摘要

關鍵詞

基金項目

“互聯網+工業”是工業化和信息化融合發展的必然產物，這個過程是雙向互動、雙向融入的過程，不僅是互聯網融入傳統制造業，而更多的是傳統制造業融入互聯網的過程。“互聯網+工業”是多維度的，也是一個漸進的過程。在初級階段，“互聯網+工業”主要表現為工業企業利用網絡資源開展營銷、采購、生產、設計等價值增值活動，是“工業＋”互聯網；隨著信息技術的發展和企業利用網絡資源的深入，逐步發展到高級階段，即“互聯網+”工業，也就是利用互聯網來改造工業，并且使得行業界限模糊、產業出現融合，工業越來越呈現服務業特征。在“互聯網+”工業這個高級階段，目前全世界出現了兩個代表性模式：一個是德國的工業4.0模式，另一個是美國的工業互聯網模式。德國工業4.0和美國工業互聯網都是新一輪工業革命的具體體現，工業化和信息化“兩化融合”深化的結果，是智能制造發展到一定高度的產物，兩者都是基于國情提出來的智能制造實現方案。區別在于：德國工業4.0模式偏重于硬件，主要在工業系統內部運用；美國工業互聯網模式偏重于軟件，強調開放系統，打破了既有的產業界限實現跨界融合。工業互聯網，不僅包括企業內部的智能工廠，或者企業之間的智能生產，還將和消費互聯網，乃至人類的社交網絡進行更大范圍的整合，形成包含人類互聯網、物聯網和服務互聯網在內的超級網絡。

“互聯網+工業”具體實現形式可以有多種多樣，比如，楊春立（2016）認為：一是眾設、眾包研發設計模式。紡織、汽車等行業通過搭建基于互聯網的開放式網絡平臺，集聚并對接線下各類社會創新資源，開展眾設、眾包研發設計。二是大規模個性化定制模式。越來越多的家電、服裝、家具企業開始實踐大規模個性化定制生產，通過C2B模式，就產品設計、制造與用戶進行實時互動，及時響應用戶個性化需求，實現以大批量生產的低成本、高質量和效率提供定制產品和服務。三是精準供應鏈模式。物流企業通過在線上配置線下資源的方式，整合信息流、資金流、物流，改變原有供應鏈運作模式。四是平臺化生態化組織模式。企業在開展互聯網化轉型的過程中，對組織架構進行調整，使傳統的科層制金字塔組織結構向扁平化、平臺化、生態化組織結構轉變。五是數據化在線化服務模式。制造企業利用互聯網、物聯網、云計算、大數據等技術，開展對聯網設備的在線遠程監測、故障診斷和運維等服務，拓展制造業價值鏈和企業盈利空間，推動生產型制造向服務型制造轉變。六是分布式網絡化資源優化配置模式。制造企業借助互聯網，在全球范圍內發現和動態調整合作對象，整合企業間優勢資源，實現全球分散化異地協同設計、制造和服務。七是社交化場景化營銷模式。企業利用互聯網平臺、大數據等技術，通過線上線下相結合的方式與消費者開展網上實時互動，收集分析用戶社交和偏好信息，實現基于具體場景的社交式營銷。①

“互聯網+工業”，在不同國家側重點有所不同。從全球范圍來看，前沿的德國“工業4.0”模式與美國的“工業互聯網”模式從各自不同的優勢強調互聯網等信息技術與工業的融合，以及對工業的升級改造。

在構建產業生態方面，發達國家積極探索，以龍頭企業為牽引，加快形成產業生態。如搭建行業發展平臺是美德部署工業互聯網研究和實踐共同做法，美國于2014年宣布成立工業互聯網聯盟（IIC），匯聚33個國家/地區的近300家成員單位，推動全球工業互聯網發展。德國集聚工業龍頭推進相關標準、架構、測試床等工作，成為工業互聯網的重要推動力量。根據咨詢機構IoT Analytics的統計，目前全球工業互聯網平臺數量超過150個。

在網絡建設發展方面，發達國家一方面建設工業企業內網，如建設工業現場總線、工業以太網等網絡技術、標準和產品，并處于領先地位。另一方面，建設工業企業外網，高度重視新技術新網絡的研究與應用部署，積極探索利用IPv6、窄帶物聯網（NB-IoT）、軟件定義網絡（SDN）、5G等技術，構建滿足高可靠、低時延、廣覆蓋、可定制等要求的企業外網絡。

