1.1 工业互联网的发展历程

工业互联网的兴起被很多人认为是第四次工业革命开始的信号。工业互联网的应用如今已经成为可预见的制造业的未来发展趋势。工业互联网并非是突然出现的，它是在工业发展的漫长岁月中逐渐形成的。

1.1.1 工业互联网的由来

很多企业已经看到了工业互联网在新工业革命及智能制造中发挥的作用，也正因如此，工业互联网的应用逐渐成为企业竞争的新起点，未来工业发展的新方向。在2020年的中华人民共和国全国人民代表大会和中国人民政治协商会议上，工业互联网更是作为热词被写入《政府工作报告》之中。

工业互联网究竟是什么？为何受到各个企业甚至政府的如此重视？

工业互联网是把新一代信息通信技术融入工业制造之中的全新工业生态、新型应用模式和新时代工业的关键基础设施。工业互联网通过将人力、物力、机器紧密联系在一起，实现全要素、全生产链、全价值链的全面链接。

简单地讲，工业互联网就是将工业与互联网、云计算、大数据、人工智能融合起来，改变传统制造业低效的弊端，使制造业更加智能，更加高效。

工业互联网这个概念是由美国通用电气最先提出来的。作为全球多元服务公司，通用电气的许多业务都涉及制造业领域。正是因为这样，通用电气也有着强大的技术实力，以及丰富的物联网经验，在拥有这样强大实力的基础上，2012年通用电气发布了首份工业互联网白皮书。

通用电气在该白皮书中定义了工业互联网的核心要素，并详细阐述了节省1%在工业生产中的巨大价值。以航空业举例，如果飞机在航行时能够减少1%的燃油消耗，如此积累15年，航空公司就能节省300亿美元。

在油气行业，如果能在固定资产中减少投入1%，就能为油气公司节约900亿美元的花销。由此可见，工业互联网的应用对全球制造业有着巨大的经济价值。

工业互联网受到社会各界的关注主要有以下4点原因。

首先，富士康曾经在其招股书中提及了工业互联网，富士康的这一行为引发了有关部门对工业互联网的关注。

其次，2017年11月，我国印发的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，将工业互联网这一概念进一步带到了人们的视野中，从这以后，工业互联网在中国工业制造中的地位被推上了新高度，一跃成为中国制造强国战略的主攻方向之一。

2018年2月24日，中华人民共和国工业和信息化部（简称工信部）专门成立了工业互联网专项工作组，旨在协调工业互联网发展全局。工信部的这一决定更是使工业互联网重新成为社会讨论的热点。

再次，随着科技的发展，传统制造业的弊端也逐渐展露出来。由于传统制造业的生产设备都由工人操作，因此产品的生产、设备检修在很大程度上依靠老工人的经验，不仅难以保证准确度，而且效率低、传承周期长。无论是德国的工业4.0，还是美国的制造业回归，中国的制造强国战略都预示着工业与智能的结合将是未来工业发展的必然趋势。

最后，工业互联网在中国拥有巨大的市场前景。目前中国制造业的数字化、网络化还有待发展，智能制造仅在部分企业中得以实现。据《中国企业上云指数（2018）》显示，我国工业设备数字化率仅为45.9%，数字化设备联网率为39.4%，这说明工业互联网存在巨大的发展空间。

自2016年起，我国自主研发工业互联网平台的企业越来越多。2016年，海尔以自身的制造经验和实践经验为基础，发布了COSMOPlat平台；2017年，中国航天科工公司推出了我国首个工业互联网云平台INDICS；另外，还有三一重工旗下公司打造的工业互联网平台“根云”的问世。目前，我国工业互联网联盟中企业发布的各类工业互联网平台已经有30多个，我国工业互联网发展呈现出一派欣欣向荣的景象。

