美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及對我國的啟示

■文/張志昌（中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院）

2021年8月底，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial Internet Consortium，IIC）改名工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial IoT Consortium，IIC），英文縮寫未變，但卻全面轉(zhuǎn)型物聯(lián)網(wǎng)。此后，通用電氣（GE）、思科、羅克韋爾、艾默生等諸多巨頭企業(yè)積極布局工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，持續(xù)進(jìn)行前沿平臺技術(shù)創(chuàng)新，搶占工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)制高點。探討美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的轉(zhuǎn)型，對我國工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要啟示。

一、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的提出背景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念最早由美國通用電氣公司（GE）提出。2012年11月26日，GE發(fā)布由Peter C.Evans與Marco Annunziata撰寫的白皮書《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》，標(biāo)志著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的正式提出。在白皮書中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被稱為Industrial Internet。GE之所以提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念，首先基于企業(yè)自身利益，其提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念時的背景如下。

（一）GE企業(yè)層面

一是GE在2008年金融危機中的慘重?fù)p失為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的提出提供了需求。2008年金融危機爆發(fā)時，GE遭受巨大損失，陷入瀕臨破產(chǎn)的境地，GE宣布要回歸原點，提出增加制造部門比重的戰(zhàn)略。此外，GE還計劃從依靠產(chǎn)品銷售與售后維護(hù)賺取利潤的“合同模式”，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來幫助客戶企業(yè)提高效率的“按需銷售”模式。

二是GE由設(shè)備制造商向智能服務(wù)商轉(zhuǎn)型為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的提出創(chuàng)造了條件。在提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念之前，GE已經(jīng)實現(xiàn)了IT技術(shù)與設(shè)備的深度融合，并逐漸由設(shè)備制造商向智能服務(wù)商轉(zhuǎn)型，企業(yè)的業(yè)務(wù)模式也由單一的設(shè)備銷售向智能設(shè)備、智能分析、智能決策三位一體的智能化系統(tǒng)供應(yīng)商轉(zhuǎn)型。

（二）宏觀層面

雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念由一家企業(yè)（GE）提出，其日后的發(fā)展也限于產(chǎn)業(yè)界，從未獲得美國官方認(rèn)可，更談不上美國的國家戰(zhàn)略，但其順應(yīng)了美國政府發(fā)展制造業(yè)的意圖，同時也順應(yīng)了時代要求。

一是美國政府重視發(fā)展制造業(yè)，為GE提出發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了良機。2008年金融危機之后，美國政府意識到實體經(jīng)濟(jì)在國家經(jīng)濟(jì)中的重要性，出臺《重振美國制造業(yè)框架》，以期實現(xiàn)“再工業(yè)化”國家戰(zhàn)略；2011年6月，美國正式啟動“先進(jìn)制造伙伴計劃”，旨在加快搶占21世紀(jì)先進(jìn)制造業(yè)制高點；2012年2月進(jìn)一步推出“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，通過制定積極政策，鼓勵制造企業(yè)回歸美國本土。

二是智能化、數(shù)字化浪潮為美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展指明了方向。具體表現(xiàn)為：充分利用智能化與數(shù)字化的價值，用“軟服務(wù)”顛覆傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)與維護(hù)方式；利用數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化管理；通過先進(jìn)的傳感器、控制器和軟件應(yīng)用程序?qū)F(xiàn)實世界中的機器、設(shè)施、生產(chǎn)線和虛擬網(wǎng)絡(luò)連接起來。

三是美國強大的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。美國政府搭建了“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”，其中的物理信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析、信息安全等關(guān)鍵技術(shù)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了強大技術(shù)支持，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也藉此而領(lǐng)先于全球。

二、美國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意圖與設(shè)想

（一）美國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意圖

GE提出發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意圖分為根本意圖與對此意圖進(jìn)行技術(shù)性描述兩個層面。GE之所以提出發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是基于其自身利益，這是根本意圖，就是要借助美國在信息技術(shù)方面的優(yōu)勢，通過與制造業(yè)的深度融合，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面占據(jù)主動，從而在全球競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位。

與此同時，GE也對其戰(zhàn)略意圖進(jìn)行了技術(shù)性描述，其董事長兼CEO杰夫?伊梅爾特表示：“互聯(lián)網(wǎng)改變了我們利用信息和溝通的方式，如今，互聯(lián)網(wǎng)還能做更多事情。通過智能機器間的連接并最終將人機連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，我們可以突破物理和材料科學(xué)的限制，改變世界的運行方式?！?/p>

