工业互联网白皮书01.docx

工业互联网白皮书01.docx

《工业互联网白皮书01.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业互联网白皮书01.docx（53页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

工业互联网白皮书01

工业互联网平台白皮书

前言

过去一年多以来，全球工业互联网平台市场持续保持活跃的创新发展态势，一批工业技术解决方案企业积极探索转型，推出自己的工业互联网平台服务，一批制造企业依托自身行业和生产经验，孵化成立独立公司开展平台建设并对外服务，一批以大数据分析处理见长的初创平台企业正不断涌现并为产业注入新的发展动力，已经推出平台的企业则不断完善和升级平台服务能力，巩固先发优势。

同时，工业互联网平台对制造业数字化转型的驱动能力正逐渐显现，无论是大企业依托平台开展工业大数据分析，以实现更高层次的价值挖掘，还是中小企业应用平台上的云化工具，以较低成本实现信息化与数字化普及，抑或是基于平台的制造资源优化配置和产融对接等应用模式创新，都正在推动制造业向着更高发展水平迈进。

当然，工业互联网平台还有很多问题需要突破和解决，在过去一年多的发展中也面临不少挑战和困难。

如很多平台还需要大幅提升实际解决制造企业生产和运营优化的能力，还需要不断探索应用模式和路径，还需要加快商业模式的创新和突破，特别是要在平台建设投入与市场回报之间取得较好平衡，以支撑平台的可持续发展。

但总体看，制造业数字化转型已是大势所趋，工业互联网平台对于制造业数字化转型的支撑作用将会越来越强，当

前平台发展中遇到的问题更多是产业爆发前期在技术、应用和商业方面的不断试错和修正，都将不断推动工业互联网平台走向成熟和完善。

一、工业互联网平台的整体态势

（一）工业互联网平台展现驱动工业数字化转型的巨大潜力

当前，工业互联网平台正在驱动工业全要素、全产业链、全价值链实现深度互联，推动生产和服务资源优化配置，促进制造体系和服务体系再造，在现阶段的工业数字化转型过程中开始发挥核心支撑作用。

从宏观看，平台模式、平台经济正在持续变革和颠覆传统工业形态。

一是颠覆了传统工业软件研发体系，GE、PTC、西门子、华为等平台企业纷纷打造云端开发环境，构建开发者社区，引入低代码开发技术，吸引大量专业技术服务商和第三方开发者基于平台进行工业APP创新，以往需要大量投入、研发周期长达数年的工业软件研发方式正在向低成本、低门槛的平台应用创新生态方式转变，不但研发周期能够缩短数十倍，而且也能够灵活地满足工业用户个性化定制需求。

二是变革了传统工业企业竞争方式，企业竞争不再是单靠技术产品就能取胜，已经开始成为依托平台的数字化生态系统之间的竞争。

例如以往单纯销售工程机械产品的企业，现在通过平台与供销商、客户、技术服务商等建立数字化的合作关系，快速感知用户需求和设备状态，及时与供销商合作调整供货、生产计划，与技术服务商联合为用户提供整体施工方案，甚至是联合金融机构帮助客户进行产品投保，从而形

成整体性的竞争优势。

三是重新定义了工业生产关系与组织方式，平台打破了产业、企业之间的边界，促进制造能力、技术、资金、人才的共享流动，实现生产方式和管理方式的解构与重构。

例如已经开始有企业利用平台连接各类工厂企业，按照订单需求的不同，灵活方便地在平台中组织形成“虚拟工厂”，并将订单按照“虚拟工厂”内部各个主体的实际能力进行分配和管理，实现制造技术与生产能力的共享协同。

从微观看，平台正在改变企业的设计、生产、管理和服务方式，重新定义和优化整个价值流程。

一是平台驱动产品创新，通过多渠道深度交互精准洞察用户需求，并借助数字化的先进设计工具和网络化的创新资源组织打造智能新产品。

例如海尔、红领、奥迪等家电、服装及汽车领域企业利用平台对客户的个性化需求实现更深洞察，用大数据分析来进行市场预测以指导销售，并通过基于平台的众包、众创来加速产品创新。

