装备——智能化发展面临终端联网、数据采集、信息传输瓶颈
生产设备和网络是智能制造的基础要素，强化制造业基础技术和产业支撑能力，需加快构筑自动控制与感知、工业互联网等制造基础，使设备/系统之间能够进行通信，实现集成与协作。“十三五”期间，在制造业创新中心、智能制造、绿色制造等工程的带动下，多轴精密数控机床、工业机器人设计与制造等领域取得显著进展，5G与垂直行业融合应用发展迅速，融合发展基础设施不断夯实。取得成绩的同时也应该看到，目前我国制造企业的生产设备设施数字化、网络化、智能化发展仍普遍面临终端联网、数据采集、信息传输发展瓶颈。
终端联网：设备终端全面联接存在瓶颈
工业设备设施联网是制造业数字化转型发展的重要基础。目前全球各国工业设备设施联网率均不高，究其原因，一方面，受益于传统工业封闭技术体系和价值壁垒，设备制造商核心利润主要来源于产品交易和线下后市场服务，总体上对设备网络化改造和提供线上服务缺乏动力；另一方面，由于商业模式不清晰、线上服务能力不足、设备入网成本高昂、价值回报预期不足，工业企业普遍缺乏设备联网的动力。截至2019年，我国企业的生产设备数字化率47.1%，而数字化设备联网率仅为41.0%。我国亟需大幅提升工业设备设施网络化水平，突破发展瓶颈。
图1 2019年重点行业数字化生产设备联网率
数据采集：设备数据采集和分析能力亟待提升
数据自动采集是企业获取数据的重要手段，是工厂数字建模的基础，可有效提升数据的真实性、实时性和完整性，帮助企业更全面、高效地利用数据优化产品与服务，全面支撑企业生产经营管理和智能决策。目前，我国设备和生产数据的自动采集仍是当前数据自动获取的薄弱环节，2019年，仅有约五分之一的工业企业实现工业设备运行数据自动记录并上传至云平台；利用云平台对工业设备开展不同程度管理和应用的企业比例均处于较低水平，除设备状态监测达到19.0%以外，其余均在10%左右，我国企业工业数据采集和分析能力亟需大幅度提升。
图2 2019年企业利用云平台对已上云工业设备进行管理和应用情况
信息传输：生产管理层和控制层之间存在割裂
对于一个典型的制造企业，生产管理与控制可以分为四个层级，自下而上依次是底层装备层、过程控制层、制造执行层、生产管理层。底层装备层和过程控制层侧重于实现对生产制造过程中装备和生产工序的自动化控制，制造执行层和生产管理层侧重于车间级和企业级的生产管理与资源调度。生产管控水平的提升需要从企业管理级、车间级、过程控制级到设备级均实现精细化管控和优化调度，在这个过程中离不开每个层级的自动化、信息化和智能化水平的同步提升。目前我国企业生产管控相邻层级间的数据互通能力已初步形成，制造执行层向生产管理层进行数据上传的能力最为薄弱，生产管理层与制造执行层之间实现数据双向联通的企业约为1/5，成为多层级之间数据双向联通的制约环节。
图3 2019年我国制造企业通过通信技术在不同层级实现互联互通情况
软件——工业软件云化趋势显现，工业APP供给能力有待提升
工业软件是新型制造体系的“软装备”，是两化融合的切入点和“黏合剂”，建立新型制造体系，实现企业研发、制造、销售、服务等方面流程的数字化和智能化，离不开各类软件的支撑。随着信息技术创新发展和辐射领域的持续拓展，云化、平台化逐渐成为要素汇聚、资源整合、能力开发、创业孵化的重要手段，软件云化成为大势所趋，有效降低企业技术应用门槛。工业APP的出现为工业软件的研制、应用与发展提供了更好的技术路径与应用实践，其数量、效果、用户量已经成为衡量工业互联网平台应用成效的关键要素，但是目前，我国工业APP发展仍处于初级阶段，供给能力有待提升。
个性化需求高的生产控制类工业软件普及水平较低
综合比较来看，经营管理类和产品研发类软件的普及率显著高于生产控制类软件。ERP、CRM、SCM、CAD/CAE/CAPP等通用软件市场较为成熟，这些软件普及率均超过1/4，其中ERP、CAD/CAE/CAPP软件普及率均超过50%。PLM、MES、CAM、SCADA等软件与企业生产关键工艺流程、状态信息和基础生产数据息息相关，需要针对企业特点做大量个性化开发，并在随后实际生产过程中不断优化，才能发挥更大作用，目前SCADA、CAM、MES等生产控制类软件普及率仅在20%左右。
图1 2019年我国制造企业主要工业软件普及率
近四分之一的上云制造企业通过SAAS服务订阅模式使用应用软件
新技术迭代速度不断加快、企业面临的市场环境错综复杂，一次性、大规模的数字化投入方式已不能有效应对这种每时每刻都在发生的变化，企业越来越倾向于更加灵活的数字化转型投入策略，投资型的数字化建设逐步向消费型的数字化应用转变。云计算的出现恰好满足企业“按需”、“轻量”的信息化建设诉求，上云也成为企业数字化转型的重要方式。通过云服务提升制造企业IT资源管理效率，实现更均衡、更优化的管理；同时，云服务的按需付费也将制造企业信息化投入由固定成本转变为可变的运营成本；此外，专业的第三方服务机构解决了制造企业“重建设、轻运维、运维难”的问题。当前，在制造企业云服务应用场景中，超过50%的上云制造企业租用公有云存储服务，近一半上云制造企业租用公有云计算服务。虽然云端订阅与定制的企业比例明显较低，但已有24.1%的上云制造企业通过SAAS服务订阅模式使用应用软件，34.0%的上云制造企业通过公有云平台实现软件的定制。
