我國制造業應用工業互聯網的現狀與展望

湯麗君，雷 群，曹連偉

（廣州市昊志機電股份有限公司， 廣州 511356）

0 引言

隨著全球智能制造的快速發展和工業4.0時代的到來，互聯網與工業的融合已達到前所未有的深度與廣度。通過將先進的智能信息通信技術與工業制造完美結合，孕育出了新一代的互聯網信息平臺，該平臺將會推動我國制造業朝著更高端、更智能化的方向發展。在工業互聯網的加持下，傳統制造業也將從傳統的數字化發展階段邁向更加智能的網絡化階段[1]。基于這樣的背景下，工業互聯網將迎來全新的發展階段。與此同時，全球發達國家和地區都在牢牢把握好迎接新一輪科技革命和產業變革所可能帶來的重大歷史性發展機遇，通過進一步切實強化信息產業升級戰略發展導向政策引領，出臺一系列具體的政策，推動了工業互聯網的發展，加快了傳統制造業的數字化、網絡化、智能化轉型升級，實現產業經濟發展[2]。如，德國政府基于機械、電子、自動控制和工業管理軟件等方面的優勢，推出“工業4.0” 的五年國家發展計劃；日本政府提出的 “日本：制造白皮書” 和英國政府提出的 “英國制造2050” 等[3]。由此可以看出，各工業強國已陸續布局工業互聯網智能制造領域，把工業互聯網作為新一代工業革命制造的發展目標。我國工業化進程起步較晚，工業制造基礎相對薄弱，如果把握好這次工業互聯網發展的機遇，將有助力我國實現彎道超車[4]，實現從工業大國到工業強國的轉變，更能夠促進我國制造業從 “中國制造” 到 “中國智造” 的飛躍提升[5]。

在此背景下，本文將通過介紹工業互聯網的發展、工業互聯網在制造業應用的發展現狀及對二者融合的現狀短板分析，結合目前現狀分析并提出發展意見。

1 工業互聯網

1.1 工業互聯網的定義

工業互聯網，即Industrial Internet，是一個完全開放的、世界性的工業互聯網路[6]。工業互聯網是將人員、數據、工廠、運輸等單元都實現了連接，是全球工業系統與高層次計算、分析、傳感技術及互聯網高度融合的產物[7]。工業互聯網是工業智能的中樞，各單元的結構關系如圖1所示。

圖1 工業互聯網的結構關系

1.2 工業互聯網的發展

隨著工業現代化的推進，傳統制造產業中互聯網的作用越來越重要，互聯網也因此在工業領域中快速發展，也就形成了當今具有較大規模的工業互聯網。工業互聯網是構建新型的現代工業生態系統，實現先進制造技術結合智能發展的必然途徑，是智能制造的關鍵基礎，也是充分發揮資源有效配置，生產工序優化、實現企業提質降本增效的重要路徑[8]。

近年來，我國政府也越來越重視工業互聯、智能制造、5G應用、人工智能等新一代的信息發展，從中央到地方政府單位，皆認識到工業互聯網是新一代工業革命發展的強大驅動力，都在大力促進工業互聯網的相關部署和基礎配套建設。經過4年多的發展，工業互聯網平臺已從概念框架走向落地深耕，由建設培育轉向推廣應用，逐漸成為行業和區域數字化轉型賦能信息平臺發展的主攻方向[9]。近幾年，國家出臺工業互聯網的相關政策如表1所示。

表1 國家工業互聯網的相關政策

2 工業互聯網在制造業的應用現狀

2.1 工業互聯網助力中國制造業的發展

工業互聯網的發展程度對一個國家傳統制造業的轉型升級及國際競爭力的提升起決定性作用[10]。工業互聯網也被明確定義為將是推動傳統制造業往數字化、現代化轉型的關鍵驅動力，是加速5G應用開發、萬物互聯、智能制造的強勁引擎，并將逐漸成為傳統制造產業融合發展的重要方向[11]。工業互聯網的融合應用正走上成熟化、更深更遠的發展，將成為我國國民經濟高速發展的強勁動力。

傳統制造業在工業互聯網的加持下，將工人、智能設備、智能產品、原材料供應、物流運輸、產品檢測等相互融合分析，實現生產企業各環節的數據交互、資源優化、資料共享、問題分析等，充分挖掘并釋放企業數據價值，為企業提供更全面的信息感知、移動化的應用、云端的資源和運營的大數據分析[12]。制造型企業通過不斷拓深工業互聯網的應用領域，通過互聯網連接先進的設備儀器，能夠提高制造業的生產效率，顯著降低生產成本等[13]。

2.2 目前工業互聯網與制造業融合發展的短板分析

目前，互聯網與制造業的融合發展已成為全球制造產業和科技變革大趨勢，通過新一代信息通信技術和制造業融合，推動制造業朝著更高端、更智能化的發展方向邁進，已成為全球工業強國的普遍共識。我國雖然在工業互聯網的推廣應用和制造業方面有著產業體系、技術、人才、資本、數據等突出優勢，但仍不可否認，推動制造業加速數字化、網絡化、智能化發展目前仍存在較多困境。

