工业互联网：升级智能制造，赋能千行百业
今年以来工业互联网相关政策频发，2月中央政治局会议提出推动5G网络、工业互联网等加快发展；3月工信部发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》，4月发改委发布推动企业“上云用数赋智”行动的实施方案，推动企业数字化转型；5月《政府工作报告》再提“发展工业互联网，推进智能制造”，工业互联网连续三年写入《政府工作报告》。对比2018/2019年《政府工作报告》中涉及工业互联网的内容，我们认为“为制造业转型升级赋能”的核心思想没有改变，在关注重点上从“工业互联网平台”拓展到了“工业互联网”全领域，也从侧面反映了工业互联网的地位提升。
工业互联网是IT、OT、CT技术的融合，有望转变企业生产制造模式，是新基建的重要组成部分。工业互联网本质是IT、CT、OT技术的三重融合，通过CT（通信技术）连接企业内外各类数据，实现工业全要素、全产业链、全价值链的数据打通，依托IT（信息技术）针对海量数据进行挖掘和分析，并与OT（生产管理技术）结合，使得过去生产制造过程中隐形的工艺和经验能够显性化、数字化、可复用、可预测，最终形成工业经验和机理模型的沉淀，赋能和改造传统的工业体系，帮助企业多、快、好、省，创造更多价值。
因此，工业互联网在企业的数字化转型方面具有重要意义。近年来新基建的概念屡被提及，2020年新冠疫情发生以来，新基建作为守住“六保”底线、完成“六稳”工作的主要投资方向，再次获得从政府到社会的重视。2020年4月发改委权威定义了新基建的内涵，其中工业互联网作为新基建网络基础设施之一，成为新基建的重要组成部分。
工业互联网是智能制造的重要载体，国内政策逐步完善
从美国工业互联网到德国工业4.0，工业互联网一直是智能制造的重要载体。工业互联网源于美国，2012年由GE率先提出。随后以GE为代表的美国工业互联网联盟（IIC）试图依托其强大的IT技术打造工业互联网的通用平台。2013年德国在汉诺威工业博览会上提出“工业4.0”的概念，预计投资2亿欧元，推动以信息物理系统（CPS）为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的工业革命，试图依靠强大制造业基础进行智能化升级改造。2015年国务院发布《中国制造2025》，结合中国实际推进制造业转型升级，促使中国从制造大国向制造强国转变。在这些政策的背后，工业互联网作为智能制造的重要载体，始终占据着核心的地位。《中国制造2025》中就已经提及，“促进工业互联网、云计算、大数据在企业研发设计、生产制造、经营管理、销售服务等全流程和全产业链的综合集成应用”。因此，工业互联网在中国的发展，是顶层政策的延续，也是制造业实现由大变强的关键环节。
国家顶层设计已经完成，政策体系逐步完善，工业互联网发展步入快车道。2017年11月，国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，正式提出发展工业互联网的目标，同时针对2020年以及2025年的发展任务做了明确的规定。随后，工信部于次年出台了《工业互联网发展行动计划（2018-2020）》，针对国务院的政策进行了具体的落实和细分。在此之后，一系列中央和地方的配套政策陆续出台，工信部先后发布了针对工业互联网平台、网络、安全建设的一系列文件。地方政府通过网络提速降费、上云优惠券、产业基金等形式支持工业互联网建设。我们认为，随着政策体系的完善，工业互联网发展正在步入快车道。
据测算，2025年工业互联网核心产业市场规模有望达到1.24万亿元，发展空间广阔。根据工业互联网产业联盟发布的《工业互联网产业经济发展报告》，2019年预计工业互联网核心产业（工业互联网建设涉及的网络、平台、安全等软硬件基础设施）增加值达到5361亿元，2020年预计达到6520亿元。
5G、AI、云计算打破技术瓶颈，工业互联网赋能千行百业
无线通信技术制约工业互联网泛在连接。早期的物联网通信主要应用RFID等单向、半双工的通信技术，相对可以传递的信息量非常有限。随后，各类WLAN（无线局域网）技术例如蓝牙、ZigBee、WiFi等不断发展，使得工厂设备的感知和监测成为可能。但是，WLAN技术传输距离有限，难以做到长距离的数据采集。为了解决传输距离的问题，LPWAN（低功耗广域网）技术应运而生。其中，NB-IOT通过蜂窝移动网络进行传输，可以支持每小区5万个终端的连接能力，信号覆盖范围也更加广泛，能够应用在智能电表、智能路灯、智能烟感、智慧水务等远距离物联场景。但NB-IOT的传输带宽仅有200KHz，峰值速率仅有250Kbps，且移动性能较差，对于需要视频语音实时交互、移动范围较大的工业互联网应用场景如工厂自动巡检、无人运输、智能制造等则力有不逮。因此，无线通信技术发展至今，在传输距离、传输带宽和速率方面达到了瓶颈，这在一定程度上制约了工业互联网的应用和发展。
5G提供大带宽、低时延、高可靠、广覆盖的新型无线通信网络，助力工业互联网突破通信瓶颈。5G为工业互联网的发展提供了更加高性能的新型无线通信网络。5G网络的性能较4G有大幅的提升，峰值速率是4G时代的20倍，达到20Gbps，可以支持海量数据的实时传输。5G设备的连接密度是4G时代的10倍，达到每平方米10^6个，时延达到毫秒级，是4G时代的10%。因此，5G可以带来大带宽、低时延、高可靠、广覆盖的通信能力，使得设备的泛在互联和海量数据的传输成为可能。
