工业互联网来了

作为全世界唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家，我国制造业增加值连续12年排名世界第一。在此背后，不可忽视的是以工业互联网为代表的企业数字化转型升级。

相比工业互联网，普通人更熟悉的是消费互联网。在过去10年中，后者以爆发式增长重构了个体的生活方式。而在距离日常生活较远的领域，工业互联网与消费互联网几乎同时起步。二者一为实体，一呈虚拟，走出了泾渭分明的道路。直到近年来，随着产业发展快速扩张期逐步结束，高质量发展的压力与动力日益增强，很多企业以智能化提质增效，传统劳动力亟待再配置，对人们的就业、生活产生了影响。这时，工业互联网才成为一个看似新兴的概念，进入普罗大众的视野。

一组数据可以从侧面佐证这种变化：2011年~2019年，我国工业增加值年均增长7.0%，服务业增加值年均增长8.2%。这是很长一段时期以来，服务业年均增速首次反超工业。技术发展为我们提供了选择的可能，也带来了变革的震荡。在今天，如何理解工业互联网，就是如何理解我们的未来。　　　　　　

本刊编辑部   丛琳统筹

风起“云”涌

文|松溪

青萍之末

2012年11月29日，美国加州，通用电气（GE）公司推出9项工业互联网服务技术，宣布与埃森哲成立合资公司，助力推动生产力革命和全球产业变革。后来，这一项目被认为是“工业互联网”概念的鼻祖。

作为世界上最大的多元化服务性公司，GE拥有从飞机发动机，到发电、照明、塑料制造的产业。基于庞大的产品体系、强大的制造实力，以及丰富的物联网应用经验，GE不再满足于机器与机器之间的连接，而是希望将人机连接，结合软件和大数据分析，最终“突破物理和材料科学的限制，改变世界的运行方式”。

起初，GE对于工业互联网的预期，主要集中在提质、增效上。在一份题为《工业互联网：突破智慧和机器的界限》的报告中，GE提及，各行业1%的效率提升，将带来显著的经济效益：能源行业节省1%的燃料，意味着能够节约660亿美元；航空业节省1%的燃料，将节约超过300亿美元；医疗行业效率提高1%，会帮助全球医疗行业节约630亿美元。

全球最早一批探索工业互联网模式的企业，多来自传统制造业。在我国，党的十八大以来，不少制造业“国家队”出于自救、领跑等考虑，纷纷开始数字化转型。2021年跨行业跨领域工业互联网平台清单前三名中，海尔旗下的“卡奥斯”成立于2017年，航天科工所属的“航天云网”2015年成立，徐工孵化的“徐工汉云”成立于2014年，均为制造业出身。这些品牌在发展过程中，从专注母公司业务的子公司，到跨界独立走向市场，最终成为中国工业互联网平台的老牌劲旅之一。2018年国内工业互联网平台提供商的分类中，制造企业占比46%，几乎是半壁江山。

紧随其后的是“大厂系”。自2017年起，百度、阿里、腾讯不约而同地瞄准了制造业的数字化红利。百度与首钢合作，针对钢板缺陷检测打造了AI质检应用；阿里云发布了“ET工业大脑”，提供生产工艺参数优化、产品良率提升、生产设备监控预警、产品图像智检等服务；腾讯入局较晚，但在发布了WeMake智能制造解决方案之后，提出组建生态联盟，“打造超过1000个解决方案和工业APP”。

几乎同一时期，用友、金蝶等中国工业软件企业，以及华为、浪潮等信息及通信技术企业，在国际巨头环伺之下寻求突围之道。至此，我国工业互联网已形成丰富的生态系统，成为工业领域最火概念之一。

随着企业需求衍生、供应商营销包装，工业互联网的范围开始无限扩张。即使其内核仍是“提质”与“增效”，但从外延来看，工业互联网已成为一个泛化的概念。到了工信部发布《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》时，工业互联网已成为“新一代信息通信技术与工业经济深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式。它以网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障，通过对人、机、物全面连接，变革传统制造模式、生产组织方式和产业形态，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系。”

大考之年

截至2022年，工业互联网已连续第五年被写入政府工作报告。回溯政策的推进，可以发现，2020年是转折性的一年。在此之前，工业互联网处于建设起步阶段，相关文件多以“指南”“指导意见”的形式发布；2020年3月，工业和信息化部办公厅发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》，相较此前提出了更加明确的示范试点要求，同时，文中开始多处提及“5G”，包括“利用5G改造工业互联网内网”“引领5G技术在垂直行业的融合创新”“将5G电价优惠政策拓展至‘5G+工业互联网’领域”等。

