工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以看做是工業(yè)領(lǐng)域的“升級”模式,其核心是基于全面互聯(lián)而形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主要架構(gòu)是通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大功能體系,打造人、機、物全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,形成工業(yè)智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式。
國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢研究
一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述
1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)簡介
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài),是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施。其本質(zhì)是以機器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(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、實時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析,實現(xiàn)智能控制、運營優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式變革。
可能前面這段話聽起來有點抽象,通俗來講,“工業(yè)”,是一種產(chǎn)業(yè)形態(tài),是終端應(yīng)用的場景。
“互”是交互,從產(chǎn)品設(shè)計、到產(chǎn)品生產(chǎn)、再到產(chǎn)品運輸直至產(chǎn)品進入終端消費者,每一個環(huán)節(jié)都存在信息的互動;
“聯(lián)”是聯(lián)絡(luò),將工業(yè)生產(chǎn)流程中的需求信息、設(shè)備信息、物流信息以及消費信息通過大數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)起來,形成閉環(huán)的新興業(yè)態(tài)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)的作用:
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)帶來的推動作用包括:
智能化生產(chǎn):實現(xiàn)從單個機器到產(chǎn)線、車間甚至整個工廠的智能決策和動態(tài)優(yōu)化。
個性化定制:基于互聯(lián)網(wǎng)獲取單個用戶個性化需求,通過靈活柔性組織設(shè)計、制造資源和生產(chǎn)流程,實現(xiàn)低成本大規(guī)模定制。
網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同:形成眾包眾創(chuàng)、協(xié)同設(shè)計、協(xié)同制造等新模式,有助于降低產(chǎn)品開發(fā)制造成本,縮短產(chǎn)品上市周期。
服務(wù)化轉(zhuǎn)型:通過對產(chǎn)品運行的實時監(jiān)測,提供遠程維護、故障預(yù)測、性能優(yōu)化等一系列服務(wù),并犯規(guī)給產(chǎn)品設(shè)計,實現(xiàn)服務(wù)化轉(zhuǎn)型。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的意義:
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以資產(chǎn)為核心,構(gòu)建從設(shè)計、生產(chǎn)、運輸?shù)较M的產(chǎn)業(yè)云平臺,并通過數(shù)據(jù)流的傳遞,提升了制造過程中的附加價值,平滑了制造業(yè)的微笑曲線,實現(xiàn)了設(shè)備-產(chǎn)品-消費者的閉環(huán)數(shù)據(jù)流系統(tǒng)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)拉平了制造業(yè)的微笑曲線:
國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢研究
資料來源:和聲資本
從價值創(chuàng)造的角度來看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以帶來產(chǎn)業(yè)效率的提升。根據(jù)GE預(yù)測,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有望影響全球46%(約32.3萬億美元)的經(jīng)濟。從國內(nèi)來看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對占GDP近30%的制造業(yè)影響巨大,15-17年國內(nèi)工業(yè)增加值保持在20萬億人民幣之上。假設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及會帶來1%的產(chǎn)業(yè)效率的提升,那么將產(chǎn)生2000多億的產(chǎn)值增量,其市場效益非常顯著。
工業(yè)制造業(yè)占GDP比重(單位:%)全部工業(yè)增加值(單位:億元):
資料來源:Wind
2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策環(huán)境分析
(1)產(chǎn)業(yè)高度提至國家戰(zhàn)略層面,頂層設(shè)計清晰
政策大力扶持,不斷釋放紅利。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頂層重點設(shè)計,政策持續(xù)加碼支持。2017年國務(wù)院審議通過了《關(guān)于深化互聯(lián)網(wǎng)+經(jīng)濟制造業(yè),發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》(以下簡稱“《意見》”),大力扶持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)政策:
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)公開信息
《意見》提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來三個階段的發(fā)展目標(biāo):
到2025年,覆蓋各地區(qū)、各行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施基本建成,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系不斷健全并規(guī)?;茝V,基本形成具備國際競爭力的基礎(chǔ)設(shè)施和產(chǎn)業(yè)體系;
到2035年,建成國際領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和平臺,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全面深度應(yīng)用并在優(yōu)勢行業(yè)形成創(chuàng)新引領(lǐng)能力,重點領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國際領(lǐng)先;
到本世紀(jì)中葉,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展能力、技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系以及融合應(yīng)用等全面達到國際先進水平,綜合實力進入世界前列。
(2)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好,地方政府執(zhí)行力強
地方政府積極扶持,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸落地。江蘇、浙江、山東以及廣東等省份積極開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目,積極推動項目落地。
各地方政府積極落地工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目:
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)公開信息
浙江在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目落地方面走在全國前列。2017年兩會之后,浙江省發(fā)布的《浙江省政府工作報告》提出“十萬企業(yè)上云”的行動計劃。
2017年5月,浙江信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組發(fā)布《浙江省“企業(yè)上云”行動計劃(2017年)》,計劃全省新增上云企業(yè)10萬家,培育國內(nèi)領(lǐng)先的云平臺服務(wù)商3-5家、行業(yè)云應(yīng)用平臺10個、云應(yīng)用服務(wù)商100家,形成典型標(biāo)桿應(yīng)用案例100個。開展10項專項活動,按行業(yè)如工業(yè)企業(yè)、農(nóng)業(yè)企業(yè)、服務(wù)業(yè)企業(yè)、科技企業(yè)、個體工商戶開展上云活動。將企業(yè)上云工作列入省政府對各市政府目標(biāo)責(zé)任考核,考核目標(biāo)分解到各市。
浙江省2017年企業(yè)上云計劃目標(biāo)分解:
資料來源:浙江省企業(yè)上云行動計劃附件
二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析
1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心驅(qū)動力
為何當(dāng)下是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的風(fēng)口?