（1）制造業本身客觀因素受限

制造業是國民經濟增長的基石，也是工業互聯網革命的主戰場，工業互聯網的應用，提高企業的信息化發展水平，推動制造業的快速發展[14]。工業互聯網與消費互聯網相比，造成影響的客觀因素很多，實施起來面臨更多復雜的場景，主要客觀原因有：我國制造業快速發展，但整體信息水平仍然比較滯后，人才不足，市場不成熟，發展不平衡、企業自身不具備條件[15]；我國制造業覆蓋領域廣泛，涉及行業眾多、生產模式和管理模式各不相同，信息化和自動化的程度差異很大；加工設備類型各異，品種繁多，設備、傳感器，PLC 的接口標準、通信協議、管理協議多樣，沒有形成標準化；部分產品結構復雜、精度高、BOM物料眾多且多層次。

（2）傳統制造業管理者的轉型觀念不強及工業互聯網人才短缺

從長期來看，公眾普遍認為工業互聯網能為制造業帶來積極的改變，但短期內進行大量企業的數字化轉型并不容易。傳統制造企業對新興信息接受層次受限，一些企業缺乏長遠眼光，多數中小企業管理者對新一代信息技術，包括工業互聯網、智能制造了解不夠深刻，不愿跳出現有穩定模式的 “舒適區”，這也導致大多數 “不想用” 的情況。另一方面，很多中小制造企業數字化基礎較為薄弱，就企業本身而言，現有基礎條件不具備，這也導致出現 “不能用” 的困境。此外，雖然目前工業互聯網在我國制造業已有不少應用案例，但工業互聯網在我國制造業中整體滲透率較低，相應的專業技術性人才十分短缺，這也影響著工業互聯網關鍵基礎能力的健全和生態能力的構建。

（3）制造業數字化轉型成本高，轉型過程壓力大

國內生產總值GDP近20年持續增長，但GDP增長率近10年呈現明顯的向下趨勢，不難看出經濟的增速放緩；與此同時，國內城鎮單位就業人員的用工成本近10年在持續增加，2018年平均用工成本是2007年的2.57倍，國內制造業低成本用工優勢在快速遞減。經濟正處于調結構、穩增長的時期，面臨產品市場受國外發達國家和新興經濟體的雙重擠壓，競爭形勢日益嚴峻。

工業互聯網是把工業系統與人工智能、網絡通訊技術、傳感控制技術、數據分析與系統建模等連接融合，通過工業實體與虛擬化網絡相連接，形成高效率和多產能的生產信息系統[12]。在制造企業引入工業互聯網應用實施過程中，設備數字化改造只是第一步，之后面臨的是持續的大筆資金的投入。目前，制造業，尤其大規模定制機加行業，多處于嘗試摸索的階段，尚未建立成熟的工業互聯網的盈利場景。中小制造型企業受限于資金、人力、技術等因素，在面對工業互聯網轉型過程中陷入兩難的境地：一面是企業競爭壓力加劇，一面是嘗試轉型建立競爭優勢而不斷的資金投入。

（4）工業互聯網的安全隱患

網絡安全及信息泄漏問題不僅僅出現在傳統網絡中，在工業互聯網的信息領域同樣面臨這類問題。與消費互聯網相比，工業互聯網是一個范圍更加廣泛的生態系統，具有較為大量且頻繁數據交換活動，為企業實現降本增效帶來數據信息處理優勢的同時，也帶來巨大的風險問題。工業互聯網的安全不僅涉及到信息數據的泄露與破壞[16]，還可能波及到生產設備和設施的正常生產和運行，甚至影響到客戶和供應商等供應鏈合作伙伴的信任與合作。

2.3 對我國制造業應用工業互聯網的發展建議

（1）提升工業互聯網服務制造業企業的廣度和深度

制造業之間存在行業差異、產品差異、生產模式差異，不同企業存在的問題和改善的方向不同，進行工業互聯網改造勢必也會存在差異。政府應鼓勵和引導不同行業進行不同場景的嘗試，以降本、增效、提質、節能為目的解決問題，切忌千篇一律鼓勵所有企業上公有云或實現智能制造。企業實施工業互聯網要 “量體裁衣”。歐美發達國家工業基礎較好，公有云模式增速很快。但是目前中國制造業的發展水平參差不齊，發展工業互聯網根據實施情況進行“量體裁衣”。

實施工業互聯網要求企業有一定的信息和自動化基礎，不要急于追求一步實現人工智能和工業互聯網，可依據各自實際情況進行分階段、分模塊的進行，逐步升級實現數字化制造、網絡化制造、智能化制造。

政府應不斷深化與國際工業互聯網標準合作與交流，在積極參與工業互聯網國際標準的研制的同時，加快完善工業互聯網網絡互聯標準、數據標準和應用標準等，在做好頂層設計的同時，加速產業融合，推動制造業應用工業互聯網的飛躍發展。