在新技術方面，無線網絡技術在工業領域的應用不斷深化，時間敏感網絡（TSN Time Sensitive Networking）、邊緣計算等新一代網絡技術引起全球主要企業和產業組織普遍關注。區塊鏈與工業互聯網結合被廣泛看好，在工業產品追溯、供應鏈金融、分布式智能電網等方面已經出現多個案例。工業互聯網標識解析體系尚不成熟，在OID、Handle、Ecode等主要的現有標識解析方案中，技術、標準、產業、應用、治理等還有待進一步完善，亟需對核心技術和應用方案進行有組織、大規模的驗證示范推廣。

在標準研制方面，IIC將驅動全球性的工業互聯網標準構建作為戰略目標，與ISO等國際標準化組織、開源組織和區域標準研制部門合作，加快具體標準研究。國際上目前存在多種標識解析體系方案并開展一定程度的試驗和應用，但沒有形成統一的、成熟的、大規模部署的全球性工業互聯網標識解析體系。

在應用方面，領先國家主要以應用案例和測試床加速工業互聯網應用推廣，德國工業4.0平臺建立了30多個測試床和200多個案例庫，工業互聯網聯盟審核通過27個測試床，建立30多個案例庫來匯集業界最佳工業互聯網實踐，加快推進技術測試和優秀實踐的推廣宣傳。

“工業4.0”與“工業互聯網”從本質上具有一致性，實際指明了全球工業未來發展的新方向，不同之處是德國和美國分別結合自己的國情提出的“互聯網+工業”發展模式，并且具有國別“品牌效應”。我國作為趕超型發展中國家，結合自己的國情，側重于“兩化”深度融合，提出了《中國制造2025》，并將“智能制造”作為主攻方向。

1. 政策層面：“互聯網+工業”政策促進體系不斷完善

為進一步深化制造業與互聯網融合發展，協同推進“中國制造2025”和“互聯網+”行動，加快制造強國和網絡強國建設，我國專門發布了兩個重要文件，分別是2016年5月國務院發布的《關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》，和2017年11月國務院發布的《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》。這是在我國出臺了“中國制造2025”和“互聯網+”行動等一系列政策文件之后，就工業與互聯網深度融合出臺的專門政策文件。

《國務院關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》確定了打造兩類“雙創”平臺，即支持制造企業建設基于互聯網的“雙創”平臺，支持大型互聯網企業、基礎電信企業建設面向制造業特別是中小企業的“雙創”服務平臺，支持制造企業與互聯網企業跨界融合，培育制造業與互聯網融合新模式，強化融合發展基礎支撐，提升融合發展系統解決方案能力，提高工業信息系統安全水平等七項任務，提出了完善融合發展體制機制、培育國有企業融合發展機制、加大財政支持融合發展力度、完善支持融合發展的稅收和金融政策、強化融合發展用地用房等服務、健全融合發展人才培養體系、推動融合發展國際合作交流等七項保障措施，促進制造業與互聯網深度融合發展

《國務院關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》指出，工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，是“互聯網+先進制造業”的重要基石。該文件提出了構建起與我國經濟社會發展相適應的工業互聯網生態體系，并進一步提出與《中國制造2025》相互銜接的2025年、2035年和本世紀中葉“三步走”目標。該《指導意見》確定的主要任務是，打造網絡、平臺、安全三大體系，推進大型企業集成創新和中小企業應用普及兩類應用，構筑產業、生態、國際化三大支撐7項任務（業界稱之為“工業互聯網發展323行動”）。

此外，2016 年 12 月 7 日，工信部正式公布《中國智能制造十三五規劃》，推進智能制造實施“兩步走”戰略：到 2020 年，智能制造發展基礎和支撐能力明顯增強，傳統制造業重點領域基本實現數字化制造，有條件、有基礎的重點產業智能轉型取得明顯進步；到 2025 年，智能制造支撐體系基本建立，重點產業初步實現智能轉型。

