呂鐵

【摘要】當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但發(fā)展過程中仍面臨許多方向性、基礎性的問題有待解決，亟需探索一條符合我國實際的有效變革路徑。從歸納平臺系統(tǒng)架構的特征出發(fā)，可以將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有共性的平臺系統(tǒng)架構劃分為核心層、應用層和接口層，并從架構的視角分析我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題?？傮w看，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)系統(tǒng)架構逐漸完善、關鍵技術開始突破和應用規(guī)模快速擴張的特點，但依然存在大而不強、技術瓶頸多和接口標準不統(tǒng)一等問題。據(jù)此，本文提出了做強核心層、做精應用層和規(guī)范接口層等推進我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的變革路徑及相應保障措施。

【關鍵詞】工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)? 平臺系統(tǒng)架構? 變革路徑

【中圖分類號】F424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2020.13.002

新一代信息通信技術與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合發(fā)展正在推動著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速擴張，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為核心的生態(tài)建設已成為企業(yè)戰(zhàn)略布局的重要方向。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能體系大致可以分為網(wǎng)絡、平臺和安全三部分，其中網(wǎng)絡是基礎，安全是保障，平臺則是核心。自出現(xiàn)以來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺就一直在快速發(fā)展，其功能、類型、表現(xiàn)形式等均在不斷演進，研究者尚未對其形成清晰、統(tǒng)一的認識，致使許多研究難以聚焦問題的本質。本文將引入一種以平臺為核心的共性系統(tǒng)架構，并運用該架構分析我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，進而提出推動我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的變革路徑。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)架構解析

在不同領域的文獻中，被稱為“平臺”的事物不盡相同。通過對文獻的梳理，平臺的概念大致可以分為產(chǎn)品、技術系統(tǒng)和交易三個層面。以下將簡述平臺的不同概念，探尋它們具有共性的基本邏輯，并運用這種邏輯構建平臺的共性系統(tǒng)架構，以解析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的特征。

平臺系統(tǒng)架構的基本特征。在產(chǎn)品層面，“平臺”通常表示公司中創(chuàng)造新一代產(chǎn)品或某種系列產(chǎn)品的項目，Wheelwright和Clark（1992）最早使用“平臺產(chǎn)品”來描述那些通過改變、替換原產(chǎn)品的某些特征，同時依然能夠滿足核心客戶需求的衍生新產(chǎn)品。在技術系統(tǒng)層面，Baldwin（2009）將“平臺”定義為行業(yè)中有重大價值且對行業(yè)起控制作用的關鍵點，如計算機行業(yè)中的操作系統(tǒng)、瀏覽器的內核等。在交易層面，經(jīng)濟學家用“平臺”來表征在兩個或多個交易方之間，負責中介交易的機構或公司（Rochet & Tirole，2003）。

盡管在不同領域許多完全不同的事物都被賦予“平臺”的稱號，如軟件程序、網(wǎng)站、操作系統(tǒng)、汽車車身和游戲主機等，但通過分析可以發(fā)現(xiàn)，這些被稱為“平臺”的事物往往具有一些共同的特征，例如多數(shù)“平臺”的定義均強調產(chǎn)品、某個行業(yè)或系統(tǒng)中重復使用以及可以共享的元素。Meyer和Lehnerd（1997）認為，平臺是一組可以重復使用的通用組件，企業(yè)可以在此基礎上有效地創(chuàng)建一系列衍生品。而可以重復使用的元素只是平臺系統(tǒng)架構的一部分。Wheelwright和Clark（1992）指出，平臺系統(tǒng)架構包含一種外圍組件，可以在核心功能的基礎上，新增額外功能并不斷改進，為細分市場生產(chǎn)針對性的衍生品。Whitney等（2004）則更準確地定義了平臺系統(tǒng)架構，指出該架構包括：功能列表、用于實現(xiàn)不同功能的外圍組件、不同組件之間的接口以及系統(tǒng)在不同條件下運行效果的描述列表。

