德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略早已不是獨(dú)一無二，各國都在發(fā)力搶占下一次工業(yè)變革的制高點(diǎn)。圖為當(dāng)?shù)貢r間2015年4月14日，德國漢諾威，漢諾威工業(yè)展舉行。視覺中國 資料

在2011年的漢諾威博覽會上，“工業(yè)4.0”的概念被第一次提出，兩年后德國政府將其納入到“高科技戰(zhàn)略”的框架之下，并制定出了一系列相關(guān)措施。彼時“工業(yè)4.0”剛剛興起，德國也仍處在探索的初期，各項配套措施都還亟待完善。

如今幾年過去，“第四次工業(yè)革命”的觀念已經(jīng)影響到世界主要國家的決策層，中國政府也在2015年提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略，以應(yīng)對新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。此外，包括美國、法國、日本在內(nèi)的其他主要制造業(yè)大國也紛紛制定了自己的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，力圖占據(jù)新產(chǎn)業(yè)變革的制高點(diǎn)。德國作為最早提出“工業(yè)4.0”的國家，在此期間也采取了一系列措施，進(jìn)一步推進(jìn)“工業(yè)4.0”的實(shí)施，目標(biāo)是到2025年，在“工業(yè)4.0”方面成為世界上領(lǐng)先的技術(shù)供應(yīng)方。

本文將首先回顧2016年底到2017年期間德國創(chuàng)新政策的變化，重點(diǎn)分析“工業(yè)4.0”的進(jìn)展情況，然后分析其對德國經(jīng)濟(jì)社會帶來的影響和存在的風(fēng)險，最后對“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的實(shí)施進(jìn)行比較。

一、德國加強(qiáng)實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的緊迫性

創(chuàng)新對德國的經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展至關(guān)重要，德國經(jīng)濟(jì)的國際競爭力和成就主要?dú)w功于創(chuàng)新驅(qū)動，德國在汽車、機(jī)械制造、化工以及電氣技術(shù)方面依舊保持世界領(lǐng)先的地位。但隨著互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，德國企業(yè)在尖端技術(shù)以及數(shù)字化方面的劣勢開始顯現(xiàn)出來。

根據(jù)德國研究與創(chuàng)新專家委員會（EFI）的報告，德國陷入了一個“能力陷阱”（competence trap），即在已有優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)不斷吸引研發(fā)投資和優(yōu)秀科研人員的時候，新出現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)并沒有獲得充分的發(fā)展，有時還會失去優(yōu)秀人才，形成了路徑依賴的“鎖定效應(yīng)”。下圖是德國大型企業(yè)與國際平臺級的高科技公司在最近五年來業(yè)績情況的比較，可以看出，不管是從營業(yè)收入、盈利情況，還是從雇員數(shù)量以及市值方面來比較，德國經(jīng)濟(jì)界的領(lǐng)頭羊都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于新興的、以數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的國際企業(yè)。

圖1：德國大型企業(yè)與國際高科技企業(yè)的營業(yè)情況比較（2012年到2016年年均增長率），單位：%注：國際高科技企業(yè)包括：谷歌（Alphabet/Google）、亞馬遜（Amazon）、蘋果（Apple）、臉書（Facebook）、騰訊；德國企業(yè)包括：巴斯夫（BASF）、拜耳（Bayern）、戴姆勒（Daimler）、漢高（Henkel）、西門子（Siemens）。來源：BMWi, “Digitale Plattformen und deutsche Industrieunternehmen im Fünf-Jahres-Vergleich”, http://bmwi.de/Redaktion/DE/Infografiken/Digitale-Welt/weissbuch-02.html

自從2011年“工業(yè)4.0”的概念被德國首次提出，到今天已經(jīng)有多個國家跟進(jìn)，制定了自己的新型工業(yè)化戰(zhàn)略，德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略早已不是獨(dú)一無二，各國都在發(fā)力搶占下一次工業(yè)變革的制高點(diǎn)。下表展示了主要工業(yè)國家的智能制造和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化的新工業(yè)戰(zhàn)略（平臺）。

表1：主要工業(yè)國家的新產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略來源：Acatech,“Industrie 4.0-Voraussetzungen und Herausforderungen für Unternehmen (Fokus Deutschland/China)”, https://plattform-i40.de/I40/Redaktion/DE/Downloads/Publikation-gesamt/Deutsch-chinesisches%20Symposium/acatech-i40-voraussetzungen-und-herausforderungen.pdf?__blob=publicationFile&v=1.

