国内工业互联网发展态势研究
发布日期2018/5/25
工业互联网可以看做是工业领域的“升级”模式，其核心是基于全面互联而形成数据驱动的智能，工业互联网的主要架构是通过构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施，形成工业智能化发展的新兴业态和应用模式。
国内工业互联网发展态势研究
一、工业互联网概述
1.工业互联网简介
工业互联网定义：工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。其本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。
可能前面这段话听起来有点抽象，通俗来讲，“工业”，是一种产业形态，是终端应用的场景。
“互”是交互，从产品设计、到产品生产、再到产品运输直至产品进入终端消费者，每一个环节都存在信息的互动；
“联”是联络，将工业生产流程中的需求信息、设备信息、物流信息以及消费信息通过大数据联络起来，形成闭环的新兴业态。
工业互联网对制造业的作用：
工业互联网对制造业带来的推动作用包括：
智能化生产：实现从单个机器到产线、车间甚至整个工厂的智能决策和动态优化。
个性化定制：基于互联网获取单个用户个性化需求，通过灵活柔性组织设计、制造资源和生产流程，实现低成本大规模定制。
网络化协同：形成众包众创、协同设计、协同制造等新模式，有助于降低产品开发制造成本，缩短产品上市周期。
服务化转型：通过对产品运行的实时监测，提供远程维护、故障预测、性能优化等一系列服务，并犯规给产品设计，实现服务化转型。
工业互联网的意义：
工业互联网以资产为核心，构建从设计、生产、运输到消费的产业云平台，并通过数据流的传递，提升了制造过程中的附加价值，平滑了制造业的微笑曲线，实现了设备-产品-消费者的闭环数据流系统。
工业互联网拉平了制造业的微笑曲线：
国内工业互联网发展态势研究
从价值创造的角度来看，工业互联网可以带来产业效率的提升。根据GE预测，工业互联网有望影响全球46%（约32.3万亿美元）的经济。从国内来看，工业互联网对占GDP近30%的制造业影响巨大，15-17年国内工业增加值保持在20万亿人民币之上。假设工业互联网的普及会带来1%的产业效率的提升，那么将产生2000多亿的产值增量，其市场效益非常显著。
工业制造业占GDP比重（单位：%）全部工业增加值（单位：亿元）：
2.工业互联网政策环境分析
（1）产业高度提至国家战略层面，顶层设计清晰
政策大力扶持，不断释放红利。工业互联网顶层重点设计，政策持续加码支持。2017年国务院审议通过了《关于深化互联网+经济制造业，发展工业互联网的指导意见》(以下简称“《意见》”)，大力扶持工业互联网行业的技术标准及产业。
工业互联网产业政策：
《意见》提出了工业互联网未来三个阶段的发展目标：
到2025年，覆盖各地区、各行业的工业互联网网络基础设施基本建成，工业互联网标识解析体系不断健全并规模化推广，基本形成具备国际竞争力的基础设施和产业体系；
到2035年，建成国际领先的工业互联网网络基础设施和平台，工业互联网全面深度应用并在优势行业形成创新引领能力，重点领域实现国际领先；
到本世纪中叶，工业互联网创新发展能力、技术产业体系以及融合应用等全面达到国际先进水平，综合实力进入世界前列。
（2）产业基础良好，地方政府执行力强
地方政府积极扶持，工业互联网逐渐落地。江苏、浙江、山东以及广东等省份积极开展工业互联网项目，积极推动项目落地。
各地方政府积极落地工业互联网项目：
浙江在工业互联网项目落地方面走在全国前列。2017年两会之后，浙江省发布的《浙江省政府工作报告》提出“十万企业上云”的行动计划。
2017年5月，浙江信息化工作领导小组发布《浙江省“企业上云”行动计划（2017年）》，计划全省新增上云企业10万家，培育国内领先的云平台服务商3-5家、行业云应用平台10个、云应用服务商100家，形成典型标杆应用案例100个。开展10项专项活动，按行业如工业企业、农业企业、服务业企业、科技企业、个体工商户开展上云活动。将企业上云工作列入省政府对各市政府目标责任考核，考核目标分解到各市。
浙江省2017年企业上云计划目标分解：
二、工业互联网行业产业链分析
1.工业互联网发展的核心驱动力
为何当下是工业互联网发展的风口？
一方面，中国制造业面临外部竞争加剧，内部产能过剩的局势，随着人力成本的上行加速了制造业企业开展结构化调整的步伐；
另一方面，从底层的物联感知层，到网络处理层，再到终端应用层，相应的技术体系逐渐完善，部署成本逐渐降低，工业企业迎来了“上云”良机。因此，当下是工业互联网布局的良机。
