余曉暉 楊希 蔣昕昊

中國要將新一代信息通信技術創(chuàng)新以及互聯(lián)網模式創(chuàng)新的紅利，與制造業(yè)轉型升級的巨大需求充分結合，構建全面互聯(lián)、數據驅動、智能決策、敏捷靈活的新型制造體系，使中國真正步入世界制造強國行列。

過去十多年間，全球正興起一場以新一代信息技術創(chuàng)新與融合應用為主要特征的數字化浪潮，移動互聯(lián)、物聯(lián)網、云計算、大數據、人工智能等技術深層次影響和變革著媒體、零售、金融、娛樂等行業(yè)，并開始向更多實體經濟領域滲透。

一、工業(yè)互聯(lián)網的興起與內涵

（一）工業(yè)互聯(lián)網的源起

2008年金融危機后，全球主要工業(yè)化國家重新審視制造業(yè)對國家競爭力的核心作用，將發(fā)展制造業(yè)、重塑制造業(yè)競爭新優(yōu)勢上升至國家戰(zhàn)略，并認識到新一代信息技術與制造業(yè)的深度結合是實現(xiàn)再工業(yè)化和重塑實體經濟綜合競爭優(yōu)勢的關鍵。如德國提出工業(yè)4.0計劃、美國發(fā)展先進制造和工業(yè)互聯(lián)網、日本推進“互聯(lián)工業(yè)”計劃等。雖名詞和闡述視角各異，但在方向、目標及技術基礎上卻有高度共識，均以制造業(yè)智能化為核心方向，驅動制造業(yè)質量變革、效率變革與動力變革，構建起數字時代的國家競爭優(yōu)勢，重塑全球經濟版圖。在這一背景下，工業(yè)互聯(lián)網應運而生，成為全球發(fā)展的共同方向。

中國一直高度重視信息化與工業(yè)化的融合，將其作為一項長期性的戰(zhàn)略部署。隨著互聯(lián)網的發(fā)展與普及，中國政府和產業(yè)界較早開始思考互聯(lián)網技術與工業(yè)體系的融合創(chuàng)新，并開展了一系列的理論與實踐探索。2013年，工業(yè)和信息化部發(fā)布的《信息化和工業(yè)化深度融合專項行動計劃（2013-2018年）》中提出了互聯(lián)網與工業(yè)融合行動計劃。2014年，工信部啟動了與工業(yè)互聯(lián)網相關的系統(tǒng)性研究工作。2015年發(fā)布的《中國制造2025》《關于積極推進“互聯(lián)網+”行動的指導意見》以及2016年《關于深化制造業(yè)與互聯(lián)網融合發(fā)展的指導意見》和《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等重要政策文件中，均明確將發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網作為重要任務之一。2017年以后，中國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展全面提速，2017年11月，國務院印發(fā)《關于深化“互聯(lián)網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》，圍繞頂層設計、項目試點、集群發(fā)展、生態(tài)構建等方面做了系統(tǒng)布局。

（二）工業(yè)互聯(lián)網的內涵

工業(yè)互聯(lián)網通過人、機、物的全面互聯(lián)，實現(xiàn)工業(yè)全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接，并通過全面深度感知、泛在連接傳輸、實時智能分析、動態(tài)決策優(yōu)化與精準反饋控制，實現(xiàn)制造業(yè)生產效率與產品質量提升，優(yōu)化資源配置效率，不斷創(chuàng)新生產模式與商業(yè)模式，推動形成新型工業(yè)生產制造和服務體系。因此，工業(yè)互聯(lián)網是新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關鍵基礎設施和新型應用模式，是建設現(xiàn)代化經濟體系、實現(xiàn)高質量發(fā)展和塑造全球產業(yè)競爭力的核心載體，是第四次工業(yè)革命的關鍵支撐。