如果将工业互联网比作人体，那么5G可看作神经系统的一种，它承载着传送的作用，将视觉、听觉、味觉、触觉所得的信息闪电般汇集于中枢，让身体做出适当的反应。业内将其称作工业互联网数据的“高速公路”，它以“网速快”这个前所未有的特点，协助构建了一种新的工业生态。

《关于推动工业互联网加快发展的通知》出台的前一年，2019年6月6日，北京邮电大学通信工程及管理专业学生何世杰用自己的B站账号，发布了一则关于5G的科普视频。视频通过回顾人们在3G时代对4G生活的预测，从历史的维度预测5G的未来，得出结论“速度只是5G最无聊的应用”。

同日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，标志着我国正式进入5G商用元年。

民间的展望与官方的定调，就像两枚齿轮，在冥冥之中交汇于历史的同一时刻，进而在全网引发了前所未有的讨论热潮。

当时，中国的5G技术发展并非一帆风顺。业内有“1G空白、2G跟随、3G突破、4G同步”的说法，是指我国的移动通信技术在前几代系统发展时期，一直处于“追赶国际先进技术”的境况。终于，到了5G时代，以华为、中兴等为代表的中国企业迎来了“领跑时刻”，在标准制定、专利申请、整机设备、终端芯片研发等方面均走到世界前列。但在中国企业为主导的5G商用建设进入全球部署关键阶段时，阴影就此产生。2019年5月，美国商务部宣布将华为列入限制交易的“实体清单”，同时各处施压，阻止各国采用中国企业的5G技术和产品。

究其原因，是5G衍生出的新技术利好巨大。据中国信息通信研究院测算，到2025年，5G将带动8.3万亿元的信息消费、300万个新增就业岗位。美国咨询公司IHSMarkit的预测数据也显示，到2035年，5G将为全球经济产出增加12.3万亿美元，增加数以千万计的就业岗位。这意味着，谁在这一领域掌握更多话语权，未来就将拥有更多的经济发展机会。

时隔不久，新冠疫情暴发，带来了物理空间阻隔、人员交通隔离、紧急状况下关键物资调配的需求。能够快速精准对接供给侧与需求侧数据信息、提高关键物资配置效率的工业互联网，被寄予了厚望。

中国工业互联网研究院院长徐晓兰曾以口罩和防护服为例，阐释工业互联网的基础功能：“在医疗物资分配中，如果通过标识解析、区块链等工业互联网相关技术，在物资生产储存时打上唯一标识，就可以通过平台了解每包口罩、每套防护服的位置、数量、种类等信息，追踪其物流仓储和分配情况，实现全局优化配置。”

短期来看，疫情为工业互联网供应商提供了迅速成长的机会。长期来看，随着人口红利边际递减，环境资源约束趋紧、“卡脖子”技术难题频发，业内于这一时期形成了发展工业互联网的共识——只有确保供应链产业链自主可控、安全高效，才能牢牢守住新发展格局的安全底线。

如今，3年过去了。何世杰的视频一夜爆红，使其跻身顶级视频制作者行列，知名度及商业合作长盛不衰。全球范围内，截至2021年底，我国5G基站总量占比超过60%。在广袤的中国大地上，5G网络已覆盖所有地级市城区。放眼其目前的应用，“快”果然不是最亮眼的优势。但“快”成为各种衍生功能的关键基础，正在助力新一轮科技革命和产业变革深入推进。

一个“智联万物”的时代，悄然拉开大幕。

再造万物

目前，工业互联网的应用，一般包括多个环节。第一步是数字化，在研发设计、生产、销售、服务、检测、搬运、仓储、配送等生产环节实现数据打通。以制造业企业为例，不少企业将传感器安到车间中，作为收集多维数据的“眼睛”，将设备状态信息、工作环境、原材料良率、辅料使用情况等数据收入眼底。之后是网络化，来自不同时空的海量数据，借由网络传输至一个平台上，以进行即时提炼、加工、分析。最后是智能化，打通产品生命周期、生产环节、供应链的信息壁垒，实现全面分析、自我调整。

近年来，迅速发展的工业互联网标识解析体系，是对联网对象溯源的方式。所谓标识，是给每一个机器、产品、零部件，以及算法、工艺等物理和数字对象赋予唯一编码，起到“身份证”的作用。用户通过这些标识，可以查询关联数据的网络地址，进而关联其全生命周期信息。一般来说，标识只在划定的区域内有效，工信部2021年提出的“标识解析增强行动”，就是让这个“身份证”能在全球范围内通用。

