2.4 工业互联网产业模式

2.4.1 工业互联网引发的变革

工业互联网在建立后可以衍生出一种新型的“工业互联网产业模式”，其本质是机器、数据、人三要素融合推动制造范式变革所呈现的外部动态特征。它重塑了生产力和生产关系，不但为制造企业带来新的创新发展机遇和巨大商业价值，而且对其他行业的数字化转型及政府的数字化治理提供了支撑，成为推动数字经济发展的主要阵地。基于工业互联网应用而形成的工业互联网产业模式是工业互联网体系的重要组成部分。

从设备接入端来看，对基于工业互联网连接的机器设备所采集获得的海量数据进行分析、分类、挖掘，企业家、管理人员、设备维修工程师、设备设计工程师等制造业生态圈中的成员将应用这些数据，小到改善机器性能、运行状态、关重件寿命预测、材料特性等，大到调整优化备件库存、工厂产能、运营管理等，以实现基于数据的决策优化，这可以被称为基于数据要素的“智能化”。

从技术应用方法来看，工业互联网所实时连接的云端大数据分析软件改变了传统工业设备管理单一、基于巡检和事后响应处置的工作模式，将传统数据、分析和决策三者分离的格局转变为企业用户、设备生产商、服务提供商共生的联合体，重构了产业模式，并融入企业的研发设计、供应链管理、生产管理、售后服务等环节，从而缩短开发周期、优化制造过程、降低产品开发及制造成本，提高智能设备和产品售后服务效率。

与此同时，工业互联网提供商将传统方法与新一代信息技术紧密结合在一起，利用它们所获得的庞大的历史数据、当期数据和实时数据，应用先进的信息技术分析能力进行特定行业的高级数据分析，开展跨界的制造服务和其他赋能服务，这些服务给制造业生态圈中的成员带来各自所需的巨大效益。

2.4.2 工业互联网的应用价值

工业互联网通过在设备资产管理、生产过程管控、企业运营管理、资源配置协同、产品工艺研发、服务模式创新等不同场景中的应用，实现了以下几个方面的应用价值。第一，提高了能源的使用效率，包括油、气、电等；第二，提高了工业系统与设备的运行和维护效率，相当于提高了生产力；第三，优化并简化了运营，提高了运营效率，相当于解放出了更多的人力进行更有价值和富有创新的工作^[27]。

就不同的行业而言，工业互联网带来的价值侧重点不同。GE公司在2012年发布的白皮书《工业互联网：打破智慧与机器的边界》中指出，工业互联网在某些特定领域应用效果显著。在全球范围内的航空、铁路、电力、油气、医疗保健等行业领域应用工业互联网，如果可以实现 1%的效率提升或 1%的燃料节省，则将产生显著的经济效益。如商用航空领域燃油节约 1%，未来15年（从白皮书发布的2012年算起，下同）可节省300亿名义美元；燃气发电厂效率提升1%，未来15年可节省660亿名义美元的燃料消耗；医疗保健行业降低流程损耗1%，未来15年可以帮助全球医疗保健行业节约630亿名义美元；世界铁路网货运量若提高1%，未来15年将节省270亿名义美元能源支出（见表2-1）。从表中不难发现，工业互联网对特定行业的影响似乎具有“蝴蝶效应”，即由工业互联网引起的 1%效率的提升，将引发行业经济效益的巨额增加。该白皮书还指出，随着工业互联网应用潜力的不断增加，到2025年，工业互联网的创新应用将覆盖全球82万亿美元产出的经济活动（约占全球年经济总量的1/2）^[28]。

中国产业互联网发展联盟（IDAC）发布的《中国数字经济发展白皮书（2020年）》相关数据显示，“2019年我国工业互联网产业经济增加值规模为2.13万亿元，同比实际增长47.3%，其中，工业互联网核心产业规模为5361亿元，工业互联网融合带动的经济影响规模达到1.6万亿元”^[29]。工业互联网对中国社会经济的融合带动作用初步显现。

工业互联网促进生产力的提升，这就意味着收入的提高和生活水平的改善。仍参考 GE 公司 2012 年发布的白皮书中的研究数据，如果美国能在工业互联网推动下，生产率每年增长 1～1.5 个百分点，并再一次达到互联网繁荣时期的水平，同时若其他各国生产率增长水平能有美国的一半左右，且这种增长可以持续到2030年，那么到2030年前的这一时期，工业互联网将为全球 GDP 创造 10 万亿～15 万亿美元的价值，相当于美国目前的经济总量。同时人均收入也将相应提高，到2030年，世界经济的人均GDP将比没有工业互联网推动下的基准线高出近五分之一^[30]。

