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来源： 发布时间：2013-12-27
工业互联网将把人、先进分析工具和智能机器融为一体，可实现全球关键工业部门的更新升级。美国通用电气公司大力倡导工业互联网，于近日发布分析报告认为，通过数字世界与机器世界的深度融合，工业互联网将是继工业革命和互联网革命之后的下一波浪潮。
随着工业互联网的兴起，世界正在迈向创新与变革的新纪元。通过全球工业系统与先进计算、分析工具、低成本传感和更高联网水平的融合，创新与变革正在展开。数字世界与机器世界的深度融合将具有深刻改变全球工业、并从众多方面影响人们日常工作生活方式的潜力。这些创新有望使航空、铁路运输、电力、油气开采、卫生保健服务等众多工业部门提高速度与效率，也有望使经济增长更加强劲，使就业机会更多更好，使生活水平不断提高。
随着卫生保健成本更低且效果更好，能源消耗大幅降低，实物资产运转更好且寿命更长，工业互联网将像工业革命和互联网革命那样提高效率，加快生产率增长，加快收入和生活水平提高。在美国，如果工业互联网能够促使生产率年增长1至1.5个百分点，使其重返互联网革命时代的增长高峰，那么未来二十年，它将使平均收入高于当前的趋势线，比现今水平提高25％至40％；而且随着创新在全球扩散，如果使世界其它地方的生产率增长能够达到美国的一半，那么未来二十年，工业互联网能使全球GDP增加10-15万亿美元之多，这将相当于当前美国的经济规模。
一、工业互联网将成为下一波产业革命的浪潮
工业互联网将兼具改天换地的两场革命所带来的种种进步：一是由工业革命产生的各种机器、设备和交通工具以及铁路网和电网等网络；二是最近因互联网革命而得到突出体现的计算机应用、信息通信系统方面的巨大进步。这些发展态势将使体现工业互联网精髓的三种要素融为一体：
（1）智能机器。
这是用先进的传感器、控制装置和应用软件以新的方式来连接全球无数的机器、设备、设备群和各种网络。
（2）先进分析工具。
运用物理分析、预测算法和自动控制方面的能力以及材料科学、电气工程和其它关键学科的精深专业知识来分析机器和大型系统的运行情况。
（3）人。
使人们随时相互联通，无论他们是在工厂、办公室或医院中工作，还是在移动中，从而支持更加智能的设计、操作和维护，以及更加优质的服务和安全。
这些要素的连接与组合为企业和各经济体带来了新的机遇。例如，传统的统计方法采用历史数据采集技术，因而数据、分析和决策之间的割裂情况往往较严重。由于系统监控技术更加先进，信息技术成本已经下降，处理数量日益庞大的实时数据的能力一直在提高。高频率的实时数据使我们对系统运作的认识提高到一个全新的水平。基于机器的分析工具则提供了另一个分析维度。由基于机器的分析工具、精深的专业知识、自动化程度更高的信息流以及预测能力构成的这套组合还可以与现有的“大数据”工具套件相结合，结果便是工业互联网以更加新颖的混合方案来涵盖传统方案，从而可以通过面向特定行业的先进分析工具使历史数据和实时数据同时发挥作用。
二、工业互联网的基础构件及其在“旋转设备”中的应用
工业互联网首先将传感器和其它先进仪器集成到各种从简单到极端复杂的大量机器中，使人们能够采集并分析数量庞大的数据，并运用它们来改进机器性能，随之也就必然会提高机器系统与机器网络的效率。甚至这些数据本身也能智能化，能立即知道应到达哪些用户。
单在航空这一个工业部门，工业互联网就有着巨大潜力。大约2万架商用飞机依靠4.3万台喷气式发动机运行，而每台喷气式发动机又包含3件可以单独测量并监控的旋转设备。想象一下，当“智能飞机”可以与操作员交流时，引擎维护、燃油消耗、机组人员配置以及飞行时间安排方面将能达到多么高的效率。这还只是今天的局面。在未来15年里，随着全球航空服务需求继续扩大，还可能有3万台喷气式发动机投入使用。在铁路机车、联合循环电厂、能源加工厂、工业设施以及其它关键资产中，也有机会集成先进仪器。在目前的全球工业资产基数中，总共有300多万件“旋转设备”，而这些在能够应用工业互联网的装置中还只占一小部分。
三、工业互联网使效率提高百分之一的威力
机器与分析工具的紧密结合所产生的效益众多，且十分显著。根据估算，能够直接应用工业互联网技术创新的行业经济产值达32.3万亿美元以上。随着全球经济的增长，工业互联网的潜在应用还会扩大。到2025年，它将能够应用于82万亿美元或全球约一半的经济产出中。