另一个比较热门的工业互联网技术，是数字孪生。“孪生”的含义，即以数字化方式为物理对象创建虚拟模型，模拟其在现实环境中的行为。还可以通过搭建整合制造流程的数字孪生生产系统，实现从产品设计、生产计划到制造执行的全过程模拟。这种技术最初应用于航空航天、军事、建筑等试错成本较高的领域。目前已广泛应用于机械研发、造车试车、极端模拟等场景，将产品创新、制造效率和有效性水平提升至新的高度。

2010年，美国陆军环境医学研究所启动了一个项目：研究人员在一个复杂的虚拟训练系统中，给250名现实中的军人创建了数字虚拟形象，通过让这些“阿凡达”单兵穿上不同的作战服、变换不同的姿势和位置、加载不同的战场环境，来进行各种高风险模拟，从而替代实战测试。如今，幻想已成为现实。未来，当我们收集到足以模拟一座工厂、一条道路，甚至一个城市的数据，为它们建立数字孪生模型，再采用AR、VR等技术，实现可视化，就可以通过调整外部影响参数，身临其境地对城市的环境进行实时监测。那时，我们不仅能够调度安排元素、优化资源利用率，或许还能创造自己的城市，体会千百种不一样的人生。　

2017年10月，党的十九大提出“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”

2017年11月，《关于深化“互联网﹢先进制造业”发展工业互联网的指导意见》印发

2018年6月，《工业互联网发展行动计划（2018—2020年）》印发，明确三年起步阶段重点任务

2018年7月，《工业互联网平台建设及推广指南》印发

2019年1月，《工业互联网网络建设及推广指南》印发

2019年8月，《加强工业互联网安全工作的指导意见的通知》印发

2020年3月，《关于推动工业互联网加快发展的通知》发布

2020年12月，《工业互联网标识管理办法》印发

2021年1月，《工业互联网创新发展行动计划（2021—2023年）》印发，提出工业互联网进一步发展的细化目标

2021年3月，“十四五”规划提出，要在重点行业和区域建设若干国际水准的工业互联网平台和数字化转型促进中心，推进“工业互联网+智

                       能制造”产业生态建设

2021年11月，《“十四五”信息通信行业发展规划》发布，全方位推动工业互联网基础设施、融合应用、安全保障能力等创新发展

在“超级网络”中寻找锚点

文|金雅银   李瑞

智能的港口

2022年2月12日，班轮“慕尼黑马士基”轮靠泊在大连集装箱码头有限公司（DCT）15号泊位。起钩、触桩、过箱……岸桥吊具将集装箱稳稳吊起，整齐地堆放到船上，机械动作轻盈、精准、行云流水。

如果此时有人站在码头之上，他们会发现，这一切都是自动的，就像有一只无形之手，在操纵着庞大的岸桥。

“慕尼黑马士基”轮是一艘超大型集装箱船，航线挂靠国内外14个港口。这是该班轮虎年第二次到访大连港。上一次做客，是不到10天前的大年初三。此次，货轮的装卸量为1360自然箱，经5条作业线高速工作，码头迅速完成吞吐，货轮于13日上午缓缓驶离。半天后，大连港又迎来了另一艘新船——“美若马士基”轮。相似的作业场景，再次出现。

作为东北海陆大通道的节点之一，这是大连港平常的一天。今年1月，大连港码头装卸箱量达到近3年来最高水平。在此背后，除了辽宁港口集团有限公司（以下简称：辽港集团）全力争揽新货源、开辟新线路的努力，“智慧港口2.0”建设所带来的效率大幅提升，同样不容忽视。

“智慧港口2.0”，是以人工智能、大数据、区块链等新兴技术应用为载体，对港口工作场景进行升级改造，实现全场景智能化运营的概念。从2021年起，它成为我国港口行业的共识，相关改造在无数个码头上争相推进。工业和信息化部发布的2021年工业互联网试点示范项目中，就包括一家5G智慧港口项目。

以大连港为例，这里的升级改造，已经持续5年有余。2017年，新的DCT整合成立后，即成为中国北方规模最大的专业集装箱码头之一。当时，辽港集团尚未整合成立，DCT码头已经利用信息化手段，对集装箱码头的生产计划和作业信息进行采集、加工、共享、应用和管理，实现了码头全域操作系统统一。2021年初，刚刚成立两年的辽港集团又携手国内智慧创新领域5大高校、22家高新技术企业，共同发起了智慧港口创新联盟，并启动“大窑湾•智慧港口2.0”建设任务，全面推动辽港特色智慧港口2.0理念在DCT码头的落地和应用。

