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军工信息化行业细分领域发展概况趋势及机遇挑战
发布日期:2022-07-05 15:58:28

军工信息化行业细分领域发展概况趋势及机遇挑战

信息化装备是军工信息化的主要载体,C4ISR 系统为军工电子信息化核心,包括指挥(Command)、控制(Control)、通信(Communication)、计算机(Computer)、情报(Intelligence)、监视(Surveillance)、侦察(Reconnaissance)七个部分,是集指挥控制、预警探测、情报侦察、通信、武器控制和其他作战信息保障等功能于一体,用于军事信息获取、处理、传递、决策支持和对部队实施指挥控制以及战场管理的军事信息系统,是国防信息化所需的设备、器材、程序等的集成平台,以其突出的情报获取能力、信息传输能力、分析判断能力、决策处置能力和组织协调能力,在军队现代化建设和高技术战争中的地位和作用日益突出。

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资料来源:普华有策

1、军工信息化行业细分领域——自主可控信息化装备行业基本情况

(1)自主可控信息化装备行业概况

自主可控是保障网络安全、信息安全的前提,是国家信息化建设的关键环节,计算机、服务器、存储、网络等设备作为网络重要构成,自主可控程度对网络安全、信息安全起到了关键作用。我国自主可控产业链上游主要是基础硬件和软件制造商,包括主机、CPU 芯片、服务器、存储、交换机、路由器、操作系统、数据库、专业软件和中间件等行业,下游为国家重要部门,如政府部门、军队、金融、网络通信等。

目前我国在自主可控方面已经取得了很大的进步,在“核高基”等科技重大专项的带动下,我国在核心器件、高端芯片、基础软件等领域迅速发展,自主可控关键软硬件技术取得了重大突破,研制出了一批具有代表性的基础软硬件平台产品,初步具备了建立国产自主可控信息系统的条件和基础。基于国产CPU 的通用计算机、服务器、存储设备以及网络设备已经基本具备替换能力。通用类计算机主要由终端设备、一体机、笔记本以及图形工作站等组成,可以满足基础办公应用以及图形处理等应用场景;通用服务器主要由单路服务器和多路服务器等组成,可以满足信息系统以及数据中心的应用场景;通用类存储设备目前已经解决了存储控制器和 FLASH 芯片国产化问题,同时为了弥补国产处理器在性能上的不足,采用并行 RAID 调度、主机协议处理技术来提升存储性能,适配优化后可用于信息系统、数据中心等应用场景;目前,基于国产核心器件的网络设备已形成了从低端路由交换设备到高端路由交换设备的较为完整的网络产品系列,基本具备替代国外网络设备的能力,同时通用整机类设备在党政办公、军用信息化等方面已经进行了测试验证、适配优化以及性能调优等工作,其中军队系统组织进行了军用关键软硬件自主可控名录的测试工作,为军用信息化等方面的应用打下了坚实的基础。

但也应看到,我国国防军工信息化建设起步较晚,国产替代的进程还远远不够,强化自主创新能力,实现基础软硬件的关键技术和产品国产化,解决国产化产品技术兼容性差的问题,打造和建立国产化自主可控基础生态环境迫在眉睫。因此,我国加速了对相关产业的财政和政策扶持,促进了我国国防信息化装备研发能力和自主可控水平的提升。在此背景下,未来我国自主可控信息化装备市场将仍存在较大发展空间,相关产业将保持较高增长速度。

(2)自主可控信息化装备行业发展趋势

1)进一步向集成化、通用化方向发展

指挥控制系统信息处理设备、武器平台综合控制类组合设备、通信控制类组合设备等自主可控信息化装备目前主要采用 CPCI、CPCIe、VPX、LRM 等总线架构进行设计,这些架构均为开放式架构,没有对端口信号定义、背板互联规范、管理协议等进行详细定义和强制性规定,导致设备形态繁多、兼容性差,而需要针对不同的项目需求进行定制化开发,大大增加了研发投入成本,因此未来发展方向将针对各类应用场景制定统一的规范,针对机箱设计成统一的基础平台,各类业务模块均按照统一规范进行设计,实现业务模块的通用性和互换性,同时根据不同的应用场景可以灵活配置各类业务模块的数量,达到集成化、通用化的效果。

此外,在通用类自主可控信息化装备方面,将进一步向高性能、通用化、兼容性方向发展,采用新的技术体系结构,如采用集群或云计算的方式,提高系统整体性能,弥补单机性能不足;通过应用的并行化提高处理性能;对应用支撑、开发运行、应用显示以及跨平台兼容性等方面进行适配优化,通过开发、构建、部署完善的开发和运行支撑环境,降低应用软件开发和部署时间、难度,提高国产基础软硬件平台的兼容适配性,从而最大限度发挥国产 CPU 的性能,提升整个软硬件系统的部署和运行效率,满足武器控制系统基础软硬件平滑升级和国产化跨平台迁移改造要求。

