2023工业互联网能力建设白皮书

1 序言：做推动新型工业化发展的使能者 面对世界百年变局和世纪疫情的相互交织，全球经济复苏步履维艰。党的二十大报告指出要“建设现代化产业体系，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化”。最新数据显示，中国工业经济努力企稳回升，以工业互联网为载体的新型工业模式稳链强链效能显著，已成为增强产业韧性、保障经济增长的有力支撑。 《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》明确提出，至2023年，我国工业互联网新型基础设施建设量质并进，新模式、新业态大范围推广，产业综合实力显著提升。有目标，也要有抓手，深入实施工业互联网创新发展战略，依靠的是一场两化融合的产业革命，可以预见，伴随整个产业化进程的不断加深，IT与OT、CT的融合必将呈现出更高的水平：智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理等新模式有望得到更大程度、更大范围的应用；未来企业运营更趋弹性决策，深度挖掘客户需求和生产规划，应对突发事件与经营预测都将是其应有之义。 换言之，在工业互联网战略实施的过程中，设备的连接、机器的连接仅是革新的开始，但仅有连接是不够的，这些连接并不直接产生价值。从产业发展趋势来看，未来的企业一定是基于数据驱动的，在工业互联网车间中，“三现四表”被数字化管控起来之后，除了能被可视化处理，背后数据的深度挖潜将更为关键，这是所有智能化的基础。所以，基于数据的模拟、仿真、计算、优化、预测，才是重点。 可以说，我国在工业互联网领域的网络基础、平台中枢、数据要素、安全保障等方面的建设已经取得了阶段性的成果。今年一季度，国内工业互联网产值首次突破万亿，越来越多的企业使用智能巡检、远程设备操控、AI质检等工业互联网技术和设备去提升能效，越来越多的“数字化工厂”、“灯塔工厂”、“绿色智能工厂”在现实的工业场景中得以落地，但要打通工业领域的人、机、物、系统等全要素，实现各要素间的互联互通，推动工业数字化、网络化、智能化的路径实现，绝非一日之功可毕。这也为有志于打造综合型、特色型、专业型工业互联网平台的供应商提出了更高的要求。 有幸受邀为本次白皮书作序，工业互联网作为软通动力近年来持续关注的领域，我们对此并不陌生，在部分行业的业务合作中积淀了一定的能力，形成了相关的行业解决方案，也在逐步打造基于自身特色的工业互联网全栈式服务能力。伴随国家不断深化工业互联网战略，产业/行业/企业对工业互联网的认知和理解必然更加深刻，整个行业的发展也有望迎来一个新的拐点。软通动力作为国内领先的数字技术服务商，基于我们在该领域积累的全栈式服务能力，也有望为工业互联网产业的发展中注入更多自主可控、绿色低碳的元素，在满足客户多层次数字化转型需求的同时，推动自身的价值提升。 第二产业的转型升级是数字产业支撑与服务实体经济的绝佳样本，也是中国参与未来国际竞争的底气，但这条路注定漫长曲折，每一步的跨越都需要所有参与者有更多耐心和勇气，这个过程中，我们有信心、有恒心陪客户不断前行。 坚持做，同路行，未来可期！ INDUSTRIALINTERNET 刘天文 软通动力董事长兼首席执行官 目录CONTENTS 01 CHAPTER第一章 一、定义内涵篇：工业互联网的定义与内涵 （一）工业互联网的定义06 （二）工业互联网的内涵07 1、价值：使能企业07 2、基础：数据驱动09 3、关键：平台赋能10 4、核心：软件定义11 02 CHAPTER第二章 二、现状分析篇：工业互联网现状和分析 （一）工业互联网国内外现状13 1、中外工业互联网发展对比13 2、中国工业互联网发展历程14 3、中国工业互联网发展现状15 （二）中国工业互联网面临的机遇16 （三）中国工业互联网面临的挑战17 CHAPTER第四章 （二）工业互联网+数字孪生应用场景38 （三）工业互联网+数字营销应用场景43 （四）工业互联网+数字供应链应用场景48 05 五、趋势预测篇：工业互联网未来发展趋势研判 （一）工业元宇宙57 CHAPTER第五章 （二）云工厂57 （三）数据智能57 03 CHAPTER第三章 三、发展策略篇：工业互联网的体系与发展 （一）工业互联网架构体系19 1、设计理念 2、总体架构 3、应用架构 19 20 22 4、技术架构 （二）工业互联网的建设策略26 23 1、工业互联网建设总体策略 26 2、工业互联网建设方法论 3、企业建设工业互联网的建议33 28 04 四、创新实践篇：工业互联网应用场景创新实践 （一）工业互联网+数据智能应用场景34 （四）制造服务化58 （五）产业链协同58 一、定工义业内互涵联篇网：的定义与内涵 （一）工业互联网的定义 在“第四次工业革命”的浪潮中，工业互联网的探索和实践应运而生。工业互联网的首倡者是美国通用电气集团公司（GE），该公司2012年发布的《工业互联网：打破智慧与机器的边界》白皮书将工业互联网定义为一个开放、全球化的，将人、数据和机器连接起来的网络，其核心要素为智能设备、先进的数据分析工具、以及人与设备的交互接口。2016年，中国工业互联网产业联盟(AII)在工业和信息化部的领导下正式成立。该联盟对“工业互联网”的定义是新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础措施。 工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织变革。从工业视角看，工业互联网主要表现为从生产系统到商业系统的智能化，其目的包括降本、增效、提质、减存等。其业务需求包括面向工业体系各个层级的优化，如泛在感知、实时监测、精准控制、数据集成、运营优化、供应链协同、需求匹配、服务增值等业务需求。从互联网视角看，工业互联网是将新一代互联网技术（如云技术、大数据、物联网、人工智能等）应用到工业领域，主要表现为商业系统变革牵引生产系统的智能化，其业务需求包括基于互联网平台实现的精准营销、个性定制、智能服务、众包众创、协同设计、协同制造、柔性制造等，改造工业场景，创造新的工业模式。 工业互联网的“中枢”是工业互联网平台，主要由边缘层、通用IaaS层、通用PaaS层、工业PaaS层及SaaS层构成。边缘层是基础，基于网络向下接入工业设备、产品及服务实现数据的采集和处理，为海量工业数据的自由流转提供支撑。工业PaaS层是核心，基于通用PaaS层并融合多种创新功能，将工业机理沉淀为模型，实现数据的深度分析并为SaaS层提供开发环境，是平台核心能力的集中体现。SaaS层是关键，主要提供覆盖不同行业，不同垂直领域的业务应用及创新性应用，实现工业互联网的最终价值。 （二）工业互联网的内涵 1.价值：使能企业 智能制造是第四次工业革命的核心，是基于新一代信息技术与先进制造技术的深度融合与集成，从而实现从产品的设计过程到生产过程，以及企业管理服务等全流程的智能化和信息化。智能制造的推进离不开使能技术的支撑，工业互联网是支撑企业实现智能制造的关键技术。依托工业互联网可连接、可汇聚、可推演的强大能力，企业可以进行决策、研制、生产、服务、工作模式的创新，最终以更低的成本、更高的效率，为客户提供更好的产品与服务。构建未来全面数字化的世界，需依托工业互联网平台广泛连接的能力、强大的数据分析与处理的能力、人工智能、全面的平台化服务能力、快速开发及构建良好用户体验应用能力，从降低企业成本、提升效率、提升产品与服务、创新业务模式等方面使能工业互联网领域的利益相关者。 1.1节约成本。工业互联网平台不仅能够从研发、生产、管理等单一业务环节开展应用，还能够通过平台资源协同实现产供销一体化、设计制造一体化等跨环节应用帮助企业降低生产运营成本。