歸納起來，平臺系統(tǒng)架構的基本特征可以表示為：某些核心組件在平臺的整個生命周期中基本保持不變，其他外圍組件具有多樣化的特點，同時不同組件之間需要必要的接口，即平臺系統(tǒng)架構的共性特征是由穩(wěn)定的核心組件、多樣的外圍組件和組件間的接口三部分組成。明晰這些特征具有十分重要的實踐意義：核心組件具有重復使用的特征，隨著市場環(huán)境的改變，不必從頭設計或重建系統(tǒng)，可以通過提高外圍組件多樣性，針對細分市場同時開發(fā)多種衍生品來創(chuàng)造范圍經(jīng)濟;而核心組件的量產(chǎn)和重復使用，攤銷了整個產(chǎn)品系列或產(chǎn)業(yè)演進中的固定成本，也實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟;最后，提高接口的標準性，可以降低外圍組件與核心組件兼容的成本，這又進一步降低了產(chǎn)品成本。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)架構解析。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是ICT技術與制造業(yè)深度融合所產(chǎn)生的新業(yè)態(tài)或新生產(chǎn)模式，利用ICT和物聯(lián)網(wǎng)等領域的基礎設施和技術，實現(xiàn)人、機、物的全面互聯(lián)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與近年來興起的消費互聯(lián)網(wǎng)有很大不同。消費互聯(lián)網(wǎng)可以通過行業(yè)內的幾個大型平臺，將消費者和商戶集中起來，主要發(fā)揮中介的作用。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最終則要落腳于產(chǎn)品，僅依靠數(shù)個中介平臺無法對制造業(yè)產(chǎn)生深遠影響。其中平臺不僅發(fā)揮中介的作用，更是集聚了數(shù)據(jù)分析、建模計算、生產(chǎn)管控等功能，圍繞整個研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷售流程進行服務。如果按照平臺系統(tǒng)架構特征來審視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的各種產(chǎn)品和服務，工業(yè)APP、工業(yè)軟件、芯片、服務平臺等都可以視為不同表現(xiàn)形式的平臺，甚至可以說平臺是整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的縮影。所以，從平臺系統(tǒng)架構的視角出發(fā)來探究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展問題是可行且必要的，但首先需要歸納該領域內已有的架構劃分方法。

目前國際上有三種常見的劃分方法。一是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的劃分法，將其解析為邊緣層、平臺層和企業(yè)層。其中邊緣層指需要被采集數(shù)據(jù)的工業(yè)設備;平臺層是核心，用于分析、管理采集到的數(shù)據(jù);企業(yè)層則是指將技術應用于企業(yè)。二是德國工程師協(xié)會提出的劃分法，將其分為資產(chǎn)層、集成層、通信層、信息層、功能層和業(yè)務層。其中資產(chǎn)層表示所有實體組件;集成層對資產(chǎn)進行數(shù)字化表示;通信層提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議和網(wǎng)絡;信息層負責管理和存儲信息;功能層和業(yè)務層則與上文的平臺層、企業(yè)層類似。三是我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在2017年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書（2017）》中提出的，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的架構由數(shù)據(jù)采集層、基礎設施層、管理服務層和應用服務層構成。數(shù)據(jù)采集層通過傳感器實時搜集工業(yè)數(shù)據(jù);基礎設施層為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺各功能的實現(xiàn)提供物理硬件支撐;管理服務層是核心系統(tǒng)，集成了數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、智能建模、智能算法等功能;應用服務層則是針對不同的應用場景將管理服務層的功能進行軟件化，從而形成可實踐的應用。

從以上對三種架構的描述中可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的架構劃分主要將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺視為一種技術，而很少從整個產(chǎn)業(yè)的視角進行解析。進一步看，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在功能、類型和表現(xiàn)形式上的不斷演進，以上三種架構都很難用于描述整個產(chǎn)業(yè)內所有具有平臺特征的主體。目前我國正處于制造業(yè)轉型升級的關鍵時期，制造業(yè)的各個領域都對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出了更高的要求，要全方位、最大化地發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用，就需要一種統(tǒng)一的平臺系統(tǒng)架構對其進行解析。本文在歸納了平臺共性的系統(tǒng)架構特征的基礎上，結合制造業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能的需求，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的架構分為核心層、應用層和接口層（見圖1）。其中，核心層為平臺架構中長期不變的模塊，具有基礎性和通用性，如系列產(chǎn)品的核心功能、數(shù)據(jù)處理分析技術、核心建模和算法、數(shù)據(jù)集成管理等;應用層為平臺架構中具有多樣性特征的外圍模塊，如細分市場的衍生產(chǎn)品、工業(yè)軟件系統(tǒng)中的微服務模塊、平臺的個性化拓展服務、企業(yè)定制工業(yè)APP等，以適應多樣、變化的需求場景;接口層為數(shù)據(jù)源與核心層、數(shù)據(jù)源與應用層、核心層與應用層以及各層架構內部主體之間的接口，如網(wǎng)關、通訊協(xié)議、行業(yè)標準、數(shù)據(jù)轉換等。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

