中国工业互联网发展现状、问题及优化路径

来源:东方财富网 2022-05-14 15:32中投网 A-A+

  自2012年,美国通用电气公司(GE)发布的《工业互联网:突破智慧与机器的界限》白皮书中,首次提出工业互联网这一概念以来,工业互联网在世界范围内得到广泛发展,逐渐成为全球主要经济体促进经济发展的重要抓手。2017年,我国工业互联网在国家政策导向和市场需求引领的双重驱动下,经产业各方积极响应,已初步建立起网络、平台、安全三大体系,形成良好开局,发展成效显著。

  何为工业互联网

  工业互联网(Industrial Internet)是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态,通过对人、机、物、系统等的全面连接,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系,为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径,是第四次工业革命的重要基石。

  工业互联网不是互联网在工业的简单应用,而是具有更为丰富的内涵和外延。工业互联网包含网络、平台、数据、安全,它既是工业数字化、网络化、智能化转型的基础设施,也是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的应用模式,同时也是一种新业态、新产业,将重塑企业形态、供应链和产业链。

  当前,工业互联网融合应用向国民经济重点行业广泛拓展,形成平台化设计、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理六大新模式,赋能、赋智、赋值作用不断显现,有力地促进了实体经济提质、增效、降本、绿色、安全发展。

  工业互联网发展现状

  (一)网络体系发展现状

  2020年工业和信息部出台《工业互联网标志管理办法》,对进一步规范工业互联网标识服务,促进工业互联网标识解析体系健康有序发展具有重要意义。截至2020年底,我国工业互联网标识解析体系已在北京、上海、广州、武汉、重庆五大国家顶级节点已全部上线运行,南京、贵阳两个灾备节点加速建设,形成“东南西北中”布局。五大顶级节点城市分布图如图3所示。

  2021年6月,我国工业互联网标识注册量就已达到200亿,超过《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》提出的“到2023年标识注册量150亿的目标”。截至目前,工业互联网标识注册量超千亿,日解析量超过9000万次,二级节点数已达180个,辐射范围覆盖27个省(区、市),34个行业,接入企业节点超过9万家等。

  在内网改造方面:企业加快推进,积极探索新模式。2021年,我国建成全球最大5G网,累计建成并开通5G基站142.5万个,5G用户数达3.55亿,5G行业应用创新案例超过1万个,“5G+工业互联网”在建项目超过2000个,覆盖20余个国民经济重要行业。

  (二)平台体系发展现状

  1.平台地区分布

  基于国家工业互联网大数据中心数据,探究全国34个主要工业互联网平台的分布情况。由图4可知,东部地区(如北京、江苏、浙江等地)由于具备良好的政策环境和工业基础,工业互联网平台发展较快。而其他地区的主要工业互联网平台零星分布,在平台体系建设方面远落后于东部地区,总体分布呈东部密集,中西部稀疏的特征。

  2.行业应用

  在政策推进、技术迭代更新和企业发展内在需求的综合作用下,工业互联网广泛用于通用设备、石化、家电、能源等多个行业,且融合应用的广度、深度不断拓展,基于网络化资源汇聚的新模式、新业态不断涌现,有力地推动了工业企业数字化、智能化转型,工业互联网行业应用情况如下图所示。

  工业互联网在装备制造方面应用广泛,集中为离散制造,主要表现在数字化研发、智能化生产及预测性维护等环节。

  数字化研发:建立设备仿真模型,进行虚拟测试,以降低产品研发成本,缩短研发周期,提高研发迭代更新率;同时,依托工业互联网平台集成数据的共享,实现协同创新。

  智能化生产:基于工业互联网平台,实现对机器设备的远程检测、指挥等作业;在产品过程中,通过安装传感器等通信模块,实现相关参数与运行状态的实时采集,完成协同制造。

  预测性维护:实时检测设备状态,采集温度、电压等数据,避免设备突发故障;设备建模仿真,通过输入相关数据,进行模拟仿真,优化维护方案。

  在原材料方面,石化工业互联网应用率显著高于其他行业,居于领先身位。石化、钢铁作为流程制造行业,多聚焦于企业运营管理和资源配置协同,工业互联网主要体现在智能生产管理、安全生产监控、环保优化等方面。