2.4.3 工业互联网的产业模式

工业互联网作为新型基础设施的重要组成部分，融合了多种技术及多个产业生态系统，并通过赋能制造企业、制造产业、服务行业、区域政府，推动了生产模式及资源组织方式的变革、新业态的诞生和政府治理模式的转变。在此过程中，工业互联网作为一个新型产业也在不断成长。

（1）工业互联网+制造企业，实现生产模式变革。

工业互联网推动产业模式的变革，首先是从促进制造企业生产模式的转变开始的。企业为实现在数字经济中获得竞争优势的战略目标，需要借助工业互联网平台，在设备、产线、车间、工厂及企业等不同层面构建泛在感知、智能决策、敏捷响应、全局协同、动态优化的能力，将数据、互联网、软件分析等新方法运用到现有工业产品的设计、制造、销售、运行、维护及升级体系中，将供应链上下游的能力、资源和需求纳入业务系统中，实现 IT 与OT 的融合，形成信息流与决策流的闭环。从而支撑企业实现产品链的整体优化与深度协同、全价值链的效率提升与重点业务的价值挖掘、资产链的全面运维保障与高质量服务，最终完成生产运营方式、资源组织方式与商业模式的创新^[31]。

（2）工业互联网+制造产业，实现资源配置优化。

工业互联网对产业模式的变革不仅仅局限于单个企业智能制造能力的提升和供应链管理的优化，其互联网特性也可以帮助企业打破组织边界和地域边界，实现整个产业资源共享、能力协同及行业知识复用，从而提升整个制造产业的数字化、网络化、智能化水平。随着工业互联网产业的发展，我们可以把工业互联网公司定义为一种以互联网为基础的，专门从事某种类别产品、设备及服务制造的商业公司。在互联网介入工业领域后，可以将全产业链上下游资源汇聚到平台上，扩大企业资源共享和能力协同范围。工业企业可基于平台对设计、制造、维护等各环节进行智能管理和重新配置。企业与个人闲置的设计、制造、服务能力与有需求的企业在平台上快速对接，从而形成全产业的资源优化配置。而通过制造产业全要素、全产业链、全价值链的深度互联，工业互联网平台采集的海量数据更具有行业特征，关联度、可比性更强，可以提高数据集成管理及分析模型建立效率，帮助制造企业实现经营决策的精准化和智能化。同时，工业互联网平台支持行业知识和解决方案的模型化、组件化、软件化与开放共享，不但可以帮助大型制造企业降低开发成本，挖掘数据价值，还能支撑中小制造企业以低成本实现信息化、数字化转型。

（3）工业互联网+服务业，孵化新业态。

随着数字经济的发展，依托工业互联网为制造企业提供金融、科技、物流、人才服务的机构不断加入工业互联网平台。这不但丰富了工业互联网产业生态，满足了制造企业对各种要素资源和服务能力的需求，助力了制造企业转型升级，而且跨界融合也极大地拓展了工业互联网的应用场景，推动了众包众创、制造能力交易、产融结合、智慧物流、产教融合等新业态的涌现。同时，随着智慧产品的不断发展，工业互联网平台通过将智慧产品接入平台，其产业模式已突破了制造业的限制，开始向交通、医疗、农业等行业延伸，推动了车联网、在线医疗、智慧农机等新服务模式诞生^[32]。正如制造企业基于工业互联网的设备接入和监控不单单是为制造企业基于设备数据的生产过程优化创造条件，金融服务机构也可以基于设备数据更有效地评估目标企业、管理抵押资产、预测资金风险等，这种产融结合的模式也会带来金融业服务模式的变革。

