工业互联网背景下制造业产业集群转型升级对策

2020-02-22朱晓静

山东行政学院学报 2020年5期

朱晓静

（中共山东省委党校［山东行政学院］公共管理教研部，济南250014）

一、引言

自2015年制造强国战略提出以来，工业互联网在我国进入快速发展阶段。习近平总书记在致2019工业互联网全球峰会的贺信中指出：当前，全球新一轮科技革命和产业革命加速发展，工业互联网技术不断突破，为各国经济创新发展注入了新动能，也为促进全球产业融合发展提供了新机遇。2020年4月20日，国家发改委明确指出工业互联网属于新基建中的信息基础设施。

工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施，形成智能化发展的新兴业态和应用模式，是推进制造强国和网络强国建设的重要基础，是全面建成小康社会和建设社会主义现代化强国的有力支撑［1］。

最早提出“工业互联网”的是通用电气董事长兼CEO杰夫·伊梅尔特。他在2012年指出：工业互联网由机器、设备、集群和网络组成，能够在更深的层面和连接能力、大数据、数字分析相结合，其目标是升级那些关键的工业领域，这将带来生产力的革命［2］。随后，学者们开始对工业互联网的内涵展开研究。姜红德指出，工业互联网与我国的“两化融合”殊途同归，其本质都是工业生产力和信息生产力的融合［3］。杨帅通过对美国提出的工业互联网和德国提出的工业4.0比较，发现二者在动因、内核、方向、结果等方面基本一致，都指明了全球工业未来发展的方向；但结合各自国家的优势，两种模式在实现路径、实施重点方面明显不同，这为我国加快推进两化融合提供了借鉴［4］。随着认识的深入，国内三一重工等企业开始探索工业互联网的实现［5］。李广乾呼吁尽早启动工业互联网平台项目，以抢占国际有利地位［6］。经过4年的探索，国务院于2017年11月印发《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，这为我国推进工业互联网发展提供了指导和规范。随后学界开展了大量对工业互联网如何落地实施的研究，包括基础层网络的联通、工业数据采集、工业互联网平台、工业APP、安全框架等多个方面。

当前由于工业互联网的发展还处于初级探索阶段，大多研究集中在技术实施层面，还没有形成一般性理论研究，将工业互联网与产业集群转型升级进行结合的理论文献较少。制造业集群中上下游企业合作密切，拥有丰富的制造场景和完善的产业生态，具有培育发展工业互联网的综合优势。本文在分析工业互联网对制造业产业集群转型升级影响的基础上，结合实际分析集群中推动工业互联网建设可能面临的难点和瓶颈问题，分别从政府部门、大企业和中小企业的视角，探讨集群中各类主体推动工业互联网建设的思路。

二、工业互联网与制造业产业集群

（一）工业互联网是制造业产业集群升级的有效选择

工业互联网是新一代信息技术与制造业的深度融合，被看作是第四次工业革命的关键支撑。从历史上看，工业革命之所以能产生全方位、深层次的影响，是因为其扩展了人类可用资源的总量，同时大幅提高了能源资源的利用效率。工业互联网通过信息技术的应用，使制造企业扩展了对数据这一新资源的挖掘和利用，可大幅提高生产效率、降低生产成本。

1.工业互联网有助于实现个性化定制

随着移动互联网的运用以及新生代消费群体的产生，同质化产品已难以满足消费者的个性化需求。然而少量个性化生产会大大增加企业的生产和运营成本，工业互联网使大规模个性化定制成为现实。

工业互联网可以实现生产厂商与消费者之间直接联通。消费者将个性化的需求直接传送给生产厂家，厂家将海量客户定制的产品进行聚类分析，将相似的生产工序进行整合重组，个性化定制在某种程度上转变成了同类客户的大规模定制，这就让企业在个性化定制的同时保持生产成本不会大幅增加。如通过运用COSMOPlat工业互联网平台，截至2019年底，海尔本公司生产线上生产的产品52%是客户定制的，19%是消费者直接下单定制的，已实现不入库率71%［7］。

