物聯網技術作為引領新一輪技術革命的關鍵性通用技術，也是推進制造業智能化的核心和基礎。物聯網技術在生產領域的全面應用將徹底顛覆制造業既有的生產方式和服務模式，推動產業價值鏈的重構與整合，提升我國生產制造環節的整體盈利能力，并促進實現我國制造業的轉型升級。為此，我國應該繼續加大對工業物聯網及其相關領域的政策支持力度，集中力量突破制約我國工業物聯網發展的技術、人才、資金、基礎設施，以及行業標準制定等方面的瓶頸，以更好地推進我國工業物聯網產業的發展和高水平應用。
　　
　　物聯網，英文名稱是“the internet of things”，直譯過來就是“聯接物的互聯網”。僅從字面上看，這一簡單名稱無助于我們對物聯網這一技術現象的理解，因為對于“互聯網”（internet），無論其聯接的是“人”還是“物”，都是信息傳遞的途徑和機制（mechanism），單從這一角度來看，物聯網僅是互聯網聯接范圍的簡單延伸。但事實上，物聯網是完全不同于互聯網的一種全新的網絡系統。從其網絡架構來看，可以被劃分為感知層、網絡層和應用層3個功能層次。其中，感知層包括射頻識別設備、傳感器、二維碼標識，以及搭載內置操作系統、軟件和互聯接口/天線的機械和電子部件，其主要功能是實現對物理世界的智能感知、識別、信息采集、處理、完成控制和命令執行，并通過通信模塊將物理部件產生的信息傳遞到網絡層和應用層。網絡層負責實現感知層和應用層之間的信息傳遞、路由和控制，其主要承載網絡既可以依托互聯網，也可以依托電信網，亦或是依托行業專用網絡等，因此嚴格來說，傳統的互聯網僅是物聯網系統內網絡層的一個組成部分①。應用層主要包括產品數據庫、應用開發平臺、數據分析中心、智能產品APP、資源調用接口等，其主要任務是數據分析、數據挖掘、決策、控制等，它是物聯網實現多領域應用的基礎。由此可見，物聯網是“通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物之間的信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界進行實時控制、精確管理和科學決策目的”②。
　　
　　物聯網將成為引領新一輪技術革命的關鍵性通用技術
　　
　　從其技術屬性來看，物聯網并不是一項橫空出世的顛覆性技術創新，而是現代信息技術持續發展的產物。按照Porter和Heppelmann（2014）的觀點③，在過去50年左右的時間里，全球信息技術的發展共出現過兩次浪潮，它們在成功推動經濟生產效率提升的同時，也深刻地影響了工業企業的競爭模式和發展戰略的變革。當前，我們正處在信息技術推動的第三次變革浪潮的邊緣，信息技術的影響已經深入滲透到經濟社會生產生活的方方面面，且正逐漸成為產品和服務自身的不可分割的一部分；射頻識別技術、嵌入式傳感器、微處理器、遠程控制技術，以及可獨立執行數據存儲和運算功能的“產品云”等眾多信息化組件，日益將分散的經濟活動串聯成一個緊密的協作網絡，并將重塑現有價值鏈的價值創造模式和價值創造環節。
　　
　　如果從更長的時間跨度來考察全球技術創新的發展歷程，可以發現，當前快速興起的物聯網技術極有可能成為推動下一輪技術革命的關鍵性通用技術之一。演化經濟學家Perez（2010）曾借助技術創新理論的分析框架，詳細梳理了18世紀70年代以來資本主義世界所爆發的5次技術革命（Technological Revolution），并基于歷次技術革命的共同特征將其定義為“由一系列相互關聯的激進式技術突破所形成的一整套重大的、相互依賴的全新技術集群或技術體系”④。Perez指出，這套技術體系的導入和拓展過程將會引發的一整套通用的、同類型的技術和組織原則的變革和擴散，它代表新一輪技術革命得以運用的最佳慣行模式（best-practice model），這些變革和擴散的因素一旦得到普遍采納，將成為一切社會生產生活活動的常識基礎，并促成經濟系統潛在生產力的量子躍遷——也就是所謂的技術—經濟范式（techno-economic paradigms）的變革。
