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关于我国工业互联网创新发展的战略思考
2020-04-20 15:46

  如何发挥制造大国和网络大国的优势,重塑中国制造的竞争力,是制造业强国战略的重要课题。本文分析了工业互联网的发展特点及其对制造业高端化的支撑作用,提出了我国依托工业互联网构筑制造业国际竞争新优势的措施。

  当前,我国经济正在从高速增长向高质量发展迈进,数字经济与实体经济融合并呈现出快速发展的趋势,制造业新生态迅速兴起。国家深入推进制造强国战略,相继实施了工业强基工程、重大短板装备专项工程、工业互联网创新发展工程等一系列重大工程。工业互联网是生产领域的一次,将新一代信息技术与工业领域全方位深度融合,充分发挥我国制造大国和网络大国的优势,成为促进经济发展的重要支撑力量。在此形势下,需要抓住机遇,加快构筑制造业竞争新优势。

  从全球看,各发达国家均以制造业为核心,推进智能制造,并扩展到实体经济。全球工业互联网市场持续保持活跃的创新发展态势,围绕标准、平台、技术、应用、产业等进行全方位竞争,以抢占技术创新的制高点。例如,美国2018年发布了《美国先进制造业领导力战略》,2019年发布了《工业战略2030》。根据预期,全球市场年均复合增长率将超过30%。世界主要国家和地区工业互联网发展形势总结如表1所示。

  根据中国信息通信研究院2020年3月发布的《工业互联网产业经济发展报告(2020)》,2018年、2019年我国工业互联网产业经济增加值规模分别为1.42万亿元、2.13万亿元,占P比重分别为1.5%、2.2%。预计2020年,我国工业互联网产业经济增加值规模约为3.1万亿元,占P比重为2.9%,对P增长的贡献将超过11%。

  我国已经把工业互联网发展上升到国家战略的高度,、国务院统一部署,落实产业扶持政策支持工业互联网发展,在产业扶持政策、产业联盟建设、试点示范工程等方面取得了显著进展。国务院出台了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》等一系列政策支持工业互联网的发展。工业和信息化部(简称工信部)多措并举,加快推动工业互联网发展,不断完善政策体系。先后发布了《工业互联网APP培育工程实施方案(2018-2020年)》《工业互联网网络建设及推广指南》等细化政策,并组织实施了工业互联网创新发展工程、百万工业APP培育、百万工业企业上云等重大工程[1],工业互联网产业联盟发布了《工业互联网体系架构2.0》,以加快推动建立我国工业互联网建设进程。

  我国制造业经历了40年,获得了高速发展,但中低端产品利润率低、高端产品相对缺乏,长期处于产业价值链中低端的局面有待改变。

  一是我国制造业大而不强、利润率偏低的问题十分突出。我国作为世界制造大国,但优势主要体现在附加值较低的单一的制造环节上,处于受支配的地位,制造业利润率、自主创新能力、关键核心技术、高端产业占比始终偏低。2018年我国制造业增加值约占世界的30%,规模世界第一,但是企业平均利润率低[2],制造业大而不强问题突出。在2019中国500强企业高峰论坛上,工信部王江平副部长表示,中国500强企业中,制造业企业有244家,占总数的48.8%,体现了制造业大企业在我国经济发展中的贡献。我国制造业企业的平均利润仅为2.59%,低于500强的4.37%,更远低于世界500强企业的6.57%。

  二是我国在制造业高端领域缺少自主产品和品牌。全球的发达经济体中,均存在具备全球竞争力的制造业核心产品,例如,美国的芯片产业、荷兰的高端光刻机、日本的汽车产业、及以色列的精密仪器等。国际知名品牌方面,美国有通用、思科、艾默生、霍尼韦尔,有西门子、博世、施耐德,日本有日立、丰田、东芝、三菱、NEC。而我国本土培育的制造业企业较少,品牌数量不多,在制造业高端领域缺乏具有国际竞争力的自主品牌,企业的智能制造技术水平有待提升。

  三是受限于研发投入,关键共性技术创新不足。以来,中国制造业依靠人口红利、成本优势和规模优势,承接制造业产业转移,通过引进生产线和技术参与到全球制造业价值链中。但是我国整体研发投入和发达国家相比,严重偏低,关键共性技术创新不足。根据国家统计局、科技部、财政部发布的《2018年全国科技经费投入公报》,2018年全国研究与试验发展(R&D)经费为19677.9亿元,其中基础研究经费为1090.4亿元,首次突破千亿元大关,占R&D经费比重为5.5%。对照美国、英国、法国等发达国家,基础研究经费占R&D经费比重则达到15%~25%。

