工業互聯網賦能制造業數字化轉型路徑與實施策略分析

管子祺 張皓翔

摘要：制造業數字化轉型需要對傳統制造理念、生產流程、業務模式等進行根本性重塑和變革創新，這將引發管理科學、自動化控制、信息技術等多學科的理論創新和交叉融合，從而推動制造理論研究向前發展。而工業互聯網作為支撐制造業數字化轉型的關鍵基礎設施，通過構建萬物互聯、數據資源共享的新型制造服務體系，為制造業高質量發展注入新動能。本文界定了數字化轉型內涵及制造業轉型需求，深入探討了工業互聯網賦能制造業數字化轉型的路徑，提出實施工業互聯網賦能制造業數字化轉型的策略。工業互聯網與數字化智能制造深度融合，將推動制造業實現生產運營、產品設計和產業鏈協作模式的重大變革，對高質量發展和數字經濟建設具有重要意義。

關鍵詞：工業互聯網；數字化轉型；制造業

引言

在新一輪科技革命和產業變革的大潮中，制造業正面臨轉型升級的迫切需求。推動傳統產業轉型升級，提高制造業高端化、智能化、綠色化發展水平，已然成為制造業發展的必由之路和重要方向。制造業數字化轉型涵蓋產品設計和生產制造全過程的智能化、網絡化改造，如何推動制造業高效率、高質量地實現數字化轉型，是制造強國建設必須著力解決的重大課題[1]。

工業互聯網作為新型基礎設施，正成為支撐制造業數字化轉型的戰略性支撐平臺，通過構建全要素、全產業鏈、全生命周期的互聯網體系和數據共享體系，工業互聯網可以實現人—機—物的泛在連接，打通制造業各環節的數據壁壘，為協同創新、個性化定制、柔性制造、網絡化協作等新模式提供技術基礎。

1. 制造業數字化轉型的內涵與需求

制造業數字化轉型的內涵涉及制造業在生產、管理、產品服務以及商業模式等方面全面融入先進的數字技術，包括大數據、云計算、物聯網、人工智能等，以實現從傳統生產向智能制造的根本轉變。數字化轉型不僅是技術的更新換代，還代表了一種全新的工業生產和組織方式[2]。

從需求角度來看，制造業數字化轉型的需求首先源于市場和消費者行為的變化。消費者對產品的個性化和高質量需求日益增長，這迫使制造業必須通過數字化手段提升靈活性和響應速度，實現從批量生產到按需定制的轉變。全球化競爭的加劇使得成本控制、效率提升和創新能力成為企業生存和發展的關鍵。數字化技術的應用，如智能制造和自動化，可以顯著提高生產效率，降低人工成本，同時，云平臺和大數據分析等技術的應用可以幫助企業優化設計、減少返工，加速產品上市流程[3]。

從推進新型工業化的角度來看，除技術層面的創新以外，還需要構建一個有利于跨界協同的工業生態系統，這要求促進制造業與互聯網、大數據、云計算等新一代信息技術深度融合，打破傳統行業壁壘，形成跨行業的合作模式。制造企業可以與軟件開發商、服務提供商、研究機構等不同領域的企業和組織建立合作關系，共同開發適合工業互聯網環境的新產品、新服務和新業態。借助開放的平臺和標準，鼓勵數據共享和應用開發，使各類資源能夠在更廣范圍、更深程度實現流動和組合，促進創新資源的高效配置和利用。

2. 制造業數字化轉型的總體策略

2.1 分業推進

數字化轉型的關鍵在于將互聯網技術與各行業的生產知識、技術、經驗和工藝緊密結合。對于不同行業來說，相關人員首先要深入理解每個行業的核心流程和痛點，然后定制解決方案以滿足特定需求。例如，在鋼鐵行業，數字化可以通過實時監控和分析爐溫、壓力等關鍵參數來優化煉鋼工藝，提升產品質量和能效；有色金屬行業可能需要重點關注原材料追溯和精準控制冶煉過程；而在石化和化工行業，數字化則可以集中于提高化學反應的效率和安全性。每個行業都應深入挖掘其內在的生產邏輯和技術特點，結合互聯網技術進行優化和創新。

順應數字化轉型的規律，所有行業應逐步推進，確保每個行業的轉型不是停留在表面，而是做深做透。這需要行業內企業與政府、學術機構和技術提供商緊密合作，共同推動行業標準和最佳實踐的形成。在建材和機械行業，這意味著應用數字化來優化制造流程和提升設備維護效率。電力裝備和電子信息行業可能更關注數字化在智能制造和產品生命周期管理上的應用。汽車行業則可以通過數字化實現從設計、制造到銷售的全鏈條優化。輕工業則可能側重于通過互聯網提升消費者體驗和市場響應速度。每個行業都需要根據自身特點，通過實施具體的數字化策略，推動產業升級和效率提升。

