工业互联网赋能制造业数字化转型路径与实施策略分析

管子祺 张皓翔

摘要：制造业数字化转型需要对传统制造理念、生产流程、业务模式等进行根本性重塑和变革创新，这将引发管理科学、自动化控制、信息技术等多学科的理论创新和交叉融合，从而推动制造理论研究向前发展。而工业互联网作为支撑制造业数字化转型的关键基础设施，通过构建万物互联、数据资源共享的新型制造服务体系，为制造业高质量发展注入新动能。本文界定了数字化转型内涵及制造业转型需求，深入探讨了工业互联网赋能制造业数字化转型的路径，提出实施工业互联网赋能制造业数字化转型的策略。工业互联网与数字化智能制造深度融合，将推动制造业实现生产运营、产品设计和产业链协作模式的重大变革，对高质量发展和数字经济建设具有重要意义。

关键词：工业互联网；数字化转型；制造业

引言

在新一轮科技革命和产业变革的大潮中，制造业正面临转型升级的迫切需求。推动传统产业转型升级，提高制造业高端化、智能化、绿色化发展水平，已然成为制造业发展的必由之路和重要方向。制造业数字化转型涵盖产品设计和生产制造全过程的智能化、网络化改造，如何推动制造业高效率、高质量地实现数字化转型，是制造强国建设必须着力解决的重大课题[1]。

工业互联网作为新型基础设施，正成为支撑制造业数字化转型的战略性支撑平台，通过构建全要素、全产业链、全生命周期的互联网体系和数据共享体系，工业互联网可以实现人—机—物的泛在连接，打通制造业各环节的数据壁垒，为协同创新、个性化定制、柔性制造、网络化协作等新模式提供技术基础。

1. 制造业数字化转型的内涵与需求

制造业数字化转型的内涵涉及制造业在生产、管理、产品服务以及商业模式等方面全面融入先进的数字技术，包括大数据、云计算、物联网、人工智能等，以实现从传统生产向智能制造的根本转变。数字化转型不仅是技术的更新换代，还代表了一种全新的工业生产和组织方式[2]。

从需求角度来看，制造业数字化转型的需求首先源于市场和消费者行为的变化。消费者对产品的个性化和高质量需求日益增长，这迫使制造业必须通过数字化手段提升灵活性和响应速度，实现从批量生产到按需定制的转变。全球化竞争的加剧使得成本控制、效率提升和创新能力成为企业生存和发展的关键。数字化技术的应用，如智能制造和自动化，可以显著提高生产效率，降低人工成本，同时，云平台和大数据分析等技术的应用可以帮助企业优化设计、减少返工，加速产品上市流程[3]。

从推进新型工业化的角度来看，除技术层面的创新以外，还需要构建一个有利于跨界协同的工业生态系统，这要求促进制造业与互联网、大数据、云计算等新一代信息技术深度融合，打破传统行业壁垒，形成跨行业的合作模式。制造企业可以与软件开发商、服务提供商、研究机构等不同领域的企业和组织建立合作关系，共同开发适合工业互联网环境的新产品、新服务和新业态。借助开放的平台和标准，鼓励数据共享和应用开发，使各类资源能够在更广范围、更深程度实现流动和组合，促进创新资源的高效配置和利用。

2. 制造业数字化转型的总体策略

2.1 分业推进

数字化转型的关键在于将互联网技术与各行业的生产知识、技术、经验和工艺紧密结合。对于不同行业来说，相关人员首先要深入理解每个行业的核心流程和痛点，然后定制解决方案以满足特定需求。例如，在钢铁行业，数字化可以通过实时监控和分析炉温、压力等关键参数来优化炼钢工艺，提升产品质量和能效；有色金属行业可能需要重点关注原材料追溯和精准控制冶炼过程；而在石化和化工行业，数字化则可以集中于提高化学反应的效率和安全性。每个行业都应深入挖掘其内在的生产逻辑和技术特点，结合互联网技术进行优化和创新。

顺应数字化转型的规律，所有行业应逐步推进，确保每个行业的转型不是停留在表面，而是做深做透。这需要行业内企业与政府、学术机构和技术提供商紧密合作，共同推动行业标准和最佳实践的形成。在建材和机械行业，这意味着应用数字化来优化制造流程和提升设备维护效率。电力装备和电子信息行业可能更关注数字化在智能制造和产品生命周期管理上的应用。汽车行业则可以通过数字化实现从设计、制造到销售的全链条优化。轻工业则可能侧重于通过互联网提升消费者体验和市场响应速度。每个行业都需要根据自身特点，通过实施具体的数字化策略，推动产业升级和效率提升。

