工业互联网作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的产物，已成为当前制造业转型升级主要推动力量之一。

　　制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。为了改变我国制造业总体上“大而不强”的现状，国务院在2015年发布了《中国制造2025》，并以工业化和信息化的深度融合为主线，以智能制造为主攻方向，实现制造业数字化、网络化和智能化的转型升级。工业互联网作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的产物，已成为当前制造业转型升级主要推动力量之一。2017年12月底，中国国务院印发了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》（以下简称《指导意见》），并立足我国产业实践和发展需求，通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新兴网络基础设施，形成智能化发展的新兴业态和应用模式。中国信息通信研究院院长刘多认为，工业互联网通过泛在的网络连接与数据互通，推动设计、生产、管理、服务等环节由单点数字化向全面集成演进，深度打通企业内外业务链，实现数据推动的智能制造转变，进而促进制造业开放创新、产能优化、存量盘活、绿色生产和质量提升，有力地推动制造业向高端化、智能化、绿色化、服务化跃升。经过两年来的推动和实施，在政府、大型企业和行业协会的推动下，我国工业互联网发展正从概念框架走向落地实践，并在航天航空、轻工家电、工程机械、电子信息等离散制造行业出现了一批工业互联网平台和应用案例。然而，由于离散制造行业所特有的复杂性和特殊性，其数字化和自动化水平发展的不平衡性，设计、生产、服务和管理等环节的差异性等原因，使得工业互联网在推进离散制造业转型升级方面仍然存在一些难点，例如中小企业应用工业互联网的内生动力不足、工业互联网投资成本高但回报慢、工业互联网发展路径不清晰和应用成效不显著等。为此，本文通过梳理和分析工业互联网的起源和国内外发展现状，在此基础上构建工业互联网推动离散制造业转型升级的三维参考模型，提出工业互联网推动离散制造业转型升级的三个发展阶段，最后阐述了相应的技术体系和面临的挑战。

　　工业互联网（Industrial Internet）的概念最早是由美国通用电气公司（GE）在2012年发布的报告《Industrial Internet:Pushing the Boundaries of Minds and Machines》（工业互联网：冲破思维与机器的边界）中提出来的，并指出工业互联网能够融合工业和信息的研究成果，将是200年来的“第三波”创新与变革。2014年3月，GE联合四家IT巨头（IBM、思科、英特尔和AT&T）共同发起成立了工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC），目的在于打破技术壁垒，制定通用的工业互联网标准（如协议和数据存储等），从而利用互联网激活传统的生产制造过程，促进数字世界与机器世界的深度融合，也即是促进生产系统领域物理（工业）世界和信息（互联网）世界的融合。2015年，GE成立GE Digital（GE数字集团），并推出面向GE、合作伙伴、开发者、客户和非客户的开放性工业应用平台Predix，加固确立其在工业互联网的领头地位。

　　归根溯源，工业互联网是GE基于美国信息技术和互联网软件公司领跑全球、快速发展的现状，结合自身企业数字化转型和迎接工业变革的需求提出来的，是一种大型企业的自发自建行为。以航空发动机为例，GE早在2005年就通过增加传感器来采集发动机的运转情况、温度、耗油量等数据，从而实现提前性的预防维修，减少不必要的维护成本和影响航空公司正常运营。随着传感器数量的不断增加，越来越多的数据被采集，越来越多的工业机理模型被建立，为了实现资产性能管理与优化，GE销售产品的业务逐渐转为销售“产品+服务”，服务型制造等新型商业模式被逐渐开发出来。后来，GE将其在产品运维服务的成功经验向前拓展到生产制造过程，并提出了工业互联网的概念，通过结合低成本传感器、互联网、大数据分析等要素，基于工业设备的互联互通，实现数据驱动的生产过程智能决策与运行优化，大幅提高生产效率和资源配置效率。这个时期也正好是物联网、移动互联网、云计算、大数据、信息物理系统、人工智能等新技术，以及工业4.0、智能制造等新概念提出和蓬勃发展的时期，这在一定程度上推动了工业互联网的发展和影响力。可以说，工业互联网的应用场景起源于产品运维阶段的远程监控与维护维修服务等，发展于产品生产阶段的工业设备互联及智能决策优化，展望于产品全生命周期的端到端集成以及全产业链的互联互通。

　　在提出工业互联网的概念并引起极大地关注后，GE继续大力推进工业数字化战略。其发展工业互联网主要包括三个阶段[6]：服务企业内部（GE for GE）、服务客户（GE for Customer）、服务世界（GE for World），如图1所示。

　　作为老牌制造公司，GE为了满足自身在核心业务领域的数字化转型及商业模式创新，实现数据驱动和企业核心竞争力重塑，推出了智能运营服务、铁路网络优化解决方案等软件服务，同时充分利用大数据分析和数字孪生技术，实现对自家航空发动机、燃气轮机的预测性维护维修，并为客户提供分析优化方案。可以说，GE在利用互联网服务企业内部和服务客户这两个阶段取得了一定的成效。但是，后来GE采取激进战略，从服务于企业内部和客户的运营优化转变为服务于所有工业的通用平台，旨在打造类似于微软Windows和苹果IOS的工业操作系统，却忽略了工业各细分行业之间存在的知识壁垒、个性化应用场景和业务需求等诸多客观因素，因此并未达到预期的效果，导致GE于2018年宣布出售Predix平台和应用程序等数字资产。同时，无论是在以GE为代表的美国工业界还是以西门子为代表的德国工业界，工业物联网的概念也正迅速取代工业互联网的概念。2017年8月，GE数字部门CEO Ruh在其官网发表的文章“为什么GE数字部门定位于工业物联网领袖（Why GE digital is positioned to lead the industrial internet of things）”中再未出现“工业互联网”字样；西门子工业也将其工业平台MindSphere定义为“基于云技术的、开放物联网操作系统（cloud-based,open IoT operating system）”。