二是平台驱动生产与运营创新，借助先进的数字化技术和强大的工业数据分析能力，支撑企业实现先进制造、生产与运营管理优化、供应链协同和智能化决策。

例如卡特彼勒、富士康等制造企业将机器人、数控机床等生产设备数据接入平台进行监控和分析，改进提升生产过程的效率和质量；而英国石油、石化盈科、宝信等石化钢铁企业则利用平台优化工艺参数、降低生产能耗，并进行原材料供应的协同。

三是平台驱动商业模式变革，推动金融、物流、农业等领域与制造业融合创新，促进原有产品体系和服务方式演进转变。

例

如PTC、SAP、用友、金蝶等国内外工业软件企业都在产品云化的基础上加快推动订阅服务，既降低客户成本又实现了持续服务营收；还有树根、天正等装备及自动化企业则通过采集分析设备运行数据，联合金融公司推出各类融资、保险商业服务。

四是平台驱动组织管理体系重塑，推动企业内顶层决策到底层生产的端到端集成，促进资源配置优化，实现扁平化管理及社会化协同。

例如航天科工、华能、大唐电力等一些大型集团企业一方面用平台实时监控分布在各地工厂的运行状态，及时进行调度管理，另一方面也通过平台汇聚产业链上下游信息，推动企业间的供需对接和制造协同。

未来，以工业互联网平台为载体，以C2M为核心的社会化制造模式也将逐渐孕育形成。

领先的工业互联网平台企业将有能力通过平台对客户需求进行深度感知与交互，从而为产品定义与研发设计提供精准的指导；在产品设计与制造过程中，企业将借助平台整合各类设计与制造资源，有效组织并管理研发设计与生产制造过程，既保证产品设计的创新性与方案最优化，同时也寻找最适合的制造企业进行生产，在确保产品质量与交付周期的前提下实现生产成本最低；在产品交付后，平台将持续提供产品的运维服务与增值服务，不断为企业创造新的价值。

在这一过程中，平台还将充分发挥集中采购、统一物流、金融服务等综合服务能力，进一步实现交付成本下降与运营效率提升，并提升客户购买能力与企业资金周转效率。

这将真正实现工业全要素、全产业链、

全价值链深度互联集成，实现制造资源的更高效配置利用，形成新的制造与服务体系。

（二）全球工业互联网平台保持活跃创新态势

全球工业互联网平台市场持续呈现高速增长态势。

根据研究机构MarketsandMarkets统计数据显示，2017年全球工业互联网平台市场规模为25.7亿美元，2018年初步估算将达到32.7亿美

元，预计2023年将增长至138.2亿美元，预期年均复合增长率达33.4%。

美国、欧洲和亚太是当前工业互联网平台发展的焦点地区。

随着GE、微软、亚马逊、PTC、罗克韦尔、思科、艾默生、霍尼韦尔等诸多巨头企业积极布局工业互联网平台，以及各类初创企业持续带动前沿平台技术创新，美国当前平台发展具有显著的集团优势，并预计在一段时间内保持其市场主导地位。

而紧随其后的是西门子、ABB、博世、施耐德、SAP等欧洲工业巨头，立足自身领先制造业基础优势，持续加大工业互联网平台的投入力度，欧洲平台领域进展迅速，成为美国之外主要的竞争力量。

中国大陆、印度等新兴经济体的工业化需求持续促进亚太地区工业互联网平台发展，亚洲市场增速最快且未来有望成为最大市场。

尤其值得一提的是，以日立、东芝、三菱、NEC、发那科等为代表的日本企业也一直低调务实地开展平台研发与应用探索并取得显著成效，日本也成为近期工业互联网平台发展的又一亮点。

各类企业围绕工业互联网平台的参与热情和布局力度保持

高涨势头。

一是更多工业企业投身工业互联网平台领域，在不同领域涌现出一批新的平台产品，如自动化与装备制造领域，KUKAConnect平台、安川MMcloud平台、霍尼韦尔Sentience平台等崭露头角，成为各家企业围绕产品提供增值服务的良好载体；在生产制造领域，日立、东芝则分别构建了Lumada平台和SPINEX平台，在优化自身价值链和降低运营成本的同时，还能够为客户提供创造价值的新服务。