系統(tǒng)架構趨于完善。近年來，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果顯著。在體量上，據(jù)統(tǒng)計，全國各類型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已達數(shù)百個，其中在行業(yè)內或區(qū)域內發(fā)揮重要作用的平臺達70余個。同時，由工信部指導成立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的會員數(shù)量也迅速增加至1119家。在服務和產(chǎn)品的多樣性方面，已經(jīng)初步形成了核心層、應用層同步發(fā)展的系統(tǒng)化平臺服務體系，其中核心層平臺市場集中度高，壟斷格局顯著;應用層平臺市場集中度低，具有“百花齊放”的特點。

核心層方面，有華為、阿里等ICT企業(yè)構建的通用基礎性平臺和云服務平臺，可以為應用層平臺提供人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等方面的核心技術支持。應用層方面，各行業(yè)、各領域不同服務類型的平臺發(fā)展迅速，各企業(yè)依據(jù)自身的優(yōu)勢和特征，組成了多元化、全方位的平臺生態(tài)體系。一是針對傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級需求的平臺，如海爾CosmoPlat、東方國信、航天云網(wǎng)等;二是針對中小企業(yè)信息化、數(shù)字化基礎薄弱、資金匱乏的狀況，通過輕量級工業(yè)APP、工業(yè)軟件幫助其進行基礎性的數(shù)字化、信息化和自動化改造的平臺，如金蝶、浪潮等;三是依托企業(yè)優(yōu)勢，基于行業(yè)或領域的知識與經(jīng)驗構建模型，提供工業(yè)微服務的特色平臺，如雪浪云、黑湖科技、優(yōu)也、昆侖數(shù)據(jù)等;四是面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供運營服務的平臺，如徐工、樹根互聯(lián)等。

關鍵技術開始突破。網(wǎng)絡技術領域，5G將全面使能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎。華為的5G技術可以使網(wǎng)絡速率達到目前4G峰值的10倍，端到端時延將降低為1ms，是4G網(wǎng)絡的十分之一，同時每平方公里連接數(shù)將上升至百萬級。這種超高速率和幾何增長的連接密度是萬物互聯(lián)的基礎保障，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、生產(chǎn)全過程成為可能。在化工、機械、電力等行業(yè)，許多企業(yè)已經(jīng)依靠5G技術實現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對供應鏈管理、生產(chǎn)過程實時遠程控制、設備協(xié)作、柔性制造、庫存管理、交付管理等生產(chǎn)全過程的貫穿，使資源配置效率、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量顯著提升，同時還有效降低了企業(yè)的運營管理成本。在5G技術的基礎上，云計算、人工智能、邊緣計算等新一代信息技術也將得到進一步發(fā)展，這些新興技術也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能制造業(yè)的關鍵支點。

智能制造技術領域，國產(chǎn)操作系統(tǒng)有望逐步替代國外系統(tǒng)。工控實時操作系統(tǒng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造的核心技術之一，目前國內市場基本由國外的VxWorks、QNX等操作系統(tǒng)壟斷。由于操作系統(tǒng)的代碼不開放，與其他系統(tǒng)之間的接口很難統(tǒng)一，各系統(tǒng)只能獨立運作，無法真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)，同時也存在一定的信息泄露風險。目前我國翼輝信息研發(fā)的SylixOS操作系統(tǒng)擁有完整的自主知識產(chǎn)權，經(jīng)過市場的檢驗基本可以替代VxWorks等系統(tǒng)，既有利于國內企業(yè)構建全要素互聯(lián)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，也有利于增強企業(yè)信息安全保護。

物聯(lián)網(wǎng)技術領域，國產(chǎn)超低功耗RFID芯片研制成功。我國成都西谷成功研發(fā)LDSW芯片，它是一種功耗低、傳輸快、支持多終端、組網(wǎng)靈活的物聯(lián)網(wǎng)RFID芯片，可以有效滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對設備數(shù)據(jù)進行及時采集的需求?；贚DSW芯片的優(yōu)點，可以開發(fā)出針對不同應用場景的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和方案，國產(chǎn)芯片的使用也能大幅降低相關的硬件設備和配套軟件系統(tǒng)的成本，有利于物聯(lián)網(wǎng)技術在中小企業(yè)中鋪開。