5G+工业互联网融合拓宽应用场景。5G与工业互联网的融合可以大幅拓宽工业互联网的应用场景，延伸出5G+超高清视频、5G+AR/VR、5G+无人机、5G+云端机器人、5G+远程控制等需要大带宽、低时延、广覆盖的应用。这将丰富工业互联网的应用范围，真正实现工业互联网的泛在连接。因此，我们认为5G和工业互联网作为新基建的重要组成部分，两者的发展是相辅相成、互相促进的。
AI和云计算助力工业互联网迈向智能化
工业互联网产生海量数据，云计算提供算力支撑。工业互联网的应用会盘活企业的存量数据，同时产生海量的增量数据，数据的存储、分析和计算需要更强大的算力支撑。云计算通过虚拟化技术，可以实现底层IT资源的池化，即将过去独立的服务器、存储设备组成一个规模更为庞大的算力资源池，使得IT算力能够像水和电一样实现按需供给。因此，云计算技术能够提供弹性、可扩展、高性能的计算资源，可以满足工业互联网海量采集数据的存储和分析，为工业互联网提供算力支撑。
人工智能赋予工业互联网数据挖掘能力，AIoT助力工业互联网迈向智能化。工业互联网对企业降本增效的赋能需要更智能的算法支撑。传统的IoT（物联网）技术仅仅只具备感知能力，对于数据的分析也仅限于对设备状态的感知、监测、跟踪，因此应用领域较为有限，无法满足工业互联网的场景应用。而人工智能尤其是深度学习算法与工业互联网具有天然的融合性。工业互联网可以为人工智能算法的提升贡献海量的训练数据，而人工智能算法又可以赋予工业互联网更加深度的数据挖掘能力。
AI和IoT技术的融合，AIoT赋予了工业互联网从感知能力向认知能力的升级，而云计算又为这种智能化升级提供了海量数据训练所需的算力基础。因此，云计算、AI和工业互联网的融合，也将产生许多新的应用价值。例如，在设备层面可以结合AI算法实现产品的质量检测、设备预测维护和产品自动分拣。在企业层面可以实现产品的辅助设计、生产过程的控制和优化、生产流程的自动监控和实时决策。在产业链协同层面，可以实现集团的辅助决策、供应链的协同管理等。
工业互联网平台是核心，有望成为新工业体系的操作系统
工业互联网建设，平台是核心。根据中国工业互联网产业联盟在2020年4月发布的工业互联网体系架构2.0版本，工业互联网共分为网络、平台、安全三大功能体系。其中：1）网络是基础，主要负责实现要素之间的数据传输、信息的相互理解以及要素的标记、管理和定位。2）安全是保障。工业互联网打通企业内外数据，带来新的安全风险。因此，安全是工业互联网发展的重要保障。3）平台是核心。工业互联网平台向下可以对接海量工业产品装备、业务系统的数据，向上可以支撑工业APP的快速开发和部署，本身则是工业知识沉淀、复用和重构的重要载体。因此，工业互联网平台是工业互联网体系的核心。
工业互联网平台本质是一个开放式的工业云平台。根据中国工业互联网产业联盟发布的《工业互联网平台白皮书2017》，工业互联网平台的架构主要包括边缘层（含IaaS层）、平台层（PaaS层）和应用层（工业APP层）三个层级。边缘层通过大范围、深层次的数据采集，构建工业互联网平台的数据基础。平台层基于通用PaaS叠加大数据处理、工业数据分析、工业微服务等创新功能，构建可扩展的开放式云操作系统。应用层基于PaaS层的微服务组件、AI大数据工具、工业机理模型，形成满足不同行业、不同场景的工业APP，使得工业互联网平台最终能够面向企业的生产制造和协同管理场景，产生实际的价值。因此，我们认为工业互联网平台的本质是一个开放式的工业云平台。
对比PC互联网和移动互联网，工业互联网平台构建了面向工业制造的端到端新基础架构，有望成为新工业体系的操作系统。我们认为可以把工业互联网平台与PC互联网、移动互联网时代的IT基础架构做类比。
在交互和数据采集方面，从PC互联网时代的键盘、鼠标和显示器，发展到移动互联网时代的手机触摸屏，而在工业互联网平台上，信息交互主要依靠边缘层的各类工业制造设备和数据采集传感器。对比PC互联网和移动互联网流量带来的价值，工业互联网平台连接的海量数据将产生巨大的网络价值。
在算力资源方面，PC互联网主要依靠台式电脑主机和私有化的服务器，移动互联网的算力支撑主要是手机端的芯片，以及云端的服务器。而工业互联网平台实则是云平台在工业体系中的落地，其算力支撑主要是依靠IaaS层的云基础设施，如高性能的服务器集群等。
在操作系统方面，PC互联网主要是Windows操作系统，移动互联网时代主要依靠Android和iOS系统，而工业互联网平台的操作系统则是工业PaaS平台。工业PaaS平台可以提供工业大数据系统、数据建模分析、应用组件开发和微服务组件库的各类功能组件，为工业机理的沉淀和上层APP的开发提供了平台支撑，具有核心价值。
在应用软件方面，PC互联网基于Windows系统开发出办公软件Office系统，辅助设计软件、娱乐信息软件等等。而移动互联网则是在Android和iOS两大生态体系中，孵化出了一系列杀手级的应用软件。工业互联网同样可以基于工业PaaS平台，产生一系列面向各类工业制造场景、功能各异的工业APP。工业APP通过工业数据建模优化，封装了解决特定问题的流程、逻辑、数据、经验、算法、知识等工业技术，具有丰富的应用价值。
因此，工业互联网平台实则构建了一个面向工业制造的端到端的基础新架构，有望重构企业生产制造的全过程，成为新工业体系的操作系统。（文章来源：未来智库）
责任编辑：Shine
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