作者：王建伟
出版社：人民邮电出版社
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工业赋能：深度剖析工业互联网时代的机遇和挑战试读：
前言
随着以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术与传统行业的加速融合，全球新一轮科技革命与产业变革正蓬勃兴起，这可以称为人类历史上的“第四次工业革命”或者“新工业革命”。随着新工业革命的来临，新一代信息技术特别是互联网技术的应用，成为新一轮产业革命的重要动力。制造业正加快向数字化、网络化、智能化方向发展，信息技术从单一业务环节中的单项应用，到与业务系统的综合集成，再到与战略和发展模式的融合创新，引领着一二三产业、大中小企业融通发展。互联网从无到有，从小到大，从大到强，日益渗透到经济社会发展的方方面面，成为重要的新型基础设施和创新要素，在深刻影响我们生活的同时，也快速向工业领域延伸，推动着产业深刻变革，对制造模式和工业体系产生着深刻影响。无论是德国提出的“工业4.0”战略还是美国倡导的“工业互联网”，本质上都是要将“互联网革命”的果实融合到“工业革命”的成果之中。
我国是工业大国，制造业门类齐全、市场空间巨大，先进制造业快速发展，企业数字化水平不断提升，目前，工业企业数字化研发设计工具的普及率已经达到66.4%，关键工序数控化率达到47.4%。我国也是互联网大国，光纤化进程基本完成，持续保持全球最大4G网络地位，在互联网企业全球市值前30强中，我国占10家，数字经济总量在2017年达到27.2万亿元。我国制造大国和网络大国的优势相互叠加，将为工业互联网发展打下坚实基础，创造倍增效应。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，正日益成为新工业革命的关键支撑和新型工业化的超级引擎、深化“互联网+先进制造业”的重要基石，是制造业实现数字化、网络化、智能化升级转型和高质量发展的有效路径，是制造强国和网络强国建设的焊接点和有力武器，支撑中华民族伟大复兴“中国梦”和“两个一百年”奋斗目标的实现。
当前，国际和国内的工业互联网发展已经度过了萌芽期，正在进入竞争局势更加复杂、发展路径更为多元的成长期，应用初具规模，开发者数量不断增加，基于工业互联网的制造业生态体系正在形成。总体来看，全球工业互联网正处于规模扩张的窗口期和抢占主导权的机遇期，两极多强格局初步形成，美国与德国在工业互联网发展方面处于领先地位，通过各自领先企业的布局路径引领全球工业互联网的建设方向，我国应发挥大国大市场体制机制优势，充分调动各方资源，突破一批核心短板，以大规模应用推动技术、产业在快速迭代中不断完善，打造具有国际竞争力的工业互联网。《工业赋能：深度剖析工业互联网时代的机遇和挑战》一书深入阐述了工业互联网发展的背景和意义，全面梳理了工业互联网的体系、要素和典型应用，创新之处在于从大国发展的高度系统论述了我国工业互联网建设及推广的意义和方法论，提供了大量鲜活的案例。全书分为大势篇、体系篇、赋能篇、实践篇和未来篇。其中，大势篇从科技革命和产业变革的背景入手，介绍国际国内蓬勃兴起的工业互联网，界定工业互联网的内涵和特点，分析工业互联网在打造制造强国和网络强国中的地位和作用；体系篇开篇分析发达国家工业互联网的发展态势，详细阐述工业互联网的核心功能，重点解读工业互联网平台的体系架构和关键技术，并对国际国内工业互联网平台发展的现状进行比较，分析了若干个典型平台的发展路径；赋能篇选用中国企业在工业互联网实践中的成功案例，涵盖边缘层、平台层、工业App层三类多种应用场景，突出工业互联网对产业、行业和企业的赋能作用，共收集平台案例10个、应用案例41个，均来自中国企业的最新实践；实践篇中从政策推进、应用推广、组织实施三个维度对工业互联网在中国的实践提出了路径建议；未来篇从技术、产业两个维度描述了工业互联网发展的蓝图，提出打造完整的工业互联网体系，帮助我国实现从制造网络化到网络化制造、从制造大国到制造强国的转变，实现历史超越。
本书编委团队在工作之余，认为有必要对工作中的研究成果和有价值的观点进行总结提炼、编制成册，以便能够为国内关心与从事工业互联网工作的朋友提供参考。翻开此书，希望读者朋友能够从中体会到身处变革时代的难得机遇，认识到工业互联网对大国赋能的重要作用，获取通过工业互联网实现优化与变革的实践经验，各方携手奋进、共同推动工业互联网的发展。01 大势篇：工业互联网，新型工业化的超级引擎
21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃的时期，新一轮科技革命和产业变革正在重构全球科技的版图，重塑全球经济的结构。科学技术从来没有像今天这样深刻影响着国家和民族的命运，从来没有像今天这样深刻影响着人民的生活。互联网、大数据、人工智能和实体经济正在深度融合，在创新服务业供给模式、提高供给质量的同时，也推动着工业供给体系的质量、效率和动力的变革，工业互联网正带动着制造业产业模式和企业形态发生根本性转变，促进我国产业迈向全球价值链的中高端。新工业革命：蓄势待发
今天，互联网在生活领域的迅猛发展对我们产生了巨大影响，网上购物、随时分享，仅仅在手机屏幕上进行简单操作就能完成，无人驾驶汽车、无人超市、智能家居正在走进我们的生活，互联网已经成为我们生活中必不可少的元素，极大地改变了我们的消费习惯、社交方式、沟通方式以及工作方式。我们在享受智能生活的同时，有没有思考过到底是什么塑造了今天的这一切？是的，答案并不复杂，我们感受到的一切都是信息科技发展带来的便利，我们享受着现代工业文明的恩惠。（一）工业革命：变革世界的引擎