（1）人力成本上行推动制造业智能化
制造业从业人员平均工资不断上行。2012年，制造业就业人员平均工资达41650元/年，2017年便攀升至59740元/年，年复合增长率达7.38%。
图7：制造业就业人员平均工资（单位：元/年）
（2）新技术日渐成熟，推动制造业向智能模式变革
1）互联网的演进
1969年互联网行业首次应用于美国国防部，而国内直到上世纪90年代中期才引入。目前，互联网已经从桌面互联网向移动互联网、下一代互联网变革，并不断渗透在实体行业，推动了产业的进化与发展。
图8：互联网的演进与应用
2）工业互联网的变革历程
工业互联网作为互联网与工业的深度融合的产物，现在已经从传统的工业1.0向着工业智能化发展。
图8：互联网的演进与应用
3）技术成熟，可实现大规模部署
工业互联网的相关产业技术逐渐成熟。
感知层方面，传感技术、RFID射频识别技术以及二维码技术都已经广泛应用于实际生产中；
网络层面，5G通信技术的快速推进以及国产化领先降低了国内工业互联网的部署成本；
应用层面，大数据挖掘数据分析数据的应用以及云计算的部署模式已然达到产业化水平。
图8：工业互联网关键技术逐渐成熟
2.工业互联网体系架构
工业互联网的架构。网络、平台、安全是工业互联网的三大要素。
网络是基础，即通过物联网、互联网等技术实现工业全系统的互联互通，促进工业数据的充分流动和无缝集成，
数据是核心，即通过工业数据全周期的感知、采集和集成应用，形成基于数据的系统性智能，实现机器弹性生产、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新，推动工业智能化发展；
安全是保障，即通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系，保障工业智能化的实现。
工业互联网的体系架构：
（1）工业互联网体系架构之网络
网络是工业互联网的基础，可以实现人、物品、机器、车间、企业以及设计、研发、生产、管理、服务等产业链、价值链全要素的互联互通，实现生产数据在系统各单元之间，生产系统与商业系统各主体单元之间的无缝传递。
工业互联网整体网络体系目标框架：
国内工业互联网发展态势研究
工业互联网的网络设备又由三个体系组成：
网络互联体系，作用是将各生产要素进行连接，包括工厂内网络和工厂外部网络。工厂内部网络包括IT网络和OT（工业生产与控制）网络，连接的主体包括在制品、智能机器、工业控制系统、人等。工厂外部网络连接企业上下游、企业与智能产品、企业与用户等；
地址与标识解析体系。标识解析体系是工业互联网的重要神经系统，是识别和管理物品、信息、机器的关键基础资源。标识系统是物品、数据和机器的“身份证”，属于工业互联网的重要基础设施；
应用支撑体系，包括三个层面：一是实现工业互联网应用、系统与设备之间数据集成的应用技术，二是工业互联网应用服务平台，三是服务化封装和集成。
（2）工业互联网体系架构之平台
平台是工业互联网的核心。工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台。
工业互联网平台是在传统工业云平台基础上，叠加物联网、人工智能、大数据等技术，实现更加实时、高效、精准的数据采集系统。工业互联网平台体系为数据汇聚、建模分析、应用开发、资源调度、监测管理等提供支撑，实现生产智能决策、业务模式创新、资源优化配置、产业生态培育。
工业互联网场景下应用支撑体系方案将包括四个主要环节：
一是工厂云平台。在大型企业内部建设专有云平台，实现企业／工厂内的IT系统集中化建设，并通过标准化的数据集成，对内开展数据分析和运营优化。还可以考虑混合云模式，将部分数据能力及信息系统移植到公共云平台上，便于实现基于互联网的信息共享与服务协作。
二是公共工业云服务平台。面向中小工业企业开展设计协同、供应链协同、制造协同、服务协同等新型工业互联网应用模式，及提供Saas类服务。
三是面向行业或大型企业的专用工业云服务平台。面向大型企业或特定行业，提供以工业数据分析为基础的专用云计算服务。
四是工厂内各生产设备、控制系统和IT系统间的数据集成协议，以及生产设备、IT系统到工厂外云平台间的数据集成和传送协议。
工厂外部网络架构：
（3）工业互联网体系架构之安全
安全是工业互联网的保障，通过识别和抵御安全威胁，化解各种安全风险，增强设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力。