2. 企業實踐：發展迅速但與發達國家差距不小

在工業企業使用互聯網或者互聯網改造工業企業方面。據調查，截至2015年12月，全國工業企業互聯網使用比例為87.9%，其中制造業的互聯網使用比例為88.1%。② 截至2016年底，60%的上網企業部署了信息化系統，相比2015年提高了13.4個百分點。其中分別有50.4%、28.2%和25.9%的企業建有辦公自動化（OA）系統、企業資源計劃（ERP）系統和客戶關系管理（CRM）系統。可見，當前我國企業供應鏈各環節互聯網化改造已經達到一個新的高度。③ 不過，麥肯錫公司預計，中國中小企業利用互聯網進行采購、銷售和營銷的比例預計為20%-25%，而美國這個比例大約為72%-85%。④

在“智能制造”技術應用方面。2016年，對自動化制造、工業機器人、柔性化生產、網絡化協同制造采用/計劃采用的比例分別為18.9%、10.4%、12.7%、18.2%和10.7%，也就是說，目前我國制造業企業“智能制造”采用/計劃采用的比例不超過20%。2016年我國企業對云計算、大數據、物聯網技術的采用/計劃采用比例分別為21.4%、19.3%和19.0%，均顯著地比2015年上升了6.7個百分點。這得益于政府鼓勵，創新技術的研發與應用實踐獲得政策支持，全社會創新氛圍已經形成，并深刻影響企業的轉型升級路徑。⑤ 不過，麥肯錫公司預計，2013年中國企業采用云計算的比例僅為21%，而美國企業的比例預計為55%-63%。⑥

在智能工廠/數字化工廠建設方面，涌現一批樣板工程。我國在航空、航天、船舶、汽車、家電、軌道交通、食品飲料、制藥、裝備制造、家居等各行各業對生產和裝配線進行自動化、智能化改造，以及建立全新的智能工廠的需求十分旺盛，當前涌現出成都數字化工廠、海爾、美的等智能工廠建設的樣板。例如：成都數字化工廠采用Siemens PLM軟件，通過虛擬化產品設計和規劃實現了信息無縫互聯，使工廠全面透明化，實現虛擬設計與現實生產相融合；PLM，MES，自動化建立在一個數據庫平臺上，利用MES和TIA將產品及生產全生命周期進行集成，大幅度縮短產品上市時間；自動監控質量確保品質，質量一次通過率可達99.9985%；物流實現全自動化，大幅縮短補充上貨時間，促使生產效率提高，實現了機機互聯、機物互聯和人機互聯，建立了高度智能化的生產加工控制系統，實現了數字化雙胞胎(Digital Twin)的智能工廠。

近年來，我國工業互聯網平臺發展迅速，目前已有20多個平臺發布和運行。我國企業積極開展應用探索，催生以三一重工為代表的智能化生產、湖南夢潔為代表的大規模個性化定制、以威派格為代表的服務化延伸、以航天云網為代表的網絡化協同和工業互聯網平臺等多種新業態和新模式。工業互聯網平臺正在加速生態建設，并催生大量新的應用創新。隨著工業互聯網生態體系不斷完善，將進一步促進資源聚集和開放共享，加速工業互聯網應用創新發展。但是，與全球領先的GE-Predix平臺、西門子-MindSphere平臺、ABB-ABBAbility平臺、施耐德-EcoStruxure平臺等相比，我國工業互聯網平臺無論在技術架構、功能完備、用戶體現、全球影響上都有一定的差距。

基于平臺化產品的產業生態初步形成，以航天科工INDICS平臺、海爾COSMOPlat平臺、樹根互聯根云平臺為代表的工業互聯網平臺，促進了工業全要素資源的聚集、共享、協同，不斷加速智能化生化、個性化定制、網絡化協同、服務化延伸等新應用和新模式的探索。同時，聯盟等行業組織成為推動產業協作的重要力量。工業互聯網產業聯盟（AII）成立一年半以來，已吸納涵蓋制造業、互聯網、基礎電信業等各領域成員單位400余家，形成了“8+8”架構，發布了《工業互聯網體系架構（版本1.0）》等系列成果，遴選了20個驗證示范平臺、25個優秀應用案例，與工業互聯網聯盟（IIC）、德國工業4.0平臺等建立了緊密合作。