這也反映出

“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的必要性和緊迫性：

對內(nèi)德國需要盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)等新興行業(yè)的發(fā)展，盡快擺脫“路徑依賴”的負(fù)面效應(yīng)；對外又要同時面對美國等發(fā)達(dá)國家和以中國為代表的新興國家在國際市場上的競爭

。

二、“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的新發(fā)展

在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)亟待革新的背景之下，德國政府近兩年在“工業(yè)4.0”的實(shí)施上又有了新的進(jìn)展，本節(jié)將這些新變化分為五個部分進(jìn)行分析。

1.重塑組織框架、增加投入

高科技戰(zhàn)略是塑造德國創(chuàng)新體系和提高創(chuàng)新能力的重要措施，也是影響創(chuàng)新發(fā)展的核心，“工業(yè)4.0”作為德國高科技戰(zhàn)略的重要組成部分，是德國引領(lǐng)新的產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵政策。2013年成立的“工業(yè)4.0”合作平臺（Plattform Industrie 4.0），已經(jīng)成為世界上最大、也是最成功的推進(jìn)制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的平臺之一，成為連接德國政府決策層、商界、學(xué)界、工會等行為者的橋梁，同時促進(jìn)了德國“工業(yè)4.0”方面的國際合作。

在制定和推進(jìn)高科技戰(zhàn)略，特別是“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略方面，德國政府重新整合了專業(yè)資源，確立了以高科技平臺（Hightech Forum）、創(chuàng)新對話機(jī)制（Innovationsdialog）和德國研究與創(chuàng)新專家委員會為基礎(chǔ)的三大專家咨詢機(jī)構(gòu)

。其中德國研究與創(chuàng)新專家委員會和創(chuàng)新對話機(jī)制成立時間較早，分別成立于2006年和2008年，而高科技平臺則是德國政府最新成立的專家機(jī)構(gòu)。創(chuàng)新對話機(jī)制依托于德國國家科學(xué)與工程院（Acatech），是一個聯(lián)邦政府（聯(lián)邦總理、經(jīng)濟(jì)部長、教育和研究部長）與商界和學(xué)界的對話平臺。德國研究與創(chuàng)新專家委員會則由六位在科研和創(chuàng)新政策方面頂尖的德國學(xué)者組成，側(cè)重于創(chuàng)新政策的分析和評估。（參見圖2）

圖2：創(chuàng)新政策與咨詢委員會的關(guān)系來源：http://hightech-forum.de/fileadmin/PDF/hightech-forum_ergebnisse.pdf；http://innovationsdialog.acatech.de/uploads/pics/Innovationsdialog_Beratung_1.png。作者有所修改。

2015年，德國聯(lián)邦教育和研究部宣布為高科技戰(zhàn)略設(shè)立專家委員會（高科技平臺），為德國聯(lián)邦政府的創(chuàng)新和科技政策提供咨詢以及具體的實(shí)施建議。該委員會每年舉行三次會議，并撰寫與高科技政策相關(guān)的研究報告。

2016年9月，高科技平臺就中小企業(yè)的創(chuàng)新提升提出了建議，該委員會指出，近些年來德國中小企業(yè)的創(chuàng)新動力出現(xiàn)了下降，究其原因，主要是：（1）創(chuàng)業(yè)率的下降，知識密集型行業(yè)的初創(chuàng)企業(yè)正在減少；（2）專業(yè)人員緊缺；（3）戰(zhàn)略性的創(chuàng)新能力較弱，比如數(shù)字化水平；（4）融資難。資金是困擾中小企業(yè)的一個普遍問題，一方面中小企業(yè)資金較少，另一方面創(chuàng)新的成本高。

