李曉華

(中國社會科學(xué)院 工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100836)

提要： 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型開展的載體。美國、德國、日本和中國等世界主要工業(yè)大國都發(fā)布了各自的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)。各國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)既具有共性，又相互借鑒，同時由于各國制造業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件、優(yōu)勢不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)在名稱表述、優(yōu)勢、形成與推動力量、重點應(yīng)用領(lǐng)域等方面也存在差異。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以劃分為IaaS平臺、通用PaaS平臺、工業(yè)PaaS平臺、SaaS平臺等四類，其主要構(gòu)建者包括信息技術(shù)企業(yè)、自動控制與軟件企業(yè)、裝備制造企業(yè)、生產(chǎn)制造企業(yè)、創(chuàng)業(yè)企業(yè)等五類不同企業(yè)。

引 言

人工智能技術(shù)與制造業(yè)的融合能夠帶來制造業(yè)的深度、全面變革。智能制造在微觀層面能夠幫助制造企業(yè)提高運營效率、降低成本、增強市場反應(yīng)，在宏觀層面會改變國家和地區(qū)間的比較優(yōu)勢、競爭優(yōu)勢，使世界產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生重構(gòu)，同時智能制造相關(guān)技術(shù)與服務(wù)也會催生規(guī)模可觀的新興產(chǎn)業(yè)。自通用電氣提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念以來，世界主要制造大國都在積極推動制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型，大型制造企業(yè)、系統(tǒng)集成企業(yè)、工業(yè)軟件企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也紛紛進(jìn)軍智能制造領(lǐng)域。在國家層面，工業(yè)大國也都推出各自的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)體系，以其凝聚共識、匯聚力量、加快發(fā)展，強化本國在智能制造領(lǐng)域的話語權(quán)和掌控力；在企業(yè)層面，不同行業(yè)背景的企業(yè)基于各自優(yōu)勢構(gòu)建智能制造(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))平臺，在優(yōu)化自身產(chǎn)業(yè)生態(tài)的同時，也為中小企業(yè)的智能化發(fā)展提供了便利條件。我國政府高度重視智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，2017年11月國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》提出“增強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)供給能力”“持續(xù)提升我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平”“努力打造國際領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等方向和一系列具體任務(wù)；2018年中央經(jīng)濟(jì)工作會議以來，黨中央、國務(wù)院提出的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是主要的內(nèi)容。為推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，工業(yè)和信息化部也發(fā)布了有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化體系、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多個文件，推進(jìn)試點示范活動。可以說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平將直接決定一個國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和國際競爭力提升的程度。

雖然從全世界范圍來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出已有近八年時間，我國政府也推動了三年時間，但仍然是一個正在完善中的新事物。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以及智能制造的發(fā)展需要國內(nèi)、國外眾多領(lǐng)域的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、公共服務(wù)機(jī)構(gòu)共同參與，需要建立廣泛的連接和數(shù)據(jù)共享，因此需要建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)，在平臺接口、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、信息安全等方面達(dá)成共識，實現(xiàn)參與者之間的“互聯(lián)互通”；同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)和運營也需要多方企業(yè)的參與，形成不同的層次和不同的類型。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)成為制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。本文對世界主要工業(yè)大國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)與代表性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行比較研究，以期勾勒出世界工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的概貌，發(fā)現(xiàn)其深層影響因素，并有針對性地提出對策建議。

一、主要國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)比較

世界各國都在抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的機(jī)遇，通過推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展加快制造業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，出臺了一系列戰(zhàn)略和具體政策，如美國的“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計劃”、德國“工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃”、英國的“英國工業(yè)2050戰(zhàn)略”、法國的“新工業(yè)法國計劃”、日本的“超智能社會5.0戰(zhàn)略”、韓國的“制造業(yè)創(chuàng)新3.0計劃”[1]，但其中最具代表性和影響力的還是美國、德國、日本和中國。它們不僅是制造業(yè)規(guī)模最大的四個國家，而且在制造業(yè)、自動控制與工業(yè)軟件、互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)等領(lǐng)域具有各自的優(yōu)勢。制造業(yè)的智能化或者說智能制造的發(fā)展需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為支撐，因此美國、德國、日本和中國都由政府或制造業(yè)知名企業(yè)主導(dǎo)，發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)、推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展。

(一)全球代表性工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)

1．美國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”

2012年11月26日，GE(通用電氣)發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》白皮書，首次提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。通用電氣認(rèn)為，過去200年里人類先后經(jīng)歷了工業(yè)革命、互聯(lián)網(wǎng)革命和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三次創(chuàng)新和變革浪潮，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)革命和互聯(lián)網(wǎng)革命創(chuàng)新、融合的產(chǎn)物，前者帶來無數(shù)機(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，后者催生出計算、信息與通信系統(tǒng)更強大的進(jìn)步。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使世界上的機(jī)器都能連接在一起，并通過儀器儀表和傳感器對機(jī)器的運行進(jìn)行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，海量的數(shù)據(jù)經(jīng)過強大算力和高效算法的處理，實現(xiàn)機(jī)器智能化并顯著提高生產(chǎn)系統(tǒng)的效率[2]。2014年3月底，GE聯(lián)合AT&T、Cisco(思科)、IBM和Intel(英特爾)等5家企業(yè)聯(lián)合成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(Industrial Internet Consortium，IIC)，意在建立一個致力于打破行業(yè)、區(qū)域等技術(shù)壁壘，促進(jìn)物理世界與數(shù)字世界融合的全球開放性會員組織，并通過主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立來引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新、互聯(lián)互通、系統(tǒng)安全和產(chǎn)業(yè)提升。目前，IIC的成員已達(dá)到170多個。

