工業互聯網平臺生態系統：構成、演化路徑及運營機制

廖 敏

工業互聯網平臺生態系統：構成、演化路徑及運營機制

廖 敏

(仰恩大學 經濟學院，福建 泉州 362014)

工業互聯網平臺是推動產業形態創新變革的重要手段。研究基于商業生態系統理論，構建了工業互聯網平臺生態系統概念模型、演化路徑及運營機制，研究顯示工業互聯網平臺生態系統是基于制造業形成的有機生態系統，系統由領導、支持、寄生及關鍵種群構成；系統會經歷開拓—擴展—成熟—進化四個演化階段，隨著演化的深入，種群由領導—關鍵—支持—寄生的順序逐步加入系統，同時系統的平臺架構由單點應用—完備PaaS層能力—聚焦SaaS豐富度—工業全要素商業創新進行逐步升級；系統具有數據安全、創新激勵、開放共享三大運營機制。最后，研究以COSMOPlat生態系統為案例，分析了工業互聯網平臺生態系統的合理性。

工業互聯網平臺生態系統；商業生態系統；演化路徑；運營機制

工信部《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023年）》指出，下一步工業互聯網平臺工作是“建平臺、用平臺、筑生態”，加快工業互聯網平臺體系化升級。工業互聯網服務對象是工業，其需結合各行業各領域的技術、知識、經驗、痛點，因此需推動工業企業、基礎電信企業、工業軟件企業、工業控制企業、設備制造企業、解決方案提供商等形成主體多元、協同創新的產業生態[1]。

目前研究工業互聯網平臺生態系統的學者較少，研究者們主要集中于研究工業互聯網平臺定義、技術構成、演化、評價、應用等。（1）針對工業互聯網平臺定義與構成，學者們從平臺、技術角度、生態系統、產業視角等多角度進行界定，其中從平臺與技術角度，《工業互聯網平臺白皮書》指出，工業互聯網平臺是面向制造業數字化、網絡化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業云平臺[2]；其技術架構主要為5層，其中多位學者[3-4]從用戶、SaaS、PaaS、IaaS、邊緣的單個層或多個層構建其技術架構。從生態系統與產業視角進行研究的學者們認為工業互聯網平臺是新型制造業生態系統，是基于平臺形成的工業互聯網產業虛擬集群生態系統。李君等[5]指出，工業互聯網平臺核心功能是具有創新生態構建能力，以平臺運營商為主導，跨界合作，依靠共享機制，共享數據資源，建立多方利益共同體形成新型制造業創新生態。王瑋等[6]認為，工業互聯網平臺本質是資源集聚、多方合作參與共贏、協同演進的制造業生態系統。馬永開等[7]指出，工業互聯網還處于發展初期，學界和業界需要構建工業互聯網價值模式和生態系統，當工業互聯網流量達到一定規模時，平臺服務商會吸引基礎設施服務商、軟件開發服務商等加入系統形成價值共創生態體。王如玉等[8]認為，工業互聯網實質是圍繞平臺形成的虛擬產業集群，從而形成工業互聯網平臺生態。左文明等[9]認為，工業互聯網產業集群是通過平臺鏈接上下游形成生態群落系統。（2）針對工業互聯網平臺演化與評價發展，陳武等[10]認為，工業互聯網平臺是動態發展的，會經歷從低級向高級的演化迭代。國家工業信息安全發展研究中心[11]認為，平臺是從制造資源云改造—制造能力開放—人機融合創新的迭代發展。朱國軍等[12]從平臺成熟度角度建立平臺“融合共創—成長共生—成熟演化”發展方向。在此基礎上，MENON等[13-14]，李君等[15-16]進一步圍繞成熟度理論建立平臺評價模型，平臺經歷建設起步—功能完備—應用拓展—專業深耕—生態繁榮五個階段，并可從平臺基礎保障、關鍵能力、價值效益三個維度對平臺成熟度進行評價。（3）針對工業互聯網平臺應用方面，學者們主要研究工業互聯網平臺如何賦能制造業轉型發展以及研究平臺目前發展現狀等。孫新波等[17]認為，工業互聯網平臺可根據數據資源行動—數據能力生成—生態價值路徑實現對系統賦能。王晨等[18]，邱君降等[19]，何小龍等[20]指出目前工業互聯網平臺的發展困境：大部分企業不會用或不敢用工業互聯網平臺，已使用者對平臺的戰略定位制定不清晰或者將平臺處于一種較低層次的應用狀態，平臺使用缺乏科學指導。

