工业互联网平台的本质：基于云的开放式物联网操作系统

当前，全球工业互联网正加速深化发展，工业互联网平台作为工业互联网实施落地与生态构建的关键载体，正成为全球主要国家和产业界布局的关键方向。以GE、西门子为代表的跨国巨头构建的工业互联网平台日趋成熟，并加速在全球范围推广。

全球正处在产业生态构建的关键窗口期，打造符合中国特色的工业互联网平台时间紧迫、任务艰巨、使命伟大。2018年政府工作报告强调，“加快制造强国建设。推动集成电路、第五代移动通信、飞机发动机、新能源汽车、新材料等产业发展，实施重大短板装备专项工程，发展工业互联网平台，创建中国制造2025示范区”，这对工业互联网平台的发展提出了新的更高的要求。

本质、特征和架构

伴随着新一代信息通信技术和制造业的融合发展，以平台为核心的产业竞争正从ICT产业向制造业拓展。移动互联网时代，以苹果iOS、谷歌Android等为代表的移动操作系统主导了全球ICT产业的发展。

当前，以GE Predix、西门子MindSphere为代表的工业互联网平台正成为全球制造业领军企业的必争之地。无论是iOS、Android，还是Predix、MindSphere，其实质均是基于操作系统整合各方资源、构建产业生态、巩固企业垄断地位。

(一)工业互联网平台的本质：基于云的开放式物联网操作系统

首先，从技术角度看，工业互联网平台本质上是工业物联网平台。GE、西门子推出Predix、MindSphere其实是顺应万物互联发展趋势，将设备管理和工厂运营作为发力方向，打造设备互联、数据驱动、平台支撑、服务增值的新制造体系。西门子将MindSphere定位为基于云的开放式物联网操作系统，GE主导的工业互联网联盟(IIC)2017年1月发布《工业物联网参考架构V1.8》，开始强调“工业物联网”这一概念。

其次，从发展阶段看，工业互联网平台是工业云平台2.0阶段，上云对象从软件上云拓展到设备上云。传统工业云平台强调CAD/CAE、PDM等研发设计类工具和ERP、CRM、SCM等核心业务系统上云，工业互联网平台强调生产制造全流程上云、设备上云，比如，Predix推动航空发动机、燃气轮机、医疗设备上云，MindSphere推动工厂运营上云。

第三，从平台属性看，工业互联网平台是工业操作系统。Predix、MindSphere向下为连接各类设备提供统一的接口，实现不同设备之间的互联互通，向上为各种各样的应用软件提供良好的开发、运营环境，旨在通过整合“解决方案提供商+应用开发者+用户”生态资源，抢占工业大数据入口主导权、培育海量开发者，构建基于工业互联网平台的制造业生态，不断巩固和强化制造业垄断地位。

(二)工业互联网平台的特征：网络效应、马太效应和替代效应

工业互联网平台作为新型工业基础设施，决定着未来10-15年全球制造业竞争格局，具有高垄断性、高成长性和高替代性三大典型特征。

第一，网络效应。工业互联网平台连接的人、机、物的数量远远大于消费互联网平台连接的人的数量，PTC预测，到2020年IOT设备接入量将达到500亿，根据梅德卡夫定律，其带来的价值也将远远超过消费互联网平台，甚至可以说工业互联网平台“富可敌国”。

第二，马太效应。工业互联网平台上的工业APP和用户达到一定规模时，会形成一个双向迭代、互促共进的双边市场，平台将会在很短的时间内获得爆发式增长，形成赢者通吃的竞争局面。谁在工业互联网平台上先行一步，谁将拥有引领发展的主导权。

第三，替代效应。工业互联网平台能够极大地降低企业信息化部署的成本和难度，这将可能彻底改变两化融合的实现路径，平台可让企业以“快进键”一键进入综合集成阶段，无论是处于工业1.0还是2.0、3.0的企业，都将主动或被动地进入到工业互联网平台的“快车道”。

(三)工业互联网平台的架构：边缘层、IaaS、工业PaaS、工业APP

通过分析Predix、MindSphere的平台架构，工业互联网平台包括数据采集层、IaaS平台、工业PaaS平台、工业SaaS平台。第一，边缘层是前提。通过协议转换、边缘计算等构建精准、实时、高效的数据采集体系，本质上是实现物理空间隐性数据在赛博空间的显性化。GE推出部署在现场传感器、控制器和网关的据采集转换模块Predix Machine，西门子推出即插即用的数据接入网关NanoBox，支持多源设备的数据采集以及云端汇聚。第二，IaaS平台是基础。IaaS平台主要是要支撑海量工业数据的存储、计算，Predix、MindSphere的IaaS平台均采用亚马逊AWS和微软Azure。第三，工业PaaS是核心。