應用規(guī)模迅速擴張。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合不斷深化。在機械、汽車、航天、船舶、軌道交通等重工行業(yè)，我國企業(yè)的信息化、數(shù)字化軟件工具普及率已經(jīng)超過85%;在煤炭、石化、有色金屬、醫(yī)藥、紡織等行業(yè)，ERP等工業(yè)軟件的應用率超過70%，工藝流程實施自動化數(shù)控的企業(yè)也超過了60%。同時，一些傳統(tǒng)制造企業(yè)還組建了獨立的專業(yè)團隊打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺，目前已經(jīng)具備為行業(yè)提供一定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺服務的能力，如三一重工、徐工集團等。

另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用水平明顯提升，應用領域更加廣泛。近年來，我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在企業(yè)管理、研發(fā)設計、生產(chǎn)管理、流程優(yōu)化等方面形成了一批針對企業(yè)高質量發(fā)展實際需求的解決方案和應用模塊，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以應用到更多領域中。根據(jù)有關統(tǒng)計，在設備管理服務、生產(chǎn)過程管控、企業(yè)運營管理、資源配置協(xié)同、產(chǎn)品研發(fā)設計和制造與生產(chǎn)工藝等6類主要領域中，我國企業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用已經(jīng)涉足全部14個細分領域（見表1）。其中，設備管理服務是制造業(yè)的主要應用領域，但由于我國的工業(yè)數(shù)字化基礎相對薄弱，制約著其應用的成熟度，目前國內在該領域的應用廣泛度與國際先進地區(qū)相比還有較大差距，尤其是產(chǎn)品的后服務領域。在生產(chǎn)過程管控中，國內的應用主體以中小企業(yè)為主，且市場需求很大，所以主要以成本較低的“生產(chǎn)上云”應用居多。在資源配置協(xié)同中，我國中小企業(yè)數(shù)量眾多，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺獲取訂單和市場機會、解決貸款難等問題的需求很大。而在研發(fā)設計和制造與生產(chǎn)工藝方面，由于專業(yè)化程度較高，存在一定的技術壁壘，應用還較少。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高質量發(fā)展面臨的問題

從核心層看，大量技術瓶頸仍需自主突破。核心層中的主要技術可以大致分為開源技術、基礎性技術、平臺建設技術三類，我國在這三類技術中皆存在空心、短板、瓶頸突出的問題。開源平臺（通用PaaS）和開源社區(qū)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開源技術的核心領域，而我國在這兩方面的研發(fā)和建設幾乎處于空白狀態(tài)。在開源平臺方面，我國主要的幾大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，海爾COSMO、航天云網(wǎng)、東方國信等基本全部采用國外的開源軟件，如CloudFoundry、OpenShift。而開源社區(qū)的建設主要依靠西門子、GE、PTC等國外企業(yè)，這種空心狀況嚴重制約了我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)軟件的自主研發(fā)建設。

工業(yè)控制硬件、工業(yè)軟件、網(wǎng)絡和信息安全技術是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎性技術，而與這些軟硬件相關的產(chǎn)業(yè)鏈上游部分主要被國外廠商掌控，尤其是高端市場。據(jù)統(tǒng)計，超過90%的高端工業(yè)軟件市場，如CAD、MES、PLM等被西門子、PTC、達索等國外企業(yè)壟斷。而國內廠商則主要經(jīng)營信息管理軟件，如金蝶的財務管理軟件、浪潮的ERP軟件等，泛用性很強但缺乏與不同產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)場景密切結合的針對性。超過95%的高端工業(yè)控制硬件市場被GE、施耐德、西門子等國外廠商壟斷，如高端PLC、工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議等，科遠、浙大中控等國內企業(yè)則主要集中于中低端市場。受軟硬件技術的制約，在網(wǎng)絡和信息安全技術方面，國內相關技術的自主研發(fā)進展十分緩慢，空心化更為嚴重。

