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我国工业互联网产业的变革路径探究——从平台系统架构视角出发
2020年07月21日 08:13 来源:《人民论坛·学术前沿》CNKI网络首发2020-7-17 作者:吕铁 字号
2020年07月21日 08:13
来源:《人民论坛·学术前沿》CNKI网络首发2020-7-17 作者:吕铁

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  摘要

  当前我国工业互联网产业发展迅速,但发展过程中仍面临许多方向性、基础性的问题有待解决,亟需探索一条符合我国实际的有效变革路径。从归纳平台系统架构的特征出发,可以将工业互联网产业具有共性的平台系统架构划分为核心层、应用层和接口层,并从架构的视角分析我国工业互联网的发展现状和存在的问题。总体看,我国工业互联网产业发展呈现系统架构逐渐完善、关键技术开始突破和应用规模快速扩张的特点,但依然存在大而不强、技术瓶颈多和接口标准不统一等问题。据此,本文提出了做强核心层、做精应用层和规范接口层等推进我国工业互联网产业高质量发展的变革路径及相应保障措施。

  关键词

  工业互联网;平台系统架构;变革路径

  基金项目

  本文系中国社会科学院哲学社会科学创新工程项目“工业技术赶超的战略与路径研究”的阶段性成果,项目编号:GJSCX2018-01;中国社会科学院大学研究生院博士研究生李载驰对本文亦有贡献。

 

  新一代信息通信技术与传统制造业的融合发展正在推动着工业互联网产业迅速扩张,以工业互联网平台为核心的生态建设已成为企业战略布局的重要方向。工业互联网的功能体系大致可以分为网络、平台和安全三部分,其中网络是基础,安全是保障,平台则是核心。自出现以来,工业互联网平台就一直在快速发展,其功能、类型、表现形式等均在不断演进,研究者尚未对其形成清晰、统一的认识,致使许多研究难以聚焦问题的本质。本文将引入一种以平台为核心的共性系统架构,并运用该架构分析我国工业互联网产业的发展现状和存在的问题,进而提出推动我国工业互联网产业高质量发展的变革路径。

  工业互联网平台系统架构解析

  在不同领域的文献中,被称为“平台”的事物不尽相同。通过对文献的梳理,平台的概念大致可以分为产品、技术系统和交易三个层面。以下将简述平台的不同概念,探寻它们具有共性的基本逻辑,并运用这种逻辑构建平台的共性系统架构,以解析工业互联网平台的特征。

  平台系统架构的基本特征

  在产品层面,“平台”通常表示公司中创造新一代产品或某种系列产品的项目,Wheelwright和Clark(1992)最早使用“平台产品”来描述那些通过改变、替换原产品的某些特征,同时依然能够满足核心客户需求的衍生新产品。在技术系统层面,Baldwin(2009)将“平台”定义为行业中有重大价值且对行业起控制作用的关键点,如计算机行业中的操作系统、浏览器的内核等。在交易层面,经济学家用“平台”来表征在两个或多个交易方之间,负责中介交易的机构或公司(Rochet & Tirole,2003)。

  尽管在不同领域许多完全不同的事物都被赋予“平台”的称号,如软件程序、网站、操作系统、汽车车身和游戏主机等,但通过分析可以发现,这些被称为“平台”的事物往往具有一些共同的特征,例如多数“平台”的定义均强调产品、某个行业或系统中重复使用以及可以共享的元素。Meyer和Lehnerd(1997)认为,平台是一组可以重复使用的通用组件,企业可以在此基础上有效地创建一系列衍生品。而可以重复使用的元素只是平台系统架构的一部分。Wheelwright和Clark(1992)指出,平台系统架构包含一种外围组件,可以在核心功能的基础上,新增额外功能并不断改进,为细分市场生产针对性的衍生品。Whitney等(2004)则更准确地定义了平台系统架构,指出该架构包括:功能列表、用于实现不同功能的外围组件、不同组件之间的接口以及系统在不同条件下运行效果的描述列表。