一方面,中國制造業(yè)面臨外部競爭加劇,內(nèi)部產(chǎn)能過剩的局勢,隨著人力成本的上行加速了制造業(yè)企業(yè)開展結(jié)構(gòu)化調(diào)整的步伐;
另一方面,從底層的物聯(lián)感知層,到網(wǎng)絡(luò)處理層,再到終端應(yīng)用層,相應(yīng)的技術(shù)體系逐漸完善,部署成本逐漸降低,工業(yè)企業(yè)迎來了“上云”良機。因此,當(dāng)下是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)布局的良機。
(1)人力成本上行推動制造業(yè)智能化
制造業(yè)從業(yè)人員平均工資不斷上行。2012年,制造業(yè)就業(yè)人員平均工資達41650元/年,2017年便攀升至59740元/年,年復(fù)合增長率達7.38%。
圖7:制造業(yè)就業(yè)人員平均工資(單位:元/年)
資料來源:Wind
(2)新技術(shù)日漸成熟,推動制造業(yè)向智能模式變革
1)互聯(lián)網(wǎng)的演進
1969年互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)首次應(yīng)用于美國國防部,而國內(nèi)直到上世紀(jì)90年代中期才引入。目前,互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從桌面互聯(lián)網(wǎng)向移動互聯(lián)網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)變革,并不斷滲透在實體行業(yè),推動了產(chǎn)業(yè)的進化與發(fā)展。
圖8:互聯(lián)網(wǎng)的演進與應(yīng)用
資料來源:用友網(wǎng)絡(luò)
2)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的變革歷程
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的深度融合的產(chǎn)物,現(xiàn)在已經(jīng)從傳統(tǒng)的工業(yè)1.0向著工業(yè)智能化發(fā)展。
圖8:互聯(lián)網(wǎng)的演進與應(yīng)用
資料來源:中泰證券
3)技術(shù)成熟,可實現(xiàn)大規(guī)模部署
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)逐漸成熟。
感知層方面,傳感技術(shù)、RFID射頻識別技術(shù)以及二維碼技術(shù)都已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)中;
網(wǎng)絡(luò)層面,5G通信技術(shù)的快速推進以及國產(chǎn)化領(lǐng)先降低了國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的部署成本;
應(yīng)用層面,大數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)的應(yīng)用以及云計算的部署模式已然達到產(chǎn)業(yè)化水平。
圖8:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)逐漸成熟
資料來源:和聲資本
2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大要素。
網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ),即通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)全系統(tǒng)的互聯(lián)互通,促進工業(yè)數(shù)據(jù)的充分流動和無縫集成,
數(shù)據(jù)是核心,即通過工業(yè)數(shù)據(jù)全周期的感知、采集和集成應(yīng)用,形成基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性智能,實現(xiàn)機器彈性生產(chǎn)、運營管理優(yōu)化、生產(chǎn)協(xié)同組織與商業(yè)模式創(chuàng)新,推動工業(yè)智能化發(fā)展;
安全是保障,即通過構(gòu)建涵蓋工業(yè)全系統(tǒng)的安全防護體系,保障工業(yè)智能化的實現(xiàn)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu):
資料來源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
(1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)之網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),可以實現(xiàn)人、物品、機器、車間、企業(yè)以及設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈全要素的互聯(lián)互通,實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各單元之間,生產(chǎn)系統(tǒng)與商業(yè)系統(tǒng)各主體單元之間的無縫傳遞。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體網(wǎng)絡(luò)體系目標(biāo)框架:
國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢研究
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備又由三個體系組成:
網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系,作用是將各生產(chǎn)要素進行連接,包括工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和工廠外部網(wǎng)絡(luò)。工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)包括IT網(wǎng)絡(luò)和OT(工業(yè)生產(chǎn)與控制)網(wǎng)絡(luò),連接的主體包括在制品、智能機器、工業(yè)控制系統(tǒng)、人等。工廠外部網(wǎng)絡(luò)連接企業(yè)上下游、企業(yè)與智能產(chǎn)品、企業(yè)與用戶等;
地址與標(biāo)識解析體系。標(biāo)識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要神經(jīng)系統(tǒng),是識別和管理物品、信息、機器的關(guān)鍵基礎(chǔ)資源。標(biāo)識系統(tǒng)是物品、數(shù)據(jù)和機器的“身份證”,屬于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施;
應(yīng)用支撐體系,包括三個層面:一是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、系統(tǒng)與設(shè)備之間數(shù)據(jù)集成的應(yīng)用技術(shù),二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺,三是服務(wù)化封裝和集成。
(2)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)之平臺
平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求,構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務(wù)體系,支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業(yè)云平臺。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是在傳統(tǒng)工業(yè)云平臺基礎(chǔ)上,疊加物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù),實現(xiàn)更加實時、高效、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系為數(shù)據(jù)匯聚、建模分析、應(yīng)用開發(fā)、資源調(diào)度、監(jiān)測管理等提供支撐,實現(xiàn)生產(chǎn)智能決策、業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新、資源優(yōu)化配置、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下應(yīng)用支撐體系方案將包括四個主要環(huán)節(jié):
