工业互联网、工业4.0和两化的深度融合研究

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1、工业互联网、 工业 4 0 和 “ 两化” 深度融合的比较研究 摘要 美国提出的工业互联网、 德国提出的工业 4 0、 中国提出的 “两化” 深度融合， 这三个新概念虽然表述及某些内涵略有不同， 但提出时间相近、 本质指向相同、 战略层次相似、 动力来源相同， 可比性极强: 一是三个新概念本质一致， 指向相同; 二是 “两化” 深度融合面临新挑战和新机遇; 三是 “两化” 深度融合的概念表述欠缺战略品牌属性， 应该提档升级; 四是学习借鉴工业互联网、 工业 4 0 的优长， 创新完善自己的 “两化” 深度融合 。“两化” 深度融合为中国迎接新工业革命提供了重要平台， 中国工业革命面临实现跨越式

2、发展的重要历史性战略机遇期。在 “两化” 深度融合中应该坚持的战略原则有: 自主创新与学习借鉴的结合统一; 投入与效益的结合统一; 软件发展与硬件发展的结合统一; 产业与企业的结合统一; 市场决定与政府指导的结合统一; 工业文明与生态文明的结合统一 。“两化” 深度融合的战略措施包括: 一是把 “两化” 深度融合升华为有战略品牌属性的 “工信 CPSS” ; 二是搞好层级设计和制定战略规划; 三是聚集各类人才和加大投融资力度; 四是规避信息风险， 重视信息安全; 五是强化国内多部门协同配合， 加强国际交流合作。近年来， 世界上先后出现三个与工业和信息密切相关的新概念， 即美国提出的工业互联网、

3、 德国提 出的工业 4 0 和中国提出的 “两化” 深度融合， 引起新闻媒体和我国产学研各界高度关注。在以往的研 究文献中， 对每个新概念的单独研究及把工业互联网同“两化” 深度融合放在一起研究的略有所见， 但 把三个新概念放在一起进行比较研究的却未有所见。本文拟对三个新概念及相关问题进行比较研究。 三个新概念的可比性极强: 第一， 三个新概念提出的时间相近， 都是在 2011 2013 年前后; 第二， 三个新 概念的指向相向， 都是指向工业、 信息及其相互融合; 第三， 三个新概念的战略层次相似， 都是工业革命 的重要阶段; 第四， 三个新概念的动力来源相同， 都是科技革命、 产业革命和社

4、会需求。研究这一问题， 既可以为工业革命的理论创新发展积累成果， 又可以为相关产业经济的科学发展提供理论支持。一、世界大背景与三个新概念解读对这样三个有重要影响的新概念， 我们有必要弄清其产生背景、 来龙去脉、 概念内涵等相关问题。 1 世界大背景对工业互联网、 工业 4 0 和 “两化” 深度融合这三个新概念出现的背景， 本文从四个视角考察分析。 第一， 从科技革命和产业经济发展史考察。人类经历了几次产业革命， 每次产业革命都是由科技革命引发和推动的1 。新近的产业变革是由新一代信息技术引发和推动的。这些年来， 由于新一轮科技革命的兴起和推进， 出现了一批以高新技术为基础的新兴产业， 在我国

5、被称为“战略性新兴产业” 。第二， 从后危机时代的产业升级考察。前些年的世界金融危机之后， 世界各国都在科技创新的基础上采取有力措施创新产业， 实施产业升级战略， 以此作为克服金融危机、 复苏和振兴本国经济的重要策略和出路之一。很多国家都制定战略规划， 实施增加投资和政策扶持措施， 支持新兴产业培育发展， 为本国经济恢复和发展奠定产业基础。第三， 从全球制造业格局变动考察。当前， 全球制造业格局正在重新洗牌2 。美国提出重振制造业， 法国、 西班牙等欧洲国家也开始力推“再工业化战略” ， 抢占高端制造领域， 我国也提出了发展高端制造业的战略规划。第四， 从 “数字世界” 与 “机器世界” 的深