  归纳起来,平台系统架构的基本特征可以表示为:某些核心组件在平台的整个生命周期中基本保持不变,其他外围组件具有多样化的特点,同时不同组件之间需要必要的接口,即平台系统架构的共性特征是由稳定的核心组件、多样的外围组件和组件间的接口三部分组成。明晰这些特征具有十分重要的实践意义:核心组件具有重复使用的特征,随着市场环境的改变,不必从头设计或重建系统,可以通过提高外围组件多样性,针对细分市场同时开发多种衍生品来创造范围经济;而核心组件的量产和重复使用,摊销了整个产品系列或产业演进中的固定成本,也实现了规模经济;最后,提高接口的标准性,可以降低外围组件与核心组件兼容的成本,这又进一步降低了产品成本。

  工业互联网平台系统架构解析

  工业互联网是ICT技术与制造业深度融合所产生的新业态或新生产模式,利用ICT和物联网等领域的基础设施和技术,实现人、机、物的全面互联。工业互联网与近年来兴起的消费互联网有很大不同。消费互联网可以通过行业内的几个大型平台,将消费者和商户集中起来,主要发挥中介的作用。而工业互联网最终则要落脚于产品,仅依靠数个中介平台无法对制造业产生深远影响。其中平台不仅发挥中介的作用,更是集聚了数据分析、建模计算、生产管控等功能,围绕整个研发、设计、生产、销售流程进行服务。如果按照平台系统架构特征来审视工业互联网产业中的各种产品和服务,工业APP、工业软件、芯片、服务平台等都可以视为不同表现形式的平台,甚至可以说平台是整个工业互联网产业的缩影。所以,从平台系统架构的视角出发来探究工业互联网产业的发展问题是可行且必要的,但首先需要归纳该领域内已有的架构划分方法。

  目前国际上有三种常见的划分方法。一是美国工业互联网联盟的划分法,将其解析为边缘层、平台层和企业层。其中边缘层指需要被采集数据的工业设备;平台层是核心,用于分析、管理采集到的数据;企业层则是指将技术应用于企业。二是德国工程师协会提出的划分法,将其分为资产层、集成层、通信层、信息层、功能层和业务层。其中资产层表示所有实体组件;集成层对资产进行数字化表示;通信层提供数据传输的协议和网络;信息层负责管理和存储信息;功能层和业务层则与上文的平台层、企业层类似。三是我国工业互联网产业联盟在2017年发布的《工业互联网平台白皮书(2017)》中提出的,工业互联网平台的架构由数据采集层、基础设施层、管理服务层和应用服务层构成。数据采集层通过传感器实时搜集工业数据;基础设施层为工业互联网平台各功能的实现提供物理硬件支撑;管理服务层是核心系统,集成了数据清洗、数据分析、数据管理、智能建模、智能算法等功能;应用服务层则是针对不同的应用场景将管理服务层的功能进行软件化,从而形成可实践的应用。

  从以上对三种架构的描述中可以发现,现有的架构划分主要将工业互联网平台视为一种技术,而很少从整个产业的视角进行解析。进一步看,随着工业互联网在功能、类型和表现形式上的不断演进,以上三种架构都很难用于描述整个产业内所有具有平台特征的主体。目前我国正处于制造业转型升级的关键时期,制造业的各个领域都对工业互联网提出了更高的要求,要全方位、最大化地发挥工业互联网的作用,就需要一种统一的平台系统架构对其进行解析。本文在归纳了平台共性的系统架构特征的基础上,结合制造业对工业互联网平台功能的需求,将工业互联网平台的架构分为核心层、应用层和接口层(见图1)。其中,核心层为平台架构中长期不变的模块,具有基础性和通用性,如系列产品的核心功能、数据处理分析技术、核心建模和算法、数据集成管理等;应用层为平台架构中具有多样性特征的外围模块,如细分市场的衍生产品、工业软件系统中的微服务模块、平台的个性化拓展服务、企业定制工业APP等,以适应多样、变化的需求场景;接口层为数据源与核心层、数据源与应用层、核心层与应用层以及各层架构内部主体之间的接口,如网关、通讯协议、行业标准、数据转换等。

作者简介

姓名:吕铁 工作单位:

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