对一些具体行业因工业互联网而获益所做的保守估计也很有指导意义。哪怕工业互联网只实现1％的效率增长，其效果也将相当显著。例如，在商业航空业，节省1％的燃料就能在15年间节约300亿美元。全球燃气发电机组的效率如果能提高1％，就能节省燃料消费660亿美元。全球卫生保建行业也能通过改善流程效率低下的情况而从工业互联网中受益，全球效率增长1％能够使之节省630多亿美元。全球铁路网的货运效率只要能够提高1％，就会节省燃料消费270亿美元。此外，全球上游油气勘探和开采活动的资本使用效率只要提高1％，就能避免900亿美元的资本支出。就工业互联网的潜在效益而言，这些只是略举数例而已。
四、工业互联网将产生广泛的全球效益
作为关键创新的先行者和源头，美国处在工业互联网的前沿。由于全球一体化日渐深化，技术转移日益迅速，工业互联网带来的益处将惠及全球。实际上，随着新兴市场对基础设施投入巨资，工业互联网技术的及早迅速采用就能成为强大的增效器。新兴市场或许有机会越过发达经济体曾经经历的一些发展阶段。例如，直接采用无线技术就能免去电缆和电线的使用，私营、半公营或是公营的云计算系统则可能取代孤立的计算机系统。如此一来，就能更加迅速地填补新兴国家与发达国家之间的生产率差距。而且在这一过程中，工业互联网还将缓解资源约束与财政制约，从而实现全球更加可持续的强劲增长。
五、推动工业互联网发展应具备的关键因素
发展工业互联网要具备一系列关键的推动与促进因素。
第一，在技术创新方面需持续努力，同时也需要投入资金来部署必不可少的传感器、仪器仪表和用户界面系统。投资将是把新技术迅速转化为资本存量的一项根本条件。工业互联网所能实现的成本效益，将成为工业互联网增长步伐的最终驱动因素。部署工业互联网的成本很可能视具体的部门和地区而异，但前提条件是部署成本要使所投资的技术能产生正收益。
第二，在管理网络安全隐患、保护敏感信息和知识产权方面，要确立牢靠的网络安全方法和系统。
第三，要建立强大的人才储备，包括“数字机械工程师”这样的跨领域人才、创建分析平台和算法的数据科学家以及软件专家和网络安全专家。让劳动者具备这些技能还有助于确保创新活动能扩大就业机会、提高劳动生产率。
(作者：刘润生，中国科学技术信息研究所助理研究员，科技参考研究室负责人，主要从事科技战略与政策研究。）
随着工业互联网的兴起，世界正在迈向创新与变革的新纪元。通过全球工业系统与先进计算、分析工具、低成本传感和更高联网水平的融合，创新与变革正在展开。数字世界与机器世界的深度融合将具有深刻改变全球工业、并从众多方面影响人们日常工作生活方式的潜力。这些创新有望使航空、铁路运输、电力、油气开采、卫生保健服务等众多工业部门提高速度与效率，也有望使经济增长更加强劲，使就业机会更多更好，使生活水平不断提高。
随着卫生保健成本更低且效果更好，能源消耗大幅降低，实物资产运转更好且寿命更长，工业互联网将像工业革命和互联网革命那样提高效率，加快生产率增长，加快收入和生活水平提高。在美国，如果工业互联网能够促使生产率年增长1至1.5个百分点，使其重返互联网革命时代的增长高峰，那么未来二十年，它将使平均收入高于当前的趋势线，比现今水平提高25％至40％；而且随着创新在全球扩散，如果使世界其它地方的生产率增长能够达到美国的一半，那么未来二十年，工业互联网能使全球GDP增加10-15万亿美元之多，这将相当于当前美国的经济规模。
一、工业互联网将成为下一波产业革命的浪潮
工业互联网将兼具改天换地的两场革命所带来的种种进步：一是由工业革命产生的各种机器、设备和交通工具以及铁路网和电网等网络；二是最近因互联网革命而得到突出体现的计算机应用、信息通信系统方面的巨大进步。这些发展态势将使体现工业互联网精髓的三种要素融为一体：
（1）智能机器。
这是用先进的传感器、控制装置和应用软件以新的方式来连接全球无数的机器、设备、设备群和各种网络。
（2）先进分析工具。
运用物理分析、预测算法和自动控制方面的能力以及材料科学、电气工程和其它关键学科的精深专业知识来分析机器和大型系统的运行情况。
（3）人。
使人们随时相互联通，无论他们是在工厂、办公室或医院中工作，还是在移动中，从而支持更加智能的设计、操作和维护，以及更加优质的服务和安全。