高科技平臺建議，政府應(yīng)采取措施鼓勵企業(yè)家精神，促進(jìn)初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展；針對工業(yè)變革對社會以及勞動力市場帶來的沖擊，建議加強(qiáng)員工的培訓(xùn)和深造；創(chuàng)造更加有利于創(chuàng)新的框架條件，包括更加靈活的資助項目、合作與轉(zhuǎn)移以及加強(qiáng)中小企業(yè)創(chuàng)新；重視跨機(jī)構(gòu)跨領(lǐng)域的創(chuàng)新政策。

德國研究與創(chuàng)新專家委員會在評估報告中也指出，德國在數(shù)字化、風(fēng)險投資發(fā)展和中小企業(yè)的創(chuàng)新方面，仍然存在不足。他們建議，加大投入，提高德國大學(xué)在國際上的競爭力；促進(jìn)風(fēng)險投資的成長；重視數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中占據(jù)世界領(lǐng)先位置。

專家委員會與政府和商界的良好互動，使得科研成果和企業(yè)在運(yùn)營中遇到的實(shí)際問題能夠很快傳遞給政府，政府可以通過新的創(chuàng)新政策不斷進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

另外一個關(guān)于創(chuàng)新促進(jìn)的十分重要的指標(biāo)是研發(fā)投入占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重。德國高科技戰(zhàn)略之前提出的3%的目標(biāo)，在2015年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。隨后，德國研究與創(chuàng)新專家委員會和高科技平臺均提出建議，到2025年這一比例應(yīng)達(dá)到3.5%。這一建議很快受到政府的重視，德國聯(lián)邦教育和研究部部長萬卡（Johanna Wanka）在2017年3月表示，政府將努力在2025年達(dá)到3.5%的目標(biāo)。

此外，在2017年的聯(lián)邦議會大選中，聯(lián)盟黨則已經(jīng)將3.5%的目標(biāo)寫入了競選綱領(lǐng)當(dāng)中，同時承諾將在未來提供20億歐元的稅收優(yōu)惠，以支持中小企業(yè)的科研和創(chuàng)新。在2018年德國政府財政預(yù)算中，對教育和科研的支出也將達(dá)到175億歐元，比2010年高出75%。

2.實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用

雖然德國政府提出“工業(yè)4.0”已經(jīng)有六年時間，但“工業(yè)4.0”如今在生產(chǎn)當(dāng)中還未大范圍推廣，更多仍舊像是一個“科研議程”（Forschungsagenda），真正具備“工業(yè)4.0”特征的產(chǎn)品和具體實(shí)施方法仍然數(shù)量有限。

作為“工業(yè)4.0”核心的信息-物理融合系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem, CPS）的應(yīng)用情況效果不一，主要的挑戰(zhàn)在于如何將CPS技術(shù)融合到現(xiàn)在的生產(chǎn)體系當(dāng)中，以及員工如何適應(yīng)新的生產(chǎn)形式?！肮I(yè)4.0”在關(guān)鍵問題上的研究成果需要在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)落地，這種科研與生產(chǎn)相分離的問題急需解決。

此外，在實(shí)施過程暴露出來的另一個問題是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺失。雖然已經(jīng)有了政府指導(dǎo)的行業(yè)領(lǐng)域，但具體哪些技術(shù)才會在未來具有競爭力還是未知數(shù)，特別對于中小企業(yè)來說，這樣的風(fēng)險是巨大的。所以德國聯(lián)邦教育和研究部在2017年發(fā)布了一份報告，在展示了一些成功資助的“工業(yè)4.0”實(shí)際案例的同時，也希望能夠幫助企業(yè)，特別是中小企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用時，能夠從眾多CPS技術(shù)當(dāng)中找到合適的技術(shù)，應(yīng)用到企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以解決實(shí)際問題。