二是ICT企业不断强化自身平台对工业场景的适配能力，以微软、亚马逊为代表的IT巨头在平台中提供各类大数据、人工智能方面的通用算法框架和工具，与工业企业客户联合进行研发，形成可视化管理、质量分析优化、预测性维护等工业解决方案；而类似思科这样的通信巨头也开始将平台连接和服务能力向工厂内渗透，从各种工业以太网和现场总线中获取实时生产数据，支撑形成工业智能应用。

三是以数据为核心的初创企业表现更加活跃，除了Uptake、C3IoT外，还有QiO、Mnubo、Particle等越来越多初创企业将工业大数据、人工智能技术与平台进行深度结合，满足工业领域日益深入的数据分析需求；此外，SieraaWiless、Telit、DeviceInsight等M2M通信领域初创企业也充分发挥在数据连接方面的技术优势，帮助工业企业实现资产的远程连接和在线管理。

（三）我国工业互联网平台呈现蓬勃发展良好局面

过去一年多来，我国平台发展取得显著进展，平台应用水平

得到明显提升，多层次系统化平台体系初步形成。

涌现出更多知名工业互联网平台产品。

全国各类型平台数量总计已有数百家之多，具有一定区域、行业影响力的平台数量也超过了50多家。

既有传统工业技术解决方案企业面向转型发展需求构建平台，除了航天云网、海尔、树根互联、宝信、石化盈科、用友、索为、阿里、华为、浪潮、紫光、东方国信、寄云等起步较早的平台，还有华能、国网青海电力、北汽、浙江中控、朗坤、中科院沈自所等行业领先企业也纷纷推出平台产品，将工业技术能力和先进制造经验转化成高效、灵活且低成本的平台服务。

也有大型制造企业孵化独立运营公司专注平台运营，例如徐工、TCL、中联重科、富士康等大型集团企业剥离和整合内部相关资源，注资成立聚焦工业互联网平台业务的独立运营子公司，在服务好集团的基础上对外输出成果。

还有各类创新企业依托自身特色打造平台，例如索为、安世亚太等软件服务企业凭借技术优势推出设计仿真研发平台；华龙迅达、明匠智能等系统集成企业凭借专业知识与经验积累构建行业服务平台；而优也、昆仑数据、黑湖科技等互联网技术企业则依托平台为用户提供智能数据分析或是云端管理软件服务。

形成一批创新解决方案和应用模式。

围绕行业生产特点和企业痛点问题，平台企业持续创新服务能力，开发形成了一批具有亮点的创新解决方案和应用模式。

在研发设计方面，涌现出索为研发设计与产品运维一体化、安世亚太基于工业知识生态的先进

设计以及华为“沃土”云仿真设计等平台服务。

在生产制造方面，形成了富士康ICT治具智能维护、航天云网精密电器智能化生产、紫光钣金行业企业云图等一批平台解决方案。

在企业管理方面，用友、金蝶、天智智能、黑湖科技等平台利用云ERP、云MES、云CRM等服务解决企业的生产运营管理、供应链协同与客户管理问题。

在产品服务方面，树根互联、徐工信息将工程机械远程管理解决方案进行推广，实现纺织机械、工业机器人、数控机床等设备产品的远程服务。

在应用模式创新上，树根互联、智能云科、天正、生意帮等企业也探索出了“平台+保险”、“平台+金融”、“平台+订单”等新模式新业态。

（四）工业互联网平台仍然处在发展初期

相比于传统的工业运营技术和信息化技术，工业互联网平台的复杂程度更高，部署和运营难度更大，其建设过程中需要持续的技术、资金、人员投入，商业应用和产业推广中也面临着基础薄弱、场景复杂、成效缓慢等众多挑战，将是一项长期、艰巨、复杂的系统工程，当前尚处在发展初期。

在技术领域，平台技术研发投入成本较高，现有技术水平尚不足以满足全部工业应用需求。

一是平台连接能力面临挑战，工业设备种类繁杂、数量多、通信协议与数据格式各异，当前尚缺乏有效的技术手段能够低成本、便捷地实现工业设备快速接入平台，导致绝大部分平台的设备接入数量有限。