2015年6月，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟發(fā)布了全球第一個針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有跨行業(yè)適用性的參考架構(gòu)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(Industrial Internet Reference Architeture ，IIRA)，意在使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)系統(tǒng)架構(gòu)師能夠基于通用框架和概念設(shè)計，開發(fā)可以互操作的IIoT系統(tǒng)，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。2017年1月，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)1.8版，在1.7版的基礎(chǔ)上融入新型IIoT技術(shù)、概念和應(yīng)用程序；2019年6月進(jìn)一步發(fā)布了1.9版。IIRA從商業(yè)、使用、功能和實施4個視角對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行描述。商業(yè)視角描述了企業(yè)所希望實現(xiàn)的商業(yè)愿景、價值和目標(biāo)；使用視角描述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的操作使用流程；功能視角確定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所需要具備的控制、運營、信息、應(yīng)用和商業(yè)等關(guān)鍵功能及其相互關(guān)系；實施視角包括邊緣層、平臺層和企業(yè)層三層架構(gòu)[3]。

2．德國“工業(yè)4.0”

2012年10月，德國信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會(BITKOM)、德國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(VDMA)以及德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(ZVEI)(它們擁有6000多家會員公司)組成的工作組交付了報告《保障德國制造業(yè)的未來：關(guān)于實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》。2013年，“工業(yè)4.0”被德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部(BMWi)、德國聯(lián)邦教育及研究部(BMBF)納入德國《高科技戰(zhàn)略2020》中，成為德國政府確定的面向未來的十大項目之一。《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會正式發(fā)布，德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會于2013年12月發(fā)布“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。2015年4月，“工業(yè)4.0”平臺得到擴(kuò)展，更多來自企業(yè)、協(xié)會、聯(lián)盟、科學(xué)和政治領(lǐng)域的參與者加入。

所謂“工業(yè)4.0”是指工業(yè)革命的第四個階段或第四次工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命于18世紀(jì)末開始，以紡織機(jī)的出現(xiàn)為標(biāo)志，水及蒸汽動力推動了生產(chǎn)過程的機(jī)械化；第二次工業(yè)革命開始于20世紀(jì)初期，電力驅(qū)動工業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，大規(guī)模生產(chǎn)時代到來；第三次工業(yè)革命開始于1970年代，以可編程邏輯控制器(PLC)的發(fā)明為標(biāo)志，工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入自動化時代；現(xiàn)在開始的是第四次工業(yè)革命，將會形成一個將資源、信息、物品和人互聯(lián)的信息-物理系統(tǒng)(Cyber Physical System，CPS)，實現(xiàn)“智能生產(chǎn)”和“智能工廠”?！肮I(yè)4.0”的核心是三大集成?？v向集成是將包括機(jī)器設(shè)備、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)和運營系統(tǒng)等企業(yè)內(nèi)部流程連接起來，實現(xiàn)信息的實時溝通。端到端集成是在價值鏈的角度，從產(chǎn)品的創(chuàng)意、設(shè)計到制造，再到運行服務(wù)，實現(xiàn)對產(chǎn)品的全生命周期管理?？v橫集成指的是企業(yè)的供應(yīng)鏈上下游的供應(yīng)商、合作伙伴之間的互聯(lián)?！肮I(yè)4.0”包括了智能工廠(smart factory)、智能產(chǎn)品、智能服務(wù)三大議題[4]。

2015年，德國“工業(yè)4.0”平臺(Industrie 4.0或I4.0)發(fā)布了“工業(yè)4.0”參考架構(gòu)模型(Reference Architecture Model Industrie 4.0，RAMI 4.0)。RAMI 4.0包括三個維度。第一個維度是類別維度，也就是分為物質(zhì)世界與信息世界的資產(chǎn)功能體系結(jié)構(gòu)[5]，由下向上依次為資產(chǎn)、集成、通信、信息、功能、業(yè)務(wù)，下層為上層提供接口，上層使用下層的服。第二個維度是全生命周期和價值流，包括從規(guī)劃、設(shè)計到仿真、制造直至銷售和服務(wù)的完整生命周期。第三個維度是層次維結(jié)構(gòu)，包括產(chǎn)品、現(xiàn)場設(shè)備、控制設(shè)備、站、工作中心、企業(yè)到互聯(lián)世界的不同生產(chǎn)環(huán)境[6]。

3．日本“互聯(lián)工業(yè)”

2016年1月，日本政府發(fā)布的《第五期科學(xué)技術(shù)基本計劃》提出“社會5.0”(Society 5.0)即超級智能社會(super smart society)概念，將人類社會劃分為狩獵社會、農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)社會、信息社會和智能社會等相繼出現(xiàn)的五個階段[7]。在2017年3月的德國漢諾威工業(yè)博覽會上，日本首相安倍晉三發(fā)表了關(guān)于“互聯(lián)工業(yè)(Connected Industries)”政策概念的演講。2018年6月，日本經(jīng)產(chǎn)省發(fā)布《日本制造業(yè)白皮書(2018)》，將互聯(lián)工業(yè)作為制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向?；ヂ?lián)工業(yè)是“社會5.0”在工業(yè)領(lǐng)域的具體表現(xiàn)，通過人、機(jī)器、技術(shù)跨越邊界和代際的連接，從而持續(xù)創(chuàng)造新的價值?；ヂ?lián)工業(yè)聚焦于自動駕駛/移動出行、制造業(yè)/機(jī)器人、生物技術(shù)/醫(yī)療健康、工廠和基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)、智慧生活?；ヂ?lián)工業(yè)的通用政策措施包括數(shù)據(jù)使用規(guī)則、IT技能和培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能、知識產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)。

在日本經(jīng)產(chǎn)省的支持下，日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會(Industrial Value Chain Initiative，IVI)在2015年6月成立并于2016年6月成為一般社團(tuán)法人。目前，日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會共有包括三菱電機(jī)、富士通、東芝、日立、豐田等日本制造企業(yè)、設(shè)備廠商、系統(tǒng)集成企業(yè)等在內(nèi)的738名成員，其目標(biāo)是使不同企業(yè)間實現(xiàn)互聯(lián)互通，解決企業(yè)間的“互聯(lián)制造”問題[8]。2016年12月，日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會提出“工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)(IVRA)”；2018年3月發(fā)布《日本互聯(lián)工業(yè)價值鏈戰(zhàn)略實施框架》，提出了新一代工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)IVRA-Next。工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)是一個三維結(jié)構(gòu)，包括資產(chǎn)視角、活動視角、管理視角等三個維度。資產(chǎn)視角包括人員、供需、產(chǎn)品、設(shè)備四個層次；活動視角包括計劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、檢查(Check)、改進(jìn)(Action)，形成PDCA循環(huán)，體現(xiàn)出豐田精益制造的思想；管理視角包括，質(zhì)量(Q)、成本(C)、交付(D)、環(huán)境(E)，構(gòu)成QCDE活動。