18世纪60年代，一个崭新的工业时代在蒸汽机的轰鸣中开启，这是人类认识和利用自然力的一个巨大进步。第一次工业革命不仅实现了因机器的使用而带来产业的快速发展，而且实现了人类社会从农业文明向工业文明的重大转变，蒸汽动力的运用进一步催生了不同领域成千上万的发明，从纺织厂到轮船再到铁路，数量庞大的发明把人类带入了“蒸汽时代”。
机器打破了对人类力量的桎梏，信息技术开始为人类发展插上了飞翔的翅膀。如果说第一次工业革命中那些非凡的发明更多来自各行各业那些具备卓越才能的技工的智慧，那么从1870年开始，随着自然科学研究取得的重大进展，信息技术在工业的发展中起到了越来越重要的作用。随着19世纪中后期发电机的问世、内燃机的出现，以及电话电报的发明，人类开始进入“电气时代”，电气时代的变化不仅在于电气动力开始代替蒸汽动力，还包括使用传送带方式的流水生产线，这些标志着大规模和大量生产成为可能，劳动分工成为常态，社会面貌随之发生了翻天覆地的变化。这一切的发生，我们把它叫作“第二次工业革命”。
有了信息技术的助推，工业发展势不可当。20世纪中叶，以美国为首的先进工业化国家产生了以电子计算机在工业领域的大规模应用为标志的“第三次工业革命”，与前两次工业革命相比，其涉及的技术和领域更多。第三次工业革命涉及的技术有原子能、计算机、空间技术和生物工程等，其中核心技术为计算机，涉及的领域包括信息、新能源、新材料、生物、空间和海洋等。信息技术的发明和应用让生产高度自动化，从而对工业生产再次产生了巨大的改变和推动。这次工业革命规模巨大，影响至今，它将人类带入了史无前例的“信息时代”，而且第三次工业革命还有一个划时代的发明，就是我们今天使用的全球互联网（Internet）。互联网的出现和应用，让“万物互联”时代就此拉开了序幕。工业革命的4个阶段如图1-1所示。图1-1 工业革命的4个阶段来源：德国信息技术、电信和新媒体协会（BITKOM）的《德国工业4.0战略报告》（二）新工业革命：在危机中悄然兴起
进入21世纪，互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等新技术不断发展，体验式消费、个性化定制、众包众筹、智能化生产等创新型生产组织形态不断产生，虚拟购物、移动支付等不断重构人类的生活场景。我们不难发现，这些变化和前三次工业革命有相似之处，所有的变化都昭示着我们即将或者正在经历一场新的工业革命。
新工业革命是由新一代信息技术向传统产业的融合渗透所引发的一场信息控制下的制造模式、生产方式和组织形态变革。新工业革命是在大数据和互联网全覆盖的信息革命推动下，基于信息技术的智能制造、网络制造和服务型制造等制造新模式，形成互联网与工业融合的新业态。互联网日益渗透到经济社会发展的方方面面，成为重要的新型基础设施和创新要素，成为驱动产业变革的主导力量。新工业革命以信息技术和互联网技术协同创新与应用为基础，以互联网和制造技术双向融合为动力，以新能源、新材料、生物技术、空间技术突破为补充。创新和共享成为新工业革命的最重要特点，彻底改变了整个生产、管理、治理和消费体系，是一场颠覆性的革命，其发展结果将让人与机器、人与环境和谐共生。
与前三次工业革命相比，新工业革命将以互联化、绿色化、定制化等特征出现，表现为技术高端化、产品个性化、生产全球化和制造可持续化。新工业革命的核心在于工业、工业产品和生产性服务的全面交叉、渗透与融合，新工业革命主要集中在制造业，包括了智能制造、3D打印、智能机器人、网络制造、个性定制、众包众筹等。各方必须进行自我调整，以适应新工业革命带来的变革。工业发展历程中始终伴随着信息技术的演进，如图1-2所示。图1-2 工业发展历程中始终伴随着信息技术的演进来源：中国信息通信研究院
为了应对新工业革命，发达国家纷纷制定工业战略，推动信息技术广泛渗透到各个工业门类中，加速工业智能化变革。新一代信息技术特别是互联网技术的应用，成为新一轮产业革命的重要动力，工业化呈现定制化、智能化、柔性化、集成化等崭新的特征。产品设计、生产过程加速实现自动化、数字化、网络化和智能化，越来越多的工业产品在信息技术的赋能下，其价值得到大幅提升；企业资源规划、供应链管理、商业智能等管理软件极大地提高了管理效率，降低了管理成本。例如，美国的“再工业化”就是以高新技术为依托，让互联网、新材料、新能源等创新领域加速结合，发展具有两化深度融合特征的高附加值新兴产业。（三）新工业革命：变革制造模式
近年来，全球制造业呈现三大特征：一是生产效率增长逐渐放缓甚至趋于停滞；二是发达国家制造业空心化，即在劳动力成本的驱使下，制造业向发展中国家转移，发达国家试图通过智能制造促使制造业以更高水平回归；三是发展中国家高污染、高耗能的问题日益严重，资源环境压力使成本优势逐渐散失，现有的粗放式发展方式难以为继。因此，无论对发达国家还是发展中国家而言，通过创新技术与创新模式为制造产业注入新的增长动力已是大势所趋。金融危机之后，发达国家纷纷提出再工业化战略，力图发挥信息技术的领先优势，重新获得全球制造业的竞争优势。德国工业4.0、美国先进制造战略、英国高价值制造等再工业化战略，促进了新工业革命在全球的迅速兴起。
从根本上来说，正是在全球化的市场环境、科技革命和产业变革浪潮的共同影响下，全新的制造模式变革正在制造业内部和外部酝酿成形，智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸正在成为制造模式的变革趋势，如图1-3所示。图1-3 制造模式变革重塑工业体系
