楊 楠 中國信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所工程師

崔 粲 中國信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所工程師

胡碧波 中國信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所工程師

1 引言

當前，隨著新一代工業(yè)革命在全球范圍內的深入推進，國際工業(yè)互聯網發(fā)展呈現出新面貌與新趨勢，領先企業(yè)的數字化業(yè)務迅猛發(fā)展，技術應用創(chuàng)新日益活躍，產業(yè)合作進一步加深，工業(yè)互聯網的多層次群體性發(fā)展態(tài)勢正快速形成。在產業(yè)鏈上游，信息技術企業(yè)通過提供基礎云計算資源能力、數據管理及數據分析能力為基礎建設提供支撐。在產業(yè)鏈中游，制造業(yè)企業(yè)、裝備制造業(yè)和ICT及軟件服務商共同構成了工業(yè)互聯網平臺主體。在產業(yè)鏈下游，行業(yè)用戶和第三方開發(fā)者基于自身行業(yè)經驗和開發(fā)設計能力開展應用創(chuàng)新，服務于不同工業(yè)領域，在工業(yè)生產工藝優(yōu)化、企業(yè)運營管理決策優(yōu)化、產品生命周期管理等方面都初步形成應用價值。

2 工業(yè)互聯網當前整體態(tài)勢

（1）美國繼續(xù)保持工業(yè)互聯網領先地位，創(chuàng)新更加活躍

受益于通用電氣（GE）、PTC、羅克韋爾、思科、IBM、微軟等諸多領軍企業(yè)的帶動，以及美國在云計算、大數據、人工智能等技術的強大技術能力，工業(yè)互聯網應用意識強烈，戰(zhàn)略方向清晰，形成多層次產業(yè)群體，將在較長時間內保持其工業(yè)互聯網市場主導地位。

行業(yè)巨頭繼續(xù)加快工業(yè)互聯網布局。一是先行者GE發(fā)展策略更加務實和穩(wěn)健。在剝離金融業(yè)務，收購阿爾斯通電力及貝克休斯所導致的經營困境之下，經營Predix平臺的GE數字集團面臨更大的短期收益回報壓力，為此GE將為數字集團引入外部戰(zhàn)略投資，并調整了之前比較激進的商業(yè)策略，將發(fā)展重點聚焦于其優(yōu)勢行業(yè)應用落地和合作生態(tài)建設，并開始推廣基于私有云的Predix平臺方案。當前，GE已與思科、微軟、亞馬遜、蘋果等公司在數據采集、云基礎設施、應用開發(fā)推廣等領域開展深入合作；并為英國石油、俄羅斯石油、美國愛克斯龍電力等垂直行業(yè)用戶打造基于Predix平臺的定制化應用服務，并獲得了大額訂單。二是工業(yè)巨頭的工業(yè)互聯網業(yè)務能力進一步完善?？傮w而言，工業(yè)巨頭的工業(yè)互聯網發(fā)展勢頭良好。PTC憑借ThingWorx平臺被多家研究公司評為2018年全球工業(yè)互聯網市場技術領導者?；裟犴f爾于2018年6月發(fā)布ICSShield軟件解決方案，為管理多種過程控制網絡的工業(yè)客戶提供安全管理解決方案。艾默生公司以6.21億美元收購德國Aventics為其氣動領域數字化解決方案帶來重要技術及專業(yè)知識。三是ICT巨頭持續(xù)強化工業(yè)服務能力。微軟AzureIoT平臺不斷豐富遠程設備監(jiān)控、預測性維護、工廠聯網與可視化等功能，通過數據采集分析為英國羅羅公司提供發(fā)動機遠程運維解決方案。思科數據平臺接入通用汽車產線中近萬臺工業(yè)機器人，通過數據分析避免了100多個潛在故障。

專注工業(yè)互聯網的創(chuàng)新企業(yè)表現活躍。一是涌現出更多技術創(chuàng)新企業(yè)。位于舊金山的Particle公司推出工業(yè)互聯網硬件、軟件及連接平臺，幫助企業(yè)跟蹤和管理有價值資產，全球已有8500家公司使用其產品。北安普頓初創(chuàng)公司MachineMetrics提供實時分析軟件，用機器學習算法進行數控機床數據分析，提供運維建議。二是優(yōu)秀初創(chuàng)企業(yè)獲得資本青睞。2014年成立的Uptake公司在短短4年間獲取超過2.5億美元融資，市場估值高達23億美元。提供邊緣智能軟件的FogHorn公司目前累計融資4750萬美元，僅2017年B輪融資就獲取3000萬美元。