工业PaaS平台是平台技术能力的集中体现，也是当前工业互联网平台竞争的焦点。Predix、MindSphere依托通用PaaS平台构建的工业PaaS平台本质是一个微服务组件池，面向应用服务开放API，支持开发者以“搭积木”的形式进行调用。第四，工业APP是关键。表现为通过对微服务组件的调用和封装，开发出面向特定行业、特定场景的工业APP。目前，Predix、MindSpher应用商店中分别汇集了160和50多个工业APP。

主要问题

我国工业互联网平台虽然发展较快，涌现出一批平台产品和行业应用，但总体来看建设起步相对较晚、产业基础还有待夯实，与国际领先企业的平台相比、与建设制造强国的要求还有一定差距，主要表现在：

从平台建设主体看，缺乏综合实力较强的龙头企业。工业互联网平台向下整合上万种类型的装备，向上承载海量工业应用开发，综合实力较强的龙头企业主导才有可能打造基于工业互联网平台的综合性产业生态，国内缺乏类似GE、西门子等产业巨头，尚不具备整合控制系统、通信协议、生产装备、执行系统、管理工具、专业软件等各类资源的能力。与国外平台相比，国内平台主要局限于垂直细分领域，数据分析平台搭建、开发者社区建设、商业模式创新能力仍严重不足，全球化的影响力弱于国外平台。

从平台建设内容看，产业基础能力薄弱。工业互联网平台是一个涵盖工业技术、信息技术的综合技术体系，需要强大的基础支撑。我国工业互联网平台建设基础薄弱：

一是在边缘计算层，平台发展所必需的智能感知、自动控制、协议解析、边缘智能模块等一系列基础性产业高度依赖国外，缺乏完整的行业数据采集方案。

二是在工业PaaS层，工业领域的行业机理、工艺流程、模型方法经验和知识积累不足，算法库、模型库、知识库等微服务提供能力不足，导致平台在功能完整性、模型组件丰富性等方面发展滞后。

三是在工业APP层，开发者社区建设滞后，工业APP开发能力亟需提升，工业APP开发与工业用户相互促进、双向迭代的产业生态尚未形成。

从平台建设生态看，协同机制尚未形成。

一是产学研用协同发展机制尚未形成，平台协同研发与产业化机制尚未形成，制约着工业互联网平台的建设。

二是区域和企业协同发展机制尚未形成，地方推动制造企业上云的路径尚不明晰，制约着工业互联网平台的应用推广。

三是公共服务体系建设滞后，与工业互联网平台相配套的安全支撑、测试验证、标准管理缺乏，制约着工业互联网平台的高质量发展。

加快构建生态体系

工业互联网平台发展的机遇稍纵即逝，为避免重蹈PC、移动互联网平台被跨国公司垄断的覆辙，亟待加快构建工业互联网平台产业生态。

一是加快落实有关政策。组织实施工业互联网平台培育工程、百万工业APP培育工程、百万企业上云工程、千万设备上云工程，打造平台能力建设与平台海量使用双向迭代、互促共进的技术、产业、人才支撑体系，形成开发者和用户双向迭代的双边市场。支持产业联盟、平台企业建立面向数据采集、工业PaaS、工业APP的测试验证平台，开展功能、性能、适配性、安全性、可靠性等试验验证服务，为工业互联网平台大规模应用提供基础支撑。

二是推动工业互联网平台在地方产业园区落地。支持工业互联网平台在“中国制造2025”国家级示范区、国家新型工业化产业示范基地、国家大数据综合试验区、国家级经济技术开发区等产业聚集区落地，推动中小企业核心设备和业务系统向云端迁移，降低中小企业信息化建设成本，同时通过海量使用加速平台在实践中完善各项功能、提高服务能力。

三是加强开源社区建设。组织实施开源社区培育工程，支持龙头企业面向行业共性关键技术和工业互联网平台发展需求，建设共性开源技术、代码和开发工具的开源社区，建立集体开发、合作创新、对等评估的研发机制。开展工业互联网平台开发者创业创新大赛，积极培育工业APP开发者队伍，加强工业大数据建模分析、工业应用服务开发等复合型人才培养，打造基于平台的制造业“双创”新生态。

四是构建工业互联网平台产业支撑体系。提升自动控制产业支撑能力，突破核心芯片、驱动器、现场总线、工业以太网等关键器件和技术的发展瓶颈。实施工业技术软件化工程，推动工业控制系统、工业云操作系统、新型工业软件等核心技术的研发和产业化。夯实工业互联网平台网络基础，推进工厂内网的IP化、无线化、扁平化、柔性化技术改造和建设部署，加快NB-IoT等新型网络技术部署，加快软件定义网络、网络功能虚拟化等新一代网络技术研究和部署试点开展工业互联网标识解析体系建设。

袁晓庆

中国电子信息产业发展研究院信息化研究中心博士，主要从事制造业与互联网融合、工业互联网、数字经济等领域研究。参与起草了《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》等文件。发表多篇有关工业互联网深度文章，受到业界关注。