加快工业互联网平台建设,推动制造业数字化转型发展

0

李 丽 李 君

在新一轮工业革命背景下,云计算、大数据、物联网等新一代信息技术持续创新并与制造业加速融合,全球各国日益重视数字经济和实体经济的协同发展,推出了一系列促进制造业数字化、网络化、智能化升级的顶层设计与战略规划。在此背景下,工业互联网平台应运而生,发展工业互联网平台已成为当今世界各国和主要经济体推动工业转型升级和创新发展的共同选择。工业互联网平台作为第四次工业革命的关键支撑,以及工业经济全要素、全产业链、全价值链的新型基础设施, 对于推动制造业数字化转型发展具有重要意义。

近年来, 我国政、产、学、研、用各界围绕工业互联网平台开展了政策研究、科研攻关、能力建设与应用实践等一系列工作,工业互联网平台产业规模显著增长,多层次系统化平台体系加速形成,平台应用广度和深度不断拓展, 平台产业生态日益完善。同时,我国工业互联网平台发展仍面临着核心能力薄弱、应用水平亟待提升、商业模式亟待完善、安全保障能力仍需加强等关键问题,迫切需要持续推动工业互联网平台技术攻关、产业应用、监测评价、生态构建、安全防护等工作,系统科学地持续推进工业互联网平台建设发展与应用实践。

我国工业互联网平台发展战略持续推进

(一)工业互联网平台顶层规划加速完善,各级政府多措并举积极推进工业互联网平台落地深耕

近年来,为全面支撑制造强国和网络强国建设,有效引导工业互联网平台健康有序发展,党中央、国务院围绕工业互联网平台出台了多项战略规划与政策部署,持续优化完善工业互联网平台顶层规划设计。201711月国务院印发了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,提出要构建包含网络、平台、安全三大功能在内的工业互联网体系, 标志着工业互联网发展上升为国家战略。工业和信息化部切实贯彻落实国家战略部署,从网络、平台、安全三个方面深入推进工业互联网创新发展,于2018 5月印发《工业互联网发展行动计划(2018—2020年)》, 推动我国工业互联网发展由概念导入进入实践深耕阶段。2 0 2 0 1 2 月, 工业和信息化部印发《工业互联网创新发展行动计划(2 0 2 1 — 2 0 2 3 年) 》, 明确提出要推动工业互联网在更广范围、更深程度、更高水平上融合发展。在“十四五”的开局之年,工业互联网相关政策陆续出台, 建设目标进一步明确,国务院《“ 十四五” 数字经济发展规划》、中央网络安全和信息化委员会《“十四五”国家信息化规划》、工业和信息化部《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》等多项国家级、省部级战略规划提出到2025年工业互联网平台应用普及率达到45%,企业工业设备上云率达到30%等目标,以量化指标引导工业互联网平台持续创新发展。同时, 各地政府纷纷因地制宜陆续出台多项政策,推动工业互联网平台在我国各个区域、各个行业、各个领域落地深耕。

(二)工业互联网标准体系持续完善,引领工业互联网平台供给能力与应用水平不断提升

产业发展,标准先行。工业互联网标准体系的构建与关键标准研制,是推动工业互联网产业创新发展的核心关键。202111月,工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合印发《工业互联网综合标准化体系建设指南(2021版)》,形成了以基础共性标准为基础, 综合涵盖网络、边缘计算、平台、安全、应用等关键细分领域的工业互联网标准体系,其中,工业互联网平台标准是标准体系的核心关键。在全国两化融合标委会(SAC/TC573)、全国信息技术标委会( S A C / TC28)等标准化组织以及相关行业组织与工业企业的共同努力下,工业互联网平台领域标准研制进程不断加快,目前正在推进研制工业互联网平台新模式应用实施指南、工业互联网平台应用水平与绩效评价、工业设备上云与数据字典、监测分析、质量管理、测试规范等国家/行业标准,工业互联网平台标准体系日益完善。