制造模式由自动化、数字化向智能化转变，智能化生产利用先进制造工具和网络信息技术对生产流程进行智能化改造，大幅提高生产效率和质量；产品生产方式由大规模定制向个性化定制转变，个性化定制利用互联网平台和智能工厂，将用户需求直接转化为生产排单，实现以用户为中心的个性定制与按需生产，有效满足市场的多样化需求，解决制造业长期存在的库存和产能问题；生产组织方式由地理集聚向网络集聚转变，网络化协同借助互联网、大数据和工业云平台，发展企业间协同研发、众包设计、供应链协同等新模式，能有效降低资源获取成本，大幅延伸资源利用范围，打破封闭疆界，加速从单打独斗向产业协同转变，促进产业整体竞争力的提升；企业商业模式由卖产品向卖服务拓展，通过在产品上添加智能模块，实现产品联网与运行数据采集，并利用大数据分析提供多样化智能服务，有效延伸价值链条，扩展利润空间。最终，制造模式的变革会重塑工业体系，新的工业体系将以高度扁平、灵活和智能组织为主要特征，这既是制造业发展的趋势，也是新工业革命的成果。
制造业是实体经济的主体，是供给侧结构性改革的重要领域。依托信息技术可以打破传统固化的制造与服务模式，结合人的创意与网络化的制造系统，实现智能化制造与服务化增值，推动制造业供给侧改革，还能够孵化各类新模式和新业态，为制造企业创造新价值。当前，我国经济正在由高速增长阶段转向高质量发展阶段，制造业面临从数量扩张向质量提高的战略性转变，提高供给侧质量成为主要方向。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，正日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，是制造业实现数字化、网络化、智能化改造升级和高质量发展的有效路径。抓住科技革命和产业变革的契机，增强我国经济质量优势，推动制造大国向制造强国转变已经成为新时代我国经济发展的重要目标。工业互联网：风起云涌
当前，互联网创新发展与新工业革命正处于历史交汇期。发达国家抢抓新一轮工业革命机遇，围绕核心标准、技术和平台加速布局工业互联网，构建数字驱动的工业新生态，各国参与工业互联网发展的国际竞争日趋激烈。我国拥有完备的工业体系、坚实的网络基础、活跃的互联网创新生态以及全球最大的工程师队伍，蕴含超大规模的工业互联网应用市场需求，具备加快建设工业互联网的基础和优势，当前各种工业互联网的探索和实践风起云涌。（一）工业互联网：全球竞争的新焦点
早在2000年，美国一家针对全球企业增长的咨询公司在一份报告中开创性地提出了“工业互联网”的概念——用以指代复杂物理机器和网络化传感器及软件的集成。这个含义和今天被大众熟知的工业互联网并没有本质的冲突，只是后来的内涵更丰富了。这家公司就是沙利文（Frost & Sullivan）公司。工业互联网这个概念的提出为沙利文公司带来了在工业制造领域的话语权，公司顺水推舟设立的“制造领袖奖”颇受国际认可。2016年，通用电气（General Electric Company，GE）公司荣获此奖。
GE确实是当之无愧的“制造业领袖”，是它在美国打响了“工业互联网”第一枪。2012年11月26日，GE发布了《工业互联网：打破智慧与机器的边界》，正式提出“工业互联网”的概念，指出工业互联网的目的是提高工业生产效率，提升产品和服务的市场竞争力。2014年3月，GE联合AT&T、思科、Intel和IBM，在美国波士顿发起成立了工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC）。这个联盟的成立是“为了推进工业互联网技术的发展、应用和推广，特别是在技术、标准、产业化等方面制定前瞻性策略”。当然，其实质在于它们都瞄准了工业互联网这块蛋糕，想要抢占主要市场份额。截至2017年年初，该联盟已吸收来自33个国家和地区的270多名会员，而工业互联网所主导的技术变革也如火如荼，成为美国“制造业回归”的中流砥柱。
GE研究报告认为，未来工业互联网有望影响46%的全球经济，工业部门将成为工业互联网发展的基础。另外，工业互联网还包含比传统经济分类更广泛的部门。例如，它涉及大量的交通运输部门，包括航空、铁路和海运、公路运输等大型物流行业，而其他商业和政府服务部门也将因工业互联网的快速发展而受益。例如，在医疗领域，海量的健康数据将优化诊疗流程；而在公共交通领域，各类数据则帮助人们的交通出行更加便捷、高效。
当前，新一轮科技革命和产业变革正孕育兴起，全球工业互联网正加速发展。发展工业互联网已成为各国抢占全球产业竞争新制高点、重塑工业体系的共同选择，成为全球主要国家、产业界和领先企业战略布局的共同方向。世界主要发达国家采取了一系列重大举措推动制造业转型升级，德国依托雄厚的自动化基础推进工业4.0的应用；美国在实施先进制造战略的同时，大力发展工业互联网；法、日、韩、瑞典等国也纷纷推出制造业振兴计划。从各国先进制造战略的任务来看，工业互联网是先进制造战略的重要组成部分，是实现先进制造战略的关键要素。一些发展中国家则凭借更低的人力和资源成本，加快对外开放和结构调整的步伐，积极承接劳动密集型产业和资本转移。各国在高端和中低端领域对我国形成“双向挤压”的严峻挑战。（二）工业互联网：融合发展的“升级版”
互联网更加开放、容量更大、方便好用的特点促进了其在消费领域的蓬勃发展并引起了巨大变革。习近平总书记指出，“现在人类已经进入互联网时代这样一个历史阶段，这是一个世界潮流，而且这个互联网时代对人类的生活、生产、生产力的发展都具有很大的进步推动作用”。互联网与消费领域的融合发展，催生了阿里巴巴、京东等互联网企业，打破了沃尔玛、家乐福等国际企业垄断的传统商业格局。
进入2015年，云计算、物联网、大数据、人工智能等新技术开始与经济社会各领域深入融合，互联网从消费互联网向工业互联网转变，并迅速转化为生产力，从生活到生产，从下游到上游，从外围到内部，从媒体、娱乐、商贸等服务业延伸到关乎国计民生的工业和农业，互联网也从浅层次的工具产品深化为重塑服务模式、变革生产方式的基础设施和创新要素，传统产业的产品和服务正被互联网深刻改变。