2.2 分级推进

数字化转型的基础在于将生产设备、生产执行、生产计划与运营管理的全过程打通。在生产端，研究人员首先要重点建设智能产线，引入先进的生产工艺，部署感知设备（如传感器和监控系统）以及实现自动化控制，通过这些技术可以实现对生产过程的实时监控和精准控制，从而提高效率和灵活性。例如，通过物联网（IoT）技术，生产设备可以实时传输数据至生产执行系统，优化生产流程和资源分配。智能车间则通过集成自动化设备、机器人和信息系统，实现生产监控和管理的数字化，这样不仅提升生产效率，也为车间管理提供了数据支持和决策依据。

在车间管理端，重点是通过数字化手段实现对生产活动的全面监控和优化生产管理流程，这可以通过部署生产执行系统和工业物联网平台来实现，它们可以收集车间内的各种数据，为管理层提供实时的生产状况、质量控制、设备状态等信息。顶层管理端则涉及运营管理和业务管理，这需要将车间层面的数据与企业资源规划系统等业务管理平台整合，从而实现对整个企业资源的优化配置和对市场变化的快速响应。

2.3 顶格推进

政府作为推动者，对于制造业的数字化转型具有至关重要的引导和支持作用。政府可以通过成立制造业数字化转型创新中心，集中资源、实施标准化流程并提供政策支持。创新中心将作为推动制造业创新的智库和实验室，汇聚行业专家、学者、技术开发者和制造企业的力量，共同研发适合行业发展的新技术和模式。创新中心可以协助企业评估现有的生产流程，探索数字化转型的潜力，并提供定制化的解决方案。政府可以通过这个平台，为制造业企业提供必要的财政补贴、税收优惠和技术咨询服务，降低企业转型的门槛和风险，鼓励更多的创新试点和应用案例的产生。

在制造业数字化转型过程中，采用“行业出题、产业答题、第三方协同”的指导方针，可以确保转型过程与实际需求紧密结合。行业协会和代表性企业可提出转型过程中遇到的关键问题和需求，由产业界的企业开发相应的技术和方案来解决这些问题，第三方机构如高等学府、研究所和咨询公司提供评估和协调作用，确保方案的客观性和适用性。

通过这种协同合作模式，可以促进知识和技术的有效传递，提升解决方案的实用性和创新性。例如，行业出题可能涉及提高生产效率、降低能耗、优化供应链管理等问题，产业界可以通过引入智能化设备、云计算、大数据分析等技术来提供解决方案，第三方机构则可以帮助评估方案的效果，提供改进建议，确保这些技术和流程能够在不同规模和类型的企业中得以有效实施。

3. 工业互联网赋能制造业数字化转型的路径探析

根据上述分析可知，工业互联网作为新一代信息通信技术与先进制造业的深度融合，在推动制造业数字化转型方面具有关键作用。工业互联网的广泛应用，不仅能够打通制造业各环节的数据壁垒，实现生产要素的高效整合，而且能够借助大数据、人工智能、云计算等新兴技术手段，构建智能制造新模式，显著提升产品设计、工艺流程、供应链管理等环节的精细化水平，助力制造业向智能化、网络化、服务化和绿色化方向转型升级。

3.1 宏观路径

工业互联网的核心在于利用高质量的工业大数据来推动制造业的单点转型。在单个工厂内，研究人员需要将数据与知识、技术、经验、工艺深度融合，以实现生产过程的智能化和优化。例如，通过部署各种传感器和监控设备，研究人员可以实时收集生产线上的数据，这些数据经过分析后能够用于优化生产工艺、预测维护需求和提高质量控制的精准性。

在链式转型中，工业互联网充当了连接产业链和供应链的纽带，形成一个环环相扣的产业生态系统。这涉及建设一个覆盖产业链上下游的数字化体系，其中包括供应商、制造商、分销商以及最终客户。通过共享平台和标准化的数据交换协议，不同企业之间的信息沟通更加顺畅，使得整个供应链能够更加敏捷地响应市场变化和客户需求。整个产业链的数字化转型不仅是技术升级的过程，更是对合作模式、商业模式、管理流程等各个方面的全面革新。

数字化转型的另一个重要路径是园区转型。工业园区作为单点、链条、集群转型的集合体，提供了产业转型升级的重要空间聚集体。通过搭建供需对接平台，园区可以促进企业间的协同发展和资源共享。例如，园区内的企业可以共享一些核心设施、服务和数据资源，降低运营成本，同时通过平台实现跨企业的数据集成和应用，推动整个园区的智能化水平。

