工業互聯網驅動制造業數字化轉型

◆文/田洪川

近幾年，工業互聯網這一概念被提及率很高，其包含內容很多，但是大多數人并不是特別了解。工業互聯網包括三部分內容，即網絡、平臺和安全。網絡是基礎，平臺是核心，安全是保障。

當前，工業互聯網、智能制造、數字孿生、人工智能、數字化轉型等概念紛繁復雜，他們之間是什么邏輯關系？工業互聯網本身國內外發展狀況是怎樣的？工業互聯網能給企業發展帶來什么？這些問題需要進一步探討和研究。

工業互聯網是國家高度重視的發展領域

從全球經濟發展來看，數字化轉型是大勢所趨。各個國家圍繞工業互聯網都制定了相應的戰略，不論戰略的名稱是什么，其最核心的都是信息技術。將快速發展的信息技術與傳統行業融合，驅動傳統行業的數字化轉型。21世紀以來，全球科技創新進入密集活躍期，自動化加速走向數字化、網絡化、智能化，新技術、新產業、新模式、新產品大規模涌現，深刻影響著全球的科技創新版圖、產業生態格局和經濟發展走向。

工業互聯網是以數字化轉型為特征的第四次工業革命的關鍵支撐。工業互聯網是第四次工業革命的重要基石，為實現數字化、網絡化、智能化提供了現實路徑，通過促進生產裝備、生產過程、產品供給高端化，加速工業體系的智能化升級、產業鏈延伸和價值鏈拓展。

我國黨中央國務院高度重視發展工業互聯網，總書記連續四年對發展工業互聯網作出批示，國務院連續三年在《政府工作報告》中提及工業互聯網。今年以來，在疫情發生后，黨中央多次作出部署，要發展新型基礎設施建設。作為新型基礎設施建設的重要組成部分，可以說工業互聯網是國家高度重視的發展領域。

數字經濟與數字化轉型

2019年，我國數字產業化規模達到7.1萬億元，在GDP中占比達到7.2%，在數字經濟中占比為19.8%。產業化數字化規模達到28.8萬億元，在GDP中占比達到29.0%，在數字經濟中占比為80.2%。數字經濟在三次產業中持續滲透。

解構數字經濟的時候，可以把數字經濟分成兩方面：一方面是數字的產業化，即催生一系列跟數字技術相關的新興產業、新興行業、新興產品、新興企業主體；另一方面是產業的數字化，這里的產業指的是傳統產業，即產業的數字化轉型。從這兩方面的比重來看，數字產業化是基礎和先導，產業數字化是主戰場。我國產業數字化占GDP的比重是逐年遞增的，在2019年達到了29%，可以說，數字經濟對傳統產業的變革作用在整個GDP的增長里發揮的作用越來越重要。

數字化轉型是基于新一代信息技術的數字化、網絡化、智能化。數字化轉型是信息通信技術驅動的產業變革過程，以數據作為關鍵要素，以信息通信技術與各個行業的全面融合為主線，以提升質量和效益為目標，變革生產方式、商業模式和產業組織方式的系統轉型過程，包含“數字化、網絡化、智能化”的全部內容。

對于我國來講，無論是政府層面的產業管理者，還是企業管理者、具體業務的執行者，解決問題時要考慮如何應對不確定性，這時就要通過數據信息的充分采集和獲取，降低不確定性帶來的隱患和風險。那么，在產業層面和國家層面，要考慮如何通過新技術應用或通過數字轉型，實現全要素生產率和全產業競爭力的提升。對于企業管理者，需要通過數字化轉型明確目標方向，降低商業模式、市場需求、產品質量、生產效率、運營管理、資源調配、交付速度等方面的不確定性。在應用層面，更多的是關注產品鏈、價值鏈、資產鏈的智能化，實現泛在感知、智能決策、敏捷響應、全局協同、動態優化。

研究發現，疫情發生后，數字化水平、自動化水平基礎較好的企業能夠更好地應對因疫情帶來的員工無法復工復產的情況，并能夠基于遠程監測、遠程診斷、少人化/無人化辦公等方式，大幅提升企業的競爭力。麥肯錫此前預測，對于發達經濟體來說，預計在未來十年中，（美國和西歐）潛在生產力增長每年至少可達到2%，其中大約60%是通過數字化實現的。而對于新興經濟體來講，以越南汽車制造商VinFast為例，該企業21個月內就建立了一家汽車工廠，得益于數字化技術的應用和創新。