當前研究從生態角度出發認為工業互聯網平臺是生態系統，并且其演化的最終階段是生態繁榮階段，為研究提供了很好的基礎。但存在以下不足：（1）學者們雖提出了生態系統的概念，卻較少將工業互聯網平臺作為工業互聯網產業集群系統研究生態系統內產業企業構成；（2）較多學者提出了工業互聯網平臺演化路徑，但僅研究宏觀的演化階段，未深入分析不同演化階段下虛擬工業互聯網平臺產業系統內企業演化發展；（3）學者們研究工業互聯網如何賦能制造業轉型較多，較少以工業互聯網生態系統主導者作為研究對象，研究其如何運營好、利用好已形成的平臺系統，解決企業不會整合資源，不會用、不敢用的困境。為解決以上問題，本文從商業生態系統全新視角進行研究，主要的理論貢獻有：（1）構建了工業互聯網平臺生態系統構成模型，研究此虛擬產業集群系統內企業構成；（2）建立了工業互聯網平臺生態系統動態演化模型，研究此虛擬產業集群系統內企業不同階段演化過程；（3）提出了工業互聯網平臺運營機制，研究平臺特點以及主導者如何運營；（4）以典型的海爾卡奧斯COSMOPlat工業互聯網平臺為例，剖析其生態系統構成與演化，為其他工業互聯網平臺提供借鑒。

一、相關理論

（一）商業生態系統理論

MOORE[21]在1993年提出商業生態系統是以組織和個人的相互作用為基礎的經濟聯合體，系統演化會經歷開拓、擴展、成熟、進化階段，進化不成功死亡；IANSITI等[22]從微觀企業層面認為商業生態系統由衍生核心、支配主宰型、縫隙型三類企業物種構成；胡崗嵐等[23]結合微觀企業物種構成，提出電子商務商業生態系統理論，認為電子商務生態系統由領導種群（系統資源的領導者）、支持種群（主體依賴的組織）、寄生種群（增值服務商）、關鍵種群（生態系統的“客戶”）構成，見圖1。系統中每個物種的職責不同又相互依賴，建立一種共生關系，以上研究為本文構建工業互聯網平臺生態系統提供了理論基礎。

圖1 電子商務生態系統概念模型

（二）工業互聯網平臺是生態系統

工業互聯網平臺本質是一個資源豐富、多方參與、合作共贏、協同演進的制造業生態系統，其技術架構包括用戶層、SaaS層、PaaS層、IaaS層、邊緣層。《工業互聯網平臺白皮書》分析了各層級功能：用戶層是平臺的服務對象，也是平臺的立足之本，用戶在此接入使用平臺上的APP應用和服務，以滿足自身需求；SaaS層是平臺核心作用，形成平臺價值，主要提供個性化方案，進行業務運行和創新應用；PaaS層是技術體現，包括平臺使用技術、數據管理技術，對工業數據建模；IaaS層主要是支撐云計算，提供數據云存儲空間；邊緣層是對數據進行集成處理等。平臺各層級的功能和服務由制造業企業、互聯網企業、軟件企業、硬件設備企業、電信運營商及個人開發者等提供，并以此完成整個體系的構建。由此可知，各層級的企業或組織擔任不同角色和功能，同時又相互依賴，構成了一個有機的整體。因此，工業互聯網平臺是一個生態系統。

