趙敏，劉俊艷，朱鐸先

（1.英諾維盛（北京）新技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100083；2.青島科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，山東青島 266061；3.機(jī)智互聯(lián)（北京）科技有限公司，北京 100085）

一、前言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是賦能工業(yè)企業(yè)、推動工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。2022年《政府工作報(bào)告》再次強(qiáng)調(diào)，加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。近年來，隨著我國制造業(yè)領(lǐng)域智能制造轉(zhuǎn)型升級步伐不斷加快，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在各地得到快速發(fā)展，逐漸成為業(yè)內(nèi)學(xué)者研究的熱點(diǎn)議題。

國內(nèi)學(xué)者對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研究，從技術(shù)層面看集中于網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全和數(shù)據(jù)等功能體系，涉及對平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)體系、安全、評價指標(biāo)等方面。相關(guān)研究內(nèi)容包括：提出面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，涵蓋基礎(chǔ)共性、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、平臺、安全等方面[1]；從技術(shù)角度對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)涉及的設(shè)備、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)等要素給出理論說明[2]；從技術(shù)角度提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基本概念，分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)[3,4]；構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺評價指標(biāo)，以期通過評價指標(biāo)的建立指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺良性發(fā)展[5]；從加強(qiáng)核心技術(shù)的自主研發(fā)與應(yīng)用的角度出發(fā)，提出企業(yè)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主體，要進(jìn)一步完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等[6]。在應(yīng)用層面，相關(guān)研究主要集中在消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)融通發(fā)展方面。相關(guān)研究內(nèi)容涵蓋：在對國內(nèi)平臺型企業(yè)如海爾COSMOPlat、浪潮云、阿里云進(jìn)行分析對比的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺特征，并提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)端內(nèi)容有待進(jìn)一步深入研究[7,8]；從分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)機(jī)供應(yīng)鏈創(chuàng)新結(jié)構(gòu)與運(yùn)作模式、航空裝備復(fù)雜協(xié)同制造、流程工業(yè)智能化制造等方面的應(yīng)用出發(fā)，凝練了適用于中小企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)與模型[9～11]；從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)視角提出制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的生態(tài)治理邏輯，并指出這不僅是企業(yè)供應(yīng)鏈生態(tài)，更是從企業(yè)、政府兩個方面解讀轉(zhuǎn)型升級的生態(tài)構(gòu)成[12]；提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可促進(jìn)資本配置結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)價值共創(chuàng)[13,14]。

整體來看，已有研究普遍闡釋了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的較好功能性，但以企業(yè)視角尤其是中小企業(yè)視角來解讀如何逐步實(shí)現(xiàn)該類功能的研究還需深入。特別是聚焦工業(yè)現(xiàn)場，以管理升級為導(dǎo)向，對同時適用于中小工業(yè)企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)技術(shù)應(yīng)用的基本原理、要素構(gòu)成，如何嫁接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展機(jī)理，都需要深入研究。本文聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)屬性，通過構(gòu)建全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型，厘清工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)第二產(chǎn)業(yè)升級的基本原理，總結(jié)其應(yīng)用實(shí)施的方法論，并將研究成果外溢到第一、第三產(chǎn)業(yè)（如農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、物流、交通等）的融合過程。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型再認(rèn)知

（一）國內(nèi)外現(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考模型及對比分析

鑒于國情、發(fā)展階段及目標(biāo)不同，各國對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型的定義和實(shí)施，因工業(yè)基礎(chǔ)條件不同而各有差異。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織將智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)劃歸為同類事物，通常將德國的工業(yè)4.0 參考架構(gòu)模型（RAMI4.0），美國的智能制造生態(tài)系統(tǒng)（SMS）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（IIRA），日本的工業(yè)價值鏈參考價格（IVRA）等放在一起來對比研究。國內(nèi)外常見的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)模型有13 種（見表1）。

表1 國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)參考模型概況

在現(xiàn)有的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型中，德國、美國、日本的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型的構(gòu)建思想和標(biāo)準(zhǔn)約束技術(shù)路徑等尤為值得學(xué)習(xí)與借鑒。表2列出了對5種典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考模型的對比分析情況。