工业互联网安全的需求主要从工业和互联网两个方面出发：
工业方面：重点关注生产的可靠性、设备安全和控制安全，即在保证生产的同时维持控制协议稳定，智能设备安全运转。
互联网方面：重点关注APP应用的安全、网络的安全、数据的安全以及产品的服务安全，工业互联网安全体系框架主要包括：设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和数据安全。
工业互联网安全体系：
3.工业互联网的应用场景
第一层级：预测性维护应用
预测性维护应用主要是提高设备的维修效率，降低突发事故。在这个层级，预测性维护的原型产品也开始进化，逐渐具备工业互联网的三个基本功能：
提高维修和维护效率；
提高能源的使用效率；
优化运营，处于第一层级的公司很多，中国的知名装备制造企业也正沿着GE曾经走过的路，向工业互联网进军，如：三一重工、徐工、中联重工等。
第二层级：工业服务物联网平台
工业服务物联网平台需要整合产业资源，提供系列化配套化服务。
第三层级：工业应用操作系统
工业应用操作系统，简单来讲就是“工业安卓”，通过操作系统可以实现对多样化机器的控制，从而形成庞大的工业互联网生态圈。例如：GE的Predix平台以及西门子的MindSphere。
第四层级：工业大数据平台
工业大数据平台通过解构现有工业生态，运用强大的算法对大量的数据进行处理分析，从而形成新的生产业态。
4.工业互联网的市场空间
预计2020年市场规模达万亿级别。据工信部数据，2017年我国工业互联网直接产业规模达5700亿元，预计2017-2019年年复合增速达18%，到2020年有望达到10000亿元。
根据规划，2020年我国将支持建设10个左右跨行业、跨领域的平台，建成一批支撑企业数字化、网络化、智能化转型的企业级平台，培育30万个工业APP，推动30万家工业企业应用工业互联网平台。
工业互联网产业规模：
综述
全球制造业在经历了蒸汽时代、电气时代、计算机控制时代3个历史阶段后，当前正朝着网络化、智能时代迈进。
工业互联网为我国制造业提供不可或缺的网络连接，提供工业大数据的采集、传输、计算和分析，提供新模式、新业态发展所必须的信息服务，将有力推动我国工业生产方式由粗放低效走向绿色精益、生产组织由分散无序走向协同互通、产业生态由低端初级走向高端完善。
国内工业互联网发展态势研究
一、工业互联网概述
1.工业互联网简介
工业互联网定义：工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。其本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。
可能前面这段话听起来有点抽象，通俗来讲，“工业”，是一种产业形态，是终端应用的场景。
“互”是交互，从产品设计、到产品生产、再到产品运输直至产品进入终端消费者，每一个环节都存在信息的互动；
“联”是联络，将工业生产流程中的需求信息、设备信息、物流信息以及消费信息通过大数据联络起来，形成闭环的新兴业态。
工业互联网对制造业的作用：
工业互联网对制造业带来的推动作用包括：
智能化生产：实现从单个机器到产线、车间甚至整个工厂的智能决策和动态优化。
个性化定制：基于互联网获取单个用户个性化需求，通过灵活柔性组织设计、制造资源和生产流程，实现低成本大规模定制。
网络化协同：形成众包众创、协同设计、协同制造等新模式，有助于降低产品开发制造成本，缩短产品上市周期。
服务化转型：通过对产品运行的实时监测，提供远程维护、故障预测、性能优化等一系列服务，并犯规给产品设计，实现服务化转型。
工业互联网的意义：
工业互联网以资产为核心，构建从设计、生产、运输到消费的产业云平台，并通过数据流的传递，提升了制造过程中的附加价值，平滑了制造业的微笑曲线，实现了设备-产品-消费者的闭环数据流系统。
工业互联网拉平了制造业的微笑曲线：
国内工业互联网发展态势研究
资料来源：和声资本
从价值创造的角度来看，工业互联网可以带来产业效率的提升。根据GE预测，工业互联网有望影响全球46%（约32.3万亿美元）的经济。从国内来看，工业互联网对占GDP近30%的制造业影响巨大，15-17年国内工业增加值保持在20万亿人民币之上。假设工业互联网的普及会带来1%的产业效率的提升，那么将产生2000多亿的产值增量，其市场效益非常显著。
工业制造业占GDP比重（单位：%）全部工业增加值（单位：亿元）：
资料来源：Wind
2.工业互联网政策环境分析
（1）产业高度提至国家战略层面，顶层设计清晰
