国际工业互联网新进展及分析

杨 楠 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工程师

崔 粲 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工程师

胡碧波 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工程师

1 引言

当前，随着新一代工业革命在全球范围内的深入推进，国际工业互联网发展呈现出新面貌与新趋势，领先企业的数字化业务迅猛发展，技术应用创新日益活跃，产业合作进一步加深，工业互联网的多层次群体性发展态势正快速形成。在产业链上游，信息技术企业通过提供基础云计算资源能力、数据管理及数据分析能力为基础建设提供支撑。在产业链中游，制造业企业、装备制造业和ICT及软件服务商共同构成了工业互联网平台主体。在产业链下游，行业用户和第三方开发者基于自身行业经验和开发设计能力开展应用创新，服务于不同工业领域，在工业生产工艺优化、企业运营管理决策优化、产品生命周期管理等方面都初步形成应用价值。

2 工业互联网当前整体态势

（1）美国继续保持工业互联网领先地位，创新更加活跃

受益于通用电气（GE）、PTC、罗克韦尔、思科、IBM、微软等诸多领军企业的带动，以及美国在云计算、大数据、人工智能等技术的强大技术能力，工业互联网应用意识强烈，战略方向清晰，形成多层次产业群体，将在较长时间内保持其工业互联网市场主导地位。

行业巨头继续加快工业互联网布局。一是先行者GE发展策略更加务实和稳健。在剥离金融业务，收购阿尔斯通电力及贝克休斯所导致的经营困境之下，经营Predix平台的GE数字集团面临更大的短期收益回报压力，为此GE将为数字集团引入外部战略投资，并调整了之前比较激进的商业策略，将发展重点聚焦于其优势行业应用落地和合作生态建设，并开始推广基于私有云的Predix平台方案。当前，GE已与思科、微软、亚马逊、苹果等公司在数据采集、云基础设施、应用开发推广等领域开展深入合作；并为英国石油、俄罗斯石油、美国爱克斯龙电力等垂直行业用户打造基于Predix平台的定制化应用服务，并获得了大额订单。二是工业巨头的工业互联网业务能力进一步完善。总体而言，工业巨头的工业互联网发展势头良好。PTC凭借ThingWorx平台被多家研究公司评为2018年全球工业互联网市场技术领导者。霍尼韦尔于2018年6月发布ICSShield软件解决方案，为管理多种过程控制网络的工业客户提供安全管理解决方案。艾默生公司以6.21亿美元收购德国Aventics为其气动领域数字化解决方案带来重要技术及专业知识。三是ICT巨头持续强化工业服务能力。微软AzureIoT平台不断丰富远程设备监控、预测性维护、工厂联网与可视化等功能，通过数据采集分析为英国罗罗公司提供发动机远程运维解决方案。思科数据平台接入通用汽车产线中近万台工业机器人，通过数据分析避免了100多个潜在故障。

专注工业互联网的创新企业表现活跃。一是涌现出更多技术创新企业。位于旧金山的Particle公司推出工业互联网硬件、软件及连接平台，帮助企业跟踪和管理有价值资产，全球已有8500家公司使用其产品。北安普顿初创公司MachineMetrics提供实时分析软件，用机器学习算法进行数控机床数据分析，提供运维建议。二是优秀初创企业获得资本青睐。2014年成立的Uptake公司在短短4年间获取超过2.5亿美元融资，市场估值高达23亿美元。提供边缘智能软件的FogHorn公司目前累计融资4750万美元，仅2017年B轮融资就获取3000万美元。

（2）欧洲工业互联网发展意愿日趋强烈，巨头加大投入

在领先制造业自动化基础上，以西门子、ABB、博世、施耐德、SAP等欧洲工业巨头不断强化信息技术应用，工业互联网发展意愿愈加强烈，在宣传低调的背后大大加快了行动部署和产业布局。

领先企业参与工业互联网积极性不断高涨。一是数字化业务重视程度提升。西门子2017年的数字化业务收入超过140亿欧元，在其刚刚发布的《愿景2020+》战略中宣布将数字化工业作为未来三大运营方向之一。ABB在未来发展中将重点推动四大领先业务与其Ability平台的融合，为工业客户提供数字化产品解决方案。二是平台技术服务能力提升。西门子最新发布MindSphere平台3.0版本，强化工业APP开发与应用服务能力。SAP将在HANA平台基础上构建涵盖边缘计算、大数据处理与应用开发功能的Leonardo平台。三是产业生态支撑能力提升。西门子联合库卡、Festo、艾森曼集团等18家合作伙伴公司共同创建“MindSphere World”，打造围绕MindSphere平台的生态系统，并扩展其全球影响力。