從功能上，工業(yè)互聯(lián)網主要可概括為網絡、平臺、安全三大體系。其中，網絡是基礎，是實現(xiàn)各類工業(yè)生產要素泛在深度互聯(lián)的基礎，包括網絡互聯(lián)體系、標識解析體系和信息互通體系。通過建設低延時、高可靠、廣覆蓋的工業(yè)互聯(lián)網網絡基礎設施，能夠實現(xiàn)數據在工業(yè)各個環(huán)節(jié)的無縫傳遞，支撐形成實時感知、協(xié)同交互、智能反饋的生產模式。平臺是核心，是工業(yè)全要素鏈接的樞紐，下連設備，上連應用，通過海量數據匯聚、建模分析與應用開發(fā)，推動制造能力和工業(yè)知識的標準化、軟件化、模塊化與服務化，實現(xiàn)更廣泛制造資源的聯(lián)接與協(xié)同，支撐工業(yè)生產方式、商業(yè)模式創(chuàng)新和資源高效配置。安全是保障，通過建立涵蓋設備安全、控制安全、網絡安全、應用安全、數據安全的工業(yè)互聯(lián)網安全體系，有效識別和抵御各類安全威脅，化解多種安全風險，為工業(yè)智能化發(fā)展保駕護航。

二、工業(yè)互聯(lián)網的國際進展與中國實踐

經過幾年的探索和培育，國內外工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展均從概念普及進入到全面應用推廣階段。美、德、日及中國均發(fā)布了相應的技術參考架構，形成了工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的技術頂層設計，在核心理念、發(fā)展方向和技術路線上形成廣泛共識，國際標準化工作取得積極進展，工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展所需的產業(yè)生態(tài)、商業(yè)模式正逐步成型，先行企業(yè)的應用探索取得了明顯進展，形成了一批可復制可推廣的最佳實踐。

（一）國際工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展

國際工業(yè)互聯(lián)網最早由美國發(fā)起，以2014年美國工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟（IIC）成立為契機，目前已擴展到主要工業(yè)化國家和新興發(fā)展中大國。

1.總體格局初步形成。由美德兩國引領演化為美歐日中等多極陣營共進，受益于GE、PTC、羅克韋爾、思科、IBM、微軟、Intel等領軍企業(yè)的帶動，美國領跑者地位鞏固，形成了領先的產業(yè)群體，并利用其硅谷優(yōu)勢培育了一批新興企業(yè)。以德國、瑞士、法國為代表的歐洲影響力持續(xù)強化，西門子、博世、SAP、ABB、施耐德等工業(yè)巨頭全面布局，日本、中國、印度等國也加快推進步伐，活躍度明顯提升。

2.融合創(chuàng)新驅動制造體系變革。一是時間敏感性網絡、5G等將打破工業(yè)網絡封閉割據的局面，打通網絡化改造最后100米，形成開放互通的工業(yè)網絡體系。二是云計算、大數據、人工智能等技術將面向工業(yè)現(xiàn)場下沉到設備和工廠，形成邊緣計算和邊緣智能，融控制、通信、計算、數據、智能為一體，賦能工業(yè)全系統(tǒng)，并引發(fā)制造體系變革。三是數字孿生將工業(yè)機理、設備和產線信息模型、運行狀態(tài)數據等融合集成，通過網絡空間和物理系統(tǒng)交互協(xié)同與建模分析，實現(xiàn)對工業(yè)全系統(tǒng)精準優(yōu)化的智能控制、服務和決策。

3.工業(yè)互聯(lián)網平臺成為競爭焦點。GE、西門子、博世、施耐德、ABB、三菱、發(fā)那科等工業(yè)巨頭，思科、SAP、微軟、IBM、英特爾、AT&T、亞馬遜等ICT巨頭和達索、PTC等工業(yè)軟件巨頭紛紛加快布局，全球工業(yè)互聯(lián)網平臺呈“井噴式”發(fā)展，成為工業(yè)互聯(lián)網領域競爭最激烈和創(chuàng)新最活躍的領域之一。

4.多層次產業(yè)生態(tài)正在匯聚。國家間、產業(yè)組織間以及企業(yè)間開放合作發(fā)展走向深入，其中美國工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟（IIC）已成為全球最具影響力的工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)推進組織，匯聚30余個國家和地區(qū)246家會員，與全球37個國際產業(yè)組織和標準化組織建立了對接關系。美、德、日等國產業(yè)組織已開展了參考架構對接及相關研究合作。

（二）中國工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展實踐

近幾年在政產學研用各方共同努力下，我國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展明顯加快，形成了戰(zhàn)略引領、規(guī)劃指導、政策支持、技術創(chuàng)新和產業(yè)推進的良好互動局面。

