工業互聯網推動經濟高質量發展的實施路徑

李勇堅，豐曉旭，李堅飛

(中國社會科學院 財經戰略研究院，北京 100028)

我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段[1]，在制造強國和網絡強國建設中，工業互聯網的重要性日趨突顯。工業互聯網是新一代信息技術與制造業深度融合的產物，不僅是新工業革命的關鍵支撐和深化“互聯網+先進制造業”的重要基石，也是推進經濟高質量發展的重要動力。當前，我國工業經濟規模全球第一，信息通信(ICT)行業規模龐大，在互聯網應用技術方面已有一定儲備，消費互聯網領域也涌現出了一批全球知名的平臺企業，工業互聯網推動經濟高質量發展已具備良好基礎。

一、工業互聯網對經濟高質量發展的影響

發展工業互聯網，可以將新一代信息技術引入產業部門，由此實現的深度融合發展，對產業部門內在的運作流程、運行機制、生產要素、研發設計、生產方式、組織模式等各個方面將產生深刻影響[2]。而工業互聯網在消費領域的深入拓展與應用，也可以有效改善傳統生產模式中存在的生產過剩、供給低效率問題[3]。可以說，工業互聯網作為數字化轉型的關鍵力量，正在不斷顛覆傳統制造模式、生產組織方式和產業形態，推動傳統產業加快轉型升級、新興產業加速發展壯大。具體來看，至少在以下幾個方面將產生顯著影響。

(一)提升工業企業經營效率

近年來，勞動力成本的持續上漲和土地費用及房租等要素的不斷攀升，對我國的國際競爭優勢產生了不利影響[4]。而工業互聯網因引入了大數據、人工智能、網絡技術等新技術，能夠利用各種智能化的設備和系統在很多傳統工序上替代傳統人工，從而大幅度降低勞動力成本。此外，工業互聯網還能通過優化各種流程、參數、工序等工作，實現在原材料、能源、土地等要素投入上的節約與高效利用，達到降成本、去庫存、低排放、少浪費的效果。可見，發展工業互聯網有助于提升經濟效率，降低成本，也有助于保持和提升我國產業競爭優勢。

一是發展工業互聯網有助于提升供需兩側的對接效率。工業互聯網與消費互聯網之間的耦合發展，能夠有力地整合包括消費偏好、研發設計、生產倉儲、市場營銷、供應鏈管理等諸多信息資源，形成豐富智能的工業大數據。以此為基礎，供給側與需求側的匹配過程將得到促進和優化，產業部門對消費需求的響應也會變得更加智能、精確和高效，此次新冠肺炎疫情下，企業通過互聯網在物資采購上實現供需雙方的無縫對接即是佐證。二是發展工業互聯網有助于提升生產資源的配置效率。企業通過工業互聯網平臺，可以獲得在更大范圍內打破物理和組織邊界的能力，從而便于打通供應鏈上下游之間的聯系，實現企業內、企業之間、供應鏈之間生產能力和產業要素的精準調度與智能優化，在提升生產設備整體利用效率的同時，降低企業在生產線、制造資源等方面的成本。據工信部初步統計，在305個智能制造示范項目中，工業互聯網的應用使生產效率平均提升37.6%，能源利用率平均提升16.1%，運營成本平均降低21.2%[5]。在企業方面，某家電企業的一個注塑車間，通過引入工業互聯網，原材料庫存減少80%、智能裝備提升生產整體效率17%、故障響應時間縮減80%、故障率減少36%、停機時間縮短57%、檢驗成本下降55%、外觀檢測精度上升80%[6]。