2015年，德國聯(lián)邦教育和研究部發(fā)起了“‘工業(yè)4.0’：從科研到企業(yè)落地”計劃，旨在幫助中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用問題。截至2016年底，該計劃已經(jīng)資助了12個應(yīng)用導(dǎo)向的研究項目，聯(lián)邦教育和研究部總共投入配套資金超過3000萬歐元，在每個項目中的出資比例都超過50%。這些項目均由多家企業(yè)，或高校與研究機(jī)構(gòu)共同組成，全都集中在CPS、通信和信息技術(shù)等領(lǐng)域。

除了“企業(yè)落地”計劃，聯(lián)邦教育和研究部還通過其他計劃對這類科研項目進(jìn)行資助，僅2017年上半年，就已經(jīng)資助了18個項目，其中涉及的領(lǐng)域包括技術(shù)融合、3D打印、自動化等等。如今，聯(lián)邦教育和研究部資助的“工業(yè)4.0”的正在進(jìn)行的科研項目已經(jīng)達(dá)到325個，涉及的領(lǐng)域包括嵌入式系統(tǒng)、CPS、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能制造等，分布在全德國，主要集中在慕尼黑周邊、斯圖加特周邊、魯爾區(qū)以及柏林-波茨坦地區(qū)。（參見圖3）

圖3：“工業(yè)4.0”項目的分布來源：https://bmbf.de/_mapplication/index.php?AD_CONTENT=475&AD_CONTEXT=488&AD_VERSION=0&ALL=0&D=733&F=0&LANG=DEU&LAYOUT=BMBF2015&M=434

截至2017年底，投入實(shí)際應(yīng)用的“工業(yè)4.0”案例已經(jīng)達(dá)到317個

，大部分都集中在生產(chǎn)領(lǐng)域的解決方案。

從區(qū)域來看，“工業(yè)4.0”案例出現(xiàn)了明顯的分布不均，巴登-符騰堡州和北萊茵-威斯特法倫州的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先其他地區(qū)，而新聯(lián)邦州，比如梅克倫堡-前波莫瑞州、石勒蘇益格-荷爾斯泰因以及薩克森-安哈爾特州則比較落后，這也與各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距相對應(yīng)。

從企業(yè)規(guī)模來看，250人以下的中小企業(yè)的“工業(yè)4.0”應(yīng)用案例達(dá)到129個，雖然絕對數(shù)量上要多于其他規(guī)模的企業(yè)，但考慮到中小企業(yè)巨大的總量，可以認(rèn)為，中小企業(yè)對“工業(yè)4.0”的接受和吸收程度仍然不高。（參見表2、表3）

表2：按地區(qū)分，“工業(yè)4.0”應(yīng)用案例的分布來源：德國聯(lián)邦教育和研究部

表3：按企業(yè)規(guī)模分，“工業(yè)4.0”應(yīng)用案例的分布來源：德國聯(lián)邦教育和研究部

3.數(shù)字化

“工業(yè)4.0”是數(shù)字議程的核心之一，數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)條件，只有數(shù)字化進(jìn)程得到推進(jìn)，未來生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)才能得以建立，所以數(shù)字化可以看作是為“工業(yè)4.0”“鋪設(shè)管道”。

如今已經(jīng)有超過200億件機(jī)器設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接了起來，預(yù)計到2030年這一數(shù)字將達(dá)到5000億，因此數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化將是經(jīng)濟(jì)增長關(guān)鍵推動力

。而數(shù)字經(jīng)濟(jì)不僅是一個重要的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和技術(shù)領(lǐng)域，還意味著商業(yè)模式以及整個社會的變革，而且不僅是企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，勞動市場、消費(fèi)者的購物方式和生活方式也要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