1.三大功能體系建設全方位突破。工業(yè)互聯(lián)網網絡升級改造初見成效，標識解析體系5大國家頂級節(jié)點、10多個行業(yè)/區(qū)域二級節(jié)點初步建立。具有一定行業(yè)和區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網平臺超過50家，重點平臺平均連接設備數量達到60萬臺（套）左右。國家、省級/行業(yè)、企業(yè)三級協(xié)同的安全監(jiān)測技術體系初步構建，企業(yè)安全意識以及安全監(jiān)測和防護技術能力進一步增強。

2.垂直行業(yè)加快應用探索。工業(yè)互聯(lián)網已應用于石化、鋼鐵、電子信息、家電、服裝、能源、機械、汽車、裝備、航空航天等行業(yè)和領域，網絡化協(xié)同、服務型制造、規(guī)?；ㄖ频刃履Ｊ?、新業(yè)態(tài)蓬勃興起，涌現(xiàn)出一批如航天科工、海爾、三一重工、中石化、富士康等優(yōu)秀企業(yè)和應用標桿，形成了一批解決方案供應商和初創(chuàng)企業(yè)。

3.產業(yè)協(xié)同生態(tài)初步構建。自2016年2月工信部指導成立工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟（AII）至今，會員數量已從143家迅速發(fā)展到1119家，圍繞工業(yè)互聯(lián)網網絡、平臺、安全三大體系和關鍵技術產業(yè)，從工業(yè)互聯(lián)網頂層設計、技術標準、測試床、產業(yè)發(fā)展、應用實踐、產融推進、安全保障等方面開展工作。

4.國際合作穩(wěn)步推進。政府和產業(yè)層面，利用多邊、雙邊合作與高層對話機制，推進工業(yè)互聯(lián)網標準、政策、國際治理等合作。工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟與美國工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟、歐盟物聯(lián)網創(chuàng)新聯(lián)盟、國際MulteFire聯(lián)盟和日本工業(yè)價值鏈促進會簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，在參考架構、標準化、測試床、安全、產業(yè)推廣等方面進行對接和合作。

三、工業(yè)互聯(lián)網探索發(fā)展中的若干問題

（一）工業(yè)互聯(lián)網的理論共識與國際實踐差異

雖然名詞和闡述角度各異，但各國在工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展方向、目標和技術基礎上有高度共識。在具體實踐中，各國結合自身基礎與優(yōu)勢也形成了差異化發(fā)展路徑。

美國基于其互聯(lián)網和工業(yè)全面優(yōu)勢，側重前沿技術突破與商業(yè)模式創(chuàng)新。產學研合力開展技術研發(fā)、標準研制、生態(tài)構建、人才培訓等相關工作，高度重視顛覆性業(yè)務模式創(chuàng)新，通過測試床等載體打通技術創(chuàng)新和商業(yè)推廣間的壁壘，加速工業(yè)互聯(lián)網在制造、能源、醫(yī)療等領域的推廣應用。美國工業(yè)互聯(lián)網是參與主體覆蓋面最廣和創(chuàng)新性最強的陣營。

德國聚焦傳統(tǒng)優(yōu)勢制造業(yè)的競爭力提升，確保其在生產和工程技術的全球領先，近年來也更加注重商業(yè)模式變革。德國政府通過系列戰(zhàn)略和政策指引，將4.0概念和技術標準向全球推廣，充分發(fā)揮其在制造體系和工業(yè)軟件上的優(yōu)勢，力圖通過新一代信息技術在裝備、自動化領域的集成應用鞏固其制造業(yè)優(yōu)勢并開拓更大發(fā)展機遇。

日本重點發(fā)揮其機器人和自動化優(yōu)勢，以新一代信息技術帶動制造業(yè)轉型升級。日本面向具體場景構建自下而上的工業(yè)互聯(lián)網架構，聯(lián)合開發(fā)有變革意義的邊緣計算平臺，指導企業(yè)打造從傳感器、自動化到云的數字化體系，并將其平臺化、軟件化和服務化，可向全球輸出數字化解決方案。