2)进一步向高效能异构超融合方面发展

未来信息化战争对算力的要求极高,军用装备的信息流量大、适时性要求高,要实现快速、高效指挥控制能力,必然要求指挥控制、通信控制、综合控制类核心装备具有超强的算力、信息处理和分析判断能力、自动处理和辅助决策能力,而当前国防信息化装备的自主可控发展尚处于发展阶段,仍存有性能不足、算力单一等突出问题。因此,自主可控信息化装备未来将朝着异构超融合方向发展,在新一代国产 CPU 的基础上,融合国产高性能 FPGA、GPU、NPU等异构算力,突破异构资源调度管理、异构资源融合加速处理、新型混合存储架构等关键技术,打造适合网-云-边-端各类指挥控制系统、情报处理系统以及前沿武器平台适用的高性能、专用化异构算力。

3)进一步向人工智能方面发展

我国指出,要“加快军事智能化发展,提高基于网络信息体系的联合作战能力、全域作战能力”,我国国防军事工业发展经历了机械化、信息化两个阶段,正在向智能化阶段快速发展。人工智能在军事领域有广阔的应用前景,人工智能武器以及以人工智能赋能的新质武器和系统的出现将改变未来战争的方式,而计算机视觉、机器学习、数据处理、图谱技术、图像语音等技术的不断迭代而趋于成熟,为军事人工智能奠定了坚实的基础。因此,我国自主可控信息化装备行业亟需以自主可控为基础,全面发展各类人工智能基础软硬件平台和 AI软件中台,形成适合云-边-端全域平台的高端训练集群、高性能推训一体服务器和嵌入式低功耗高性能边缘计算设备,构建完整的 AI 军事生态链,借助高效、高性能、智能化的硬件运算能力和精度,切实提高军队智能化作战的能力。

2、军工信息化行业细分领域——航空航天特种保障车辆行业基本情况

(1)航空航天特种保障车辆行业概况

航空航天特种保障车辆是飞机和导弹系统的重要配套设备,在现代战争背景下,航空装备设计和结构越来越复杂,数量越来越多,对保障设备提出了更高要求,航空航天特种保障车辆的功能趋向多样化、自动化、智能化,特别是海、陆、空协同作战模式下,航空航天特种保障车辆需承担起海、陆、空作战环境下的战术支援和作战指挥任务,同时还需兼备复杂战场环境适应能力。

过去航空航天领域发展过程中,一方面,我军更加重视主战航空装备的研发和投入,航空航天特种保障装备的发展相对滞后,难以适用于现代高科技的作战需要,如远征作战、快速部署等;另一方面,航空航天特种保障车辆研制随各型号自成体系,通用化、系列化、小型化水平不高,产品的配套性能技术偏低,缺乏集装、集约运输设计,导致保障设备转场运输量大,“走不动”问题突出。为实现航空航天特种保障车辆与航空装备的有效配合,满足未来作战需要,大力发展新一代飞机地面保障设备显得尤为重要。

1)机载外挂物地面挂装设备

为适应作战需求,军用飞机上通常需要挂装多种类型的各型武器,其质量从几十公斤到几吨不等,一般挂装在飞机的机翼、机腹下方或机舱内部的挂架或发射装置上。根据挂装方式的不同,挂装设备主要可以分为人力直接挂装、吊挂设备挂装和举升设备挂装三种形式。其中较轻的外挂物可采用人力挂装,大部分外挂物需要借助于吊挂设备或举升设备实现挂装。其中吊挂设备一般采用人力或电机驱动绞盘来收紧吊索以实现外挂物提升挂装,此类外挂物上设置有吊装附件用于和吊索连接,由于吊索属于柔性装置,因此在采用吊挂方式挂装的过程中必须通过人对武器姿态进行对准;举升式挂装通常采用挂装车进行,挂装车除了具备挂装所需的举升机构外,还具备运输功能。

武器挂装是军机再次出动准备项目中的关键工作,直接影响军机再次出动准备时间的长短和多波次打击能力,提高挂装速度、提高挂装设备自动化水平减少人员干预是提高挂装车保障能力的主要途径,因此自动化程度较高的转臂式挂装车越来越成为主流的挂装设备。例如目前美国和北约军队广泛使用的MJ-4 及其发展而来的同系列挂装车,由于具有通用性强、适应性好、自动化程度高的特点,能够满足当今军用飞机各种外挂物大部分使用要求,成为一类经典的转臂式挂装车。