早在2014年，德國政府就提出了“數(shù)字議程2014-2017”（Digitale Agenda 2014-2017），這是德國數(shù)字化政策具有里程碑意義的一項措施，可以算是數(shù)字化進(jìn)程中的綱領(lǐng)性文件。三年過后，“數(shù)字議程2014-2017”制定的目標(biāo)基本全都實(shí)現(xiàn)，它們包括：

（1）增長與就業(yè)

根據(jù)德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和能源部的數(shù)據(jù)，到2016年，27%的德國工商業(yè)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化。在德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和能源部提出的一系列數(shù)字化戰(zhàn)略中，中小企業(yè)的數(shù)字化占有重要位置，對德國經(jīng)濟(jì)整體而言，中小企業(yè)對經(jīng)濟(jì)增長、就業(yè)以及整個國家的國際競爭力都起到了重要作用；對中小企業(yè)自身來說，數(shù)字化能力是其進(jìn)一步提高競爭力的保障。中小企業(yè)由于資源的局限，在數(shù)字化進(jìn)程上可能會出現(xiàn)一些障礙，所以在這方面就更需要政府的促進(jìn)和服務(wù)。

截至2017年，德國已建立了22個“中小企業(yè)4.0能力中心”（Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum），為中小企業(yè)提供數(shù)字化、生產(chǎn)流程網(wǎng)絡(luò)以及“工業(yè)4.0”應(yīng)用方面的支持。這樣的網(wǎng)絡(luò)化中介組織2017年在德國其他地方繼續(xù)推廣。

（2）數(shù)字化入口建設(shè)

在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（Netzallianz）的工作實(shí)現(xiàn)了大幅推進(jìn)。Netzallianz是2014年成立的一個由聯(lián)邦交通與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部發(fā)起，旨在擴(kuò)大寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資和創(chuàng)新平臺，由包括德國電信、沃達(dá)豐等多家德國通訊公司組成。2015年和2016年，Netzallianz每年在擴(kuò)大高速網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上投入了80億歐元，聯(lián)邦交通與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)...

近期，工信部、財政部等部委密集出臺《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃（2018-2020年）》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組2018年工作計劃》《2018年工業(yè)轉(zhuǎn)型升級資金工作指南》等多項旨在推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)支持政策，引發(fā)市場廣泛關(guān)注。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上升為我國“制造強(qiáng)國”的國家戰(zhàn)略高度，以及產(chǎn)業(yè)支持政策的不斷落地，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)入快速發(fā)展期。

在此，筆者需要指出的是，雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將為中國制造業(yè)“彎道超車”插上翅膀，但究竟能飛多遠(yuǎn)，取決于三大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支持。

下面，讓我們從什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)談起，來了解它的前世、今生以及未來。

什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？

關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的表述有很多，通用的官方定義為——

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是鏈接工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈，支撐工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合所形成的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式，是互聯(lián)網(wǎng)從消費(fèi)領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域、從虛擬經(jīng)濟(jì)向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)拓展的核心載體。

從本質(zhì)來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是以機(jī)器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)，通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實(shí)時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析，實(shí)現(xiàn)智能控制、運(yùn)營優(yōu)化等生產(chǎn)組織方式變革。

以下是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟給出的參考功能架構(gòu)圖：

從圖中可以直觀地看到，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在底層邊緣層強(qiáng)調(diào)設(shè)備的接入。從這個意義上說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的定義更加擬合，可以交換使用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有何異同？

如圖 1所示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)相比互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系，多了一層涉及到傳感器等設(shè)備接入的邊緣層，即從概念上多了把物理世界映射到電子世界的過程，對比互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)則是完全線上的電子信息的交互與分享。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在接入標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)模式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shù)據(jù)特性等方面相比互聯(lián)網(wǎng)會有所不同。下面逐一做簡要分析：

1、標(biāo)準(zhǔn)化程度

就互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說，HTTP、HTTPS協(xié)議已成為統(tǒng)一應(yīng)用層接入?yún)f(xié)議，借助底層TCP/IP協(xié)議族，用戶使用瀏覽器接入使用互聯(lián)網(wǎng)，同時利用DNS標(biāo)識解析服務(wù)，可以有效的做到搜索、定位到指定網(wǎng)站，進(jìn)而完成信息的獲取。

