中国企业的工业互联网实践

柴旭东

从工业互联网的发展实践来看，中国工业互联网是由工业企业和互联网企业，以各自的优势共同来推动的，但发展路径又有着不同的选择。本文以航天云网的快速发展为例，管窥中国工业互联网的进步态势。

工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体，已成为全球新一轮产业竞争的制高点。

中国企业工业互联网的发展现状

目前，工业互联网已在框架、标准、测试、安全、国际合作等方面取得快速进展，工业互联网产业联盟已发布《工业互联网体系架构1.0》《工业互联网标准体系框架1.0》等。航天云网在去年发布了INDICS 平台，并于今年6月发布CMSS云制造支持系统；树根互联发布了根云平台；海尔则发布了COSMO PLAT工业互联网平台。此外，可以列出的中国主流工业互联网达二十家之多。

一般来说，工业互联网采取5C架构。其最底层是智慧连接层（Connection），所需数据可以无障碍链接并顺畅获取，第二层是转换层（Conversion），数据经过分析和挖掘被转化为决策信息；位于第三层的计算网络层（Cyber），将选取第二层信息与原定期望值进行对比，发现问题或获得机会；位于第四层的认知层（Cognition），利用第三层传导来的信息，结合资产和设备状况，以可视化的方式，供决策者参考；位于第五层的配置层（Configuration），通过网络空间，把决策信息送到物理空间及相应的子系统，以完成相关实际操作。由此可见，网络是基础，数据是核心，分层级优化，最终提高制造业生产力。

从工业互联网的发展实践来看，中国工业互联网是由工业企业和互联网企业，以各自的优势共同来推动的，但发展路径又有着不同的选择。总起来说，共有三条发展路径。第一条是从生产端介入路径，主要目的是降低资源消耗、优化生产结构、提升产品质量，具体做法是车间网络化、数字化改造、数据平台建设等。第二条是产品端介入路径，以用户体验为主导，打造智能产品、形成智能服务，提升产品价值，主要通过连接传感器等通信设备连通产品和服務。第三条是平台侧介入路径，以第三方云平台为中小企业提供产业升级服务，同时集聚产业、研发及设计资源打造云平台体系。与发展路径相适应，出现了不同的应用模式。第一个是基于现场连接的智能化生产模式，生产设备、控制设备通过传感器连接，优化数据及信息，形成智能化升级。典型行业包括石化、钢铁、电子信息、家电、航天、汽车等。第二个是基于产品互联的服务化模式，主要集中在工程机械、电力设备、供水设备等装备制造行业。第三个是基于企业网络化协作模式，几乎涵盖所有行业，主要是上中下游企业的协同，以及众包。第四个是基于客户需求的个性化定制模式，比较突出的是在家电、服装、家居等行业。总之，包括工业网络、网络安全、系统集成、平台自动化、软件大数据、工业云等在内的中国工业互联网生态正在形成，相比于美国、德国，中国的互联网生态基础是最好的。但另一方面，由于中国工业化发展历程较短，相比于德国在产品研发、装备和自动化系统、工业控制和工艺流程等领域的数据积累薄弱；相比于美国在工业知识经验软件化、平台化能力不足。同样地，中国相比于美国和德国在工业数据采集和分析能力上也存在不足。这主要表现在三个方面，一是设备数字化、网络化方面；二是工业设备产品全球市场占有率方面；三是资深和初创的数据分析企业数量方面。但在信息基础设施及ICT能力方面，中国与美国、德国相比则各有所长。中美在信息基础设施方面相对较强。中国的NB-IoT（窄带蜂窝物联网）将在今年建成，有效支撑工业互联网平台建设、促进海量终端接入、拓展应用场景。IaaS领域，美国在技术、产品和市场规模方面处于领先地位，而阿里和腾讯的综合实力居前。PaaS领域，美国PaaS平台底层技术具有绝对优势，美德具备将核心经验知识固化封装为模块化的微服务组件和工具开发能力，中国工业PaaS则还处在探索阶段。