(二)創新工業企業研發模式

創新是我國經濟增長的核心動力，而工業互聯網的應用將使工業企業在研發設計、協同創新、工藝流程、工藝改進等諸方面發生根本變革。

一是工業互聯網催生了研發的模式創新。隨著新技術在工業企業領域的不斷滲透，研發、設計、制造等方面的技術問題逐步數據化，“眾包眾創”“智能化科技成果轉化與交易平臺”等新的研發模式不斷涌現，不僅縮短了科技成果供需雙方的對接距離，也加快了企業的技術進步步伐[7]。二是工業互聯網為協同創新提供了平臺基礎。大型工業設備的研發多是涉及多主體、多體系、多標準的復雜任務，在傳統的設計模式下，各個研發設計單位之間的協同問題是一個難題。而工業互聯網所提供的高效平臺則使復雜技術的協同創新成為可能，也能夠實現研發在跨區域、跨體系、跨企業上的高效協作。三是工業互聯網提升了工藝創新及改進的效率。傳統的工藝創新及改進大都依賴于“學習曲線”，這種方式不僅創新速度慢，而且難以大規模推廣應用。而工業互聯網通過對生產流程的數據化，可以實現大數據、人工智能在工業管理上的有效應用。而經驗和知識的模塊化、軟件化，不僅能夠降低專業技能培養成本，快速形成企業學習曲線，也有利于復雜工藝流程的高效管理。以某商用飛機公司為例，其建立的大型客機總體方案綜合設計系統，因實現了外形、布置、重量、氣動、性能、操穩、載荷、氣彈等專業的協同，不僅提高了總體方案的設計、建模和分析效率，降低了系統使用門檻，也加快了總體方案的設計、更改和迭代速度[8]。

(三)提升產品及服務質量

提高工業企業產品和服務質量水平，是滿足人民日益增長的美好生活需要的重要舉措，也是促進我國工業企業邁向全球價值鏈中高端的必然要求。由于傳統產業的智能化、數字化水平還不高，工業互聯網的發展可以促進工業企業在數字化、網絡化和智能化方面進行相關改造，使企業產品和服務質量不斷提升。譬如，基于互聯網收集企業生產過程中的相關數據，可以預判可能出現的產品及服務質量問題；基于互聯網對影響企業產品質量及服務的因素進行量化，并據此優化生產工藝流程參數，可以提高產品及服務質量的穩定性與可控性；基于互聯網對企業產品進行檢測，可以提高產品檢測的速度與準確率。特別是在企業生產過程中，很多工藝使用的大型設備具有高度的復雜性、隨機性、無序性，這些設備對操作人員的技能水平要求很高，通過使用工業互聯網，既能夠減少操作的復雜性，也能夠增加產品質量的穩定性。

(四)實現工業企業的綠色發展

目前,我國能源消耗日益增長，且能源使用效率與發達國家相比還存在較大差距, 實現綠色發展被提升到前所未有的高度。而工業互聯網的應用，一方面可以對工業企業能源使用進行深入分析，通過建立能源優化路徑，提升能源利用效率，更好地完成節能任務。如某企業通過采集工業現場的智能儀表、傳感器和自控系統的海量數據，并進行在線分析和挖掘，完成了全球368家工廠的能效數據接入和分析，平均為工廠實現能源節約5%～15%、節水5%～30%、原材料減少1%～3%、包裝節約5%[9]。此外，我國的能源利用結構存在“棄風棄光”等問題，利用工業互聯網整合能源生產端與使用端的數據，也可以實現優化調度和動態匹配，有利于新能源的合理高效利用。

另一方面，利用工業互聯網在生產環節中的各種數據化、模型化、實時化的智能傳感設備，可以對生產過程中可能造成的污染進行全方位、全過程、全生產周期的監測，并利用大數據優化生產過程中的參數及流程，最大限度地減小污染物排放，從而實現企業的綠色發展。

(五)推動金融服務實體經濟

長期以來，我國金融服務于實體經濟尤其是服務于中小微企業的動力與能力不足，資金流、信息流與制造過程相互分離，中小微企業金融服務供給存在巨大缺口。據調查，全國約1/3的小微企業有借款，但從銀行等金融機構的貸款比例僅為11.9%。這可能與小微企業不規范的會計體系、不透明的生產過程和缺乏抵押物等引起的信息不對稱有密切關系。