  智能生产管理:凭借工业互联网对生产全流程数据的采集,可以实现对生产、仓储、物流等环节的动态监控和优化;

  安全生产监控:通过接入5G网络,在液压监测、漏气监测等生产流程中安装多个数据采集终端,对生产现场进行实时监测,一旦发现数据异常,及时反馈,实现安全生产;

  环保优化:利用工业互联网技术采集并调控气体和废水排放数据,以环保与产能指标相匹配为目标,实现节能减排的效果。

  在消费品方面,电子信息工业互联网落地应用占比较高,家电和服装纺织业紧随其后。电子信息产业两化融合(信息化和工业化)起步较早,工业互联网主要应用在设备管理、生产优化、信息交互等方面。

  设备管理:采集设备运行数据,并对设备工作日志和历史数据进行深度挖掘,主动预判设备运行状态,以加强设备管理,降低设备损耗;

  生产优化:实时采集设备、物料、人力等数据,实现人机交互,通过人机协作促进生产优化;

  信息交互:打通上下游信息交互窗口,解决信息不对称导致的供需错配问题,优化供应链资源配置。而家电和服装纺织作为同业竞争较为激烈的行业,亟须“产品+服务”的模式转型升级。

  在垂直领域方面,工业互联网积极向能源电力等行业延伸,覆盖面进一步扩大。能源电力行业多集中设备故障预测预警、远程运维及调度优化等应用。具体表现为:实时采集并监控设备不间断运行产生的工业时序数据,对设备运行状态进行研判,预测短期变化趋势并对异常趋势做出预警;通过建立定制化的工业互联网平台,推动设备上云,并整合设备、安全、检修、物资等数据,在实现远程运维的基础上,进一步综合利用各类数据,实现调度优化。轨道交通行业,基于工业互联网技术,可实现预警分析、故障智能诊断、设备健康评价、车站运营评估、车站策略优化及线路/网级的协调和联动。

  3.企业融合应用

  企业规模不同,融合应用水平差异化,具体表现为不同规模的企业在资金、数字化基础等资源要素上存在差异性,导致应用广度和深度水平不一。相关数据显示,大型企业的融合应用率为86.10%,中型企业的融合应用率为68.70%,小型企业的融合应用率为51.80%,呈现出依次递减的变化趋势。

  (三)安全体系发展现状

  安全监测方面:涌现出大量新技术助力工业互联网安全融合创新,初步形成国家、省、企业三级协同的安全技术检测体系,并在全国21个省建立省级安全检测平台,服务企业10万多家,形成对百余个重点平台、3000多万在线设备的实时监测能力。

  安全产业发展方面:根据《中国工业互联网安全态势报告(2019)》数据,我国工业互联网安全产业存量规模由2017年的13.40亿元增长至2019年的27.20亿元,年复合增长率(CAGR)高达42.30%。

  存在问题

  (一)缺乏统一的标识解析体系

  标识码:我国大中型企业广泛使用的标识,多采用私有标识(如追溯码、防伪码、营销码、企业内部标识等),仅适用于企业内部,使得企业内不同工厂单元出现难以识读和应用的情况,信息传递存在壁垒,标识作用极大受限,无法满足工业互联网跨系统、跨企业、跨行业的连接需求。

  解析系统:目前,多标识编码体系之间的兼容性不足,导致不能覆盖制造业各个领域。而国内面向实体对象的标识解析服务主要依赖于基于DNS的网络架构,均存在单点故障、域名欺骗等问题,致使系统无法运行。

  (二)区域及不同规模企业发展不平衡

  区域发展不平衡:工业互联网格局呈现东强西弱的分化格局。具体来看,东部地区在标识解析二级节点、企业节点建设均领先于其他地区,且全国34个主要工业互联网平台企业数东部地区占比高达85.29%。