对工业互联网领域投入力度进一步加大。一是通过并购快速增强核心能力。领先制造业巨头借助资本优势收购领先技术公司，弥补软件开发、数据分析等当前弱势技术领域。施耐德投入30亿英镑收购英国Aveva公司，增强自身工业软件研发能力。西门子拟花费6亿美元并购低代码应用开发平台Mendix，以降低西门子MindSphere平台中应用软件开发门槛。二是借助投资提前布局关键领域。对自身业务尚未涉及的工业互联网关键技术和领域，领先巨头也通过投资控股方式进行提前布局。西门子和施耐德在2018年6月共同投资工业互联网安全初创公司Claroty，该公司能够为工业控制网络提供威胁检测和监控软件。

3 工业互联网最新发展趋势

（1）聚焦核心服务能力，强化关键技术提升

一是，关注工业现场实时应用，推出边缘计算产品。一方面，ICT企业将云计算、大数据、人工智能技术优势下沉到设备终端。例如，微软推出开源Azure IoTEdge边缘平台，将基于云的分析和定制业务逻辑转移到边缘设备。英特尔推出网关平台，支持边缘设备和云计算之间无缝安全的数据流。另一方面，工业企业发挥自身行业经验知识优势，推出边缘计算解决方案。例如，施耐德电气推出“智能微型数据中心解决方案”，实现生产数据在边缘的快速集成与分析处理。ABB和HPE推出了一个新的微模块数据中心，以进行智能工厂环境中网络边缘的数据处理。

二是，推动生产设备互联互通，引入新型网络技术。一方面，制造企业将新型网络技术用于工业场景。例如，ABB与华为一起联合研发基于eLTE-U通信技术的机器人方案，将机器人与网络高效连接起来，实时提取机器人数据并进行分析，实现预测性维护和生产优化。另一方面，ICT企业面向工业需求开展新型网络技术研发。例如，美国国家仪器、施耐德等厂商联合华为共同打造六大工业互联场景，验证TSN网络在复杂环境下的高可靠性和低时延性。思科面向海量设备自动化和实时数据分析，推出支持NB-IoT技术的Jasper Control Center，以降低连接功耗与成本。

三是，完善行业解决方案供给，聚焦数字化模型分析技术。一方面，夯实数据分析基础能力。提供各类通用分析工具及先进数据分析算法，支撑用户实现数据深度挖掘。例如，PTC推出Analytics Manager大数据分析管理工具，可将外部分析工具和模型集成至ThingWorx平台中。微软推出Microsoft Cortana Intelligence Suite整合多源异构数据，利用机器学习等技术实现数据可视化。另一方面，联合行业用户构建数字双胞胎模型。借助用户行业经验知识，提升面向特定场景的工业机理建模能力。西门子与多乐士深度合作，共同构建涂料工厂数字双胞胎模型，帮助工厂操作员通过模拟、测试来优化生产过程。

四是，提升平台应用开发效率，布局低代码开发技术。低代码开发技术支持用户通过拖动图形化控件的方式来构建应用程序，以降低应用开发的时间及人力成本，成为当前工业互联网平台应用热点方向。西门子预计在Mind Sphere平台中引入Mendix公司低代码技术后，其工业APP开发及部署时间有望缩短十倍。云狐时代基于Work Tune低代码开发平台打造工业互联网平台，支持应用的定制化二次开发以及在IaaS平台间的自由迁移。

（2）深化跨界产业合作，持续拓展生态范围

技术合作，实现能力互补。一是围绕基础技术开展合作，夯实支撑能力。在云计算、网络通信、工业软件等领域实现强强联合，降低研发投入成本，促进服务质量提升。GE、西门子分别与微软、阿里云合作，将平台部署在后两者公有云服务之上，以削减在云基础设施方面的投入并降低市场进入门槛。PTC与仿真软件提供商ANSYS合作，完善工业软件服务体系。二是围绕前沿技术开展合作，打造竞争优势。瞄准边缘计算、人工智能等前沿技术热点开展协同创新，寻找新的价值增长点。罗克韦尔2017年11月投资硅谷创新团队The Hive，尝试将人工智能应用于工业互联网，以消除工厂基层和高层信息系统之间的屏障。微软与高通基于Azure IoT Edge平台共同创建边缘侧的全新视觉AI解决方案。

行业合作，积累专业知识。一是供给侧企业与行业用户围绕实际应用联合打造专业解决方案。GE与BP（英国石油公司）合作形成Predix+APM方案，能够提高油气生产环节的效率、可靠性和安全性。ABB将信息技术、工业技术创新能力与北人智能丰富的行业经验融合，帮助印刷工业客户提升效率，降低运营成本。二是供给侧企业间通过整合技术及行业知识形成专业解决方案。施耐德借助EcoStruxure平台，汇聚超过4000家工业系统集成商的行业知识，形成各类工业APP创新应用及解决方案。