Gartner曾预测2020

年全球可联网设备数量将达到260亿台，目前平台的设备接入水平还与此有很大差距。

二是平台数据分析能力面临挑战，根据对国内外366个平台应用案例的统计分析可以看出，有40%的平台应用集中在以产品或设备数据预测性分析为主的资产运维优化领域。

而在涉及数据范围更广、分析复杂度更高的经营管理优化和资源匹配协同等场景中，多数平台现有数据分析能力还无法满足应用要求，还需要进一步推动数据分析技术创新以及实现长期的工业知识积累。

三是平台提供专业工业服务的能力相对较弱，目前大部分平台对于工业知识、模型和历史数据的沉淀远远不够，面向特定行业或工业场景提供服务时，要么难以满足制造企业的业务需要，要么需要进行大量定制化开发，导致服务成本和周期大幅增加。

在商业领域，平台市场还没有出现绝对的领导者，大多数企业仍然处于寻找市场机会的阶段。

一是平台回报周期较长，很多企业尚在投入阶段。

GE、PTC、罗克韦尔、西门子、ABB等美欧工业巨头在平台领域的投入水平普遍达到了数十亿美元，我国航天云网、海尔、树根互联、徐工信息、东方国信等领军平台企业的平均累计投入也有数亿元乃至十数亿元，但目前平台直接带来的收益在企业整体利润中占比并不高。

而国内外绝大多数初创平台企业的财务状况都还处于亏损状态，融资规模则普遍在亿元水平，企业估值相对较低。

二是平台商业模式不够成熟，企业盈利手段较为单一。

当前面向特定工业场景提供智能解决方案的平台

企业基本都还是以专业服务的方式为客户交付产品和服务，而具有IT和工业软件背景的平台企业则主要是基于云提供按需订阅服务方式实现盈利，广告竞价、应用分成等其它消费互联网领域较为常见的商业模式在工业互联网平台领域还应用较少。

在产业领域，优势互补、协同合作的平台产业生态也还需持续构建。

一方面，大部分平台企业在发展中仍以单打独斗为主，特别是在平台建设中，部分平台企业尝试自主构建端到端完整的平台架构，在自身不擅长的领域投入不必要的资金和人力，增加了经营风险。

在平台应用实施中，部分平台企业遇到不熟悉的业务或技术领域时，未能很好整合外部力量，影响了项目实施效果。

另一方面，基于平台的产业创新生态构建仍然前路漫漫。

微软、PTC、西门子、SoftwareAG等领先平台企业不断完善开发者社区建设并提供全面的技术资源和应用推广支撑，广泛各类生态合作伙伴。

而我国平台企业的生态合作伙伴类型和数量都还明显不足，大部分平台尚没有构建开发者社区，即使已构建开发者社区的，入驻平台的开发者数量也普遍在千人左右，远远落后国外数万人的水平。

总体而言，上述各方面所面临的挑战充分说明，当前工业互联网平台仍然处于发展初期，还存在众多不确定性因素，预计还需要很长时间才能真正达到成熟发展阶段。

二、工业互联网平台的应用路径

（一）平台应用广泛开展，价值规律初步显现

1.应用场景逐步聚焦，国内外呈现不同发展特点

基于对国内外366个平台应用案例1的分析发现，当前工业互联网平台应用主要集中于设备管理服务、生产过程管控与企业运营管理三大类场景，占比分别达到38%、28%和18%。

资源配置优化与产品研发设计获得初步应用，但总体仍有待培育，占比分别为13%和2%。

图工业互联网平台应用分布统计

具体来说，国内外制造企业数字化基础不同，在平台应用路径上各有特色。

其中，国外制造企业数字化水平相对较高，平台应用更加侧重于设备管理服务，占比接近50%。

如设备健康管理应用占比39%，产品后服务占比10%。

同时，在现有生产管理系

1包括42家国内平台企业的180个应用案例及23家国外平台企业的186个应用案例，来源包括企业提供的案例介绍及在线公开资料

统基础上，依托工业互联网平台进行更加有效的生产过程管控也是国外平台应用的重点，占比24%。

如生产监控分析占比9%，能耗与排放管理占比6%，质量管理占比5%。

此外，国外平台应用另一特点是数据的深度挖掘，依托大数据开展重点应用已较为普遍，重点应用如设备健康管理、产品远程运维已可达到预测水平，部分基于管理系统数据的商业智能决策已初步实现。