一是工廠云平臺。在大型企業(yè)內(nèi)部建設(shè)專有云平臺,實現(xiàn)企業(yè)/工廠內(nèi)的IT系統(tǒng)集中化建設(shè),并通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)集成,對內(nèi)開展數(shù)據(jù)分析和運營優(yōu)化。還可以考慮混合云模式,將部分數(shù)據(jù)能力及信息系統(tǒng)移植到公共云平臺上,便于實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的信息共享與服務(wù)協(xié)作。
二是公共工業(yè)云服務(wù)平臺。面向中小工業(yè)企業(yè)開展設(shè)計協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同、制造協(xié)同、服務(wù)協(xié)同等新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式,及提供Saas類服務(wù)。
三是面向行業(yè)或大型企業(yè)的專用工業(yè)云服務(wù)平臺。面向大型企業(yè)或特定行業(yè),提供以工業(yè)數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的專用云計算服務(wù)。
四是工廠內(nèi)各生產(chǎn)設(shè)備、控制系統(tǒng)和IT系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成協(xié)議,以及生產(chǎn)設(shè)備、IT系統(tǒng)到工廠外云平臺間的數(shù)據(jù)集成和傳送協(xié)議。
工廠外部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu):
資料來源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
(3)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)之安全
安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的保障,通過識別和抵御安全威脅,化解各種安全風(fēng)險,增強設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、控制、應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全保障能力。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全的需求主要從工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)兩個方面出發(fā):
工業(yè)方面:重點關(guān)注生產(chǎn)的可靠性、設(shè)備安全和控制安全,即在保證生產(chǎn)的同時維持控制協(xié)議穩(wěn)定,智能設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。
互聯(lián)網(wǎng)方面:重點關(guān)注APP應(yīng)用的安全、網(wǎng)絡(luò)的安全、數(shù)據(jù)的安全以及產(chǎn)品的服務(wù)安全,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系框架主要包括:設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全、控制安全、應(yīng)用安全和數(shù)據(jù)安全。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系:
資料來源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
3.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景
第一層級:預(yù)測性維護應(yīng)用
預(yù)測性維護應(yīng)用主要是提高設(shè)備的維修效率,降低突發(fā)事故。在這個層級,預(yù)測性維護的原型產(chǎn)品也開始進化,逐漸具備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三個基本功能:
提高維修和維護效率;
提高能源的使用效率;
優(yōu)化運營,處于第一層級的公司很多,中國的知名裝備制造企業(yè)也正沿著GE曾經(jīng)走過的路,向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進軍,如:三一重工、徐工、中聯(lián)重工等。
第二層級:工業(yè)服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺
工業(yè)服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺需要整合產(chǎn)業(yè)資源,提供系列化配套化服務(wù)。
第三層級:工業(yè)應(yīng)用操作系統(tǒng)
工業(yè)應(yīng)用操作系統(tǒng),簡單來講就是“工業(yè)安卓”,通過操作系統(tǒng)可以實現(xiàn)對多樣化機器的控制,從而形成龐大的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。例如:GE的Predix平臺以及西門子的MindSphere。
第四層級:工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺
工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺通過解構(gòu)現(xiàn)有工業(yè)生態(tài),運用強大的算法對大量的數(shù)據(jù)進行處理分析,從而形成新的生產(chǎn)業(yè)態(tài)。
4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的市場空間
預(yù)計2020年市場規(guī)模達萬億級別。據(jù)工信部數(shù)據(jù),2017年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)直接產(chǎn)業(yè)規(guī)模達5700億元,預(yù)計2017-2019年年復(fù)合增速達18%,到2020年有望達到10000億元。
根據(jù)規(guī)劃,2020年我國將支持建設(shè)10個左右跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的平臺,建成一批支撐企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的企業(yè)級平臺,培育30萬個工業(yè)APP,推動30萬家工業(yè)企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模:
資料來源:工信部
綜述
全球制造業(yè)在經(jīng)歷了蒸汽時代、電氣時代、計算機控制時代3個歷史階段后,當(dāng)前正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能時代邁進。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為我國制造業(yè)提供不可或缺的網(wǎng)絡(luò)連接,提供工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、傳輸、計算和分析,提供新模式、新業(yè)態(tài)發(fā)展所必須的信息服務(wù),將有力推動我國工業(yè)生產(chǎn)方式由粗放低效走向綠色精益、生產(chǎn)組織由分散無序走向協(xié)同互通、產(chǎn)業(yè)生態(tài)由低端初級走向高端完善。