6、度融合考察。伴随互联网、 物联网、 云计算、 大数据等新一代信息技术的兴起， 世界不仅出现了相应的网络产业经济， 而且这些产业技术、 产业经济正在加速与制造技术、 新能源、 新材料等其他工业技术， 以及新的商业模式渗透融合， 形成了数字制造、 智能制造、 柔性制造、 网络制造等新的工业制造和生产方式， 传统的制造业也正在加速更新改造并与新一代信息技术融合， 提档升级。这不仅会对全球产业演变升级带来巨大影响， 也会对日常生活的方方面面产生深刻影响3 。这也正是一个工业化与信息化深度融合的过程。在这些相互影响、 相互作用的背景下， 工业互联网、 工业 4 0、 “两化” 深度融合的概念应运而生。

7、2 工业互联网( Industrial Internet)关于工业互联网这一概念出现的时间， 有三种不同说法: 2011 年、 2012 年和 2013 年。本文通过辨析相关文献得知， 2011 年美国 GE( 通用电器公司) 总裁伊梅尔特提出了“工业互联网” 的概念。2012年， 美国发布了工业互联网战略。2013 年 6 月 GE 第一次将工业互联网概念推向中国。关于工业互联网的概念， 各界有相近而不相同的解读。GE 总裁伊梅尔特在演讲时提出， 工业互联网， 就是一个开放的、 全球化的网络， 将人、 数据和机器连接起来。伊梅尔特在中国高调推出他的工业互联网理论， 认为工业互联网是全球工业系

8、统与高级计算、 分析传感技术及互联网的高度融合。它通过智能机器间的连接并最终将人机连接， 结合软件和大数据分析， 重构全球工业， 激发生产率， 让世界更快捷、 更安全、 更清洁、 更经济。中国移动前任董事长王建宙的解读为: 工业互联网就是将互联网中人与人之间的沟通延续到人与机器的沟通， 以及机器和机器的沟通4 。在百度百科中， 工业互联网被解释为全球工业系统与高级计算、 分析、 感应技术， 以及互联网连接融合的结果5 14。简明而通俗地表述， 可以说，工业互联网是将互联网技术融入工业领域中更大的机器设备， 利用软件分析技术充分释放机器的潜能，从而更好地提高生产效率。这些定义尽管表述不同， 但其

9、概念的要素是一致的， 即人、 机器和数据分析软件。其概念的实质和目标大体一致， 都是减少成本， 提高生产力、 提升生产效率和提高经济效益。GE公司在它的一份报告 工业互联网: 突破智能和机器的界限 中预测分析了互联网的意义。工业互联网如果使各行业效率提升1% 将会带来显著的经济效益。航空业的燃料减少1% ， 在15 年内就可节约300亿美元; 医疗行业效率提高 1% ， 会帮助全球医疗行业节约 630 亿美元。这份报告还为中国预测， 如果工业互联网如同当今消费互联网一样得到充分应用， 那么， 从现在到 2030 年， 工业互联网将可能为中国经济带来累计 3 万亿美元的 GDP 增量4 。因此，

10、 有人认为， 工业互联网 “开启了新一轮创新浪潮” ， 可以“大力促进中国经济发展 ” ， “是 IT 业的新机遇”5 14， “工业和信息化领域的大革命 ” ， “最终将重构全球工业” 。这些表明， 对工业互联网的期望和评价不可谓不高。 3 工业 4 0( Industry4 0)工业 4 0 概念是德国最早提出的。德国政府在 高技术战略 2020 中列出十大未来项目， 工业 4 0被列其中。德国将制造业领域技术的渐进性变革， 划分和描述为第四次工业革命， 第四次工业革命即为基于信息物理融合系统的工业4 0。工业4 0 概念， 最早出现在2011 年4 月的汉诺威工业博览会上， 由 “工业

11、4 0 小组” 正式推出。所谓工业 4 0 就是通过虚拟生产与现实生产结合的途径， 来提升制造业的灵活性和工程效率， 缩短上市时间。工业 4 0 通过自主控制、 联网和计算， 使人、 机器和信息相互连接，融为一体， 使虚拟世界与现实世界联系日益紧密， 相互融合。德国学术界和产业界积极推动“工业 4 0” 。由德国三大工业协会起草的工业 4 0 白皮书 提出关于工业 4 0 中人、 技术组织的 17 个重要命题， 展现了一幅全新的工业蓝图6 。德国在工业 4 0 提出和实施之前是工业 3 0 时代。工业 3 0 时代始于 20 世纪 70 年代， 由电子信息技术广泛应用， 促进了制造业不断实现自