图国外工业互联网平台应用分布统计

与国外类似，我国平台应用同样关注设备管理服务，在所有应用中占比27%，体现了设备物联与数据价值挖掘的共性趋势，这在电力、石化、钢铁等流程制造业和高端装备领域的应用最为普遍。

与国外不同的是，我国平台应用更加关注生产过程管控、资源配置优化等场景，占比分别达到32%和21%。

其主要原因一方面是我国制造企业生产管理系统需求旺盛但普及率低，因而形

成了一批提供云化生产管理应用的平台企业，开展了大量应用实践；另一方面是我国有大量中小型制造企业，这些企业通过使用工业互联网平台，将自身的能力融入社会化生产体系，借助制造能力交易获取订单和潜在市场机会，并通过创新性金融服务解决贷款难等问题。

图我国工业互联网平台应用分布统计

通过以上数据分析可以发现，国内外工业互联网平台应用分布差异较大，其与数字化发展水平、工业基础能力和企业分布构成等多种因素有关，应用数据分析深度、工业机理复杂度等程度不同，导致平台应用成熟度和所处阶段也不尽相同。

我国受限于数字化发展水平不一、中小企业较多、工业底层基础能力仍有差距等原因，部分应用发展水平仍停留在可视化描述与监控诊断层面。

未来，随着相关影响因素的成熟，各类平台应用也将呈现不

同的演进路径和层次。

2.数据分析深度与工业机理复杂度决定平台应用优化价值和发展热度

高

低

高工业机理复杂度低

图工业互联网平台应用优化价值视图

根据上节数据统计分析，可以发现，工业互联网平台在各类工业场景中的应用热度不尽相同，这是由于不同类型平台应用的开发复杂性不同，优化成效与收益回报也不同，其商业成熟度与受追捧热度存在较大差别。

平台应用能否获得良好的优化价值和效果，从而在市场中获得客户，实现自身商业价值，主要由两方面因素决定：

一是平台应用的收益，数据分析深度是应用价值提升和贡献的主要衡量指标。

数据是平台核心资产，也是平台价值创造的来源。

数据分析、挖掘和利用的深度在很大程度上决定了平台的应用价值高低。

结合深度数据分析的设备健康管理、产品后服务、能耗与排放管理、质量管理等应用为工业企业创造了大量直接优化价值，带来了设备运维成本降低、能源消耗降低、产品质量提升、服务价值提升等收益，因此，从图2.1-2.3可反映出，资产管理服务和生产过程管控占比共达到60%-70%，在工业场景中热度高居不下。

二是平台应用的开发与使用成本，工业机理复杂度是影响这一因素的核心。

越是与工业机理深度融合的平台应用，其在应用开发的过程中，具有较高的行业壁垒，需要深度融入特定领域的工业知识和机理模型，以及结合应用场景进行大量定制化二次开发，这都导致应用的交付成本高昂，优化成效也难以保证，因此可以从图2.1看到，具有高机理复杂度的应用开展不足，数字化设计仿真、数字化工艺与制造辅助仅占总应用案例的3%。

3.现阶段平台应用呈现三大发展层次

在应用价值规律驱动下，工业互联网平台应用呈现“热点深度数据分析-孕育云化资源对接-数据机理沉淀探索”三个发展层次：

（1）基于“模型+深度数据分析”的资产设备管理服务、生产过

程管控场景创造平台优化高价值，并成为当前热点应用

高

低

高工业机理复杂度低

图工业互联网平台应用价值层次Level1视图

基于平台的“模型+深度数据分析”在设备运维、资产管理、能耗管理、质量管控、工艺调优等场景获得大量应用，并取得较为显著的经济效益。

当前，GE、西门子、ABB、富士康、东方国信、日立、C3IoT等企业已经推出了上百个上述类型的应用服务，如Uptake帮助美国最大核电站PALOVerde，通过提高资产性能，实现每年1000万每月的成本节省，成本降低20%。