工業(yè)價值鏈三維架構(gòu)中的每一個塊被看作一個“智能制造單元(SMU)”，多個SMU的組合被稱為“通用功能塊(GFB)”[9]。制造企業(yè)的活動可以由幾個具有一般功能的單元來理解，這些單元可以由幾種“流”的交叉點來定義：需求/供應(yīng)流、工程/知識流。穿越工程流、供需流、組織科層層級這三條軸線，可以將智能制造作為一個整體被建模為“通用功能塊”的組合。GFB的縱向是組織科層層級，包括設(shè)備層、車間層、部門層、企業(yè)層等4個層次；橫向表示知識/工程流，包括市場和設(shè)計、建設(shè)與實施、制造執(zhí)行、維護(hù)和修理、研究與開發(fā)等5個階段；內(nèi)向表示需求/供應(yīng)流，包括總體規(guī)劃、物料采購、制造執(zhí)行、銷售和物流、售后服務(wù)等5個階段[9]。

4．中國“智能制造”

中國是世界最大的制造國，以云計算、人工智能等為代表的新一代信息技術(shù)對于加快中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要作用。中國政府高度重視利用新一代信息技術(shù)改造提升制造業(yè)，先后出臺了一系列政策。如，2015年7月發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》，提出推動互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合，大力發(fā)展智能制造，發(fā)展大規(guī)模個性化定制，提升網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造水平，加速制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型；2016年5月發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出打造制造企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“雙創(chuàng)”平臺，推動互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)構(gòu)建制造業(yè)“雙創(chuàng)”服務(wù)體系，支持制造企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)跨界融合，培育制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合新模式，強化融合發(fā)展基礎(chǔ)支撐，提升融合發(fā)展系統(tǒng)解決方案能力；2017年11月發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》提出夯實網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，加強產(chǎn)業(yè)支撐，促進(jìn)融合應(yīng)用，完善生態(tài)體系，強化安全保障，推動開放合作。

為加快推進(jìn)智能制造發(fā)展，工業(yè)和信息化部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會在2015年發(fā)布了《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2015年版)》，并于2018年進(jìn)行了修訂?！秶抑悄苤圃鞓?biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》提出了一個三維的智能制造系統(tǒng)架構(gòu)。生命周期包括設(shè)計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)等產(chǎn)品生命周期的各個階段相互聯(lián)系的一系列價值創(chuàng)造活動。系統(tǒng)層級是指生產(chǎn)活動開展所依托的不同層次的組織，包括設(shè)備層、單元層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層，實際上涵蓋了生產(chǎn)活動的整個生態(tài)系統(tǒng)。智能特征是指生產(chǎn)過程具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等一個或多個功能的層級劃分，包括資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)等五層智能化要求。智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系與“工業(yè)4.0”的理念比較常相似，智能特征對應(yīng)于“工業(yè)4.0”的橫向集成，生命周期對應(yīng)于端到端集成，系統(tǒng)層級對應(yīng)于縱向集成[10]。為加快我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，在工業(yè)和信息化部的指導(dǎo)下，由工業(yè)、信息通信業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域百余家單位于2016年2月共同發(fā)起成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在2016年8月發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)(版本1.0)》，提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵、目標(biāo)、體系架構(gòu)、關(guān)鍵要素和發(fā)展方向；2020年4月又發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)(2.0版)》。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)”以網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全三大體系為核心，基于三大功能體系構(gòu)建打通設(shè)備資產(chǎn)、生產(chǎn)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和供應(yīng)鏈條，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能分析與決策優(yōu)化[11]。

(二)主要國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)異同

通過以上分析可以看到，美國、德國、日本和中國等幾個世界主要制造大國都提出并推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)，以此為基礎(chǔ)加快本國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的發(fā)展。不同國家的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)具有共性，主要包括：第一，都重視物理世界與數(shù)字世界的融合，將物理-信息系統(tǒng)(CPS)作為技術(shù)使能系統(tǒng)[12]。第二，都強調(diào)數(shù)據(jù)在其中的作用，通過數(shù)據(jù)感知、傳輸、集成、處理、分析、決策與反饋，提升設(shè)備和運營效率[3]；第三，都認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該涵蓋廣泛的范圍，包括全價值鏈、全產(chǎn)品生命周期、全商業(yè)生態(tài)。第四，各國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)在競爭的同時，也在加強合作，推動互聯(lián)互通。例如，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟與德國“工業(yè)4.0”平臺自2015年底就開始開展合作，并成立生產(chǎn)系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案、參考架構(gòu)對接、測試床協(xié)作、互操作標(biāo)準(zhǔn)需求、安全、文件及路線圖制定等6個工作組推動合作的落實[13]，雙方專家于2017年12月5日聯(lián)合發(fā)表《架構(gòu)對接和可互操作性》白皮書，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與“工業(yè)4.0”之間在標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)和業(yè)務(wù)方面的合作與可互操作性，推動智能制造的深入發(fā)展[14]。日本的工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)(IVRA)同時參考了美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)和德國“工業(yè)4.0”參考架構(gòu)(RAMI 4.0)[4]。我國的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)也受到IIRA與RAMI 4.0很大的影響。

同時，各國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)也存在明顯的差異，而這些差異根本上是由各國制造業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件、優(yōu)勢不同所決定的。