2.工业互联网有助于实现协同设计与制造

随着科学技术的飞速发展和竞争的日益激烈，企业的研发能力和研发速度成为竞争的焦点。工业互联网使传统制造业企业利用网络进行协同研发设计成为可能。主要有两种实现方式：

一是产业链上下游的协同。工业互联网将产业链上下游合作伙伴和产品的最终用户都整合到研发活动中来，与最终用户的整合可以使产品设计围绕用户需求和价值展开，与合作伙伴的整合可以充分发挥互联网分布式协同的优势，实现从最终产品、生产工艺到零部件、原材料的全过程协同。大大变革了企业的研发模式，有利于大幅提高研发效率，降低研发成本。如中国商飞公司借助工业互联网建立了面向全球的商用飞机异地协同设计制造平台，整合了全球四十多家一级供应商，使围绕商业大飞机全产业链的工程师在一个统一的数字化平台上开展工作，有力保证了C919大型客机的全球协同研制，提高了设计的效率和准确性，大大缩短了研发周期［8］。

二是世界各地研发资源的协同。企业可以借助工业互联网在世界范围内汇集大量不同行业的资深设计人员形成智力数据库，为制造业客户提供产品研发设计服务。有意向的企业在工业互联网平台上提出需求，平台将根据其行业、产品等不同特点及时匹配有经验的智库专家组成研发小组，快速形成优质的解决方案。工业互联网平台不仅提供了良好的协同研发设计环境，还会为需求企业配备专业的项目经理，帮其进行项目实施的风险管控。这种协同研发模式可以为需求方节省大量时间精力，快速解决问题。比较有代表性的有橙色云OrangeCDS平台。

3.工业互联网能有效优化生产流程

传统制造企业中的生产系统非常复杂，涉及到多个相互联系、相互约束的环节或部门，以及大量的原材料、生产设备及环境保障等物理系统，一般流程为工艺设计、计划调度和生产执行。企业可以利用工业互联网中的制造系统数字孪生模型，对生产制造流程进行虚拟仿真。由于工业互联网可以对生产过程中多种数据进行实时感知，数字孪生模型可以对企业生产过程中的工艺管理、设备管理、质量管理、能耗管理、产品管理等多个环节进行优化，从而形成基于数据的最佳生产模式。

工业互联网还有利于提升车间环境控制的智能化水平。有些产品对车间生产线上的温度、湿度、压力、震动等方面有严格要求，工业互联网通过在相应设备上安装智能传感器，可以对这些指标进行实时感知。一旦指标发生偏离，系统将即时发出报警信号，从而避免损失的发生。

4.工业互联网的应用可以创新商业模式

工业互联网可以帮助集群内企业不断创新产品和服务，形成新商业模式，从而推动制造产业集群不断优化升级。从现有的应用案例看，工业互联网创新商业模式的方向主要有：一是通过设备等资源共享，提高资源使用效率。工业互联网可以实时判断接入企业生产能力的空闲程度，为其匹配生产能力的在线租赁，从而有效提高租借双方的收入及效率。二是促使企业从生产制造向制造服务业延伸。企业在产品上添加智能模块，实现已售产品的联网，通过运用数据收集、比对等大数据技术，为客户进一步提供产品之外的服务。如三一重工通过树根互联的根云平台，为客户提供资产管理、设备跟踪、故障预测、保险金融研发辅助等服务型业务，拓展了盈利空间。

（二）制造业产业集群具有发展工业互联网的综合优势

工业互联网通过新一代信息技术把工厂与供应商和客户紧密连接起来，将合作企业的设备、生产线和工艺流程紧密连接起来，形成了跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，大大拉长了产业链条，推动了整个制造服务体系的智能化。从构成来看，工业互联网至少包括供应商、生产商、客户、平台管理者等角色；从层次来看，工业互联网包括技术层、系统层和应用层等层次；从互动关系来看，除了传统的上下游供应外，参与企业通过工业互联网平台还产生更为紧密的互动关系，如协同设计与制造。同时，工业互联网是开放的，且处于不断的进化过程中。因此，工业互联网构成一个复杂的产业生态系统。现代信息技术的广泛应用，使工业互联网系统可以跨越地理的界限，形成跨区域的生态系统。有学者指出，工业互联网可以基于物理空间和数字空间的相互融合形成一种“虚拟集聚”的产业组织形式［9］。