下面以航天云网的快速发展为例，管窥中国工业互联网的进步态势。

航天云网INDICS 平台

航天云网INDICS平台是中国航天科工集团有限公司自主研发的工业互联网平台。

INDICS总体架构

INDICS总体架构包括INDICS工业应用APP层、INDICS云平台层、平台接入层、工业物联网层和资源层五层。

资源层。实现产品研制全产业链资源/能力的接入，提供生产制造、试验验证、计量检测等各类资源/能力的接入能力，以及各类工业设备，包括机械加工、环境试验、电器互联、计量器具、仿真试验等21类工业设备的接入能力。

工业物联网层。实现各类工业设备的通信互联，支持OPC-UA、MQTT、Modbus、Profinet等主流工业现场通信协议的通信互联，支持工业现场总线、有线网络、无线网络的通信互联。

平台接入层。实现工厂/车间的云端接入，提供自主知识产权的Smart IoT系列智能网关接入产品（标准系列、传感器系列、高性能系列）和INDICS-APIs软件接入接口，支持“云计算+边缘计算”的混合数据计算模式。

INDICS云平台层。提供云资源基础设施管理、大数据管理和应用支撑公共服务等云服务功能。以业界主流开源PaaS云平台CloudFoundry基础架构作为底层支撑架构，有效支持工业云的能力扩展；同时自建数据中心，直接提供基础设施层（IaaS层）和通用平台层（PaaS）的基础云服务。

INDICS工业应用APP层。提供面向制造全产业链、基于平台开发的原生工业应用APP，同时提供开发接口，形成基于平台的第三方应用，支持多样化、个性化的用户需求。

安全体系和标准体系。基于自主可控的安全防护体系，为智能制造系统的用户身份、资源访问和数据等提供安全保障；通过标准规范体系，规范智能制造系统技术应用和平台的准入、监管和评估等过程。

核心关键技术

INDICS基于泛在网络，深度融合新兴的制造科学技术、信息通信科学技术、智能科学技术及制造应用领域技术4类技术，构建了以用户为中心的、统一经营的智慧云制造服务平台。

工业互联网总体及云平台技术。主要包括工业互联网体系架构、基于云制造的工业互联网应用模式、智能制造资源/能力的虚拟化和服务化、云端智能制造环境的构建/管理/运行/评估，以及标准体系和评估体系等关键技术。

基于互联网的制造全过程协同及工业软件技术。围绕制造业全产业链、全过程的协同需求，主要包括基于互联网的协同研发、协同生产、智能服务和协同商务等云端协同技术，特别是云化产品全生命周期管理（CPDM）、云化企业资源管理（CRP）和云化制造执行过程管理（CMES）等云制造核心工业软件技术。

装备智能化及物联技术。主要涉及制造装备的智能化改造技术，采用工业适配器、传感器、条形码、RFID、摄像头、人机界面等感知技术，实现制造装备相关状态信息的自动或半自动感知；以及基于工业物联网智能网关的智能装备集成互联技术。

工业控制与工业网络互联技术。主要涉及工业现场工业控制技术，以及基于OPC-UA、MQTT、Modbus、Profinet等主流工业现场通信协议的工业网络通信互联技术，支持工业现场总线、有线网络、无线网络的通信互联。

基于CPS的智能云工厂技术。主要涉及人、机、物、环境、信息融合条件下，基于CPS实现制造执行设备、制造执行系统、企业生产管理等层面，灵活、智能地按照生产任务进行全要素组织和全集成自动化的关键技术。

智能虚拟样机及虚拟制造技术。主要涉及面向复杂产品制造全过程活动的智能化建模、验模理论方法与数字化应用基础技术，以实现复杂产品论证、设计、试验、制造、维护等全生命周期活动中基于模型/知识的虚拟样机构建与应用。

工业大数据与人工智能技术。主要涉及面向制造全过程的大数据感知、采集与建模，以云存储为核心的大数据高效低成本存储，基于人工智能的大数据融合与挖掘分析，以及面向协同制造应用的大数据可视化与优化评估等关键技术，以实现基于大数据和人工智能的产品创新设计、智能工厂产能调度与产线优化、供应链分析与优化、故障诊断与预测等工业制造主价值链各业务环节应用。