（2）加大宣傳工業互聯網推廣知識，加強培養工業互聯網人才

傳統制造業掌握工業互聯網核心技術重要且非常緊迫，需要加快拓展二者融合應用實踐的廣度和深度。目前，傳統制造業在工業互聯網的應用上還存在 “不能用、不想用、不會用、不敢用” 的問題，需要地方政府投入更多政策的優化保障，加大選傳工業互聯網推廣知識，營造良好應用環境，便于加速工業互聯網的應用推廣。政府應進一步加強工業互聯網在社會的宣傳和普及，利用多種形式開展工業互聯網網絡、平臺等發展政策解讀與宣貫；營造數字化創新、數字化轉型的學習氛圍，為企業發展提供新的視角、新的場景，新的平臺；引導企業管理者，尤其是企業高層管理者對工業互聯網要有高度的重視，以實現企業能抓住工業互聯網優勢提高競爭力，實現變道超車。

多種渠道培養和吸引工業互聯網人才。工業互聯網的發展，核心是人才的培養。僅憑高校或企業的單方努力可能會延誤工業互聯網快速發展的大好時機，建議政府引導高校和教育機構進行工業互聯網相關新興學科的布局，同時采取引進和培養相結合的方式，廣攬國內外工業互聯網人才；為工業互聯網領域的高端人才開辟綠色通道，并進行全方位的政策支持，推動和建立工業互聯網專業人才市場，建立科學的人才評價體系，鼓勵技術入股、科技成果轉化收益分配等機制；加強對基礎技術工人的培養與選拔，打造與產業發展相適應的專業化人才隊伍。

（3）政府充分發揮引導作用，有效促進制造業轉型升級

政府對處于不同階段的企業進行差異性的引導。處于工業2.0的企業，政府要對其進行補課；加強對企業有關工業互聯網知識的科普，并實施相關獎勵政策，逐步轉變企業管理者傳統的思維模式，可考慮引導從解決企業現實業務問題出發，通過研發、生產、銷售或服務等業務系統云化，減少一次性軟硬件投入和后期的運維成本。后期再根據發展情況，逐步推進工業互聯網的實施。處于工業3.0的企業，政府可引導企業進行工業互聯網的轉型，對于信息化較為成熟、自動化良好的企業，可考慮工業現場設備聯網、數據采集，打通人、機和業務數據信息的通道，搭建或租用工業互聯網平臺，探尋新型智能制造模式或新型商業模式；國內達到工業4.0 的企業較少，對于達到或接近工業4.0 的企業，政府應繼續給予大力扶持，打造成國家、區域和行業工業互聯網標桿，通過技術和管理模式溢出，形成示范效應，逐步帶動上下游企業跟進布局，小網變大網，形成工業互聯網產業生態圈[17]。

政府支持搭建為中小企業服務的工業互聯網平臺。工業互聯網平臺建設初期投入成本大，沒有形成規模效應前對用戶收費過低難以收支平衡，收費過高不利于推廣，難以形成規模效應。政府需大力引導和扶持國內工業互聯網平臺的建設和發展，特別是平臺早期發展的階段給予扶持，提升廣大中小企業的數字化和網絡化的基礎能力，為實現推廣企業工業互聯網應用實施。

（4）加強工業互聯網平臺的信息安全，推動完善工業互聯網的標準化和法制化

加大支持中國工業軟件和嵌入式操作系統發展的力度，工業軟件和嵌入式操作系統對工業互聯網安全至關重要，問題不解決就難以做到真正的安全，目前這也是中國工業互聯網發展的短板。只有自主的工業軟硬件系統達到一定的高度，才能真正為中國制造業轉型進行保駕護航。推動工業互聯網相關企業落實網絡安全主體責任，并加大工業互聯網安全防護，培養應急處理和攻擊溯源能力，提升企業工業互聯網的安全防護能力。

加快完善和推廣工業互聯網的安全標準，全面借助標準組織力量，推動整個工業互聯網的發展[18]。推動國內工業互聯網領域的核心芯片、智能傳感器、高端數控裝備的設計和研發能力，扶持攻擊防護、入侵檢測、安全審計等安全硬件產品的行業發展，提升中國工業互聯網的安全感知和防護保障能力。

3 結束語

實體經濟發展是我國經濟發展的命脈，而制造業又是振興實體經濟的主戰場，工業互聯網作為制造業轉型升級的關鍵驅動力，發展工業互聯網已被納入為我國的國家發展戰略重要部署內容。本文對我國工業互聯網的發展現狀及存在的問題進行了歸納總結，結合現狀進行分析，并根據分析結果給出相關對策建議，旨在為我國傳統制造業的轉型升級與未來發展方向提供相關參考信息。就如何將工業互聯網與制造業深度融合，結合二者的優勢，實現價值最大化，重點分析了從提出概念框架到落地實施的具體舉措內容，不僅需要政府的大力支持，同時也需要企業自身發揮自主能動性，提升企業綜合能力，推動國民經濟快速增長，共同實現 “十四五” 發展目標。