12、动化， 人类作业逐渐被机器替代。如今 ， “工业 4 0” 又为我们展现了全新的工业愿景: 在现实和虚拟结合的网络世界里， 互联网将渗透到所有的关键领域， 价值创造过程将会改变， 原有的行业界限将会消失， 新兴的产业链条将会重组，全新的商业模式和合作模式将会出现。德国制造业在全球极具竞争力， 在世界装备制造领域处于领头地位。其中重要原因之一在于德国对工业科技产品的专注研发， 以及对复杂工业过程的精心管理。目前， 德国既拥有强大的工业设备和制造工厂， 又拥有高水平的信息技术， 工业 4 0 战略的实施， 会使德国新一代的信息物理系统工业生产技术主导市场， 保持和提升德国制造业的国际竞争力。 4“

13、两化” 深度融合中国共产党十七大提出 “大力推进信息化与工业化融合” ， 十八大又进一步提出 “两化” 深度融合是我国走新型工业化道路的重要途径和必然选择 。“两化” 深度融合是“两化” 融合的继续和发展， 是在 “两化” 融合的基础上使信息化与工业化融合在一些关键领域不断深化、 提升和创新， 是指信息化与工业化在更大范围、 更细的行业、 更广的领域、 更深的层次、 更实的应用， 在更多的智能方面实现彼此更紧密的关联、 交融与合作。2013 年 9 月， 中国工信部发布信息化和工业化深度融合专项行动计划( 2013 2018 年 ) 。“两化” 深度融合， 在范围上， 将由国家、 省区向地市、

14、 区县、 产业集群、 园区等基础单位延伸; 在行业上， 将由大类行业向各自细分行业扩展， 并从工业扩展到生产服务业; 在领域上， 将由单个企业信息化向产业链信息化延伸， 从管理领域向研发设计、 生产制造、 节能减排、 安全生产领域延伸; 在层次上， 将由技术应用层面向商业模式和商业变革深入; 在应用上， 互联网、 物联网、 云计算、 大数据等新一代信息技术将在工业各产业、 行业领域、 企业得到应用， 使企业信息化由专项应用向局部集成应用， 以致全面集成应用发展; 在智能上， 企业生产经营的每个环节的智能水平将会更高 。“两化” 深度融合的推进和发展， 有利于当代中国经济发展方式的转变， 有利于

15、产业结构优化升级， 有利于推进构建现代产业体系， 有利于新型工业化的推进和实现， 有利于工业经济发展质量和效益的提升， 有利于我国工业国际竞争力的提升， 实现我国工业经济的可持续发展。二、三个新概念的比较分析对三个新概念， 我们可以从多视角比较分析。这里拟从五个方面比较分析。 1 三个新概念在工业革命中的时段定位比较分析工业互联网、 工业 4 0 和 “两化” 深度融合， 各自在工业革命发展史上的时段定位， 见表 1。表 1三个概念在工业革命时段的定位时段时代标志美国德国中国18 世纪 60 年代 19 世纪 60 年代蒸汽 时代第一次 工业革命蒸汽机的 广泛应用第二次 工业革命蒸汽机的 广泛

16、应用 ( 工业 1 0)第一次工 业革命基本没有发生19 世纪 70 年代 20 世纪 四五十年代电气 时代第二次 工业革命电力的 广泛应用第二次 工业革命电力的广泛 应用 ( 工业 2 0)第二次 工业革命基 本 没 有 发 生， 1954 年提出和开始 包括工业化在内的 “四化建设”20 世纪 四五十年代 现在 未来信息 时代第三次 工业革命普通信息 的应用 人、 机、 网连 接 (工业互 联网)第三次 工业革命 第四次工 业革命用电子和 IT 技术实现制 造流程的自 动化 ( 工业 3 0) 基于信息物 理融合系统 ( 工业 4 0)第三次工 业革命开始工业化补课， 同时开始普通信 息应用 信息化与工业 化深度融合 ( 工信 CPSS)长期以来， 各界对第一、 第二次工业革命划分的见解基本一致。对第三次及其以后的阶段划分却有所不同。联系三个新概念的时段定位比较， 我们从表 1 中可以