在中小微企業中應用工業互聯網，尤其是利用信息技術打開中小微企業生產過程中的“黑箱”，則可以較好地解決中小微企業的融資問題，一方面，利用工業互聯網可以幫助金融機構對中小微企業信貸資金流向、使用效率、償還能力等進行監管，由此開發出能夠滿足企業需求的個性化、差異化、定制化金融產品；另一方面，在工業互聯網的支持下，金融機構能夠較好地了解服務對象的研發投入、生產過程、市場營銷等過程，從而能夠基于信用、發展前景等因素對企業提供金融支持，也能夠促進企業加大研發的投資力度。

二、工業互聯網助推經濟高質量發展的著力點

工業互聯網的應用涉及多主體、多體系、多技術的耦合，在構建上需要兼顧網絡平臺、網絡標準、企業需求、協同創新等的綜合要求。只有通過互聯互通的方式促進產業業態與模式的創新發展，才能助推經濟高質量發展。

(一)推動工業互聯網平臺建設

工業互聯網平臺是新技術推動的新型網絡基礎設施，在工業互聯網平臺上，通過將各類技術、數據、資源等軟件化、模塊化、平臺化、通用化，可以實現工業知識的共享、復用與創新，各企業也能夠實現優勢資源的快速變現，并根據工業互聯網的要求進行生產方式變革、生產流程變革、管理范式變革、組織形態變革、商業模式變革，由此促進自身發展能力的快速提升。

2015年以后，工業企業對互聯網平臺布局明顯加快，一方面，國際知名工業企業相繼推出工業互聯網平臺產品，譬如，美國通用電氣公司和德國西門子公司基于自身在制造系統及工業數據方面的優勢，相繼推出自己的工業互聯網(或工業4.0)平臺，全球工業制造業迎來平臺競爭時代；另一方面，已經推出工業互聯網平臺的信息技術企業開始對平臺產品進行更新和升級，通過整合內部產品、增加服務能力等方式，不斷完善互聯網平臺產品功能，也愈發重視平臺對底層數據的集成接入能力建設。根據國際咨詢機構IoT Analytics統計，目前，全球工業互聯網平臺數量已經超過150個，占物聯網平臺總數的32%，其市場規模仍在迅速擴張[10]。我國工業互聯網平臺建設發展較快，國內具備一定行業和區域影響力的平臺已超過50家，但是，我國工業互聯網平臺大多以制造企業為主導，行業特征較為明顯。在匯聚行業資源方面，這些工業互聯網平臺有一定基礎，但在數據采集基礎技術及標準、人工智能和大數據應用等方面仍有一定差距，尤其缺乏具有產業鏈集成整合能力的基礎平臺，也難以發揮工業互聯網的平臺優勢。

工業互聯網平臺的有效發展，離不開互聯網相關技術和標準的支持，也離不開工業企業的研發設計、生產制造、后勤支撐、市場營銷等經營內容，兩者缺一不可。互聯網平臺企業在數據收集、分析、處理及智能系統搭建等方面具有優勢，而工業企業在生產流程管理、供應鏈優化等方面具有優勢，這就要求兩者要開展全面深入的合作，如此才能共建高效的工業互聯網發展平臺。同時，政府主導的產業基金也要在引導和投資上對其傾斜，尤其是對平臺底層支撐技術的研究與開發要給予足夠重視。此外，我國的工業互聯網在數據采集、開發工具、應用服務等核心技術方面仍存在不足，制造業發展中的自動控制與感知、云計算平臺等仍有待進一步夯實，一些重點領域也亟待集中進行技術突破，這些都需要多方的共同努力。