又如青岛纺织机械厂依托海尔COSMOPlat平台通过数据采集及分析实现设

备远程运维，每年可节省96万元，宕机时长从每次的三天缩短

为一天，可降低直接损失64万/次。

（2）基于上云、物联、可视化的生产过程管控、企业运营管理和资源优化配置场景初步获得商业化实践

高

低

高工业机理复杂度低

图工业互联网平台应用价值层次Level2视图

基于平台的“连接+数据可视化”初步获得应用。

其中，在生产监控分析领域应用最为广泛，在物料管理、排产调度等方面也有初步探索。

PTC、微软、思科、罗克韦尔、宝信、阿里云等企业的平台均推出了面向生产过程可视化应用。

这类应用主要提供数

据汇聚和描述基础，帮助管理者直观了解工厂运行状态，其更高价值的实现依赖于在此基础之上的更深层次数据挖掘分析。

基于平台的“软件上云+简单数据分析”在客户关系管理、供应链管理和部分企业计划资源管理领域获得应用，有效降低中小企业软件使用成本。

如SAP、Oracle、Salesforce、微软、用友浪潮、金蝶等企业提供大量管理软件SaaS服务。

如Salesforce所提供的云化CRM软件服务已聚集超过15万客户，同时除通用软件工具之外，还提供基于社交网络的客户关系与需求分析，为中小企业提供销售渠道服务。

用友提供采购、供应链、物流、财务、人力资源等工业云服务，服务工业企业客户44万家。

深层次的全流程系统性优化主要为局部的初级探索，但已形成一定特色。

无论是产业链、价值链的一体化优化、产品全生命周期的一体化优化、还是生产与管理的系统性优化，都需要建立在全流程的高度数字化、网络化和模型化基础上，仅有个别龙头企业具备相关基础并开展了简单实践。

（3）产品研发设计、制造与工艺管理场景仍需工业机理和数据的长久积累，尚无典型优化价值创新，处在探索阶段

高

低

高工业机理复杂度低

图工业互联网平台应用价值层次Level3视图

基于平台的产品研发仿真服务已取得一定进展，但价值创造仍不明显，潜在市场空间尚未明朗。

达索已基于平台提供SolidWorks的云化服务，Autodesk、PTC等国外设计软件厂商和CAXA、中望等国内企业也推出类似服务，ANSYS通过与微软Azure合作提供基于平台的仿真验证服务。

但由于设计仿真软件较为复杂，其整体迁移成本过高，潜在客户对象不明，因此其目前提供的平台应用大多为简化版本，主要面向中小企业客户。

面向工艺管理与制造执行等机理强相关场景的平台应用目

前还较为少见。

此类应用既需要平台企业对工艺、生产有较深理解，同时也需要制造企业客户将多年的生产经验和工艺积累向平台迁移，从而实现基于平台的有效管理，其难度过大，目前还鲜有平台提供。

（二）大中小企业基于平台并行推进创新应用与能力普及

1.大企业围绕“强化数据、创新模式”重点聚焦高价值应用

高

低

高工业机理复杂度低

图大企业平台应用优化价值视图

大企业具备较好的信息化基础，借助平台提升数字化分析决策能力，布局两大类高价值应用：

一是对特定场景进行深度的数据分析挖掘，优化设备或设计、生产、经营等具体环节，在现有基础上借助平台增强能力；二是对产业链条进行要素打通并叠加

一定程度的数据分析，提升上下游协同与资源整合能力，积极拓展创新型应用。

面向资产管理服务场景，大企业优先在设备健康管理中，借助平台进行大数据深度分析优化，降低设备运维成本，提高资产使用效率。

例如，针对高单值设备，为有效避免设备故障造成的巨大损失，西安陕鼓动力与北京工业大数据创新中心合作，基于平台对远程机组状态进行数据分析，为设备健康运行与维修保养提供有效指导，实现正常检修工期缩短33.3%以上，平均节约设备管理内耗成本42%。

针对大量一般性设备，机理模型与大数据分析经验易于复用，能够形成规模效应，富士康通过BEACON平台对吸嘴状态数据进行分析优化，保养频率由25000次升至

80000次，吸料率由99.7%提高到99.96%，节省近22万元的成本；并与天泽智云合作，结合多源数据的特征提取，针对CNC机床进行刀具寿命预测，预计可降低60%的意外停机，质量缺陷率从6‰降至3‰，节约16%的成本。

面向生产过程管控场景，大企业重点关注能耗与排放管理、质量管理等应用，在现有生产管理系统的基础上，依托平台大数据分