唐國鋒,馮子鈺,李 丹,艾興政

(1.重慶工商大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院,重慶 400067;2.重慶工商大學(xué) 工商管理學(xué)院,重慶 400067;3.西南政法大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,重慶 401120;4.電子科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,四川 成都 611731)

0 引言

黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》強(qiáng)調(diào)要“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合,推動先進(jìn)制造業(yè)集群發(fā)展”。當(dāng)前,以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的第四次工業(yè)革命蓬勃興起與我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級形成歷史交匯,互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與工業(yè)制造技術(shù)正深度融合,不斷推動制造模式、產(chǎn)業(yè)組織方式、商業(yè)運行機(jī)制顛覆式創(chuàng)新,催生融合發(fā)展的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式、新業(yè)態(tài),為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級打造新動能、拓展新邊界。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,是制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的重要載體,已成為推動新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造業(yè)深度融合的橋梁和突破口。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念最早由美國通用電器公司于2012年11月在美國通用電氣(General Electric,GE)發(fā)布的白皮書《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》中首次提出的,其本質(zhì)是以機(jī)器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ),通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析,實現(xiàn)智能控制、運營優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式變革[1]。近年來,發(fā)達(dá)國家加快推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),如美國在先進(jìn)制造國家戰(zhàn)略中,將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)作為重點發(fā)展方向;德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略將網(wǎng)絡(luò)化制造作為核心;日本“互聯(lián)工業(yè)”戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)通過人、設(shè)備、技術(shù)等相互關(guān)聯(lián)向“社會5.0”目標(biāo)發(fā)展。我國高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實踐和發(fā)展,圍繞頂層設(shè)計、發(fā)展路徑等先后出臺了《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》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)及推廣指南》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺評價方法》等指導(dǎo)性文件。當(dāng)前,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展已經(jīng)由概念逐漸走向?qū)嵺`落地,政策體系不斷完善、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)日益成熟,在電子信息、機(jī)械、汽車、裝備、航空航天等制造業(yè)行業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用,正助力制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展。

自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念提出來以來,國內(nèi)外學(xué)者從不同角度、不同層面已展開較為深入的研究。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要有力的理論支持,為更好地為促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供有力智力支持,有必要深入探究國內(nèi)外有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的演進(jìn)過程、差異化特征。鑒于此,本文運用文獻(xiàn)計量工具對國內(nèi)外有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析,通過有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究發(fā)文量及趨勢、關(guān)鍵詞共現(xiàn)及演化趨勢、關(guān)鍵詞聚類分析,剖析國內(nèi)外相關(guān)研究的差異性,追溯演進(jìn)路徑,并對未來的研究方向進(jìn)行展望。

1 文獻(xiàn)檢索與研究方法

考慮到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的最早提出時間,本研究文獻(xiàn)檢索時間區(qū)間設(shè)定為2012年11月1日～2021年1月31日(數(shù)據(jù)采集時間為2021年2月1日)。本研究的國內(nèi)文獻(xiàn)檢索來源于CNKI中國全文數(shù)據(jù)庫(文獻(xiàn)類型為全部期刊),國外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)選自Web of Science核心集(文獻(xiàn)類型為Article or Review)、Elsevier Science(文獻(xiàn)類型為Research articles)、Engineering Village(文獻(xiàn)類型為Journal articles)、IEEE/IET Electronic Library(IEL) (文獻(xiàn)來源為Journal articles or Report reviews)等數(shù)據(jù)庫,以“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“Industrial Internet”為主題詞,共檢索出外國學(xué)者發(fā)表的855篇英文文獻(xiàn)、中國學(xué)者發(fā)表的3篇英文文獻(xiàn)以及914篇中文文獻(xiàn)。本文將外國學(xué)者發(fā)表的855篇英文文獻(xiàn)作為國外有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的發(fā)文數(shù)量,中國學(xué)者發(fā)表的917篇中英文文獻(xiàn)作為國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的發(fā)文數(shù)量,再按照“題目+摘要+關(guān)鍵詞”對文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

