1.1 工业互联网产生的时代背景

1.1.1 新一轮工业革命正在到来

工业互联网的诞生并不是一蹴而就的，它是长期工业数字化进程在互联网时代的延续。早在20世纪中叶，随着计算机技术的诞生和应用，工业数字化进程就已开启。首先是数控机床的发明。1952年，美国麻省理工学院利用电子计算控制技术，研制出第一台数控机床。此后，在编程技术、数字计算、半导体逻辑控制等技术的推动下，工业机器人、过程控制计算机、PLC（可编程序控制器）等现代工业关键设备也相继出现，工业生产步入数控化时代。随后，柔性制造系统的出现。1965年，英国莫林斯公司研制出了第一套柔性制造系统，美国、日本、德国等国也纷纷跟进，开始加强柔性制造系统的研究和产业化，推动自动化、无人化车间的发展。接着CAD系统开始商用。20世纪60年代，在麻省理工学院诞生了第一款CAD软件。70年代，随着CAD技术自身的进步，以及软件工程、图形图像、数据库等技术的兴起和成熟，CAD商用化时代来临，制造业逐步进入计算机集成制造阶段。再到后来，大型数字化管理系统投入应用。90年代，互联网进入商用，桌面操作系统快速发展，计算能力飞速提升，信息时代来临。ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、PLM（产品全生命周期管理）等各类大型软件系统纷纷投入应用，制造企业的生产管控和组织管理能力得到全面提升。现代工业数字化历程如图1-1所示。

图1-1 现代工业数字化历程

可以说，现代工业发展史就是不断运用信息技术的革新史。今天，信息技术日新月异，已成为全球研发投入最集中、创新最活跃、应用最广泛、辐射带动作用最大的技术创新领域。

但近些年来传统制造业发展遇到了瓶颈，上一轮技术创新对制造业的拉动作用逐渐减弱，全球制造业生产效率的增长显著放缓。联合国工业发展组织的报告显示，全球129个国家制造业的平均劳动生产率在1970—1990年为3.11%，在1990—2012年，年均增长为3%，即全球制造业劳动生产率的增速在1990—2012年呈现较为明显的下降趋势。与此同时，发展中国家制造业高污染、高耗能的问题日益严重，资源环境压力使得现有粗放式发展方式难以为继。在资源能源环境压力增大、全球供需结构性失衡、个性化需求日益旺盛等各方面因素的驱使下，一批先导企业主动将新一代信息技术引入工业生产、服务体系中，在差异化、服务化、高效化等方面做文章，掀起了一轮更广范围、更深层次的融合浪潮。信息技术与工业深度融合，不仅催生了智能工业机器人、智能机床、无人驾驶汽车等一大批新的设备产品，而且使第二次工业革命以来上百年的生产形态和组织方式发生趋势性变化——由大规模同质化生产向个性化定制转变、由集中式生产制造向网络化协同制造转变、由产品本体制造为中心向“产品+服务”转变、由机器自动化向以万物互联为媒介和以数据为驱动的智能化制造转变。网络信息技术的广泛普及和深度应用，不仅再一次解放人类的“体力劳动”，而且开始大范围解放人类在工业生产中的“脑力劳动”。

以数字化、网络化、智能化为突出标志和主攻方向的新工业革命正在蓄势爆发，传统产业的发展理念和模式在新一代信息技术的作用下，正在悄然发生转变。

（1）数据成为关键生产要素。在数据采集、传输、计算能力呈指数级提升的今天，数据的作用已不仅仅是提供信息辅助决策，在很多情况下它直接参与价值创造。例如，生产中经验知识（Know-How）的固化、基于产品状态挖掘的主动运维、大规模个性化定制等，都离不开大数据的直接作用。因此，数据已成为除劳动力、土地、资本、技术之外新的生产要素，成为由工业社会迈向智能社会的标志性生产要素。承载数据智能的载体——平台，也因此扮演起新基础设施的角色，在要素集聚、资产优化、资源配置、价值挖掘等方面发挥至关重要的作用。