(二)參與工業互聯網相關標準制訂

工業互聯網實現的是包括人、機器、物料、車間、企業等主體在內的，覆蓋設計、研發、生產、管理、營銷、物流、供應鏈、服務等產業鏈各環節的全要素的泛在互聯，既涉及工業企業內網，也涉及工業企業外網[11]。在工業企業內網方面，傳統工業現場總線、工業以太網等網絡技術、標準和產品主要集中于少數發達國家，時間敏感網絡(TSN)、工業軟件定義網絡(SDN)等新技術的研發和產業化也在進行之中，我國亦深度參與了部分標準的制訂。在工業企業外網方面，國內外都高度重視新技術和新網絡的研究與應用，基于IPv6、窄帶物聯網(NB-IoT)、軟件定義網絡(SDN)、5G等技術，各國都在積極探索高可靠、低時延、廣覆蓋、可定制的企業外網絡的構建[11]。

在工業互聯網體系中，網絡是基礎，而標識是網絡的基礎。這一體系主要包括標識和解析系統兩部分，解析系統利用標識可以實現對機器和物品的唯一性定位和信息查詢。工業互聯網標識解析體系既可以為供應鏈系統和生產系統的精準對接提供基礎，也是實現企業全生命周期管理和智能化服務的前提[11]。目前，國際上仍未形成統一的、成熟的、大規模部署的全球性工業互聯網標識解析體系，盡管存在OID、Handle、Ecode等多種正在試驗和應用的標識解析體系方案，但大多尚不成熟。IPv6是目前可以滿足工業互聯網發展海量地址需求的必然選擇。

當前，我國工業互聯網標準建設取得了重大進展，例如，提出了工廠自動化以太網(EPA)、工業過程/工廠自動化無線網絡(WIA-PA/FA)等技術，成立了匯聚政產學研的工業互聯網產業聯盟，發布了《工業互聯網體系架構(版本1.0)》《工業互聯網標準體系框架(版本1.0)》等。在未來，須重點關注以下三個方面的工作：一是鼓勵企業、科研院所、非政府組織等積極參與國際工業互聯網標準體系的制訂，考慮到國際工業互聯網標準體系的多元性與復雜性，要對現有的標準體系進行深入研究，選擇1～2個標準體系在中國重點推廣應用；二是積極引導企業應用可行的、有前景的標準體系，而不是單純依據價格等因素，盲目應用一些不成熟或者沒有前景的標準體系；三是在具有優勢的領域和行業，我國應主導一批標準的制訂與應用。

(三)挖掘工業企業潛在需求

龐大的市場需求是我國工業互聯網發展的重要優勢。工業互聯網推動經濟高質量發展的核心也應以工業互聯網的理念、技術、方法等解決現有工業企業發展遇到的各種問題，而不是建立一個單純的網絡。也就是說，工業互聯網的發展要建立在企業需求基礎之上，通過挖掘工業企業潛在需求，提供一整套符合企業需求的工業互聯網產品。

現有的政策體系因過分強調對工業互聯網的供給體系進行支持與補貼，可能會導致“為了互聯網而互聯網”的情況，工業互聯網助推經濟高質量發展的作用也難以發揮。為此，一是要鼓勵工業企業進行工業內網的建設與改造工作。我國工業企業的發展水平存在較大差異，尤其是在企業數字化和網絡化建設方面仍有一定差距，中小企業內網建設還達不到智能化、網絡化和協同化的發展要求，未來一段時期內，內網改造應成為工業企業工作重點。在政策層面，也要重點關注企業內網改造工程，通過進一步加大優惠與扶持力度，致力于服務先進制造業的基礎生產網絡環境建設，促進工業企業內網建設逐步向IP化、扁平化、柔性化的方向改造發展[11]。二是平臺企業要站在需求測進行建設與發展。平臺應用領域相對單一，與實際業務需求結合不夠緊密，同時，第三方開發者的建設和運營尚不成熟，這些都使平臺的服務與環境無法滿足開發者(平臺的需求方)的需求，更不能滿足最終用戶(開發者的需求方)的需求。三是與工業互聯網密切相關的自動控制、感知技術、工業軟件等產品，要立足于需求測進行研發、設計和制造。工業互聯網的系統設計與應用，要充分考慮中國企業的需求，而不是盲目追求技術先進性或者“貪大求洋”。