二、工業互聯網平臺生態系統構成

工業互聯網平臺生態系統是基于制造業，借助互聯網、物聯網、大數據、人工智能等新興技術，將一系列原本關系松散、高度競爭的企業和組織鏈接起來，使其形成一個關系密切的共建共生的有機生態系統。本文以電子商務生態系統的四個種群劃分作為基礎，進一步剖析工業互聯網平臺生態系統領導、支持、寄生、關鍵種群的定義、構成和作用，如圖2所示。

1. 領導種群：由工業互聯網平臺的資源整合者、生態系統領導者構成。其制定工業互聯網平臺生態系統的運營機制，完成價值利益的分配與共享，在平臺的技術架構中主要處于IaaS層和PaaS層并注重平臺核心能力的構建。領導種群代表企業有海爾、三一重工等制造業龍頭企業，騰訊、阿里等互聯網巨頭，金蝶、浪潮等軟件企業，華為、紫光等ICT。

2. 支持種群：即工業互聯網平臺需要依靠的組織。其提供生態系統運轉所需的基礎資源，是領導種群進行資源整合與鏈接的對象，主要處在平臺的邊緣層、IaaS層。支持種群代表企業主要有電信運營商、云資源服務商等。

3. 寄生種群：即工業互聯網平臺APP應用和服務的提供組織，以滿足關鍵種群的需求。其主要處在平臺的SaaS層，對生態系統高度依賴，幾乎與生態系統共存亡。寄生種群代表企業有各類軟件企業、咨詢企業、獨立開發團隊、硬件設備商等。

4. 關鍵種群：即工業互聯網平臺的服務對象，在生態系統中處于需求方位置，對系統提出需求，使用系統提供的服務，其主要處在平臺的用戶層，并圍繞制造業產業鏈。關鍵種群代表企業主要有供應商、生產商、分銷商及零售商等。

圖2 工業互聯網平臺生態系統概念模型

在工業互聯網平臺生態系統模型中，領導、支持、寄生、關鍵種群形成了一個價值網絡體系。其中，領導種群通常具有唯一性，占有獨特的優勢資源，決定著生態系統的起點和演化方向，制定價值利益分配機制；支持種群數量一般很少，是領導種群最緊密的利益共同體，共同構建生態系統的框架；而寄生種群和關鍵種群數量龐大，數量的多少代表著生態的繁榮程度，其是生態系統的拓展對象，它們在生態系統中貢獻價值也享受利益。表1描述了工業生態系統內各種群所處的平臺層級及依存關系。

表1 工業互聯網平臺生態系統中各種群對比分析

三、工業互聯網平臺生態系統演化路徑

（一）工業互聯網平臺生態系統演化路徑模型

商業生態系統經歷了由誕生到繁榮直至衰亡的演化過程，經歷了開拓、擴展、成熟、進化四個階段的動態演化路徑，不同演化階段對應不同的生態結構，如圖3所示。

1. 開拓階段——初級生態結構。開拓階段指工業互聯網平臺生態系統的誕生，工業互聯網生態系統形成初級生態結構。領導種群基于自身的優勢，率先在某個行業某1～2領域形成工業互聯網應用。如樹根互聯利用三一重工在裝備制造和遠程運維領域積累的經驗，由OT層向IT層延伸構建平臺，并面向設備健康管理領域提供端到端的工業互聯網解決方案。處于初級生態結構系統階段的平臺架構尚不完整，一般僅有領導種群和關鍵種群，種群較為單一，但部分生命力強大的生態系統將生存下來，積累經驗、完善產品或服務，為向下個階段演化奠定基礎。