第一，名稱表述不同。美國稱為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，德國稱為“工業(yè)4.0”，日本稱為“互聯(lián)工業(yè)”，中國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與“智能制造”均有使用。名稱的差異一方面反映了各國都想建立自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，從而在強化本國產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的同時，推動本國智能制造技術(shù)、裝備和系統(tǒng)解決方案在全球的推廣。例如，在德國聯(lián)邦政府及企業(yè)的推動下，德國“工業(yè)4.0”獲得廣泛的認(rèn)可，包括世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布了多個第四次工業(yè)革命的專著或報告。另一方面，主要工業(yè)大國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)的側(cè)重點不同，反映出各國的制造業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件和目標(biāo)差異。美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)從IT出發(fā)，強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)的作用；德國“工業(yè)4.0”參考架構(gòu)強調(diào)設(shè)備，側(cè)重于現(xiàn)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的對接；日本的工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)強調(diào)連接；中國則強調(diào)新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，落腳在提高制造業(yè)的發(fā)展水平。

第二，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢不同。發(fā)展理念和產(chǎn)業(yè)條件、優(yōu)勢的差異決定了幾個國家的智能制造各具特色(見表1)。美國的優(yōu)勢在于引領(lǐng)前沿技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)達(dá)，核心零部件和精密儀器、設(shè)備水平領(lǐng)先，但由于長期離岸外包，制造業(yè)出現(xiàn)“空心化”，勞動密集型產(chǎn)業(yè)比重很低、產(chǎn)業(yè)鏈不完整。與此相適應(yīng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)突出了美國在互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的全球領(lǐng)先優(yōu)勢。德國擁有強大的機(jī)械和裝備制造業(yè)，嵌入式系統(tǒng)和自動化工程的技術(shù)水平世界領(lǐng)先[15]，但是在新一代信息技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的亮點不突出，因此德國提出“工業(yè)4.0”旨在通過制造業(yè)與嵌入式系統(tǒng)、自動化兩方面優(yōu)勢的融合，保持德國在制造業(yè)的國際競爭地位。2019年正式發(fā)布的德國《國家工業(yè)戰(zhàn)略2030》提出工業(yè)占德國GDP的比重要從目前的23%提高到2030年的25%，保持產(chǎn)業(yè)鏈的完整性和在優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)能力。日本制造業(yè)的優(yōu)勢在高端制造業(yè)和精密制造業(yè)，汽車及零部件、機(jī)床、機(jī)器人和電子電器是日本制造業(yè)的四大支柱[16]，而且日本制造業(yè)發(fā)展中形成世界著名的精益制造模式，但是日本同樣在新一代信息技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的亮點不突出，因此日本提出“互聯(lián)工業(yè)”突出工業(yè)的核心地位，希望通過人、機(jī)器、系統(tǒng)、技術(shù)的連接持續(xù)創(chuàng)造價值。精益制造模式下人的因素非常關(guān)鍵，因此IVRA-NEXT特別重視人員的作用和知識的價值，SMU中包含人員的因素，而GFB中強調(diào)了知識的流動，體現(xiàn)了日本版“智能制造”的特有價值導(dǎo)向。中國制造業(yè)具有門類齊全、配套完善、產(chǎn)業(yè)鏈完整的優(yōu)勢，但是國際競爭力主要體現(xiàn)在勞動密集型的產(chǎn)業(yè)和環(huán)節(jié)，而且不同地區(qū)、不同企業(yè)間地發(fā)展水平非常不平衡，同時中國又與美國一起是世界數(shù)字經(jīng)濟(jì)的兩極，擁有一批世界級的互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)，而且這些平臺企業(yè)衍生出強大的人工智能技術(shù)能力，因此通過智能化技術(shù)與制造業(yè)的結(jié)合，可以推動中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，特別是通過提高制造業(yè)的經(jīng)營效率來應(yīng)對工資水平的上漲和低成本發(fā)展中國家在勞動密集型產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的競爭。

表1 主要工業(yè)大國在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)勢比較

第三，形成與推動的力量不同。在美國，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是由通用電氣最早提出，并聯(lián)合其他一批企業(yè)成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟加以推動。雖然在美國國家科學(xué)技術(shù)委員會發(fā)布的《美國先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)戰(zhàn)略》等戰(zhàn)略或政策中也提到智能和數(shù)字制造、先進(jìn)機(jī)器人，但是并沒有明確列入國家的戰(zhàn)略。德國“工業(yè)4.0”是由下而上提出的，最早是由民間機(jī)構(gòu)發(fā)起，隨后獲得聯(lián)邦政府的認(rèn)可并納入國家戰(zhàn)略，經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部、教育及研究部在研發(fā)、人才培養(yǎng)、中小企業(yè)等方面給予支持?！肮I(yè)4.0”平臺匯集了商業(yè)、科學(xué)、工會、消費者和政界等各界代表的廣泛參與，其中行業(yè)協(xié)會、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)是“工業(yè)4.0”的主要推動者，各類行業(yè)協(xié)會在推動相關(guān)研究、標(biāo)準(zhǔn)化、安全、“工業(yè)4.0”論壇等方面發(fā)揮著重要作用。日本的“互聯(lián)工業(yè)”也是由政府提出并納入日本“社會5.0”的國家戰(zhàn)略，日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會作為一般社團(tuán)法人提出了工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)。在中國智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出和發(fā)展中，政府發(fā)揮了重要的作用，包括發(fā)布專門的智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策、編制和發(fā)布智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系、開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造及相關(guān)領(lǐng)域(如企業(yè)上云、工業(yè)APP、服務(wù)型制造)的試點示范。隨著中國市場化改革的推進(jìn)與產(chǎn)業(yè)政策的轉(zhuǎn)型，非政府機(jī)構(gòu)在智能制造發(fā)展中的作用在不斷加強。

