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中美德工业互联网路径比较

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2020-04-29 09:00

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过去20年，互联网是改变社会、改变商业最重要的技术；如今，随着5G、物联网以及云计算和大数据、区块链、人工智能技术的迅速发展，生产制造领域将开始具备收集、传输及处理大数据的高级能力，使制造业形成工业互联网，带动传统制造业的颠覆与重构。

美国、德国与中国各有所凭

美国：凭借信息技术领先优势，以互联网吞并制造业

长期以来，CPU、操作系统、软件以及云计算等网络平台几乎都由美国掌控霸权。近两年来，Google开始进军机器人领域、研发自动驾驶汽车；Amazon进入手机终端业务，开始实施无人驾驶飞机配送商品等。美国互联网巨头正在从“信息”领域加速进入“物理”业务领域。此外，美国通用电气、思科、In-tel、AT&T等组成了“工业互联网联盟（IIC）”。

种种迹象表明，美国未来将大力发展工业领域的智能业务，通过互联网、大数据等新一代信息通信技术建设连接工业全要素、全产业链的网络，以实现海量工业数据的实时采集，自由流转，精准分析，从而支撑业务的科学决策，制造资源的高效配置。

也就是，美国企业已经不满足于企业对消费者的数字化商业领域，而是开始涉足企业对企业的商业领域。一旦美国大规模进军工业的现实物理世界，必将对市场形成控制，其他国家的工业竞争力也将随之大幅降低。

德国：凭借工业4.0，用互联网打通智能工厂

德国一贯谋求在传统制造业保持世界领先地位，并且计划在适当的时候将其与新一代信息技术结合起来。如果不这样的话，就会在互联网时代失去与世界接轨的机会。为此，德国的“工业4.0”战略中的智能制造处处与互联网技术相关联。

工业4.0本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”。在生产设备层面，通过嵌入不同的传感器进行实时感知。通过宽带网络、数据对整个过程进行精确控制；在生产管理层面，通过互联网技术、云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等一系列技术构成服务互联网，实现物理设备的信息感知、网络通信、精确控制和远程协作。

工业4.0时代，每一个产品将承载其整个供应链和生命周期中所需的各种信息，实现追踪溯源。每一个生产设备将由整个生产价值链所继承，实现自律组织生产。智能工厂灵活决定生产过程，不同的生产设备既能够协作生产，又可以各自快速地对外部变化做出反应。

所以，工业4.0的技术手段是互联网技术的深度融合，未来的制造业将建立在以工业互联网为基础的协同平台之上，将更多的生产要素进一步科学地整合，互联网技术在生产、管理、交易等环节的应用不断深化，推动柔性生产、智能制造和服务型制造日益成为生产方式变革的重要方向。

中国：凭借“工业互联网”，为制造业转型升级赋能

可以说，德国、美国的工业互联网是两种完全不一样的发展路径。通过仔细分析德国、美国的工业互联网发展战略，我们不难发现德国、美国在未来制造业上有着各自的深层思考。制造业的第一阵营尚且如此未雨绸缪，中国如果还不能对种种趋势做出及时反应，差距只会越来越大。

工业互联网时代，平台型企业、网络化组织、开放式创新、大规模定制、社会化生产等行为将更加普遍。所以，生产者与消费者的互动将更加紧密，中小企业的作用将更加突出，对市场需求的快速反应将更加重要。这些变化都要求适时、适度的制度创新和管理变革能力，这对我国相对薄弱的制度创新和管理变革能力构成现实性的挑战。

为此，最近几年，工业互联网在我国受到了空前重视。行业主管部门认为，工业互联网对我国制造业数字化转型升级，实现制造业高质量发展以及提升国际竞争力具有战略意义，要从制造业大国向制造业强国转变，须抓住这次工业互联网平台的发展机会。网络、平台及安全构成了中国工业互联网三大体系，网络是基础，平台是核心，安全是保障。

以往的思路认为，要想摆脱传统制造业的低附加值境地，就必须向“微笑曲线”的研发和服务这两端延伸，通过高新技术实现产业升级和发展制造业周边服务业是必经之路。从产业层面来看，“研究与设计”环节意味着发展高新技术产业，“营销与服务”环节则是要提高制造业周边服务业的比重。