在技術創新和自主知識產權方面，中國企業也已經取得不俗成績，尤其是在工業互聯網知識產權方面。工業互聯網技術體系分為三個方面，分別為網絡互聯體系、地址與標識解析體系和應用支撐體系。我國在網絡互聯體系關鍵技術（包括現場總線、工業以太網、OPC）、數據存儲技術方面處于國際領先地位，但在除Ecode之外的網絡標識解析體系關鍵技術、以及數據分析技術、應用服務專利等領域與國際先進水平國家有差距（表1）。

3. 存在的主要問題

一是發展階段的滯后。在產業發展所處階段方面，發達國家比如德國工業4.0是在成功完成工業1.0、工業2.0，基本完成工業3.0之后提出的發展戰略，是自然的串聯式發展。中國制造業尚處于工業2.0后期的發展階段。這就決定我國發展必然是一個并聯式的發展過程，工業2.0、工業3.0、工業4.0同步發展，工業化、信息化、城鎮化、農業現代化疊加發展。

二是重要基礎技術和關鍵零部件對外依存度高。構成智能制造裝備或實現制造過程智能化的重要基礎技術和關鍵零部件主要依賴進口如新型傳感器等感知和在線分析技術、典型控制系統與工業網絡技術、高性能液壓件與氣動元件高速精密軸承大功率變頻技術等；伺服電機、精密減速器、伺服驅動器、控制器等關鍵核心部件技術難題尚未攻克；精密工作母機設計制造基礎技術、百萬噸乙烯等大型石化的設計技術和工藝包等均未實現國產化。

三是工業軟件開發力量薄弱，受制于人。近年來，雖然制造企業和軟件企業的系統集成能力有所增強，但智能制造基礎軟件系統的開發，如數控機床、機器人等高端產品還大量使用國外軟件系統，我國智能制造裝備產業面臨基礎操作系統缺失的風險。工業產品和生產過程的設計軟件、產品數據庫軟件、控制軟件和生產管理軟件等主要掌握在美國、德國或者日本公司手里，我國高度依賴國外先進企業。此外，傳統的企業資源計劃軟件(ERP)供應鏈管理軟件，乃至大數據技術，中國的軟件能力也比較弱小，亟待加強。

四是芯片技術和傳感器技術等落后。此外，我國提出了工廠自動化以太網（EPA）、工業過程/工廠自動化無線網絡（WIA-PA/FA）等技術，但產業化和商用水平低。

五是智能制造、CPS（信息物理系統）、工業大數據、工業互聯網等關鍵技術標準缺失，或者沒有國際話語權。

六是安全保障水平低，工控、數據、網絡防護能力薄弱，監管監測、測試驗證能力不足。

黨的十九大報告指出要建設現代化經濟體系，深化供給側結構性改革，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。這也為我國工業未來發展指明了方向，即“互聯網+工業”、智能制造成為我國工業重要發展方向。我國應在借鑒發達國家發展經驗和做法的基礎上，積極推進“互聯網+工業”發展。

1. 繼續推進工業化和智能制造，加快推進制造強國建設

德國工業4.0和美國工業互聯網戰略，從某種程度上說是“再工業化”戰略的主要組成部分。發達國家發生金融危機及其后面的應對策略都表明，即使高度發達的經濟體也必須持續發展工業，工業不強的國家不可能具有持續的較強國際競爭力。不可否認，我國傳統的工業化模式遺留了諸多問題，但是必須認識到我國的出路不是放棄工業，而是要在工業發展方式轉變的過程中繼續深化工業化。即便主張發展服務業，也不能局限于服務業領域，而是在工業智能化的基礎上發展高端服務業。無論如何，我國都必須注重發展工業實體經濟，只能升級工業化而不能“去工業化”。要按照黨的十九大精神，加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。繼續深化拓展“兩化融合”內容，為推動工業轉型升級注入新的動力。我國“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化”不可能停留在過去的技術前沿上，而是表現為新型智能制造技術與新一代互聯網技術基礎之上的以智能化為核心的升級版“兩化融合”。在新的發展階段，升級版“兩化融合”還必須要超出工業領域，促進國民經濟體系的智能化，帶動傳統產業改造升級，促進新興技術的持續成長。