第四，智能制造的應(yīng)用領(lǐng)域不同。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書(2019)》報告了國內(nèi)、外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的主要應(yīng)用領(lǐng)域，從中可以看到中國與國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域既有相似性，也有很大差異。從大類應(yīng)用領(lǐng)域來看，中外在制造與工藝管理、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、企業(yè)運營管理三個領(lǐng)域企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的比例大致相同；在資源配置系統(tǒng)、生產(chǎn)過程管理領(lǐng)域，中國企業(yè)應(yīng)用的比例明顯高于國外，而在設(shè)備管理服務(wù)領(lǐng)域，國外企業(yè)的應(yīng)用比例明顯高于中國。從小類應(yīng)用領(lǐng)域來看，中國企業(yè)在金融服務(wù)、全流程系統(tǒng)性優(yōu)化、供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理優(yōu)化等領(lǐng)域的應(yīng)用比例明顯高于國外，在客戶關(guān)系管理、產(chǎn)品后服務(wù)、設(shè)備健康管理等領(lǐng)域的應(yīng)用比例明顯低于國外。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用領(lǐng)域取決于數(shù)據(jù)分析深度與工業(yè)機(jī)理的復(fù)雜度。數(shù)據(jù)分析、挖掘和利用的深度在很大程度上決定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用價值，因此數(shù)據(jù)分析深度越高，企業(yè)使用的動力越強；工業(yè)機(jī)理越復(fù)雜，工業(yè)知識越難以顯性化、軟件化，因此就越難以在企業(yè)中推廣。數(shù)據(jù)分析深度高、工業(yè)機(jī)理復(fù)雜度適中的大數(shù)據(jù)深度優(yōu)化分析類應(yīng)用的使用率合計達(dá)到62%，相比之下，工業(yè)機(jī)理復(fù)雜度高、數(shù)據(jù)分析深度第的數(shù)字化工藝設(shè)計與輔助制造、數(shù)字化設(shè)計與仿真驗證、全流程系統(tǒng)性優(yōu)化等應(yīng)用的使用率較低[17]。除了行業(yè)一般性特征的影響，國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用差異一方面反映出中國制造業(yè)主要集中于價值鏈的加工組裝環(huán)節(jié)，而發(fā)達(dá)國家在價值鏈的服務(wù)化環(huán)節(jié)更具優(yōu)勢，另一方面也得益于政策對加工制造環(huán)節(jié)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的推動。

二、不同類型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺比較

智能制造是“基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式?！盵18]工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是“互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和應(yīng)用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施?！盵19]從二者的內(nèi)涵界定可以認(rèn)為，在智能制造的企業(yè)實際操作層面，智能制造是依托于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開展的，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基本等同于智能制造平臺。

(一)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的主要類型

智能制造/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以劃分為不同的類型。王峰從為制造企業(yè)提供的功能、產(chǎn)生的效果角度，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺劃分為資產(chǎn)優(yōu)化平臺、資源配置平臺、通用使能平臺等三種類型。資產(chǎn)優(yōu)化平臺通過對設(shè)備運行狀態(tài)與性能狀況進(jìn)行實時智能分析，為生產(chǎn)與決策提供智能化服務(wù)；資源配置平臺則聚焦于對資源管理、業(yè)務(wù)流程、生產(chǎn)過程、供應(yīng)鏈管理等進(jìn)行優(yōu)化，提高資源的配置效率。資源配置平臺共同構(gòu)成狹義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，狹義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺再與通用使能平臺一起構(gòu)成廣義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺[20]。但在產(chǎn)業(yè)實踐中，智能制造平臺往往同時具備資產(chǎn)優(yōu)化與資源配置能力，很難將二者清晰地加以區(qū)分。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)的角度，認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以分為IaaS層、PaaS層與SaaS，由于各層所需的知識和能力不同，其主要的推動者也分別以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和工業(yè)企業(yè)為主。肖鵬進(jìn)一步將PaaS平臺區(qū)分為通用PaaS平臺和工業(yè)PaaS平臺(見表2)[21]。

表2 不同類型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的技術(shù)、能力及服務(wù)

智能制造具有數(shù)據(jù)驅(qū)動、軟件定義、平臺支撐、服務(wù)增值、智能主導(dǎo)等五個方面的特征[22]，其實施和運轉(zhuǎn)離不開連接、數(shù)據(jù)、算力、算法等技術(shù)和設(shè)施的支撐。只有實現(xiàn)對原材料和零部件、設(shè)備、軟件、人員、場景乃至全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期和全商業(yè)生態(tài)的連接，才能產(chǎn)生實時的大數(shù)據(jù)；在對數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲存、清洗、分析的基礎(chǔ)上，能夠利用數(shù)據(jù)優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)流程、更好地響應(yīng)市場變化；對數(shù)據(jù)的分析、訓(xùn)練需要強大的計算能力作支撐；基于工業(yè)大數(shù)據(jù)針對特定產(chǎn)業(yè)場景開發(fā)算法并形成可復(fù)用的軟件、APP用于驅(qū)動工業(yè)的智能化運行。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或智能制造平臺就是為廣大制造企業(yè)提供第三方連接、數(shù)據(jù)、算力、算法、安全服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。

1．IaaS平臺

智能制造是制造技術(shù)(Industrial Technologies)與信息技術(shù)(Information Technologies)的深度融合。在信息技術(shù)方面，對數(shù)據(jù)的采集、傳輸、儲存、處理是智能制造的基礎(chǔ)。在邊緣層，數(shù)據(jù)的采集需要制造企業(yè)推動產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的數(shù)字化、智能化改造，特別是在生產(chǎn)線需要使生產(chǎn)設(shè)備接入信息網(wǎng)絡(luò)并具備數(shù)據(jù)的(實時)采集能力。在數(shù)據(jù)的儲存、處理層面，存在著顯著的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性。對于中小企業(yè)來說，完全自建數(shù)據(jù)中心、計算中心成本高昂以致無力承擔(dān)，云計算的資源池化、彈性供給、按需付費等典型特征使其能夠大幅降低企業(yè)的成本[23]。IaaS是Infrastructure as a Service的英文縮寫，翻譯成中文是“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)”的意思。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，包括智能制造在內(nèi)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)應(yīng)用都離不開連接與數(shù)據(jù)，因此對數(shù)據(jù)的存儲、計算、應(yīng)用成為數(shù)字產(chǎn)業(yè)化或產(chǎn)業(yè)數(shù)字化各相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)不可或缺的支撐，也就是說與數(shù)據(jù)的存儲、計算相關(guān)的資源成為全社會的基礎(chǔ)設(shè)施，主要是以云計算及其相關(guān)硬件設(shè)施、系統(tǒng)架構(gòu)、算法、軟件等形式存在的。