现在，我国工业互联网正处于重要的发展机遇期，发展工业互联网已经成为促进我国制造业发展和提升社会经济增长的重要推动力。

1.1.2 工业互联网发展历程

工业互联网如今已经成为全球各界讨论的热点话题。工业互联网并不是横空出世的概念，其经历了从工业控制系统到传感网、物联网，再到现在工业互联网的悠久发展历程。本节就从国内和国外两个方面介绍工业互联网在不同国家的发展历程。

我国工业自动化管理的应用，起先普遍是在引进成套设备的基础上，对设备运行进行分析理解后再实现开发和技术应用。目前，我国的工业控制自动化技术、生产及应用已经有了很大的发展，工业计算机系统行业已经形成，在工业自动化、控制智能化、网络化和集成化的实现等方面也有了很大进步。

传感技术的发展也带动着多种类传感器节点组织的传感网络的逐渐形成，该网络集计算机、通信、网络、智能计算、微电子、传感器、嵌入式系统等多种信息技术于一体，目的是实现对物理世界的动态感知和智能管理。

国家传感信息中心的成立是我国对传感技术，尤其是微型传感器发展表现出热切关注的重要标志。随后，我国又成立了传感器网络标准工作组，对传感器网络标准开启了正式研究，以此争夺我国在国际标准制定中的话语权。

为了促进我国传感网络的发展，我国为传感网络的研究提供了良好的政策环境，例如，《国家中长期科学与技术发展规划（2006——2020年）》的制定，以及在“新一代宽带移动无线通信网”等重大专项中将传感网络列为重点研究领域。

传感网络的发展对互联网的发展而言也是一门喜讯。随着IBM“智慧地球”概念的提出，我国也提出了“感知中国”的概念，这标志着我国实现了从传感网络到物联网的关注点转换。

首颗物联网核心芯片——“唐芯一号”的研制成功，让人们看到了物联网即将引领的未来，于是物联网成为研究和发展的重点对象。目前，物联网在我国的发展已经由技术研究阶段过渡到了实际应用阶段，这一点无论是在广东的南方物联网信息中心、北京的中国物联网产业中心、无锡的物联网产业创新集群，还是四川利用物联网产业建设的全国首个智慧县城中都有所体现。

西方国家对传统工业的改造要比中国早一些，从20世纪60年代开始，西方国家就已经开始利用先进科技改善传统工业的不足之处。从可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）到集散控制系统DCS（Distributed Control System），从计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing Systems）到现场总线技术系统FCS（Fieldbus Control System），西方国家工业信息化的逐步实现，使传感网络和物联网得到了飞速发展。

电子韩国战略、“U-Japan”计划、“智慧地球”战略、物联网行动计划，这些都是发达国家打算通过信息技术突破互联网物理限制的尝试。这些战略计划的提出为工业互联网的发展奠定了良好的基础。

1.1.3 GE在工业互联网方面的探索之路

在美国，有很多互联网界人士认为，美国版工业4.0其实就是通用电气的工业互联网。

通用电气的前身是成立于1878年的爱迪生电灯公司，14年后，爱迪生电灯公司和休斯敦电气公司合并，最终更名为通用电气。

通用电气对未来发展趋势一直很敏感。第一次世界大战后，通用电气在无线电方面居于统治地位，几乎独霸美国无线电工业。第二次世界大战后，通用电气的业务和利润急剧增长。通用电气的发展速度取决于它所在的领域技术的研发，通用电气的技术研发令它在历史转折点上获得先机。

通用电气的扩张速度一直很惊人。在电子工业方面，通用电气在欧美国家开展大规模合并，将比利时、瑞士、英国、意大利、法国、德国、西班牙等国的电子企业收购或合并到自己公司。此外，通用电气旗下机构所涉及的行业无所不包，如金融、融资、医疗、基础设施、能源、媒体、交通、高新材料和保险等，并且在以上众多领域中，通用电气都处于全球领先地位。通用电气至今已经推出25种工业互联网产品，如电力公司配电优化系统、石油天然气监测管理平台、医院管理系统、铁路机车效率分析系统、提升风电机组电力输出系统和医疗云影像技术等。