（4）工业互联网+治理，支撑政府数字化治理模式变革。

《中国数字经济发展白皮书（2020年）》指出，数字化治理是“运用数字技术，建立健全行政管理的制度体系，创新服务监管方式，实现行政决策、行政执行、行政组织、行政监督等体制更加优化的新型政府治理模式”。而工业互联网融合多种数字技术，实现了人、物、设备、环境等的互联，极大地扩展了传统数据采集的范围，提高了数据采集的及时性、真实性和有效性，为政府数字化治理提供了基础支撑：①相关政府管理部门可以依托工业互联网数据的采集、管理、分析和可视化展示功能，精准了解辖区内企业实时发展状态、产业链断点堵点情况，提高对辖区经济的掌控能力和基于数据的决策能力，科学制定区域产业发展蓝图，提前布局重点产业强链保供，实现辖区产业优化升级；②基于工业互联网平台，政府可以引导各类资源集聚，优化辖区产业集聚生态，完善产业服务体系，促进要素资源流动，实现集约发展和协同创新；③通过数据共享融通，政府可以打破信息孤岛问题，实现部门间、部门与数据采集点的联动，提高响应效率和管理能力。正是工业互联网对政府数字化治理的有力支撑，使得各级政府高度重视区域和园区工业互联网平台建设，为工业互联网产业发展提供了保障。

2.4.4 基于工业互联网的业务模式创新

工业互联网相关的产业体系正在形成，既为生产系统智能化发展提供了新思维和新引擎，也推动了商业系统的智能化发展。其创新产业应用模式主要包括制造业领域的智能化生产、协同化制造、个性化定制与服务化延伸等新模式，同时也包括基于工业互联网的产融结合、产教融合等新业态。

（1）智能化生产模式。

传统制造业因为设备故障、废品返工、用户需求变更、供应商能力变化等生产过程中的不确定因素，以及企业内部经营管理存在的问题，使得生产效率难以有效提高，部门之间、生产各环节之间缺乏有效沟通渠道，资金流、物流和信息流不能顺畅流动。

智能化生产通过运用物联网、大数据及云计算等技术，实现了设备、产品、产线、车间、人及信息系统的连接，产品生产制造的各个环节、各生产要素都被纳入智能网络中；通过数据的采集、集成、分析、交互，实现了生产过程的自动化控制、智能化管理和定制化生产。智能化生产需要聚焦设备互联、流程集成、数据实时分析与制造控制等关键环节中产品、技术和服务的创新应用。

设备互联即运用传感器、嵌入式终端等设备和信息通信技术，实现生产设备之间、产品与设备之间、物理系统与互联网平台之间的互联。流程集成是指将产品和设备数据、生产过程数据、经营管理数据置入一个智能控制系统中集成，以实现企业内部所有生产环节、运营环节的无缝连接，保证信息流、资金流、物流在各个层次、环节、部门的畅通。通过工业互联网平台可以进行数据实时分析与制造管控，在此环境下的智能化生产主要涉及对生产工艺优化、生产流程再造、智能化生产排程、生产过程自动控制、设备预测性维护、产品生命周期管理、生产环境管控等诸多环节的系统集成。

以上创新应用将为工业经济提供新的市场机遇、技术机遇和产业机遇，比如智能设备、智能车间、智能工厂背后是庞大的智能装备市场，包括传感器、自动化设备、机器人等。同时，作为智能装备核心的工业软件——如企业资源管理计划（ERP）、制造执行系统（MES）、产品生命周期管理（PLC）等，也随之迎来新的发展机遇。德国、美国、日本等发达国家都在积极布局智能制造相关产业，抢占高端制造业制高点；我国可以通过在不同行业、不同产业及不同企业间推行“制造+互联网”“互联网+制造”“智能制造”的差异化并行发展模式，实现在工业互联网阶段的变道超车。

（2）协同化制造模式。

协同化制造模式本质上是分散形态的生产组织创新模式，这是以协同制造技术及产业链各环节资源控制能力为基础，将企业制造系统和能力开放应用结合而产生的创新模式。协同化制造通过将企业内部IT系统、OT系统与互联网连接，打破企业的物理和组织界线限制，使得管理信息和生产数据在不同工厂之间、企业与供应链上下游企业之间及跨供应链间互通共享，从而将串行工作变为并行工程，实现供应链内及跨供应链间的企业产品设计、制造、管理和商务等全产业链协同，实现在互信安全协议约束下的资源再整合、再优化，达到提高制造效率和经营效益的目的。

协同化制造贯穿产品的设计、制造和销售各个环节，主要应用模式包括：协同设计、云制造、供应链协同。

协同设计又称众包设计，其充分利用社会创新资源，通过开放网络平台，实现了研发设计由企业内部集中控制向企业外部分散控制的转变。例如，宝马汽车在德国本部开通用户创新实验室，通过为用户提供在线工具，让用户参与到汽车的设计过程中来；乐高玩具公司鼓励用户参与到公司的各项设计任务当中。