表2 典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考模型對比

（1）德國的RAMI4.0 是以數(shù)字化工廠為核心，有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆謱庸芾淼慕Y(jié)構(gòu)，以強(qiáng)大工業(yè)生態(tài)基礎(chǔ)、工業(yè)3.0 左右的數(shù)字化水平、較多標(biāo)準(zhǔn)（約700 項(xiàng)）約束為實(shí)施起點(diǎn)，對尚未完成工業(yè)化、數(shù)字化水平參差不齊、質(zhì)量意識普遍不強(qiáng)的我國企業(yè)來說，大多數(shù)企業(yè)尤其是絕大多數(shù)中小企業(yè)尚不具備應(yīng)用該模型的條件。

（2）美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）推出的SMS模型，將產(chǎn)品生命周期、工廠生命周期、訂單生命周期作為3個維度，交匯點(diǎn)在“制造金字塔”上，強(qiáng)調(diào)基于標(biāo)準(zhǔn)來建立“智能制造生態(tài)系統(tǒng)”。該模式適用于標(biāo)準(zhǔn)較為完備的大型企業(yè)，要求具有較好的生命周期管理類工業(yè)軟件基礎(chǔ)。我國很多企業(yè)尤其是中小企業(yè)沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或不遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且信息技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，很難采用該模型。

（3）IIRA模型是由美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）提出的一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)模型，曾經(jīng)與RAMI 4.0 進(jìn)行對標(biāo)。IIRA 比較強(qiáng)調(diào)架構(gòu)，適用于IIC 成員和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)社區(qū)架構(gòu)師進(jìn)行操作，實(shí)施基礎(chǔ)要求企業(yè)具備良好的標(biāo)準(zhǔn)和信息技術(shù)基礎(chǔ)，同樣也不適用于絕大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)。

（4）日本IVRA 模型是唯一一個將人作為一種特殊資源納入資產(chǎn)維度的模型，并且加入了管理學(xué)的計(jì)劃、實(shí)施、檢查、行動（PDCA）戴明環(huán)。這是由于日本企業(yè)長期形成了以人為本的雇傭文化、對人機(jī)關(guān)系的深入理解和企業(yè)無處不在的精益思想。我國企業(yè)普遍存在一定的管理短板和粗放式經(jīng)營，致使無法直接套用該模型。

（5）我國提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0，給出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能框架、技術(shù)體系及實(shí)施框架，從技術(shù)角度解構(gòu)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。但該架構(gòu)略顯復(fù)雜，對于大型企業(yè)來說，理解起來尚不容易，對于中小微企業(yè)來說，他們普遍缺乏架構(gòu)概念，理解起來難度更大。

模型是企業(yè)實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的地圖，適合我國國情、企情的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型能讓企業(yè)明確方向，快速找到實(shí)施切入點(diǎn)和實(shí)施路徑。為此，學(xué)習(xí)和借鑒世界先進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型的優(yōu)秀頂層設(shè)計(jì)思想，如德國、美國、日本，汲取其技術(shù)精華和共性要素（三維模型、強(qiáng)調(diào)生態(tài)等），剔除其不適用部分，是構(gòu)建我國自主工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型的出發(fā)點(diǎn)和立足點(diǎn)。

此外，除借鑒德國、美國、日本等既有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)外，我們在構(gòu)建適合我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型時，還需要辨識和澄清工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)若干認(rèn)知誤區(qū)。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知誤區(qū)辨析

1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并非僅是信息基礎(chǔ)設(shè)施

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”等工業(yè)端的技術(shù)聯(lián)接，也不僅是其運(yùn)行機(jī)理的映射，還包含了這些工業(yè)端的管理關(guān)系、工藝關(guān)系、生產(chǎn)組織、上下游實(shí)體供應(yīng)鏈等關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的映射。工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)一直與其所依附的工業(yè)端發(fā)生著密不可分的高頻互動，以復(fù)雜的數(shù)據(jù)種類映射著更為復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)按照所映射的工業(yè)現(xiàn)場關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞、穿透和加載，按照給定工業(yè)機(jī)理模型和算法進(jìn)行計(jì)算、分析和推理，最后做出解決工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際問題的業(yè)務(wù)決策/預(yù)測。