我國制造業大而不強的問題依然存在。中國工程院發布的《制造強國發展指數（2018年）》顯示，全球制造強國大概可以分成四個陣列，第一陣列是美國，第二陣列是德國和日本，第三陣列包括中國、韓國、法國等國家。從質量效益、規模發展、結構優化、持續發展這四個關鍵指標來看，我國在質量效益這個指標上是明顯偏低的。此外還要考慮成本問題。從中國、墨西哥、越南三個國家的勞動力成本變化情況看，勞動力成本指數明顯高于新興經濟體。

工業互聯網的定位

工業互聯網的定位：新工業革命的關鍵支撐和深化“互聯網+先進制造業”的重要基石——通過人機物互聯，實現工業經濟全要素、全產業鏈、全價值鏈的網絡化連接，構建新型工業生產制造服務體系，形成工業經濟發展的全新生態。支撐服務一二三產業、大中小企業融通創新，實現經濟高質量發展。為制造業轉型提供各類ICT使用要素，包括網絡基礎設施、工業互聯網平臺、設備智能模塊、感知與計算能力、優化模型及算法、綜合安全防護等。

工業互聯網是數據驅動、工業機理與智能科學結合、數字空間與物理世界融合的智能化決策閉環，把網絡、平臺、安全作為三大功能體系，其中，網絡解決的是互聯互通問題，平臺解決的是數據的匯聚和數據開發利用問題，安全則更多的解決的是對數據的安全保護問題。在這樣的體系下，數據是其中最核心的要素。

工業互聯網國內外的發展態勢

通過對不同行業的模式和場景下工業互聯網應用實踐的分析，可以發現其具有幾個特點。一是傳統的工業自動化向智能化升級，以設備資產為中心的優化和商業模式創新是一個重點方向，生產過程優化和設備管理優化等相關應用占比達到64%，5G、AI等新技術正成為突破傳統業務提升瓶頸的新動力。二是工業互聯網賦能范圍不斷拓展，推動產業鏈協同下的資源優化配置應用廣泛開展。資源配置協同占比已達12.4%，大量中小企業依托工業互聯網賦能加快數字化轉型進程。三是數據驅動的服務創新探索活躍，新模式新業態加速涌現。圍繞平臺的跨界融通與模式創新占比接近9%，加快制造業與服務業融合。

如果把國外和國內的工業互聯網分開來看，國外是基于高水平的數字化基礎，實現基于設備物聯的數據價值挖掘和特定場景的深度優化應用；國內一方面承載補課提升的功能，另一方面聚焦廣闊的資源配置優化，激發模式與服務創新活力。二者相同的部分在于都是基于數據價值挖掘的服務與商業模式創新，但二者不同的部分在于國外的生產優化應用進入數據分析深度階段，國內基于工業互聯網的要素資源大范圍連接與優化配置凸顯更強的需求與應用前景，側重云化MES等生產數字化普及。

在我國各個垂直行業中，工業互聯網應用向垂直行業覆蓋更加全面，并逐步由制造業向非制造業延伸，行業工業互聯網應用模式和特色路徑正在逐步形成。首先，裝備和電子家電行業注重設備資產管理和生產過程管控，裝備行業設備資產管理和生產過程管控應用占比80%，生產設備多為高價值設備，需對產品質量管理要求嚴格。其次，原材料行業具有較好的信息化基礎，進一步聚焦設備管理與資源配置優化，設備停機損失巨大，需嚴格把控連續生產流程，全要素生產率提升成為行業主要痛點，需進一步統籌優化資源配置。第三，消費品行業大力發展創新服務模式，服務模式創新占19%，位于各行業之首，需通過創新服務強客戶黏性。

據國外有關研究機構統計，目前全球有600多個產業物聯網平臺，其中有50%都聚焦在制造業，也就與我們所說的工業互聯網是同一個概念。除了有50%聚焦制造業，還有34%聚焦能源、32%聚焦車聯網、31%聚焦智慧城市、23%聚焦醫療健康、21%聚焦供應鏈，聚焦零售業、農業、公共服務、智慧建筑、電信業、金融業的也有一定占比。

總體來看，目前國內初步形成多層次系統化平臺體系，形成通用技術、企業級、行業級、領域級、雙跨五大類平臺，未來向數據互通、功能互調、服務互認的平臺體系發展。其中：（1）通用技術平臺：富集5G、AI等ICT技術和通用開發技術，通過“擴功能、降門檻”構建平臺底座支撐；（2）企業級平臺：以工業企業數字化轉型需求為導向，功能和場景的私有性強；（3）專業領域平臺：基于自身技術優勢和資源積累，聚焦供應鏈某些領域，跨行業賦能解決方案；（4）特定行業平臺：促進行業知識經驗、機理模型、數字化工具的沉淀復用，以市場化模式推進；（5）雙跨平臺：數據、模型、算法資源匯聚和配置的樞紐，隨著時間推移規模效應將愈發突出，遴選出華為、海爾、富士康、樹根、徐工、阿里、航天云網、東方國信、用友、浪潮等十大雙跨平臺，平均工業設備連接數超過80萬臺，工業App數量達到3500個，服務工業企業8000余家。