政策大力扶持，不断释放红利。工业互联网顶层重点设计，政策持续加码支持。2017年国务院审议通过了《关于深化互联网+经济制造业，发展工业互联网的指导意见》(以下简称“《意见》”)，大力扶持工业互联网行业的技术标准及产业。
工业互联网产业政策：
资料来源：互联网公开信息
《意见》提出了工业互联网未来三个阶段的发展目标：
到2025年，覆盖各地区、各行业的工业互联网网络基础设施基本建成，工业互联网标识解析体系不断健全并规模化推广，基本形成具备国际竞争力的基础设施和产业体系；
到2035年，建成国际领先的工业互联网网络基础设施和平台，工业互联网全面深度应用并在优势行业形成创新引领能力，重点领域实现国际领先；
到本世纪中叶，工业互联网创新发展能力、技术产业体系以及融合应用等全面达到国际先进水平，综合实力进入世界前列。
（2）产业基础良好，地方政府执行力强
地方政府积极扶持，工业互联网逐渐落地。江苏、浙江、山东以及广东等省份积极开展工业互联网项目，积极推动项目落地。
各地方政府积极落地工业互联网项目：
资料来源：互联网公开信息
浙江在工业互联网项目落地方面走在全国前列。2017年两会之后，浙江省发布的《浙江省政府工作报告》提出“十万企业上云”的行动计划。
2017年5月，浙江信息化工作领导小组发布《浙江省“企业上云”行动计划（2017年）》，计划全省新增上云企业10万家，培育国内领先的云平台服务商3-5家、行业云应用平台10个、云应用服务商100家，形成典型标杆应用案例100个。开展10项专项活动，按行业如工业企业、农业企业、服务业企业、科技企业、个体工商户开展上云活动。将企业上云工作列入省政府对各市政府目标责任考核，考核目标分解到各市。
浙江省2017年企业上云计划目标分解：
资料来源：浙江省企业上云行动计划附件
二、工业互联网行业产业链分析
1.工业互联网发展的核心驱动力
为何当下是工业互联网发展的风口？
一方面，中国制造业面临外部竞争加剧，内部产能过剩的局势，随着人力成本的上行加速了制造业企业开展结构化调整的步伐；
另一方面，从底层的物联感知层，到网络处理层，再到终端应用层，相应的技术体系逐渐完善，部署成本逐渐降低，工业企业迎来了“上云”良机。因此，当下是工业互联网布局的良机。
（1）人力成本上行推动制造业智能化
制造业从业人员平均工资不断上行。2012年，制造业就业人员平均工资达41650元/年，2017年便攀升至59740元/年，年复合增长率达7.38%。
图7：制造业就业人员平均工资（单位：元/年）
资料来源：Wind
（2）新技术日渐成熟，推动制造业向智能模式变革
1）互联网的演进
1969年互联网行业首次应用于美国国防部，而国内直到上世纪90年代中期才引入。目前，互联网已经从桌面互联网向移动互联网、下一代互联网变革，并不断渗透在实体行业，推动了产业的进化与发展。
图8：互联网的演进与应用
资料来源：用友网络
2）工业互联网的变革历程
工业互联网作为互联网与工业的深度融合的产物，现在已经从传统的工业1.0向着工业智能化发展。
图8：互联网的演进与应用
资料来源：中泰证券
3）技术成熟，可实现大规模部署
工业互联网的相关产业技术逐渐成熟。
感知层方面，传感技术、RFID射频识别技术以及二维码技术都已经广泛应用于实际生产中；
网络层面，5G通信技术的快速推进以及国产化领先降低了国内工业互联网的部署成本；
应用层面，大数据挖掘数据分析数据的应用以及云计算的部署模式已然达到产业化水平。
图8：工业互联网关键技术逐渐成熟
资料来源：和声资本
2.工业互联网体系架构
工业互联网的架构。网络、平台、安全是工业互联网的三大要素。
网络是基础，即通过物联网、互联网等技术实现工业全系统的互联互通，促进工业数据的充分流动和无缝集成，
数据是核心，即通过工业数据全周期的感知、采集和集成应用，形成基于数据的系统性智能，实现机器弹性生产、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新，推动工业智能化发展；
安全是保障，即通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系，保障工业智能化的实现。
工业互联网的体系架构：
资料来源：工业互联网产业联盟
（1）工业互联网体系架构之网络
网络是工业互联网的基础，可以实现人、物品、机器、车间、企业以及设计、研发、生产、管理、服务等产业链、价值链全要素的互联互通，实现生产数据在系统各单元之间，生产系统与商业系统各主体单元之间的无缝传递。
工业互联网整体网络体系目标框架：
国内工业互联网发展态势研究
工业互联网的网络设备又由三个体系组成：