（二）美國對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)究竟是什么？一言以蔽之，其實質(zhì)就是通過互聯(lián)網(wǎng)平臺把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是開放、全球化的網(wǎng)絡(luò)，將人、數(shù)據(jù)和機器連接起來，屬于泛互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)依靠機器以及設(shè)備間的互聯(lián)互通和分析軟件，改變以前以單體智能設(shè)備為主的模式，是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級計算、分析、傳感技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)的高度融合。

對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)想，從定性的角度，即通過高性能設(shè)備、低成本傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)收集及分析技術(shù)等的組合，大幅提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的效率并創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)。幫助制造業(yè)拉長產(chǎn)業(yè)鏈，形成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通，從而提高效率，推動整個制造服務(wù)體系智能化。實現(xiàn)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的跨越發(fā)展，使工業(yè)經(jīng)濟(jì)各種資源要素能夠高效共享。

GE白皮書《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》的其中一位作者M(jìn)arco Annunziata從定量角度，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用進(jìn)行了設(shè)想，為了讓其新思路更有沖擊力，Annunziata將其命名為“1%的力量”：如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使生產(chǎn)率每年提高1%～1.5%，那么未來20年，它將使美國人的平均收入比當(dāng)前提高25%～40%；如果世界其他地區(qū)能確保實現(xiàn)美國生產(chǎn)率增長的一半，那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在此期間會為全球GDP增加10萬億～15萬億美元。

三、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程與IIC轉(zhuǎn)型

（一）美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程

2013年，GE宣布將在未來3年投入15億美元開發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

2014年3月，GE跨界聯(lián)合了IBM、思科、英特爾和AT&T等IT公司，成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（簡稱IIC）。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟采用開放成員制，致力于使各個廠商設(shè)備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不僅涉及Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，還包括諸如IT系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲容量、互聯(lián)和非互聯(lián)設(shè)備的各種參數(shù)指標(biāo)。其目的在于通過制定通用標(biāo)準(zhǔn)打破技術(shù)壁壘，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)過程，更好地促進(jìn)物理世界和數(shù)字世界的融合；“旨在加快互聯(lián)機器與設(shè)備的開發(fā)、采集和廣泛使用，促進(jìn)智能分析，并為工作者提供幫助。”

2014年10月，GE宣布其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)Predix平臺向全球所有公司開放，將互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的平臺與應(yīng)用開發(fā)者之間的合作模式引入了工業(yè)，便于用戶大規(guī)?？焖匍_發(fā)自定義行業(yè)應(yīng)用。這種與智能手機領(lǐng)域的蘋果高度類似的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，將加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)各細(xì)分行業(yè)生根落地。

GE也與中國企業(yè)展開合作。GE與中國電信集團(tuán)合作，將其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)Predix平臺與中國電信的綜合信息服務(wù)對接，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從此進(jìn)入中國的云儲存、遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用、智能制造、云計算等領(lǐng)域。中國電信、海爾、華為、中國信息通信研究院、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所等中國企業(yè)和機構(gòu)已經(jīng)加入IIC。

（二）IIC轉(zhuǎn)型

2021年8月底，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟改名工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，全面轉(zhuǎn)型為物聯(lián)網(wǎng)，是世界工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史上的重大事件，對我國具有重要啟示。我們認(rèn)為IIC之所以轉(zhuǎn)型，主要有以下原因：

一是“標(biāo)準(zhǔn)制定”利益沖突加劇，成為發(fā)展的阻礙。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟一直審慎對待標(biāo)準(zhǔn)制定，曾明確表示不推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定。原因在于聯(lián)盟內(nèi)的企業(yè)多樣化、利益復(fù)雜，如果IIC推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)識解析，會引起各大企業(yè)紛爭，影響聯(lián)盟團(tuán)結(jié)，降低聯(lián)盟運行效率。

二是網(wǎng)絡(luò)安全問題并未得到有效解決。尤其是企業(yè)上云之后，云安全、邊緣安全、內(nèi)部協(xié)議安全等問題均會凸顯，而統(tǒng)一的安全體系未能建立。此外，在智能制造過程中，對協(xié)議的實時性、容錯率等方面也有很高要求。

三是轉(zhuǎn)型物聯(lián)網(wǎng)更加有利于數(shù)據(jù)全生命周期管理。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長，其存儲與高效查詢問題成為巨大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)質(zhì)量也成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸，由于傳感器本身的采集精度與環(huán)境的漸次干擾問題，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟包等現(xiàn)象，機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)質(zhì)量低下。信息物理系統(tǒng)本質(zhì)上是一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，不僅僅是簡單的信息聯(lián)接，更是物與物之間的連接。物理實體的數(shù)據(jù)收集與交換，都要借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)。

四、 對我國發(fā)展工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)的建議

目前全球范圍內(nèi)，工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展格局尚未定型，且處于面臨重大突破的戰(zhàn)略窗口期，為我國加速追趕和超越提供了寶貴契機。根據(jù)美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程與IIC轉(zhuǎn)型，為進(jìn)一步推動我國工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展，提出如下建議。