　　
　　我們之所以將物聯網這一新興的技術領域視為引領新一輪技術革命和技術—經濟范式變革的關鍵性技術之一，是因為它體現出了與歷次技術革命中的普適性通用技術具有極為相似的技術和經濟特征。具體來看，首先物聯網并不是一項與其他技術領域彼此隔絕的孤立技術創新，其興起和發展要依賴智能感知、網絡通信、微電子、微機電、嵌入式系統、大數據、云計算和遠程控制等眾多關聯技術集群/體系（technological cluster/system）的協同創新和發展來支撐；其次物聯網技術的應用將廣泛滲透于工業、農業、軍事、能源、物流、環境監測、醫療、家居等社會生產生活的方方面面，并且具有重塑既有的生產、生活和社會管理模式的巨大潛力，這從現代信息技術對當前社會各領域的深刻影響就可見一斑。
　　
　　物聯網對于制造業發展的深刻影響
　　
　　物聯網是智能制造體系得以構建的重要技術基礎。作為引領新一輪技術革命和技術—經濟范式變革的重要技術，物聯網對于制造業的影響不言而喻。迄今為止，全球制造業的發展依次經歷了“機械化”“電氣化”和“數字化”3個階段。當前產業界和學術界的專家普遍認為，制造業未來的發展方向是以生產和服務智能化為典型特征的“智能制造體系”。從技術層面看，智能制造的核心是信息—物理系統（Cyber-Physical Systems，CPS），而這恰好是物聯網技術應用于制造業生產過程（簡稱“工業物聯網”，下同）所形成的全新技術解決方案。也即借助物聯網系統將相關的物理部件（設備或產品）與信息網絡聯接起來，綜合運用云計算、大數據和遠程控制技術，構建起一個人、機、物之間數據信息實時交互，可自主運行、維護和優化的工業物聯網環境，具體表現為生產設備的智能化與生產和服務流程的智能化。
　　
　　第一，推動生產設備智能化。生產設備智能化是信息—物理系統正常運轉的前提和基礎，這要求智能工廠的生產設備事先配備包含射頻識別裝置、內置傳感器、微處理器、數據存儲器和控制軟件等在內的“智能組件”（smart components），以及包括天線、接口和相關通信協議在內的“聯接組件”（connectivity components）。其中，前者的功能是向外對物理空間的信息進行感知并生成可傳輸的數據信息；而后者的功能是支撐信息在設備端、系統端、管理者之間的實時交互。
　　
　　生產設備的智能化將實現制造系統的智能監測（monitoring）、智能控制（control）、智能優化（optimization）和智能自治（autonomy）4重功能。其中，監測功能是后面3項功能的基礎，它是指借助射頻識別設備和傳感器等來監測系統內的生產設備/產品的狀態、運行和使用情況以及外部環境。控制功能是指借助設備/產品自帶的軟件或產品云實現對設備的智能控制。優化功能是指借助算法（algorithms）對設備的運行和利用情況進行優化，表現為對系統故障的預判、診斷、維修和改進等。自治功能是指在融合上述3類功能的基礎上，實現系統的自主運行、與外部系統的自主協同、設備性能的自我強化，以及故障的自主診斷、排除等。
　　
