内刊访谈

[特别策划] 中国工业互联网发展及展望

发表时间:2020-04-06 16:54:01


文/刘多
 

  刘多:中国信息通信研究院院长
 

  提话:面对科技革命和产业变革新趋势,发展工业互联网已成为全球共识。我国积极抢占工业互联网发展机遇,汇聚各界力量,在技术标准研究、功能体系建设、融合应用推广、产业生态培育等方面取得明显进展,为产业数字化转型、经济高质量发展带来新的支撑。当前,我国工业互联网正处于高速发展阶段,要继续坚持问题导向和目标导向,补足短板、务实推进,促进我国工业互联网发展迈上新台阶。
 

  当前,全球正在经历一场更大范围、更深层次的科技革命和产业变革,面临百年未有之大变局,机遇与挑战共生。一方面,新一代信息技术创新活跃,加快从虚拟向实体经济延伸,从消费向生产领域拓展,深刻重塑经济社会各领域。另一方面,传统经济发展动能规律性减弱趋势明显,全球面临在不确定性中谋求新发展的挑战。制造业作为实体经济中最重要的组成部分,也是转型升级的主战场,如何“加快培育新动能,同时让旧动能焕发生机”成为各国全力探索的重大课题。工业互联网顺势而生,随着其基础性、战略性作用日益彰显,各国纷纷将其作为改造传统制造业、重塑未来竞争新优势的共同选择。我国政府和产业界同样高度重视工业互联网发展,习近平主席强调要深入实施工业互联网创新发展战略,国务院专门印发指导意见,工信部聚焦三大体系发布系列落地实施政策,引导产业各方积极探索实践。目前工业互联网技术标准研究、基础能力构建、融合应用推广、产业生态培育等方面均取得重要进展。随着新一轮技术融合创新发展,产业转型升级步伐加快,工业互联网将迎来更加广阔的发展舞台和巨大的发展空间。

 

  工业互联网的概念与内涵
 

  工业互联网作为新一代信息通信技术与制造业深度融合的产物,通过实现人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系,已成为实现我国产业数字化、网络化、智能化发展的关键支撑,是第四次工业革命的基石。

  工业互联网包括网络、平台、安全三大功能体系,其中网络是基础、平台是核心、安全是保障。“网络”是实现各类工业生产要素泛在深度互联的基础,包括网络互联体系、标识解析体系和信息互通体系。通过建设低延时、高可靠、广覆盖的工业互联网网络基础设施,能够实现数据在工业各个环节的无缝传递,支撑形成实时感知、协同交互、智能反馈的生产模式。“平台”是工业全要素链接的枢纽,下连设备,上连应用,通过海量数据汇聚、建模分析与应用开发,推动制造能力和工业知识的标准化、软件化、模块化与服务化,支撑工业生产方式、商业模式创新和资源高效配置。“安全”是工业互联网健康有序发展的保障,涉及设备安全、控制安全、网络安全、应用安全、数据安全五个方面。通过建立工业互联网安全保障体系,能够有效识别和抵御各类安全威胁,化解多种安全风险,为工业智能化发展保驾护航。

  与传统的工业自动化相比,工业互联网最大的特点是让数据真正发挥“战略资产”与“核心资源”作用。每一次经济形态的重大变革,必然催生新的生产要素,在农业经济时代到数字经济时代的转变中,数据成为除劳动、资本、土地之外新的生产要素。工业互联网能够充分发挥数据的基础资源作用和创新引擎作用,打破企业OT系统与IT系统分离产生的“信息孤岛”,将现场设备产生的海量数据与流程运行数据结合起来,构建起包括设备运行数据、生产制造数据、经营管理数据的数据闭环体系,并通过对数据的深度分析利用提高企业的敏捷化和智能化程度,实现以数据流带动技术流、资金流、人才流、物资流,提高全要素生产率,推动经济社会全方位数字化转型。

 

  发展工业互联网意义重大
 

  当前,新科技革命和产业变革方兴未艾。工业互联网作为融合发展的关键基础设施、新型应用模式和全新工业生态,代表了本轮变革的演进方向,已成为全球主要国家战略布局的重点。随着我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段,加速发展工业互联网并充分发挥其在资源配置、产业赋能等方面的重要作用,将为我国经济高质量发展提供关键支撑和重要动力。