2．通用PaaS平臺

PaaS是Platform as a Service的縮寫，意指平臺即服務(wù)。通用PaaS平臺提供通用性的開發(fā)框架、計算框架及中間件，較少涉及工業(yè)行業(yè)的知識，仍然屬于云計算的范疇。對于許多制造企業(yè)特別是中小制造企業(yè)來說，它的知識和能力主要存在于所處工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域，通常缺乏數(shù)字技術(shù)方面的人才和技術(shù)儲備，當(dāng)他們開展智能制造時就會感到力不從心。而云計算廠商不但擁有強大的算力，而且其互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的背景使其在算法方法具有優(yōu)勢，因此可以在較少下沉到制造業(yè)行業(yè)知識的前提下，通過機(jī)器學(xué)習(xí)等手段，運用生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)、設(shè)備或產(chǎn)品運行中積累的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行算法訓(xùn)練，向制造企業(yè)進(jìn)一步提供數(shù)字化升級或智能應(yīng)用方面的服務(wù)，幫助制造企業(yè)進(jìn)行資產(chǎn)優(yōu)化或提高資源配置的效率。阿里云在《工業(yè)大腦白皮書》中做了一個形象的比喻：數(shù)據(jù)工廠是廚房，算法工廠是廚具，AI創(chuàng)作間是配菜，阿里云ET工業(yè)大腦是負(fù)責(zé)幫助建造廚房、提供廚具以及配菜與配方，從而讓制造企業(yè)成為“餐廳”，工程師成為“廚神”，能夠為客戶開發(fā)制作不同口味的菜肴[24]。GE在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》白皮書中提出“1%的威力”(the Power of 1 Percent)，就是通過數(shù)據(jù)優(yōu)化為機(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和工業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來各種收益。由于涉及的制造行業(yè)知識少、不需要制造企業(yè)數(shù)據(jù)的開放共享，因此在制造企業(yè)實施的障礙較小。但也正是因為較少涉及制造行業(yè)知識，當(dāng)通過數(shù)據(jù)挖掘達(dá)成“1%的威力”的目標(biāo)后，如何進(jìn)一步超越1%，通用PasS平臺就力所不逮。

3．工業(yè)PaaS平臺

工業(yè)PaaS平臺“把大量的工業(yè)的技術(shù)原理、行業(yè)知識、基礎(chǔ)工藝、模型工具規(guī)則化、軟件化、模塊化，并封裝為可重復(fù)使用的組件”[25]，提供給廣大工業(yè)企業(yè)使用。通用PaaS平臺直接利用第三方制造企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)為其開發(fā)智能制造算法，其中包含了“大數(shù)據(jù)+深度學(xué)習(xí)”意義上的人工智能。而工業(yè)PaaS更像是在線化與自動化的整合，是另一種意義上的智能化。阿里巴巴集團(tuán)學(xué)術(shù)委員會主席曾鳴認(rèn)為，“企業(yè)智能=在線化+自動化”。在線化是指核心業(yè)務(wù)的在線化，由此全本記錄用戶數(shù)據(jù)；自動化是指業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的自動化[26]。從這個意義上來看，智能制造是工業(yè)PaaS平臺把具體工業(yè)行業(yè)的知識變成算法、軟件，制造系統(tǒng)根據(jù)工作條件的輸入和運行環(huán)境的變化自動運行，實現(xiàn)自動調(diào)整工藝參數(shù)、個性化定制等操作。工業(yè)PaaS平臺是物理世界與數(shù)字世界深度融合的結(jié)果，集數(shù)字技術(shù)與工業(yè)知識之大成，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。工業(yè)PaaS平臺的本質(zhì)是在IaaS平臺上構(gòu)建一個可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)[27]，以搭積木的方式提供應(yīng)用開發(fā)、創(chuàng)建、部署的基礎(chǔ)環(huán)境[3]，支撐工業(yè)APP的開發(fā)部署與運行優(yōu)化[28]。主要的工業(yè)PaaS平臺國外有GE的Predix平臺、西門子的MindSphere平臺、PTC的ThingWorx平臺；國內(nèi)有中國航天科工集團(tuán)的航天云網(wǎng)、三一重工的樹根互聯(lián)(根云平臺)、海爾集團(tuán)的CosmoPlat、美的集團(tuán)的美云智數(shù)、徐工集團(tuán)的Xrea平臺等。