( 三) 工业互联网成为“新基建”重要组成部分,持续推动制造业数字化转型升级发展

“新基建”是以创新发展为理念,以技术创新为驱动, 以信息网络为基础,面向高质量发展需要提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。新基建是稳投资、扩内需、拉动经济增长的重要途径,也是促升级、优结构、提升经济发展质量的重要环节。2020年,工业互联网被纳入新型基础设施的重要组成部分,持续推动制造业数字化、网络化和智能化转型升级发展。工业互联网被纳入“新基建”,一方面加速推动旧动能改造。通过传统产业的数字化改造,将现有产业资源接入工业互联网平台,实现老旧设备、业务、流程等数字化、低碳化、绿色化升级,重塑现有产业体系中各生产要素的配置流通方式,进一步释放和优化传统产业的发展潜力。另一方面加速推动新动能培育。在全球新冠疫情蔓延、经济增长放缓的背景下,工业互联网等新基建支撑了数字化管理、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等各类创新发展模式的构建,提升了产品智能化水平,拓展形成了新的经济增长点,培育了产业发展新动能。

我国工业互联网平台发展成效明显

(一)工业互联网平台产业规模显著增长,赋能工业经济提质增效

当前,我国正加快推动工业互联网创新发展,工业互联网平台呈现出蓬勃发展的良好局面。一是工业互联网平台产业规模迈上新台阶。当前我国工业互联网技术已融入45个国民经济大类,涵盖研发设计、生产制造、营销服务等多个环节,产业规模首次突破万亿元大关。我国工业互联网高质量外网覆盖300多个城市,建设“5G+工业互联网”项目超过3100个,具有一定行业和区域影响力的特色平台超过150家, 其中重点平台的工业设备连接数超过7900万台、工业App数量达28万余个。工业互联网平台产业规模不断扩大,产业体系逐步健全。二是工业互联网平台推动我国经济发展稳中向好。工业互联网平台作为产业数字化新业务新模式的载体, 具有数据汇聚、知识复用、建模分析、应用创新等功能,可依托其互联互通作用,实现数据更深层次的利用和赋能,有效激活数据价值,并充分发挥提升其他要素的效能效益,带来新一轮数字化需求释放,推动企业向生态化转型,目前已经成为我国工业经济高速高质量发展的关键引擎。

(二)工业互联网平台供给质量持续提升,“综合型+特色型+专业型”多层次平台体系初步形成

工业互联网平台是制造业数字化转型的关键支撑,也是实现经济高质量发展的重要手段。当前,我国已基本形成“综合型+特色型+专业型”的多层次系统化工业互联网平台体系,包括28个跨行业跨领域综合型工业互联网平台、158个面向重点区域和行业的特色型工业互联网平台以及44个面向特定技术领域的专业型工业互联网平台,综合型、特色型、专业型三类平台相互促进、互为补充,可有效打造平台体系、完善平台推广机制、提升平台赋能水平。其中,跨行业跨领域的综合型工业互联网平台,作为工业互联网平台技术进步、产业发展与应用深化的标杆,可实现多行业、多领域、多场景的海量终端接入与要素开放共享, 整合各领域优质资源,汇聚数字化服务生态,推进工业知识沉淀复用与平台创新发展, 其引领带动作用持续增强。面向重点行业的特色型工业互联网平台,重点聚焦数字基础好、带动效应强的重点行业, 为企业研发设计、生产制造、运维服务等各项业务活动提供平台支撑,推动行业知识经验在平台沉淀集聚,带动行业企业广泛开展工业互联网平台大规模普及应用,提升行业整体竞争力。面向重点区域的特色型工业互联网平台,重点聚焦制造资源汇聚程度高、产业转型需求迫切的特色优势型产业集群,整合优化资源汇聚与区域服务能力,提升资源要素配置效率和产品创新力, 支撑“块状经济”产业聚集区内企业信息共享与资源集聚,带动区域企业协同发展。面向特定技术领域的专业型工业互联网平台,重点聚焦区块链、大数据、5GAR/VR、人工智能、边缘计算、数字孪生等特定技术领域,针对能耗优化、设备预测性维护、产品质量管控等特定环节或特定场景,汇聚相关工业知识、技术和经验,构建可复制、可推广的工业互联网平台解决方案,加速推进新一代信息技术在工业领域的深度融合应用。

