我国制造业应用工业互联网的现状与展望

汤丽君，雷 群，曹连伟

（广州市昊志机电股份有限公司， 广州 511356）

0 引言

随着全球智能制造的快速发展和工业4.0时代的到来，互联网与工业的融合已达到前所未有的深度与广度。通过将先进的智能信息通信技术与工业制造完美结合，孕育出了新一代的互联网信息平台，该平台将会推动我国制造业朝着更高端、更智能化的方向发展。在工业互联网的加持下，传统制造业也将从传统的数字化发展阶段迈向更加智能的网络化阶段[1]。基于这样的背景下，工业互联网将迎来全新的发展阶段。与此同时，全球发达国家和地区都在牢牢把握好迎接新一轮科技革命和产业变革所可能带来的重大历史性发展机遇，通过进一步切实强化信息产业升级战略发展导向政策引领，出台一系列具体的政策，推动了工业互联网的发展，加快了传统制造业的数字化、网络化、智能化转型升级，实现产业经济发展[2]。如，德国政府基于机械、电子、自动控制和工业管理软件等方面的优势，推出“工业4.0” 的五年国家发展计划；日本政府提出的 “日本：制造白皮书” 和英国政府提出的 “英国制造2050” 等[3]。由此可以看出，各工业强国已陆续布局工业互联网智能制造领域，把工业互联网作为新一代工业革命制造的发展目标。我国工业化进程起步较晚，工业制造基础相对薄弱，如果把握好这次工业互联网发展的机遇，将有助力我国实现弯道超车[4]，实现从工业大国到工业强国的转变，更能够促进我国制造业从 “中国制造” 到 “中国智造” 的飞跃提升[5]。

在此背景下，本文将通过介绍工业互联网的发展、工业互联网在制造业应用的发展现状及对二者融合的现状短板分析，结合目前现状分析并提出发展意见。

1 工业互联网

1.1 工业互联网的定义

工业互联网，即Industrial Internet，是一个完全开放的、世界性的工业互联网路[6]。工业互联网是将人员、数据、工厂、运输等单元都实现了连接，是全球工业系统与高层次计算、分析、传感技术及互联网高度融合的产物[7]。工业互联网是工业智能的中枢，各单元的结构关系如图1所示。

图1 工业互联网的结构关系

1.2 工业互联网的发展

随着工业现代化的推进，传统制造产业中互联网的作用越来越重要，互联网也因此在工业领域中快速发展，也就形成了当今具有较大规模的工业互联网。工业互联网是构建新型的现代工业生态系统，实现先进制造技术结合智能发展的必然途径，是智能制造的关键基础，也是充分发挥资源有效配置，生产工序优化、实现企业提质降本增效的重要路径[8]。

近年来，我国政府也越来越重视工业互联、智能制造、5G应用、人工智能等新一代的信息发展，从中央到地方政府单位，皆认识到工业互联网是新一代工业革命发展的强大驱动力，都在大力促进工业互联网的相关部署和基础配套建设。经过4年多的发展，工业互联网平台已从概念框架走向落地深耕，由建设培育转向推广应用，逐渐成为行业和区域数字化转型赋能信息平台发展的主攻方向[9]。近几年，国家出台工业互联网的相关政策如表1所示。

表1 国家工业互联网的相关政策

2 工业互联网在制造业的应用现状

2.1 工业互联网助力中国制造业的发展

工业互联网的发展程度对一个国家传统制造业的转型升级及国际竞争力的提升起决定性作用[10]。工业互联网也被明确定义为将是推动传统制造业往数字化、现代化转型的关键驱动力，是加速5G应用开发、万物互联、智能制造的强劲引擎，并将逐渐成为传统制造产业融合发展的重要方向[11]。工业互联网的融合应用正走上成熟化、更深更远的发展，将成为我国国民经济高速发展的强劲动力。

传统制造业在工业互联网的加持下，将工人、智能设备、智能产品、原材料供应、物流运输、产品检测等相互融合分析，实现生产企业各环节的数据交互、资源优化、资料共享、问题分析等，充分挖掘并释放企业数据价值，为企业提供更全面的信息感知、移动化的应用、云端的资源和运营的大数据分析[12]。制造型企业通过不断拓深工业互联网的应用领域，通过互联网连接先进的设备仪器，能够提高制造业的生产效率，显著降低生产成本等[13]。

2.2 目前工业互联网与制造业融合发展的短板分析

目前，互联网与制造业的融合发展已成为全球制造产业和科技变革大趋势，通过新一代信息通信技术和制造业融合，推动制造业朝着更高端、更智能化的发展方向迈进，已成为全球工业强国的普遍共识。我国虽然在工业互联网的推广应用和制造业方面有着产业体系、技术、人才、资本、数据等突出优势，但仍不可否认，推动制造业加速数字化、网络化、智能化发展目前仍存在较多困境。