中國創(chuàng)新與補課并行，形成了最為豐富和多元化的發(fā)展模式。雖然中國工業(yè)體系完備、場景需求豐富且信息技術產業(yè)與互聯(lián)網的能力較強，但發(fā)展不均衡。部分具有較好數字化基礎的大型龍頭企業(yè)與國外巨頭的實踐路徑類似，均是借助工業(yè)互聯(lián)網尋求系統(tǒng)性的優(yōu)化提升與業(yè)務創(chuàng)新，實現(xiàn)產業(yè)升級。而相當多的中小企業(yè)由于其技術、資金和人才的制約，信息化與工業(yè)底層基礎較為薄弱，一直難以找到出路，當前則利用工業(yè)互聯(lián)網進行數字化能力補課和單點創(chuàng)新突破，形成了制造能力交易、產供銷一體化、產融結合、規(guī)?；ㄖ频热谕òl(fā)展的獨特模式。另一方面，中國工業(yè)的供給體系能力一直較弱，工業(yè)互聯(lián)網帶來的變革也對提升工業(yè)裝備、工業(yè)網絡、工控系統(tǒng)、工業(yè)軟件、工業(yè)機理等方面的能力帶來了新的機遇。

（二）中國工業(yè)互聯(lián)網應用的路徑與模式

從路徑看，中國目前已基本形成了三大應用路徑。一是面向企業(yè)內部的生產率提升。即利用工業(yè)互聯(lián)網打通設備、產線、生產和運營系統(tǒng)，通過連接和數據智能，提升生產率和產品質量，降低能源資源消耗，打造智能工廠。二是面向企業(yè)外部的價值鏈提升。即利用工業(yè)互聯(lián)網打通企業(yè)內外部產業(yè)鏈和價值鏈，通過連接和數據智能全面提升協(xié)同能力，實現(xiàn)產品、生產和服務創(chuàng)新，推動業(yè)務和商業(yè)模式轉型，提升企業(yè)價值創(chuàng)造能力。三是面向開放生態(tài)的平臺運營。即利用工業(yè)互聯(lián)網平臺匯聚企業(yè)、產品、生產能力、用戶等產業(yè)鏈資源，通過連接和數據智能實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，推動平臺相關企業(yè)的生產運營優(yōu)化與業(yè)務創(chuàng)新，打造面向第三方的產業(yè)生態(tài)體系和平臺經濟。

從行業(yè)看，鋼鐵、石化、發(fā)電等原材料與產品價格波動頻繁、設備資產價值高、排放耗能高、安全生產風險大的流程行業(yè)，現(xiàn)階段應用主要集中在全價值鏈一體化、資產管理、生產優(yōu)化、能耗及安全管理等方面。電子信息、家電、汽車等產品種類少規(guī)模大的離散行業(yè)，產品質量和生產效率要求高，產品多樣性個性化需求也越來越大，現(xiàn)階段應用主要集中在大規(guī)模定制、產品質量優(yōu)化、生產管理優(yōu)化和產品后服務市場等方面，其中大規(guī)模定制成為中國特色應用模式。航空航天、船舶、工程機械等多品種小批量離散行業(yè)，具有產品結構復雜、價值高、生命周期長的特點，現(xiàn)階段應用主要集中在協(xié)同設計與仿真論證、協(xié)同制造、供應鏈高效管理、設備遠程運維等方面。

（三）工業(yè)互聯(lián)網對傳統(tǒng)工業(yè)信息化和自動化的繼承與發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網推進中面臨的一個重要任務是對傳統(tǒng)工業(yè)信息化和自動化的繼承與發(fā)展。核心是通過對傳統(tǒng)工業(yè)信息化和自動化系統(tǒng)的集成互聯(lián)，融合云計算、物聯(lián)網、大數據、人工智能等新興技術，強化工業(yè)數據的采集、傳輸、計算和分析，在基于傳統(tǒng)工業(yè)軟件和自動化系統(tǒng)的流程驅動生產管理體系上，疊加數據驅動的敏捷響應和智能決策能力，推動制造體系走向數字化、網絡化、智能化。

工業(yè)互聯(lián)網與工業(yè)信息化相輔相成。一方面，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網需要良好的信息化基礎。當前，研發(fā)設計、生產管理、經營管理等數據和流程大量沉淀在傳統(tǒng)工業(yè)軟件中，信息化系統(tǒng)依然是工業(yè)互聯(lián)網重要的業(yè)務數據來源，為后續(xù)數據分析和智能運用提供支撐。另一方面，工業(yè)互聯(lián)網可以開辟企業(yè)信息化發(fā)展的新路徑。如云化MES、ERP等新一代信息系統(tǒng)依托工業(yè)互聯(lián)網平臺快速發(fā)展，以低成本優(yōu)勢快速提升中小企業(yè)信息化水平，解決中小企業(yè)長期面臨的技術、資金和人才制約，同時可以用集成化、可視化優(yōu)勢提高大型企業(yè)信息決策水平。