移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得手機(jī)App形成另一種接入入口，但是其本質(zhì)依然遵循互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁應(yīng)用設(shè)計架構(gòu)MVC原理，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度高。

對比互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)碎片化較為突出。首先，對比互聯(lián)網(wǎng)本身就是單純的IT網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及到IT網(wǎng)絡(luò)和OT網(wǎng)絡(luò)的融合，自然需要融合多通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IP化程度與互聯(lián)網(wǎng)不可同日而語，多種應(yīng)用協(xié)議并存，如MQTT、CoAP、Modbus、PROFIBUS、私有TCP/UDP等，多數(shù)邊緣設(shè)備無法支持HTTP協(xié)議族，這也是邊緣設(shè)備計算能力差異化的側(cè)面反映。最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備、服務(wù)尋址方面沒有類似DNS這樣的統(tǒng)一標(biāo)識解析服務(wù)，解析服務(wù)同樣標(biāo)準(zhǔn)碎片化，例如Handle、OID、Ecode等分別由不同組織發(fā)起。

2、業(yè)務(wù)模式

互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)屬于輕資產(chǎn)行業(yè)，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及到設(shè)備投入，即涉及固定資產(chǎn)和庫存管理，屬于重資產(chǎn)。

相比互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平均每隔3年迭代一次的高頻率更新?lián)Q代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迭代需要同時發(fā)生在邊端設(shè)備和服務(wù)器兩端，涉及到的不僅是上層應(yīng)用軟件方面的升級，還涉及到固件甚至是硬件方面的升級，在技術(shù)換代成本和安全穩(wěn)定性上是雙高門檻，很多企業(yè)不得不在技術(shù)先進(jìn)性上妥協(xié)。

也正因?yàn)榧夹g(shù)換代的高成本、高風(fēng)險，企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前期預(yù)研和選型上更為慎重，畢竟相比互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（IIOT）的設(shè)計周期普遍較長。

3、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拖到y(tǒng)構(gòu)成

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)由于采用建立在TCP/IP上的HTTP通信機(jī)制，使用B/S或C/S模式，對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞拿舾行院鸵蕾囆暂^低，其通信轉(zhuǎn)換大多為端口轉(zhuǎn)發(fā)，基本不涉及協(xié)議轉(zhuǎn)換。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于網(wǎng)關(guān)的多協(xié)議轉(zhuǎn)換正獲得普遍應(yīng)用，例如GE推出的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊Predix Machine。由于系統(tǒng)上下層通信依賴網(wǎng)關(guān)，因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漭^互聯(lián)網(wǎng)更敏感。同時，由于眾多設(shè)備接入，數(shù)據(jù)成指數(shù)級增長，但是傳輸帶寬卻是有限的，因此邊緣計算節(jié)點(diǎn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署中，相比互聯(lián)網(wǎng)更具必要性。

4、數(shù)據(jù)特性

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相比，有著完全不同的數(shù)據(jù)特性。下面，以下表1為例，列舉工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)特性對比。

如表 1所示，數(shù)據(jù)特性的不同直接導(dǎo)致系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計側(cè)重點(diǎn)的不同，這也是為什么互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)不能直接應(yīng)用于IIOT（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）的原因之一，在此列舉以下幾個例子：

（1）并發(fā)連接。由于IIOT接入并發(fā)居多，這意味著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)計需采用異步通信接入。相比Web接入，很多成熟的架構(gòu)多以同步通信為主。

（2）數(shù)據(jù)時序性。IIOT接入的數(shù)據(jù)有著很強(qiáng)的時間順序，數(shù)據(jù)產(chǎn)生頻率快，測點(diǎn)多，數(shù)據(jù)量巨大。傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無法滿足對時間序列數(shù)據(jù)的有效存儲與處理，因此需要使用專門的時序性數(shù)據(jù)庫例如InfluxDB等。