  不同规模企业发展不均衡:大型企业在资金、数字化基础、合作伙伴资源等方面具备天然优势,发展和应用工业互联网的相关成本可通过其形成的规模经济或既有的产品销售收入摊薄,而中小型企业面临数字化基础薄弱等劣势,应用动机不足,使得大中小型企业在发展工业互联网中存在不均衡。

  (三)平台发展受阻

  一是,“平台+行业”的解决方案不成熟。

  二是,生态培育滞后,产业领域,优势互补、协同合作的平台产业生态不够完善,多数平台聚焦于某一垂直行业,很少有企业能够实现跨行业跨领域。应用领域,工业APP开发与工业用户双向迭代的双边市场生态远未形成。

  (四)高成本已成工业互联网应用阻碍

  标识应用推广难,应用场景只聚焦于某一特定环节,企业在工业互联网建设中的一次性投入成本和后期使用成本都较高,且资金回收周期较长,导致现有的应用场景只聚焦于工厂的某一特定环节,缺乏具有深度和广度的应用场景。

  (五)安全问题突出

  新增漏洞分布广泛,制造业占比最高。2020年新增漏洞总数为2677个,制造业涉及708个漏洞,在所有行业中占比最高,为26.45%。

  制造业新增漏洞攻击手段多样化。拒绝服务漏洞和缓冲区溢出漏洞在制造业新增漏洞类型中占比较高。拒绝服务即入侵者使目标停止提供服务,令控制系统暂停或死机;缓冲区溢出即入侵者利用缓冲区溢出攻击导致程序运行失败、系统关机或重新启动。

  优化路径

  为推动工业互联网更好更快地发展,我们基于政府、企业层面提出优化路径。

  1.政府层面

  政策持续加码,建立统一标识体系。多举措鼓励和支持一批优秀工业互联网企业,形成可借鉴模式、可推广经验,推动工业互联网的大规模应用。

  统筹协调发展,推动企业“接轨”平台。统筹东中西部协调发展,以东部发达地区构建工业互联网生态,带动中西部地区产业发展,逐步缩小东中西部地区发展差距。推动企业“接轨”平台,形成大企业带动中小企业、中小企业为大企业注入活力的融通发展格局。

  建立健全制度,筑牢安全屏障。建立健全数据共享与保护制度,完善的行业技术标准,规范安全性测试度量体系。

  2.企业层面

  夯实平台发展,加快生态培育。支持以产学研结合的方式推动新兴技术与平台的集成融合,鼓励平台向垂直细分领域的末梢延伸,加速形成一批“平台+行业”优质解决方案。推动跨行业跨领域的工业互联平台建设,支持建设开发者社区和开源项目,促进双边市场生态的形成。最终,依托平台经济的集聚效应,有效提升接入企业的边际效益,形成平台建设-企业接入的良性循环。

  提高数字化基础水平,拓展应用场景。中小企业应积极拥抱工业互联网,根据企业规模和业务特点进行改造,提高数字化基础水平,通过工业互联网平台深度嵌入产业链,凭借上下游协同和信息优势带来的规模效益,补偿数字化改造的高成本。同时,大企业应加强与5G运营商、设备商的沟通融合与跨界合作,积极建立供需对接渠道,开展相应测试验证,提高产业应用能力,降低企业投入成本。在利润空间扩大的刺激下,以重点行业的应用场景为突破点,融合多类关键技术,向垂直细分行业延伸,拓展场景的深度和广度。

  经过大量的理论和实践探索,工业互联网已从概念形成进入到实践推广的新阶段。在工业互联网浪潮下,各方主体(工业企业、软件企业、平台提供商等)应把握这一投资机遇,根据自身优势在细分赛道重点切入,进行卡位布局,抢占战略先机。未来,工业互联网将作为驱动数字化转型的主引擎,充分释放放大、叠加、倍增效应,促进经济增长。

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