坚硬约200倍），同时还是一种非常高效的导体，有望彻底改变半导体性能。另一种是二硫化钼，其纳米颗粒已经用于柔性电子产品。麦肯锡认为：通过改变各种产品和服务的经济性，在许多尚未触及的应用领域中下一代材料很可能会改变行业的结构。
清洁技术：可再生能源、更清洁/更绿色的交通、节能建筑和可持续的用水是清洁技术趋势的核心。随着清洁技术成本下降，各种传统产业都将面临颠覆性的挑战。麦肯锡认为：面向未来的公司都应该跟上这轮技术变革的道路，否则很容易被淘汰出局。
