运用工业互联网推动中国制造业转型升级

王一晨

摘 要：工业互联网是实现制造业数字化、网络化、智能化的重要载体，发展工业互联网对于促进制造业转型升级、拓展数字经济新空间、推进制造强国和网络强国建设都具有非常重要的意义。我国工业互联网在推动制造业转型升级的过程中面临平台开发与应用落地存在差距、企业实际与平台要求存在落差、典型案例与复制推广之间存在难题、信息技术与运营技术融合不够等四大突出问题。未来应从完善工业互联网政策体系、培育工业互联网平台生态、加快商业模式创新和场景落地、加强复合型人才队伍建设等四个方面着手，推进工业互联网发展和加快制造业转型升级进程。

关键词：工业互联网;制造业;转型升级;政策建议

中图分类号：F424文献标识码：A

文章编号：1003-0751（2019）04-0026-05

随着全球范围内新一轮科技革命和产业变革的蓬勃兴起，以人工智能、大数据技术和物联网等新一代信息技术为标志的新产业革命正在改变传统制造业的运营模式和知识技术创新方式，全球主要国家都在抢抓新型制造业战略布局的重要机遇，如德国提出的以个性化定制为核心的“工业4.0”战略、美国提出的以大数据和智能生产无缝对接为核心的“工业互联网”战略、日本提出的以无人工厂为核心的“工业智能化”战略。作为新一代信息技术与制造业深度融合的平台，工业互联网成为未来制造业发展的新引擎。目前，我国制造业正处在转型升级的重要关口，工业互联网为中国制造业转型升级提供了新平台，为其“换道超车”提供了新赛道，工业互联网对推动实体经济转型升级、大力发展数字经济、建设制造和网络强国，均具有重要意义。中国拥有庞大的设备数量、海量的工业数据、丰富的制造场景，具有培育发展工业互联网平台的综合优势。如何把握其中的机遇与挑战，识别我国工业互联网发展的基本特征，厘清工业互联网促进制造业转型升级的作用机理和路径，研判其在促进制造业转型升级方面存在的重大问题，并针对性地提出切实有效的措施加快中国制造业转型升级，都是具有现实紧迫感和战略意义的重要课题。

一、工业互联网基本理论与发展实践

1.工业互联网基本理论

工业互联网的概念最初由美国GE公司于2012年在《工业互联网：打破智慧与机器的边界》白皮书中提出，其核心是通过自动化、数字化、网络化和智能化等技术手段优化资源配置、提升劳动生产率、重构全球工业体系。其本质是以云平台为载体、以工业系统为基础，通过链接、共享、协同等机制，整合跨领域、跨区域的分布式资源和能力，以云化的方式提供优质、及时和低成本的服务，精准对接和满足客户需求。

从工业互联网与工业4.0、工业物联网等相关概念的关系来看，工业互联网与工业4.0提出的三个集成的内涵是相通的，与工业物联网相比，工业互联网将工业物联网的涵盖范围进一步延伸到了企业的信息系统、人员管理系统和业务流程系统。其典型特征是泛在链接、云化服务、知识积累和应用创新。从工业互联网的结构来看，作为新一代信息技术与工业系统全方位深度融合而形成的产业和应用生态，典型的工业互联网云平台主要有设备接入层、云基础设施层（IaaS）、工业云平台层（PaaS）、工业应用层（SaaS）四层组成。从工业互联网的作用来看，工业互联网作为新一代信息技术和制造业深度融合的产物，将会颠覆制造业的价值链、产业链、信息链，重塑制造业商业生态系统和工业生态系统。

2.全球工业互联网发展实践

自工业互联网的概念提出之后，无论政府还是企业都给予了高度重视。从国家层面来看，世界上主要发达国家都纷纷把发展工业互联网作为推动制造业转型升级的重要途径，出台一系列的政策支持措施抢占国际市场空间和制造业竞争制高点，如美国的《先进制造发展战略》、德国的工业4.0战略、英国的高价值制造战略、法国的新工业法国等。