　　第二，實現生產和服務流程的智能化。利用設備的智能監測、控制、優化和自治功能可實現制造業生產和服務全流程的智能化改造。對于工廠內部的生產體系，“智能+互聯”的信息—物理系統可以實現生產和維護過程的自主管理。由于系統內的所有設備、原材料、半成品、成品都有各自的射頻識別標簽，因此它們可以按照系統的需要在任何時點被運送至任何需要它們的地點并完成相應的生產任務。在日常維護方面，借助無處不在的智能感知組件，生產流程的每個環節的信息都將被監測和記錄，這可以幫助系統及時發現生產設備的運行故障并進行有效的處理，從而減少相關設備的停機時間，使整個生產過程更加順暢有序。對于工廠外部的銷售產品，借助內置的智能感知組件和互聯互通的信息網絡，制造企業的數據處理中心（產品云）可以實時接收并分析產品的使用和運行信息，這讓產品全生命周期的增值服務活動逐漸成為制造企業運營的常態。一方面，企業需要持續不斷地為其產品的智能組件提供遠程升級服務；另一方面，許多輔助性的智能服務功能可以貫穿產品使用過程的始終。例如，美敦力公司（Medtronic）的數字血糖儀借助植入皮下的傳感器，可以監測患者組織液中的血糖水平，并可提前向患者或醫生發出警告，以幫助患者得到及時醫治。
　　
　　工業物聯網將賦予制造企業競爭全新的內容。其一，數據將成為企業的核心資源。在工業物聯網支撐的智能制造時代，數據將成為決定企業競爭優勢的核心資源，它既是信息—物理系統完成自主控制、優化和自治活動的必要資源；同時也是企業優化產品設計、提升產品性能，以及不斷發掘新的商機的信息基礎。具體來看，借助設備傳感器采集的數據，設備制造商可以發現其產品的實際表現與預期的差距，從而改進產品設計并提升產品性能；借助產品使用情況數據的分析，制造商可以更好地了解客戶的需求偏好，并針對不同的用戶群體進行更有針對性的產品開發、定價和服務，以攫取更多的“消費者剩余”。此外，多維度的數據分析技術還可以幫助企業發現新的利基市場，并不斷開拓新的商機。由此可見，數據的采集、分析、管理和保護工作將成為制造企業價值鏈上不可或缺的重要環節，并將就此衍生出大量針對數據分析和挖掘的專業技術性公司和部門。
　　
　　其二，價值鏈的增值環節進一步向“軟”端轉移。產品智能化意味著產品具有非常高的“數字”特征，隨著智能組件的功能逐步替代物理部件，物理部件的需求量和復雜度都將大幅降低，其產品規格將更趨標準化，因此制造企業更多的價值創造活動將圍繞著云端或產品端的應用軟件開發和服務活動展開。例如：當飛機駕駛艙內的刻度盤和儀表被LCD顯示屏替代后，其配套物理部件的機械復雜性和價值都明顯降低了，真正決定顯示屏性能的是其背后的運行軟件；再比如，當前快速發展的無人駕駛汽車技術，使包括整部汽車在內的物理部件都變成了提供服務的承載體，更多的價值增值內容和增值空間都將轉移至自動駕駛系統的開發，以及與之相聯的遠程數據處理中心的計算能力開發。因此，如果繼續忽視制造業“軟”端價值的開發能力，將可能使制造企業淪為系統和軟件開發企業的“代工車間”。
　　
　　其三，制造業的服務化特征愈加明顯。物聯網的“智能”和“互聯”的功能將推動制造企業的價值創造活動自然而然地延伸至服務領域。得益于產品端嵌入的智能感知組件和通信網絡，制造企業的云端服務器可以實時追蹤產品的使用信息和各部分的運行數據，這讓制造企業可以直接跳過中間商發現產品運行中存在的問題，并提供及時的專業性產品維護和故障處理。具體來看，對于產品軟件層面出現的運行錯誤和漏洞，制造企業可以利用產品云和遠程控制技術完成“足不出戶”的問題診斷和故障排除；對于需要實地作業才能排除的硬件故障，相關監測數據也可以作為故障診斷和維修方案制定的重要參考，以減少現場人工作業的時間和成本，提高產品的一次性修復率。更為重要的是，利用長期累積的故障診斷數據，制造企業可以進一步對產品的設計和性能完成改進，真正實現服務環節和產品開發環節的協同和融合。
　　
　　其四，定制化成本將大幅降低。借助預先設定的生產程序，同一條生產線上可以生產出功能各異的定制化產品，這將在很大程度上降低產品定制化的成本。但更為重要的是，在“智能+互聯”的工業物聯網環境下，實現產品功能的定制并不需要太多地依賴差異性物理組件的投入，借助內置軟件的功能調整完全可以實現標準化產品功能的個性化。例如，約翰·迪爾公司（John Deere）過去生產的設備中需要搭載馬力各不相同的引擎，如今公司只須調整標準引擎上搭載的軟件，就可以改變產品的馬力輸出。智能產品的這一特征，使得原本復雜的定制化生產過程可以濃縮到生產裝配活動的末端環節，依靠差異化軟件的嵌入或不同功能的設定加以實現。這一全新的特性讓整個生產流程的前期環節完全實現了規模化和標準化，這將極大降低產品定制化的難度和成本，真正做到低成本和規模化的定制。
