工业互联网平台重构工业共性技术供给机制的研究 | 智库观察
《智库观察》系列报告是由中国信通院资深研究员主笔，重点围绕电信、互联网、信息化和智能制造领域，利用中国信通院掌握的国内外ICT管制最新政策、市场热点、新技术新业务发展等内外部情报，快速反馈、透视成因，评估影响。本期《智库观察》精选《工业互联网平台重构工业共性技术供给机制的研究》与您分享。
随着以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术进入到加速发展和跨界融合的爆发期，跨领域、协同化、网络化创新平台正在重组传统制造业创新体系，工业技术的创造、积累、共享、传播和复用的发展体系正在从过去单一学科、单一领域走向跨学科、跨领域，从师徒传承走向知识自动化。把握这一产业变革的历史契机，充分发挥工业技术作为一种新生产要素的作用，以工业互联网平台塑造工业共性技术体系的发展新机制，成为制造业转型升级的关键路径。
一、进一步深化对工业共性技术体系的认识
工业技术的传承起源于中世纪手工作坊师傅通过向徒弟传授技艺从而实现某类产品或行业的持续发展。伴随工业革命的演进，针对某类生产设备、生产工艺、管理决策、运行优化所需要的机理知识、经验方法和数据科学逐步形成基础共性技术，正在成为现代制造业核心竞争力的重要组成部分。
（一）驱动工业共性技术发展的支撑体系是制造业整体水平提升的基础
一是工业共性技术是制造经验的凝聚、上千万次各类试验的结晶，是制造业创新和发展的核心资源。
二是对于共性技术和经验方法进行有效的提炼、积累、传播和复用已经成为各国促进产业发展的重要举措，基本形成了“成立专业研究机构+开展共性技术研发+促进产业化应用”的工业共性技术支撑体系，其典型代表包括德国“弗劳恩霍夫模式”、美国制造业创新中心，以及我国自计划经济时期建立的细分行业科研院所。
三是先进共性工艺等技术知识的快速传播和复用有助于行业整体水平提升，降低创新成本和风险，提高研发、生产、服务效率。如我国北汽通过海外技术并购，从欧洲获取汽车制造70年所积累的产品开发体系、制造体系、供应商体系和质量体系等制车共性技术经验，为自主车系研发缩短5年时间。
（二）工业共性技术的供给体系正在发生着根本性变革
一是在存在形态上，工业共性技术从过去某个专利、某个技术文档或者存在于老专家的脑袋里经验，逐渐发展为某个算法、几行代码或者是某个APP、某个软件。
二是在发展载体上，平台化发展战略正成为工业共性技术高效创新、快速扩散和迭代的新型方式。如美国DAPRA（美国国防高级研究计划局）启动了AVM项目，旨在通过云平台推动设计、仿真、试验、工艺、制造厂商基于互联网实现大规模知识共享和协作，并将各类工程技术以模块形式软件化，将武器装备研制周期缩短到现在的五分之一。
三是在供给方式上，自建研发机构的传统创新机制，正在与购买服务、建立开源社区、众包众创等方式相结合，为市场提供具有相当产品成熟度的新技术、新产品和新工艺，使得科技成果能够迅速转化为市场成熟产品。
（三）工业互联网平台成为重构共性技术供给体系的重要工具
众多龙头工业互联网解决方案企业通过工业互联网平台，推动行业共性技术的云端共享、积累沉淀和复用推广，运用模型和微服务实现对知识经验的封装调用，开发出针对各类场景的工业APP，建立了工业共性技术创造、扩散和复用的新型支撑体系，带动产业整体水平提升，并打造繁荣创新的开放价值生态，带动工业共性技术体系的颠覆创新。
GE以Predix平台为载体，将其在复杂高价值装备领域的行业技术经验优势，转变为300多个资产和流程模型和190多个工业微服务，面向航空发动机、燃气轮机、医疗设备、风电设备形成设备分析管理与应用开发能力。
西门子通过Mindsphere平台，汇聚其在电气化、自动化领域积累了雄厚的技术产品开发运营经验和数据基础，将其进一步模型化、软件化和再封装，形成各类开发和应用服务能力，并通过“火箭俱乐部”全球初创企业计划实现技术经验扩散共享。
施耐德EcoStruxure平台推动4000多家工业系统集成商将行业共性技术转化为工业APP，实现了工业机理和行业经验的快速复用。
（四）工业微服务是工业互联网平台中技术知识沉淀和复用的载体