從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所具有的上述工業(yè)屬性來看，不能僅將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)看作是與大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）、第五代移動通信（5G）等新一代信息與通信技術(shù)（ICT）同類的新型“信息基礎(chǔ)設(shè)施”，而應(yīng)該同時將其看作是新型“工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施”。

2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并非僅是物聯(lián)網(wǎng)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，物理實(shí)體正在越來越大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是基于工業(yè)以太網(wǎng)/工控網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而建立的工業(yè)原生互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?！肮I(yè)現(xiàn)場+工業(yè)端”既是產(chǎn)生問題的本體和土壤，也是解決問題的資源和抓手。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聚焦工業(yè)領(lǐng)域，以工業(yè)現(xiàn)場的“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”等工業(yè)端為基本資源和聯(lián)接、賦能對象，具有較強(qiáng)的工業(yè)屬性；而物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接范圍更廣，主要聯(lián)接的是不具備工業(yè)屬性的實(shí)物端，二者有較大區(qū)別。

3.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并非僅是技術(shù)網(wǎng)絡(luò)

原生互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是自然界一種超越技術(shù)的客觀存在，如星球之間存在引力網(wǎng)、生物之間存在生態(tài)網(wǎng)、人際之間存在關(guān)系網(wǎng)、企業(yè)之間存在協(xié)作網(wǎng)等，這些網(wǎng)絡(luò)并非是由于技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展后才建立的，而恰恰是技術(shù)網(wǎng)絡(luò)不斷學(xué)習(xí)、模仿客觀存在的原生互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并且與其不斷疊加、融合，才發(fā)展到了今天的技術(shù)高度。通過對近年來實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該行業(yè)的企業(yè)實(shí)體關(guān)系網(wǎng)絡(luò)較發(fā)達(dá)時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平也較高（如經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)的電力和輕工行業(yè)，穩(wěn)居全國榜首）。因此，研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型不能只談技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，僅憑技術(shù)視角，中小企業(yè)所具有的地域協(xié)作網(wǎng)、家族關(guān)系網(wǎng)、鄉(xiāng)土合作網(wǎng)等實(shí)體關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，也應(yīng)該是研究重點(diǎn)。而在國內(nèi)外現(xiàn)有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型中，未見到對企業(yè)實(shí)體關(guān)系網(wǎng)的研究內(nèi)容。

4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并非僅是大企業(yè)的領(lǐng)地

目前，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑主要是：大企業(yè)自建平臺，中小企業(yè)上云。大企業(yè)擁有資金、人才、企業(yè)經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢，但是并非只有大企業(yè)才能建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，中小微企業(yè)也可以根據(jù)自身的需求建設(shè)適合自身的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，且在細(xì)分領(lǐng)域借助他們獨(dú)特的企業(yè)實(shí)體協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地。

綜上所述，當(dāng)前，我國亟需探索出既體現(xiàn)國內(nèi)外先進(jìn)工業(yè)思維，同時又符合國情、企情的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自主模型，形成一個引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)、集成和運(yùn)行的生態(tài)體系框架，兼顧大、中、小、微企業(yè)，使其按照各自需求建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)模型構(gòu)建及機(jī)理

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)是指與工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域所有工業(yè)要素（工業(yè)實(shí)體、資源、數(shù)據(jù)、知識等）相互作用所形成的新工業(yè)網(wǎng)絡(luò)以及在其價值鏈上的諸多利益攸關(guān)方，基于數(shù)智化技術(shù)，按照共融、共生、共贏的原則所形成的動態(tài)有機(jī)整體。本文通過比較分析多個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考模型，提煉出“三維+生態(tài)”共性特點(diǎn)，首創(chuàng)提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)模型（IIEM）的概念，并以“數(shù)據(jù)+知識”作為價值驅(qū)動，創(chuàng)建了具有普適性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模型，即IIEM（見圖1）。通過辨識工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)疊加企業(yè)實(shí)體關(guān)系網(wǎng)的良好效果，以“實(shí)體+資源”為聯(lián)接要素，消除企業(yè)普遍存在數(shù)據(jù)與信息“孤島”。