  四是我国制造业发展面临外部竞争态势日益严峻。一方面,我国制造业低成本等传统比较优势逐渐,中低端制造业向成本更低的东南亚、非洲国家转移;另一方面,美国、等制造业强国积极推进高端制造业创新发展,实施“再工业化”战略。这使得我国制造业面临“双向挤压”,且2018年3月开始的中美贸易争端,美国中国高端制造业发展的意图明显。面对复杂的竞争,我国必须以创新为手段,大力支持先进制造业发展,加快制造业高质量发展的进程。

  一方面,工业互联网作为新兴产业,推动了工业、IT、通信等领域的融合。我国既是制造大国也是网络大国,良好的产业基础和巨大的市场需求为工业互联网深入应用提供了良好的条件。随着我国工业互联网技术应用创新加速,供给能力大幅提升,5G、全光纤网络、软件定义网络等技术深入应用,工业互联网在整合创新要素方面的作用不断。据麦肯锡研究报告显示,工业互联网在2025年之前每年将产生11.1万亿美元的收入。全球知名咨询公司埃森哲预计,到2030年,工业互联网将产生14.2万亿美元的经济增长[3]。在国家政策的推动下,我国工业互联网平台数量增长较快,行业覆盖领域日益完善,出现了若干具有区域、行业影响力的大型工业互联网平台,主要分为制造类企业平台和ICT企业平台两种,如图2所示。

  另一方面,制造业企业以工业互联网为手段推动企业向智能化、柔性化转型升级。工业互联网通过工业领域的智能化、柔性化,助推先进制造业的发展,并且能够有效带动产品制造领域的产品高端化。数控化覆盖率低是国内装备的基本现状,通过部署工业互联网,构建数字工厂,对生产过程的数据如生产加工过程、物料管理、物流运输等环节进行建模,通过大数据分析优化生产管理流程,可以有效提高加工精度和生产过程的稳定性。近五年,我国工业互联网市场复合年增长率约为18%,海尔、美的等制造业企业都在以工业互联网为手段推动企业转型升级。海尔应用具有自主知识产权、用户全流程参与的工业互联网平台,由大规模制造变为大规模定制,不入库率已达71%,即71%的产品在生产之前就锁定了用户,从生产线上直接可以送达用户。美的工业互联网平台正在国内80%~90%以及海外30%~40%的工厂中推广,客户多达20多个行业,数量超过150家。

  国内企业工业互联网创新方向分为产品、生产与运营、商业模式和组织管理体系四个类型,如表2所示。

  航天云网、石化盈科、用友、阿里、华为、树根互联、浪潮、宝信、紫光、海尔、东方国信等平台起步较早,华能、北汽、浙江中控等行业领先企业也相继推出了平台产品。许多大型制造企业如徐工、TCL、中联重科、富士康等剥离和整合内部相关资源,成立了专门布局工业互联网领域的运营子公司。我国工业软件市场份额分布如图3所示。

  我国制造业生产实践中仍然存在着一些亟待解决的问题,主要集中在网络平台、应用模式、信息安全、标准规范等领域。网络平台方面,我国在工控系统、高端工业软件等领域存在短板,导致工业互联网平台在工具开发、数据采集与传输、应用服务等方面存在应用领域较为单一等问题。应用模式方面,工业互联网主要应用于工业生产,对技术的稳定性、安全性和可靠性要求较高,需要结合大数据分析,实现生产与消费的有效对接、按需制造和定制化生产,我国工业互联网应用模式仍在探索中。信息安全方面,安全技术和安全意识均有待提升。标准规范方面,作为新一代信息技术与工业深度融合产生的新领域,工业互联网的标准体系架构有待完善,各主要工业行业数据尚未建立统一的标准和规范,即使在信息安全范围内也无法实现互联互通。

  根据前文分析,在当前取得的发展的成效之上,进一步系统推进工业互联网创新发展,重点要做好以下几个方面的工作:

  一是构建融合发展机制。发挥产业政策作用,支持技术创新,统一标准,打造良好的发展。目前工业互联网在部分工业领域已经初步开展应用,如石化、装备制造、电子信息、冶金、航空航天,促进了信息与通信技术企业与制造企业针对不同的工业场景进行技术协同,从而把信息与通信企业的技术优势和制造企业在细分行业的专业知识进行结合,在质量优化、生产过程管理、供应链协同等方面形成了一系列融合应用。在此基础上,行业主管部门应充分发挥引导作用,推动工业互联网联盟、工业领域行业协会、企业、科研院所形成协同创新局面,建立融合发展机制,满足产业链上下游协同发展需求。