资本合作，分担发展压力。一是大型企业间进行股权投资深化合作，协同推进发展。例如，罗克韦尔将向PTC注入10亿美元的股权投资，收购PTC约8.4%的股份，罗克韦尔董事长兼CEO Blake Moret将在股票交易结束时加入PTC董事会。二是大型企业对创新企业的战略投资，分散发展风险。罗克韦尔、GE、博世、西门子等行业巨头在自身工业互联网业务投入基础上，还分别对FogHorn、Claroty、Maana等众多工业互联网初创公司提供资金支持，实现多元化业务布局，避免将所有鸡蛋放入一个篮子里。

（3）打造行业典型应用，推动平台做深做实

优秀应用案例持续涌现，行业应用更加落地。一是应用范围不断拓展，从石化、汽车、电子等传统应用领域延伸至食品、建材等新兴应用领域。食品公司King’s Hawaiian将机器连接到罗克韦尔FactoryTalk平台进行性能监控，帮助其每天额外生产18万磅面包，产量增加一倍。二是应用深度持续增加，数据使用需求已经从基础的实时状态监控转向更加深入的分析预测。SAP为全球最大空气压缩系统供应商凯撒提供预测性维护及服务解决方案，能够对系统故障进行识别、隔离，并对部分故障实现预测，帮助客户进行主动维护。

平台建设与应用创新协同推进，平台发展成绩显著。工业互联网平台的设备连接数量、服务客户和开发者数量以及部署的各类解决方案数量都取得长足进步。PTC的Thing Worx平台当前已经具备600多个工业APP，每周有1000多个客户使用，形成380多个生态合作伙伴。EcoStruxure平台部署在全球超过48万个安装现场，得到了超过2万名开发者和系统集成商的支持，管理超过160万份资产。ABB公司的ABB Ability平台目前已经汇聚210多个数字化解决方案。

企业核心能力更加聚焦，业务布局持续完善。以西门子为例，西门子推出的数字化企业方案的核心是“数字双胞胎”，“数字双胞胎”既可以在虚拟环境中优化、仿真和测试，也能够在生产过程中动态、同步地优化流程，最终实现高效的柔性生产。而实现“数字化双胞胎”战略的两大支撑平台就是Teamcenter和Mind-Sphere。其中，西门子通过收购UGS公司获得了Teamcente软件。利用Teamcente，能够实时动态的调整产品设计乃至整个价值链。而西门子的MindSphere工业互联网平台可以为工厂进行全套的流程和设计服务。所有应用MindSphere的企业，都能够同步使用西门子提供的相关技术、设备和服务，这个过程也同步为MindSphere平台提供数据，涵养生态。

4 分析与建议

（1）坚持推进工业互联网发展

国际实践证明，工业互联网是新一轮工业革命的核心驱动力，是激发技术创新活力、释放经济发展潜力的重要抓手，我国必须坚定不移地发展工业互联网，促进数字经济与实体经济深度融合，早日实现从制造业大国向制造业强国的战略转变。随着国际领先企业在工业互联网领域的投入不断加强，未来围绕工业互联网的国际将竞争愈加激烈，我国应打造“小步快跑”发展模式，在充分摸清自身发展现状、清醒认识国内外当前差距的基础上，看准趋势、把握节奏，有魄力、有计划、有组织地提升工业互联网发展速度。

（2）加快技术和模式创新

领军企业竞相布局的大数据、边缘计算、人工智能等前沿技术正在颠覆传统生产方式与商业模式，深刻影响着工业互联网的发展形态与前进方向，必须将前沿技术创新作为我国工业互联网发展的原生动力。同时，相比于国外应用主要聚焦工业生产和产品服务环节，我国凭借工业场景多、应用需求多的独特优势，可以衍生出融资、保险、制造能力交易等一批工业互联网创新应用，有必要将应用模式创新作为促进发展的助推器。

（3）推动优秀应用案例复制推广

GE数字集团及其Predix平台当前所面临的阶段性困难充分说明，工业互联网必须要到行业中应用落地。一方面，只有提供面向特定场景痛点问题的应用服务，才能为企业真正创造价值，实现“自我造血”的可持续发展。另一方面，也只有大规模的应用普及，才能真正促进整个产业的转型升级，实现工业智能化变革。我国应将工业互联网应用推广视为发展中的关键战役，综合运用试点示范遴选、展示中心建设、先进经验推介等手段，优先在石化、钢铁、航空航天、电子信息等基础较好的重点行业实现优秀应用推广和普及。

（4）营造繁荣发展生态

工业互联网的竞争归根结底是生态的竞争，即便强如GE、PTC、西门子、SAP这样的国际巨头，也难凭一己之力发展工业互联网。整体上看，我国虽制造企业与互联网企业各具特色，但综合性龙头企业欠缺，生态构建能力相对薄弱。既要借助政府牵引生态建设，发挥国家在市场、技术等方面的资源整合能力，系统布局、整体推进工业互联网生态构建。又要依赖企业协同促进生态发展，深化企业开放合作、互利共赢理念，形成技术能力优势互补，实现协同创新、繁荣发展。