（1）制造业本身客观因素受限

制造业是国民经济增长的基石，也是工业互联网革命的主战场，工业互联网的应用，提高企业的信息化发展水平，推动制造业的快速发展[14]。工业互联网与消费互联网相比，造成影响的客观因素很多，实施起来面临更多复杂的场景，主要客观原因有：我国制造业快速发展，但整体信息水平仍然比较滞后，人才不足，市场不成熟，发展不平衡、企业自身不具备条件[15]；我国制造业覆盖领域广泛，涉及行业众多、生产模式和管理模式各不相同，信息化和自动化的程度差异很大；加工设备类型各异，品种繁多，设备、传感器，PLC 的接口标准、通信协议、管理协议多样，没有形成标准化；部分产品结构复杂、精度高、BOM物料众多且多层次。

（2）传统制造业管理者的转型观念不强及工业互联网人才短缺

从长期来看，公众普遍认为工业互联网能为制造业带来积极的改变，但短期内进行大量企业的数字化转型并不容易。传统制造企业对新兴信息接受层次受限，一些企业缺乏长远眼光，多数中小企业管理者对新一代信息技术，包括工业互联网、智能制造了解不够深刻，不愿跳出现有稳定模式的 “舒适区”，这也导致大多数 “不想用” 的情况。另一方面，很多中小制造企业数字化基础较为薄弱，就企业本身而言，现有基础条件不具备，这也导致出现 “不能用” 的困境。此外，虽然目前工业互联网在我国制造业已有不少应用案例，但工业互联网在我国制造业中整体渗透率较低，相应的专业技术性人才十分短缺，这也影响着工业互联网关键基础能力的健全和生态能力的构建。

（3）制造业数字化转型成本高，转型过程压力大

国内生产总值GDP近20年持续增长，但GDP增长率近10年呈现明显的向下趋势，不难看出经济的增速放缓；与此同时，国内城镇单位就业人员的用工成本近10年在持续增加，2018年平均用工成本是2007年的2.57倍，国内制造业低成本用工优势在快速递减。经济正处于调结构、稳增长的时期，面临产品市场受国外发达国家和新兴经济体的双重挤压，竞争形势日益严峻。

工业互联网是把工业系统与人工智能、网络通讯技术、传感控制技术、数据分析与系统建模等连接融合，通过工业实体与虚拟化网络相连接，形成高效率和多产能的生产信息系统[12]。在制造企业引入工业互联网应用实施过程中，设备数字化改造只是第一步，之后面临的是持续的大笔资金的投入。目前，制造业，尤其大规模定制机加行业，多处于尝试摸索的阶段，尚未建立成熟的工业互联网的盈利场景。中小制造型企业受限于资金、人力、技术等因素，在面对工业互联网转型过程中陷入两难的境地：一面是企业竞争压力加剧，一面是尝试转型建立竞争优势而不断的资金投入。

（4）工业互联网的安全隐患

网络安全及信息泄漏问题不仅仅出现在传统网络中，在工业互联网的信息领域同样面临这类问题。与消费互联网相比，工业互联网是一个范围更加广泛的生态系统，具有较为大量且频繁数据交换活动，为企业实现降本增效带来数据信息处理优势的同时，也带来巨大的风险问题。工业互联网的安全不仅涉及到信息数据的泄露与破坏[16]，还可能波及到生产设备和设施的正常生产和运行，甚至影响到客户和供应商等供应链合作伙伴的信任与合作。

2.3 对我国制造业应用工业互联网的发展建议

（1）提升工业互联网服务制造业企业的广度和深度

制造业之间存在行业差异、产品差异、生产模式差异，不同企业存在的问题和改善的方向不同，进行工业互联网改造势必也会存在差异。政府应鼓励和引导不同行业进行不同场景的尝试，以降本、增效、提质、节能为目的解决问题，切忌千篇一律鼓励所有企业上公有云或实现智能制造。企业实施工业互联网要 “量体裁衣”。欧美发达国家工业基础较好，公有云模式增速很快。但是目前中国制造业的发展水平参差不齐，发展工业互联网根据实施情况进行“量体裁衣”。

实施工业互联网要求企业有一定的信息和自动化基础，不要急于追求一步实现人工智能和工业互联网，可依据各自实际情况进行分阶段、分模块的进行，逐步升级实现数字化制造、网络化制造、智能化制造。

政府应不断深化与国际工业互联网标准合作与交流，在积极参与工业互联网国际标准的研制的同时，加快完善工业互联网网络互联标准、数据标准和应用标准等，在做好顶层设计的同时，加速产业融合，推动制造业应用工业互联网的飞跃发展。

