工业互联网：中美德制造业三国演义

        德国“工业4.0”概念被认为是以智能制造为主导的第四次工业革命，旨在通过深度应用信息技术，将制造业向智能化转型；美国“工业互联网”是基于互联网技术，使制造业的数据流、硬件、软件实现智能交互；我国将“智能制造”作为《中国制造2025》的主攻方向，其实质是通过互联网与工业深度融合，在新一轮产业革命中抢占未来制造业变革的先机，引领我国制造业向“智能化”转型升级，赋予国家间产业竞争的新内涵。

         一、德国“工业4.0”：凭借制造业根基，借助互联网升级制造业

         新一代信息通信技术的发展，催生了移动互联网、大数据、云计算、工业可编程控制器等的创新和应用，推动了制造业生产方式和发展模式的深刻变革。在这一过程中，尽管德国拥有世界一流的机器设备和装备制造业，尤其在嵌入式系统和自动化工程领域德国更是处于领军地位，但德国工业面临的挑战及其相对弱项也显而易见。一方面，机械设备领域的全球竞争日趋激烈，不仅美国积极重振制造业，亚洲的机械设备制造商也正在奋起直追，威胁德国制造商在全球市场的地位。另一方面，互联网技术是德国工业的相对弱项。为了保持作为全球领先的装备制造供应商以及在嵌入式系统领域的优势，面对新一轮技术革命的挑战，德国推出“工业4.0”战略，其目的就是充分发挥德国的制造业基础及传统优势，大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用，形成信息物理系统，以便在向未来制造业迈进的过程中先发制人，与美国争夺新一轮工业革命的话语权。

图1 工业4.0=第四次工业革命资料来源：VINT实验室

         “工业4.0”在德国被认为是第四次工业革命，其实质是德国凭借制造业根基，借助互联网升级制造业（图1）。在制造业内植入互联网，是深度应用互联网的无界限、全民化、信息化、传播速度快等特性，创新制造模式、整合生产资源、提升生产效率，从而促进制造业的转型升级。也可以说，德国“工业4.0”是制造业互联网化的一个体现。具体而言是，在“智能工厂”以“智能生产”方式制造“智能产品”，整个过程贯穿以“网络协同”。

         二、美国“工业互联网”：凭借互联网优势，以互联网吞并制造业

         过去20年，互联网是改变社会、改变商业最重要的技术；如今，物联网的出现，让许多物理实体具备来感知能力和数据传输的表达能力；未来，随着移动互联网、物联网以及云计算和大数据技术的成熟，生产制造领域将具备收集、传输及处理大数据的高级能力，使制造业形成工业互联网，带动传统制造业的颠覆与重构。

         “工业互联网”的概念最早是由美国通用电气公司（GE）于2012年提出的，随后联合另外四家IT巨头组建了工业互联网联盟(IIC)，将这一概念大力推广开来。“工业互联网”主要含义是，在现实世界中，机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命两大革命性转变。

         工业互联网联盟的愿景是使各个制造业厂商的设备之间实现数据共享。这就至少要涉及到互联网协议、数据存储等技术。而工业互联网联盟的成立目的在于通过制定通用的工业互联网标准，利用互联网激活传统的生产制造过程，促进物理世界和信息世界的融合。

         工业互联网基于互联网技术，使制造业的数据流、硬件、软件实现智能交互。未来的制造业中，由智能设备采集大数据之后，利用智能系统的大数据分析工具进行数据挖掘和可视化展现，形成“智能决策”，为生产管理提供实时判断参考，反过来指导生产，优化制造工艺（图2）。

图2工业互联网的三个维度资料来源：《GE工业互联网报告》

         工业互联网的关键是通过大数据实现智能决策。当从智能设备和智能系统采集到了足够的大数据时，智能决策其实就已经发生了。工业互联网中，智能决策对于应对系统越来越复杂且机器的互联、设备的互联、组织的互联和庞大的网络来说，十分必要。智能决策就是为了解决系统的复杂性。

        当工业互联网的三大要素——智能设备、智能系统、智能决策与机器、设施、组织和网络融合到一起的时候，工业互联网的全部潜能就会体现出来。生产率提高、成本降低和节能减排所带来的效益将带动整个制造业的转型升级。

         三、《中国制造2025》：通过“互联网+工业”，实现制造业转型升级

         2015年5月19日，国务院印发《中国制造2025》,部署全面推进实施制造强国战略。《中国制造2025》的总体思路是坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次人才体系，促进产业转型升级，实现制造业由大变强的历史跨越（图3）。

图3 《中国制造2025》总体思路

         工业和信息化部成立以来，一直致力于推进“两化融合”工作，通过信息化的融合与渗透，对传统制造业产生了重大影响。随着新一轮工业革命的到来，云计算、大数据、物联网等新一代信息技术在未来制造业中的作用愈发重要。通过互通互联，云计算、大数据这些新一代信息技术，与以前的信息化、自动化技术结合在一起，形成智能制造，可以动态安排生产、可以网络协同合作，生产方式从资源驱动变成了信息驱动。这也正是《中国制造2025》将加快新一代信息技术与制造业融合作为主线，将智能制造作为主攻方向的原因所在。