圖1 IIEM結(jié)構(gòu)圖

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)模型的構(gòu)成要素

1.工業(yè)實(shí)體

工業(yè)實(shí)體由企業(yè)實(shí)體、產(chǎn)品實(shí)體構(gòu)成，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的第一類核心要素。工業(yè)實(shí)體以獨(dú)立的企業(yè)實(shí)體存在于市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的企業(yè)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)體系中，以按期交付優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品實(shí)體來體現(xiàn)企業(yè)價值。無形且剛性的產(chǎn)品制造需求以訂單形式驅(qū)動并串聯(lián)了上下游企業(yè)實(shí)體，形成實(shí)體流，以實(shí)體維予以描述。

2.資源

資源是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)不可缺失的第二類核心要素，“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”構(gòu)成了企業(yè)的資源網(wǎng)絡(luò)體系。產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效完成過程是資源匯聚、工藝實(shí)現(xiàn)、產(chǎn)品價值持續(xù)提升乃至企業(yè)價值提升的過程。其間，訂單驅(qū)動資源不斷動態(tài)流動，不斷改變資源的屬性，形成了資源流，以資源維予以描述。

3.數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)構(gòu)成的第三類核心要素。產(chǎn)品作為價值載體，其增值過程以數(shù)據(jù)形式與企業(yè)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)、資源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，映射了工業(yè)實(shí)體，融合了資源加載下的產(chǎn)品價值流，在不同生命周期階段和不同層級精確映射、流轉(zhuǎn)、應(yīng)用，構(gòu)成了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系，形成數(shù)智流，以數(shù)智維予以描述。

4.知識

知識是構(gòu)成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的第四類核心要素。用知識構(gòu)建機(jī)理模型和數(shù)據(jù)模型，支持人和機(jī)器決策，解決特定問題，是人與客觀世界相互作用的基本邏輯和方法。知識是數(shù)據(jù)、信息經(jīng)過重構(gòu)和升維的產(chǎn)物，數(shù)字化知識與數(shù)據(jù)流同流共生。數(shù)據(jù)流穿透企業(yè)實(shí)體壁壘，知識指導(dǎo)人和機(jī)器正確做事。承載數(shù)字化知識的數(shù)據(jù)流即數(shù)智流。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)

IIEM 是“三維四流六層”結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)以工業(yè)實(shí)體為中心來規(guī)劃、建立和運(yùn)行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，如圖1所示。

三維，即實(shí)體維、資源維和數(shù)智維，從3 個維度解析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)體系、資源網(wǎng)絡(luò)體系及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系所疊加形成的生態(tài)系統(tǒng)。其中，實(shí)體維是一種由企業(yè)實(shí)體與產(chǎn)品實(shí)體共同組成的綜合維度，反映了企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)運(yùn)行和企業(yè)外部業(yè)務(wù)合作實(shí)際情況以及產(chǎn)品在不同階段、不同企業(yè)的屬性變化情況，如上游企業(yè)的終端產(chǎn)品是下游企業(yè)的原材料或零部件。實(shí)體維的建立超越了僅考慮企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)互通的常規(guī)做法，直接引導(dǎo)企業(yè)著眼于企業(yè)實(shí)體之間的互聯(lián)互通。

四流，即實(shí)體流、資源流、數(shù)智流和動態(tài)價值流。在“三維”上都有表達(dá)本維度業(yè)務(wù)特征的流，三流合一構(gòu)成了動態(tài)價值流?！八牧鳌钡牧鲃芋w現(xiàn)多維度下的價值流動機(jī)理。資源流的構(gòu)成是工業(yè)現(xiàn)場最常見的“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”等要素，適合我國企業(yè)情境，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)常見聯(lián)接要素。按照制造業(yè)的基本邏輯，如圖1中實(shí)體維和資源維箭頭方向所示，實(shí)體流和資源流朝著最終產(chǎn)品來流動、匯聚和增值。