图2 2019年上云制造企业公有云服务应用比例
生产制造环节成为工业APP应用的主要场景
随着新一代信息技术的不断涌现和发展，传统工业软件向云化、数字化和智能化转变，与工业数据、工业知识、工业场景深度融合，工业APP应运而生。工业APP通过将大量工业技术原理、行业知识、基础工艺、模型工具规则化、软件化、模块化，并封装为可重复使用的微服务组件，有力促进工业知识的显性化、公有化、组织化、系统化，极大地提高知识的应用与复用。当前，我国工业APP发展仍处于初级阶段，2019年我国工业企业中有19.1%的工业企业在应用云服务的基础上使用工业APP。应用来源方面，应用工业APP的制造企业中，54.1%的企业通过外包购买形式获取服务，在庞大的市场需求之下，我国工业APP商用公有模式发展潜力巨大。应用场景方面，生产制造环节已成为工业APP应用的主要场景之一，工业APP应用有助于弥补我国企业在生产制造环节工业软件应用不足的短板。
图3 2019年我国工业APP普及应用情况
我国工业APP供给能力有待提升
由于技术沉淀和产业支撑能力不足等原因，我国企业实现工业APP的封装应用和创新发展受到制约。工业APP关注对工业数据建模与模型持续优化，关注对工业技术知识的提炼与抽象，将数据模型、提炼与抽象的知识结果通过形式化封装与固化形成APP。目前，我国企业中实现公共产品、技术资源、数据信息的工业APP封装应用的企业比例分别为11.4%、17.7%和14.3%，此外14.9%的企业能够针对特定业务场景调用以上资源形成新型工业APP。由于我国企业在工业数据采集、大数据建模分析、行业机理模型沉淀等方面基础薄弱，技术和产业支撑能力不足，工程化路径不成熟，工程质量和安全保障能力较弱等因素，我国企业实现工业APP的封装应用和创新发展受到阻碍。
图4 2019年我国企业工业APP封装应用情况
平台——工业互联网平台应用走实向深
工业互联网平台是新一代信息技术与制造业融合的高级形态，是新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，推动工业互联网平台在企业中广泛、深入应用是加速赋能两化深度融合的突破口。经过近几年发展，在各方的共同努力下，我国工业互联网平台创新发展从概念普及走向实践深耕阶段，多层次平台体系基本形成，“平台+”解决方案持续涌现，行业赋能效果逐步凸显。本期重点聚焦《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》（工信部信管函〔2018〕188号）遴选出72个工业互联网发展试点示范项目，对项目承担情况的跟踪、量化分析，分析发现，工业互联网创新发展有效激发企业效能效益凸显。
工业互联网创新发展工程
工信部于2019年5月联合组织实施工业互联网创新发展工程（平台方向），通过支持建设平台试验测试环境、平台测试床、平台公共支撑体系和平台关键标准制定等43个创新发展项目，通过“以测带建、以测促用”的方式，加快工业互联网平台发展，形成一批知名平台品牌。制造业、互联网、信息通信、能源等领域的龙头企业纷纷布局工业互联网平台，已形成50余家具有一定区域、行业影响力的平台，显著提升了平台供给能力。截止2019年6月底，工业互联网创新发展工程承担企业的数字化生产设备联网率为63.3%，同比增速达44.5%，是同期全国平均增速的10倍以上。新产品研发周期平均缩短9.6%，平均订单交货周期缩短13.1%，效能效益显著提升。
表1 2018-2019年工业互联网创新发展工程承担单位重点指标水平
工业互联网试点示范工程
围绕工业互联网网络、标识解析、平台、安全4个方向，工信部自2018年起连续两年开展工业互联网试点示范工程遴选工作，以试点先行、示范引领，总结推广可复制的经验、做法，推进工业互联网发展。通过对工业互联网试点示范样本企业的关键指标进行测算分析发现，截止2019年6月底，实现网络化协同的企业比例为61.9%，同比增速达18.6%，比全国同比增速高出近14个百分点。企业通过试点示范项目打造，新产品研发周期平均缩短6.1%，平均订单交货周期缩短7.9%，效能效益得到显著提升。试点先行、示范引领，基于工业互联网平台的一批解决方案和应用案例不断涌现，在质量管理、工艺优化、供应链协同等方面推出一系列规模化的创新应用。目前，重点工业互联网平台平均设备连接数达到60万台，平均工业APP数量突破1500个，并在钢铁、石化、工程机械、电子信息、轻工等领域涌现出一批新模式，有力推动企业的转型升级。
表2 2018-2019年工业互联网试点示范项目承担单位重点指标水平
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