从企业层面来看，美国通用电气公司在2013年成功开发了Predix工业互联网平台，为制造企业提供资产管理和运营优化服務。西门子、施耐德等世界著名企业也纷纷推出了MindSphere、EcoStruxure等工业互联网平台产品，借助其在制造业的制造技术实力和信息技术改造企业的成功经验，为行业提供数字化、网络化和智能化转型的应用和服务。除制造业外，通信和软件企业巨头亚马逊、微软等企业也都抓紧布局工业云平台，陆续推出了AWSIoT和Azure IoT等工业互联网平台。

3.我国工业互联网发展现状

工业互联网已经成为全球制造业竞争的主战场，在政策支持力度加大和企业转型需求增长的双向带动下，我国工业互联网发展格局初步呈现。

一是工业互联网顶层设计初步形成。我国高度重视工业互联网顶层设计和规划，相继出台了一系列政策和措施加速推进。从中央层面来看，国务院2017年11月颁布了《“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，明确指出了我国工业互联网发展的“三步走”战略和详细的路线图。2018年，工信部陆续出台了《工业互联网APP培育工程实施方案（2018—2020年）》《工业互联网发展行动计划（2018—2020年）》《工业互联网专项工作组2018年工作计划》等文件，明确提出要在2020年初步建成工业互联网基础设施和产业体系。

二是工业互联网平台蓬勃发展。截至目前，我国已初步形成了30多个工业互联网平台①，如以航天云网为代表的协同制造平台、以根云为代表的产品全生命周期服务平台和以海尔为代表的个性化定制平台、以阿里ET工业大脑为代表的新制造平台等。②涵盖航空航天、信息电子、装备制造、石油化工等多个行业，在个性化定制服务、质量优化、流程优化、工艺优化、资产管理、协同创新等方面涌现了一系列创新应用，大幅度提高了制造企业的竞争能力。

三是工业互联网生态加速构建。截至2018年年底，我国工业互联网产业联盟已聚集了800多家正式会员单位。③围绕研发设计、生产制造、应用服务等关键环节，成功举办了“根云杯”全国工业APP大赛、AII首届工业APP开发与应用创新大赛、阿里云工业APP创新大赛和2018中国（天津）工业APP创新应用大赛等多项重大赛事活动，强力推动了资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的工业互联网平台应用生态构建。

四是工业互联网支撑作用显现。龙头企业依托工业互联网平台提升运营管理效率的成效明显，企业参与积极性持续提高。如海尔的COSMOPlat2017年交易额达到了3113亿元，订单量超过4116万台，成为全球最大的个性化定制平台。平台上51%的产品是根据客户个人爱好和需求进行定制，18%的产品是消费者直接下单，订单周期缩短50%。④运城制版集团借助中国移动的OneNET平台，生产效率提升了10%—15%，资源浪费降低5%—8%，每年额外增加利润3000万元等。⑤

二、工业互联网促进制造业转型升级的路径分析

1.优化资源配置模式，实现价值升级

工业互联网可以实现制造企业与外部创新资源、生产能力和用户需求的全方位对接，推动研发、设计、制造、采购和服务功能的并行组织和协同优化，在具有竞争力的生产成本下缩短对顾客个性化需求的响应时间，从而提升客户黏度和产品价值。主要包括以下三种途径：一是实现个性化定制。企业通过工业互联网平台实现与客户的无缝对接，主动收集、分析产品的交易和客户的交互数据，可以帮助客户参与到产品的个性化设计中，然后利用柔性制造系统生产客户量身定做的产品，提升客户体验和增强客户黏性。如海尔依托COSMOPlat平台，可以生产6000多种个性化需求产品，在订单合格率提高2%的情况下，交付周期缩短50%。⑥二是实现资源共享，提升资源使用效率。制造企业将设备、制造能力等资源接入工业互联网，可以在空闲时实现生产能力的实时在线租赁，从而获取相应的利益分配。三是实现协同设计与制造。工业互联网可以促进研发与制造资源的集成和协同创新、提升企业跨空间资源统筹管理、优化研发和制造流程，从而提升研发和生产效率。如中國商飞借助工业互联网在全球协同网络中实现了研发和制造全程管理，其ARJ21支线飞机中，有77%的零部件是在全球10多个国家，104家供应商之间协同研发和制造完成的。⑦