(三)工业互联网平台应用推广走深向实,平台应用赋能成效显著

当前, 我国工业互联网平台正加速在各行业、各区域、各领域的落地深耕,工业互联网平台的应用价值持续显现。国家工业信息安全发展研究中心发布的《工业互联网平台应用数据地图(2021)》显示,从工业互联网平台应用普及广度看,2021年我国工业互联网平台应用普及率由2020年的14.67%提升至17.5%,资源富集、开放共享、创新活跃、良性循环的工业互联网平台应用生态加速构建。企业工业设备上云率由2020年的13.1%提升至15.5%,重点企业高耗能设备、高通用设备、高价值设备、新能源设备等典型工业设备上云上平台基础不断夯实。全国业务上云普及率由2020年的36.46%提升至38.44%,经营管理、供应链管理、研发设计、生产管理、市场营销和用户服务等业务云化水平不断提升,有效实现了资源配置效率提高、运营管理流程优化与业务发展模式创新。从工业互联网平台功能应用深度看,2021 年各行业实现大数据挖掘分析并进一步实现工业知识沉淀复用的企业比例显著增长, 由2020年的15.43%提升至2021年的16.85%,诸多企业通过工业大数据挖掘技术将工业原理、技术、方法、经验、知识等进行软件化、模型化封装,并进一步形成可复用的工业机理模型、工业微服务/微组件、工业知识图谱,从而有效实现工业知识传承体系的创新与平台开放价值生态的构建。

(四)工业互联网平台创新生态日益完善,基于平台的新模式新业态加速涌现

当前我国工业互联网平台创新发展生态持续繁荣,数字化管理、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等一批基于平台的新模式新业态层出不穷,加速释放制造企业转型活力和创新潜能。国家工业信息安全发展研究中心发布的《工业互联网平台应用数据地图(2021)》显示,在数字化管理方面,2021年我国基于平台开展数字化管理的企业比例为37.36%,较2020年提升1.52个百分点,众多企业基于工业互联网平台打通核心数据链条,优化、创新、重塑战略决策、产品研发、生产制造、经营管理、市场服务等业务活动,构建数据驱动的高效管理机制; 在智能化制造方面, 2021年我国基于平台开展智能化制造的企业比例为19.87%,较2020年提升2.23个百分点,部分领先企业基于工业互联网平台实现制造过程全要素全环节的动态感知、互联互通、数据集成和智能管控,形成自感知、自学习、自决策、自执行、自适应的智能化生产方式;在网络化协同方面,2021年我国基于平台开展网络化协同的企业比例为27.45%,较2020年提升1.69个百分点,部分企业基于工业互联网平台整合跨部门、跨企业、跨区域的资源要素,推动企业内外部研发、制造、运维、管理等一体化协同运转, 有效实现研发效率提升、生产能力均衡与服务模式优化;在个性化定制方面,2021年我国基于平台开展个性化定制的企业比例为11.36%,较2020年提升1.1 个百分点,部分企业基于工业互联网平台快速获取多元化用户需求,基于需求进行个性化设计、定制化生产和精细化服务等活动,为用户提供与其需求精准匹配的产品或服务;在服务化延伸方面,2021年我国基于平台开展服务化延伸的企业比例为26.55%,较2020年提升1.73个百分点,部分企业基于工业互联网平台进行产品联网与数据采集,为客户提供在线监测、远程运维、故障诊断、数据交易等增值服务,推动从“销售产品”到“销售服务” 的模式转变。

我国工业互联网平台发展需突破四大挑战

(一)工业互联网平台核心能力供给不足

工业互联网平台核心技术能力和功能服务是充分发挥平台赋能价值的重要前提。然而,由于当前工业设备连接困难、工业机理模型沉淀不足等因素, 严重制约了工业互联网平台核心能力的有效供给和充分发挥。一方面,当前我国工业互联网平台所依赖的智能装备、工业协议、自动控制系统、工业软件等基础条件薄弱,众多底层工业设备通讯协议不统一、标准众多且系统相对封闭等问题突出,工业设备的采集门槛高、采集难度大、数据兼容性差,导致工业设备连接困难。另一方面,受制于平台数据采集能力弱、开发工具不足、数据建模分析能力偏低等因素,我国工业互联网平台工业机理、工艺流程、模型方法经验和专家知识积累不足, 难以实现工业技术、经验、知识的模型化、标准化、软件化、复用化,各类平台的工业应用缺乏完善的工业机理模型支撑,制约了工业互联网平台核心能力的发挥与提升。