(四)協同推動工業企業創新

工業互聯網推動的企業創新與傳統的企業創新有很大區別，工業互聯網將改變工業企業創新的方法、模式與維度。因為基于大數據的產品創新、工藝創新、流程創新等，使基礎研究、應用研究、產品創新、工藝創新之間的界限更加模糊，由此會引起工業企業創新方式發生變化；而在線監測、按需使用、個性化定制、增值服務等模式的普遍應用，也將其工業知識數據化、模型化，并能夠為價值鏈上的各個主體提供各種服務，企業的經營模式將隨之發生改變。顯而易見，在工業互聯網推動的工業企業創新中，互聯網絡與工業企業生產過程的協同發展至關重要。

在實踐中，工業企業的創新過程不應單純體現為產品或者流程創新，而應該是互聯網與研發設計、制造、供應鏈、市場營銷、后勤支持等方面的全流程協同。在工廠之外，要通過互聯網絡，實現產業鏈、生態鏈、價值鏈的協同創新；在社會經濟層面，要實現工業與農業、服務業的全面協同，政府政策與市場主導之間的全面協同。

三、相關政策建議

我國對工業互聯網發展高度重視，先后出臺了諸多相關政策文件，如2017年，國務院發布了《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》；2018年，工業和信息化部發布了《工業互聯網APP培育工程實施方案(2018—2020年)》；2019年，“打造工業互聯網平臺，拓展‘智能+’，為制造業轉型升級賦能”等內容寫入《政府工作報告》；2020年，工業和信息化部發布了《關于推動工業互聯網加快發展的通知》。在國家層面，已圍繞工業互聯網建立起“頂層設計+行動計劃+實施指南”的政策體系；在地方層面，已有包括廣東、浙江、上海、福建等在內的20個省、市、自治區出臺了本地促進工業互聯網發展的實施方案。顯而易見，工業互聯網已成為各地推動經濟高質量發展的關鍵要素。如何通過工業互聯網切實推動經濟高質量發展，本文提出以下幾點建議。

(一)重視工業互聯網的落地應用

一是重視工業互聯網的落地。相關部門在基礎數據庫建設、建模等共性關鍵技術、應用風險規避等方面應出臺相應的支持政策，以使工業互聯網能夠快速落地應用。二是重視新型基礎設施的升級。工業互聯網對基礎設施的依賴程度較高，要鼓勵5G、物聯網、IPv6等新型基礎設施的快速部署，推動大數據、云計算、人工智能等通用技術建設。三是重視平臺建設中出現的問題。我國工業互聯網以大型制造企業為主導(在我國工業互聯網平臺中，制造業企業或其剝離的技術公司占47%，比例遠高于國外)，以企業內部系統集成為主流，強調大投入、大改進，這種模式依托于大型制造企業的工業知識，前期建設速度較快，推廣成本較低，但擴展性有待進一步驗證，平臺本身的商業模式仍不明確。為此，要積極發揮我國消費互聯網平臺優勢，推動其與工業企業合作，形成獨特的可落地實施的工業互聯網平臺。四是鼓勵工業企業改造基礎設施。要積極推動工業企業在業務流程數字化、設備資源數據化、生產能力虛擬化等方面開展工作，支持企業引入基礎數字化設施，形成軟件、硬件、數據、開發、測試、安全、應用、標準等協同發展的工業互聯網應用環境。

(二)關注中小微企業對工業互聯網的應用

中小微企業受國內外經濟形勢的影響較大，中小微企業對工業互聯網的應用同樣有現實需求。但是，現有的工業互聯網應用大多以大型企業為模板進行開發，以中小企業為模板開發的僅占1/10左右。因此，工業互聯網的應用既要考慮“大建設、大投入”，也要兼顧“小應用、大推廣”。