中國信息通信研究院對工業互聯網平臺技術能力進行了評估（設備連接和應用節點），數據顯示，平臺之間設備連接數量及應用節點數目差異巨大，雙跨平臺設備連接數量突出，但大部分平臺仍處在應用拓展過程中，工業設備連接數量有限。與設備連接數對應，近77%的平臺應用節點數少于1萬，集中于服務企業自身的平臺；巨大的設備接入量需求的應用節點數也更多，應用節點數大于10萬的平臺中以雙跨平臺為主，占比為10.3%。在PaaS層工業模型能力分布方面，評估數據顯示，平臺在工業模型領域整體水平還有待提高，尤其在研發設計和數字孿生領域短板明顯；業務流程模型技術相對成熟，50%以上平臺具備流程模型構建能力，支撐業務流快速構建；數據科學模型成為發展趨勢，1/3左右的平臺具備數據科學模型的構建能力；企業重視工業知識和機理的封裝，40%左右平臺提供機理模型構建能力；受制于國內設計、建模等能力的不足，平臺上研發設計模型短板明顯，評測中僅10%左右的平臺具備模型構建能力；數字孿生作為新興起的技術，目前還處于發展初期，不足20%的平臺具備數字孿生構建能力。

工業互聯網戰略與政策體系

2017年11月27日，《國務院關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》印發，國家對工業互聯網作出頂層設計。作為落實上述指導意見的牽頭部門，2018年6月7日，工信部印發了《工業互聯網發展行動計劃（2018―2020年）》。此外還出臺一系列細化政策，比如針對網絡的《工業互聯網網絡建設及推廣指南》《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》，針對平臺的《工業互聯網App培育工程實施方案（2018―2020年）》《工業互聯網平臺建設及推廣指南》，針對安全的《加強工業互聯網安全工作的指導意見》等。

今年疫情防控期間，《關于推動工業互聯網加快發展的通知》發布，圍繞新型基礎設施、融合創新應用、安全保障體系、創新發展動能、產業生態布局、政策支持力度等幾方面，提出了20條具體措施。其中，在加快新型基礎設施建設方面，要求改造升級工業互聯網內外網絡，增強完善工業互聯網標識體系，提升工業互聯網平臺核心能力，建設工業互聯網大數據中心。在加快拓展融合創新應用方面，要求積極利用工業互聯網促進復工復產，深化工業互聯網行業應用，促進企業上云上平臺，加快工業互聯網試點示范推廣普及。在加快健全安全保障體系方面，要求建立企業分級安全管理制度，完善安全技術監測體系，加強安全技術產品創新。在加快壯大創新發展動能方面，加快工業互聯網創新發展工程建設，深入實施“5G+工業互聯網”512工程，增強關鍵技術產品供給能力。在加快完善產業生態布局方面，要求促進工業互聯網區域協同發展，增強工業互聯網產業集群能力，高水平組織產業活動。在加大政策支持力度方面，要求提升要素保障水平，開展產業監測評估。

工業互聯網驅動的數字化轉型加快

目前來看，工業互聯網驅動的數字化轉型正在不斷加快，社會化的C2M生產范式將成為未來產業體系運轉的重要特征，以用戶需求為中心的商業活動將推動一二三產業跨界融合創新，催生新興模式、新興業態，變革生產制造和服務體系。

從生產層面的優化到企業整體運營的優化，再到整個企業上下游產業鏈的一個優化，這是工業互聯網加速數字化轉型的一個特點，企業的數字化轉型目前正在提速，更多的中小制造企業可能需要通過工業互聯網來實現一些信息化補課，包括人員管理、訂單管理、客戶管理等等。中型企業依托原有軟硬件工具，聚焦數字化能力集成，實現企業內人員管理協同、生產運行協同、經營管理協同。大型企業則要探索智能化突破，通過融合分析構建高價值的應用場景，基于AI等數字化技術推動工廠無人生產，并加快利用社交工具提升用戶與產品的黏性。

未來，希望工業互聯網能夠驅動制造模式的變革，推動制造業由傳統的經驗依賴向大數據驅動轉變，實現基于智能的深度優化與價值創造，同時，推動制造業由封閉的“金字塔體系”趨向扁平化、開放化，實現基于平臺的組織與模式創新。