产业集群是指在特定的地理区域内，相互关联的企业、供应商、服务商、金融机构及其他相关机构等通过竞争合作形成的组织形式。空间地理的集聚性有利于降低企业的制度成本，提高规模经济效益和规模范围效应，从而提高整个集群的竞争力。从产业生态的角度，越是成熟的产业集群越会形成复杂、融合的产业生态系统。

从工业互联网和产业集群的内涵看，二者是相互独立的，但是二者都不是单个企业的简单集合，都强调共生共存关系，他们之间又相互联系相互作用从而形成互动机制。一方面，产业集群由于地理优势和前期发展的积累，早已形成了相互联系的集群生态系统，因此在产业集群中推动工业互联网建设具有天然的优势基础。企业间相互沟通频率更高，相互模仿速度更快，产业集群所具有的互惠共生性、竞争协同性和资源共享性为产业生态创造了得天独厚的条件。另一方面，工业互联网生态是更为复杂的生态系统，通过应用互联网和大数据等新一代信息技术的应用，将成为集群企业数字化升级和整个产业集群转型升级的基础性平台。

三、工业互联网促进制造业产业集群转型升级面临的突出困难

当前，我国企业在工业互联网的应用方面主要存在“不敢用、不会用、用不起”三大问题。

（一）大部分企业对工业互联网认知不足

工业互联网是信息技术与制造业深入融合的产物，很多企业对工业互联网的了解仅限于政府相关文件或零星的新闻报道，至于工业互联网如何推进、对自己的企业有何助益等问题更是一无所知。缺乏对工业互联网的全局性认识，导致很多企业推进工业互联网动力不足。究其原因，主要有两方面。

一是多数企业数字化水平较低，网络化、智能化基础薄弱。虽然中国是制造业大国，但是还不是制造业强国，很多行业生产还处于低级阶段，有的甚至刚刚结束手工操作进入机械化时代，信息化程度较低。因此，很多企业对工业化、信息化的内涵还不熟悉，无从知道其进入工业互联网的切入点。

二是对应用工业互联网转型的方式、应用场景整体不清晰。在制造企业中，智能设备的安装相对容易，但是安装之后如何利用这些设备与客户联系以及时根据客户需求做出反应？如何利用数据优化企业的生产运营？这些问题更为关键。由于制造业各领域差别极大，每一个领域的应用场景必然不同，且工业互联网发展时间短又极其复杂，业界并没有成熟的应用模式。这也是企业对工业互联网进行观望的原因之一。

（二）传统制造企业中工业互联网类人才匮乏

工业互联网的建设推进涉及到了信息行业和制造行业两个领域。就现实而言，传统制造业的人才对信息技术不太精通，精通计算机信息技术的人才往往又对机械制造、工艺流程一无所知。而工业互联网的推进需要同时具备机械专业、管理专业和计算机专业的复合型人才。对大部分制造企业来说，这样的人才都是极其缺乏的。

（三）建设工业互联网的资金不足

传统中小型企业的生产线、生产设备数字化程度较低，而工业互联网需要全过程数字化，包括硬件的更新与配套、软件的开发与应用，硬件方面包括数控化、自动化的加工设备、机器人、带通信功能的配件等等，这方面的升级改造所费不低。同时，工业互联网的建设涉及到整个企业生产工艺流程的重新布局与优化，试错成本较高，这都对企业的资金形成了很大的挑战。