（2）歐洲工業(yè)互聯網發(fā)展意愿日趨強烈，巨頭加大投入

在領先制造業(yè)自動化基礎上，以西門子、ABB、博世、施耐德、SAP等歐洲工業(yè)巨頭不斷強化信息技術應用，工業(yè)互聯網發(fā)展意愿愈加強烈，在宣傳低調的背后大大加快了行動部署和產業(yè)布局。

領先企業(yè)參與工業(yè)互聯網積極性不斷高漲。一是數字化業(yè)務重視程度提升。西門子2017年的數字化業(yè)務收入超過140億歐元，在其剛剛發(fā)布的《愿景2020+》戰(zhàn)略中宣布將數字化工業(yè)作為未來三大運營方向之一。ABB在未來發(fā)展中將重點推動四大領先業(yè)務與其Ability平臺的融合，為工業(yè)客戶提供數字化產品解決方案。二是平臺技術服務能力提升。西門子最新發(fā)布MindSphere平臺3.0版本，強化工業(yè)APP開發(fā)與應用服務能力。SAP將在HANA平臺基礎上構建涵蓋邊緣計算、大數據處理與應用開發(fā)功能的Leonardo平臺。三是產業(yè)生態(tài)支撐能力提升。西門子聯合庫卡、Festo、艾森曼集團等18家合作伙伴公司共同創(chuàng)建“MindSphere World”，打造圍繞MindSphere平臺的生態(tài)系統(tǒng)，并擴展其全球影響力。

對工業(yè)互聯網領域投入力度進一步加大。一是通過并購快速增強核心能力。領先制造業(yè)巨頭借助資本優(yōu)勢收購領先技術公司，彌補軟件開發(fā)、數據分析等當前弱勢技術領域。施耐德投入30億英鎊收購英國Aveva公司，增強自身工業(yè)軟件研發(fā)能力。西門子擬花費6億美元并購低代碼應用開發(fā)平臺Mendix，以降低西門子MindSphere平臺中應用軟件開發(fā)門檻。二是借助投資提前布局關鍵領域。對自身業(yè)務尚未涉及的工業(yè)互聯網關鍵技術和領域，領先巨頭也通過投資控股方式進行提前布局。西門子和施耐德在2018年6月共同投資工業(yè)互聯網安全初創(chuàng)公司Claroty，該公司能夠為工業(yè)控制網絡提供威脅檢測和監(jiān)控軟件。

3 工業(yè)互聯網最新發(fā)展趨勢

（1）聚焦核心服務能力，強化關鍵技術提升

一是，關注工業(yè)現場實時應用，推出邊緣計算產品。一方面，ICT企業(yè)將云計算、大數據、人工智能技術優(yōu)勢下沉到設備終端。例如，微軟推出開源Azure IoTEdge邊緣平臺，將基于云的分析和定制業(yè)務邏輯轉移到邊緣設備。英特爾推出網關平臺，支持邊緣設備和云計算之間無縫安全的數據流。另一方面，工業(yè)企業(yè)發(fā)揮自身行業(yè)經驗知識優(yōu)勢，推出邊緣計算解決方案。例如，施耐德電氣推出“智能微型數據中心解決方案”，實現生產數據在邊緣的快速集成與分析處理。ABB和HPE推出了一個新的微模塊數據中心，以進行智能工廠環(huán)境中網絡邊緣的數據處理。

二是，推動生產設備互聯互通，引入新型網絡技術。一方面，制造企業(yè)將新型網絡技術用于工業(yè)場景。例如，ABB與華為一起聯合研發(fā)基于eLTE-U通信技術的機器人方案，將機器人與網絡高效連接起來，實時提取機器人數據并進行分析，實現預測性維護和生產優(yōu)化。另一方面，ICT企業(yè)面向工業(yè)需求開展新型網絡技術研發(fā)。例如，美國國家儀器、施耐德等廠商聯合華為共同打造六大工業(yè)互聯場景，驗證TSN網絡在復雜環(huán)境下的高可靠性和低時延性。思科面向海量設備自動化和實時數據分析，推出支持NB-IoT技術的Jasper Control Center，以降低連接功耗與成本。

三是，完善行業(yè)解決方案供給，聚焦數字化模型分析技術。一方面，夯實數據分析基礎能力。提供各類通用分析工具及先進數據分析算法，支撐用戶實現數據深度挖掘。例如，PTC推出Analytics Manager大數據分析管理工具，可將外部分析工具和模型集成至ThingWorx平臺中。微軟推出Microsoft Cortana Intelligence Suite整合多源異構數據，利用機器學習等技術實現數據可視化。另一方面，聯合行業(yè)用戶構建數字雙胞胎模型。借助用戶行業(yè)經驗知識，提升面向特定場景的工業(yè)機理建模能力。西門子與多樂士深度合作，共同構建涂料工廠數字雙胞胎模型，幫助工廠操作員通過模擬、測試來優(yōu)化生產過程。