六層，即物理層、比特層、數(shù)據(jù)層、信息層、知識層和決策層?！傲鶎印逼饰隽藬?shù)智流在不同層級的價值形態(tài)，以比特對物理層不斷進(jìn)行數(shù)字化解構(gòu)，以重構(gòu)升維、解構(gòu)降維的方式，揭示企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型的本質(zhì)與路徑。

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)模型的運(yùn)行機(jī)理

1.市場需求串聯(lián)下的實(shí)體流運(yùn)行機(jī)理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并非僅在企業(yè)自身范圍內(nèi)建設(shè)和應(yīng)用，企業(yè)實(shí)體之間的協(xié)作關(guān)系尤為重要，這是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵。無形且剛性的需求以訂單形式串聯(lián)了供應(yīng)鏈，凸顯一個企業(yè)實(shí)體與外部實(shí)體之間的密切合作關(guān)系，構(gòu)成了實(shí)體之間的數(shù)字經(jīng)濟(jì)關(guān)系。

實(shí)體一詞有兩層意思，一是指企業(yè)實(shí)體，二是供應(yīng)鏈上的產(chǎn)品實(shí)體。從企業(yè)實(shí)體角度來看，以供應(yīng)商、制造商、銷售商、用戶/維修商為不同代表，在數(shù)智化技術(shù)的支持下，企業(yè)實(shí)體之間形成了豐富多元的合作生態(tài)，構(gòu)成融合共生的“供應(yīng)鏈網(wǎng)”體系。從產(chǎn)品實(shí)體角度來看，以原材料、產(chǎn)成品、商品、在用品為產(chǎn)品實(shí)體的不同形態(tài)，表達(dá)了產(chǎn)品在產(chǎn)品生命周期、工廠生命周期和訂單生命周期中的不同環(huán)節(jié)的階段性成果；產(chǎn)品實(shí)體從原材料開始，按照工藝要求加工成產(chǎn)成品，經(jīng)由銷售網(wǎng)絡(luò)把商品交付到最終用戶，成為在用品，進(jìn)入日常使用和維護(hù)階段。無論是企業(yè)實(shí)體的不同代表，還是產(chǎn)品實(shí)體的不同形態(tài)，這四類企業(yè)代表、四種產(chǎn)品形態(tài)，貫穿了產(chǎn)品生命周期、工廠生命周期和訂單生命周期，是所有企業(yè)實(shí)體必備的基本生產(chǎn)過程和產(chǎn)品實(shí)體的流轉(zhuǎn)增值過程。

在實(shí)體維上，企業(yè)實(shí)體未來核心競爭能力包括各企業(yè)實(shí)體之間供需關(guān)系的準(zhǔn)確銜接、產(chǎn)品實(shí)體形態(tài)增值變化與順暢流動以及企業(yè)實(shí)體對“供應(yīng)鏈網(wǎng)”控制能力。以往的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究更多地把研究重點(diǎn)放在了對“機(jī)-料-法-環(huán)-測”聯(lián)接上，欠缺對人的聯(lián)接考慮，包括如何聯(lián)接人的操作技能、人的管理狀態(tài)以及由人形成的企業(yè)協(xié)作關(guān)系。

2.產(chǎn)品價值加載過程的資源流運(yùn)行機(jī)理

資源維描述了企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營和管理所需的“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”資源的屬性變化與流動狀態(tài)。產(chǎn)品實(shí)體，不管其處于原材料、在研品、在制品、產(chǎn)成品、商品還是在用品階段，都需要由其所有者（供應(yīng)商、制造商、銷售商、用戶/維修商）來配置各種資源，支持該產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、使用與維護(hù)。

技術(shù)含量和管理水平越來越高的“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”，構(gòu)成了支持企業(yè)生產(chǎn)、確保產(chǎn)品質(zhì)量、配置各種資源的強(qiáng)大的資源流，而且這些術(shù)語高度適配中國企業(yè)工作語境。