  发展工业互联网是顺应新一轮技术和产业变革趋势的内在要求。与以“机械化”、“电气化”、“自动化”为特征的前三次工业革命相比,第四次工业革命以数据驱动下的数字化、网络化、智能化为主要特征。工业互联网作为新一代信息通信技术与实体经济深度融合的产物,是实现第四次工业革命的关键基石,为产业转型和变革发展提供了现实路径。大力发展工业互联网,有助于推动工业体系的智能化升级、产业链延伸和价值链拓展,带动经济社会形态实现新跃升。为此,各国纷纷加快战略布局,以抢占未来发展主导权。目前,美国、德国、日本等发达国家均发布本国的工业互联网/工业4.0发展战略,印度、印尼、泰国等发展中国家,也加快利用新一代信息技术大力推动传统产业数字化转型和新兴产业快速发展。面对发达国家和发展中国家的“双重挤压”,我国需加快工业互联网发展步伐,顺应趋势、抢占先机。

  工业互联网是实现经济平稳发展的重要支撑。当前,我国正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期,“三期叠加”影响持续深化,经济下行压力加大。工业互联网能够为企业运营“保驾护航”,通过构建人机物泛在互联的数据互通闭环,实现各类资源广泛聚集和高效匹配,助力企业提升运营效率、化解综合成本上升压力、减少遭受突发事件时的损失等。例如,在工程机械、航空等行业开展设备预测性维护,使部分高端设备故障预警水平提高50%,降低维护成本达40%~50%;本次新冠肺炎疫情发生后,工业互联网普及率较高的半导体、面板制造等行业基本保持正常运行,产能快速恢复到平时水平。同时,工业互联网是逆周期扩大有效投资的关键领域。作为网络型、战略性基础设施,工业互联网自身市场规模巨大,对上下游产业的赋能带动作用明显。据工业互联网产业监测平台测算,2019年产业规模将达8000亿元,年均增速达18%。在经济发展不确定性加剧的背景下,增加工业互联网领域的有效投资有利于激发市场活力、释放内需潜力、促进创新发展。

  工业互联网为高质量发展注入不竭动力。随着供给侧结构性改革持续深化,质、量并重成为经济发展的必然要求。依托工业互联网平台,跨行业、跨地域的各类创新资源得以快速汇聚,促进加工能力、设备等制造资源的高效共享,催生出网络化协同、服务型制造等新模式新业态,加速新动能发展壮大,带动经济实现质量变革、动力变革、效率变革。此外,工业互联网应用推广极大地推动了产品和设备的高端化,有利于工业软件、芯片、操作系统、算法/模型等短板加速突破,进一步带动产业基础高级化和产业链现代化,推动产业体系向中高端迈进。随着工业互联网产业体系的不断成熟,其技术产品和方法论也将不断赋能一二三产业的转型发展,加速数字经济发展进程。

 

  工业互联网发展进展显著
 

  自《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》发布以来,在党中央、国务院的统一部署下,政府部门积极出台各项政策举措,通过细化网络、平台、安全等领域政策、遴选创新工程和试点示范项目、印发区域发展规划等方式,推动我国工业互联网发展不断取得新成果。

  一是三大体系建设稳步推进。网络体系实现突破,基础电信企业加快建设低时延、高可靠、大带宽的企业外网,部分制造企业积极探索利用新型网络技术进行内网改造。北京、上海、广州、武汉、重庆五大标识解析国家顶级节点建成运行,截至2019年年底,42个二级节点上线运营,标识注册量突破17亿。平台体系快速发展,十大跨行业跨领域平台均连接超690万工业设备,500万用户,汇聚数十万开发者,构建基于工业数据分析和软件云化的超2万个工业APP,新的平台品牌持续涌现,多层次优势互补、协同发展的平台体系初步形成。安全保障体系加快构建,国家、省、企业三级联动的工业互联网安全监测与态势感知平台建设积极推进,已与12个省市完成对接,对上百个重点平台、800余万在线设备实时监测。