3.2 实施路径

3.2.1 数字化智能制造

工业互联网作为制造业数字化转型的核心驱动力，通过其独特的互联、智能化和数据驱动特点，为制造业的数字化智能制造提供了切实可行的路径。

工业互联网通过连接人、机器和物品，构建起高度网络化的生产和服务系统，实现了数据的全面采集和流通。在这个系统中，传感器和智能设备在生产现场实时收集数据，通过工业互联网平台进行汇总、存储和分析。这种大规模的实时数据交换和处理，使得制造商能够实时监控生产流程，及时发现并解决生产中的问题，提高生产效率和产品质量。工业互联网平台的数据分析能力支持制造商进行生产预测、维护预警和需求分析，进而实现预测性维护和定制化生产，大幅度提升了生产系统的智能化水平。

工业互联网通过推动制造业的数字化智能制造，实现了资源优化配置和生产过程的精准控制。通过工业互联网平台，制造企业可以实现跨地域、跨企业的生产资源共享和优化配置，如云制造服务能够将制造能力虚拟化，实现生产资源的按需调配和全局优化。工业互联网的应用还涵盖了智能机器人、数字孪生、增材制造等前沿技术，这些技术的集成应用使得制造过程更加自动化、灵活化和个性化。数字孪生技术可以构建虚拟的生产线模型，进行仿真和优化，以达到最佳的生产效率和产品质量，而增材制造能够支持复杂产品的个性化制造和快速迭代。通过这些高级的数字技术，制造业的生产流程不断智能化，制造企业能够在全新的数字化平台上重构产品设计、生产、管理和服务流程，实现整个价值链的优化和创新。

3.2.2 产业生态系统融合

工业互联网在赋能制造业数字化转型的过程中，对产业生态系统的融合起到了至关重要的作用，这种融合体现在两个主要方面：跨行业协同与创新、价值链整合与业务模式创新。

一方面，工业互联网通过其强大的连接能力，实现了不同产业、企业和设备之间的实时互联和数据交换。在这个高度网络化的生态系统中，制造业不再是孤立的单个实体，而是成为一个互动的集群，其中每个企业都可以与上下游供应商、分销商、服务提供商以及客户等多方主体进行实时的信息共享和资源协同。例如，原材料供应商可以根据工业互联网平台提供的生产数据动态调整原料供给，物流公司可以基于实时的生产进度和库存情况，优化配送路线和时间，而客户的定制需求可以直接输入生产系统，驱动制造流程的调整。这种跨行业协同和实时反馈机制显著提升了整个产业链的响应速度和灵活性，降低了库存成本，增强了市场竞争力，同时也为各行各业带来了丰富的创新机会，诱发了新业态、新模式的出现。

另一方面，工业互联网推动了价值链的整合与业务模式的创新。在数字化的推动下，传统的线性价值链正在被更加动态和网络化的价值网所取代，制造业企业不再只是产品的制造者，而是整个价值创造过程的协同者和服务提供者。工业互联网平台允许制造企业将数据、能力和服务进行数字化封装和输出，使得它们能够在传统的制造业务之外，开发出新的增值服务，如远程监控、设备健康管理、生产优化咨询等。通过整合原有的设计、制造、销售和服务等环节，制造业企业能够提供全生命周期的解决方案，从而实现从产品提供商向解决方案提供商的转变。

结语

工业互联网是新工业革命的重要基石，是数字技术和实体经济深度融合的关键支撑，可以有效赋能制造业数字化转型，驱动生产运营模式、产品研发模式、产业协作模式等发生革命性变革。

本文在分析制造业数字化转型需求及工业互联网赋能的路径基础上，提出工业互联网与智能制造融合发展是一个渐进式、持续式的过程。当前，我国工业互联网建设仍处于起步阶段，推进工业互联网赋能制造业数字化转型，既要立足于解决实际问题，也要着眼于长远发展；既要注重示范引领，也要注重规范指导。只有持续用力，才能充分释放工业互联网赋能智能制造、赋能数字经济的综合效应，加快实现制造强国的宏伟目标。

参考文献：

[1]姜永发.“5G+工业互联网”赋能制造业数字化转型[J].唯实，2023（9）：33-36.

[2]肖琳琳，夏宜君，黄洁，等.工业互联网赋能制造业数字化转型模式和成效——基于1942个案例实证分析[J].企业管理，2023（4）：38-44.

[3]郝园，张智杰.关于提升工业互联网平台赋能制造业转型发展对策的研究[J].网络安全和信息化，2022（7）：12.

作者简介：管子祺，硕士研究生，工程师，研究方向：制造业企业数字化转型；通信作者：张皓翔，博士研究生，高级工程师，研究方向：产业经济学、通信工程。