“人”作為特殊資源，可從“人體、人腦、人智、群智”4 個層面進(jìn)行理解和貫通，將其融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。“人體”作為生產(chǎn)力，成為完成產(chǎn)品工藝過程的人力資源載體，與機(jī)器進(jìn)行協(xié)作；“人腦”與人體精密配合，判斷、優(yōu)化體力勞動與人機(jī)協(xié)同勞動成果；“人智”則是將人的智力思考過程，以數(shù)字化知識形式融入IIEM 的知識層，通過知識復(fù)用支持?jǐn)?shù)字化決策；“群智”是將多人組成的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品增值的生產(chǎn)組織形式以及管理制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，精確映射到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，既發(fā)揮數(shù)字化系統(tǒng)的調(diào)控力，又充分釋放人的創(chuàng)造力。

3.BDIKW模型支撐數(shù)智流運(yùn)行機(jī)理

數(shù)據(jù)-信息-知識-智慧（DIKW）模型分為數(shù)據(jù)（D）、信息（I）、知識（K）、智慧（W）4 個層次。本文在DIKW 模型的基礎(chǔ)上，提出了數(shù)字化BDIKW 模型。以ASCII 碼為依據(jù)，以比特層（B）作為“數(shù)字化底座”來解構(gòu)和重構(gòu)傳統(tǒng)的DIKW模型，形成了“萬物源自比特”“數(shù)字化一切可以數(shù)字化事物”的數(shù)字化方法論。BDIKW 模型由比特（B）層、數(shù)字化數(shù)據(jù)（D）層、數(shù)字化信息（I）層、數(shù)字化知識（K）層、數(shù)字化決策（W）層構(gòu)成。其中，數(shù)字化決策層是由類人的機(jī)器智能做出決策/預(yù)測，或者人機(jī)共同做決策/預(yù)測。物理層由實(shí)體維和資源維組成，表示工業(yè)實(shí)體。工業(yè)實(shí)體映射到BDIKW 模型中，BDIKW 模型中的大數(shù)據(jù)、AI、5G、工業(yè)軟件等ICT要素為工業(yè)實(shí)體賦能（見圖2）。

圖2 數(shù)智維上的BDIKW模型

比特是數(shù)字化編碼符號，而符號的結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是語義結(jié)構(gòu)局部映射[15]。如機(jī)械傳動過程、數(shù)控機(jī)床、自動化生產(chǎn)線，從感知到處理、反饋、控制都是語義的?！胺?語義”構(gòu)成了人類交流媒介，遵循BDIKW 模式運(yùn)行，引導(dǎo)人造系統(tǒng)走向智能。從符號到語義，從知識到智能，BDIKW 模型中的諸要素遵循“比特?數(shù)據(jù)?信息?知識?決策”數(shù)字化認(rèn)知過程，不斷自底向上重構(gòu)/升維，實(shí)現(xiàn)價值升級，或者自頂向下解構(gòu)/降維，實(shí)現(xiàn)廣義檢索。BDIKW 模型解析并闡明了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基本工作原理。大數(shù)據(jù)、AI、5G、工業(yè)軟件、數(shù)字孿生等ICT要素同樣也遵循BDIKW模型的運(yùn)行。

4.三流合一的動態(tài)價值流運(yùn)行機(jī)理

企業(yè)實(shí)體之間業(yè)務(wù)往來、需求傳遞、訂單驅(qū)動、供應(yīng)鏈互動，形成了實(shí)體流，并沿實(shí)體維流動；承載市場需求的產(chǎn)品，以訂單積聚，驅(qū)動“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”資源流，沿資源維流動；穿透企業(yè)實(shí)體壁壘的數(shù)字化數(shù)據(jù)/信息/知識匯聚成為數(shù)智流，沿?cái)?shù)智維流動，不斷數(shù)字化、解構(gòu)和優(yōu)化重構(gòu)物理層；三流合一匯聚成動態(tài)價值流，映射了實(shí)體關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、資源網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行邏輯（見圖3）。