工業(yè)機理建模、大數(shù)據(jù)分析、應用開發(fā)和智能邊緣計算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設的四類核心技術，均存在亟待突破的技術瓶頸。工業(yè)機理建模方面，目前我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺缺乏基礎性的通用方法和建模工具。同時，由于機理模型的接口標準不統(tǒng)一，將機理模型轉換為滿足個性化需求的微服務模塊變得十分困難，我國約70%的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺所能提供的機理模型只有不到20個。大數(shù)據(jù)分析方面，主要問題是自主研發(fā)的分析工具匱乏，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國超過80%的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺使用的分析工具不足20個，且多為外企產(chǎn)品。在應用開發(fā)方面，我國目前還缺乏先進的工業(yè)APP標準、通用的開發(fā)環(huán)境和開源的開發(fā)者社區(qū)，致使開發(fā)進展滯后，在數(shù)量和服務質量上都難以滿足企業(yè)需求。智能邊緣計算方面，存在的主要瓶頸是設備間缺乏自主制定的統(tǒng)一標準接口，平臺可連接的設備協(xié)議種類太少，不同設備的兼容性差。

從應用層看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用領域大而不強。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用產(chǎn)業(yè)，如工業(yè)APP、工業(yè)服務平臺等的發(fā)展仍處于起步階段，雖然規(guī)模擴張速度很快，但缺乏具備解決綜合問題能力的龍頭企業(yè)，細分領域的專精特新企業(yè)數(shù)量也明顯不足，整體上具有大而不強的特點，具體體現(xiàn)在以下三個方面：一是數(shù)據(jù)采集和邊緣計算能力不足。數(shù)據(jù)采集和邊緣計算能力是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和工業(yè)APP能夠進行高效的數(shù)據(jù)采集、清洗、處理和分析，以及后續(xù)構建解決方案和工業(yè)機理模型的基礎。但目前國內數(shù)據(jù)采集和邊緣計算能力較弱，限制了平臺和APP進行深度學習、數(shù)據(jù)分析和自主構建機理模型的能力。據(jù)統(tǒng)計，目前市場上超過60%的平臺和APP邊緣計算能力不足，制造業(yè)行業(yè)中超過50%的工業(yè)設備沒有設置傳感器，使數(shù)據(jù)采集點極少，采集困難。

二是生產(chǎn)和研發(fā)領域的微服務能力較弱。微服務能力是工業(yè)APP具備服務特定行業(yè)、特定場景等細分服務能力的核心。但由于國內工業(yè)機理模型構建能力弱，工業(yè)APP缺少原生機理模型的支撐。據(jù)統(tǒng)計，目前我國有超過1萬個工業(yè)APP，但其中約30%的工業(yè)APP無任何機理模型，這極大地限制了APP向專業(yè)化細分服務領域發(fā)展的能力。而且，目前市場上多數(shù)工業(yè)APP的主營業(yè)務依然集中在上云服務、數(shù)據(jù)管理等互聯(lián)網(wǎng)領域，跨行業(yè)服務的經(jīng)驗、技術和專業(yè)知識嚴重積累不足，約束了企業(yè)向制造業(yè)專業(yè)領域拓展業(yè)務。

三是國內尚未形成良好的開發(fā)生態(tài)。目前國內的工業(yè)APP和平臺的開發(fā)生態(tài)環(huán)境依然處于初生階段，對工業(yè)APP的內涵界定比較模糊，使不同企業(yè)甚至同一企業(yè)在不同時期對工業(yè)APP的理解不清晰、存在差異。另外，對商業(yè)模式的認知也比較混亂，尤其是以平臺形式提供服務的企業(yè)，大多還處于投入期，沒有到達收益期，業(yè)內也沒有形成標準化的交易模式、成熟的信用體系、信息安全保障體系等，使許多開發(fā)者望而卻步。再者行業(yè)內缺乏較好的開發(fā)激勵機制，針對企業(yè)外部的開發(fā)者，主流的合作模式還是先收取第三方開發(fā)者的相關費用，開發(fā)成功后分成項目收益。這種模式在開發(fā)社區(qū)成立初期，對外部開發(fā)群體的激勵嚴重不足。

從接口層看，標準不統(tǒng)一，互聯(lián)難度大。接口標準不統(tǒng)一主要包括三個方面。一是對不同設備的數(shù)據(jù)進行采集的協(xié)議標準不統(tǒng)一。目前國內對這類標準沒有一個明確的定義，不同的設備、生產(chǎn)機床都有自己特有的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，使數(shù)據(jù)采集的效率降低、難度增大。