随着技术的成熟和企业信息化水平的不断提升，以互联网为代表的新一代信息通信技术加速向制造业渗透融合，推动了机器、车间、工厂、信息系统、人乃至产业链与价值链各环节的全面深度互联，为制造业注入信息化的基因，插上互联网的翅膀，培育出柔性制造、网络制造、绿色制造、服务制造等新模式和新业态。基于互联网平台的赢者通吃竞争模式正在加速从服务业向制造业演化，通过提高工业知识复用水平，构筑工业知识创造、传播和应用新体系，集中力量提升中高端供给能力和生产力布局调控能力，促进制造业数字化、网络化和智能化，如图1-4所示。
随着技术的成熟和企业信息化水平的不断提升，互联网开始由“消费型”领域拓展到“生产型”领域，围绕用户和企业的各种产业互联网应用开始出现，我国长期以来推动的两化融合也有力促进了工业互联网在国内的兴起。从发展基础来看，过去十年，两化融合的工作不断深化，成效不断显现，对产业发展的提升作用日益显著，为工业互联网的发展奠定了良好的数字化基础，有力地促进了工业互联网在国内的兴起。
2017年，我国两化融合发展水平延续了近几年较快的增长态势，整体向更深层次、更高阶段演进。从发展水平来看，2017年全国两化融合发展水平得分达到51.8，比2016年提升2.0%。截至2017年年底，工业企业数字化研发设计工具普及率达到63.3%，关键工序数控化率达46.4%，达到集成提升以上的企业比例为19.3%。2012—2017年全国两化融合发展水平概览如图1-5所示。无论是企业设备设施的连接数量，还是工业原理、特征模型、决策规则等工业知识的模型化、软件化和模块化，都有了显著进步，为发展工业互联网提供了较为坚实的基础。图1-4 新一代信息技术与工业融合发展历程来源：中国信息通信研究院图1-5 2012—2017年全国两化融合发展水平概览来源：两化融合服务平台
工业互联网的概念一经出现，就引起了各方的关注，我国各种工业互联网的理论和实践如雨后春笋般涌现。今天，在百度上输入“工业互联网”，可以找到相关结果约1110万个，CSDN、赛迪网等均在首页显著位置辟出专栏发布该领域的研究成果。从2016年2月工业互联网产业联盟成立开始，尤其是2017年11月国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》以后，工业互联网的概念开始被人熟知，成为当前融合发展的切入点，成为中国制造业发展的一个重要方向。（三）工业互联网：智能制造
工业互联网是互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。工业互联网连接工业全要素、全产业链和全价值链，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。
工业互联网整合了工业革命与网络革命两大优势，即将工业革命及其成果——机器、机组和物理网络与近年发展迅速的互联网革命及其成果——智能设备、智能网络和智能决策融合到一起。当前，制造业正处在由数字化、网络化向智能化发展的重要阶段，其核心是基于海量工业数据的全面感知，通过端到端的数据深度集成与建模分析，实现智能化的决策与控制指令，形成智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸的新型制造模式。工业互联网的形成有利于加速智能制造发展，更大范围、更高效率、更加精准地优化生产和服务资源配置，加快互联网和工业融合进程，最终促成制造业变革与数字经济发展实现历史性交汇。
工业互联网是继桌面互联网、移动互联网之后的“第三张网”，是桌面互联网、移动互联网迭代演进、渐次优化的结果，前两张网对工业互联网的建设及推广具有重要的参考意义。通过万物互联和人机互联，工业互联网将推动制造业变革，实现网络化制造，满足个性化需求。工业互联网无论是在连接对象、连接数量还是业务场景方面均远比桌面互联网和移动互联网更复杂，三者的比较见表1-1。表1-1 桌面互联网、移动互联网与工业互联网的比较（续表）
全球制造业在经历了蒸汽时代、电气时代和信息时代3个历史阶段后，当前正朝着网络化和智能化时代迈进，其前提是构建一张打通制造业信息孤岛、支撑工业大数据安全有序流动的“高速公路网”。工业互联网的跨界融合特征必然带来一系列新的技术创新，不仅有力支撑大规模个性化定制、开放式协同制造、服务型制造等新模式和新业态得以深度应用和全面普及，还将带来商业运营逻辑、企业管理方式、生产制造模式乃至工业体系的全面优化，驱动工业制造产生质的飞跃。
现代制造业的演进史就是信息通信技术与工业不断融合的发展史，新的信息通信技术几乎会在每个十年为制造业带来新的变革。当前，互联网作为创新最活跃、赋能最显著、渗透最广阔的产业，正在通过“互联网+制造”延续已有的融合，加速向制造业的各环节渗透，驱动新产品、新应用、新市场与新业态的不断涌现，为传统行业发展赋予了网络化、服务化、个性化与智能化的新特征，推动工业发生深刻变革。
当前，全球工业互联网正在加速发展。互联网与传统产业的融合从第三产业起步，对经济社会各领域的影响日渐加深，很多已经迅速转化为现实生产力，并已经深深影响到第二产业。从产业链下游到上游，从企业外围到内部，互联网与工业的融合正在深入，并且已经催生了不少成功的故事。GE预测，到2030年，工业互联网将为全球GDP带来15万亿美元的贡献。发展工业互联网已成为全球主要国家、产业界和领先企业战略布局的共同方向，也为我国推动工业供给侧结构性改革、促进实体经济转型升级提供了新的手段。（四）工业互联网：支撑制造强国和网络强国建设
21世纪以来，我国在互联网发展方面取得了长足的进步，成为具有全球影响力的网络大国，建成了全球规模最大的宽带网络基础设施，形成了互联网领域较为完整的产业体系，并形成了全球最大的互联网市场，我国互联网产业具备了跨越发展、跨界拓展的条件。从我国自身的发展来看，随着经济发展进入新常态，增长速度、经济结构和发展动力都在发生重大变化，制造业发展站到了新的历史起点上。今天，大力发展工业互联网，对推动互联网和实体经济深度融合、大力发展数字经济，以及建设制造强国和网络强国具有重大意义。