圖3 IIEM中的動態(tài)價值流流動機(jī)理

訂單是企業(yè)實(shí)體運(yùn)行管理和開展業(yè)務(wù)活動的關(guān)鍵驅(qū)動力。在上下游企業(yè)實(shí)體需求達(dá)成的過程中，依附于供應(yīng)鏈載體的無形且剛性的產(chǎn)品制造需求，在云計(jì)算、5G、大數(shù)據(jù)所形成的數(shù)智流的承載下，以訂單形式強(qiáng)力驅(qū)動制造資源的流動，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)體的達(dá)成、價值的增值及變現(xiàn)。

在IIEM 模型中，上下穿梭、跨層、跨域流動的數(shù)智流本質(zhì)是“價值”在不同層級、不同維度的流動、交互與賦能。動態(tài)價值流是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要管控、配置和優(yōu)化的關(guān)鍵對象。對動態(tài)價值流的掌控，是工業(yè)企業(yè)實(shí)體融入數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要能力。

動態(tài)價值流以數(shù)據(jù)形式穿透了企業(yè)邊界，交匯了不同生命周期，拓寬了價值覆蓋范圍，加快了決策迭代頻度，以個性化、短交期、高價值的產(chǎn)品交付，提升企業(yè)實(shí)體在全業(yè)務(wù)鏈、全價值鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈上的核心競爭力。

IIEM 給企業(yè)帶來的最大好處是未來可以將其融入在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，在用戶無感的情況下應(yīng)用該模型。筆者在自己開發(fā)的“產(chǎn)品化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”平臺中已經(jīng)初步驗(yàn)證了這一點(diǎn)[16]。

四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)模型的應(yīng)用

本文以青島迦南美地家居用品有限公司（簡稱“迦南美地”）為例，具體闡述IIEM的實(shí)施路徑與基本步驟。

（一）生態(tài)定位，選擇合作伙伴

迦南美地是一家中小型傳統(tǒng)家紡企業(yè)，企業(yè)利潤薄弱且勞動密集。消費(fèi)者的個性化定制需求通過企業(yè)間合作網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給迦南美地，這讓其訂單結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，多品種、小批量訂單越來越多，倒逼迦南美地將單打獨(dú)斗的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閲@其訂單交付的整體供應(yīng)鏈上的協(xié)同與快速響應(yīng)。

在實(shí)體維，迦南美地通過盤點(diǎn)其供應(yīng)鏈上下游企業(yè)如紗線廠、染廠、產(chǎn)品維修服務(wù)商乃至客戶的戰(zhàn)略合作意向，選擇可以互信互利、共享數(shù)據(jù)的緊密合作伙伴；根據(jù)訂單流動與增值路徑，制定在實(shí)體維上可以準(zhǔn)確對接的產(chǎn)品研制、生產(chǎn)與服務(wù)規(guī)劃，將韌性供應(yīng)鏈網(wǎng)構(gòu)建在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，并根據(jù)合作伙伴關(guān)系開發(fā)客商管理生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模塊，成為其“產(chǎn)品化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”中的一個基本構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)既有實(shí)體關(guān)系的疊加融合。

（二）盤點(diǎn)資源，增長補(bǔ)短統(tǒng)籌

按照資源維引導(dǎo)，分析既有企業(yè)資源的長處與短板，盡可能將企業(yè)的“產(chǎn)品-人-機(jī)-料-法-環(huán)-測”等資源接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，明晰現(xiàn)有資源的時空位置、可用程度和安全性，判斷哪些資源能夠映射到數(shù)字空間，從而制定分階段、分目標(biāo)的企業(yè)數(shù)字化內(nèi)容，更好地統(tǒng)籌、優(yōu)化和配置資源。經(jīng)過分析，迦南美地認(rèn)為，首先應(yīng)該按照主要產(chǎn)品-工藝分類，實(shí)現(xiàn)絎機(jī)設(shè)備數(shù)字化、工人操作數(shù)字化，即“產(chǎn)品、人、機(jī)、法”的工藝數(shù)字化。