(二)工业互联网平台应用水平亟待提升

工业互联网平台的普及推广和规模应用是充分发挥平台赋能价值的关键所在。根据国家工业信息安全发展研究中心发布的《工业互联网平台应用数据地图(2021)》数据显示, 2021年我国工业互联网平台应用水平总体得分仅为34.25,工业互联网平台向垂直行业、广大企业更深层次拓展应用仍存在较大空间。一方面,工业互联网平台在落地过程中需要大量的二次开发和系统集成工作。由于缺少面向特定行业、特定场景的平台落地方法论,以及可操作性强的平台应用经济效益和商业价值测算方法,企业应用工业互联网平台面临实施路径不明确、部署模式难落地、投入产出难衡量等痛点问题,从而导致部分企业对于工业互联网平台应用举棋不定。另一方面,当前工业互联网平台的服务客户仍然以大型企业为主,受限于轻量化、低门槛的平台解决方案供给不足,广大中小企业应用工业互联网平台的技术门槛和实施成本较高,我国量大面广的中小企业已成为工业互联网平台深化应用亟待开拓的“处女地”。

(三)工业互联网平台规模化发展的商业模式亟需完善

我国工业互联网平台具有需求差异性大、个性化突出以及建设成本投入高、周期长等特点,导致产品服务、解决方案与行业实际场景需求痛点之间存在较大鸿沟,规模化发展的商业模式尚处于探索阶段。一方面,目前我国工业互联网平台厂商的服务模式仍以项目制为主,无法形成标准化、模块化的拳头产品并在产业界规模化推广落地,从而无法为广大企业提供优质、高效的数字化转型服务。另一方面,由于制造业不同行业、不同领域所涉及的工序环节差异性大、工艺标准化程度低、应用场景个性化程度高,产业界更加需要结合行业需求和场景特征“量身定制” 特定的平台解决方案。难以实现工业互联网平台功能的规模化订阅及应用,无法简单复制传统消费互联网平台规模化推广路径,为工业互联网平台的产业推广带来了更高的要求和挑战。

(四)工业互联网平台安全保障能力仍需加强

安全是工业互联网平台健康发展的重要保障。目前,我国工业互联网平台安全已取得阶段性成效。然而,随着工业互联网平台的加速发展,平台的系统安全、数据安全、信息安全问题愈加突出。一方面,产业亟需的工业互联网平台安全参考架构、工业数据分类分级、边云协同安全、企业数据安全防护等标准尚处于空白状态,无法以标准为依据确定符合安全需求的平台接入策略,制约了工业互联网平台汇聚产业资源要素、优化供需匹配等核心功能的发挥;另一方面,工业互联网平台安全技术保障体系仍需完善,数据脱敏、数据溯源、可信防护、轻量级加密等工业互联网平台数据安全关键技术尚待攻关,平台数据安全风险辨析、风险预警、实时告警与防护处置等能力仍不完善,国家级、区域级、企业级三级联动的工业互联网平台安全保障体系仍需进一步健全。

我国工业互联网平台发展对策建议

(一)加速工业互联网平台技术攻关

一是强化前沿技术融合创新。加强新一代信息技术前瞻性研究, 探索5G、人工智能、区块链、数字孪生等前沿技术与工业互联网平台融合创新的路径、方法和场景,力争以前沿技术的全面突破带动工业互联网平台快速发展。二是突破平台关键瓶颈技术。针对异构网络融合、边缘计算、机理建模、边云协同、工业智能等工业互联网平台关键技术瓶颈,组织产学研用协同攻关、重点突破,推动平台关键技术迭代和核心产品功能演进,加快补齐平台建设发展核心技术短板。三是加快工业技术软件化。开展跨行业、跨领域的IT OT技术融合,基于工业互联网平台加快工业知识的沉淀、积累和复用,推动工业技术、机理知识和专家经验的标准化、软件化、模块化封装,发展一批高质量的云化工业软件和“杀手锏”工业App,持续提升工业互联网平台服务供给能力。