工業(yè)互聯(lián)網推動工業(yè)自動化走向柔性化和智能化。一方面，工業(yè)互聯(lián)網能夠大幅提升裝備和產線柔性水平?；跀祿纳疃确治龊蛻?，推動自動化產線由生產單一產品向大規(guī)模個性化定制等新興制造模式轉變。另一方面，工業(yè)互聯(lián)網能夠顯著提升裝備和產線的智能水平。通過邊緣計算、人工智能等技術與傳統(tǒng)自動化設備的結合，可實現(xiàn)具備自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能的新型智能控制體系和運營方式，進一步帶動制造體系的變革。

（四）中國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的長期方向與近中期重點

從長期看，中國工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展是要將新一代信息通信技術創(chuàng)新以及互聯(lián)網模式創(chuàng)新的紅利，與制造業(yè)轉型升級的巨大需求充分結合，構建全面互聯(lián)、數據驅動、智能決策、敏捷靈活的新型制造體系，實現(xiàn)工業(yè)數字化、網絡化和智能化轉型，使產品更加適應個性需求、資源配置更加高效靈活、生產效率與質量更高、服務模式更加多樣、技術原創(chuàng)能力更強，使中國真正步入世界制造強國行列。同時，也將打造出高可靠、高安全、高性能、低成本、可定制、智能化的工業(yè)互聯(lián)網基礎設施體系，進而通過工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展帶動一二三產業(yè)、大中小企業(yè)的融通發(fā)展，推動實體經濟全面向數字化、網絡化和智能化轉型升級，有力支撐經濟中高速增長和高質量發(fā)展。

從近中期看，要從需求和供給兩端強化工業(yè)互聯(lián)網可持續(xù)發(fā)展的能力，繼續(xù)探索適合中國國情的工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展道路，著力解決長期面臨的基礎性產業(yè)技術瓶頸。（1）從網絡上，重點是充分利用5G、時間敏感網絡、軟件定義網絡等具有變革意義的新興網絡技術，加快實現(xiàn)工業(yè)全體系的網絡化改造，構建高可靠、廣覆蓋、大帶寬、可定制的網絡基礎設施，打造滿足工業(yè)全產業(yè)鏈、全價值鏈需求的標識解析體系。（2）從應用上，重點是面向不同行業(yè)、不同類型企業(yè)和不同區(qū)域的痛點需求，拓展應用深度與廣度，利用工業(yè)互聯(lián)網重塑工業(yè)知識和技術供給體系，促進工業(yè)機理與數據科學及人工智能的融合創(chuàng)新，面向垂直行業(yè)打造一批典型應用標桿案例。（3）從技術上，重點是著力突破基礎軟硬件、關鍵工藝和模型等一批“卡脖子”的關鍵技術瓶頸，并抓住工業(yè)互聯(lián)網帶來的數字化智能化變革機遇，著力通過新型網絡和人工智能等使能技術加快工業(yè)供給體系的改造升級，建立新一代信息技術與傳統(tǒng)工業(yè)制造技術融合發(fā)展的新型綜合技術體系。（4）從產業(yè)上，重點是以工業(yè)互聯(lián)網平臺為抓手，培育一批具有國際競爭力和行業(yè)資源整合能力的領軍企業(yè)，打造一批技術領先、廣泛適用的關鍵產品和系統(tǒng)解決方案，利用工業(yè)APP變革新機遇重塑工業(yè)軟件體系，壯大一批高端化、融合型、技能型人才隊伍。（5）從商業(yè)上，重點是探索建立與工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)發(fā)展相適應的商業(yè)交易規(guī)則和服務體系，鼓勵發(fā)展線上信用認證、融資租賃、交易抵押服務，促進工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展。（6）從安全上，重點是著力打造工業(yè)互聯(lián)網安全管理、技術保障、融合創(chuàng)新以及產業(yè)支撐能力，建立健全安全保障體制機制，加快構建工業(yè)互聯(lián)網安全保障體系。

（作者單位：中國信息通信研究院;田洪川、李錚、劉默對本文亦有貢獻）