2.优化生产制造流程，实现制造模式升级

工业互联网平台可以通过数据分析、优化生产过程中的产品管理、工艺参数设置、工艺流程、质量管理、设备管理、能耗管理等多个环节，形成基于数据的新型制造模式。具体体现在以下三个方面：一是提升车间智能化水平。工业互联网可以对车间生产线上的热能、压力、湿度、振动和温度等生产指标进行探测，在设定指标偏离正常值的情况下及时发出警报信号，从而快速地发现和避免潜在问题和损失，还可以对采集的指标数据进行智能化产品质量在线监控、车间安全运行、工艺参数优化等活动。⑧二是优化生产流程。通过将生产制造各个环节的数据进行整合，并建立生产制造系统的数字孪生模型，可以实现生产制造流程的虚拟化仿真和改进优化，提升排产、人员、物料等方面管理的精准性。三是推动企业现代化制造体系的建立。通过对生产制造过程的网络化和智能化控制，促进数据共享、知识重用、业务协同和系统整合，实现科学管理决策和提高生产制造系统的柔性、精准性、自组织性，从而实现智能生产。

3.优化运营管理决策，实现管理升级

工业互联网可以帮助制造企业打通生产现场数据、企业运营数据和供应链数据，优化和提升运营管理决策效率，实现管理升级。主要体现在以下三个方面：一是优化供应链管理。在现代物流技术、物联网技术的帮助下，制造企业可以方便快捷地获取供应链上的各种数据，利用工业互联网平台对生产、库存和销售数据进行分析，从而优化和降低整条供应链上的库存水平。如雅戈尔基于IBM Bluemix平台对供应链的数据进行多维度分析，使库存周转率提高了1倍以上，库存成本节省2.5亿元，准时交货率高达99%。⑨二是协同生产和管理。通过工业互联网可以实现制造企业生产制造系统和业务管理系统的集成，实现企业生产制造和运营管理的协同优化。三是优化企业决策管理。工业互联网可以推动经营管理全流程的衔接和优化，有效支撑企业智能决策。如北京智慧联合公司通过搜集分析华北地区工程项目的历史数据，推断出相应的工程量和水泥需求量，为华北地区水泥企业提供“冬储”生产管理应用解决方案。

4.促进商业模式创新，实现业态升级

工业互联网平台可以帮助企业不断创新产品和服务，发展新的商业模式，推动制造企业以产品为中心向“产品+服务”的经营模式转变。工业互联网优化商业模式创新，推动智能服务，颠覆传统工业业态。一是为产品全生命周期管理应用提供支撑。工业互联网平台借助条形码、射频识别等标识技术记录产品的生产、物流、使用状况和服务等信息，形成完整的产品生命档案，为产品售后服务提供全面准确的信息。二是创新设备运维服务。通过将设备实施运行数据和历史数据进行集成，借助数学模型和人工智能故障诊断方法进行分析，通过工业互联网平台为设备提供运行决策和远程运维服务。如三一重工借助树根互联工业互联网平台集成工程机械实时运行和维护数据，远程诊断挖掘机状况，为售出的工程机械提供预测性维护方案。

三、工业互联网促进中国制造转型升级面临的突出问题

1.平台开发与应用落地存在差距

只有能够给企业、客户带来实际价值的工业互联网平台才能成长，工业互联网推动中国制造转型升级的关键在于应用场景落地。目前我国工业互联网正处在由重视平台开发向重视应用落地的转换阶段，工业互联网模型复杂、业务链长、可靠性要求高，难以复制消费互联网以平台开发实现快速规模化的经验，在制造场景中的落地面临更大考验。一是解决方案能力不足。工业互联网平台是一个综合性解决方案提供平台。目前，无论是根云、海尔COSMO和航天云网CASICLOUD等综合类工业互联网平台还是其他垂直类工业互联网平台，都不具备一体化综合性解决方案能力，一些平台仅有本行业的解决方案，在向其他行业拓展平台服务时面临诸多问题。⑩二是商业模式创新不够。工业互联网平台企业最主要的目标是为制造企业提供增值服务或者运营层面的效率提升，无论是哪种模式都必须能创造、分享价值，都需要设计一种可持续的商业模式与客户分享价值。从目前来看，尽管已经涌现出一批远程运维、协同研发、能力共享等商业模式。但工业互联网企业的赢利性和可持续仍旧是一个至关重要的问题，目前能够自身造血独自运行的平台屈指可数。B11