一方面工业微服务打破工业技术封闭传承体系。过去停留在老师傅、老专家的脑子里，由于个人精力和地域空间的限制，这些经验知识通常只能在很小的范围里发挥作用，而且还存在易出错、易流失、难推广、难传承等问题。现在老专家将自己的技术经验知识用软件代码的方式固化下来，转化为平台中的工业微服务之后，由于平台所具备的积累沉淀和开放共享特性，这些技术经验知识就变成了整个企业、整个行业的宝贵财富，能够被更多的人分享学习和使用，创造出更多的价值。
另一方面工业微服务通过平台打造开放价值生态，推动整个工业技术体系的传递延续和迭代更新。随着工业互联网平台中微服务组件池的构建和行业经验知识的持续积累，整个平台能够为广大第三方开发者提供众多低门槛、易操作、高效率的开发支持手段，形成以工业APP开发为核心的平台创新生态，推动行业参与者在充分消化吸收原有技术的基础上实现进一步提升和创新，构建出以工业互联网平台为桥梁、以工业微服务为载体的相互促进、双向迭代生态体系。
二、我国工业共性技术体系构建进展和挑战
（一）国内基础和进展
工业技术积累具备一定基础。新中国成立以来，我国制造业持续快速发展，建成了门类齐全、独立完整、规模庞大的产业体系，在发展过程中工业技术取得长足的进步，各行业在发展过程中不断加强对行业技术的沉淀，经过60多年的积累，载人航天、北斗卫星导航、高铁装备等一批重大技术装备处于国际领先水平，在世界知识产权组织划分的技术领域中，我国在有机精细化学、通信设备等技术领域的发明专利授权量位居第一，已成为举世公认的具有重要影响力的工业大国。
制造企业通过集成研发平台提高工业共性技术的应用传播效率。以航空航天、轨道交通、船舶、汽车等为代表技术密集型的制造企业以集成研发平台为载体，建立专家知识库，通过工业技术经验的模型化和软件化封装，把大量已有工程技术转化为工程技术APP的形式部署在该平台上，实现了企业内的工程技术积累、共享和创造性复用。例如同元软控的系统智能设计与仿真验证平台MWorks，提供了系统架构设计、系统仿真验证、协同建模仿真等三个核心软件、十多个专业工具和几十个行业工业APP，支持基于模型的系统设计、仿真验证、模型集成、虚拟试验以及智能分析，在某轿车整车动力性仿真应用中，实现仿真结果与物理试验全程动态曲线95%逼真度，缩短该流程研发周期三分之一，减少50%物理试验。
IT企业聚焦行业加速共性知识技术的开发与应用。IT企业积极利用软件技术实现工业技术知识沉淀、转化与应用，加速工业技术、工业流程、工业数据、工艺经验、制造知识和方法的显性化、数字化和系统化过程。东方国信Cloudiip平台聚焦能源管理、炼铁、空压机、资产管理、工业锅炉等领域，将行业专家经验固化封装，已形成设计、仿真、生产、运维、管理等不同应用场景的303个工业APP以及面向开发者提供近200个微服务、超过50款开发工具。
（二）面临挑战
工业技术供给体系尚未形成、存在体制缺失。
一是工业体系发展有赖于长期积累。欧美等发达国家，都花费了百年以上的时间来发展其工业体系。我国工业发展时间较短，工业自动化、信息化、智能化等核心解决方案形成对国外产品的长期依赖，关键工艺流程和工业技术数据缺乏长期研发积累，制造业在一些领域呈现技术空心化。
二是促进工业技术知识的创造、积累和传承方面的体制存在缺失。我国原有计划经济体制下行业归口科研院所企业化，致使行业共性技术研发和服务平台缺失，企业之间的技术和知识无法流转和共享。
三是在技术转移方面缺少有效的价值机制和知识产权机制。部分专业人才或是受制于市场原因只是技术模仿和技术跟踪，或是缺乏贡献知识和经验的积极性，从而导致整个行业的基础共性技术投入严重不足，缺乏自主创新的内生动力和活力。
工业技术知识传播复用体系呈现碎片化、存在传承断档。
一是我国制造业缺乏工业技术的有效表达形式。特别是在基础共性技术方面，大多数企业还在利用传统的纸质文档形式进行记载、传播，甚至有些核心基础技术，仅仅掌握在为数不多的工匠脑子里，并通过原始的口口相传方式进行传播。
二是整体两化融合水平层次不齐，企业内存在大量数据孤岛、技术孤岛和知识孤岛，不能从产品全生命周期、工艺全流程认识和解决问题。
三是缺乏对基础共性技术的提炼和积累。特别是大型企业长期以来也只重视如CAD、CAE、CAM等软件工具的引进和使用，而忽视了利用这些工具实现工业基础共性技术的提炼和积累，导致许多核心技术和知识产权，散落在各个企业，闭锁在技术人员头脑中，无法积累、整合和重用，并且随着人员的流动而不断耗散和流失。