一是著力打造工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)國家級創(chuàng)新體系。加強軟硬件核心技術(shù)攻關(guān)，加快推動關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和智能網(wǎng)聯(lián)裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，特別是要運用工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與模型大量集聚的特點，打造一批匯聚大量活躍創(chuàng)新主體和開發(fā)者的開源社區(qū)及平臺，推動長期“卡脖子”的各類工業(yè)軟件加快突破，打破工業(yè)軟件對國外的高度依賴。積極探索5G、邊緣計算、深度學(xué)習(xí)、增強/虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈等新興前沿技術(shù)在工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用，加快培育新業(yè)態(tài)、新模式。

二是加快構(gòu)建工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系。工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系是工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)和工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸交換的支撐，包括企業(yè)內(nèi)、外網(wǎng)絡(luò)。加快工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)改造升級，推進(jìn)IP化、扁平化、柔性化技術(shù)改造，打通信息孤島、數(shù)據(jù)煙囪，為更廣泛的互聯(lián)互通打好基礎(chǔ)；加快工業(yè)企業(yè)外網(wǎng)建設(shè)，重點推進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與改造，擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，優(yōu)化升級國家骨干網(wǎng)絡(luò)；推進(jìn)標(biāo)識解析體系建設(shè)，賦予每一個機器和產(chǎn)品“身份證”，推動實現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)精準(zhǔn)對接以及“人機物”全面互聯(lián)，進(jìn)而實現(xiàn)跨企業(yè)、跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)品全生命周期管理，加快國家頂級節(jié)點建設(shè)；推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域全面部署IPv6，滿足工業(yè)智能化發(fā)展對海量地址的需求。

三是強化工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)的安全保障能力。建立涵蓋設(shè)備安全、控制安全、網(wǎng)絡(luò)安全、平臺安全和數(shù)據(jù)安全的多層次安全保障體系，重點突破標(biāo)識解析系統(tǒng)安全、平臺安全、工業(yè)控制系統(tǒng)安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)安全等相關(guān)核心技術(shù)，推動攻擊防護(hù)、漏洞挖掘、入侵發(fā)現(xiàn)、態(tài)勢感知、安全審計、可信芯片等關(guān)鍵安全產(chǎn)品研發(fā)。重點針對基礎(chǔ)較好的行業(yè)和安全需求迫切的領(lǐng)域，開展安全技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案的試點示范和推廣應(yīng)用。構(gòu)建工業(yè)互（物）聯(lián)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和平臺的安全評估認(rèn)證體系，依托第三方機構(gòu)開展安全能力評估和認(rèn)證。建立工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)安全管理體系，明確相關(guān)主體的數(shù)據(jù)安全保護(hù)責(zé)任和具體要求，增強數(shù)據(jù)收集、存儲、處理、轉(zhuǎn)移、刪除等環(huán)節(jié)的安全防護(hù)能力。建立工業(yè)數(shù)據(jù)分級分類管理制度，形成工業(yè)數(shù)據(jù)流動管理機制，明確數(shù)據(jù)留存、數(shù)據(jù)泄露通報要求，加強數(shù)據(jù)安全監(jiān)督檢查。

四是統(tǒng)籌建設(shè)工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)平臺。尤其在市場失靈領(lǐng)域，圍繞具有較強外部性、公共事業(yè)性質(zhì)相對突出、單純依靠市場機制難以發(fā)揮作用的領(lǐng)域，統(tǒng)籌部署、分步實施，著重建設(shè)三類公共服務(wù)平臺：工業(yè)數(shù)據(jù)管理服務(wù)平臺，提升優(yōu)化制造業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)資源管理能力；評估服務(wù)平臺，分區(qū)域、分行業(yè)開展工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平的第三方評估；檢測認(rèn)證服務(wù)平臺，科學(xué)客觀地檢驗、測試和認(rèn)證工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、產(chǎn)品及解決方案的能力水平。

五是大力培養(yǎng)工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。推動相關(guān)部委、地方政府、領(lǐng)軍企業(yè)、知名院校聯(lián)合，在全國先進(jìn)制造業(yè)重點集聚地區(qū)共建工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)人才實訓(xùn)基地。動態(tài)建設(shè)全球高端創(chuàng)新人才庫，為國家引進(jìn)領(lǐng)軍人才、布局重點項目提供人才信息儲備。加快工業(yè)APP開發(fā)者人才隊伍建設(shè)，支持舉辦開發(fā)者創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽，打造基于工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)平臺的“雙創(chuàng)”新生態(tài)，推動工業(yè)APP量質(zhì)齊升。