（3）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性。相比互聯(lián)網(wǎng)，IIOT接入的數(shù)據(jù)維度和類型多而廣。由于是時序數(shù)據(jù)，對于突發(fā)事件而言，數(shù)據(jù)間隱含著較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。這需要系統(tǒng)架構(gòu)支持?jǐn)?shù)據(jù)融合，以便深度挖掘數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性，更好的支持上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)決策。

（4）延時容忍度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由于涉及OT網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時控制，對系統(tǒng)的延時要求較互聯(lián)網(wǎng)要高得多。因此，系統(tǒng)延時往往需要從邊端設(shè)備就開始規(guī)劃和設(shè)計，例如軟實(shí)時操作系統(tǒng)Linux有時不能滿足需求，基于硬實(shí)時的RTOS可有效降低邊端設(shè)備數(shù)據(jù)采集的延時不確定性。

了解了上述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的差異，再去思考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的未來，或許就能更加深刻地去理解其對工業(yè)制造業(yè)乃至國家發(fā)展的重要意義。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的未來

當(dāng)前，伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與工業(yè)不斷深度融合，同時數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新型工業(yè)形態(tài)不斷驅(qū)動，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成世界主要工業(yè)國家搶占國際制造業(yè)競爭的重要板塊，同時也成為了各國尋求經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)的共同選擇。

目前的全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)格局以美國、德國、日本為首，紛紛以龍頭企業(yè)引領(lǐng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，迅速地推動著全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

在我國，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為中國制造業(yè)提供了絕佳的“彎道超車”的歷史機(jī)遇，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前也已上升為我國“制造強(qiáng)國”的國家戰(zhàn)略，逐漸覆蓋到各個領(lǐng)域，如醫(yī)療、工廠、基建等等。

與此同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也為金融領(lǐng)域帶來了眾多新的改變，例如它可以為產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈金融提供基礎(chǔ)信息服務(wù)，有效解決信息不透明問題，直接有利于金融機(jī)構(gòu)對企業(yè)的授信和風(fēng)險評估，進(jìn)而解決企業(yè)融資問題。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的先行者

就目前而言，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供e-works統(tǒng)計的已經(jīng)超過150家。根據(jù)廠商背景的不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以分為ICT、工業(yè)、創(chuàng)業(yè)3個類別，根據(jù)平臺定位又可分為資產(chǎn)優(yōu)化、資源配置和通用使能3個類別（參見表2）。

其中，工業(yè)企業(yè)如西門子、三一根云偏重于資產(chǎn)優(yōu)化；海爾或美的這類企業(yè)的重點(diǎn)在資源配置的定位；阿里巴巴、Amazon、華為等ICT企業(yè)一般偏重于通用使能的定位。此外，大多數(shù)創(chuàng)業(yè)企業(yè)團(tuán)隊都是從ICT和工業(yè)企業(yè)走出來，在三類平臺均有涉及。

需要說明的是，源自西門子、三一根云等工業(yè)企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺借助其對行業(yè)的深入理解，在IT網(wǎng)絡(luò)和OT網(wǎng)絡(luò)的融合層面具有一定優(yōu)勢，通用使能定位的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺由于其在云計算、大數(shù)據(jù)以及軟件服務(wù)領(lǐng)域積累了較多經(jīng)驗(yàn)，在其工業(yè)對外數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中更具競爭力。

不過，隨著ICT企業(yè)和工業(yè)企業(yè)的跨界合作，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的劃分界限也開始趨近模糊。比如，施耐德公司提供的EcoStruxure工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，其底層架構(gòu)基于微軟的Microsoft Azure，還有如西門子的MindSphere則是基于SAP的Cloud Foundry開源架構(gòu)。

更進(jìn)一步，細(xì)化來說，我們還可以根據(jù)國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在部署模式、運(yùn)營模式、主要功能和應(yīng)用場景上的差異，進(jìn)行更加細(xì)致的分類和對比，如表 3、表 4所示，從中可以看出每個平臺在功能上的不同側(cè)重點(diǎn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