第一，工业互联网为建设制造强国提供了关键支撑。建设制造强国以推进智能制造为指导方向，是实现数字化、网络化和智能化的先决条件，通过网络连接和数据互通，服务的环节由单点数字化向全面集成演进，实现数据驱动的智能制造转变，进而促进制造业开放创新，推动传统工业转型升级，加快新兴产业的培育壮大。
第二，工业互联网为建设网络强国提供了重要机遇。工业互联网作为新型网络基础设施，将互联网应用领域由虚拟扩展到实体，由生活延伸到生产，极大地开拓了网络空间的边界，能够加速网络演进升级，促进人、机、物全面互联，加速工业数字经济的发展，拓展了网络经济的发展空间，为建设网络强国提供了历史性机遇。
第三，工业互联网为经济转型升级提供了新动力。工业互联网具有较强的渗透性，可以与能源、交通、物流、医疗、城市、农业等实体经济的各个领域融合，促进各个领域由自动化向网络化、智能化发展，成为实现产业上下游跨领域广泛互联互通必不可少的基础设施，将打通各行业、各领域的信息孤岛和数据通道，从而加速新旧动能接续转换，支撑实体经济全面转型升级，助力打造现代化经济体系。
当前封闭、孤立、多层级组织的传统经济体系正在走向开放、协同、扁平化组织的现代经济体系。对我国而言，现代经济体系是转变经济发展方式、转换发展动能和全面均衡发展的迫切需要，适应了中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段的需要，其重要特征是具有高质量的经济增长方式和完善的现代化产业体系。
在经济高质量增长方式方面，工业互联网平台是工业资源集聚、管理与再配置的载体，能够通过软件定义的方式优化资源配置效率，降低企业信息化部署成本和难度，实现集约、绿色和智能化生产，推动制造业走向体系重构、动力变革和范式迁移的新阶段；在完善现代化产业体系方面，工业互联网平台能够广泛汇聚研发创意、开发工具和开发者，有效支撑各类智能化产品和工业应用的开发创新，激发经济的活力、创新力和竞争力，形成面向制造业数字化、网络化和智能化的新一轮创新创业浪潮，构建经济增长的新动能。
在目前的工业互联网发展进程中，我国与美国以及欧洲基本保持同步，正面临着千载难逢的战略机遇。推动工业互联网发展，有利于充分释放我国制造大国和互联网大国的优势，实现我国制造业的“换道超车”，对于加快我国制造强国和网络强国建设具有重要的意义。2017年国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》提出：“加快建设和发展工业互联网，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，发展先进制造业，支持传统产业优化升级，具有重要意义。”明确指出工业互联网作为互联网、大数据、人工智能和实体经济融合抓手的重要地位。
当前，我国制造业与互联网融合的步伐不断加快，在激发“双创”活力、培育新模式和新业态、推进供给侧结构性改革等方面已初显成效，以海尔、三一重工、宝钢等为代表的制造企业以智能制造为主攻方向，通过建立智能工厂，正在实现向数字化、网络化和智能化的转型。在这个过程中，工业互联网作为智能工业的超级引擎，将会创造新的生产力，构建新的生产关系和重塑新的生产体系。工业互联网：开创未来
工业互联网作为新工业革命的基础设施，正在重新定义产业基础、创新生产力、变革生产关系和重塑工业体系，正在引领工业的未来。（一）定义产业基础：软件定义、数据驱动、平台支撑、服务增值和智能主导
互联网在产业变革中的作用正在从浅层次的工具产品升格为重塑产业的基础设施和创新要素，融合、跨界、智能、绿色和创新成为新工业革命的特征，而这些特征无一能离得开互联网。互联网开放、共享和协同的特征正在带来各个产业的深刻变革，工业互联网软件定义、数据驱动、平台支撑、服务增值和智能主导的特征日趋明显。
1.软件定义
软件定义是新工业革命的重要标志，通过软件定义推动技术进步和产业发展已在业内逐渐达成共识。同时，软件定义也是工业互联网的一个重要特征。软件定义主要体现在采用可编程的软件“诠释”实体的产品，并通过软件系统赋予产品更多的应用功能和使用价值，满足信息时代多样化的需求。软件就像人体的细胞一样，是无处不在的，它采集营养、消化吸收、转换能量、赋能肌体、吐故纳新，为人体的正常运转默默贡献着自己的力量。工业互联网体系用“软件”为“硬件”赋能，增加其功能和价值，进而实现智能化，同时孕育新的商业模式。
软件定义正在向传统行业，特别是工业制造业转变，软件定义加速驱动制造业的数字化。研发生产环节体现在生产知识的软件化，产品的设计、仿真、工艺、制造的技术和经验不断增长，这些生产知识通过软件固化沉淀下来，使工业知识机理和专家经验基于软件的使用更加显性化、复用化和智能化。在运营管理环节，通过生产制造全生命周期的数字化实时地采集和分析数据，支持智能决策软件，使企业的生产运营更多地依靠基于工业大数据分析的软件化解决方案进行优化，工业App成为趋势。软件同样被应用于产品服务环节，例如，GE于2015年发布Predix2.0，实现对35000台航空发动机的全生命周期管理服务，目前在全球建成4个云计算中心，形成近2万人的开发者队伍，创建超过160种工业App。
全球诸多跨国软件企业一致认为，未来制造业将由软件支撑和定义。软件早已不再是过去的软件，而是设备的软零件、软部件，并最终发展成软装备。它不仅定义产品的结构和功能，而且定义企业生产流程和生产方式。正如西门子所称：“软件是工业的未来，数据是未来的原材料。”其软件研发费用约占整个集团研发费用的40%。GE预计，2020年前后，工业互联网平台将出现类似于消费互联网平台的爆发式增长，Predix平台工业App将超过几十万个。