2.2 分級推進

數字化轉型的基礎在于將生產設備、生產執行、生產計劃與運營管理的全過程打通。在生產端，研究人員首先要重點建設智能產線，引入先進的生產工藝，部署感知設備（如傳感器和監控系統）以及實現自動化控制，通過這些技術可以實現對生產過程的實時監控和精準控制，從而提高效率和靈活性。例如，通過物聯網（IoT）技術，生產設備可以實時傳輸數據至生產執行系統，優化生產流程和資源分配。智能車間則通過集成自動化設備、機器人和信息系統，實現生產監控和管理的數字化，這樣不僅提升生產效率，也為車間管理提供了數據支持和決策依據。

在車間管理端，重點是通過數字化手段實現對生產活動的全面監控和優化生產管理流程，這可以通過部署生產執行系統和工業物聯網平臺來實現，它們可以收集車間內的各種數據，為管理層提供實時的生產狀況、質量控制、設備狀態等信息。頂層管理端則涉及運營管理和業務管理，這需要將車間層面的數據與企業資源規劃系統等業務管理平臺整合，從而實現對整個企業資源的優化配置和對市場變化的快速響應。

2.3 頂格推進

政府作為推動者，對于制造業的數字化轉型具有至關重要的引導和支持作用。政府可以通過成立制造業數字化轉型創新中心，集中資源、實施標準化流程并提供政策支持。創新中心將作為推動制造業創新的智庫和實驗室，匯聚行業專家、學者、技術開發者和制造企業的力量，共同研發適合行業發展的新技術和模式。創新中心可以協助企業評估現有的生產流程，探索數字化轉型的潛力，并提供定制化的解決方案。政府可以通過這個平臺，為制造業企業提供必要的財政補貼、稅收優惠和技術咨詢服務，降低企業轉型的門檻和風險，鼓勵更多的創新試點和應用案例的產生。

在制造業數字化轉型過程中，采用“行業出題、產業答題、第三方協同”的指導方針，可以確保轉型過程與實際需求緊密結合。行業協會和代表性企業可提出轉型過程中遇到的關鍵問題和需求，由產業界的企業開發相應的技術和方案來解決這些問題，第三方機構如高等學府、研究所和咨詢公司提供評估和協調作用，確保方案的客觀性和適用性。

通過這種協同合作模式，可以促進知識和技術的有效傳遞，提升解決方案的實用性和創新性。例如，行業出題可能涉及提高生產效率、降低能耗、優化供應鏈管理等問題，產業界可以通過引入智能化設備、云計算、大數據分析等技術來提供解決方案，第三方機構則可以幫助評估方案的效果，提供改進建議，確保這些技術和流程能夠在不同規模和類型的企業中得以有效實施。

3. 工業互聯網賦能制造業數字化轉型的路徑探析

根據上述分析可知，工業互聯網作為新一代信息通信技術與先進制造業的深度融合，在推動制造業數字化轉型方面具有關鍵作用。工業互聯網的廣泛應用，不僅能夠打通制造業各環節的數據壁壘，實現生產要素的高效整合，而且能夠借助大數據、人工智能、云計算等新興技術手段，構建智能制造新模式，顯著提升產品設計、工藝流程、供應鏈管理等環節的精細化水平，助力制造業向智能化、網絡化、服務化和綠色化方向轉型升級。

3.1 宏觀路徑

工業互聯網的核心在于利用高質量的工業大數據來推動制造業的單點轉型。在單個工廠內，研究人員需要將數據與知識、技術、經驗、工藝深度融合，以實現生產過程的智能化和優化。例如，通過部署各種傳感器和監控設備，研究人員可以實時收集生產線上的數據，這些數據經過分析后能夠用于優化生產工藝、預測維護需求和提高質量控制的精準性。

在鏈式轉型中，工業互聯網充當了連接產業鏈和供應鏈的紐帶，形成一個環環相扣的產業生態系統。這涉及建設一個覆蓋產業鏈上下游的數字化體系，其中包括供應商、制造商、分銷商以及最終客戶。通過共享平臺和標準化的數據交換協議，不同企業之間的信息溝通更加順暢，使得整個供應鏈能夠更加敏捷地響應市場變化和客戶需求。整個產業鏈的數字化轉型不僅是技術升級的過程，更是對合作模式、商業模式、管理流程等各個方面的全面革新。

數字化轉型的另一個重要路徑是園區轉型。工業園區作為單點、鏈條、集群轉型的集合體，提供了產業轉型升級的重要空間聚集體。通過搭建供需對接平臺，園區可以促進企業間的協同發展和資源共享。例如，園區內的企業可以共享一些核心設施、服務和數據資源，降低運營成本，同時通過平臺實現跨企業的數據集成和應用，推動整個園區的智能化水平。