2. 開展“產學研用”開放式協同創新，推進智能制造技術研發和應用

德國“工業4.0"是由德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等聯合發起的，工作組成員也是由產學研用多方代表組成的。因此，“工業4.0”戰略一經提出，很快得到了學術界、產業界的積極響應。2014年4月，以GE、AT&T、思科、IBM、Intel等5家公司為龍頭的工業互聯網產業聯盟在美國波士頓成立。這聯盟后來迅速擴大到多達100名會員，使得美國在軟件和互聯網方面的優勢凸顯。我國應該充分吸收和借鑒發達國家產學研用聯合模式，一方面，針對不同類型自發的產學研合作網絡或產業研發聯盟，政府要通過引導和支持的方式促進其發展；另一方面，選擇幾個重點行業和關鍵技術領域進行試點，以行業骨干企業為龍頭，聯合科研實力雄厚的大學和科研機構，組建多種形式的產學研研發聯盟，充分調動各方資源和力量，共同推進智能制造技術研發和應用推廣。

3. 注重標準的引領作用，提升中國標準國際影響力

在標準化工作方面，德國標準化協會曾經做過計算，1960年到1996年間，在每年3.3%的德國國民生產總值增長中，標準的貢獻率竟然占到0.9%，僅次于資本投入，比國內創新和直接從國外購買技術來得更加重要。難怪在德國人制定的工業4.0進程當中，標準被看得如此重要。同樣，美國工業互聯網產業聯盟試圖在德國人占優勢的工廠之外構建一個更加龐大的、開放的工業互聯網標準體系，而這一標準體系將以這些公司所具有的事實性技術作為基礎。比如，在這一輪工業互聯網標準的制定戰略中，GE公司就試圖將它的Prefix軟件平臺變為事實上的工業標準。標準是保障產業發展的基礎，我國應積極主導或參與工業互聯網安全國際標準化活動及工作規則制定，推動具有自主知識產權標準成為國際標準，提升我國在工業互聯網安全國際標準化組織中的影響力。

4. 加強自主安全可控技術研發，提升不同場景下的安全應用水平

安全作為工業互聯網的保障，是實施主體重點考慮、甚至某些情況下首要考慮的內容。應從國家、行業、企業等各層面重視針對實際智能制造需求的、自主可控的關鍵技術的研發。一要加緊推動設備內嵌安全機制。生產裝備由機械化向高度智能化轉變，內嵌安全機制將成為未來設備安全保障的突破點，通過安全芯片、安全固件、可信計算等技術，提供內嵌的安全能力，防止設備被非授權控制或功能安全失效。二要建立動態的網絡安全防御機制。針對工廠內靈活組網的安全防護需求，實現安全策略和安全域的動態調整，同時通過增加輕量級的認證、加密等安全機制。三是不同行業不同場景下的工業互聯網安全分級。工業互聯網是場景強相關的，應當強調專業化、分類化、分級化。不同場景、不同行業，安全風險并不相同，安全能力要求并不一致，甚至對安全本身內容的理解、考量因素的優先級也都存在差異。目前對安全的種類劃分已經比較明確，根據工業互聯網產業聯盟發布的《中國工業互聯網安全態勢報告（2016）》，總體上包括應用安全、數據安全、控制安全、網絡安全、設備安全。在此基礎上，國家或行業協會應組織力量對重點行業、重點領域進行深入分析，給出不同層級的安全等級劃分，更有針對性地指導產業實踐。

5. 強化人才培養和延攬，完善人才使用政策

美國的工業互聯網和德國的工業4.0在推進過程中，均特別注重集聚人才尤其是技能型和復合型的人才，人是操縱以及使用設備設施的主體更是推進“中國制造2025”的最重要主體，而人才團隊也可被視為“中國制造2025”的關鍵要素。目前我國在推進“中國制造2025”的過程中面臨專業技能人才和復合型人才緊缺的問題，應對我國目前的單一學科的人才培養模式進行改革，通過多樣化的方式以及措施吸引人才，不僅應不斷加強對高科技人才、高級技術工人、數字機械工程師、數據科學家以及用戶界面專家的培養，而且還應進一步完善創新型科技人才在教育、醫療、稅收、知識產權等方面的系統化特惠政策。