　　专注工业物联网，说明国外企业逐步回归GE提出工业互联网的初衷，第一步先实现工厂内外工业设备、物料、产品的互联互通；其次再结合大数据分析、人工智能等技术，探索数据驱动的价值创造、网络化协同生产、供应链协同、服务型制造等新模式和新业务，并专注自身核心优势业务领域，面向企业需求、行业痛点和特定的应用场景，提出更具商业价值的解决方案，而不只是关注平台技术。相关具体原因总结为以下两个方面：

　　（1）当前工业互联网的发展路径尚不清晰、应用前景尚不明确、内涵认知存在分歧与壁垒以及工业大数据的应用能力不足，而且对企业的数字化和自动化基础要求比较高，多数制造企业尤其是中小企业并没有准备好要实施工业互联网，外部需求不足，因此专注通用的工业平台开发不仅投入成本高，而且收益不明显。而回归工业物联网，提供面向特定行业、特定领域、特定场景的解决方案更切合行业和企业痛点，基础将更扎实。在实现工业物联网的基础上，逐步扩宽平台应用范围和生态，路径更加清晰，前景更加明确。

　　（2）国外工业互联网发展属于企业自身行为，尤其是在美国，政府直接的推动力度不大，所以回归工业物联网，实现工业设备的互联互通和大数据采集则更加务实。因为工业互联网目前还属于产业培育期，平台搭建的前期投入成本高但规模收益不明显。从企业自身发展角度而言，稳扎稳打、循序渐进似乎才更可行。而且平台技术只是支撑技术，工业大数据的汇聚、管理与价值挖掘才是实现落地应用的基础，工业软件背后的工业数字化模型与算法，才是平台增值和创收的核心。

　　在国内，随着物联网技术的快速发展和传感器成本的逐渐降低，三一重工、中车株洲等工程机械和高端装备制造企业在工业互联网概念提出前后，也已经通过布置传感器等手段来采集产品运行数据，以便对产品运行状态进行远程实时监控和运维服务。李伯虎院士等在2010年就提出了一种面向服务的网络化制造新模式云制造，在对企业软硬件制造资源能力进行虚拟化的基础上，通过搭建云制造平台实现集团企业乃至整个社会制造资源的共享和能力协同，进而提高资源利用率，优化资源配置。所以，虽然国内在工业互联网起步较晚，但是这些研究成果都为后续工业互联网发展和工业互联网平台搭建提供了基础，例如航天云网INDICS是在云制造平台的基础上拓展而来，三一重工的树根互联是基于其已有的运维服务系统等。近两年来，在政府的大力支持和大型企业的助力下，我国工业互联网发展进入快车道，并以平台为核心、安全为保障、网络为基础，对全产业链和全价值链进行全方位布局。同时，国内也扩展了对工业互联网内涵的认识，认为工业互联网是新一代网络信息技术与制造业深度融合的产物，是以数字化、网络化、智能化为主要特征的新工业的关键基础设施，并通过人、机、物的全面互联以及全要素、全产业链、全价值链的全面链接，将更大范围、更高效率、更加精准地优化生产和服务资源配置，促进传统产业转型升级，催生新技术、新业态和新模式。因此，当前国内工业互联网发展关注顶层体系建设和基于网络信息技术的平台构建，比如标识解析体系建设、标准体系构建、平台开发、安全保障体系建设等；也出现了一大批行业领军、甚至是跨行业跨领域的工业互联网平台，如海尔COSMOPlat、东方国信Cloudiip、用友精智、三一重工树根互联、航天云网INDICS、浪潮云In-Cloud、华为FusionPlant、富士康BEACON、阿里supET、徐工信息汉云等。但是，由于工业互联网应用前景不清晰、应用场景不深入，加上多数制造企业的数字化信息化基础薄弱、资金资源缺乏，导致中小制造企业对工业互联网普遍处在观望的态度，物联的广度、应用的深度还存在很大提升空间，在数据分析与价值创造等方面还有待突破。

　　基于上述分析，国内与国外在工业互联网发展战略和侧重点上略有不同，对工业互联网内涵的理解也较大差异，主要有以下两个原因：

　　（1）当前国内工业互联网主要由政府主导推动，大型企业持续助力，中小企业应用跟进的方式进行。通过工业互联网最终能够实现跨区域、跨行业、跨企业、跨领域的全要素、全业务、全流程信息集成和模式创新，我国正好目前又处于制造业从价值链低端向高端转型的阵痛期，所以发展工业互联网既符合国家战略，也方便地方政府和监管部门快速掌握工业发展状况，优化产业链并防范潜在的工业危险，所以政府投入力度大，推进速度快。

　　（2）国内工业门类齐全，制造业规模庞大，中小制造企业众多。工业互联网作为新一代信息技术和先进制造技术深度融合的产物，是实现两化深度融合的一条重要路径，并能够实现社会化的生产要素优化配置，对于国家制造业发展而言，战略意义凸显。

　　从工业互联网的起源和发展现状来看，国内外在平台开发上都取得了突出的成果，但是在平台的深化应用上仍然存在诸多不足，一定程度上阻碍了工业互联网的发展。艾瑞咨询通过资料查阅和调研发现，大部分的工业互联网平台应用场景是产品运维服务与设备健康管理等，部分场景是生产过程监控、能耗管理以及面向供应链的资源配置协同，在产品研发设计、制造与工艺管理的占比不足3%。为了更好地服务于工业互联网推动离散制造业数字化转型升级战。