  二是融合应用向纵深推进。应用场景不断丰富,目前应用已覆盖机械、钢铁、电子、石化、汽车、机械、轻工等制造业各主要门类,在能源、交通、医疗等行业的应用深度和广度不断拓展。应用模式更加多元,形成智能化生产、网络化协同、规模化定制、服务化延伸等新业务模式,探索出“工业互联网+信贷/保险/物流”等特色应用模式,帮助制造业企业向价值链高端迁移。特别是5G+工业互联网融合应用不断拓展,加速从生产外围环节向内部环节延伸,中国商飞、国家电网等企业已将5G技术应用于仿真、控制、质检等关键生产环节。应用成效逐步显现,应用企业在降成本、优质量、提效率等方面效果显著,例如,电子元器件制造行业在表面贴装制造平台开展车间设备实时可视化、设计与制造协同、大数据智能决策,产品良率提升30%。

  三是产业支撑能力持续壮大。技术标准不断突破,5G+工业互联网、时间敏感网络、边缘计算、标识解析等领域的技术、标准研究水平稳步提升,在国际电信联盟完成全球第一个工业互联网网络标准的立项;推动平台测试规范、应用实施指南等4项平台国家标准立项,制定11项团体标准。体系架构引领作用更加突出,完成工业互联网体系架构2.0编制,在原有基础上以业务视图、功能架构、实施框架三大板块为核心,突出体现了数据驱动原理,形成了更系统的顶层引导和更详细的落地指导。产业化进程加速,高端工业软件、新型工业网络、数字孪生等新兴领域产业化项目不断落地,工业APP、边缘计算、解决方案提供等新产品新服务蓬勃发展。生态载体协同作用不断增强,创新中心、示范园区、开源社区等生态载体建设稳步推进,工业互联网产业联盟汇聚1400多家企业和机构,联合开展技术攻关,输出最佳实践,积极参与工业互联网领域国际活动。

  总体来看,我国工业互联网发展已由理念倡导进入落地深耕的发展阶段,但仍处于高研发投入、长周期回报的培育期,面临产业发展基础相对薄弱、核心技术受制于人、产业短板弱项明显、安全风险应对能力不足、商业模式不成熟等问题,工业互联网规模化推广依旧面临障碍。

 

  工业互联网发展趋势与建议
 

  当前,我国工业互联网正站在新的历史起点上,需要准确把握科技和产业变革趋势,紧紧抓住产业转型升级带来的新需求和新机遇,调动各方力量,全力打造支撑实体经济数字化转型的工业互联网网络基础设施,全面深化工业互联网渗透应用,着力构筑良好生态,持续完善制度环境,推动工业互联网发展再上新台阶,支撑实体经济高质量发展。

  (一)工业互联网技术与产业发展趋势

  当前,新一代信息技术与先进制造技术的快速发展并交叉融合,模式业态创新多点迸发,推动工业互联网产业体系在变革中演进。

  新型使能技术创新活跃,将为工业互联网持续发展提供更坚实支撑。5G、区块链、人工智能等新兴使能技术正进入创新空前密集活跃的时期,并与工业互联网结合形成驱动工业网络化、智能化、服务化转型的核心力量。一是“5G+工业互联网”赋能工业全环节,将为工业互联网网络建设提供有力支撑,提升网络性能与架构柔性,并促进全方位数据采集、先进人机交互等应用的普及。二是区块链为工业互联网全连接建立加固信任关系,将为产业全链条、产品全生命周期提供准确高效的信息溯源支撑,推动实现海量联网设备的自主管理和跨网络、跨领域的分级授权认证,打造安全可信的工业数据、信息交换新模式。三是人工智能有力支撑工业互联网集成创新,将显著提升工业大数据分析能力与效率,为解决工业各领域诊断、预测与优化问题提供得力工具,对工业生产全流程全环节起到深度优化作用。四是“数字孪生+工业互联网”支撑虚实深度交互,通过先进的算法模型构建实体对象在数字空间的动态映射,将帮助企业实现从产品改进设计、模拟仿真到监控维护的一体化管理,形成智能业务发展新范式。

