工业互联网驱动制造业数字化转型

◆文/田洪川

近几年，工业互联网这一概念被提及率很高，其包含内容很多，但是大多数人并不是特别了解。工业互联网包括三部分内容，即网络、平台和安全。网络是基础，平台是核心，安全是保障。

当前，工业互联网、智能制造、数字孪生、人工智能、数字化转型等概念纷繁复杂，他们之间是什么逻辑关系？工业互联网本身国内外发展状况是怎样的？工业互联网能给企业发展带来什么？这些问题需要进一步探讨和研究。

工业互联网是国家高度重视的发展领域

从全球经济发展来看，数字化转型是大势所趋。各个国家围绕工业互联网都制定了相应的战略，不论战略的名称是什么，其最核心的都是信息技术。将快速发展的信息技术与传统行业融合，驱动传统行业的数字化转型。21世纪以来，全球科技创新进入密集活跃期，自动化加速走向数字化、网络化、智能化，新技术、新产业、新模式、新产品大规模涌现，深刻影响着全球的科技创新版图、产业生态格局和经济发展走向。

工业互联网是以数字化转型为特征的第四次工业革命的关键支撑。工业互联网是第四次工业革命的重要基石，为实现数字化、网络化、智能化提供了现实路径，通过促进生产装备、生产过程、产品供给高端化，加速工业体系的智能化升级、产业链延伸和价值链拓展。

我国党中央国务院高度重视发展工业互联网，总书记连续四年对发展工业互联网作出批示，国务院连续三年在《政府工作报告》中提及工业互联网。今年以来，在疫情发生后，党中央多次作出部署，要发展新型基础设施建设。作为新型基础设施建设的重要组成部分，可以说工业互联网是国家高度重视的发展领域。

数字经济与数字化转型

2019年，我国数字产业化规模达到7.1万亿元，在GDP中占比达到7.2%，在数字经济中占比为19.8%。产业化数字化规模达到28.8万亿元，在GDP中占比达到29.0%，在数字经济中占比为80.2%。数字经济在三次产业中持续渗透。

解构数字经济的时候，可以把数字经济分成两方面：一方面是数字的产业化，即催生一系列跟数字技术相关的新兴产业、新兴行业、新兴产品、新兴企业主体；另一方面是产业的数字化，这里的产业指的是传统产业，即产业的数字化转型。从这两方面的比重来看，数字产业化是基础和先导，产业数字化是主战场。我国产业数字化占GDP的比重是逐年递增的，在2019年达到了29%，可以说，数字经济对传统产业的变革作用在整个GDP的增长里发挥的作用越来越重要。

数字化转型是基于新一代信息技术的数字化、网络化、智能化。数字化转型是信息通信技术驱动的产业变革过程，以数据作为关键要素，以信息通信技术与各个行业的全面融合为主线，以提升质量和效益为目标，变革生产方式、商业模式和产业组织方式的系统转型过程，包含“数字化、网络化、智能化”的全部内容。

对于我国来讲，无论是政府层面的产业管理者，还是企业管理者、具体业务的执行者，解决问题时要考虑如何应对不确定性，这时就要通过数据信息的充分采集和获取，降低不确定性带来的隐患和风险。那么，在产业层面和国家层面，要考虑如何通过新技术应用或通过数字转型，实现全要素生产率和全产业竞争力的提升。对于企业管理者，需要通过数字化转型明确目标方向，降低商业模式、市场需求、产品质量、生产效率、运营管理、资源调配、交付速度等方面的不确定性。在应用层面，更多的是关注产品链、价值链、资产链的智能化，实现泛在感知、智能决策、敏捷响应、全局协同、动态优化。

研究发现，疫情发生后，数字化水平、自动化水平基础较好的企业能够更好地应对因疫情带来的员工无法复工复产的情况，并能够基于远程监测、远程诊断、少人化/无人化办公等方式，大幅提升企业的竞争力。麦肯锡此前预测，对于发达经济体来说，预计在未来十年中，（美国和西欧）潜在生产力增长每年至少可达到2%，其中大约60%是通过数字化实现的。而对于新兴经济体来讲，以越南汽车制造商VinFast为例，该企业21个月内就建立了一家汽车工厂，得益于数字化技术的应用和创新。