此外,本文選擇以可視化知識圖譜為展現(xiàn)形式的Citespace及VOSviewer作為文獻(xiàn)計量分析的方法,其目的為對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域進(jìn)行關(guān)鍵詞共詞分層聚類分析,通過形成可視化圖譜綜述已有研究并對未來研究趨勢進(jìn)行展望。同時,研究采用Excel 2019對發(fā)文量及文獻(xiàn)具體信息進(jìn)行統(tǒng)計分析,以使研究結(jié)果更加完整和直觀。具體研究思路如圖1所示。

圖1 研究思路

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究對比分析

2.1 發(fā)文量及趨勢分析

白皮書《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》指出,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是在建立的網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,數(shù)據(jù)、硬件、軟件與智能的連接和交互[1]。隨后,國內(nèi)外學(xué)術(shù)界圍繞不同主題對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)展開了進(jìn)一步研究。為更清晰地展示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究演化歷程,本文對國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)期刊文獻(xiàn)進(jìn)行發(fā)文量及趨勢的對比分析,具體分析結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出,國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究在2012～2021年1月整體發(fā)文量呈逐年上升趨勢。此外,除2018年外,中文發(fā)文量均高于英文發(fā)文量,且兩者均呈顯著上升趨勢,間接說明國內(nèi)相關(guān)研究熱度較高。

圖2 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究國內(nèi)外期刊年度分布

總體而言,可以將現(xiàn)有研究劃分為探索期(2012年～2016年)、發(fā)展期(2017年～現(xiàn)在)兩個階段。國內(nèi)學(xué)者首次發(fā)文是在2013年,國外學(xué)者首次發(fā)文在2014年,且2016年以前發(fā)文量整體上升較為緩慢,中英文年發(fā)文量均在40篇以下,將該階段劃分為研究探索期;2017年至今,中英文發(fā)文量逐年呈大幅上升趨勢,各年度發(fā)文總量均超過100篇,特別是到2020年國內(nèi)外發(fā)文總量達(dá)到766篇,將該階段劃分為研究發(fā)展期。

2.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)及演化趨勢分析

圖3 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖4 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究英文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

研究發(fā)現(xiàn),中文文獻(xiàn)中頻次排名較高的關(guān)鍵詞有：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(頻次為634)、智能制造(109)、5G(87)、工業(yè)4.0(51)、大數(shù)據(jù)(49)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(47)、安全防護(hù)(44)、新基建(43)等,英文文獻(xiàn)中頻次排名較高的關(guān)鍵詞有：Industrial Internet of Things(555)、Internet of Things(168)、Industry 4.0(129)、Blockchain(65)、Cyber Physical System(63)、Security(60)、Industrial Internet(51)、Cloud computing(50)等。總體而言,已有國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域主要涉及智能制造、5G、工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緊密相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,而涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對中國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用、影響機(jī)理及驅(qū)動機(jī)制、模式及保障策略的研究則相對較少。此外,在中文文獻(xiàn)中,還結(jié)合了“新基建”、“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等最新發(fā)展背景和形勢,研究“中國特色”突出。

此外,按照時間軸線對涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高頻關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)年份進(jìn)行分析,并在高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜基礎(chǔ)上繪制高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖(如圖5和圖6),以進(jìn)一步分析研究熱點演化趨勢。由圖5和圖6可以看出,在探索期(2012年～2016年),國內(nèi)學(xué)者重點關(guān)注相關(guān)概念界定、技術(shù)演進(jìn)等方面,核心關(guān)鍵詞包括大數(shù)據(jù)、云制造、信息物理系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、信息安全、轉(zhuǎn)型升級等;國外學(xué)者重點關(guān)注與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的底層技術(shù),核心關(guān)鍵詞包括Artificial Intelligence(AI)、Wireless Sensor Network(WSN)、Cyber Security等。在發(fā)展期(2017年～現(xiàn)在),國內(nèi)外相關(guān)研究的廣度和深度逐漸擴(kuò)大,成果呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢,國內(nèi)研究既有以標(biāo)準(zhǔn)體系、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、人才培養(yǎng)、新基建等為核心關(guān)鍵詞的較宏觀層面的研究,又包括以工業(yè)APP、時間敏感網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字孿生等為核心關(guān)鍵詞的較微觀層面的研究;國外研究既涉及以Cloud Computing、Edge Computing、Machine Learning等為關(guān)鍵詞的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層核心技術(shù)方面的研究,又涉及以Quality of Service、Reliability、Energy Efficiency等為核心關(guān)鍵詞的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理、能耗管理等方面的研究。