  三大体系加速走向成熟,将进一步增强工业互联网赋能产业转型升级能力。网络体系方面,跨运营商、跨云的高质量互联互通设施将成为工厂外网未来建设重点,工厂内传统的“两层三级”网络架构将逐步向IT-OT融合网络架构演进。在软件定义网络、云网融合、边云协同等技术的支持下,未来的工业网络形态和管理方式将更为灵活友好,标准化数据互通协议将成为打通工业数据流转的关键。标识解析服务形态会更加多元,将逐步支持多样标识载体,提供复杂的关联资源搜索服务、支持语义分析的标识数据检索。平台体系方面,技术体系将从支撑“建平台”走向支持“用平台”,各类工业机理模型、工业大数据管理与分析、工业APP等在生产现场的下沉将稳步提升平台的服务能力。短期内仍然难有企业能独自构建“大而全”的完整平台,能力互补、加强平台间合作将是大多数平台企业的选择,系统集成商将是打通平台应用“最后一公里”的关键力量,建设开源社区和开发者社区是促进平台生态繁荣的最佳方式。安全体系方面,安全防护将从被动防护转向主动防御,态势感知成为保障工业互联网安全的重要技术手段,内生防御将成为工业互联网主流安全防护模式。传统安全软硬件已无法有效应对层出不穷的新式攻击手段,以实时升级为特征的工业安全服务将逐渐普及,工业安全咨询和安全服务外包等业务有望迎来大发展。

  (二)推动工业互联网创新发展的思考与建议

  当前全球工业互联网发展提速,但总体上仍处于前半场,技术、标准、可持续的商业模式等仍在探索中,我国要抓住宝贵的时间窗口,坚持问题导向和目标导向,一手抓长远战略布局,一手抓补齐短板与瓶颈突破,加快务实推进,促进我国工业互联网发展迈上新台阶。

  一是聚焦体系建设,强化产业供给能力。网络方面,全面推进5G和全光纤网络部署,继续开展标杆网络建设。完善标识解析节点建设,加快标识应用推广。平台方面,加快推动工业设备与企业上云,壮大工业APP集群,开展跨行业跨领域平台遴选和集成应用试点示范。安全方面,建立健全监督检查、风险评估、信息共享等安全管理制度,完善国家、省、企业三级技术监测平台,加快安全测试评估队伍建设和龙头企业培育力度。

  二是促进应用落地,引导产业可持续发展。鼓励企业立足行业需求开展应用创新和商业模式创新,探索形成更多可复制、可推广的成功案例。综合运用财政奖补、政府购买等手段支持中小企业应用工业互联网。引导各地方结合本地实际和特色优势,探索形成区域工业互联网应用落地路径。编制工业互联网应用推广指南等文件,推动工业互联网在实体经济更多领域应用。

  三是统筹创新布局,打造产业支撑体系。编制工业互联网关键技术发展路线图,动态更新专项支持方向。系统布局关键前沿技术攻关,将补短板、强弱项列为重点任务加快推进,探索利用“揭榜挂帅”等工作机制突破“卡脖子”技术。实施工业互联网科技成果转移转化行动,推动形成技术研究和产业应用互促互进的良好局面。

  四是繁荣产业生态,夯实协同发展基础。引导产学研用资、大中小企业等各方探索建立资源共享、价值共创、风险共担的产业生态。鼓励不同企业、地区分工协作,优势互补发展工业互联网。坚持开放包容发展,依托产业联盟等平台,加强国家间、企业间的实践交流和经验分享,完善多层次国际合作机制,与各国携手共建全球工业互联网产业生态。

  五是加强保障支撑,营造良好发展环境。制定具有可操作性的数据分类分级标准和脱敏处理规则,引导数据合理合规流转。形成多元化资金支持体系,充分发挥政府基金、产业投资基金等的引导作用,吸引更多社会资本进入。打造多层次工业互联网人才梯队,通过重大人才工程项目、校企联动等方式,加强高端人才引进和专业人才培养。