AutoDesk通过衍生式设计软件为空客设计了具有内部晶格结构的仿生隔断，比原来设计的结构重量轻45%，这是软件在研发设计环节的应用。在生产制造环节，西门子于2016年推出MindSphere平台测试版，围绕高端智能装备和智能工厂运营，初步形成约50种工业App，在北美和欧洲的100多家企业试用。
2.数据驱动
新工业革命将推动制造业从传统生产要素驱动向新型生产要素驱动转变。通过“互联网+制造”，新一代信息通信技术不断向生产要素领域深度渗透，不仅改造了土地、资本、劳动工具等传统生产要素，而且催生出数据这个新型的生产要素。工业大数据的及时性、完整性和开发利用水平，以及数据流、物质流和资金流协同集成能力，决定着制造资源的优化配置效率，引领着生产方式和产业模式的变革。
数据驱动是新一代信息技术的关键，也是新工业革命的创新变革源泉。在制造行业，数据是企业研发、采购、生产和销售几乎所有经营活动不可或缺的信息，正在成为最宝贵的资源。数据是制造业转型升级的核心，依托信息技术可将企业研发、采购、制造、物流和服务各个环节的数据进行全面采集、分析与决策，构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，通过工业数据全周期的应用，可以驱动工业系统的决策部署，实现机器弹性控制、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新，进而实现工业智能化发展。
制造系统在发生和解决问题的过程中会产生大量数据，这些工业数据除具有一般大数据的特征（数据量大、多样、快速和价值密度低）外，还具有时序性、强关联性、准确性和闭环性特征。通过对这些数据的分析和挖掘可以了解问题产生的过程、造成的影响和解决的方式，这些信息被抽象化建模后转化成知识，再利用知识去认识、解决和避免问题，核心是从以往依靠人的经验，转向依靠挖掘数据中隐性的线索，使制造知识能够被更加高效且自发地产生、利用和传承。在制造系统和商业环境变得日益复杂的今天，数据驱动几乎成为高效、便捷地解决问题和积累知识的唯一途径和手段。
3.平台支撑
互联网的发展为平台提供了前所未有的契机，使其以令人难以置信的速度和规模席卷全球的各个产业。谷歌、苹果等跨国企业凭借强大的消费互联网平台掌控力，主导了全球互联网应用与产业生态发展。伴随新一代信息通信技术和制造业的融合发展，以平台为核心的产业竞争正从消费领域向制造领域拓展。
在新工业革命的几大趋势特征中，软件定义、数据驱动、服务增值和智能主导均要依托平台来实现。其中，固化和沉淀了大量工业知识机理的软件需要在平台上开发、应用和迭代，驱动制造业转型升级的海量工业数据需要通过平台采集，进行清洗、存储、分析和应用，面向各个复杂的工业场景的系统化服务和综合解决方案需要在平台上实现和增值，平台成为制造资源集聚与协同的载体，智能主导的新工业革命最终要依靠平台支撑其不断发展。
工业互联网平台推动行业经验知识的云端共享、积累沉淀和复用推广，运用模型和微服务实现对知识经验的封装调用，通过开发针对各类场景的工业App，建立创造、扩散和应用工业知识的新模式。随着工业互联网平台的广泛应用，工业知识创造、积累、共享、传播和复用体系从过去单一学科和单一领域走向跨学科、跨领域，从师徒传承和书本传承走向知识自动化传承。
当前，平台支撑已成为推动制造业与互联网融合的重要抓手，全球主要国家、产业界和领先企业纷纷加快战略布局，抢占平台竞争制高点。作为工业互联网、工业4.0的倡导者和主导者，GE和西门子分别推出Predix和MindSphere工业互联网平台，领军企业围绕“智能机器+云平台+工业App”功能架构，整合“平台提供商+应用开发者+海量用户”生态资源，抢占工业大数据入口的主导权，培育海量开发者，增强用户黏性，其本质都是以开放化平台为核心，向下整合硬件资源，向上承载软件应用，构建基于工业云的制造业生态，引领未来工业发展的方向。
4.服务增值
当前，随着软件和信息技术服务业规模迅速扩大，全社会的创新能力不断增强，大数据、云计算、人工智能、数字经济等新技术、新业态发展方兴未艾，软件和信息技术服务加速向经济社会的各行业、各领域渗透应用。新工业革命中的互联网、新一代信息技术等核心技术在第二产业出现和萌芽，在第三产业发展壮大，第三产业极具代表的服务理念和服务导向根植其中，这在新工业革命对制造业的变革中也有深刻体现。从卖产品到卖服务，从提供标准服务到提供增值服务的转变趋势，已从第三产业迅速拓展到了第二产业。
新一代信息技术针对制造业提供的本质是一系列面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于采集、汇聚、分析海量数据的服务体系。这套服务体系在提供产品和系统解决方案的基础上，必须拓展服务增值，实现服务效应最大化，不断优化研发设计、生产制造、运营管理等资源配置效率，形成资源富集、多方参与、合作共赢和协同演进的制造业新生态。
随着制造和服务之间的界限越来越模糊，以产品制造为核心的传统发展模式正在向提供产品服务系统转变，服务型制造将是未来工业的重要方向之一。罗尔斯·罗伊斯公司（Rolls Royce）与微软合作，开展航空发动机预测性维护服务，大大增加了维修航空发动机的间隔时间，降低了维修费用。约翰迪尔公司（John Deere）与IBM合作，开展农业机械的远程监控和运行维护服务，增强了用户黏性。
5.智能主导
新一代信息通信技术的融合发展正将制造业带入一个感知无所不在、连接无所不在、数据无所不在的新时代；带入一个独立要素不断整合为小智能系统、小智能系统不断融入大智能系统、大智能系统不断演进为超级复杂智能系统的新时代。智能的本质是以数据在闭环系统的自动流动，实现要素资源配置的优化。智能的核心是以信息流优化物质世界的资源配置效率。