云制造基于“云计算”理念，在工业设计与制造领域，实现了资源与需求的最合理、最高效的匹配。云制造整合制造活动中所需要的各类制造服务（制造资源和制造能力），提供制造服务云池供用户在线租用，制造服务在线对接交易，制造服务的发布、选比、搜索、使用、评价等服务。

供应链协同通过组织层面的协同，明确供应链上各个企业的分工与责任，实现优势互补和资源整合；通过业务流程层面的协同，打破企业界限，通过流程重构更好地满足客户需求；通过信息层面的协同，实现供应链各成员企业运营数据、市场数据的共享，加快对用户需求的响应速度。

（3）个性化定制模式。

个性化定制是指用户为了实现自己的个性化需求，直接参与生产过程的生产模式。工业互联网通过智能化生产与协同化制造解决了个性化定制与标准化、规模化工业生产之间的矛盾，实现了生产效率的提高和用户需求的满足。个性化定制的生产模式主要包括：大规模个性化定制、模块化定制、远程定制。

大规模个性化定制把个性化产品定制生产转化为批量生产，其中会运用自动化控制技术、新材料技术、柔性制造技术等一系列技术，同时需要有智能化的信息管理系统和生产执行系统支持，使用户需求可以在设计、制造的资源组织、生产排程等各个环节得到快速高效的响应。

模块化定制将复杂的产品设计和生产进行多模块的简单化分解，再根据个性化需求对分解后的各个模块进行定制集成生产。通过将个性化定制产品中具备相似结构、相近尺寸的部件进行统一，形成有独立功能结构、通用接口的细分模块，再通过对模块进行变量组合便可生产几十种、上百种的个性化产品。有代表性的商业模块化定制如戴尔电脑个性化定制、宜家家具模块化设计模式。

远程定制运用互联网进行远程设计、异地下单和分布式制造。例如，在家具制造行业中，商家可先获得客户的定制信息，再通过云计算进行设计和模拟，同时还可对设计结果进行反馈修改，最后客户确认产品设计后，通过计算机将设计方案发送到相应的制造设备。基于互联网和智能设备便能够完成产品的建模、制造、测试和其他各项活动。

在面向终端消费者的消费品制造行业中，消费者的个性偏好、使用体验和对产品的评价会直接影响产品的市场生命力。所以，基于工业互联网的消费品个性化定制模式正在深刻影响制造企业与消费者的连接模式和企业的制造模式。如海尔推出的COSMOPlat平台引入用户全流程参与体验技术，以互联工厂为载体开展大规模定制活动，建设开放并联的平台生态系统；通过社群交互将用户的碎片化、个性化需求合并整合成需求方案；用户与设计师通过平台的虚拟仿真工具可以实时交互修正产品设计；基于现场 RFID、传感器等，能够实现用户订单实时可视。基于工业互联网平台的“企业—用户—产品”的实时连接，使得大规模定制成为可能，用户需求驱动的产品设计生产可以帮助企业实现产品不断优化迭代，持续提高产品竞争力^[33]。

（4）服务化延伸模式。

传统意义上的服务型制造是企业通过运用传统手段，实现从以产品制造为主，向提供如融资租赁、交钥匙工程、制造外包等“产品+服务”商业模式转型，没有把服务与产品全生命周期的各环节融合起来。在形式上，服务作为产品的一部分几乎是附加在产品上的，在产品体系结构上相对于要素资源几乎是孤立的。而互联网与工业融合的不断深入正催生基于多种技术构建多种业态融合的生态服务系统。这些服务系统运用物联网、大数据等技术，通过打通整个供应链的资金流、物流和信息流，实现包括资金链、供应链与高效物流在内的商业生态营造。有别于传统意义上的服务型制造，基于工业互联网的服务型制造为制造的产品提供在线、实时、远程的智能服务，消除了“产品孤儿”，使制造企业的价值创造不仅仅关注产品生产环节，还可以向产品售后服务延伸，从而实现真正的服务转型。