2)飞机发动机装拆车

飞机发动机装拆车是一种重要的保障设备及生产工艺装备,用于发动机的定位、安装和拆卸,以及机体部件的运输和安装等。现代战斗机需要配备高性能发动机安装车,以实现尽可能短的发动机拆装时间,充分保证战斗机的维修性、保障性和战备完好性。

飞机发动机装拆车产品和技术经过约 60 年的发展,持续进行技术更新,从最初的简单机械装置发展为由多种作动机构组成的复杂系统,产品不断升级,性能持续提升,发展出多种类型、不同布局形式和规格参数的系列产品,较好地满足了不同类型喷气战斗机的配套使用要求。其中,战斗机发动机安装车的设计要求较高,技术难度较大,并且随着战斗机的发展,要求不断提高,难度持续增大,不仅要求在大承载条件下进行垂直方向举升和水平方向推进,同时还需要进行精准运动的位置和姿态调整,在较短的时间内高效地完成复杂的发动机安装和拆卸作业任务。

(2)航空航天特种保障车辆行业发展趋势

1)进一步向通用化、智能化方向发展

目前,我国航空航天特种保障车辆通用性不高,一对一的保障设备研制思路导致保障设备种类过多、功能单—、数量较大、转场运输困难、效费比低,随着技术进步和航空航天装备不断更新换代与改型升级,与之配套的保障设备也开始更加关注其通用性设计的可扩展性要求;同时,对现有保障设备进行适当的智能化改造,增强通用化,提升装备使用寿命,适应新的保障需求。

此外,随着 AGV 技术、自动导航技术、环境识别技术的日趋成熟和在军民两用产品上的广泛使用,具有自动检测、自动行驶、自动与载机对接挂装能力的智能化无人挂装车成为当前保障装备研究发展的重要方向;同时,随着中国智能化相关技术的日趋成熟,为满足机载武器地面挂装速度、提高地面保障系统自动化、智能化水平的需求,全自动智能化无人挂装车成为当前保障装备研究发展的重要方向。

2)进一步加强机动性、生存力

机动作战逐渐成为未来战场上主流的作战方式之一,目前每次转场时携带的地面保障设备数量、设计体积和重量均比较庞大,造成转场存在困难,严重制约部队的机动作战能力。为满足部队机动快速作战需求,航空航天特种保障车辆将更加重点考虑机动性要求,例如空运、货运保障能力,避免给部队机动带来较大的转场负担,满足快速转场作战的需要。

新一代航空航天装备对保障设备的依赖性更强,保障设备的损失可能导致航空装备战斗力大打折扣,因此未来保障设备将进一步注重提高设备生存力,在研制时需考虑战场环境因素、关键部位防护设计等,同时提高保障设备机动性亦可有效提升生存力。

3)进一步向信息化、集成化方向发展

目前航空航天特种保障车辆种类型号繁多、数量大,保障设备出现故障和维修信息等情况时需要通过统一的数据接口,实现数据的互联和状态识别,确保保障部门能实施了解保障装备的状态,并有针对性地制定维修和保障计划,大幅度提高保障效能,从而提升部队战斗力。

3、军工信息化行业细分领域——无线通信装备行业基本情况

(1)无线通信装备行业概况

伴随现代战争的不断演化,在复杂地形、恶劣环境以及广阔区域内保持通信的有效性愈发重要,军工通信系统的建设升级将贯穿现代国防体系始终。军用通信系统作为军事 C4ISR 系统的神经脉络,分布于整个 C4ISR 系统中,承担着命令准确实时发送、信息无障碍传输的功能,是军事系统保持有效运作的基础。军用通信系统按照传输信道可以分为无线通信、有线通信及光通信。无线通信是目前军用通信的主要方式,主要以无线电波为信息传输途径,包含短波通信、超短波通信、微波中继通信、移动通信、卫星通信等,可传输多种信息形式如图像、文字、数据等,其具备响应及时、机动灵活等特点,同时亦具备易监听、干扰、不稳定等缺点。

无线通信根据电磁波频率和波长的差异,大致可分为超长波通信、长波通信、中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信等,分别应用于不同领域。

(2)无线通信装备行业发展趋势

1)向宽带通讯技术方向发展

随着传输内容的复杂度提升,带宽的瓶颈愈发突出,因此以第四代移动通信技术(4G TD-LTE)为代表的宽带移动通信成为主流,而且向更高传输速率的 5G 网络不断演化发展。目前,主要通信装备在实时传输、视频清晰程度及精准度上存在较大上升空间。随着十四五国防预算加速落地,相关民用宽带通信技术在军事通信领域的不断扩展,未来军用无线通信系统将迎来快速发展的新阶段。

