我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和制造業(yè)賴以成功的巨大優(yōu)勢(shì)之一——人口紅利正在喪失殆盡。在創(chuàng)新升級(jí)困難、國(guó)外經(jīng)濟(jì)疲軟等內(nèi)外因素影響之下，許多傳統(tǒng)企業(yè)開(kāi)始出現(xiàn)虧損甚至倒閉，中國(guó)制造業(yè)發(fā)展遭遇瓶頸。在全球經(jīng)濟(jì)疲弱的大背景下，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和數(shù)字化經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)日漸明確，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的浪潮正在激烈翻涌。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被普遍看作是“第四次工業(yè)革命”，美國(guó)、中國(guó)、德國(guó)、日本等全球主要工業(yè)國(guó)家都在搶抓新型制造業(yè)戰(zhàn)略布局的重要機(jī)遇，中國(guó)制造業(yè)，乃至我們工程機(jī)械行業(yè)如何抓住這一重要戰(zhàn)略機(jī)遇？我們面臨的困難在哪里？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有何區(qū)別？什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)、您有沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)工控大數(shù)據(jù)，如何上云？5G時(shí)代將給工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)哪些改變？筆者希望借鑒清華大學(xué)和國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者的研究，逐步帶大家認(rèn)識(shí)和了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這一篇，首先讓我們認(rèn)清現(xiàn)狀，理清一些概念和方向脈絡(luò)。


    

工業(yè)革命的演進(jìn)過(guò)程及工業(yè)4.0的由來(lái)

全球新興制造業(yè)戰(zhàn)略布局圖

傳統(tǒng)制造模式的困局

傳統(tǒng)制造業(yè)經(jīng)過(guò)幾百年的發(fā)展，雖然模式和體系已經(jīng)非常成熟，但是面臨著諸多困局。

第一，制造業(yè)成本優(yōu)勢(shì)漸失。

過(guò)去幾十年里，中國(guó)經(jīng)濟(jì)基本為粗放型發(fā)展模式，制造業(yè)也是如此。中國(guó)制造企業(yè)往往依靠豐富低廉的原材料及勞動(dòng)力，通過(guò)為外企代理加工產(chǎn)品，從中賺取少量的加工費(fèi)。但是，近年來(lái)隨著通貨膨脹和原材料價(jià)格的上漲，人口紅利消失，成本壓力凸顯。成本控制的提升接近極限，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)靈活多變的市場(chǎng)需求。

第二，產(chǎn)能過(guò)剩。

產(chǎn)能過(guò)剩也是制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)挑戰(zhàn)。從當(dāng)前國(guó)內(nèi)形勢(shì)來(lái)看，一般工業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩的情況越發(fā)明顯，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。此外，在發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)戰(zhàn)略計(jì)劃、落后國(guó)家成本沖擊等因素的沖擊之下，中國(guó)制造業(yè)出口訂單量銳減，對(duì)外出口需求下降，進(jìn)一步加劇產(chǎn)能過(guò)剩的局面。

第三，缺乏高水平管理，生產(chǎn)效率需要提升。

1.我國(guó)制造企業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理，往往是單向驅(qū)動(dòng)的。生產(chǎn)任務(wù)逐級(jí)分解，無(wú)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況動(dòng)態(tài)優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)和加工參數(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造服務(wù)逐環(huán)節(jié)推進(jìn)，無(wú)法及時(shí)根據(jù)制造、服務(wù)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.同時(shí)，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理間缺乏高效協(xié)同。采用剛性的裝備與產(chǎn)線，無(wú)法根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)改變而靈活調(diào)整，剛性的資源組織與生產(chǎn)計(jì)劃，無(wú)法根據(jù)產(chǎn)品變化而靈活調(diào)整。

3.企業(yè)更多的是基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策，以人為核心、基于經(jīng)驗(yàn)的決策和優(yōu)化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的判斷。

4.有限范圍的資源組織。范圍上以企業(yè)內(nèi)部資源為主，無(wú)法以低成本有效整合分布于全球的優(yōu)秀資源；形式上以采購(gòu)方式為主，缺乏不同主體間高效、緊密的協(xié)作。