　　
　　物聯網在推動我國制造業轉型升級中的作用及需要面對的問題
　　
　　物聯網作為推動新一輪技術革命和產業變革的重要發起領域，被譽為下一個萬億美元級的“藍海”。目前，以德國、美國和日本等為代表的發達工業國家紛紛加強該領域的戰略部署，并力爭在新一輪的先進制造業競爭中搶得制高點。例如德國的“工業4.0”計劃、美國的“工業互聯網聯盟”以及日本的“物聯網推進聯盟”等。
　　
　　面對物聯網技術興起帶來的歷史機遇，我國也積極做出了相應的戰略部署。早在2009年9月我國政府提出發展“戰略性新興產業”的政策動議時，就將物聯網確定為“新一代信息技術產業”發展的重要領域。此后，又分別在“十二五”規劃綱要、“中國制造2025”以及“十三五”規劃綱要中反復強調了物聯網以及智能制造在我國工業強國建設戰略中的重要意義。物聯網作為引領新一輪技術革命的關鍵性通用技術，具有技術集成性高、產業鏈條長、應用跨度大等特征，其擴散和應用將顛覆眾多傳統產業的生產經營模式，并推動制造業的整體轉型升級和潛在生產率的量子躍遷。
　　
　　物聯網在推動我國制造業轉型升級中的作用。一是推動生產方式的轉型和升級。首先，借助物聯網構建的信息—物理系統，傳統粗放和散亂的生產流程可以得到科學高效的整合，這將極大提升整個生產環節的資源利用效率和精細化水平，減少不必要的勞動投入和能源消耗。其次，利用智能生產體系的定制化生產能力，企業可以實現差異化產品的大規模定制，這將改變我國傳統制造產品簡單、同質和附加值低的窘境，提升我國傳統制造業的整體競爭力。第三，借助物聯網覆蓋范圍的擴展，實現價值鏈之間的橫向整合，從而形成關聯企業間交叉互動、高效協同的智能化生產協作網絡，真正實現從材料采購、物流倉儲、研發設計、生產制造、營銷配送和售后服務之間的無縫銜接和互助發展。第四，利用智能產品的全生命周期信息管理的特征，不斷為產品提供持續更新的系統升級服務和軟件下載；利用產品“開發—設計—制造—服務”環節間的信息反饋和功能強化，做長企業的價值鏈，進一步推動企業盈利能力的提升。
　　
　　二是形成趕超的“機會窗口”和新的經濟增長點。首先，感知識別技術、網絡通信技術和海量信息處理技術是構成物聯網的3大技術基礎，而目前上述領域的多數核心技術環節仍處于探索階段，并未實現標準化，因此從某種程度上說，我國在物聯網領域與美國、德國、日本等發達國家具有相同的技術機會和市場機會，這為我國的技術趕超戰略帶來了難得的“機會窗口”。其次，物聯網的產業鏈條長，涉及的支撐產業眾多，包括傳感器、射頻識別設備、智能儀器儀表、集成電路、微納器件、通信設備、計算機相關設備，甚至新材料和微能源等諸多制造領域，因此物聯網產業的發展將極大地拉動上述關聯產業的市場需求，形成推動我國工業經濟發展新的穩定增長點。第三，工業物聯網技術的發展還將衍生出一系列諸如大數據存儲、云計算服務、應用基礎設施組件服務、軟件服務、系統集成服務等極具市場前景的生產性服務產業，這些領域的技術進步和突破，不但會對工業物聯網產業的整體發展形成有效的推動，同時還將反過來提升我國信息產業的整體實力，并進一步加速我國“兩化融合”進程的推進。第四，工業物聯網的應用將廣泛涉及制造企業內部價值鏈的重構和企業間跨價值鏈的業務整合，這將不斷催生出更多新型的商業模式和合作模式，從而為我國制造業、服務業的各自發展，及其協同融合注入更多活力。
　　