2. 擴展階段——基礎生態結構。擴展階段是指工業互聯網平臺生態系統的發展，工業互聯網生態系統形成基礎生態結構。在領導種群的引領下，建立了完備的平臺架構，生態系統中關鍵種群不斷壯大，覆蓋了1～2個行業的多個領域，制造業上下游的企業不斷加入生態系統，系統邊界逐步延伸。如樹根互聯在發展第二階段，由設備管理單領域向能耗管理、設備售后服務管理、智能工廠等多領域延伸，覆蓋工程機械行業全產業鏈。同時為了更好地服務關鍵種群，領導種群或強勢引入支持種群，或自身分化為支持種群，增強生態的核心能力。如徐工與“阿里云”合作建立徐工工業云（XCMG-cloud）。基礎生態結構已初具規模，領導種群在行業領域已取得領先優勢，具備了復制行業經驗、快速橫向擴展的實力。

3. 成熟階段——基本生態結構。成熟階段是指工業互聯網平臺生態系統的繁榮，工業互聯網生態系統形成基本生態結構。經歷了前兩個演化階段的積淀，生態系統開始跨行業，向全領域擴展，關鍵種群、支持種群進一步壯大，寄生種群將加入系統成為生態系統中的重要物種，其依托于平臺為關鍵種群提供豐富的工業APP應用和服務。如樹根互聯由工程機械行業向汽車汽配行業、包裝機械行業、機床行業等擴展，并大規模招募生態寄生種群。基本生態結構下生態系統中物種已經豐富，物種間的利益關系越來越復雜，利益競爭和沖突日益明顯，因此，基本生態結構下領導種群需要進一步完善生態價值分配機制，實現利益共享，引導良性競爭、避免惡性競爭，推動生態系統共建共贏。

4. 進化階段——生態演化結構。進化階段是指工業互聯網平臺生態系統的不斷演化進步，工業互聯網生態系統形成生態演化結構。此時生態系統已經實現覆蓋眾多行業、向全領域發展，各類物種齊全，尤其是關鍵種群和寄生種群欣欣向榮，生態系統整體上有序運轉。平臺沉淀的數據成為生態系統的核心價值，數據采集、分析、應用形成閉環，促進領導種群、關鍵種群、支持種群以及寄生種群進行商業模式、APP應用等創新，推動生態系統向更高階段演變，甚至內部分化誕生新的小型生態系統，形成大生態系統內嵌多個小生態系統的階段。此外，在進化階段，也會存在領導種群“死亡”或因為數據嚴重泄密乃至威脅國家安全或極端事件的情況，導致生態系統進化失敗，走向衰亡。

圖3 工業互聯網平臺生態系統演化路徑模型

（二）工業互聯網平臺生態系統各演化階段平臺層級演化

明確工業互聯網平臺生態系統所處的演化階段，有利于生態系統內外部的各物種評判生態系統的發展狀況，預測潛在的發展變化，以便采取相應的措施，或加速推動生態系統繁榮，或加入生態系統貢獻價值、分享利益等。表2動態分析了工業互聯網平臺生態系統不同演化階段平臺層級演化。

表2 工業互聯網平臺生態系統各層級動態演化

四、工業互聯網平臺生態系統運營機制

（一）工業互聯網平臺生態系統特點

工業互聯網平臺生態系統作為新興技術與制造業融合的新興產物，與傳統的商業生態系統相比，具備以下特點。

1. 高系統更新率。工業互聯網平臺生態系統依托于物聯網、大數據、區塊鏈、AI等新興技術，而新興技術的發展日新月異，推動生態系統快速更新。生態系統不斷擴展新的行業與領域，同時不同物種的不斷加入，也加速生態系統的迭代。在生態系統進化階段，大數據的應用將促使其不斷創新，速度遠高于傳統商業生態系統。

2. 高系統開放度。工業互聯網平臺生態系統應實現跨行業與領域發展。由于每個行業與領域都具有各自的特性，單一物種的單一個體，難以滿足關鍵種群的全部需求，因而需要不同物種、不同個體的通力合作。這就要求工業互聯網平臺生態系統具備高度開放性，廣泛吸納支持種群、寄生種群加入生態系統，以形成“百花齊放”的生態繁榮景象。