4．工業(yè)SaaS平臺

工業(yè)APP是“為了解決特定問題、滿足特定需要而將工業(yè)領(lǐng)域的各種流程、方法、數(shù)據(jù)、信息、規(guī)律、經(jīng)驗、知識等工業(yè)技術(shù)要素，通過數(shù)據(jù)建模與分析、結(jié)構(gòu)化整理、系統(tǒng)性抽象提煉，并基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，將這些工業(yè)技術(shù)要素封裝固化后形成的一種可高效重用和廣泛傳播的工業(yè)應(yīng)用程序”[29]。SaaS是Software as a Service的縮寫，意思是軟件即服務(wù)。工業(yè)SaaS平臺搭載了大量面向特定行業(yè)、特定應(yīng)用場景的工業(yè)APP，也可以說工業(yè)SaaS平臺是工業(yè)APP平臺。從這個意義上，工業(yè)PaaS平臺具備了雙邊平臺的屬性，也就是說，一邊連接最終工業(yè)用戶，一遍連接APP的供應(yīng)商，而平臺提供各種開發(fā)工具和數(shù)字化模型、發(fā)揮供應(yīng)商與用戶之間交易媒介的作用。工業(yè)SaaS平臺與工業(yè)PaaS平臺都是對工業(yè)知識的總結(jié)和軟件化，但工業(yè)PaaS平臺提供的主要是工業(yè)微服務(wù)組件，在具體的應(yīng)用過程中還需要基于此進(jìn)行深度開發(fā)，而且屬于單邊平臺；而工業(yè)IaaS平臺則能夠提供各種場景下的具體應(yīng)用服務(wù)，是工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、知識和最佳實踐的模型化、軟件化，可以讓用戶通過對工業(yè)APP的調(diào)用實現(xiàn)對特定制造資源的優(yōu)化配置[27]。就像互聯(lián)網(wǎng)平臺一樣，工業(yè)SaaS平臺能夠吸引大量的企業(yè)將他們軟件封裝化的知識分享到平臺甚至匯聚更多的開發(fā)者。工業(yè)SaaS平臺降低了大量中小制造企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級的門檻，通過調(diào)用工業(yè)APP，制造企業(yè)可以低成本的實施數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。從產(chǎn)業(yè)層面看，由于工業(yè)APP將制造企業(yè)內(nèi)部原本分散、隱性的工業(yè)技術(shù)挖掘出來，有利于破解我國國內(nèi)工匠不足的局面[30]。工業(yè)APP的發(fā)展存在著兩方面的制約因素：從供給側(cè)來說，由于工業(yè)APP是制造業(yè)隱性知識的顯性化，而這些隱性知識正是制造企業(yè)市場競爭力的來源(如更高的質(zhì)量、更低的成本)，因此制造企業(yè)缺乏分享APP的動力；從需求側(cè)來說，由于制造企業(yè)的設(shè)備、工藝、原材料和零部件、產(chǎn)品以及數(shù)字化水平各不相同，工業(yè)APP的開發(fā)也沒有統(tǒng)一的平臺、框架和標(biāo)準(zhǔn)，因此工業(yè)APP可移植性比較差，代碼的可復(fù)用性低[31]，很難像PC平臺上的軟件或智能手機(jī)平臺上的APP那樣做到“即插即用”。

(二)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建主體類型

對于大多數(shù)制造企業(yè)來說，既不具備連接、數(shù)據(jù)、算力、算法的全方位能力，完全由自己開展智能制造所需的連接、數(shù)據(jù)、算力、算法等技術(shù)開發(fā)和相應(yīng)支撐系統(tǒng)、設(shè)施建設(shè)也不經(jīng)濟(jì)，因此就需要專業(yè)化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺向第三方制造企業(yè)提供所需要的各種服務(wù)。同時，由于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是制造業(yè)發(fā)展大勢所趨，提供相關(guān)服務(wù)將會形成一個規(guī)模巨大的市場，因此也會吸引企業(yè)進(jìn)入智能制造平臺領(lǐng)域。總體上看，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或智能制造平臺的企業(yè)可以劃分為裝備制造企業(yè)、生產(chǎn)制造企業(yè)、自動控制與工業(yè)軟件企業(yè)、信息技術(shù)企業(yè)、創(chuàng)業(yè)企業(yè)等五類(見表3)。

表3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)建企業(yè)

1．信息技術(shù)企業(yè)

信息技術(shù)企業(yè)特別是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在發(fā)展自身業(yè)務(wù)的同時，逐漸形成在算法、算力方面的能力。如亞馬遜、阿里巴巴為網(wǎng)店經(jīng)營提供便利發(fā)展起云計算能力，后來將云計算能力向電商平臺之外的企業(yè)出租；互聯(lián)網(wǎng)公司為了優(yōu)化業(yè)務(wù)、為客戶提供個性化定制服務(wù)，紛紛發(fā)展人工智能技術(shù)，形成強大的算法能力?；谠谒懔?、算法上的優(yōu)勢，同時受到制造業(yè)行業(yè)知識的限制，信息技術(shù)企業(yè)主要構(gòu)建智能制造的IaaS平臺，有些信息技術(shù)企業(yè)也更進(jìn)一步提供通用PaaS服務(wù)。世界云計算呈現(xiàn)高度集中的格局，主要云計算廠家基本是中美兩強并立的格局，美國的云計算廠商有Amazon的AWS、微軟的Azure、Alphabet(谷歌)的Google Cloud，中國市場的云計算廠商有阿里云、騰訊云、華為云以及三大運營商、百度云、金山云等。

2．自動控制與工業(yè)軟件企業(yè)

自動控制企業(yè)與工業(yè)軟件企業(yè)長期服務(wù)于制造業(yè)，積累了大量制造業(yè)知識。自動控制企業(yè)掌握高檔數(shù)控系統(tǒng)、現(xiàn)場總線、通信協(xié)議、高精度高速控制和伺服驅(qū)動等工業(yè)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，同時熟悉工業(yè)生產(chǎn)流程及相關(guān)設(shè)備的構(gòu)成與控制。工業(yè)軟件包括一個很寬的范圍，例如CAD、CAE、CAM、CAT、CAPP、PDM/PLM、ERP、MES、MRO等制造業(yè)常用信息化軟件，以及物理模型建模軟件、IC設(shè)計軟件等應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域的軟件[32]。工業(yè)軟件企業(yè)掌握制造業(yè)具體環(huán)節(jié)或特定制造業(yè)領(lǐng)域的大量顯性化專業(yè)知識。自動控制與工業(yè)軟件企業(yè)能夠?qū)⒆约宏P(guān)于制造業(yè)的知識封裝、云化后，提供給制造企業(yè)使用。

3．裝備制造企業(yè)