我國(guó)制造業(yè)需要明晰定位，應(yīng)該盡快擺脫要素驅(qū)動(dòng)(勞動(dòng)要素、資源要素、土地要素、資本要素)，向效率驅(qū)動(dòng)(投資產(chǎn)出比、投資報(bào)酬率)轉(zhuǎn)型發(fā)展，向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)(以美國(guó)和德國(guó)為代表的制造業(yè)發(fā)展)邁進(jìn)，通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)進(jìn)行制造業(yè)的變革。

在傳統(tǒng)制造業(yè)遇到以上種種困境的同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)恰逢其時(shí)。然而我們真的了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)嗎？

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起脈絡(luò)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潛力有多大

根據(jù)IDC公布的 2017年物聯(lián)網(wǎng)的投資支出預(yù)測(cè)，全球在2020年之前準(zhǔn)備投資的三大行業(yè)都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的一部分。賽迪顧問(wèn)數(shù)據(jù)，2016年中國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為1896億元。到 2020 年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)整體互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中占比將達(dá)到25%，規(guī)模突破4500億元。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)推測(cè)，未來(lái) 15 年，我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模將達(dá)到 1.8 萬(wàn)億美元，發(fā)展空間巨大。

過(guò)去10年的全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮

我國(guó)以年均近20%的增長(zhǎng)率，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)增長(zhǎng)最快的國(guó)家，這也催生了很多概念：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能云網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)等，很多人搞不清楚他們之間的聯(lián)系和區(qū)別。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)VS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

筆者借鑒清華大學(xué)軟件學(xué)院院長(zhǎng)王建民教授的觀點(diǎn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基本可以認(rèn)為是同一個(gè)概念，但是他們之間也是有一定的聯(lián)系和區(qū)別的，主要如下：

首先要對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的概念加以區(qū)分。

互聯(lián)網(wǎng)，即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機(jī)按照一定的通信協(xié)議組成的國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)是指將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或者兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)終端、客戶端、服務(wù)端通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)手段互相聯(lián)系起來(lái)的結(jié)果，解決人與人之間互聯(lián)互通問(wèn)題，人們可以在互聯(lián)網(wǎng)上獲取信息、發(fā)布評(píng)論、采購(gòu)產(chǎn)品、購(gòu)買(mǎi)服務(wù)等，但是這些信息和服務(wù)需要人來(lái)做大量的工作才能完成，并且難以動(dòng)態(tài)地了解其變化。

物聯(lián)網(wǎng)（簡(jiǎn)稱IoT，Internet of Things ），其定義為通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要連接、監(jiān)控、互動(dòng)的物體或過(guò)程狀態(tài)信息，包含其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種基礎(chǔ)信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)形成相互交互的、可識(shí)別的、可共享的網(wǎng)絡(luò)，其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、人與物在網(wǎng)絡(luò)上的連接，識(shí)別、管理和控制等，物聯(lián)網(wǎng)的信息是動(dòng)態(tài)的，主要由物理機(jī)器生成。

互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)之間是有聯(lián)系的。首先，物聯(lián)網(wǎng)的通信渠道仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展到傳感層的網(wǎng)絡(luò);第二，物聯(lián)網(wǎng)用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的通信渠道，端到端延伸和擴(kuò)展到任何物與物之間，人與物之間。

進(jìn)一步來(lái)看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不能被簡(jiǎn)單的理解為工業(yè)領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)，如果僅僅將工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)這兩個(gè)關(guān)鍵詞拆分來(lái)理解，容易被理解成工業(yè)領(lǐng)域所用的互聯(lián)網(wǎng)，這樣理解仍然是互聯(lián)網(wǎng)的概念。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基本可以理解為工業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)。

另一方面，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0等這些概念之間也是既有交集也有差異。隨著工業(yè)化與信息化的深度融合，企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)互通的需求漸增，通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效率的需求更為強(qiáng)烈，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（簡(jiǎn)稱IIoT，Industrial Internet of Things ）應(yīng)運(yùn)而生。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)、設(shè)備變成數(shù)據(jù)終端，全方位采集底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行更深層面的數(shù)據(jù)分析與挖掘，從而提高效率、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。

什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)