圖5 國內(nèi)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究熱點演化趨勢

圖6 國外“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究熱點演化趨勢

2.3 關(guān)鍵詞聚類分析

本文運用Citespace軟件,在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜基礎(chǔ)上運用LLR聚類統(tǒng)計分析法對國內(nèi)外涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,可得到如圖7所示的關(guān)鍵詞聚類圖譜。根據(jù)分析原理,Q值(聚類模塊值,Q>0.3表示聚類效果可被接受)越大,則聚類效果越顯著;S值(聚類平均輪廓值,S>0.7表示聚類結(jié)果高度可信)越大,則表示聚類內(nèi)部同質(zhì)性越大,即聚類結(jié)果越合理。分析結(jié)果顯示,國內(nèi)相關(guān)研究高頻關(guān)鍵詞聚類模塊值Q=0.823 5、聚類平均輪廓值S=0.879 1,國外相關(guān)研究高頻關(guān)鍵詞聚類模塊值Q=0.811 7、聚類平均輪廓值S=0.804 3,說明聚類效果顯著、結(jié)果合理。

圖7 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究關(guān)鍵詞聚類分析圖譜

為了增強(qiáng)關(guān)鍵詞、聚類詞之間的相關(guān)性及邏輯性,本文對聚類分析圖譜標(biāo)簽名稱進(jìn)行同義詞替換處理?；诰垲惙治鰣D譜,按照圖譜中所聚類高頻關(guān)鍵詞的特征,國內(nèi)外相關(guān)研究主題大致按照“Environment(環(huán)境)—Technology(技術(shù))—Application(應(yīng)用)”邏輯脈絡(luò)進(jìn)行呈現(xiàn)。其中,國內(nèi)有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的高頻關(guān)鍵詞可以劃分為發(fā)展背景及趨勢(A1)、核心技術(shù)(A2)、商業(yè)模式創(chuàng)新(A3)、應(yīng)用場景(A4)、功能作用(A5)5個團(tuán)簇。其中,涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展背景的關(guān)鍵詞包括新基建、信息技術(shù)滲透、制造業(yè)變革、數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展;涉及核心技術(shù)的關(guān)鍵詞包括標(biāo)識解析、移動邊緣計算、區(qū)塊鏈、安全防護(hù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng);涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)模式創(chuàng)新方面的關(guān)鍵詞包括C2B模式、個性化需求滿足、價值共創(chuàng)模式;涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景方面的關(guān)鍵詞包括實時故障檢測、應(yīng)用平臺、數(shù)字化維保、資源優(yōu)化配置、行業(yè)應(yīng)用;涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能作用的關(guān)鍵詞包括工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新、海量數(shù)據(jù)管理、智能化決策、生產(chǎn)方式創(chuàng)新。

國外有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的高頻關(guān)鍵詞可以劃分為5個團(tuán)簇：Manufacturing industry development(B1)、Core technology(B2)、Platform infrastructure(B3)、Application scenarios(B4)、Function(B5)。其中,涉及Manufacturing industry development(制造業(yè)發(fā)展背景)的關(guān)鍵詞,包括Smart manufacturing、Industry 4.0;涉及Core technology(核心技術(shù))的關(guān)鍵詞,包括Data privacy、Block chain、Edge computing、FPGA;涉及Platform infrastructure(平臺基礎(chǔ)架構(gòu))的關(guān)鍵詞,包括WSN、Time-sensitive network(TSN)、Service-oriented architecture;涉及Function(功能作用)的關(guān)鍵詞,包括Authentication、Feature extraction、Optimization、Task analysis。此外,在Environment(環(huán)境)、Technology(技術(shù))層面,國內(nèi)外高頻關(guān)鍵詞團(tuán)簇A2與B2、A4與B4、A5與B5相同,說明國內(nèi)外學(xué)術(shù)界在核心技術(shù)、應(yīng)用場景、功能作用方面關(guān)注的主題相同。具體如圖8所示。