二是設備之間的互聯(lián)以及設備接入平臺的接口不統(tǒng)一。設備與邊緣計算平臺連接的工業(yè)通信協(xié)議、無線通信協(xié)議等是實現(xiàn)現(xiàn)場設備接入平臺、數(shù)據(jù)格式轉換的“咽喉”，但不同工業(yè)場景、不同品牌和用途的設備的數(shù)據(jù)通信協(xié)議不同。據(jù)統(tǒng)計，目前一個行業(yè)內的協(xié)議數(shù)量累計可達上百種，主流協(xié)議也多達約40種，大大增加了設備之間以及設備與平臺互聯(lián)的難度。

三是行業(yè)之間的“接口”存在隱形隔閡，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與制造企業(yè)之間的跨界合作變得困難。目前國內的制造業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的跨界合作多數(shù)集中在企業(yè)運營管理、交易、金融等外圍環(huán)節(jié)，生產(chǎn)、研發(fā)、流程監(jiān)控等核心環(huán)節(jié)的合作實踐不夠普遍。一方面是由于大部分制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)之間存在較高的技術壁壘。除去通用性的互聯(lián)網(wǎng)平臺服務，制造業(yè)門類繁多，不同的細分行業(yè)或企業(yè)之間的需求存在很強的特異性，且越靠近產(chǎn)業(yè)鏈的上游，這種特異性越強。出于成本、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)研發(fā)能力等條件的制約，許多制造業(yè)企業(yè)的實際需求難以滿足。另一方面則是由于對制造業(yè)進行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)改造具有研發(fā)成本高、效益回收慢的特點，與消費互聯(lián)網(wǎng)相比劣勢明顯，致使部分專業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)無意付出額外的資金、人員涉足該領域。

推進我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)變革的路徑和保障措施

制造業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合，可以實現(xiàn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的互聯(lián)互通，進而推動資源配置的優(yōu)化，大幅提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，最終達到提升經(jīng)濟效益的目的。當前我國制造業(yè)正處于轉向高質量發(fā)展的關鍵時期，面對更加復雜、更加專業(yè)和更加細致的企業(yè)需求，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)必須選擇符合國情和行業(yè)實際的路徑務實推進變革，才能更好地幫助制造業(yè)實現(xiàn)提升經(jīng)濟效益和產(chǎn)業(yè)競爭力的目標。為此，需要從平臺系統(tǒng)架構的視角出發(fā)，精確把握每層架構中存在的難點、痛點，以尋找正確的變革路徑。在歸納分析各層架構主要問題的基礎上，提出以下推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)變革的三條主要路徑以及相應的保障措施。

做強核心層：突破尖端核心技術，發(fā)展基礎性、通用性技術。我國制造業(yè)整體數(shù)字化和信息化水平較低，中小企業(yè)眾多且發(fā)展差異較大，仍然處于工業(yè)“2.0”“3.0”階段的企業(yè)眾多，極大制約了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應用，很難使廣大中小企業(yè)在短時間內完成信息化、智能化改造。在這種現(xiàn)狀下，應采取一種由表及里、逐步做強的發(fā)展路徑，即從最基本的“生產(chǎn)上云”改造入手，逐漸開展企業(yè)運營的信息化改造和生產(chǎn)制造的智能化改造，并同步推進核心技術的研發(fā)突破。這樣既可以滿足我國制造業(yè)轉型升級的要求，又符合我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展實際。

一是要積極推廣云制造、ERP、MES等基礎性技術和軟件在云端平臺的應用，幫助企業(yè)以較低的成本實現(xiàn)最基本的信息化改造。二是要推進通用工業(yè)機理模型、通用分析算法、通用工業(yè)微服務模塊等基礎性、通用性技術的研發(fā)和完善。通過建立機理模型、智能算法與工業(yè)微服務庫，提供可重復使用的分析算法、機理模型、微服務模塊等服務，可以有效利用核心層的特征實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。三是要重點突破邊緣智能、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)采集等方面的核心技術。構建自主研發(fā)的邊緣數(shù)據(jù)采集、邊緣計算體系，以提升設備接入平臺的能力，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的匯集;突破海量、異構、多源的工業(yè)大數(shù)據(jù)管理與分析技術，建立同時具備大數(shù)據(jù)轉換、清洗、存儲、分析挖掘能力的基礎性服務平臺，從而達到降低應用層研發(fā)成本、提升針對性服務能力的效果。