  二是强化政策资金支持引导。财政方面,设立产业发展基金、产业创新基金、产业引导基金、产业风险补偿基金,引导社会风险投资基金投向工业互联网领域。政策方面,落实产业政策,用好固定资产加速折现、企业研发费用加计扣除、软件和集成电产业企业所得税优惠、小微企业税收优惠等政策。金融方面,鼓励工业互联网企业开展股权融资,鼓励银行、金融机构扩展产业链金融服务范围,创新信贷产品,鼓励保险机构针对性的扩展保险服务,共同支持产业发展。

  三是完善工业互联网安全体系。2019年7月26日,工信部、教育部等十部委联合发布了《加强工业互联网安全工作的指导意见》,提出了7大任务、17项重点工作和4项重点保障举措,为开展工业互联网安全工作提供切实可行的。我国工业互联网联盟专门设有安全组,自成立以来,在标准研制、实验验证、产业推广、国际合作方面已取得多项。工业互联网联盟还发布了一系列工业互联网安全产业报告,如《工业云安全防护参考方案》《中国工业互联网典型安全解决方案汇编》《工业互联网安全态势报告》《工业互联网安全框架》等。主管部门和行业组织应发挥作用,工业互联网知识产权、完善工业互联网数据标准和行业标准,构建工业互联网安全体系,针对网络设备、控制系统、网络平台和信息数据建立多层次、全覆盖的安全保障系统,并积极参与国际标准的制定,增强国家话语权。

  四是树立行业标杆形成示范效应。国家积极推进工业互联网产、学、研、用协同发展,在工信部的指导下,工业互联网产业联盟逐渐发展壮大,数量达到1460家,涵盖工业、信息通信业、互联网等领域,并且从工业互联网顶层设计、技术研发、标准研制、测试床、产业实践、国际合作等多方面开展工作,发布了工业互联网、工业互联网平台、测试床、优秀应用案例等系列。可以进一步在重点工业行业和关键领域,支持智能制造试点项目的建设,支持行业企业先行先试,将成功经验向全行业推广;以企业为核心,逐步带动产业链上下游企业共同布局,推动工业互联网规模化的应用,促进工业互联网与各行业的联动发展;鼓励一批制造业企业进行制造业升级的试点,逐步完善产业链条,建立产业联盟,通过技术和管理模式溢出,带动产业链升级。

  五是加快人才队伍建设。目前,工业技术和信息技术的跨界融合高端人才相对缺乏,制约了工业互联网创新发展。在产业发展的过程中,应鼓励企业与高校、科研院所、技术培训机构共同开展人才实训与交流,着重培养科技领军人才、信息技术人才、应用创新型人才、工程技术人才和复合型人才。在人才培养上要充分发挥协同作用,形成创新发展合力,协助打通科技的产业化渠道,为产业发展提供不同领域、不同梯级的人才。

  六是支持开展国际合作。在主要发达国家的推动下,全球工业互联网关键技术加速突破、基础支撑日益完善,在此形势下,我国工业互联网应广泛开展国际交流与合作。一方面,在层面积极开展沟通对话,加强在工业互联网各领域的技术交流、标准规范制定、人才交流互访,参与建设国际工业互联网标准体系,提升我国界范围内的影响力;另一方面,在企业层面,要加强与国外企业的协作,以新技术为依托,拓展产品价值,提高生产效率,提升供给与需求精准匹配的能力,提高企业国际竞争力,拓展产业发展空间。通过建立和完善多层次的国际合作机制,推动我国参与到全球工业互联网协同发展的大格局之中。

  我国制造业正处于发展方式转型和新旧动能加快继续转换的关键阶段,发展工业互联网、加速产业高端化发展、构筑国际竞争新优势,对我国制造业而言具有紧迫性。工业互联网能够通过运用先进智能控制、云计算等技术,提升自动化、智能化和柔性化水平,并且可根据客户需求进行个性化定制化生产,有效节约成本、提升效率。依托工业互联网发展先进制造业,推动传统产业转型升级,已成为我国提升制造业核心竞争力、实现工业由大到强转变的必要举措。

  [2]张文绞:《中国制造业如何走出“利比纸薄”》,《决策探索(上)》,2019(10):40-41



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