3.2 實施路徑

3.2.1 數字化智能制造

工業互聯網作為制造業數字化轉型的核心驅動力，通過其獨特的互聯、智能化和數據驅動特點，為制造業的數字化智能制造提供了切實可行的路徑。

工業互聯網通過連接人、機器和物品，構建起高度網絡化的生產和服務系統，實現了數據的全面采集和流通。在這個系統中，傳感器和智能設備在生產現場實時收集數據，通過工業互聯網平臺進行匯總、存儲和分析。這種大規模的實時數據交換和處理，使得制造商能夠實時監控生產流程，及時發現并解決生產中的問題，提高生產效率和產品質量。工業互聯網平臺的數據分析能力支持制造商進行生產預測、維護預警和需求分析，進而實現預測性維護和定制化生產，大幅度提升了生產系統的智能化水平。

工業互聯網通過推動制造業的數字化智能制造，實現了資源優化配置和生產過程的精準控制。通過工業互聯網平臺，制造企業可以實現跨地域、跨企業的生產資源共享和優化配置，如云制造服務能夠將制造能力虛擬化，實現生產資源的按需調配和全局優化。工業互聯網的應用還涵蓋了智能機器人、數字孿生、增材制造等前沿技術，這些技術的集成應用使得制造過程更加自動化、靈活化和個性化。數字孿生技術可以構建虛擬的生產線模型，進行仿真和優化，以達到最佳的生產效率和產品質量，而增材制造能夠支持復雜產品的個性化制造和快速迭代。通過這些高級的數字技術，制造業的生產流程不斷智能化，制造企業能夠在全新的數字化平臺上重構產品設計、生產、管理和服務流程，實現整個價值鏈的優化和創新。

3.2.2 產業生態系統融合

工業互聯網在賦能制造業數字化轉型的過程中，對產業生態系統的融合起到了至關重要的作用，這種融合體現在兩個主要方面：跨行業協同與創新、價值鏈整合與業務模式創新。

一方面，工業互聯網通過其強大的連接能力，實現了不同產業、企業和設備之間的實時互聯和數據交換。在這個高度網絡化的生態系統中，制造業不再是孤立的單個實體，而是成為一個互動的集群，其中每個企業都可以與上下游供應商、分銷商、服務提供商以及客戶等多方主體進行實時的信息共享和資源協同。例如，原材料供應商可以根據工業互聯網平臺提供的生產數據動態調整原料供給，物流公司可以基于實時的生產進度和庫存情況，優化配送路線和時間，而客戶的定制需求可以直接輸入生產系統，驅動制造流程的調整。這種跨行業協同和實時反饋機制顯著提升了整個產業鏈的響應速度和靈活性，降低了庫存成本，增強了市場競爭力，同時也為各行各業帶來了豐富的創新機會，誘發了新業態、新模式的出現。

另一方面，工業互聯網推動了價值鏈的整合與業務模式的創新。在數字化的推動下，傳統的線性價值鏈正在被更加動態和網絡化的價值網所取代，制造業企業不再只是產品的制造者，而是整個價值創造過程的協同者和服務提供者。工業互聯網平臺允許制造企業將數據、能力和服務進行數字化封裝和輸出，使得它們能夠在傳統的制造業務之外，開發出新的增值服務，如遠程監控、設備健康管理、生產優化咨詢等。通過整合原有的設計、制造、銷售和服務等環節，制造業企業能夠提供全生命周期的解決方案，從而實現從產品提供商向解決方案提供商的轉變。

結語

工業互聯網是新工業革命的重要基石，是數字技術和實體經濟深度融合的關鍵支撐，可以有效賦能制造業數字化轉型，驅動生產運營模式、產品研發模式、產業協作模式等發生革命性變革。

本文在分析制造業數字化轉型需求及工業互聯網賦能的路徑基礎上，提出工業互聯網與智能制造融合發展是一個漸進式、持續式的過程。當前，我國工業互聯網建設仍處于起步階段，推進工業互聯網賦能制造業數字化轉型，既要立足于解決實際問題，也要著眼于長遠發展；既要注重示范引領，也要注重規范指導。只有持續用力，才能充分釋放工業互聯網賦能智能制造、賦能數字經濟的綜合效應，加快實現制造強國的宏偉目標。

參考文獻：

[1]姜永發.“5G+工業互聯網”賦能制造業數字化轉型[J].唯實，2023（9）：33-36.

[2]肖琳琳，夏宜君，黃潔，等.工業互聯網賦能制造業數字化轉型模式和成效——基于1942個案例實證分析[J].企業管理，2023（4）：38-44.

[3]郝園，張智杰.關于提升工業互聯網平臺賦能制造業轉型發展對策的研究[J].網絡安全和信息化，2022（7）：12.

作者簡介：管子祺，碩士研究生，工程師，研究方向：制造業企業數字化轉型；通信作者：張皓翔，博士研究生，高級工程師，研究方向：產業經濟學、通信工程。