圖8 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)研究高頻關(guān)鍵詞聚類分析

3 討論

3.1 時間視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究

探索期(2012年～2016年)：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早由美國通用電氣(GE)提出,國內(nèi)研究最早出現(xiàn)在2013年《淺談工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》[2]一文中,其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景進(jìn)行了展望,對面臨的數(shù)據(jù)及安全挑戰(zhàn)也進(jìn)行了預(yù)判。此后,自2015年開始,國內(nèi)學(xué)者逐漸開始對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在兩化融合、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略背景中所扮演的重要角色、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境進(jìn)行探討,如延建林等[3](2015)與余曉輝[4](2016)就“中國制造2025”背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0為中國制造業(yè)未來發(fā)展帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了論述。國外學(xué)術(shù)界自2012年提出概念后,在2014年的《GE is in a Startup State of Mind》一文中首次將“Industrial Internet”作為關(guān)鍵詞,提出了GE公司在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下的發(fā)展策略[5];此后,LAUDIEN等[6](2016)與ARNOLD等[7](2016)采用案例研究及專家訪談方法對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式、對制造業(yè)發(fā)展的作用機(jī)制進(jìn)行了研究?？傮w而言,國內(nèi)外學(xué)者在探索期關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研究文獻(xiàn)數(shù)量有限,部分文獻(xiàn)研究還與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān),整體上缺乏對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深入性研究。

發(fā)展期(2017年～2021年)：基于探索期相關(guān)研究,國內(nèi)外學(xué)術(shù)界在發(fā)展期以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主題從技術(shù)層面、應(yīng)用層面展開研究。在技術(shù)層面上,物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)均是同義詞,國內(nèi)外學(xué)術(shù)界分別圍繞此類主題展開研究,如THRAMBOULIDIS等[8](2016)提出一種基于UML概要文件的物聯(lián)網(wǎng)方法;WONG等[9](2017)研究了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)下的隱私數(shù)據(jù)管理技術(shù);LU[10](2017)指出信息物理系統(tǒng)(CPS)通過物聯(lián)網(wǎng)(IoT和WoB)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ),并基于此提出了CPS框架。此外,學(xué)術(shù)界還圍繞智能工廠傳感器技術(shù)[11]、云計算技術(shù)[12]、數(shù)字孿生技術(shù)[13]以及整體數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用[14-15]展開研究。在應(yīng)用層面上,研究涉及智能透明汽車工廠[16]、流程工業(yè)智能工廠[17]等各類智能工廠的構(gòu)建,以及自動監(jiān)測系統(tǒng)[18]、基于邊緣計算的設(shè)備接入及集成技術(shù)[19]等應(yīng)用領(lǐng)域。此外,還有部分文章從企業(yè)戰(zhàn)略管理角度出發(fā),以泛在制造(Ubiquitous Manufacturing,UM)[20]、集成和智能制造[21]等在制造業(yè)中的應(yīng)用為主題展開研究,如魏津瑜等[22](2020)在裝備制造業(yè)行業(yè)背景下,以價值共創(chuàng)理論為出發(fā)點,構(gòu)建了包含制造資源需求方、制造資源提供方與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺三維度的價值共創(chuàng)過程模型?？傮w來看,相比探索期,發(fā)展期的研究更加深入與多元化,進(jìn)一步深化了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的理論與實踐價值。

3.2 聚類視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究

本文在關(guān)鍵詞聚類圖譜及國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,以“Environment(環(huán)境)—Technology(技術(shù))—Application(應(yīng)用)”為邏輯對國內(nèi)外研究進(jìn)行分析討論。