　　工業物聯網發展需要面對的問題。經過數年的準備與發展，我國在物聯網技術的研發、標準的研制、產業的培育以及行業應用等方面均取得了不少成績。但是，若從歷次技術革命中相關通用技術在導入期和拓展期需要應對的共性問題的視角來考察，我國在核心要素供給、基礎設施建設以及組織模式調整等方面仍存在諸多不足，而這也將成為未來一段時間制約我國工業物聯網產業快速發展的主要障礙。
　　
　　一是核心生產要素供給不足。在技術方面，工業生產的廣泛信息化（數字化）是工業物聯網正常運轉的基本前提。當前，我國絕大多數地區仍處于工業化的中后期，企業的生產方式依然停留在依靠大規模流水線作業的機械化和電氣化階段，信息技術的儲備嚴重不足。例如：我國在高精度智能儀表、高端數控機床、大型數據庫和云計算核心設備等領域，尚未完全掌握核心技術，相關零部件依然大量依賴進口，導致采購成本居高不下和行業發展受制于人。在專業人才方面，工業物聯網技術的開發是一項跨學科的系統性工程，要求相關研發設計人員不但要具備軟件開發方面的技術，還需要擁有機械和物理方面的知識儲備。當前，我國先進制造領域和軟件開發領域的合作尚不密切，兼具上述兩大領域知識的高端人才少之又少；此外，我國在支撐物聯網高效運用的大數據分析、軟件開發設計以及網絡安全領域的人才儲備也與美、歐等發達國家存在明顯的差距。在資金供給方面，工業物聯網作為新興的高技術產業領域，其前期的技術開發需要大量的資金投入，單靠企業自身的力量很難保證其所需資金的充足供給，但是受我國資本市場發育滯后等原因的掣肘，我國尚未形成可支持物聯網技術開發和應用的穩定資金獲取渠道，這無疑將會對工業物聯網產業的長期發展造成不利影響。
　　
　　二是相關基礎設施亟待升級。我國信息化基礎設施整體偏弱，這直接制約了工業物聯網技術的擴散和使用。首先，受限于國內制造業發展的整體信息化水平，國內企業在數字化裝備的投入和使用方面的比例明顯偏低。有專家指出，如果以德國工業4.0作為參照標準，我國制造業的整體裝備水平還處于機械自動化向數字自動化過渡的工業2.0~3.0階段⑤。因此，單單考慮為傳統制造設備加裝傳感器組件一項工作，就需要大量的資金、人才和時間的投入，而這距離生產制造環節廣泛數字化的要求還有很大差距。其次，國內制造企業內部網絡基礎設施建設水平偏低，距離建立可實現海量信息實時傳遞的要求相去甚遠；而目前主要承擔聯通企業與企業之間和企業與客戶之間的國內寬帶互聯網也亟需大規模的升級改造，以解決網絡地址空間短缺、信息傳輸能力有限，以及網絡信息安全難以保障等諸多問題。第三，與傳統制造業相比，工業物聯網支撐的智能制造體系將實現高度的數字化管理，而集中存儲的信息資源很容易成為黑客攻擊的目標。目前我國大型數據庫和云計算核心設備基本依靠進口，難以保證數據安全自主可控，數據顯示，2013年我國境內1090萬余臺主機被境外服務器控制，其中控制源自美國的占30.2%⑥。網絡安全核心基礎設施的自我供給能力不足，將導致工業物聯網發展的自主權缺失，進一步放大了我國工業物聯網應用的信息安全風險。
　　
　　三是統一的行業標準體系尚未確立。物聯網兼具“互聯”和“智能”兩大功能，而統一的通信標準架構和數據結構規范則是實現上述功能的基本前提。從信息互聯互通的角度來看，工業物聯網所接入的設備數量眾多且類型豐富，缺少統一的通信標準很難解決不同工業控制器之間的兼容組態和不同傳感器之間的信息傳遞問題；從智能管理的角度看，工業物聯網各感知組件采集的數據規模龐大，價值密度低，在缺少統一的結構化標準的前提下，即使能夠實現實時的信息傳遞和交換，也很難被有效地加以分析和利用，從而造成數據資源的極大浪費，并消耗巨大的信息存儲空間。國際上針對物聯網不同技術領域的標準化工作早已開展，德國和美國在早些年就分別對其“工業4.0”和“工業互聯網”制定了標準。2016年2月，包括微軟、英特爾、高通、三星、思科、通用電氣、伊萊克斯在內的多家國外科技巨頭，又聯合發起成立一個新的物聯網標準組織“Open Connectivity Foundation”，簡稱OCF，以期加強其對全球標準的主導權的爭奪。此外，日本首相安倍晉三近期又公開表示，德國和日本將在物聯網技術領域加強合作，并攜手制定物聯網國際技術標準。發達國家紛紛在物聯網國際標準制定方面加緊“搶灘登陸”，將給我國物聯網標準的自主制定和爭取更多的國際話語權帶來不小的潛在威脅。