此外，工业互联网平台还可以从生产管控和经营管理业务场景应用切入以降低资产管理、资源能源浪费两类成本。 诸如，吉利汽车基于5G技术将工业互联网的应用覆盖到汽车制造的全过程，譬如仓储物流、AVG、柔性制造、生产过程控制、机器人协作等各环节，这些应用将帮助吉利显著降低企业的运营成本，提高生产效率，优化制造资源配置，提升产品、装备高端化和生产智能化水平。 1.2效率提升。工业互联网平台通过智能排产、智能检测等技术可以降低产品不良率以提升产品质量，平台数据感知等技术可以提升工厂安全生产水平，平台数字化技术可以降低污染物排放水平。工业互联网在连接设备、产品、订单、流程、员工、客户、供应商等各种工业要素的基础上，企业可以开展多种类型的工业互联网应用。工业物联网平台通过与资源、资产、设备、流 工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织变革。 程、工具、系统、产品、工厂、供应商、客户建立实时连接，可以实时了解业务的执行情况，并通过机器学习等人工智能技术的应用，对业务数据进行理解和学习，进而对业务异常进行预警，对业务结果进行预测，甚至执行规则学习和场景化自主决策。帮助制造业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造服务体系智能化。 1.3产品与服务提升。智能制造的一个重要途径是充分利用工业大数据实现数据驱动的制造，在传统的MES、ERP等系统积累的大量数据基础上，工业互联网可以构建并积累企业生产运营各个领域的各种应用模型，包括单台设备的运转优化模型、生产线的协作模型，或者营销模型、成本模型，以及财务风险管控模型、成本核算模型、智能预测模型等等。企业借助工业互联网可以实现生产运营管理服务的智能化，通过数据不断驱动企业提升产品与服务，使企业向产业链的中高端转移。 工业互联网特别关注的是实现数据联通、算法模型和实现业务逻辑的工业应用构成多个层次的闭环优化，创造价值。目前，工业互联网正逐步走向深耕阶段发展，全面使能制造业的数字化、网络化、智能化转型，有助于构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的产品生产平台。 1.4业务模式创新。工业互联网的重要目标是通过提升企业经营和运营管理效率，实现跨业务领域和部门的全流程信息透明化、管理精细化、决策智能化，从而实现业务模式的创新。从生产和运营的角度看，数据、模型和应用是工业互联网的三大关键要素。通过这三大要素构成闭环反馈，可以实现单体设备的优化，多体设备或系统的优化以及业务模式的创新优化，最终创造新的商业模式。 基于工业互联网平台，企业可以在经营管理环节通过客户洞察与销售管理扩大产品营销数量；通过数字化工艺设计、生产计划排产等业务创新提升新增产品需求产能；通过数字化产品设计业务切入创造新的产品或通过“客户画像+柔性生产”支撑个性化定制，进而提升单体产品价值；通过运维服务环节中产品运维和后市场服务提升产品服务附加值，以及通过目前刚刚起步的产融协同技术创新数据衍生服务。 工业领域信息化应用中产生的数据是工业互联网的重要资产，是工业智能化发展的关键。 2.基础：数据驱动 工业领域信息化应用中产生的数据是工业互联网的重要资产，是工业智能化发展的关键。工业大数据体量巨大、分布广泛、结构复杂，目前的数据类型主要有现场设备数据、生产管理数据和外部数据。现场设备数据是来源于工业生产线设备、机器、产品等方面的数据，生产管理数据是指传统信息管理系统中产生的数据，外部数据主要是来源于工厂的市场、环境、客户、政府、供应链等外部信息和数据。工业互联网是实现工业化和信息化融合的重要手段，随着协议解析、外置传感器等多类数据接入技术不断成熟，工业互联网边缘层可采集工业各环节大量的数据。 随着工业互联网平台大数据处理、工业数据分析、工业微服务等创新能力的不断加强，企业可以基于工业互联网平台，根据现场设备数据和生产管理数据的分