3.2.1 環(huán)境層面

有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境層面的研究國內(nèi)相對較多,其高頻關(guān)鍵詞可以聚類為“發(fā)展背景及趨勢”,主要集中在制造業(yè)變革、數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展、信息技術(shù)滲透、新基建等幾方面。延建林等[3](2015)指出,金融危機(jī)以后,全球新一輪產(chǎn)業(yè)革命和科技革命蓬勃興起,制造業(yè)重新成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的焦點,世界主要發(fā)達(dá)國家采取系列舉措推動制造業(yè)變革,如美國實施“再工業(yè)化”、“制造業(yè)復(fù)興”戰(zhàn)略計劃發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)(Smart Manufacturing),德國積極推動工業(yè)4.0(Industry 4.0)戰(zhàn)略計劃實施,日本、法國、韓國、瑞典等國也紛紛推出制造業(yè)振興計劃。姜峰等[23](2021)指出,數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮席卷全球,以前所未有的速度驅(qū)動傳統(tǒng)制造業(yè)加速變革,特別是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等為核心的“新基建”通過技術(shù)和模式創(chuàng)新不斷向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域滲透融合,為傳統(tǒng)制造業(yè)變革帶來了新拐點。徐憲平[24](2021)指出,傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字改造和轉(zhuǎn)型是新基建的價值所在,通過新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合,可以全面提升制造業(yè)企業(yè)的數(shù)字化能力、網(wǎng)絡(luò)化能力和智能化能力,實現(xiàn)生產(chǎn)運營全過程數(shù)據(jù)貫通、生產(chǎn)資源全要素網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和生產(chǎn)活動全場景智能應(yīng)用,為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。此外,在發(fā)展趨勢方面,劉暢等[25](2020)認(rèn)為,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展已具有良好的政策引導(dǎo)環(huán)境,特別是十四五期間,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為中國國家“新基建”七大核心領(lǐng)域之一,在助力制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展基礎(chǔ)上繼續(xù)提速;焦勇等[26](2019)認(rèn)為,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的兩化融合整體上可分為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化3條“并聯(lián)式”相對獨立的路徑;李君等[27](2019)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺成熟度演進(jìn)路徑劃分為建設(shè)起步、功能完備、應(yīng)用拓展、專業(yè)深耕和生態(tài)繁榮由低到高5個階段?？傮w而言,國內(nèi)學(xué)者將發(fā)展趨勢及路徑與國家戰(zhàn)略緊密結(jié)合展開研究,很好地融入了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展現(xiàn)實背景。

國外研究相對較少,高頻關(guān)鍵詞可以聚為“Manufacturing industry development”一類,主要圍繞Industry 4.0和Smart Manufacturing 兩方面進(jìn)行論述。如COSTA等[28](2020)指出工業(yè)4.0作為全球制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵機(jī)制,為制造業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)生命周期帶來了一系列挑戰(zhàn),其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可為工業(yè)4.0高級應(yīng)用集成提供一個靈活和開放的解決方案;LEE等[29](2020)指出智能制造是現(xiàn)代制造業(yè)未來的發(fā)展方向,是其走向數(shù)字化的核心,在制造業(yè)發(fā)展過程中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)可推動智能制造的發(fā)展,與智能制造相輔相成?？傮w而言,國外學(xué)者將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與宏觀制造戰(zhàn)略相結(jié)合,以探索其在工業(yè)革命背景下的發(fā)展動向。

3.2.2 技術(shù)層面

國內(nèi)學(xué)術(shù)界研究的共同主題為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),差異性主題在于國外學(xué)術(shù)界還就基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行了研究。具體如下：

(1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

國內(nèi)相關(guān)研究的關(guān)鍵詞包括標(biāo)識解析、移動邊緣計算、區(qū)塊鏈、安全防護(hù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等;國外相關(guān)研究的關(guān)鍵詞包括Data privacy、Block chain、Edge computing、FPGA。總體而言,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)可劃分為5部分：①信息提取并初步處理的數(shù)據(jù)集成及邊緣處理技術(shù)[30];②為基于池化管理技術(shù)用戶提供完善的云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的IaaS技術(shù)[31];③具有數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲與管理功能的數(shù)據(jù)管理技術(shù)[32];④提供數(shù)據(jù)分析算法、機(jī)理建模功能的工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)[33];⑤確保數(shù)據(jù)接入安全、平臺安全、訪問控制的安全技術(shù)[34]。如在數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究方面,CHEKIRED等[35](2018)提出一種搭載工作負(fù)載分配算法的分層霧計算技術(shù);在安全技術(shù)研究方面,針對數(shù)據(jù)采集和各種傳輸漏洞,HOU等[36](2020)將安全技術(shù)優(yōu)化為基于低內(nèi)聚性算法的差異隱私保護(hù)技術(shù)。