2)向数字化、抗干扰方向发展

军事通信应用环境较为恶劣,需要经受振动冲击、电磁干扰、高低温、高空等极端环境的考验,因此军用无线通信装备对可靠性要求严格,传统的无线通信传输质量不稳定,信号易受干扰或易被截获,保密性差,现代无线通信技术正朝着数字化、抗干扰的方向发展,抗干扰技术主要包括跳扩频抗干扰技术、猝发通信技术、自适应干扰抑制技术、纠错编码技术以及综合抗干扰技术等,同时随着新技术、新材料的应用及产品设计能力增强,无线通信装备产品质量和可靠性不断提高。

3)向综合化、一体化、智能化方向发展

随着战场信息化程度的不断提高,大量通信设备在同一个地域投入使用,使得频谱资源有效使用十分困难,尤其在战场电子对抗的情况下,电磁环境越来越复杂,同时通信业务类型越来越多、传输速率的要求越来越快、通信服务质量 Qos 要求越来越高,因此如何在复杂的电磁环境下实现快速、有效、可靠的通信是现代军队遂行战斗任务的重要保障,传统单一模式多部电台通过人工进行信道选择和控制的通信方式,已经很难胜任现代战争中通信保障任务。因此世界各国的军事通信都基于软件无线电技术采取一体化、综合设计,使用通用标准的硬件平台,通过实时加载不同的通信软件实现不同波形的通信方式,同时采用认知无线电技术实时进行电磁频谱态势感知,并基于通信大数据和 AI技术进行通信控制管理提高军事通信的可用性、可靠性。

4、行业发展态势、面临的机遇与挑战

(1)行业面临的机遇

1)行业政策的积极鼓励

军工电子信息行业属于国家战略性新兴产业之一,国家出台多项支持政策,为行业的发展提供良好的政策环境。2022 年我国提出,要深入贯彻强军思想,贯彻新时代军事战略方针,扣牢建军一百年奋斗目标,全面深化练兵备战,坚定灵活开展军事斗争,捍卫国家主权、安全、发展利益。“十四五”规划中,我国就已提出要全面加强练兵备战,提高捍卫国家主权、安全、发展利益的战略能力,确保 2027 年实现建军百年奋斗目标,2035 年基本实现国防和军队现代化。此次的政府工作报告,既是对“十四五”规划的延续,又是鉴于目前复杂多变的国际形势对“强军”提出了更明确的要求。十九大报告指出,要确保到 2020 年基本实现机械化,信息化建设取得重大进展,力争到 2035 年基本实现国防和军队现代化,到本世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队;十四五规划提出,要加快机械化、信息化、智能化融合发展,确保 2027 年实现建军百年奋斗目标。当前,国防信息化建设提速与国产化替代共振,军用电子信息化市场空间巨大。

2)国防投入的稳步提升

国防支出预算的持续提高是中国提升国防军事实力、保障国防安全的必要条件。近年我国持续加大军费投入,2019-2021 年国防预算增速分别为 7.5%、6.6%、6.8%。据我国发布的预算草案报告,2022 年我国国防预算为14,504.50 亿元,同比增长 7.1%,增速较去年上调 0.3%,重回 7%以上。同时,我国军费预算占 GDP 的比例仍低于世界主要国家,国防实力与经济实力、科技实力并不匹配,与国际地位和安全战略需求还不相适应,为确保实现建军百年奋斗目标,十四五期间军工行业将驶入快车道,我国军费支出未来将有较大的持续增长空间。

3)自主可控的深化发展

我国国防军工信息化建设起步较晚,国产替代的进程还远远不够,强化自主创新能力,实现基础软硬件的关键技术和产品国产化,解决国产化产品技术兼容性差的问题,打造和建立国产化自主可控基础生态环境迫在眉睫。同时,受贸易摩擦和地缘冲突事件刺激,我国加速了对相关产业的财政和政策扶持,加快了进口替代的步伐,促进了国防信息化装备研发能力和自主可控水平的提升。在此背景下,未来自主可控信息化装备市场将仍存在较大发展空间,相关产业将保持较高增长速度。

(2)行业面临的挑战

1)研发投入和研发难度较大

为了适应国防信息化的飞速发展,军工单位需要不断加大研发投入,对信息化前沿技术进行持续跟踪研究,挖掘新技术,保障信息化系统向智能化、高可用、高可靠的方向发展,以满足系统需求。在此过程中需要投入大量的人力、物力和财力,由于相关军事技术涉及保密要求,行业内企业难以取得可以借鉴的技术信息,加大了研制和成果产业化的难度。

2)国产元器件性能质量有待提高

当前我国电子元器件行业取得了较快发展,军用电子元器件亦随之实现了不少技术突破,军用电子信息装备需要的核心芯片等元器件已在国内陆续研制成功,军工信息化设备的国产化率逐步提高,自主可控的进程逐步加快。但一方面,部分国产元器件性能和品质仍有待进一步提高,软硬件适配性有待进一步改善。

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