　　
　　促進物聯網與制造業融合發展的政策建議
　　
　　推進產學研合作創新，重點突破工業物聯網核心技術。抓住物聯網各層次技術的主導設計尚未實現標準化的趕超“機會窗口”，整合創新資源，推動引導高等院校、科研院所與制造企業組建工業物聯網產業聯盟，形成產學研技術交流與合作的常態化機制，重點突破高端傳感器、標簽識別芯片、底層基礎軟件、大數據分析、信息安全管理等制約我國工業物聯網發展的基礎共性技術瓶頸，加速物聯網技術在制造領域的創新與應用。
　　
　　培育行業龍頭，帶動物聯網在制造領域的深度應用。重點培育若干具有國際競爭力和產業帶動能力的行業龍頭企業，利用其在資金、技術和人才方面的優勢，加強物聯網技術在制造業智能監測、遠程控制、自我優化、系統自治和跨企業價值鏈整合協作等方面的規模示范和應用，逐漸提升我國制造業整體的數字化和智能化水平，增強精益化生產能力、規模化定制能力和產業利潤率，推動實現生產方式的轉變和制造業的整體轉型升級。
　　
　　強化專業人才的培養和引進，夯實人才基礎。加強工業物聯網領域的人才培養和高水平人才隊伍建設，支持相關高校和科研院所推動計算機、軟件、機電和機械等學科教育的交叉整合，完善職業技能教育和在職培訓計劃，建立多層次、多類型的工業物聯網人才培養和服務體系；重點依托高校、科研院所、企業和國家重大科研課題培養兼具機械和軟件開發技能的專業人才；鼓勵海外高端人才回國創業，完善配套服務和相關政策，利用全球人才資源推動我國工業物聯網技術的逐步成熟。
　　
　　加大金融支持力度，保障專項資金有效供給。針對重點環節、重點企業加強中央政策支持力度，設立支持物聯網技術在制造領域應用的專項資金，對于推進數字化和信息化改造的制造企業適當增加資金和政策的支持力度；成立產業引導基金，積極引導和鼓勵諸如風險投資、天使投資等民間資本有序進入物聯網領域，緩解企業發展和應用的資金難題；探索銀行與保險機構間的創新合作模式，拓展融資渠道，有效分散資金風險，合理分享物聯網產業發展收益。
　　
　　增強基礎設施和配套產業支撐，提升物聯網產業鏈成熟度。加快企業內部及企業間的網絡和通信基礎設施的改造升級，構建更加高效快捷、安全可靠的信息傳輸和交互渠道，以推動制造企業更加便捷地借助網絡互聯功能拓展其服務價值鏈和開展商業模式創新；針對工業物聯網的發展要求，推動智能設備、通信設備及服務、軟件開發、系統集成、大數據和云計算等領域的協同發展，增強配套部門的基礎支撐能力，提升我國工業物聯網產業鏈的完整度和成熟度。
　　
　　加強信息資源保護，防范信息安全風險。防范信息安全風險，推進信息安全保護體系建設，加強信息安全設備的研發與基礎設施建設投資，以提升制造企業實現數據信息互聯和集中存儲后的信息安全保障能力；研究制定有關企業和個人信息安全管理的相關法律法規，建立健全網絡安全監督、測評和審查處理機制和監管標準，有效保障工業物聯網在信息采集、傳輸、存儲、管理和應用等各環節的數據信息安全。
　　
　　加快標準體系指定，提升標準的國際話語權。加強總體設計，協調推進射頻識別、網絡接口、傳感器網絡、數據結構、信息安全等方面的標準制定，打破工業領域內不同行業的信息壁壘，促進不同物理—信息系統間的互聯互通、資源共享和業務協同，避免形成信息孤島；積極協調和解決國際、國內和行業標準間的沖突，鼓勵和支持國內機構積極參與國際標準化工作，為本土企業的成長和國內市場保護爭取有利的標準環境，提升自主技術標準的國際話語權。