做精應用層：增強針對性，提高精準微服務能力。制造業(yè)高質量發(fā)展要求企業(yè)應具備滿足定制化和個性化需求的能力。相應地，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務制造業(yè)轉型的過程中，也需要具備滿足不同行業(yè)、不同企業(yè)、不同流程和不同場景的個性化需求的能力。近年來我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務平臺、工業(yè)APP數(shù)量增長迅速，但其中大量應用僅具備技術展示的功能，能夠付諸于實踐的場景十分有限，整體看目前應用層的實用性較差，使用效率較低。為解決這種現(xiàn)狀，需要拓展服務領域，同時增強應用的針對性和精準度，最終實現(xiàn)范圍經(jīng)濟。

一是緊密依托核心層的基礎性平臺，降低開發(fā)成本，建立提供更專業(yè)服務的行業(yè)級平臺。這種平臺需要具備豐富的行業(yè)知識，對行業(yè)運行和組成信息的掌握要更加全面。同時，還需要具備一定的匯聚數(shù)據(jù)和資源的能力，即通過戰(zhàn)略合作、自主采集甚至購買的方式，將上層基礎性平臺的算法和模型，以及政策、金融、人才和行業(yè)發(fā)展等領域的數(shù)據(jù)匯入平臺，并通過對數(shù)據(jù)的應用和管理，進一步提供更加專業(yè)和豐富的服務。二是以行業(yè)級平臺為依托，在下游進一步建立面對特定場景、提供個性化微服務為主的企業(yè)級平臺和工業(yè)APP。這需要平臺和APP掌握更加專業(yè)化的技術、知識、經(jīng)驗和模型等工業(yè)原理，與用戶企業(yè)的設備提供方、軟件提供方、標準制定方以及同時提供其他服務的ICT企業(yè)之間建立起良性的合作機制，并結合具體應用場景，為企業(yè)用戶提供優(yōu)質的微服務。三要建立機制完備的工業(yè)APP開發(fā)者開源社區(qū)，以促進工業(yè)APP發(fā)展的良性循環(huán)。開發(fā)者社區(qū)可以匯聚企業(yè)和外部的個人開發(fā)者，圍繞繁雜的企業(yè)需求開發(fā)一系列工業(yè)APP，之后再由其他開發(fā)者結合具體使用情況進行迭代開發(fā)，從而促進工業(yè)APP的海量產(chǎn)出和持續(xù)迭代升級。

規(guī)范接口層：建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標準化體系。接口缺乏統(tǒng)一性會極大降低設備與平臺之間、企業(yè)內部之間、上下游產(chǎn)業(yè)鏈之間、不同領域之間的互聯(lián)水平，導致信息和數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)集成和共享，形成“信息孤島”。而推進接口標準的統(tǒng)一化則可以解決多類型設備同時接入、多源數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一、海量數(shù)據(jù)管理及邊緣計算等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心問題。因此可以說，接口層各主體的統(tǒng)一化進程是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)變革能否成功的關鍵所在，主要應從以下三個方面開展：

一是推進通訊協(xié)議的標準化進程。對標目前國際上主流的OPC通訊協(xié)議、Modbus通訊協(xié)議和CAN等多源數(shù)據(jù)解析技術，加快研制以時間敏感網(wǎng)絡技術為基礎的TSN（時間敏感網(wǎng)絡）+OPC UA（OPC統(tǒng)一架構）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議標準，以打破碎片化的通訊協(xié)議格局，統(tǒng)一領域內數(shù)據(jù)鏈路的服務標準，打通工業(yè)互聯(lián)互通的最后一公里。二是推進標識標準的統(tǒng)一。規(guī)范工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識的編碼、存儲和采集標準，以識別不同的機器設備和算法等虛擬對象;規(guī)范標識的解析標準，使每個標識編碼背后的數(shù)據(jù)和信息相互關聯(lián)起來;規(guī)范標識的交互處理標準，以實現(xiàn)對標識所關聯(lián)數(shù)據(jù)的處理操作。三是推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用領域各項標準的統(tǒng)一。具體包括用于規(guī)范工業(yè)APP的開發(fā)方法、參考架構、應用評價、應用模式、產(chǎn)權問題等方面的開發(fā)、應用、體制標準;規(guī)范各行業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用領域的指導準則、技術標準、管理規(guī)范等的行業(yè)應用標準;規(guī)范設備、控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、平臺、工業(yè)APP等各方面的安全標準。