（2）用户成为产品生产的发起点。互联网、大数据、云计算技术的便捷高效、全局智能特性，与柔性生产系统、供应链管理体系充分结合，加速拉动式生产对推动式生产模式的替代。供给者与需求者之间的关系被重塑，无论是企业用户还是消费者用户，都成为产品生产的主动发起点，而不是被动接受点，需求多样、市场多变与大规模制造之间的矛盾得到有效解决，大规模个性化定制兴起。普通消费者甚至可以直接参与研发、制造、营销等生产过程，由单纯的消费者变成“产消者”。

（3）企业赢利来源由产品延伸为“产品+服务”。过去在绝大多数情况下，企业将产品交付到客户手中，并提供基础售后服务（如部署、辅导、维修等）后，产品就已抵达价值链的终点，因此以产品价格为基准的利润空间弹性非常有限。当产品能够自主采集数据并联网传输后，其运行数据可实时反馈到厂家，形成闭环，线性的价值链变成没有终点的价值环；厂家在大数据分析基础上，提供更精准的远程服务、主动服务，直击用户痛点，同时改进设计研发。产品本身不再是定价的唯一依据，附着在产品之上的服务提供了更大的想象空间。越是高价值的产品，服务为客户和厂家创造的价值在总价值中的占比就越大。于是出现了产品本身降价甚至免费、以租用或后服务的方式来获取利润的赢利模式，如航空发动机行业，美国通用电气公司（GE）的发动机的销售收入只占总收入的30%，而保养服务占了70%，罗尔斯·罗伊斯公司更是不直接销售发动机，而是通过租赁的方式收取费用。

（4）产品迭代周期大幅缩短。在传统模式下，企业无法全面快速掌握供应链、产品销售及用户反馈情况，多采用大批量、标准化生产模式，产品创新周期长。互联网模式下，企业基于对市场数据的实时掌控和供应链的快速反应，产品的创新迭代周期得以大幅缩短。以网络服装企业韩都衣舍为例，通过设计和供应链创新，其服装新品从设计到上市的周期由传统模式下的3～6个月缩短到7～15天，更好地满足了多样化的市场需求。

（5）组织体系扁平化发展。传统的金字塔式的分工架构不可避免地带来决策链过长、内耗严重、协作低效等“大公司病”，使企业难以对快速变化的市场做出及时反应，更无法使产品的研发设计做到快速迭代。久而久之，企业的竞争力在工作低效、浪费严重、错失机遇中被削弱，直至被淘汰。自20世纪70年代以来，扁平化成为企业管理追求的方向，互联网时代一方面进一步倒逼着企业加速管理变革，另一方面也为扁平化的发展提供了不可或缺的技术支撑。如海尔提出企业平台化、员工创客化模式，将企业人员分割成众多自组织的小型团队，根据业务需要进行灵活组合、快速响应。在此过程，互联网技术提供了关键支撑。通过这一创新实践，10万海尔员工被转化为2万个“小微主”和创客，公司内共孵化出1000多个创业项目，有效提升企业研发效率、缩短产品交货周期并显著降低运营成本。

1.1.2 数字经济蓬勃兴起

近年来，以云计算、大数据、物联网、人工智能为代表的新一代信息技术创新迅猛，在推动以信息产业为先导的新经济蓬勃发展的同时，更加速与经济社会各领域全面深度集成，催生以线上与线下一体、信息与物理融合为特征的新产品新模式，涌现出平台经济、分享经济、创意经济、体验经济等新业态，推动新业态、新模式、新产业加速成长，塑造更多依靠创新驱动的引领型发展，带动经济社会在经历农业经济、工业经济之后，迈入新的经济时代——数字经济时代。