四是，提升平臺應用開發(fā)效率，布局低代碼開發(fā)技術。低代碼開發(fā)技術支持用戶通過拖動圖形化控件的方式來構建應用程序，以降低應用開發(fā)的時間及人力成本，成為當前工業(yè)互聯網平臺應用熱點方向。西門子預計在Mind Sphere平臺中引入Mendix公司低代碼技術后，其工業(yè)APP開發(fā)及部署時間有望縮短十倍。云狐時代基于Work Tune低代碼開發(fā)平臺打造工業(yè)互聯網平臺，支持應用的定制化二次開發(fā)以及在IaaS平臺間的自由遷移。

（2）深化跨界產業(yè)合作，持續(xù)拓展生態(tài)范圍

技術合作，實現能力互補。一是圍繞基礎技術開展合作，夯實支撐能力。在云計算、網絡通信、工業(yè)軟件等領域實現強強聯合，降低研發(fā)投入成本，促進服務質量提升。GE、西門子分別與微軟、阿里云合作，將平臺部署在后兩者公有云服務之上，以削減在云基礎設施方面的投入并降低市場進入門檻。PTC與仿真軟件提供商ANSYS合作，完善工業(yè)軟件服務體系。二是圍繞前沿技術開展合作，打造競爭優(yōu)勢。瞄準邊緣計算、人工智能等前沿技術熱點開展協(xié)同創(chuàng)新，尋找新的價值增長點。羅克韋爾2017年11月投資硅谷創(chuàng)新團隊The Hive，嘗試將人工智能應用于工業(yè)互聯網，以消除工廠基層和高層信息系統(tǒng)之間的屏障。微軟與高通基于Azure IoT Edge平臺共同創(chuàng)建邊緣側的全新視覺AI解決方案。

行業(yè)合作，積累專業(yè)知識。一是供給側企業(yè)與行業(yè)用戶圍繞實際應用聯合打造專業(yè)解決方案。GE與BP（英國石油公司）合作形成Predix+APM方案，能夠提高油氣生產環(huán)節(jié)的效率、可靠性和安全性。ABB將信息技術、工業(yè)技術創(chuàng)新能力與北人智能豐富的行業(yè)經驗融合，幫助印刷工業(yè)客戶提升效率，降低運營成本。二是供給側企業(yè)間通過整合技術及行業(yè)知識形成專業(yè)解決方案。施耐德借助EcoStruxure平臺，匯聚超過4000家工業(yè)系統(tǒng)集成商的行業(yè)知識，形成各類工業(yè)APP創(chuàng)新應用及解決方案。

資本合作，分擔發(fā)展壓力。一是大型企業(yè)間進行股權投資深化合作，協(xié)同推進發(fā)展。例如，羅克韋爾將向PTC注入10億美元的股權投資，收購PTC約8.4%的股份，羅克韋爾董事長兼CEO Blake Moret將在股票交易結束時加入PTC董事會。二是大型企業(yè)對創(chuàng)新企業(yè)的戰(zhàn)略投資，分散發(fā)展風險。羅克韋爾、GE、博世、西門子等行業(yè)巨頭在自身工業(yè)互聯網業(yè)務投入基礎上，還分別對FogHorn、Claroty、Maana等眾多工業(yè)互聯網初創(chuàng)公司提供資金支持，實現多元化業(yè)務布局，避免將所有雞蛋放入一個籃子里。

（3）打造行業(yè)典型應用，推動平臺做深做實

優(yōu)秀應用案例持續(xù)涌現，行業(yè)應用更加落地。一是應用范圍不斷拓展，從石化、汽車、電子等傳統(tǒng)應用領域延伸至食品、建材等新興應用領域。食品公司King’s Hawaiian將機器連接到羅克韋爾FactoryTalk平臺進行性能監(jiān)控，幫助其每天額外生產18萬磅面包，產量增加一倍。二是應用深度持續(xù)增加，數據使用需求已經從基礎的實時狀態(tài)監(jiān)控轉向更加深入的分析預測。SAP為全球最大空氣壓縮系統(tǒng)供應商凱撒提供預測性維護及服務解決方案，能夠對系統(tǒng)故障進行識別、隔離，并對部分故障實現預測，幫助客戶進行主動維護。

平臺建設與應用創(chuàng)新協(xié)同推進，平臺發(fā)展成績顯著。工業(yè)互聯網平臺的設備連接數量、服務客戶和開發(fā)者數量以及部署的各類解決方案數量都取得長足進步。PTC的Thing Worx平臺當前已經具備600多個工業(yè)APP，每周有1000多個客戶使用，形成380多個生態(tài)合作伙伴。EcoStruxure平臺部署在全球超過48萬個安裝現場，得到了超過2萬名開發(fā)者和系統(tǒng)集成商的支持，管理超過160萬份資產。ABB公司的ABB Ability平臺目前已經匯聚210多個數字化解決方案。