3. 高系統共享性。工業互聯網平臺生態系統中的寄生物種通常自帶產品和技術，為使工業APP應用之間具有良好的兼容性、數據的貫通以及提供整體解決方案，生態系統要進行最大范圍的技術共享。尤其是關鍵種群要向寄生種群貢獻PaaS層技術提供整體解決方案需要多個物種個體的合作，因此生態系統需要實現利益共享，多方共贏。

（二）工業互聯網平臺生態系統運營機制

由于工業互聯網平臺生態系統所具備的鮮明特點，為促進生態系統快速演化，領導種群必須建立與完善生態系統運營機制（即生態系統規則），才能保證生態系統持續繁榮、不斷進化。具體運營機制如下：

1. 數據安全機制。生態系統中的各類物種都將各自的數據存儲在平臺云端，這些數據是他們的核心機密，在非授權下只有數據所有者才能查看和使用。數據泄密、非法盜用、黑客攻擊等事件的發生，將給數據所有者帶來嚴重損失甚至致命威脅，同時生態系統也將失去物種的信任，快速脫離生態系統，導致生態系統衰亡。因此，數據安全是工業互聯網平臺的生命線，領導種群需要聯合支持種群制定數據安全機制，從硬件設備、網絡安全、數據權限、安全制度等方面構建完善的數據安全體系，為生態系統的發展保駕護航。

2. 創新激勵機制。工業互聯網平臺生態系統面臨跨行業與領域的復雜場景，工業APP應用、數據模型、物聯設備等創新必不可少。創新是生態系統持續發展的源泉、高更新率的動力。因此，為推動工業互聯網平臺生態系統持續創新，領導種群需要制定生態系統創新激勵機制，搭建開放的創新社區、營造良好的創新氛圍、建立豐厚的創新獎勵、培養多元的創新團隊。為創新團隊提供全方位的指導與支持，推動其結合創新產品的應用情況，不斷地迭代創新。如金蝶聯合華為舉辦金蝶云?蒼穹追光者開發者大賽，鼓勵生態伙伴基于金蝶蒼穹PaaS平臺進行SaaS應用創新。

3. 開放共享機制。高開放度和高共享性是工業互聯網平臺生態系統的兩大特征，兩者相輔相成，缺一不可。因此，為充分放大生態系統的開放度和共享性，領導種群需要制定開放共享機制，面向廣泛的支持種群、寄生種群開放工業互聯網平臺，共享技術、共享數據、共享渠道、共享利益，讓生態系統中各物種形成利益共同體。如樹根互聯啟動“森林計劃”，把樹根云的底層技術賦能生態伙伴，進行開發、應用集成、垂直行業場景運營，服務最終用戶，并在獲得收益時與生態伙伴進行利益分成。

五、海爾工業互聯網平臺卡奧斯COSMOPlat生態系統案例分析

卡奧斯COSMOPlat是海爾構建的首個制造業家電工業互聯網平臺，在《2020工業互聯網解決方案提供商TOP100》名單中，此平臺連續三年位居榜單首位。將卡奧斯COSMOPlat作為工業互聯網分析案例，具有較好的借鑒意義。

（一）COSMOPlat生態系統構成

在海爾卡奧斯COSMOPlat工業互聯網平臺生態系統中，海爾是生態系統的領導種群，推動卡奧斯COSMOPlat由“人單合一”的定制化生產平臺，向跨行業跨領域的工業互聯網平臺發展；支持種群主要由中國移動提供5G網絡，海爾自建云資源；寄生種群主要由為關鍵種群提供工業APP應用和服務的相關組織組成，包括華天軟件、瀚云科技、量子云碼、新迪數字等眾多軟件企業、解決方案企業；關鍵種群由使用卡奧斯COSMOPlat進行數字化生產與管理的企業組成。