推動變革的保障措施。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎薄弱，同時整個產(chǎn)業(yè)的建設具有投入大、周期長、受益慢的特點，因此，在推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)變革的關鍵時期，需要從政策扶持、環(huán)境營造、人才技術支撐、安全保障等各方面采取相應保障措施，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高質量發(fā)展營造良好的外部環(huán)境。

在政策扶持方面，要制定完善的財稅、金融等激勵優(yōu)惠政策。明確財政資金的使用方向，保證?？顚Ｓ茫瑫r切實減輕工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的稅費負擔。要加強產(chǎn)融合作和金融監(jiān)管，正確引導金融資本的流向，精準對接企業(yè)需求與金融服務，同時要進一步明確制造業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與金融業(yè)之間的關系，防止出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)“空心化”趨勢。

在發(fā)展環(huán)境營造方面，要加強政府引導，完善相關服務體系和監(jiān)管體系。對于老舊的或現(xiàn)存不適用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的服務體系和監(jiān)管體系，要創(chuàng)新思路，盡快建立健全數(shù)字化、專業(yè)化、針對性強的服務體系，同時建立能夠防風險、保安全、兜底線、明責任的全新監(jiān)管體系，努力營造支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的良好外部環(huán)境。

在人才和技術支撐方面，建立完整的人才分層培養(yǎng)和供給體系，在大力培養(yǎng)高端研發(fā)人才和復合型人才的同時，重視技術型、操作型工人以及營銷管理人員的專業(yè)培訓;發(fā)揮政府作用，強化產(chǎn)學研合作，充分調動各領域科研人員、技術人員、操作工人和管理人員的積極性和創(chuàng)造力進行協(xié)同創(chuàng)新，盡快突破技術瓶頸，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)變革提供技術保障。

在安全保障方面，加快構建完備的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保護機制，完善安全保障頂層設計，鼓勵推進安全芯片、漏洞防護、監(jiān)測預警等方面的技術研發(fā)，增強平臺和APP的數(shù)據(jù)安全保障能力，以提升應用的可信力。

（本文系中國社會科學院哲學社會科學創(chuàng)新工程項目“工業(yè)技術趕超的戰(zhàn)略與路徑研究”的階段性成果，項目編號：GJSCX2018-01;中國社會科學院大學研究生院博士研究生李載馳對本文亦有貢獻）

參考文獻

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，2018，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書（2017）》，http：//www.miit.gov.cn/n973401/n5993937/n5993968/c6002326/content.html。

羅軍舟、何源、張?zhí)m等，2020，《云端融合的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系結構及關鍵技術》，《中國科學：信息科學》，第50期。

李君、邱君降，2019，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的演進路徑、核心能力建設及應用推廣》，《科技管理研究》，第39卷第13期。

李燕，2019，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展的制約因素與推進策略》，《改革》，第10期。

閆敏、張令奇、陳愛玉，2016，《美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展啟示》，《中國金融》，第3期。

余曉輝，2016，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與我國的機遇》，《經(jīng)濟研究參考》，第13期。

余曉暉、劉默、蔣昕昊等，2019，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0》，《計算機集成制造系統(tǒng)》，第25卷第12期。

楊震、張東、李潔、張建雄，2017，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的標識解析技術》，《電信科學》，第33卷第11期。

夏志杰，2018，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系框架與關鍵技術——解讀〈工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：體系與技術〉》，《中國機械工程》，第29卷第10期。

Wheelwright， S. C. and Clark， K.B.， 1992， "Creating project plans to focus product development"，? Harvard Business Review， 70（2）.

Carliss Y. Baldwin and Jason C. Woodard， 2009， "The architecture of platforms： a unified view"， Platforms， Markets and Innovation.

Rochet， J.-C. and Tirole， J.， 2003， "Platform competition in two-sided markets"， Journal of the European Economic Association， 1（4）.

Meyer， M.H. and Lehnerd， A.P.， 1997， The power of Product Platforms： Building Value and Cost Leadership， New York： Free Press.

Whitney， D. （chair） and the ESD Architecture Committee， 2004， The influence of architecture in engineering systems.

責 編/馬冰瑩