工業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展趕上了好時(shí)候，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展讓工業(yè)大數(shù)據(jù)快速發(fā)展成為可能。如今，傳感器變得無(wú)處不在，平臺(tái)的計(jì)算和承載能力也不斷增強(qiáng)，人工智能等技術(shù)讓數(shù)據(jù)分析變得更為高效，活躍的IoT（物聯(lián)網(wǎng)）生態(tài)圈讓越來(lái)越多的企業(yè)嘗試可以通過(guò)APP微服務(wù)的方式將數(shù)據(jù)價(jià)值變現(xiàn)。

一般來(lái)講，大數(shù)據(jù)可分為工業(yè)大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，狹義的大數(shù)據(jù)更多指的是互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)。目前，在技術(shù)和應(yīng)用方面，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)發(fā)展水平更加領(lǐng)先。

工業(yè)大數(shù)據(jù)借鑒了互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的概念，又結(jié)合了IoT物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，把面向個(gè)人用戶的“行為”數(shù)據(jù)分析與思維模式進(jìn)行擴(kuò)展，并應(yīng)用到了企業(yè)領(lǐng)域。

工業(yè)大數(shù)據(jù)有其自身的特點(diǎn)：大部分是時(shí)序數(shù)據(jù)，與我們通常所講的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)有較大差異。

首先，工業(yè)大數(shù)據(jù)源自企業(yè)內(nèi)部，而非互聯(lián)網(wǎng)個(gè)人用戶；

其次，數(shù)據(jù)采集方式更多依賴傳感器，而非用戶行為或錄入數(shù)據(jù)；

第三，數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)象是企業(yè)，而不是個(gè)人；

第四，就技術(shù)而言，傳統(tǒng)的企業(yè)IT技術(shù)已無(wú)法提供相應(yīng)的分析應(yīng)用，需要借鑒和采用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域成熟的技術(shù)；

第五，工業(yè)大數(shù)據(jù)讓企業(yè)改變了原來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)的看法，使得那些看似無(wú)用的、直接丟棄的數(shù)據(jù)重新得到了重視，并且切實(shí)改進(jìn)了企業(yè)的生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等流程。

工業(yè)大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的區(qū)別

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的四個(gè)階段

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)漸進(jìn)發(fā)展成熟的過(guò)程，在實(shí)施中包括4個(gè)階段：

1.智能的感知控制階段

即利用基于末端的智能感知技術(shù)，如傳感器、REID、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等，隨時(shí)、 隨地進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備控制的智能化。

2.全面的互聯(lián)互通階段

通過(guò)多種通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通手段，如工業(yè)網(wǎng)關(guān)、短距離無(wú)線通信、低功耗廣域網(wǎng)和OPC UA等，整合信息化共性技術(shù)和行業(yè)特征，將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞出去。

3.深度的數(shù)據(jù)應(yīng)用階段

即利用云計(jì)算、 大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、 分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度開(kāi)發(fā)應(yīng)用，從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中提取隱藏的預(yù)測(cè)性信息，挖掘出數(shù)據(jù)間潛在的關(guān)系，快速而準(zhǔn)確地找出有價(jià)值的信息，有效提高系統(tǒng)的決策支持能力。

4.創(chuàng)新的服務(wù)模式階段

利用信息管理、智能終端和平臺(tái)集成等技術(shù)，提供定制服務(wù)、增值服務(wù)、運(yùn)維服務(wù)、升級(jí)服務(wù)、培訓(xùn)服務(wù)、咨詢服務(wù)和實(shí)施服務(wù)等方面，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)智能化改造，提升產(chǎn)業(yè)價(jià)值，優(yōu)化服務(wù)資源和激發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

德國(guó)工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)路徑

中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的總體部署

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被廣泛稱為 “第四次工業(yè)革命”，我國(guó)能否抓住這次工業(yè)革命機(jī)遇，事關(guān)重大。筆者看到有人把中國(guó)比喻成一條多元化發(fā)展的巨龍，龍頭已經(jīng)進(jìn)入了21世紀(jì)的信息時(shí)代，龍身還在工業(yè)化時(shí)代，龍尾還在農(nóng)業(yè)化時(shí)代。這個(gè)形容十分貼切。我國(guó)的制造業(yè)也是多元化和長(zhǎng)鏈化的，這種特點(diǎn)，更加給了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)造了歷史機(jī)遇。我們需要多了解和學(xué)習(xí)并進(jìn)一步利用好這次機(jī)會(huì)。