這里的裝備是指應(yīng)用于制造業(yè)生產(chǎn)線中生產(chǎn)其他制造業(yè)產(chǎn)品的設(shè)備，一般是制造業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的核心。核心生產(chǎn)設(shè)備需要與其他輔助設(shè)備連接起來，并通過工藝參數(shù)設(shè)定，構(gòu)成可以運行的生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，裝備制造企業(yè)不僅掌握核心生產(chǎn)設(shè)備的制造知識，而且了解與其他設(shè)備連接、組裝的知識。近年來裝備制造企業(yè)給生產(chǎn)設(shè)備安裝了傳感器、具備了物聯(lián)網(wǎng)功能，使得核心生產(chǎn)設(shè)備能夠采集并傳輸數(shù)據(jù)，裝備制造企業(yè)更加了解設(shè)備的運行狀況。由于工業(yè)PaaS包含了大量的行業(yè)專有知識——這是裝備制造企業(yè)的優(yōu)勢，因此許多工業(yè)PaaS平臺是由裝備制造龍頭企業(yè)建立和開發(fā)的，最早也是最知名的工業(yè)PaaS平臺Predix和MindSphere的建立者通用電氣和西門子都屬于裝備制造企業(yè)?？梢哉f，最早期的工業(yè)PaaS就是大型工業(yè)企業(yè)在對所在行業(yè)知識積累總結(jié)、封裝、軟件化基礎(chǔ)上，為行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)提供服務(wù)。例如，GE推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的策略就是GE for GE—GE for Customer—GE for Industry—GE for World。也就是說，將GE在高端裝備制造領(lǐng)域取得的成功經(jīng)驗、軟硬件成果(GE for GE)進(jìn)行提煉、通用化，研發(fā)出類似計算機(jī)操作系統(tǒng)那樣的通用平臺，為本行業(yè)或其他行業(yè)的客戶服務(wù)(GE for Custom，GE for Industry)[33]。

4．生產(chǎn)制造企業(yè)

雖然裝備制造廠商能夠了解使用裝備的行業(yè)的許多知識，在一些情況下還能掌握設(shè)備的運作狀況，但各個制造行業(yè)(包括裝備制造行業(yè)本身)仍然有自己行業(yè)特有的知識，每個企業(yè)也會有自己的專利、技術(shù)訣竅和商業(yè)機(jī)密，形成本企業(yè)競爭優(yōu)勢的來源。這些知識是裝備制造企業(yè)、自動控制企業(yè)與工業(yè)軟件企業(yè)很難獲得的。對于生產(chǎn)最終產(chǎn)品的整機(jī)廠商(如計算機(jī)、家電、汽車等)來說，它們的生產(chǎn)活動需要高效組織大量供應(yīng)商、供應(yīng)鏈企業(yè)、分銷商，一方面掌握本行業(yè)的特有知識，另一方面也有進(jìn)一步提高供應(yīng)鏈效率的需求，因此一些行業(yè)龍頭企業(yè)著手建立本行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，將商業(yè)生態(tài)中的大量企業(yè)、產(chǎn)品實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)驅(qū)動。由于成熟的制造行業(yè)普遍呈現(xiàn)多家大型企業(yè)寡頭壟斷競爭的格局，各家龍頭企業(yè)之間存在激烈的競爭，因此很難出現(xiàn)該行業(yè)統(tǒng)一的智能制造平臺，通常智能制造平臺是圍繞龍頭企業(yè)的產(chǎn)品及商業(yè)生態(tài)建立的。在工程機(jī)械領(lǐng)域，國內(nèi)知名的智能制造平臺就有三一重工旗下樹根互聯(lián)的根云、徐工的Xrea，家電行業(yè)知名的平臺有美的集團(tuán)旗下美云智數(shù)的美的云，海爾的COSMOPlat。由于各行業(yè)存在著大量的共性運營知識，一個行業(yè)的智能制造平臺也會將自己的經(jīng)驗復(fù)用到其他行業(yè)，幫助其他行業(yè)解決供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理、個性化定制等問題。比如海爾COSMOPlat就已經(jīng)跨界到服裝、陶瓷、房車等行業(yè)。

5．創(chuàng)業(yè)企業(yè)

除了各行業(yè)在位企業(yè)構(gòu)建智能制造平臺之外，智能制造的巨大發(fā)展前景也吸引了許多創(chuàng)業(yè)企業(yè)進(jìn)入。與在位企業(yè)相比，創(chuàng)業(yè)企業(yè)沒有系統(tǒng)的人才、知識積累，規(guī)模、實力也比較弱小，但是優(yōu)勢在于善于發(fā)現(xiàn)智能制造發(fā)展獨特價值訴求，并能夠整合各方面的人才和資源。而且與許多在位企業(yè)已經(jīng)形成自己的商業(yè)生態(tài)圈、牽扯到各種利益糾葛不同，創(chuàng)業(yè)企業(yè)可以作為獨立的第三方，避免同行競爭或縱向控制，更容易取得用戶的信任。

三、結(jié)論與對策建議

本文的研究表明，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革會推動產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量變革、效率變革和動力變革，智能化成為制造業(yè)的發(fā)展方向，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)設(shè)施。為了抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的歷史機(jī)遇，加快智能制造的發(fā)展，掌握智能制造的話語權(quán)，同時在全球范圍推廣自己的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、設(shè)備和解決方案，美國、德國、日本和中國等世界主要工業(yè)大國都發(fā)布了各自的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)。各國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)既具有共性，又相互借鑒，同時由于各國制造業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件、優(yōu)勢不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)在名稱表述、優(yōu)勢、形成與推動力量、重點應(yīng)用領(lǐng)域等方面也存在差異。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的存在形式，是智能制造開展的載體，為廣大制造企業(yè)提供第三方連接、數(shù)據(jù)、算力、算法、安全服務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以劃分為IaaS平臺、通用PaaS平臺、工業(yè)PaaS平臺、SaaS平臺等四類，信息技術(shù)企業(yè)、自動控制與軟件企業(yè)、裝備制造企業(yè)、生產(chǎn)制造企業(yè)、創(chuàng)業(yè)企業(yè)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的主要提供者，由于其背景和能力的不同，參與不同類型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建。

為更好地促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，提出以下建議：第一，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟持續(xù)完善我國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)”，吸納更多的國內(nèi)外企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，擴(kuò)大“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)”的影響，獲得更廣泛支持；第二，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容加以支持，推動通用型和行業(yè)型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展；第三，繼續(xù)推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)APP、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全、工業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”等各類應(yīng)用試點示范；第四，進(jìn)一步完善工業(yè)知識產(chǎn)權(quán)、工業(yè)大數(shù)據(jù)保護(hù)方面的法律法規(guī)，激發(fā)制造企業(yè)構(gòu)建和應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的積極性；第五，在發(fā)揮政府引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展等作用的同時，更多地吸引企業(yè)的參與，更好地發(fā)揮市場機(jī)制在推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的作用。