云制造系统集成与服务技术。主要涉及互联网环境中，实现人、机、物、环境、信息共融的，支撑面向制造业全产业链横向集成、纵向集成和端到端集成、优化与互操作的云制造系统集成技术，以及面向工业产品制造全过程活动的制造资源/能力的智能感知、服务化、协同化与智能化应用关键技术。

工业互联网安全技术与标准体系。主要涉及工业互联网平台及其应用系统的设备安全、网络安全、控制安全、应用安全、数据安全和商业安全等技术，以及网络互联、标识解析、应用支撑、数据、安全等标准体系。

核心产品

INDICS平台。主要包含航天开放平台（AOP平台）和IaaS基础设施。AOP平台运行在IaaS基础设施之上，可以支持各种主流的IaaS平台。

云制造核心软件。围绕制造业全产业链、全过程的协同需求， INDICS提供了基于互联网的协同研发、协同生产、智能服务和协同商务等制造全产业链服务功能。特别是，提供了云化产品全生命周期管理（CPDM）、云化企业资源管理（CRP）和云化制造执行过程管理（CMES）等云制造核心工业软件服务，实现跨企业设计工艺协同，跨企业云端资源/能力共享，以及以计划为主线的生产全流程（进度、质量）管控。

智能网关Smart IoT。是一款实现设备与INDICS平台互联的工业物联网智能网关产品，提供采集、转换、处理和传输不同厂商品牌工业设备数据、工厂OT组网和通信协议转化等功能模块，并实现工业数据与云制造应用、工业大数据应用无缝集成。

CMSS云制造支持系统

今年6月15日，航天科工发布了最新的CMSS云制造支持系统。

什么是CMSS

CMSS是智能化的端到端应用集成与服务系统，主要包括工业品营销与采购全流程服务支持系统、制造能力与生产性服务外协与协外全流程服务支持系统、企业间协同制造全流程支持系统、项目级和企业级智能制造全流程支持系统等四個方面，采用“一脑一舱两室”（企业大脑、企业驾驶舱、云端应用工作室、云端业务工作室）的业务界面提供用户服务，通过自主建设专用工业APP和订阅通用工业APP形成集成化、个性化、可视化的企业云端工作环境。

CMSS与INDICS搭配，一起构建和涵养以工业互联网为基础的云制造产业集群生态，服务于智能制造、协同制造和云制造三种现代制造形态，运用大数据和人工智能技术以及第三方商业与金融资源，促进制造业技术创新、商业模式创新与企业管理创新关联互动，推动企业转型产业升级。

CMSS的建设目的是丰富工业应用，构建一个系统全面、开放共享、使用便捷的创新生态。由于工业场景高度复杂，行业知识千差万别，传统由少数大型企业驱动的应用创新模式，难以满足海量制造企业精细化、差异化的转型需求。INDICS+CMSS创造工业APP开发、部署、运行等一系列新的产业环节和价值，在工业知识高度积累、复用的基础上，实现应用创新的爆发式增长，有效支撑智能化改造、协同制造和云制造等新型制造模式的实现。

用户价值

CMSS用户价值。CMSS采用“一脑一舱两室”的业务界面提供用户服务。

企业大脑为科学决策层提供数据和专家系统、规则库、知识库等资源和服务，支撑企业战略管控与战略决策。

企业驾驶舱为企业经营层提供企业基础数据、基本业务流程、战略规划、决策预案、重点项目、知识工程等管理工具，有机整合并提供贯穿运营全过程所需决策信息，实时监控战略执行过程中的问题，支撑企业日常经营的“监管控、帮扶导”。

云端业务工作室以交易为核心，包括工业品营销与采购全流程服务支持系统、制造能力与生产性服务外协与协外全流程服务支持系统等，提供供应链、营销中心、财务、税务、租赁易物、物流等功能，提高企业业务运行效率，实现交易双方无缝衔接和过程可追溯。

云端应用工作室以制造为核心，覆盖设计、制造、生产、试验、维修等具体过程，包括企业间协同制造全流程支持系统、项目级和企业级智能制造全流程支持系统等。基于MBSE和IPD先进理念，通过打通产品全生命周期流程和数据，实现设计研发、生产制造和运营管理的有效集成，构建模型驱动的协同研制模式，形成跨企业、跨专业基于知识的数字化协同设计、协同试验和协同制造能力。