企業(yè)核心能力更加聚焦，業(yè)務布局持續(xù)完善。以西門子為例，西門子推出的數字化企業(yè)方案的核心是“數字雙胞胎”，“數字雙胞胎”既可以在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測試，也能夠在生產過程中動態(tài)、同步地優(yōu)化流程，最終實現高效的柔性生產。而實現“數字化雙胞胎”戰(zhàn)略的兩大支撐平臺就是Teamcenter和Mind-Sphere。其中，西門子通過收購UGS公司獲得了Teamcente軟件。利用Teamcente，能夠實時動態(tài)的調整產品設計乃至整個價值鏈。而西門子的MindSphere工業(yè)互聯網平臺可以為工廠進行全套的流程和設計服務。所有應用MindSphere的企業(yè)，都能夠同步使用西門子提供的相關技術、設備和服務，這個過程也同步為MindSphere平臺提供數據，涵養(yǎng)生態(tài)。

4 分析與建議

（1）堅持推進工業(yè)互聯網發(fā)展

國際實踐證明，工業(yè)互聯網是新一輪工業(yè)革命的核心驅動力，是激發(fā)技術創(chuàng)新活力、釋放經濟發(fā)展?jié)摿Φ闹匾ナ?，我國必須堅定不移地發(fā)展工業(yè)互聯網，促進數字經濟與實體經濟深度融合，早日實現從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的戰(zhàn)略轉變。隨著國際領先企業(yè)在工業(yè)互聯網領域的投入不斷加強，未來圍繞工業(yè)互聯網的國際將競爭愈加激烈，我國應打造“小步快跑”發(fā)展模式，在充分摸清自身發(fā)展現狀、清醒認識國內外當前差距的基礎上，看準趨勢、把握節(jié)奏，有魄力、有計劃、有組織地提升工業(yè)互聯網發(fā)展速度。

（2）加快技術和模式創(chuàng)新

領軍企業(yè)競相布局的大數據、邊緣計算、人工智能等前沿技術正在顛覆傳統(tǒng)生產方式與商業(yè)模式，深刻影響著工業(yè)互聯網的發(fā)展形態(tài)與前進方向，必須將前沿技術創(chuàng)新作為我國工業(yè)互聯網發(fā)展的原生動力。同時，相比于國外應用主要聚焦工業(yè)生產和產品服務環(huán)節(jié)，我國憑借工業(yè)場景多、應用需求多的獨特優(yōu)勢，可以衍生出融資、保險、制造能力交易等一批工業(yè)互聯網創(chuàng)新應用，有必要將應用模式創(chuàng)新作為促進發(fā)展的助推器。

（3）推動優(yōu)秀應用案例復制推廣

GE數字集團及其Predix平臺當前所面臨的階段性困難充分說明，工業(yè)互聯網必須要到行業(yè)中應用落地。一方面，只有提供面向特定場景痛點問題的應用服務，才能為企業(yè)真正創(chuàng)造價值，實現“自我造血”的可持續(xù)發(fā)展。另一方面，也只有大規(guī)模的應用普及，才能真正促進整個產業(yè)的轉型升級，實現工業(yè)智能化變革。我國應將工業(yè)互聯網應用推廣視為發(fā)展中的關鍵戰(zhàn)役，綜合運用試點示范遴選、展示中心建設、先進經驗推介等手段，優(yōu)先在石化、鋼鐵、航空航天、電子信息等基礎較好的重點行業(yè)實現優(yōu)秀應用推廣和普及。

（4）營造繁榮發(fā)展生態(tài)

工業(yè)互聯網的競爭歸根結底是生態(tài)的競爭，即便強如GE、PTC、西門子、SAP這樣的國際巨頭，也難憑一己之力發(fā)展工業(yè)互聯網。整體上看，我國雖制造企業(yè)與互聯網企業(yè)各具特色，但綜合性龍頭企業(yè)欠缺，生態(tài)構建能力相對薄弱。既要借助政府牽引生態(tài)建設，發(fā)揮國家在市場、技術等方面的資源整合能力，系統(tǒng)布局、整體推進工業(yè)互聯網生態(tài)構建。又要依賴企業(yè)協(xié)同促進生態(tài)發(fā)展，深化企業(yè)開放合作、互利共贏理念，形成技術能力優(yōu)勢互補，實現協(xié)同創(chuàng)新、繁榮發(fā)展。