從目前來看，我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與歐美日等制造業(yè)強(qiáng)國處于同一起跑線，我國也高度重視，在《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“十三五”規(guī)劃綱要、《深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》等戰(zhàn)略中都明確提出加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

然而，需要指出的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（IIOT），區(qū)別于互聯(lián)網(wǎng)，也區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的物聯(lián)網(wǎng)（IOT），是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的特殊應(yīng)用。它是平臺型產(chǎn)品，平臺型產(chǎn)品天生具有高粘連性和高遷移成本，因此選擇合適的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對企業(yè)技術(shù)升級至關(guān)重要。

在筆者看來，一個優(yōu)秀的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，支持了下述三大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才具有技術(shù)領(lǐng)先性和未來可擴(kuò)展性：

1、OPC Unified Architecture 標(biāo)準(zhǔn)

OPC UA標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)OT網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與數(shù)據(jù)語義定義標(biāo)準(zhǔn)。利用OPC UA 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)總線等物理連接的設(shè)備、傳感器、PLC、控制系統(tǒng)、管理軟件等不同來源的不同協(xié)議間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。同時，OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的支持將有利于OT網(wǎng)絡(luò)與IT網(wǎng)絡(luò)的融合。

2、IEEE Time Sensitive Network（TSN）網(wǎng)絡(luò)

任何一個網(wǎng)絡(luò)，只要處理多源時序數(shù)據(jù)，就需要有統(tǒng)一的時間認(rèn)知，即統(tǒng)一全局時間。 傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)級物聯(lián)網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)基于GPS的基準(zhǔn)時鐘，采用NTP時鐘同步算法完成全網(wǎng)時間同步，精度一般在秒級。然而，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由于需要實(shí)時控制，要求的時間精度往往在微秒級，這需要更加精確的同步算法。比如，IEEE提出的TSN網(wǎng)絡(luò)就是一個包含通用精準(zhǔn)時間同步（gPTP）算法的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)解決2個問題：

（1）工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)的碎片化。該標(biāo)準(zhǔn)定義了以太網(wǎng)為統(tǒng)一物理層有線鏈路連接OT網(wǎng)絡(luò)和IT網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合前文提到的OPC UA實(shí)現(xiàn)整體的IT與OT在有線網(wǎng)絡(luò)接入層融合。

（2）基于Mac層的通用時間同步算法gPTP。STN下定義的802.1AS時間同步標(biāo)準(zhǔn)可應(yīng)用于有線和無線網(wǎng)絡(luò)，同步精度達(dá)到微秒級，很好的滿足了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于時間控制精度的需求。如圖 2中綠框所示，可以看到嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)已經(jīng)開始陸續(xù)支持PTP/gPTP時間同步算法。

3、IPv6標(biāo)準(zhǔn)

IPv6協(xié)議海量尋址空間與IOT設(shè)備的海量基數(shù)天然匹配，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IP層的未來標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，在中國國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》中，已經(jīng)明確指出需要大力發(fā)展。

值得一提的是，新一代嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)大多已經(jīng)原生兼容IPv6協(xié)議對應(yīng)的RPL路由協(xié)議（參見圖 3），這為底層異構(gòu)協(xié)議間的IP層通信，提供了操作系統(tǒng)級的支持。

以上簡要介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的核心技術(shù)。隨著國家對產(chǎn)業(yè)升級、創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)新動能的進(jìn)一步推動，隨著各大技術(shù)廠商對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)投入，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造的基礎(chǔ)平臺，將會在整個制造業(yè)發(fā)展過程中起到越來越關(guān)鍵的作用。

當(dāng)萬物互聯(lián)，企業(yè)完成IIOT化，社會是否會涌現(xiàn)出新的商業(yè)模式和金融融資方式呢？讓我們拭目以待！

來源：蘇寧財富資訊；作者：蘇寧金融研究院物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室高級研究員 王元