我国制造业大而不强的问题依然存在。中国工程院发布的《制造强国发展指数（2018年）》显示，全球制造强国大概可以分成四个阵列，第一阵列是美国，第二阵列是德国和日本，第三阵列包括中国、韩国、法国等国家。从质量效益、规模发展、结构优化、持续发展这四个关键指标来看，我国在质量效益这个指标上是明显偏低的。此外还要考虑成本问题。从中国、墨西哥、越南三个国家的劳动力成本变化情况看，劳动力成本指数明显高于新兴经济体。

工业互联网的定位

工业互联网的定位：新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石——通过人机物互联，实现工业经济全要素、全产业链、全价值链的网络化连接，构建新型工业生产制造服务体系，形成工业经济发展的全新生态。支撑服务一二三产业、大中小企业融通创新，实现经济高质量发展。为制造业转型提供各类ICT使用要素，包括网络基础设施、工业互联网平台、设备智能模块、感知与计算能力、优化模型及算法、综合安全防护等。

工业互联网是数据驱动、工业机理与智能科学结合、数字空间与物理世界融合的智能化决策闭环，把网络、平台、安全作为三大功能体系，其中，网络解决的是互联互通问题，平台解决的是数据的汇聚和数据开发利用问题，安全则更多的解决的是对数据的安全保护问题。在这样的体系下，数据是其中最核心的要素。

工业互联网国内外的发展态势

通过对不同行业的模式和场景下工业互联网应用实践的分析，可以发现其具有几个特点。一是传统的工业自动化向智能化升级，以设备资产为中心的优化和商业模式创新是一个重点方向，生产过程优化和设备管理优化等相关应用占比达到64%，5G、AI等新技术正成为突破传统业务提升瓶颈的新动力。二是工业互联网赋能范围不断拓展，推动产业链协同下的资源优化配置应用广泛开展。资源配置协同占比已达12.4%，大量中小企业依托工业互联网赋能加快数字化转型进程。三是数据驱动的服务创新探索活跃，新模式新业态加速涌现。围绕平台的跨界融通与模式创新占比接近9%，加快制造业与服务业融合。

如果把国外和国内的工业互联网分开来看，国外是基于高水平的数字化基础，实现基于设备物联的数据价值挖掘和特定场景的深度优化应用；国内一方面承载补课提升的功能，另一方面聚焦广阔的资源配置优化，激发模式与服务创新活力。二者相同的部分在于都是基于数据价值挖掘的服务与商业模式创新，但二者不同的部分在于国外的生产优化应用进入数据分析深度阶段，国内基于工业互联网的要素资源大范围连接与优化配置凸显更强的需求与应用前景，侧重云化MES等生产数字化普及。

在我国各个垂直行业中，工业互联网应用向垂直行业覆盖更加全面，并逐步由制造业向非制造业延伸，行业工业互联网应用模式和特色路径正在逐步形成。首先，装备和电子家电行业注重设备资产管理和生产过程管控，装备行业设备资产管理和生产过程管控应用占比80%，生产设备多为高价值设备，需对产品质量管理要求严格。其次，原材料行业具有较好的信息化基础，进一步聚焦设备管理与资源配置优化，设备停机损失巨大，需严格把控连续生产流程，全要素生产率提升成为行业主要痛点，需进一步统筹优化资源配置。第三，消费品行业大力发展创新服务模式，服务模式创新占19%，位于各行业之首，需通过创新服务强客户黏性。

据国外有关研究机构统计，目前全球有600多个产业物联网平台，其中有50%都聚焦在制造业，也就与我们所说的工业互联网是同一个概念。除了有50%聚焦制造业，还有34%聚焦能源、32%聚焦车联网、31%聚焦智慧城市、23%聚焦医疗健康、21%聚焦供应链，聚焦零售业、农业、公共服务、智慧建筑、电信业、金融业的也有一定占比。

总体来看，目前国内初步形成多层次系统化平台体系，形成通用技术、企业级、行业级、领域级、双跨五大类平台，未来向数据互通、功能互调、服务互认的平台体系发展。其中：（1）通用技术平台：富集5G、AI等ICT技术和通用开发技术，通过“扩功能、降门槛”构建平台底座支撑；（2）企业级平台：以工业企业数字化转型需求为导向，功能和场景的私有性强；（3）专业领域平台：基于自身技术优势和资源积累，聚焦供应链某些领域，跨行业赋能解决方案；（4）特定行业平台：促进行业知识经验、机理模型、数字化工具的沉淀复用，以市场化模式推进；（5）双跨平台：数据、模型、算法资源汇聚和配置的枢纽，随着时间推移规模效应将愈发突出，遴选出华为、海尔、富士康、树根、徐工、阿里、航天云网、东方国信、用友、浪潮等十大双跨平台，平均工业设备连接数超过80万台，工业App数量达到3500个，服务工业企业8000余家。