在供給方面，一是要搭建一批符合中小微企業發展需要的工業互聯網平臺；二是要在中小微企業集聚區優先推動工業互聯網應用，并保障相應的基礎設施建設；三是要鼓勵行業龍頭企業發揮優勢，打造一批適應中小微企業應用的工業互聯網；四是在工業互聯網軟件研發、工業APP開發方面，根據中小微企業需求開發一些解決企業共性問題的應用，如服裝行業的訂單在線管理、生產能力共享、設計能力服務化等。在需求方面，需要對中小微企業應用工業互聯網提供技術、財政、稅收等諸多方面的支持，如鼓勵建設更為柔性化的生產平臺、推動生產能力平臺化、在更大范圍內共享生產能力；鼓勵利用工業互聯網打造技術共享平臺，加快中小微企業技術進步步伐等。

(三)建立開放的工業互聯網體系

建立開放的工業互聯網體系需要吸引多方主體參與其中：一是消費互聯網平臺企業。該類型企業在IaaS(基礎設施作為服務)方面具有一定的先發優勢，亞馬遜AWS、微軟Azure、阿里云、騰訊云、華為云等主流服務商占據了全球主要市場。但這些企業面臨流量增長速度日趨緩慢的現實問題，參與工業互聯網的熱情較高，可進一步吸引這些平臺企業參與工業互聯網建設。二是大型制造企業。大型制造企業在特定制造領域具有豐富的工業知識，鼓勵大型制造企業與互聯網企業在技術、管理、商業模式等方面深度融合，形成推廣成本低、易用性強、適配性高的工業互聯網平臺，對推動工業企業提升發展能力十分有益。三是專業服務提供商及各類工業APP開發商。從國外發展實踐看，在工業互聯網平臺建設過程中，有很多為工業互聯網提供鏈接、工業知識模型化、現場管理等細分領域專業服務的軟件提供商，這些專業服務商能夠發現工業互聯網領域的痛點問題，并提供靈活、低成本的解決方案，是工業互聯網發展的重要組成部分。從我國工業互聯網發展實踐來看，中小型專業服務提供商及工業APP開發商還不是特別活躍，通過政策支持培育一批中小服務商，有利于工業互聯網生態的形成。四是特定領域具有優勢的中小企業。一些中小企業專注于特定行業，在特定行業的特定環節形成了發展優勢，能夠開發出更具針對性的解決方案，這些企業對工業互聯網生態的成長也具有重要價值。

(四)構建規范的數據應用環境

數據是工業互聯網的核心，建立良好的數據生態對工業互聯網具有重要意義。從本質上看，工業互聯網的數據主要來源于研發、設計、仿真、采購、生產、銷售、供應鏈、金融、物流等各個過程，一般與消費者個人信息并沒有太大的關聯。盡管共享這些數據的社會和法律障礙并不大，但仍然需要進一步的規范管理。例如，在工業企業生產過程中，設備的運行將產生大量的數據，這些數據在設備的維護使用、提高產品質量、增加生產穩定性等方面具有重要作用。但是，這些數據屬于哪個主體，是生產企業還是設備制造商，或者工業互聯網系統的運營商、數據收集方，需要在相關層面進行明確。從工業生產的現實情況看，工業生產網絡中的數據來源是多元化的，因為缺少統一的數據標準，形成了大量的數據孤島，數據交易流程的不明確也導致了數據價值難以發揮。為此，要構建適應工業互聯網發展的數據應用環境，特別是在國家層面，應建立工業互聯網大數據中心，打通各種數據來源，統一規范數據格式與接口，形成可用的數據集以及相應的數據資源目錄，供生產企業、設備制造商、工業互聯網運營商、研究機構等共享使用。只有共享數據，才能推動工業互聯網快速落地應用，也才能為經濟高質量發展提供有力支撐。