目前生態系統已覆蓋電子、模具、化工制造、食品制造、設備制造、采礦等15個行業的生產商、供應商、分銷商、零售商等，如圖4所示。

圖4 海爾卡奧斯COSMOPlat工業互聯網平臺生態系統構成

（二）COSMOPlat生態系統演化

基于工業互聯網平臺演化路徑模型，卡奧斯工業互聯網平臺生態系統經歷了開拓階段（2015—2017年）、擴展階段（2018—2019年）、成熟階段（2020—2023年）。海爾卡奧斯COSMOPlat本身創建時間不長，處于快速成長狀態，沒有具備進化階段的特征，因而還未進入進化階段，見圖5。

1. COSMOPlat開拓階段。隨著海爾規模日漸龐大，導致企業對市場反應遲緩，為此，海爾總裁張瑞敏提出了“人單合一”的商業模式，讓“人”即員工，“單”即用戶需求，融合在一起。為支撐“人單合一”模式，海爾搭建了卡奧斯COSMOPlat，基于用戶個性化需求，實現規模化向定制化轉型。此項目是國家“互聯網+制造業”重點試點項目，海爾制定了IEEE大規模定制化的國際標準。在此階段，海爾基于自身在白色家電行業的優勢和經驗，以“互聯網大規模定制”為切入點，開展工業互聯網應用，其生態系統尚在雛形，平臺架構尚不完整，不過取得了非常好的應用成果。

2. COSMOPlat擴展階段。海爾依托在白色家電行業大規模定制領域積累的經驗，擴大工業互聯網應用范圍，向設備互聯、質量管理、產品溯源、倉儲物流等領域發展，并開始向與白色家電相近的1～2個行業擴展，如模具、電子行業。2019年卡奧斯COSMOPlat位列工信部十大跨行業跨領域工業互聯網平臺首位。在擴展階段，卡奧斯COSMOPlat生態系統已初具規模，建立了完備的平臺架構，系統邊界逐步延伸，具備了復制行業經驗、快速橫向擴展的實力。

3. COSMOPlat成熟階段。卡奧斯COSMOPlat經過了前兩個階段的積淀，快速向化工、農業、能源、模具、裝備等15個行業擴展，在全國建立了7個中心，覆蓋全國12個區域，并在20個國家復制推廣。同時，建立了服務市場，大規模招募生態伙伴，豐富工業APP應用和服務，并通過供需大廳進行供需對接，賦能企業轉型。2020年卡奧斯COSMOPlat以557.67億元的品牌價值，持續引領中國工業互聯網生態品牌，獲得IDC頒發的商業模式變革獎項。在成熟階段，卡奧斯COSMOPlat生態系統物種豐富、欣欣向榮，但也存在物種個體間利益沖突的情況，需要完善價值分配機制，實現共創共贏。

4. COSMOPlat進化階段。卡奧斯COSMOPlat生態系統的進化階段還未來臨，但其有必要做好充分的準備，構建工業互聯網數據平臺，加強工業數據采集、分析、應用環節并形成閉環，進行商業模式、APP應用的創新，推動生態系統邁入進化階段。

圖5 海爾卡奧斯COSMOPlat工業互聯網平臺生態系統演化

工業互聯網平臺生態系統從開拓、擴展、成熟到進化，各階段并不是單一、孤立的，而是由多方參與、多方合作、有機結合、不斷演化形成的。

本文基于商業生態系統理論，構建了工業互聯網平臺生態系統的概念及演化模型，制定了對應運營機制。最后，對海爾卡奧斯COSMOPlat生態系統進行案例分析，為指導工業互聯網平臺的創建與發展提供了新的理論基礎。

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：10.15916/j.issn1674-327x.2023.05.008

F49

A

1674-327X (2023)05-0025-08

2023-02-08

福建省創新戰略研究計劃項目(2023R0072)；校級科研培育計劃項目(SK202305)

廖敏(1990-)，女，江西萍鄉人，助教，碩士。

(責任編輯：許偉麗 劉丹娜)