(2)基礎(chǔ)架構(gòu)

國外涉及平臺基礎(chǔ)架構(gòu)的研究相對較多,聚類體現(xiàn)在WSN、Time-Sensitive Network(TSN)、Service-oriented Architecture等高頻關(guān)鍵詞上,但目前還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和共識,國外學(xué)者主要基于德國工業(yè)4.0的RAMI 4.0[37-38]、日本智能制造參考框架IVRA[39-40]和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)IIRA[39,41]對體系架構(gòu)進(jìn)行探索,其中RAMI 4.0強(qiáng)調(diào)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的縱向集成、企業(yè)間的橫向集成和全生命周期的端到端工程數(shù)字化集成,IVRA在RAMI 4.0和IIRA的基礎(chǔ)上加入員工合作等現(xiàn)場功能和日本制造的價值取向,IIRA主要從業(yè)務(wù)角度(需求模型)、使用角度(用例模型)、功能角度(功能模型)和實現(xiàn)角度(部署模型)構(gòu)建架構(gòu)。國內(nèi)學(xué)術(shù)界涉及此方面的研究相對較少,相關(guān)內(nèi)容見工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2017年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》[42],提出了包含網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全三大層級的體系架構(gòu)1.0;其后,聯(lián)盟在2020年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》[43]中,考慮到體系架構(gòu)1.0中網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全在數(shù)據(jù)功能上存在一定重疊,在體系架構(gòu)2.0中以平臺替代數(shù)據(jù),重點體現(xiàn)1.0中數(shù)據(jù)的集成、管理與建模分析功能,形成網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大層級,功能內(nèi)涵與1.0也基本一致。

3.2.3 應(yīng)用層面

國內(nèi)外學(xué)者在應(yīng)用場景搭建、功能作用主題下均有研究,差異性體現(xiàn)在國內(nèi)研究注重對新背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新方面的研究。剖析如下：

(1)應(yīng)用場景

國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究中的應(yīng)用場景搭建層面主要關(guān)注應(yīng)用行業(yè)、應(yīng)用平臺及應(yīng)用實際要解決的問題。國外核心關(guān)鍵詞為Smart Factory、Industrial Internet Platform、Energy Efficiency、Resource Management等,國內(nèi)關(guān)鍵詞主要有智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)云平臺等。具體地,國內(nèi)外應(yīng)用行業(yè)主要涉及電信[44]、石油和天然氣[45-47]、化工[48]、家電[49]等,以探究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在全球各行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。應(yīng)用平臺主要指國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,國內(nèi)學(xué)者以中國石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺ProMACE[46,50]、航天云網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺[51]、“眾工業(yè)”平臺[52]等典型案例去探究技術(shù)優(yōu)化以及商業(yè)模式創(chuàng)新,國外學(xué)者以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)一步研究了制造服務(wù)協(xié)同方法的優(yōu)化選擇[53-54]以及新型平臺的設(shè)計[55-56]。應(yīng)用實際要解決的問題包括但不限于實時故障檢測[57]、資源優(yōu)化配置[58]?？傮w而言,國內(nèi)外學(xué)者主要通過搭建應(yīng)用場景來探究應(yīng)用過程中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

此外,國內(nèi)學(xué)者還圍繞新背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用展開工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新方面的研究,涉及關(guān)鍵詞有新基建、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等。國內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為,作為新基建核心領(lǐng)域之一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、釋放經(jīng)濟(jì)增量方面作用顯著,尤其在新冠疫情對實體經(jīng)濟(jì)的沖擊下,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)一步推動制造業(yè)提高產(chǎn)能和優(yōu)化人才結(jié)構(gòu)[24,59]?，F(xiàn)有研究中,新基建背景下“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的融合機(jī)理及應(yīng)用領(lǐng)域研究備受學(xué)者關(guān)注[60-62]。此外,在數(shù)字經(jīng)濟(jì)背景下,制造業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合的路徑也成為國內(nèi)學(xué)者關(guān)注的研究主題[22]?？傮w來看,新基建背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已成為國內(nèi)學(xué)者近年來關(guān)注的重點。