制造业转型升级的最终目的是从数字化、网络化最终实现智能化。新工业革命的理念、技术和应用服务，也是以智能化为方向和目的的。其中，软件定义工业知识和机理可以获得比传统工业软件提供的可视化分析或简单指标分析更为显著的智能化效果，数据驱动可以基于海量工业数据和各种复杂数据挖掘技术进行多领域数据的综合集成分析，平台支撑向下连接和汇聚海量的工业资源，向上承接和提供各种智能化的应用服务，同时进一步实现智能化的服务增值，满足制造企业的智能化转型升级需求。
从自动化到智能化，是从局部优化到全局优化的过程。在时间上，资源优化只有起点，没有终点；在空间上，参与优化的资源沿着点、线、面、体、大系统、巨系统方向不断拓展；在频率上，优化的频率越来越快，零库存等概念本质是库存周期的变化。自动化是单点、低水平、有限的资源优化，智能化是多点、高水平、全局的资源优化。
新工业革命的核心技术不仅可以满足制造业多种不同场景的智能化分析需求，还可以面向制造企业智能化运营决策，以及企业间的制造资源与供应链的智能化协同。信息技术取代传统制造技术正成为制造业的核心价值来源，传统产业向互联网生态系统转移，标志着继移动互联网之后的新一轮技术创新浪潮，即泛智能化时代已经来临，智能主导下的制造业转型升级大幕已经拉开。（二）创新生产力：数据与软件
对新工业革命而言，工业大数据就像是20世纪的石油。工业变革中依托互联网，通过产业链和价值链上各单元、各环节间的重组与优化，将产生贯穿全层级、全周期的信息数据链。通过打造贯穿从设计部门、智能机器、智能产品到决策平台之间的信息数据链，将工业系统的各组成部分有机连接，并在虚拟现实中并行实施生产组织，从而实现对生产组织全过程的高效精准把控。GE在工业互联网白皮书中指出工业互联网实现的三大要素是智能联网的机器、人与机器协同工作和先进的数据分析能力。工业互联网的核心是通过智能联网的机器感知机器本身状况、周边环境以及用户操作行为，并通过深入分析这些数据从而提供诸如资产性能优化等制造服务。没有数据，新工业革命就是无源之水、无本之木，数据成为实实在在的生产力。
软件作为一种工具，能够把海量的数据转化为信息，信息转化为知识，知识转化为科学决策，不断提高制造资源的配置效率，实现对设计、制造和服务全过程的智能化统筹，为跨设备、跨系统和跨企业的高级分析决策和控制提供手段。
在数据和软件的作用下，工业变革依托互联网，通过产业链和价值链上各单元、各环节间的重组与优化，将产生更多创新应用模式和理念驱动制造业的转型升级。
一是生产组织服务化。在互联网思维与智能生产的系统框架中，按需生产、大规模个性化定制将成为常态，市场的个性化需求被企业实时掌握，柔性自适应的生产线将被广泛使用。
二是制造能力软件化。基于产品设计、工艺、制造和维护流程的知识经验将通过特征提取的方式形成复杂系统模型并在工业软件中固化，同时企业的生产运营和决策将更多依靠基于工业大数据分析的软件化解决方案进行优化。
三是网上能力聚集。在互联网的集聚和普惠效应下，研发能力、制造能力和市场资源不再是限制制造业发展的瓶颈，跨界、跨地区的企业间将通过互联网平台形成能力聚集、优势互补、资源共享的智能生产大系统，在生产组织过程中相互联动，共同提升企业核心竞争力。
工业互联网平台把制造企业、供应商和消费者连接在一起，通过数据的挖掘利用和软件化的配置定义，推动从单个设备、生产线到制造企业的集成优化，从供应商、生产者到消费者的充分对接，打破企业信息孤岛，整合了产业链上下游，打通生产与消费，实现生产工艺从传统试错到模拟择优、生产载体从传统自动化装备到智能工厂，生产组织从分散式生产到网络化协同制造，生产方式从单一化大规模制造到用户体验式消费和产品个性化定制，实现制造企业质的飞跃。（三）变革生产关系：智能协同
传统生产制造体系下，在企业内部，各个生产单元是相互独立的，存在大量的信息孤岛，基于数据驱动的智能化是有限的。在企业外部，企业与供应商、用户之间的交互有限，对供应商和用户而言，企业的生产过程是一个“黑箱”，供应商的生产能力以及用户的差异化需求难以被企业及时响应，造成企业生产投入与市场需求的不平衡、库存积压滞销或产品供不应求等矛盾，制约着企业的发展。
协同制造原本不是新的概念，航空、汽车等行业实施企业内的协同制造已有十几年的历史。但是，云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展赋予了协同制造新的内涵和应用。借助工业互联网，智能协同将发展企业间协同研发、众包设计、供应链协同等新模式，能有效降低资源获取成本，大幅延伸资源利用范围，打破封闭疆界，加速从单打独斗向产业协同的转变，促进产业整体竞争力的提升。智能协同贯穿产品的设计、制造和销售的各个环节，主要应用包括协同设计、云制造和供应链协同。
协同设计又称众包设计，通过开放网络平台，实现研发设计由企业内部集中控制向企业外部分散控制的转变。例如，宝马汽车在德国本部开通用户创新实验室，通过为用户提供在线工具，让用户参与设计汽车的过程；乐高公司建立了资助体系，鼓励用户参与公司的各项设计任务。
云制造基于“云计算”理念，在工业设计与制造领域，实现资源与需求最合理、最高效的匹配。云制造整合制造活动中需要的各类制造服务（制造资源和制造能力），形成制造服务云池，供用户在线租用；提供制造服务的在线对接交易，实现制造服务的发布、选比、搜索和评价功能。
供应链协同通过组织层面的协同，明确供应链上各家企业的分工与责任，实现优势互补和资源整合；通过业务流程层面的协同打破企业界限，通过流程重组更好地满足用户需求；通过信息层面的协同，实现供应链各成员企业运营数据、市场数据的共享，提高响应用户需求的速度。