网络互联体系，作用是将各生产要素进行连接，包括工厂内网络和工厂外部网络。工厂内部网络包括IT网络和OT（工业生产与控制）网络，连接的主体包括在制品、智能机器、工业控制系统、人等。工厂外部网络连接企业上下游、企业与智能产品、企业与用户等；
地址与标识解析体系。标识解析体系是工业互联网的重要神经系统，是识别和管理物品、信息、机器的关键基础资源。标识系统是物品、数据和机器的“身份证”，属于工业互联网的重要基础设施；
应用支撑体系，包括三个层面：一是实现工业互联网应用、系统与设备之间数据集成的应用技术，二是工业互联网应用服务平台，三是服务化封装和集成。
（2）工业互联网体系架构之平台
平台是工业互联网的核心。工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台。
工业互联网平台是在传统工业云平台基础上，叠加物联网、人工智能、大数据等技术，实现更加实时、高效、精准的数据采集系统。工业互联网平台体系为数据汇聚、建模分析、应用开发、资源调度、监测管理等提供支撑，实现生产智能决策、业务模式创新、资源优化配置、产业生态培育。
工业互联网场景下应用支撑体系方案将包括四个主要环节：
一是工厂云平台。在大型企业内部建设专有云平台，实现企业／工厂内的IT系统集中化建设，并通过标准化的数据集成，对内开展数据分析和运营优化。还可以考虑混合云模式，将部分数据能力及信息系统移植到公共云平台上，便于实现基于互联网的信息共享与服务协作。
二是公共工业云服务平台。面向中小工业企业开展设计协同、供应链协同、制造协同、服务协同等新型工业互联网应用模式，及提供Saas类服务。
三是面向行业或大型企业的专用工业云服务平台。面向大型企业或特定行业，提供以工业数据分析为基础的专用云计算服务。
四是工厂内各生产设备、控制系统和IT系统间的数据集成协议，以及生产设备、IT系统到工厂外云平台间的数据集成和传送协议。
工厂外部网络架构：
资料来源：工业互联网产业联盟
（3）工业互联网体系架构之安全
安全是工业互联网的保障，通过识别和抵御安全威胁，化解各种安全风险，增强设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力。
工业互联网安全的需求主要从工业和互联网两个方面出发：
工业方面：重点关注生产的可靠性、设备安全和控制安全，即在保证生产的同时维持控制协议稳定，智能设备安全运转。
互联网方面：重点关注APP应用的安全、网络的安全、数据的安全以及产品的服务安全，工业互联网安全体系框架主要包括：设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和数据安全。
工业互联网安全体系：
资料来源：工业互联网产业联盟
3.工业互联网的应用场景
第一层级：预测性维护应用
预测性维护应用主要是提高设备的维修效率，降低突发事故。在这个层级，预测性维护的原型产品也开始进化，逐渐具备工业互联网的三个基本功能：
提高维修和维护效率；
提高能源的使用效率；
优化运营，处于第一层级的公司很多，中国的知名装备制造企业也正沿着GE曾经走过的路，向工业互联网进军，如：三一重工、徐工、中联重工等。
第二层级：工业服务物联网平台
工业服务物联网平台需要整合产业资源，提供系列化配套化服务。
第三层级：工业应用操作系统
工业应用操作系统，简单来讲就是“工业安卓”，通过操作系统可以实现对多样化机器的控制，从而形成庞大的工业互联网生态圈。例如：GE的Predix平台以及西门子的MindSphere。
第四层级：工业大数据平台
工业大数据平台通过解构现有工业生态，运用强大的算法对大量的数据进行处理分析，从而形成新的生产业态。
4.工业互联网的市场空间
预计2020年市场规模达万亿级别。据工信部数据，2017年我国工业互联网直接产业规模达5700亿元，预计2017-2019年年复合增速达18%，到2020年有望达到10000亿元。
根据规划，2020年我国将支持建设10个左右跨行业、跨领域的平台，建成一批支撑企业数字化、网络化、智能化转型的企业级平台，培育30万个工业APP，推动30万家工业企业应用工业互联网平台。
工业互联网产业规模：
资料来源：工信部
综述
全球制造业在经历了蒸汽时代、电气时代、计算机控制时代3个历史阶段后，当前正朝着网络化、智能时代迈进。
工业互联网为我国制造业提供不可或缺的网络连接，提供工业大数据的采集、传输、计算和分析，提供新模式、新业态发展所必须的信息服务，将有力推动我国工业生产方式由粗放低效走向绿色精益、生产组织由分散无序走向协同互通、产业生态由低端初级走向高端完善。