(2)應(yīng)用模式創(chuàng)新

在此類研究中,國內(nèi)研究相對較多,且主要集中于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式特征及“5G”場景和“新基建”等新背景對商業(yè)模式的影響;國外研究聚焦于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對商業(yè)模式的影響及特征?？砂凑疹櫩蛢r值主張、價值創(chuàng)造、價值獲取3個層次對現(xiàn)有研究進(jìn)行分類,如在價值主張層次上,孟炯[63](2016)認(rèn)為由于消費者個性化需求從規(guī)模經(jīng)濟(jì)向范圍經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變,以企業(yè)為中心的B2C模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕枨蟛町惢癁橹行牡腃2B模式;在價值創(chuàng)造層次上,馬永開等[64](2020)更強(qiáng)調(diào)以制造資源服務(wù)化的方式將資源共享并針對需求變化對資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)整的價值共創(chuàng)模式,價值共創(chuàng)主體通過“聯(lián)結(jié)”“聯(lián)動”從而“聯(lián)體”地創(chuàng)造價值;在價值獲取層次上,朱宗乾等[65](2019)認(rèn)為企業(yè)員工偏向于對個性化需求進(jìn)行滿足并從中獲取價值。總體上,國內(nèi)外的商業(yè)模式創(chuàng)新研究為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下制造企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、尋找新的增長點提供了思路。

(3)功能作用

在此類研究中,仍然以國內(nèi)研究為主,國內(nèi)學(xué)者研究認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能作用主要體現(xiàn)在智能化決策、生產(chǎn)方式創(chuàng)新、工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新、海量數(shù)據(jù)管理4個方面。其中,在智能化決策方面,隋少春等[66](2020)指出,制造企業(yè)通過對生產(chǎn)現(xiàn)場“人機(jī)料法環(huán)”(人員、設(shè)備、原料、方法、環(huán)境)各類數(shù)據(jù)以及企業(yè)資源計劃、運營管理等數(shù)據(jù)的采集和綜合分析,能夠發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致生產(chǎn)瓶頸和產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的原因,有效幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量,并不斷降低企業(yè)運營成本,從而實現(xiàn)精準(zhǔn)研發(fā)、高效營銷和精益生產(chǎn);在生產(chǎn)方式創(chuàng)新方面,姚錫凡等[67](2020)認(rèn)為,不同制造企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開展廣泛的資源共享與信息交互,實現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的資源與能力協(xié)同、集聚,從而創(chuàng)新性地構(gòu)建高效的協(xié)同生產(chǎn)體系;在工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新方面,李燕[68](2019)選取西門子、Webalo、Bearing Point等為研究案例,分別對行業(yè)用戶在平臺使用過程中結(jié)合自身工業(yè)知識、機(jī)理開展應(yīng)用創(chuàng)新,并以第三方開發(fā)者依托平臺開發(fā)面向不同行業(yè)不同場景的工業(yè)APP為例進(jìn)行論述;在海量數(shù)據(jù)管理方面,劉陽等[34](2019)分別從數(shù)據(jù)處理框架、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲與管理3個層面對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺所涉及的核心技術(shù)進(jìn)行闡述,同時認(rèn)為這些核心技術(shù)又是平臺快速發(fā)展的主要驅(qū)動。

總體而言,國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究主題大致可劃分為環(huán)境、技術(shù)、應(yīng)用3個層面,每個層面有代表性的高頻關(guān)鍵詞,聚類視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究可由表1概括。

表1 聚類視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究匯總

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本文利用Citespace和VOSviewer軟件,對2012年11月～2021年1月國內(nèi)外與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行計量分析,得到以下結(jié)論：