2.企业实际与平台要求存在落差

中国制造业在转型升级的关键阶段遭遇智能化加速，机遇与挑战均前所未有，尤其是工业企业的发展实际远远不能适应智能化平台化的要求。目前，我国制造业正处在工业2.0、工业3.0和工业4.0并存的阶段，相当一部分制造企业的自动化、数字化和智能化水平比较低，设备连接能力不足，设备异构化现象比较严重，无法支持工业互联网的全面数据采集、传输和应用层的监控、分析和优化。目前，我国80%的设备没有联网，联网的20%里面由于通信协议不同，存在严重的“语言障碍”。B12同时，大多数制造业企业还没有通过云端化转型把生产、研发、财务、管理等各环节信息系统打通，导致现有工业互联网平台汇聚的设备、模型、企业等资源少，工业大数据场景缺失，难以形成成熟的行业解决方案，无法满足企业转型升级的需要。新制造模式需要基于工业大数据的模型支撑，工业互联网的本质是数据+模型=服务，机理模型的丰富性是决定平台功能的关键，我国在工业技术、知识和经验积累方面相对薄弱，技术、知识和经验难以软件化、模块化、标准化，导致了工艺流程和工业机理模型的不足。

3.典型案例与复制推广之间存在难题

在工业互联网推动中国制造业转型升级方面，我国已经涌现出一批典型案例，但是由于工业场景相对复杂，跨企业、跨行业、跨领域复用存在困难。不同企业设备情况、管理水平、人员素质等差异明显，不同行业的工艺、流程、服务等差异性更大，如流程型行业与离散型行业、消费品制造与装备制造等，数据、模型、算法等都要调整，如何把一个成熟的基于工业互联网的工艺、产品、服务转型升级方案快速复制推广到其他企业、行业和领域，是工业互联网平台企业能否成长的关键。其关键制约在于：一是工业企业参与的积极性不高。由于当前成熟的落地案例不多，难以形成示范效应。同时，很多制造型企业发展理念落后，对企业生产运营数据、信息的平台化疑虑重重，不愿意接入工业互联网平台。二是跨区域落地障碍明显。大多数地方出台了支持工业互联网发展的政策，但是对非本区域的平台支持力度偏小，而本地又缺乏合适的工业互联网平台，沿海地区成熟工业互联网平台上的典型案例在内陆地区复制推广面临诸多障碍。

4.信息技术与运营技术融合不够

运用工业互联网推动制造业转型升级，离不开信息技术（IT）与运营技术（OT）的深度融合。当前，我国互联网企业积累了丰富的数据分析技术，但缺乏工艺、生产、现场管理等经验，而大多数工业企业的研发人员、管理人员、技能工人等对信息技术不熟悉，甚至存在排斥心理，制约了工业互联网的场景落地。工业互联网人才不但需要计算机通信技术和工业技术等多方面的专业知识，还需要十多年的企业技术经验积累，以及对数据抽象建模、优化和分析的能力。目前我国严重缺乏既懂工业技术又懂软件开发的复合型人才，成为企业智能化转型的一大痛点。

四、运用工业互联网推动中国制造业转型升级的对策建议

1.完善工业互联网政策体系

与国外相比，我国工业互联网的发展基础和比较优势不尽相同，在政策设计时应充分借鉴国外的先进发展经验，完善工业互联网的顶层规则体系，加大资本、人才、技术、财税等方面的支持力度，为工业互联网发展营造良好的发展环境。一是加强对工业互联网技术创新、人才培养、应用模式创新等有关工作的统筹规划和政策协调，加快落实各项政策，以深化工业互联网与实体经济的深度融合;二是完善政府监管模式，制定支持新兴技术发展和应用的全新监管体系，营造开放、共享、包容、促进创新、保证公平的良好发展环境;三是加强工业互联网发展保障体系建设，完善相关法律法规，进一步健全工业互联网保障机制。