（2）加大宣传工业互联网推广知识，加强培养工业互联网人才

传统制造业掌握工业互联网核心技术重要且非常紧迫，需要加快拓展二者融合应用实践的广度和深度。目前，传统制造业在工业互联网的应用上还存在 “不能用、不想用、不会用、不敢用” 的问题，需要地方政府投入更多政策的优化保障，加大选传工业互联网推广知识，营造良好应用环境，便于加速工业互联网的应用推广。政府应进一步加强工业互联网在社会的宣传和普及，利用多种形式开展工业互联网网络、平台等发展政策解读与宣贯；营造数字化创新、数字化转型的学习氛围，为企业发展提供新的视角、新的场景，新的平台；引导企业管理者，尤其是企业高层管理者对工业互联网要有高度的重视，以实现企业能抓住工业互联网优势提高竞争力，实现变道超车。

多种渠道培养和吸引工业互联网人才。工业互联网的发展，核心是人才的培养。仅凭高校或企业的单方努力可能会延误工业互联网快速发展的大好时机，建议政府引导高校和教育机构进行工业互联网相关新兴学科的布局，同时采取引进和培养相结合的方式，广揽国内外工业互联网人才；为工业互联网领域的高端人才开辟绿色通道，并进行全方位的政策支持，推动和建立工业互联网专业人才市场，建立科学的人才评价体系，鼓励技术入股、科技成果转化收益分配等机制；加强对基础技术工人的培养与选拔，打造与产业发展相适应的专业化人才队伍。

（3）政府充分发挥引导作用，有效促进制造业转型升级

政府对处于不同阶段的企业进行差异性的引导。处于工业2.0的企业，政府要对其进行补课；加强对企业有关工业互联网知识的科普，并实施相关奖励政策，逐步转变企业管理者传统的思维模式，可考虑引导从解决企业现实业务问题出发，通过研发、生产、销售或服务等业务系统云化，减少一次性软硬件投入和后期的运维成本。后期再根据发展情况，逐步推进工业互联网的实施。处于工业3.0的企业，政府可引导企业进行工业互联网的转型，对于信息化较为成熟、自动化良好的企业，可考虑工业现场设备联网、数据采集，打通人、机和业务数据信息的通道，搭建或租用工业互联网平台，探寻新型智能制造模式或新型商业模式；国内达到工业4.0 的企业较少，对于达到或接近工业4.0 的企业，政府应继续给予大力扶持，打造成国家、区域和行业工业互联网标杆，通过技术和管理模式溢出，形成示范效应，逐步带动上下游企业跟进布局，小网变大网，形成工业互联网产业生态圈[17]。

政府支持搭建为中小企业服务的工业互联网平台。工业互联网平台建设初期投入成本大，没有形成规模效应前对用户收费过低难以收支平衡，收费过高不利于推广，难以形成规模效应。政府需大力引导和扶持国内工业互联网平台的建设和发展，特别是平台早期发展的阶段给予扶持，提升广大中小企业的数字化和网络化的基础能力，为实现推广企业工业互联网应用实施。

（4）加强工业互联网平台的信息安全，推动完善工业互联网的标准化和法制化

加大支持中国工业软件和嵌入式操作系统发展的力度，工业软件和嵌入式操作系统对工业互联网安全至关重要，问题不解决就难以做到真正的安全，目前这也是中国工业互联网发展的短板。只有自主的工业软硬件系统达到一定的高度，才能真正为中国制造业转型进行保驾护航。推动工业互联网相关企业落实网络安全主体责任，并加大工业互联网安全防护，培养应急处理和攻击溯源能力，提升企业工业互联网的安全防护能力。

加快完善和推广工业互联网的安全标准，全面借助标准组织力量，推动整个工业互联网的发展[18]。推动国内工业互联网领域的核心芯片、智能传感器、高端数控装备的设计和研发能力，扶持攻击防护、入侵检测、安全审计等安全硬件产品的行业发展，提升中国工业互联网的安全感知和防护保障能力。

3 结束语

实体经济发展是我国经济发展的命脉，而制造业又是振兴实体经济的主战场，工业互联网作为制造业转型升级的关键驱动力，发展工业互联网已被纳入为我国的国家发展战略重要部署内容。本文对我国工业互联网的发展现状及存在的问题进行了归纳总结，结合现状进行分析，并根据分析结果给出相关对策建议，旨在为我国传统制造业的转型升级与未来发展方向提供相关参考信息。就如何将工业互联网与制造业深度融合，结合二者的优势，实现价值最大化，重点分析了从提出概念框架到落地实施的具体举措内容，不仅需要政府的大力支持，同时也需要企业自身发挥自主能动性，提升企业综合能力，推动国民经济快速增长，共同实现 “十四五” 发展目标。