这些要素的连接与组合为企业和各经济体带来了新的机遇。例如，传统的统计方法采用历史数据采集技术，因而数据、分析和决策之间的割裂情况往往较严重。由于系统监控技术更加先进，信息技术成本已经下降，处理数量日益庞大的实时数据的能力一直在提高。高频率的实时数据使我们对系统运作的认识提高到一个全新的水平。基于机器的分析工具则提供了另一个分析维度。由基于机器的分析工具、精深的专业知识、自动化程度更高的信息流以及预测能力构成的这套组合还可以与现有的“大数据”工具套件相结合，结果便是工业互联网以更加新颖的混合方案来涵盖传统方案，从而可以通过面向特定行业的先进分析工具使历史数据和实时数据同时发挥作用。
二、工业互联网的基础构件及其在“旋转设备”中的应用
工业互联网首先将传感器和其它先进仪器集成到各种从简单到极端复杂的大量机器中，使人们能够采集并分析数量庞大的数据，并运用它们来改进机器性能，随之也就必然会提高机器系统与机器网络的效率。甚至这些数据本身也能智能化，能立即知道应到达哪些用户。
单在航空这一个工业部门，工业互联网就有着巨大潜力。大约2万架商用飞机依靠4.3万台喷气式发动机运行，而每台喷气式发动机又包含3件可以单独测量并监控的旋转设备。想象一下，当“智能飞机”可以与操作员交流时，引擎维护、燃油消耗、机组人员配置以及飞行时间安排方面将能达到多么高的效率。这还只是今天的局面。在未来15年里，随着全球航空服务需求继续扩大，还可能有3万台喷气式发动机投入使用。在铁路机车、联合循环电厂、能源加工厂、工业设施以及其它关键资产中，也有机会集成先进仪器。在目前的全球工业资产基数中，总共有300多万件“旋转设备”，而这些在能够应用工业互联网的装置中还只占一小部分。
三、工业互联网使效率提高百分之一的威力
机器与分析工具的紧密结合所产生的效益众多，且十分显著。根据估算，能够直接应用工业互联网技术创新的行业经济产值达32.3万亿美元以上。随着全球经济的增长，工业互联网的潜在应用还会扩大。到2025年，它将能够应用于82万亿美元或全球约一半的经济产出中。
对一些具体行业因工业互联网而获益所做的保守估计也很有指导意义。哪怕工业互联网只实现1％的效率增长，其效果也将相当显著。例如，在商业航空业，节省1％的燃料就能在15年间节约300亿美元。全球燃气发电机组的效率如果能提高1％，就能节省燃料消费660亿美元。全球卫生保建行业也能通过改善流程效率低下的情况而从工业互联网中受益，全球效率增长1％能够使之节省630多亿美元。全球铁路网的货运效率只要能够提高1％，就会节省燃料消费270亿美元。此外，全球上游油气勘探和开采活动的资本使用效率只要提高1％，就能避免900亿美元的资本支出。就工业互联网的潜在效益而言，这些只是略举数例而已。
四、工业互联网将产生广泛的全球效益
作为关键创新的先行者和源头，美国处在工业互联网的前沿。由于全球一体化日渐深化，技术转移日益迅速，工业互联网带来的益处将惠及全球。实际上，随着新兴市场对基础设施投入巨资，工业互联网技术的及早迅速采用就能成为强大的增效器。新兴市场或许有机会越过发达经济体曾经经历的一些发展阶段。例如，直接采用无线技术就能免去电缆和电线的使用，私营、半公营或是公营的云计算系统则可能取代孤立的计算机系统。如此一来，就能更加迅速地填补新兴国家与发达国家之间的生产率差距。而且在这一过程中，工业互联网还将缓解资源约束与财政制约，从而实现全球更加可持续的强劲增长。
五、推动工业互联网发展应具备的关键因素
发展工业互联网要具备一系列关键的推动与促进因素。
第一，在技术创新方面需持续努力，同时也需要投入资金来部署必不可少的传感器、仪器仪表和用户界面系统。投资将是把新技术迅速转化为资本存量的一项根本条件。工业互联网所能实现的成本效益，将成为工业互联网增长步伐的最终驱动因素。部署工业互联网的成本很可能视具体的部门和地区而异，但前提条件是部署成本要使所投资的技术能产生正收益。
第二，在管理网络安全隐患、保护敏感信息和知识产权方面，要确立牢靠的网络安全方法和系统。
第三，要建立强大的人才储备，包括“数字机械工程师”这样的跨领域人才、创建分析平台和算法的数据科学家以及软件专家和网络安全专家。让劳动者具备这些技能还有助于确保创新活动能扩大就业机会、提高劳动生产率。
(作者：刘润生，中国科学技术信息研究所助理研究员，科技参考研究室负责人，主要从事科技战略与政策研究。）
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