中国信息通信研究院对工业互联网平台技术能力进行了评估（设备连接和应用节点），数据显示，平台之间设备连接数量及应用节点数目差异巨大，双跨平台设备连接数量突出，但大部分平台仍处在应用拓展过程中，工业设备连接数量有限。与设备连接数对应，近77%的平台应用节点数少于1万，集中于服务企业自身的平台；巨大的设备接入量需求的应用节点数也更多，应用节点数大于10万的平台中以双跨平台为主，占比为10.3%。在PaaS层工业模型能力分布方面，评估数据显示，平台在工业模型领域整体水平还有待提高，尤其在研发设计和数字孪生领域短板明显；业务流程模型技术相对成熟，50%以上平台具备流程模型构建能力，支撑业务流快速构建；数据科学模型成为发展趋势，1/3左右的平台具备数据科学模型的构建能力；企业重视工业知识和机理的封装，40%左右平台提供机理模型构建能力；受制于国内设计、建模等能力的不足，平台上研发设计模型短板明显，评测中仅10%左右的平台具备模型构建能力；数字孪生作为新兴起的技术，目前还处于发展初期，不足20%的平台具备数字孪生构建能力。

工业互联网战略与政策体系

2017年11月27日，《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》印发，国家对工业互联网作出顶层设计。作为落实上述指导意见的牵头部门，2018年6月7日，工信部印发了《工业互联网发展行动计划（2018―2020年）》。此外还出台一系列细化政策，比如针对网络的《工业互联网网络建设及推广指南》《“5G+工业互联网”512工程推进方案》，针对平台的《工业互联网App培育工程实施方案（2018―2020年）》《工业互联网平台建设及推广指南》，针对安全的《加强工业互联网安全工作的指导意见》等。

今年疫情防控期间，《关于推动工业互联网加快发展的通知》发布，围绕新型基础设施、融合创新应用、安全保障体系、创新发展动能、产业生态布局、政策支持力度等几方面，提出了20条具体措施。其中，在加快新型基础设施建设方面，要求改造升级工业互联网内外网络，增强完善工业互联网标识体系，提升工业互联网平台核心能力，建设工业互联网大数据中心。在加快拓展融合创新应用方面，要求积极利用工业互联网促进复工复产，深化工业互联网行业应用，促进企业上云上平台，加快工业互联网试点示范推广普及。在加快健全安全保障体系方面，要求建立企业分级安全管理制度，完善安全技术监测体系，加强安全技术产品创新。在加快壮大创新发展动能方面，加快工业互联网创新发展工程建设，深入实施“5G+工业互联网”512工程，增强关键技术产品供给能力。在加快完善产业生态布局方面，要求促进工业互联网区域协同发展，增强工业互联网产业集群能力，高水平组织产业活动。在加大政策支持力度方面，要求提升要素保障水平，开展产业监测评估。

工业互联网驱动的数字化转型加快

目前来看，工业互联网驱动的数字化转型正在不断加快，社会化的C2M生产范式将成为未来产业体系运转的重要特征，以用户需求为中心的商业活动将推动一二三产业跨界融合创新，催生新兴模式、新兴业态，变革生产制造和服务体系。

从生产层面的优化到企业整体运营的优化，再到整个企业上下游产业链的一个优化，这是工业互联网加速数字化转型的一个特点，企业的数字化转型目前正在提速，更多的中小制造企业可能需要通过工业互联网来实现一些信息化补课，包括人员管理、订单管理、客户管理等等。中型企业依托原有软硬件工具，聚焦数字化能力集成，实现企业内人员管理协同、生产运行协同、经营管理协同。大型企业则要探索智能化突破，通过融合分析构建高价值的应用场景，基于AI等数字化技术推动工厂无人生产，并加快利用社交工具提升用户与产品的黏性。

未来，希望工业互联网能够驱动制造模式的变革，推动制造业由传统的经验依赖向大数据驱动转变，实现基于智能的深度优化与价值创造，同时，推动制造业由封闭的“金字塔体系”趋向扁平化、开放化，实现基于平台的组织与模式创新。