(二)推进工业互联网平台应用落地

一是加快工业设备上云上平台。推动百万设备上云行动, 加快高耗能设备、通用动力设备、新能源设备、智能设备等重点工业设备上云上平台,加快面向工业设备的服务创新, 提升工业设备的运行效率和综合绩效。二是培育优质解决方案。重点面向中小企业专精特新发展、产业园区/ 产业集群数字化转型、产业链供应链数字化升级等特定需求, 围绕协同设计、安全生产、能耗管控、质量检测、设备远程运维等典型场景,打造一批“平台+产品”“平台+模式”“平台+ 行业/区域”创新解决方案,拓展工业互联网平台发展空间。三是打造平台应用典型标杆。面向原材料、装备制造、消费品、电子等重点行业,打造一批工业互联网平台应用标杆企业和最佳实践样板,发展基于平台的制造业数字化转型新模式、新业态, 总结并宣传可复制、可推广、高价值的工业互联网平台应用的经验成果和样板案例,以示范为牵引带动工业互联网平台产业化应用和迭代升级。

(三)加强工业互联网平台监测评价

从工业互联网平台“ 供给侧” 和“ 应用侧” 两方面出发,以工业互联网平台运行监测和绩效评价为抓手, 引导工业互联网平台有序发展与规模应用。一方面,打造工业互联网平台监测分析体系。建设工业互联网平台监测分析系统,完善平台数据字典,充分整合现有平台数据资源,构建平台监测分析模型,对重点平台基础能力、运营服务、产业支撑等数据进行自动化采集和周期性监测, 基于数据分析编制发布工业互联网平台发展指数, 强化对工业互联网平台基础供给、应用价值、生态服务、经济运行的态势监测, 为政府决策和产业发展提供支撑保障。另一方面,建设工业互联网平台应用数据地图。引导广大工业企业依据国家标准《工业互联网平台企业应用水平与绩效评价》, 周期性开展工业互联网平台应用水平自评价, 以评价为抓手找准平台应用关键瓶颈、锁定平台应用推进路径、明晰平台应用价值成效。开展工业互联网平台普及率、企业工业设备上云率等关键指标的数据测算与动态跟踪, 基于数据绘制全国、区域、行业工业互联网平台应用数据地图, 多维度挖掘分析工业互联网平台的应用现状、瓶颈问题和发展态势, 构建工业互联网平台应用全景图,“ 以评促用” 推动工业互联网平台规模化普及和产业化应用。

(四)创新工业互联网平台服务生态

一是加强平台供需对接。打通工业互联网平台服务商和工业企业之间的信息壁垒,创新工业互联网平台的产业服务、行业推广和商业运营模式, 促进平台服务能力与企业转型需求的精准匹配和高效对接, 基于平台实现更广范围的资源优化配置、更深程度的生产方式变革和更高水平的价值创造, 不断繁荣工业互联网平台发展生态。二是繁荣平台服务体系。依托平台工程实训基地、平台应用创新推广中心和平台创新合作中心等载体, 以产业联盟、投资基金等为助力,完善产学研用融协同创新的工业互联网平台服务体系,加强平台与政府、平台与区域经济、平台与平台间的融通合作, 推动产业链纵向打通、平台间的横向贯通,全面推动平台生态建设。三是完善平台标准体系。依托全国两化融合标委会(TC573)等标准化技术组织, 聚焦工业互联网平台技术供给、产业应用、服务保障等共性需求,开展平台解决方案、设备上云、应用实施指南、园区服务、边云协同、智能控制、质量管理等国家标准、行业标准和团体标准研制工作, 以标准的高质量供给带动平台的高质量发展。

(五)强化工业互联网平台安全防护

一方面,突破工业互联网平台安全核心技术短板,加快密码技术、主机防护、网络防护、威胁检测、访问控制、隐私证明等平台安全技术开发与应用,形成多领域、多层次的工业互联网平台安全解决方案,为工业企业上云上平台提供有力的安全保障。另一方面,健全工业互联网平台安全防护机制,建立针对重点行业、重点产业集群和骨干工业企业的工业互联网平台安全监督检查、信息通报和应急响应机制,强化平台及数据安全风险评估与认证评价, 推广工业数据分类分级指南, 引导骨干企业和平台服务商加强自身数据安全防护水平,构建企业、地方和国家三级协同的工业互联网安全态势感知和综合保障体系,提升工业互联网平台安全和数据安全防护能力。(参考文献略)

作者分别为国家工业信息安全发展研究中心副主任、国家工业信息安全发展研究中心交流合作处处长

 

评论被关闭。