但是，这一过程会遇到诸多挑战，既不能实质性地走出微笑曲线的底部，也不能短期内走出微笑曲线的底部。但是，工业互联网时代已经到来。因为，制造业传统意义上的价值创造和分配模式正在发生转变，借助跨国界的互联网平台，企业、客户及利益相关方纷纷参与到价值创造、价值传递及价值实现等生产制造的各个环节。

这样一来，工业互联网将对制造业“微笑曲线”这个价值链进行一次颠覆性的重塑。个性化定制把前端的研发设计交给了用户；用户直接向企业下达订单，也弱化了后端的销售，从而拉平微笑曲线，并重新结合成价值环。

从三个“CM”入手

几十年来，随着各种产品的丰富，制造业生产结构也变得更为复杂和精细。生产线和生产设备内部的信息流量，以及管理工作的信息量剧增，自动化系统在信息处理能力、效率和规模上都已经难以满足制造业的需求。工业互联网将在一定程度上解决这些难题。当工业互联网这一新的业态开始进入制造业领域时，一个全新的挑战也随之而来，那就是让制造业由机械化、电气化、数字化，转向网络化和智能制造的挑战。

当然，国家战略有了，给产业界未来指明的方向也有了。随之，未来几年必然会有大规模政策扶持。但是技术的方向研究，尤其是在工业互联网的理论创新和产业研究方面还不够。笔者认为，行业和企业发力工业互联网要从三个“CM”入手。

第一个CM（Concurrent Manufac-turing，并行制造），指的是制造业的各个工艺流程都将并行化、透明化、扁平化，实现真正意义上的智能制造。并行化的智能制造过程将通过利用网络世界海量的数据和信息资源，突破物理世界资源有限的约束。这样一来，可以一边设计研发，一边采购原材料零部件，一边组织生产制造，一边开展市场营销，从而降低运营成本，提升生产效率，缩短产品生产周期，也减少能源使用。

第二个CM（Cloud Manufacturing，云制造），简单地说是一种基于泛在网络，实现互联化、服务化、个性化的一种制造新模式和新手段，将线下的资源（零部件、生产车间、生产设备、资本以及工人等）整合到线上，吸引价值链上下游的不同企业广泛参与到设计、生产、服务等环节中来，实现各种资源的共享与互补。

而C2M（Customer-to-Manufacto-ry，顾客对工厂）是围绕消费者的一种商业模式，以消费者为中心，凭借提供自己的标准化模块供消费者选择性地组合，是一种“拉动式”的供应链体系，借工业互联网平台，形成对全球行业链的带动引领能力，然后通过智能制造实现多品种定制化的快速生产。

三驾马车：5G、人工智能与区块链

总之，工业互联网时代，互联网技术将全面嵌入到工业体系之中，将打破传统的生产流程、生产模式和管理方式。工业互联网的生产制造过程与业务管理系统的深度集成，将实现对生产要素的高度灵活配置，实现大规模定制生产。从而，将有力推动传统制造业加快转型升级的步伐。那么，工业互联网凭借什么力量去改变制造业思维，去给制造业带来更多的灵活性和想象空间，去颠覆制造业的游戏规则呢？

近几年，全球有三大科技领域越来越热：一个是人工智能，一个是5G，还有一个是区块链。三者都是能够改变时代、改变社会、改变经济的颠覆性技术。目前，我国已经发放了四张5G牌照，5G产业处在爆发前夜的阶段；人工智能方面，业界普遍认为，工业4.0是继蒸汽技术革命、电力技术革命、计算机及信息技术革命之后的新一轮科技革命和产业变革，而人工智能是工业4.0的重要推动技术；区块链方面，很多人甚至认为其将改变数据存储方式，重塑互联网和物联网。5G、人工智能与区块链亦是工业互联网的“三驾马车”。

5G作为下一代移动通信网络，它不仅可以带来大众良好的移动互联网体验，还将成为智能制造、无人驾驶汽车等各个领域的技术支撑。因此，5G被视为工业互联网的“基础设施”。5G可以与3D工业相机、超高清视频、传感器、控制系统等技术相结合，帮助工业企业实现对设备的远程操作、基于增强现实的人机协同、生产过程实时监测等，将进一步提升生产效率、改善员工的工作条件。