据辽港集团相关人士介绍，“大窑湾•智慧港口2.0”包含智能操作、智慧运营、智链生态及智感环境四大领域建设，涉及集装箱码头三区轨道吊全场地自动化建设、三区2台远控岸桥建设、3台无人集卡测试等。

集装箱码头的工作场景中，船舶装卸是重要部分，它涉及各种生产资源、信息和部门的调度与配合。DCT的岸桥远程控制自动化改造，是“智慧港口2.0”建设的一个子项目，也是“智能操作”部分的缩影。

岸桥，是“岸边集装箱起重机”的简称，它矗立在港口岸边，如码头伸出的手臂，热情欢迎海洋的过客。与此同时，作为集装箱船装卸作业的专业设备，岸桥也是优化船舶装卸流程、保证船舶装卸效率的关键。此前，几乎100%的码头都是人工作业，工人三班倒操作吊具、拆集装箱锁垫，遇到极端天气、严寒酷暑，也要想办法克服。现在，通过智能化应用，大连港“37＃”“38＃”两台岸桥实现了远程操控，经过培训的司机坐在远程控制室里，通过屏幕和鼠标，就能监控、调度、完成吊装作业。

从测试结果上来看，目前岸桥远控模式抓箱作业的效率，已经非常接近人工作业。多角度的视频信号采集，让远方的操作员视角更广、操作更准确。从作业形式上看，带有程序保护的远程操作模式，要比人工作业更加规范，传统作业中可能发生的“打保龄（吊具及起吊集装箱因起升高度不足而碰箱，造成作业箱堆及相邻箱堆倾翻）”“操作失误挂仓（钢丝绳与最上层集装箱角边剐蹭）”“开闭锁不到位”等相关风险的发生概率大大降低。

“之前，工人要长时间弓着背坐在小车里，凭感觉吊装集装箱，很多人腰椎、颈椎都有问题。而且各个作业点没有联网，调度效率低下。未来自动化大规模应用后，码头通过数据收集、程序设置，能够实现岸桥自动装箱、机器人加锁、无人驾驶卡车运货等无人作业场景。远程操作的工人，甚至可以一个人同时管理多台设备。”一位业内人士表示。

钢轨的旅行

以码头作业为代表的工业互联网应用，让很多行业由劳动密集型逐步向科技密集型转变。在港口行业，它显形为酷炫的工作场景；在其他工序更加复杂的行业中，工业互联网还能实现跨时间、跨空间的全流程把控。

2021年10月，辽宁沈阳，工业和信息化部副部长徐晓兰在为2021全球工业互联网大会致辞时提及，我国40个工业经济大类开展了工业互联网的实践。在采矿、电力、钢铁、装备、电子等行业中，工业互联网正在快速发展。

此前，这类企业在外界印象中，多有着“体量大、流程长”的局限，但在与工业互联网融合后，它们正成为最大的受益者。

鞍钢股份有限公司大型总厂（以下简称：鞍钢大型总厂）是共和国第一根钢轨的生产企业，目前也是中国生产钢轨、型材、球扁钢、螺纹钢和方圆钢的骨干企业。进入21世纪，立足于中国铁路“大动脉”高速发展，鞍钢大型总厂的第二批创业者，开启了大规模的技术改造，将老厂打造成为我国第一个能够采用万能轧制法生产百米钢轨的重轨生产基地。目前，工业互联网已覆盖从生产到服务的多个环节。

鞍钢大型总厂检查站轨梁区域乙班副班长郭军，对这种改变有着切身体会。他举了一个钢轨检测的例子：“过去，常规的钢轨表面缺陷检测都由检查员直接用肉眼观察。在生产过程中，钢轨是在流水线上不断运行的，因为移动速度很快，检察员需要长时间盯着钢轨，很容易出现视觉疲劳，而且人的注意力也不可能长时间集中。在这种情况下，就容易造成漏检。”

                           鞍钢股份有限公司能源管控中心电动鼓风机班，用数字技术控制生产设备

还有一些缺陷，即使集中注意力，也很难用肉眼发现。“钢轨上有一些开口缺陷，又小又深。”很多钢厂曾上马在线清除氧化铁皮等设备，但经常误报、漏报，即使投入大量资金改造，效果也并不理想。