据通用电气推算，工业互联网可以使美国生产效率每年提高1%～1.5%，在未来20年的时间内，美国人的平均收入将提高25%～40%。至2030年，工业互联网带来的革命将为全球GDP增加10万亿～15万亿美元，这个增长量等于现在美国的经济总值。而这么大的增长量却是由那些看起来并不起眼的方面累加而来的，出现一次1%的增长，对通用电气而言都是一项重大的突破。

通用电气拥有5000名软件工程师和9000名IT（Internet Technology，信息技术）工程师，尽管他们的目标只是提升1%的生产效率，但是这背后却潜藏着巨大的经济利益。这样的现实常常让很多人难以置信，在此我们通过图表来理解这一逻辑，如图1-1所示。

如果将生产效率提高1%作为垂直价值线，把由此带来的经济效益作为水平价值线，那么垂直价值就是从0至1的创新和变革过程，而水平价值只是大量的重复和复制。经济效益的产生是从0至1的过程，而经济效益规模的扩大是从1至n的过程。

这也是为什么美国IT巨头无法被复制，而一般的软件公司可以轻易被复制的原因。IT巨头的体量大不是根本原因，而是因为他们拥有独有的技术，所以，一般的软件公司只有在技术上取得重大突破才能步入巨头行列。

苹果公司就是一个例子，苹果公司前期人员并不多，但是在掌握核心技术后，产品被大批量复制，如一系列的代工工厂、渠道商等都可帮助苹果公司完成从1到n的复制。即使苹果公司的代工工厂倒闭，甚至账户清空，也都不会影响苹果公司的发展，因为苹果公司有可靠的研发团队，从0到1的路程已经走完，从1到n的复制就很容易。

继续回到通用电气与工业互联网，用一个案例来看水平价值与垂直价值的差距。

国际能源价格不断上涨，天然气作为现今储藏量最多的能源之一，在很多领域都有广泛的应用。所以，采取一切办法提高天然气利用率已成为各个国家的主要任务。虽然天然气运输领域的改进工作早已开始，并取得了重大突破，但是在天然气运输时，数千千米距离的管道运输依旧存在安全隐患，运营商必须派人定期检修线路。人工检查虽能在一定程度上防止不良事件的发生，但是无法从根本上杜绝，而且对于动辄上千千米的管道，人工检查需要耗费大量的人力和物力，这对供应商来说是很大的负担。

通用电气引入工业4.0理念，在天然气管道中置入大量传感器，并让其随油气一起流动。在油气流动过程中，传感器会感知管道内的流速、压强、温度等各项安全指标，并将数据实时传送到终端系统。这里的终端系统使用的是由通用电气自己研发的Predictivity软件，此软件会自动建立模型，并对大量数据进行分析。如果数据超标，则立即发出预警。这项技术增加了运输管道的安全性，一旦发现差错，系统会自动发出警告，大大降低了维护成本。

哥伦比亚有一条绵延1.5万英里（1英里=169.344米）的天然气管道，在未安装监测系统之前曾发生过38起事故，而安装通用电气研发的管道监测系统后，事故数量变为零，维护成本下降了10亿美元。这一杰出成就使通用电气的管道监测系统引起了各天然气巨头的关注，道达尔、BP等油气巨头也都选用了通用电气的管道监测系统，随后通用电气的这一管道监测系统被越来越多的国家所接受。

通用电气在系统研发上投入了大量的时间和金钱，以系统中的一个数据监测分析环节为例。这个环节以一个名为Predix的软件操作平台为基础，此平台可以提供资产性能管理和运营优化服务，是通用电气举数家IT巨头之力，包括微软、英特尔、思科和华为等多家企业打造而成，花费近80亿美元。

通用电气对新技术的研发从来都舍得下功夫，动辄几十亿美元的投入更是让世界看到通用电气的决心，仅在大数据一项上，通过电气就已经投入了70亿美元。这让我们有理由相信通用电气对大数据、工业4.0的把控绝对是超前的。