目前服务化延伸模式在工程设备、电子通信类消费品等领域应用广泛。例如，三一重工建立了智能工程机械物联网，利用大数据分析优化决策，为客户提供工程机械远程监控、主动维护、位置信息及精细化作业调度等服务。经过几年的积累，该模式应用范围已逐步由工程机械行业向农业机械、保险、租赁、纺织、新能源、食品加工等多行业延伸^[34]。普天新能源集成和整合了充电桩网络、物联网、互联网、大数据等技术，构建了新能源汽车产业生态创新体系，每天将数万辆电动车运行的工况、充电频次、电池耗损等海量数据汇集到互联网平台上，借助大数据分析技术，既服务于企业自身运营，又可为消费者、电动车和电池生产企业、公共管理部门提供决策信息。联通研究院与上海联通开展5G工业无人机保护区巡检应用，将基站侧部署边缘云与云端无人机业务平台有效协同，满足了无人机实时操控和高清视频实时回传的需求。

（5）产融结合模式。

产融结合模式是金融行业基于工业互联网的创新服务模式，也是工业互联网产业生态构建的新路径。传统的金融服务依赖于对用户的报表分析和尽职调查来完成对企业的评估，难以实现用户批量开发和实时评价，而且普遍存在发放资金后风险控制手段不足、管理成本高等问题，极大地制约了金融机构对实体经济的支持力度。工业互联网平台服务商的介入，不但可以为行业、区域内企业提供设备接入与资产管理、智能制造、资源与能力供需对接、产业链协同等服务，也能为产融结合提供丰富的场景和工具，支持金融机构业务拓展、风险控制、服务创新和定价决策。目前产融结合模式主要包括基于工业互联网的“数据+银行”“数据+保险”“数据+租赁”等，同时模式的开发还有巨大的创新空间。

“数据+银行”模式的主要应用场景包括基于工业互联网的银行贷前用户评估和贷后风险监控。通过设备接入和应用服务可降低银行获取用户真实信息的难度，增加企业经营状况和竞争能力评价维度。银行基于工业互联网平台产生实时数据，经过模型计算，可以批量筛选新用户，并通过存量用户的设备数据实时了解企业的运营状态，对触发预警阈值的企业及时跟踪，实现贷款风险和监控成本的双降低。如天正公司的 I-Martrix 平台已经接入超过13000家中小微企业，通过对平台采集的生产设备数据与工业信用数据的交叉分析，为企业生产能力画像，增加金融机构对中小企业的信用评估维度，从而优选出目标客户，实现精准放贷。目前该平台已为超过 1200 家中小微企业提供了近13亿元的放贷额^[35]。

“数据+保险”模式主要应用于保险公司精准定价支持。通过工业互联网平台采集的装备状态、客户行为特征，评估投保项目风险和客户风险偏好，从而做出基于数据的精准定价决策。

“数据+租赁”模式主要应用于租赁公司的设备资产管理，通过将租赁设备接入工业互联网平台实现对资产的数字化管理，实时掌握装备的运行状态、维修情况、位移情况，必要时开启远程锁机，从而有效防范资产风险。如树根互联与玖隆保险、三湘银行共同开发的基于工业互联网大数据的保险产品，使得产品定价更合理、保障更贴切。徐工以汉云平台的大量设备管理技术为基础，探索经营租赁模式，融资租赁率超过80%^[36]。

（6）产教融合模式。

产教融合模式是数字经济时代教育培训模式的创新。工业互联网产业发展及基于工业互联网的产业模式创新都需要大量具有工业互联网相关领域理论知识和实操经验的技术人才，而传统的院校教育很难满足转型升级企业对具有相关知识的人才培养需求。工业互联网通过提供平台云端应用系统、机器人技术与图像处理技术教具、对接生产现场的模拟训练或真实训练的实践环境等，实现了培训手段与工具的创新，并结合为不同培训对象定制化开发的课程体系和资格证书，满足了产业优化升级对技术、技能人才质量提升的客观需求和技术、技能人才对继续教育、终身学习的主观要求。如航天云网结合自身在工业互联网行业的积累，与政府、业内知名企业携手共建了“培训（教育）产业基地+展示中心+体验中心”融合的国家级创新载体；结合各地产业发展重点，建设了工业互联网+智能制造人才培养培训基地；协同打造各地工业互联网示范基地，协助当地政府有力推动工业企业、工业互联网人才技能培养和上云服务。

目前基于工业互联网的体验中心、实训基地已经成为工业互联网、智能制造领域人才培养的重要载体，产教融合模式的推广可以为数字经济深入发展提供充足的人才储备。