(1)從發(fā)文量及趨勢來看,可以劃分為探索期(2012年～2016年)和發(fā)展期(2017年～現(xiàn)在)兩個階段。

(2)從關(guān)鍵詞共現(xiàn)及演化趨勢分析來看,國內(nèi)外學(xué)術(shù)界呈現(xiàn)逐漸從關(guān)注概念界定、底層技術(shù)向行業(yè)應(yīng)用、服務(wù)質(zhì)量管理、能耗管理等方面演進(jìn)。

(3)關(guān)鍵詞聚類分析顯示,國內(nèi)外相關(guān)研究主題大致可按照“環(huán)境—技術(shù)—應(yīng)用”邏輯脈絡(luò)進(jìn)行呈現(xiàn),且國內(nèi)外相關(guān)研究高頻關(guān)鍵詞可各聚類為5個團(tuán)簇。

4.2 研究展望

(1)國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺治理體系亟待構(gòu)建

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在我國的創(chuàng)新發(fā)展,平臺供需雙方、平臺之間、與平臺相關(guān)的不同參與主體之間的數(shù)據(jù)交互將會不斷加深?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,不同參與主體之間的數(shù)據(jù)交易、數(shù)據(jù)增值及數(shù)據(jù)變現(xiàn)等需求將日趨旺盛,如何通過加強(qiáng)政府引導(dǎo)監(jiān)督以及平臺風(fēng)險安全防控、設(shè)置科學(xué)合理的數(shù)據(jù)管理規(guī)則及應(yīng)用評估機(jī)制是搭建平臺治理體系、提升治理實效的重要途徑,也必將成為研究熱點。

(2)國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域亟待拓展

前述研究結(jié)果顯示,國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究早期重點關(guān)注與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緊密相關(guān)的底層技術(shù),后續(xù)相關(guān)研究逐漸延伸至應(yīng)用層面,重點關(guān)注設(shè)備管理服務(wù)(如設(shè)備健康管理、產(chǎn)品后服務(wù)等領(lǐng)域),以及在現(xiàn)有生產(chǎn)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上依托平臺如何進(jìn)行生產(chǎn)過程管控。然而,國外研究主要側(cè)重于制造業(yè),針對能源、醫(yī)療保健、建筑等行業(yè)的研究較為缺乏,并且也特別缺乏制造業(yè)變革、數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展、信息技術(shù)滲透、新基建等新背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新方面的研究,亟待將研究在這些領(lǐng)域進(jìn)行拓展。

(3)面向消費側(cè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新研究亟待推進(jìn)

目前,國內(nèi)外有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研究主要以工廠側(cè)及設(shè)備側(cè)為主,主要集中在企業(yè)運營管理、生產(chǎn)過程管控以及設(shè)備管理服務(wù)3大類應(yīng)用場景。然而,隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐步從產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品服務(wù)、需求預(yù)測到資源調(diào)度等場景的深入拓展,面向產(chǎn)品、企業(yè)協(xié)同及用戶的消費側(cè)應(yīng)用也將逐漸出現(xiàn),以能力交易、集成應(yīng)用、知識交易及知識創(chuàng)新等新興應(yīng)用模式也將不斷普及?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,面向消費側(cè)的各類應(yīng)用將實現(xiàn)集成互通,在此場景下如何實現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)全要素、全流程的系統(tǒng)性協(xié)同優(yōu)化將成為最具潛力的研究熱點。

(4)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域的跨國合作亟待加強(qiáng)

國外相關(guān)研究顯示,不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間能實現(xiàn)充分的互補(bǔ),合作程度也很深入,通過平臺間能力互補(bǔ)合作,平臺企業(yè)能快速為客戶企業(yè)交付成熟的解決方案,實現(xiàn)市場競爭力的有效提升。而國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間合作深度和廣度都有待提升,其主要原因在于我國企業(yè)數(shù)字化發(fā)展水平不一、工業(yè)底層基礎(chǔ)能力較薄弱,以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)語法語義規(guī)范化通信標(biāo)準(zhǔn)方面的研究及合作還不夠深入。因此,從長遠(yuǎn)看,開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)研究領(lǐng)域的國際合作亟待加強(qiáng),在國際合作過程中所涉及的跨境通信和數(shù)據(jù)所有權(quán)保護(hù)問題也必將具有重要的研究和實踐價值。