众所周知，WiFi稳定性较差、安全性能不强。随着5G时代的到来，5G专网（5G局域网）大有大规模取代工厂内WiFi的趋势。欧美一些国家的工业制造业企业无须跟随网络运营商的5G建设节奏，可利用政府为企业预留的5G频率率先在企业内部建设5G局域网，解决稳定性问题。与此同时，企业使用的5G频率是本地5G频率，而不是网络运营商的授权频率，不受网络运营商的影响，可独立进行5G应用，使得专用网络与公用网络物理隔离，提供完整的数据安全性。

人工智能

经过60多年的演进，特别是在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征。大数据驱动知识学习、跨媒体协同处理、人机协同增强智能、群体集成智能、自主智能系统成为人工智能的发展重点，受脑科学研究成果启发的类脑智能蓄势待发，芯片化硬件化平台化趋势更加明显，人工智能发展进入新阶段。

工业互联网平台的核心是基于人工智能技术，集成了工业数据分析与建模能力。大数据智能是开启工业大数据应用价值的钥匙，机器学习、深度学习和监督学习是决定大数据应用价值高低的主要因素。利用这些新一代人工智能技术，基于工业流程，行业知识、经验及生产工艺等构建的数字化模型之后，将工业大数据输入模型，就可以基于数字化模型的计算，实现对制造业全生命周期的描述、分析、预测、决策，以指导现实工厂各项工作的精准执行。

区块链

区块链基于共享账本、智能合约、机器共识、权限隐私等技术特征，应用在工业互联网中，有望提升工业制造各环节生产要素的智能配置能力，加强产业链上下游的网络协同。例如，工业1.0和工业2.0时代，主要是由管理人员管理员工组织生产，工业3.0时代由管理人员管理自动化设备进行生产调度，而工业4.0时代将通过智能合约基于某种规则或协议实现人机协同。再比如，统一管理工业互联网标识是一个难题。或许应该换个标识统一管理的思维角度——用区块链共享账本机制来实现统一管理。标识需要的不是解析，而是记录，记录在行业区块链上。

区块链技术在过去两年被广泛关注，但一直迟迟不能规模化商用，最大瓶颈是区块链技术一直以来都是应用于线上的数字货币等信息世界，但要大规模商用就必须得解决线下的物理世界如何上链的难题。区块链能够完美地帮助工业互联网连接物理世界和虚拟世界，为“智能化”提供基础保障；工业作为国民经济的主体，随着工业互联网时代的提前到来，亦能够让区块链尽早实现大规模商用。

供给侧、应用侧及政府三方携手

综上所述，战略层面上，工业互联网受到了中美德前三大制造业国家的高度重视；模式层面上，并行制造、云制造与消费者为中心等三个“CM”将是工业互联网的主攻方向；技术层面，5G、人工智能与区块链三驾马车让工业互联网快速落地成为可能。于是，在国家战略布局下，尤其是部分省市高额补贴的政策大力支持下，我国制造业企业、工业软件服务商、工业设备供应商及互联网公司纷纷布局工业互联网平台。据统计，近两年来，我国工业互联网平台数量实现了高速发展，国内工业互联网平台数量竟出现三四百个，超过了国外工业互联网平台数量的总和。

然而，从供给侧角度看，我国工业互联网平台的数字化模型与国外工业互联网平台相比有较大差距，亟待不断提升大量设备的接入能力，丰富各种数字化模型，以实现工业大数据的采集存储与挖掘分析。如何用好工业互联网三驾马车，有待平台企业进一步升级和强化。

从应用侧角度看，企业用户对应用工业互联网平台，上传数据、企业上云的安全性仍有警惕，对人工智能、区块链等新技术仍持保守谨慎态度。如何让众多制造业企业接受工业互联网，有待从三个“CM”入手进一步科普和推广。

所以，从政府角度看，应该重新梳理思路，抓重点应用场景。围绕宏观的产业角度，开展政策建议和评估，斩落战略制定以及规划落地，应用示范以及复制推广，规范、约束和引导工业互联网平台以及工业APP健康发展等研究，很多事可以做，而不是从微观层面搞技术，自己搭建平台。唯有引导工业互联网真正落地，让工业互联网平台成熟度不断提升，才能使广大中小企业用户提质增效，才能实现产业转型升级和高质量发展。

万事俱备，尚需理清思路；如何推进，亟待三方携手。