平台化、生态化的工业共性技术发展支撑新体系尚不成熟、存在解决方案空白。工业互联网平台作为工业共性技术知识沉淀、传播、复用的一种新型、高效的解决方案在我国尚处于起步阶段。
一是平台构建能力不强，导致专业的算法库、模型库、知识库等PaaS平台微服务提供能力不足，严重制约了知识在平台的沉淀。
二是生态体系构建能力薄弱，开源软件二次开发水平不高、开源社区培育能力不足，平台在开发群体规模和专业化水平等方面发展滞后。
三是基于平台的工业知识传播复用商业模式尚不清晰，尚未形成工业知识的产权确认、交易、保护、治理等规则，以及向平台汇聚的激励机制，严重制约了平台的推广应用。
三、启示和建议
（一）加速对基础共性工业技术知识经验的沉淀
一是加大对工业软件等工业知识密集型产业发展的扶持力度，鼓励大型制造企业投资和并购国外工业软件服务公司，促进技术引进、消化、吸收和再创新。
二是建立和完善期权、股权、技术入股、业绩等分配制度和激励机制，鼓励高等院校、科研院所制造业相关专业研究人员建立和开放工业技术工艺数据库。
三是以联盟、专项多种方式鼓励鼓励专家学者、应用企业、软件企业协作共赢，加强重点行业领域产用对接，带动形成共性基础模型库、行业专用知识库、创新应用案例库。
（二）基于平台实现对工业共性技术知识的创造和传播
一是推动人工智能、大数据、区块链与工业互联网平台的融合发展，鼓励企业打造基于工业微服务架构的通用知识封装固化能力，通过测试验证提升工业微服务对不同工业领域行业知识的沉淀复用能力。
二是实施百万APP培育工程，围绕基于工业互联网平台的工艺模型、知识组件、算法工具的开放共享，推进工艺经验的程序化、工业知识的显性化和工业智能的云计算化。
三是积极吸收国际领先企业开发者生态培育的布局经验，支持联盟联合跨行业跨领域平台建设开发者社区，推动平台开放开发工具、知识组件、算法组件等共性技术和知识，构建开放共享、资源富集、创新活跃的工业APP开发生态，形成平台化工业知识创造和传播体系。
（三）应用牵引强化工业共性技术知识经验的复用
一方面组织实施百万企业上云工程，支持地方通过财税支持、政府购买服务等方式鼓励平台在产业聚集区落地，加快低成本、模块化的工业软件、开发工具等富含工业共性技术知识经验的技术产品和解决方案在中小企业普及推广。
另一方面开展对平台应用的监测评估，开展平台与工业APP的统计，以及平台应用绩效、工业APP质量、可移植性等的评价，定期发布评测报告，扩大标杆项目的社会影响力。
作者简介
李南：中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工业互联网平台与解决方案研究部工程师。研究领域包括工业互联网、智能制造等方面规划、咨询、测试工作。
邮箱：linan1@caict.ac.cn
刘家东：中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工业互联网平台与解决方案研究部工程师。研究领域包括工业互联网、智能制造等方面规划与咨询工作。近年来参与国家工业互联网政策研究、重大项目推进、工信部重点实验室建设等工作。
邮箱：liujiadong@caict.ac.cn
刘阳：中国信息通信研究院信息化与工业化融合所工业互联网平台和系统解决方案研究部助理工程师。研究领域包含工业互联网、智能制造、数字孪生、数字经济等领域。已公开发表发明专利一项。
邮箱：liuyang10@caict.ac.cn
胡碧波：中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工业互联网平台与解决方案研究部工程师，从事两化融合、智能制造、工业互联网等领域的研究与咨询工作。
邮箱：hubibo@caict.ac.cn
本文刊载于《智库观察》2019年第8期
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校 审 | 陈 力、珊 珊
编 辑 | 凌 霄
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