“一脑一舱两室”的应用无需企业单独部署，利用云端应用场景集成工业APP功能体系，具备一站式、多租户的特性，同时支撑工程类业务人员、协作配套类业务人员、企业经营管理者、企业决策者四类用户不受区域限制进行云端访问，利用CMSS应用动态集成配置管理功能进行多方协同、海量数据管理共享，进而贯穿产业上下游，实现跨地域跨专业跨企业的信息交互，形成企业内部业务管理与企业间业务协作的应用体系。

INDICS+CMSS用户价值。利用INDICS+CMSS整体解决方案，帮助企业实现快速上云，实现资源的社会化集成、配置和协同，建立体系化运作结构，形成新竞争格局和新商业盈利模式，助力制造企业进行战略转型；打破传统面向单一产品和环节的技术壁垒，重塑价值链中的研发、制造、客户服务等活动，推动价值链转型；通过对技术体系、标准体系、产业体系的重塑，构建智能制造新模式和新生态。

CMSS体系架构

CMSS体系纵向结合各专业应用和协同应用，形成互联企业层、企业层、产线层、设备层四个层次的应用。

在互联企业层，以5C（CCO云协作、CPDM协同设计引擎、CRP资源调度引擎、CMOM制造管理引擎、COSIM云工厂）为核心实现跨企业协同设计、生产及服务的动态协同，同时提供制造企业征信、认证、金融、物流、双创等生态应用集。

在企业层，提供数据驱动的智慧企业类APPs、多专业/多学科的数字化设计应用APPs、通用工业APP（CAD/CAE/CAM）和PLM+ERP等企业全生命周期应用集。

在产线层，主要提供产线规划与仿真APPs、产线集成与测试APPs、产线执行与控制APPs、数据驱动的产线运营APPs等应用集。

在设备层，主要提供设备控制与监控APPs、数据驱动的设备运营APPs、边缘制造应用类APPs等应用集。

CMSS体系横向集成了智慧研发、精益生产、智能服务、智慧管控的产品全生命周期服务。

智慧研发包括个性化智能研发、协同研发、社会化双创三种模式。利用数字化样机类APPs等应用集支撑个性化智能研发模式，如基于模型的系统工程MBSE APP、基于虚拟样机工程的协同研发APP等；利用CCO、CPDM、COSIM等应用集支撑协同研发模式，如云协同研发APP、云仿真APP等；利用双创APPs等应用集支撑社会化双创模式，如基于用户参与的创新研发APP、社会“双创”活动APP等。

精益生产包含柔性化生产、基于MBD的协同制造、社会化协同制造三种模式。利用设备控制与监控APPs、物流APPs等应用集支撑柔性化生产模式，如生产过程智能管控APP、数据采集及智能控制APP、生产性物流调度与管理APP等；利用产线规划与仿真APPs等应用集支撑基于MBD的协同制造模式，如基于MBD的工艺仿真APP、基于AR/VR虚拟产线仿真优化APP等；利用CRP、PLM等应用集支撑社会化协同制造模式，如生产资源协同APP、基于大数据的共享服务APP、边缘制造APP等。

智能服务包含设备智能管理与维护、智能工业运营服务、敏捷产品智能服务三种模式。利用数据驱动的设备运营类APPs等应用集支撑设备智能管理与运维模式，如智能资产管控APP、全时智能检测APP等；利用产线集成与测试类APPs等应用集支撑智能工厂运营服务模式，如智能任务管理APP、产线健康度监测APP等；利用多专业/多学科的数字化应用类APPs等应用集支撑敏捷产品智能服务模式，如产品数字档案APP、敏捷在线维保APP等。

智慧管控包含云端企業管理、智慧企业管理、生态化企业管理三种模式。利用PLM、ERP、认证APPs等应用集支撑云端企业管理模式，如价值链协同经营管理APP、多项目协同管理APP、制造企业综合认证APP等；利用数据驱动的智慧企业类APPs等应用集支撑智慧企业管理模式，如智慧创新管理APP、智慧营销管理APP等；利用生态应用类APPs集支撑生态企业管理，如虚拟组织管理APP、工业互联网学院培训APP、评估管理APP等。