采用工业互联网可以建立互惠互利的动态企业协作关系，实现研发、设计、生产和销售各种资源的重组，其本质是对企业生产过程各环节的解耦重组，突破空间对企业生产经营范围和方式的约束，实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。（四）重塑工业体系：扁平、灵活
随着数字化、智能化制造技术、物联网等在制造业中的应用，工厂和企业之间可以实现业务流程横向以及纵向贯穿整个价值链的端到端的集成，企业间的集成将不再依赖改变所有权。以智能工厂为核心的全球生产网络将使社会生产表现出显著的网络经济特征，产业组织形态由大企业主导型和供应链主导型向产业生态主导型转变，生产体系更加扁平、灵活，企业之间横向联系，实现技术、产品和业务的优势互补。整体组织形式由大规模生产向分布式生产转化。企业间建立灵活有效、互惠互利的动态协作关系，实现研发、设计、生产和销售各种资源的重组，提高企业的市场快速反应和竞争能力，其本质是对企业生产过程中各环节的解耦重组、对企业与用户关系的打通整合，以及对制造与服务模式的创新变革。
工业互联网有助于打通生产和消费，重塑更加扁平、灵活的制造体系。一方面，制造业通过实施工业互联网能够带来更大的生产灵活性，使小批量生产和定制生产成为可能，从而以更大的灵活性对市场的变化做出反应，实现更高的生产效率。随着企业发展和制造系统更加复杂，上下游企业生产效率的提升速度不一，零件错配、生产浪费等现象会逐步加重。另一方面，消费者的需求多样且多变。在传统的生产、零售模式中，生产者与消费者之间信息严重不对称。工业互联网平台可以汇聚产业链上下游企业，打通生产者与消费者之间的联系。企业可以快速感知用户需求的变化，并通过产业链上下游共享生产数据，匹配生产节奏，从而达到降低零件库存、提升资金周转率、降低资源浪费、提高整体生产效率的目的，实现用户以及产业链的上下连通。
在工业互联网的嘹亮号角下，人们已经可以听见个性化定制生产的序曲了：苹果公司开始为用户提供在平板电脑等产品上镌刻姓名等信息的服务；耐克的服装也可以定制用户的个性化信息；青岛红领集团在数年前就实现了以制式成衣的价格生产“量体裁衣”的定制西服等；奥利奥饼干开始提供“花样表情自造工厂”，可以将自己珍藏的表情或者心上人的脸谱印在饼干上，同时还有多种饼皮可选，开启了饼干界的定制化进程。
服务化延伸是新的生产体系的重要表现。服务化延伸是指企业通过在产品上添加智能模块，实现产品的联网与运行数据的采集，并利用大数据分析提供多样化的智能服务，实现由卖产品向卖服务拓展，有效延伸价值链条，扩展利润空间，三一重工在这方面就进行了很好的尝试。三一重工把分布在全球各地的30万台设备接入“根云”平台，实时采集近1万个运行参数，远程监控和管理设备群的运行，实现了故障维修人员2h内到现场、24h内完成维修，同时大大减轻了零组件的库存压力。在这个过程中，制造企业的价值链延伸为服务提供商。在另一个例子中，普天新能源本是一家新能源汽车充电网络建设、运营和服务企业，它在充电桩网络中集成和整合了物联网、互联网和大数据技术，构建了新能源汽车产业生态创新体系。每天把数万辆电动车运行的工况、充电频次和电池耗损的海量数据汇集到平台，借助大数据分析技术，既服务于企业自身运营，又可为消费者、电动车和电池生产企业、公共管理部门提供决策信息。02 体系篇：工业互联网，新工业革命的强大支柱
当前，全球范围内新一轮科技革命正在引领新工业革命蓬勃兴起。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。党中央、国务院高度重视工业互联网的发展，在《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中，对工业互联网的体系发展作出了重要部署，将构建工业互联网网络、平台、安全三大功能体系作为制造强国建设的重要依托。网络是基础、平台是核心、安全是保障成为工业互联网发展的普遍共识。除此以外，架构作为工业互联网体系的“灵魂”，是我们开展技术研究和国际对接的重要手段；标准作为工业互联网体系的“法则”，已成为各国工业互联网战略发展的布局重点。架构：工业互联网的“灵魂”
当前，全球正进入新一轮科技革命和产业变革期。由于工业互联网尚处于发展初期阶段，其内涵、功能与系统架构尚不清晰，德国于2015年4月发布工业4.0参考架构，美国工业互联网联盟于同年6月发布工业互联网参考架构，希望以此推动相关标准的制定与应用实践，促进工业互联网发展。通过分析并借鉴美、德两国的工业互联网参考架构，我国工业互联网产业联盟也提出了搭建我国的体系架构，为推进工业互联网研究、综合标准化与试点示范等工作提供参考。（一）德国：从工业出发搭建架构
德国“工业4.0平台”于2015年4月发布了《工业4.0实施战略》，其中一项重要的内容是提出“工业4.0参考架构”（Reference Architecture Model Industry 4.0，RAMI4.0），并对工业4.0的内涵与体系进行了直观和具体的描述。
工业4.0的总体视图包含3个维度，分别是功能维度、价值链维度和工业系统维度。其构建思路：从工业角度出发，结合已有的工业标准，将以“信息物理系统”为核心的智能化功能映射到产品全生命周期价值链和全层级工业系统中，突出以数据为驱动的工业智能化图景，具体模型如图2-1所示。图2-1 工业4.0参考架构来源：中国信息通信研究院
功能维度包括资产层、集成层、通信层、信息层、功能层和商业层6个层级，是“信息物理系统”的分层体现。
价值链维度是以零部件、机器和工厂为代表，从生命周期视角描述了其从虚拟设计到生产制造，再到运营优化的价值生成过程，有3个突出特点：一是重点强调了虚拟仿真技术在工业4.0中的重要作用；
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