（四）对信息安全性的担忧阻碍了工业互联网前进的步伐。

工业互联网安全关系到经济发展和社会稳定，是制造强国和网络强国战略的基石，其重要性不言而喻。网络边界越扩张，网络安全风险越大。在工业互联网中，数据采集、传输、存储和分析涵盖了企业生产运营的各个环节。除了传统的工业控制系统外，企业内部办公网、工业互联网平台、物联网等各方面的风险都给企业的业务安全带来很大的挑战。对安全风险的担忧严重影响了企业建设工业互联网的积极性。

四、制造业产业集群利用工业互联网转型升级的思路和对策

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，日益成为深化制造业转型升级的重要方式。我国的制造业产业集群在转型升级的过程中要及时把握住这一产业变革的契机。然而，工业互联网的复杂性导致其实施起来必然无法一蹴而就，需要政府及大小企业协同发力，共同探索出制造业产业集群的工业互联网之路。

（一）政府：加大扶持力度，以点带面推动工业互联网在集群中的广泛应用

一是积极引导扶持。集群所在政府部门应成立专门的工业互联网推进机构，加强集群公共服务平台建设。同时，邀请集群中相关企业及信息技术企业共同制定产业集群的工业互联网应用规划，从资金到技术，帮助企业精准诊断痛点，算好“智能经济账”。这样才能有效激发企业的自主性和积极性，从“要我改造”走向“我要改造”。同时打造企业示范标杆，输出典型模式，以更好地带动整个集群参与到工业互联网生态中来。

二是加强集群内互联网基础设施建设。5G网络、物联网、云计算、大数据、区块链等新基建技术构成了工业互联网推广应用的技术支撑。集群所在地政府部门应加快部署新基建技术，着力降低工业互联网的入网成本，构筑工业互联网服务体系，为集群内工业互联网发展奠定良好的基础保障。

三是加强集群内工业互联网建设的金融支持。工业互联网建设周期漫长、投入大，令很多企业望而却步，因此有必要对集群中参与互联网建设的企业提供必要的金融支持。可整合各级政府的多种基金形成工业互联网专项资金，也可对技术水平高、研发实力强、应用开发深入的工业互联网运营企业进行奖补，鼓励银行对入网企业进行信贷支持。

四是加强工业互联网人才培养。工业互联网能发挥多大作用取决于企业对其认识及创造性运用的能力。因此，可组织专家为集群中的大小企业进行工业互联网专项培训，普及工业互联网基础知识及商业模式，鼓励集群内企业家积极融入工业互联网建设中去，并结合自身特点进行应用创新。

总之，政府部门要系统推进，制定合理的实施路径和方法，分阶段分步骤将集群中单个企业的智造行动发展成整个集群的工业转型实践，最终实现整个集群生态的互联网化。

（二）大企业：积极布局生态，探索工业互联网应用场景

工业互联网平台建设是个极其复杂且循序渐进的过程。在此过程中，企业战略逐渐清晰，平台工程持续迭代，应用服务不断完善，产业生态日趋成熟，这些都需要大量的投入和精力。小企业对此无暇顾及，只有大企业有能力布局，且大企业在此过程中收益最大。因此，集群中的大企业要在工业互联网推动中承担更多责任。

一是构建集群工业互联网平台。大企业要利用自身技术、规模优势不断创新优化，聚合不同业务的平台主体，通过合作来共同打造完整平台解决方案。在此过程中，可选择2-3个业务方向进行聚焦，实现对工业互联网的初步应用和探索。

二是构建面向开放的工业互联网融合发展的生态。工业互联网是一个生态系统，企业的利益不仅仅依靠自身的努力，而是得益于整个生态系统的不断成长。这就需要制造企业、信息技术企业、上下游企业、制造服务业企业等相互补充、共同建设，单个企业很难做大。因此，集群中的大企业要充分利用自己在集群中的影响力，积极主动承担生态系统协调者的职责，吸引更多合作伙伴进入，通过汇聚企业、产品、生产能力、用户等产业链资源，实现生态种群的壮大。同时，大企业要与生态里的企业开展多种创新活动，加速新产品、新业务、新商业模式、新应用场景的衍生。