（三）載體轉(zhuǎn)化，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)貫通

以往迦南美地記錄數(shù)據(jù)/知識的載體通常為“人腦記憶+紙質(zhì)載體”的傳統(tǒng)載體形式，數(shù)據(jù)/知識的傳播性和復(fù)用性均受到時空限制，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)差錯。為此，迦南美地在數(shù)智維的啟發(fā)與引導(dǎo)下，大力提倡將傳統(tǒng)載體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電腦數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)在軟件賦能下，貫通企業(yè)各個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，沿著“比特?數(shù)據(jù)?信息?知識?決策”的數(shù)智維，不斷解構(gòu)、重構(gòu)原有業(yè)務(wù)模式，夯實(shí)適于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的數(shù)字化基礎(chǔ)。此外，迦南美地還著重培養(yǎng)員工用數(shù)據(jù)說話的職業(yè)素養(yǎng)，既強(qiáng)調(diào)用好生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，也重視用好人員管理的數(shù)據(jù)，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開展業(yè)務(wù)，從根本上消除數(shù)據(jù)傳遞障礙。

（四）知識驅(qū)動，人智機(jī)智齊升

充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上自動流動的數(shù)據(jù)和智能流動的知識，形成基于數(shù)據(jù)和知識的決策/預(yù)測，讓企業(yè)從管理層到員工一起用數(shù)據(jù)說話，改變傳統(tǒng)企業(yè)管理方式。智能流動的知識不僅能夠提升機(jī)器智能（機(jī)智），同時反哺企業(yè)員工，提升員工智能（人智）。具備新型人智的員工數(shù)量和質(zhì)量，將成為企業(yè)未來的競爭優(yōu)勢。

（五）管理升級，商業(yè)模式變革

迦南美地以數(shù)據(jù)和知識為生產(chǎn)要素，帶動了企業(yè)管理升級，形成了管理標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、人才標(biāo)準(zhǔn)，并由新建的“群智”團(tuán)隊(duì)向其供應(yīng)商乃至客戶輸出此標(biāo)準(zhǔn)。至此，迦南美地由制造型企業(yè)向生產(chǎn)型服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)變，帶動其供應(yīng)鏈生態(tài)伙伴共同提升，促進(jìn)商業(yè)模式變革，在IIEM下，正在著手實(shí)現(xiàn)：變“硬裝備”為“軟裝備”，變產(chǎn)品為服務(wù)，變對手為合作伙伴，找到新贏利點(diǎn)，形成新業(yè)態(tài)。經(jīng)過幾輪迭代，迦南美地工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)基本完成，帶動了其他合作伙伴的共同成長，近3年銷售額穩(wěn)步提升，驗(yàn)證了IIEM對中小微企業(yè)實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)性。

上述過程是一個基本實(shí)施步驟，其他企業(yè)可酌情選用或加入自己的步驟，建議在第四或第五步驟結(jié)束時，可以返回第一步驟，選擇更廣泛的生態(tài)合作伙伴，以共同富裕、包容性發(fā)展為原則，在本企業(yè)既有建設(shè)成果基礎(chǔ)上，幫助、帶動更多的合作伙伴一起建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“族群”，向著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)扎實(shí)邁進(jìn)。

五、結(jié)語

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理是實(shí)體企業(yè)共建生態(tài)、需求訂單驅(qū)動資源、資源匯聚數(shù)智決策、數(shù)據(jù)賦能價值流動和產(chǎn)品企業(yè)共升價值。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)既有的實(shí)體關(guān)系網(wǎng)疊加，將會有效提高應(yīng)用成功率。中、小、微企業(yè)可以在IIEM指導(dǎo)下，充分利用企業(yè)自身所具備的地域協(xié)作網(wǎng)、家族關(guān)系網(wǎng)、鄉(xiāng)土合作網(wǎng)在決策快、鏈路短、易部署等方面優(yōu)勢，基于“產(chǎn)品化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”解決方案，打造自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。IIEM具有一定的普適性，滿足企業(yè)根據(jù)企情選擇個性化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施路徑的需求。未來可將IIEM直接融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實(shí)現(xiàn)大、中、小、微企業(yè)都可以“用模型于無形之中”的理想目的，讓我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，真正形成生態(tài)系統(tǒng)，惠及億萬企業(yè)。今后，期待IIEM模型在更多的企業(yè)、行業(yè)進(jìn)行推廣驗(yàn)證，為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供借鑒。