数字经济是培育经济增长新动能、实现新旧动能接续转换的重要引擎，为世界经济可持续增长开辟了新道路、拓展了新边界。目前，世界各国加快网络信息技术融合应用战略布局，抢占经济发展先机和战略制高点。美国依托互联网优势加快对云计算、大数据、物联网、人工智能等前沿技术战略布局，先后发布了《先进制造战略》《先进制造业伙伴计划》等，强化利用网络信息技术再造制造业新优势。英国发布《数字英国战略》《英国2015—2018年数字经济战略》等，着力提升网络信息技术应用能力，以数字化创新驱动经济转型发展。德国实施工业4.0战略，构建网络化协同设计和制造体系，推广规模化定制模式，抢占先机，保持本国制造业全球领先地位。日本先后实施了e-Japan、u-Japan、i-Japan战略计划，近期又提出“超智慧社会”计划（Society 5.0），加快网络空间与社会空间的融合，促进经济增长。2016年在二十国集团杭州峰会上，二十国集团领导人首次提出全球性的《二十国集团数字经济发展与合作倡议》，探讨共同利用数字机遇、应对挑战，促进数字经济推动经济实现包容性增长和发展的路径。

在各国的积极推动下，全球数字经济高速发展。2016年，美国数字经济规模达到10.8万亿美元，位居全球第一；日本、德国数字经济规模均突破1万亿美元大关。数字经济成为发达国家经济复苏的核心动力。2016年，德国、美国、英国的数字经济占GDP的比重分别达到59.3%、58.6%和58.3%，日本、韩国、法国等发达国家也都超过30%。我国是全球数字经济发展最活跃的国家之一，2016年，总量达到22.6万亿人民币，仅次于美国，位居全球第二。2017年，我国更是达到27.2万亿元，同比名义增长超过20.3%，占GDP的比重达到32.9%，同比提升2.6个百分点。数字经济对GDP的贡献率为55%，成为我国经济增长的重要动力。

特别是在消费领域，我国数字经济发展全球领先，电子商务、移动支付、分享经济已成为中国数字经济融合创新的三张“名片”。2017年，全国网上零售额达到7.2万亿元，同比增长32.2%；移动支付交易超过375亿笔，交易金额超过200万亿元；共享经济交易额约4.9万亿元，参与总人数超过7亿。以线上线下融合为特征的新型信息消费已成为促进数字经济高速发展的力量源泉。一方面，信息消费群体快速扩张，“80后”“90后”成为信息消费的中坚力量，信息消费移动化、个性化升级。另一方面，信息消费边界大幅拓展，信息服务从通信需求转向应用服务和数字内容消费，信息产品从手机、计算机向数字家庭、智能网联汽车等新型产品延伸，共享化、智能化和场景多元化趋势明显。近5年来，信息消费年均增幅为21%，为同期最终消费增速的2.4倍，占最终消费支出的比重超过9%。2016年，我国信息消费规模达3.9万亿元，占最终消费的比重提高到10%左右。预计到2020年，信息消费规模达到6万亿元，间接带动经济增长15万亿元。

1.1.3 工业互联网顺势而生

当前，互联网创新发展与新工业革命正在形成历史性交汇。一方面互联网基于自身演进发展需要，正加速从消费互联网走向产业互联网，以拓展新的增长空间。从目前趋势看，互联网在生产领域呈现逆向渗透之势，由营销服务、研发设计向生产制造内部环节延伸。信息通信企业希望把握这一大趋势，开拓新业务、抢占新领域。基础电信企业、互联网企业等也纷纷入场跟进，共同推动产业互联网化进程。另一方面，工业界面向自身转型升级发展需要，正全方位借助信息通信网络、平台和技术等，实现业务全流程由数字化向网络化、智能化深度拓展。伴随云计算、物联网、大数据、人工智能等新技术逐步从概念和技术走向商业化成熟应用阶段，集成新一代网络信息技术，覆盖全系统、全价值链、全产业链和产品全生命周期的工业互联网应运而生。工业互联网正被越来越多的制造企业以及相关解决方案提供商（包括工业自动化企业、软件企业、互联网企业、通信企业等）视为发展更高水平智能制造必不可少的基础和前提。