云端集成应用环境构建云端业务工作室、云端应用工作室、企业驾驶舱和企业大脑四个集成环境，支撑工程类业务人员、协作配套类业务人员、企业经营管理者、企业决策者四类用户开展云端业务。

CMSS生态构建

发展原则。CMSS生态构建遵循四个发展原则。第一个是功能全面原则：整合内外部资源，构建完整的CMSS技术体系、产品体系和生态体系，覆盖产品全生命周期管理和各类企业应用场景。第二个是使用便捷原则：以企业为用户，以业务场景为对象，构建易用、好用的共享使用环境。第三个是结果有效原则：以提供优质高效的工业APP服务为宗旨，通过审核、运营、完善等管理机制，保证功能适用、有效。第四个是开发灵活原则：从开发者视角提供灵活、简便、易用的接口和开发环境。

生态体系。CMSS生态体系由应用提供方、应用使用方、平台运营方三类角色组成。

应用提供方利用INDICS的资源和服务，不断地丰富和完善CMSS工业APP，在推广过程中，提升服务品牌，扩展利润渠道。

应用使用方利用CMSS便捷快速地获取到所需工业APP，解决企业生产运营中的创新、速度、效率、质量、成本等问题，助力企业转型升级。

平台运营方整合社会资源，形成集聚和规模效应，协调应用提供方和使用方之间的供需、渠道、资源分配等问題，形成多边合作关系。

构建路径。在不断提升INDICS服务能力基础之上，注重开放共享，推动开发者进行应用创新，同时进行传统软件改造，促进工业APP向平台汇聚，提升用户黏性，充分打造资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的应用生态体系。

第三方开发者聚集，加速工业APP发展。使用方参与，共建工业APP生态。平台保障，支撑工业APP生态健康发展。

通过制定系列CMSS接入标准和上云引导政策，及CMSS商业模式和推广方案，提高用户主动性。同时，加强CMSS安全建设，保障CMSS应用和数据安全，让用户放心、可靠地使用CMSS，不断地持续推进CMSS生态发展。

中国工业互联网的发展趋势

去年11月国务院印发的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，明确提出“工业互联网发展323行动”，即三大体系、两类应用、三大支撑，将作为我国工业互联网发展的重要指引。

从企业层面来说，推动内网改造升级、加快外网建设、推进部署IPv6、构建工业互联网标识解析体系等将是工作的重点。基于数据是工业互联网的核心要素，争夺数据资源和争取数据能力合作，仍然是需要长期努力的发展基础。

具体到平台体系建设，平台培育与应用及平台试验验证是重要的推进方向。同时，工业互联网安全体系建设作为前提，必须未雨绸缪。

工业互联网的开放程度，攸关工业互联网生态的良性发展。“云基础设施+终端连接+数据分析+应用服务”等端到端的解决方案，需要多方合作，共同促进新网络、新平台、新智能、新软件、新技术、新产品等成长共生。

随着工业互联网逐步具备自动量化服务价值的能力，紧贴市场需求，将从销售产品或服务转向销售可量化价值转变，同时导致服务定价方式、金融工具、风险防控机制的变化，并重新定义竞争格局和产业结构。

从市场层面来看，我国2013年工业互联网市场规模为207亿元，2015年规模为2800亿元，2017年规模为5700亿元。如果以18%的年复合增长率计算，预计到2020年市场规模将达到近万亿元。由此判断，2018—2020年工业互联网平台会出现爆发式增长。

具体来看，航天云网未来的发展路径值得借鉴。

2019年为CMSS推广与优化完善阶段。主要以“体系（技术体系、标准体系）+云制造示范”为核心，突破行业通用智能化应用和智能改造关键技术，形成一批工业APP和智能改造产品，支撑云制造示范应用。

2020年为CMSS生态构建阶段。主要以“生态+云制造产业”为核心，突破制造业生态智能化应用、智能改造和生态构建关键技术，形成一批工业APP、智能改造产品和生态应用APP，支撑企业云端动态组织和云制造产业发展。

2021年11月至2025年12月为CMSS生态发展阶段。在此阶段，持续丰富CMSS生态，推动成为国际领先的工业互联网平台及工业APP生态体系，支撑制造强国战略。