2.培育工业互联网平台生态

围绕工业互联网与制造业深度融合的重要环节，以技术、网络、产品、管理及服务全面融合和跨界融合为重点，以提高供给能力和效率为目标，整合产、学、研、用、金等各种资源，加快建设利益共享、优势互补、协同攻关、规则共制的工业互联网生态体系，推动建平台和促应用双轮驱动。一是继续推进智能车间和智能工厂建设、两化融合管理体系贯标等工作，提升制造企业的自动化、数字化和网络化水平，提高制造企业的工业互联网接入能力;二是提升工业互联网平台能力输出管道作用，推动工业APP向平台汇聚，重点发展共性工业APP、行业通用工业APP和企业专用工业APP等;三是推动企业上云，促进工业企业云上转型，实现工业数据的云端化积累，为工业互联网发展沉淀丰富数据资源。

3.加快商业模式创新和场景落地

商业模式创新是技术创新赢利的重要保障，应加快形成一批可推广的基于工业互联网的商业模式和应用场景。一是提高工业企业对商业模式创新的认知水平，加强工业互联网商业模式创新实践的归纳与总结，鼓励工业互联网平台企业、制造企业、科研院所等联合开展商业模式创新研究，选树典型标杆企业进行示范引领;二是协调好市场与政府关系，采取政府引导和市场竞争两种模式发展，对利润空间比较大的商业模式交给市场由市场竞争进行选择，对一些外部性比较强、利润空间比较小的商业模式应加强政府支持;三是引导成熟商业模式和应用场景推广复制，支持大型综合性、专业性工业互联网平台把成熟解决方案跨行业、跨区域进行复制。

4.加强复合型人才队伍建设

运用工业互联网推动中国制造业转型升级，需要大批既懂工业互联网技术又熟悉工艺、研发、综合服务、工业品营销等领域的复合型人才。一是支持高校开设相关专业，创新现有学科专业设置模式，尤其是鼓励理工科高等院校增设工业互联网、人工智能、大数据等相关学科及课程，加强应用型高校、职业院校工业互联网工程创新训练中心工程实验室等载体建设;二是支持工业互联网平台企业引进经验丰富的制造业技术人才，实现数据技术人才与工艺人才的深度融合;三是引导地方政府举办工业互联网专题培训班，对工业企业技术人员、管理人员等进行工业互联网培训，转变传统的工业发展理念。

注释

①杨惠娟：《我国工业互联网战略发展现状及对策分析》，《信息系统工程》2018年第3期。

②刘默、张田：《工业互联网产业发展综述》，《电信网技术》2017年第11期;林琳、吴淑燕、林恩辉：《国内外工业互联网发展情况与展望》，《电信网技术》2018年第4期。

③《2019工业互联网峰会第二天主论坛精彩直播》，中国工业新闻网，http：//www.cinn.cn/jdt/201902/t20190222_207010.html，2019年2月22日。

④白文亭：《工业互联网平台带动传统产业实现智能化转变》，《电气时代》2018年第6期。

⑤工业互联网产业联盟：《工业互联网平台白皮书》，2017年。

⑥王建伟：《工业互联网助推中国产业升级》，《互联网经济》2015年第3期。

⑦⑧周劍、肖琳琳：《工业互联网平台发展现状、趋势与对策》，《人民邮电报》2017年11月6日。

⑨王晨、郭朝晖、王建民：《工业大数据及其技术挑战》，《电信网技术》2017年第8期。

⑩李致远、陈光：《工业大数据推动智能制造发展作用机理探析》，《中国工业评论》2016年第8期。

B11B12刘晶：《工业互联网+5G，能否让占比八成的“哑”设备开口说话？》，《中国电子报》2018年11月13日。

责任编辑：澍 文