鞍钢大型总厂生产技术室主任工程师马东带领的研发团队，于2018年正式立项，希望解决这一问题。通过长时间的现场实验、报警信息积累分析，团队终于从大数据中发现了误报与实际缺陷之间的区别。在此基础上，团队结合现场实际编制了过滤程序，在5G速率之下，让系统在对钢轨进行检测时，即时分析并过滤因误报而提示的“缺陷”，大幅提高了钢轨检测的准确率。

今年3月，“钢轨冷态表面激光检测技术”在鞍钢大型总厂轨梁分厂检测线上正式应用，项目实现非接触检测，且在面对不同轨型产品时，无需进行设备调整，极大地减少了人工及后续损耗成本。

钢轨检测合格、送到焊轨厂之前，郭军会在其一端贴上专属的“身份证”——一张二维码。用手机扫一下二维码，钢轨的炉号、成分、材质等“身份信息”，一目了然。以往，焊轨厂只能通过一份订货材质单，来了解收到的钢轨成分。但要想将每一根钢轨与材质单一一对应，在现实生产中非常困难。特别是往数据采集系统中录入钢轨炉号，只能靠人工，因为炉号较长，出错现象时有发生，给焊轨厂生产带来很大困扰。现在，工人在焊接钢轨之前，扫一下二维码，就能精准掌握每根钢轨的成分，并适时调整焊接工艺参数。

工艺优化与钢材数字化，只是工业互联网赋能钢铁行业的场景之一。钢铁行业作为典型的流程制造业，生产环节多、场景复杂，是实践自动化、信息化较早的行业。早年间，不少钢企就开始了探索关键工序的标准化、自动化。目前，大部分钢企都已实现了生产、管理、供应链等流程的工序衔接和数据贯通，数字化在所有行业中处于较高水平。以鞍山钢铁集团有限公司（以下简称：鞍钢集团）为例，目前，公司已形成统一规范的技术框架，通过部署全流程质量管控系统，打通工序产品数据之间的壁垒，实现了全生命周期的质量管控。

积木式工厂

外界提到工业互联网，往往存在刻板印象：投入周期长、转型大、花钱多。如辽港集团、鞍钢集团等大型企业的工业互联网实践，多采用自主创新、深入协作的模式。

这是否意味着，工业互联网是大企业的专属？近两年，随着工业互联网供应商如雨后春笋般出现，答案有了变化。

一位民企经营者坦言，类似ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）等信息化管理系统，原本价格昂贵，现在可以租赁，极大地降低了成本。此外，现在想搭建一座数字化工厂，可以直接购买标准化、套餐化的终端设备，一些相关的App、供应链平台也发展得非常成熟，不用从头研发，这给了中小企业应用工业互联网的可能。

2020年，辽宁振昌智能电气设备有限公司（以下简称：辽宁振昌）总经理石黎明在辽宁省推进工业互联网创新发展现场工作大会上，通过5G工业互联网平台，直播智能工厂的生产过程。镜头中，4000平方米的空间，做到5G网络全覆盖、36台（套）智能设备终端全部接入工业云平台。

辽宁振昌主营配电变压器研发及制造，隶属于输配电行业。该行业此前普遍存在依赖手工操作、传统设备加工的问题。目前公司使用的数字化系统，基于清华紫光研发的平台，按需组合了多种功能，包括生产计划、库存信息、加工数据、设备能耗等数据的实时采集、预警分析。

以变压器绕线为例，不同的绕线工生产线圈时，拉紧力等参数大不相同，质量千差万别。公司通过对绕线机加装传感器，实时采集工人生产线圈时的拉紧力等参数，上传至云平台，通过对参数及产品质量数据的积累，最终计算出最优参数组合，指导工人生产。

此外，系统还提供供应链协同服务。辽宁振昌的所有物料可以在平台上招标、签合同、下单采购、监控物流信息，并通过AGV配送车、物流调度系统、智能仓储系统及工业互联网的有机结合，实现物料自动出入库、物料智能配送至工位等人机交互功能。

数字化首年，辽宁振昌研发效率提升51%，生产效率提升27%，能源综合利用率提高11%；运营成本降低24%，产品研制周期缩短 22%，不良品率降低 13%。销售收入突破3500万元，当年即实现“小升规”。

此类以大数据分析为基础的一站式、综合性行业信息服务平台，目前已不鲜见。数据显示，我国工业互联网应用已覆盖45个国民经济大类。在打通信息壁垒、加入工业互联网后，企业可以实现从一线到决策层的纵向互联、产品生命周期全过程的数字孪生、上下游供应链的协作互联，这是工业制造业领域的“元宇宙”。