運用工業大數據促進杭州智能制造發展研究

◎ 黎曉春

提要：工業大數據技術與應用是推動智能制造發展的核心驅動力。杭州目前在制造業企業數字化、智能化改造方面成效顯著，在工業大數據等領域走在全國前列。但調查發現，杭州制造業企業整體上數字化、智能化基礎尚較薄弱，數字孤島現象嚴重，關鍵性硬件、技術尚無法完全自主。杭州應進一步強化頂層設計的規范、帶動效應，提高政策手段的精準性，在逐步消除數據孤島的基礎上，打造工業大數據神經網絡，推進制造業服務化。

關鍵詞：智能制造 工業大數據 工業互聯網 杭州

作者黎曉春，杭州市委黨校講師、經濟學博士（郵政編碼310024）。

德國工業4.0、美國工業互聯網、中國制造2025、日本工業價值鏈計劃均圍繞著制造業這一核心，成為引領新一輪產業革命的典型代表。打造智能型工廠、發展智能制造是實現上述國家戰略的重要前提，而工業大數據是智能制造發展的核心驅動力。近年來，杭州市借助互聯網技術相對成熟的有利條件，緊抓工業大數據產業初興的戰略機遇期進行科學布局，相關產業與技術已走在全國前列。但杭州制造業與國內兄弟城市相比尚有一定差距，與工廠物聯網、工業互聯網等相關的數字化、智能化改造尚處于起步階段。發展工業大數據產業與技術、促進落實“中國制造2025杭州行動”、實現智能制造“彎道超車”是杭州經濟轉型升級、建設“名城強市”的必由之路。

一 發展工業大數據是智能制造必經之路

（一）工業大數據是智能制造的核心驅動力

工業大數據的根本意義在于它改變了人們看待問題、解決問題的角度與方法。“制造業”這一概念已經遠遠超出制造過程本身，它涵蓋了研發設計、生產制造、經營管理、市場營銷、售后服務等產品全生命周期環節。很大一部分決策者對這些環節所產生的信息無法測量或完全掌握，從而導致決策存在滯后性、低效性。工業大數據技術通過對企業信息、裝備物聯網和企業外部互聯網數據進行綜合分析處理解決了這一問題，可以有效支撐產品全生命周期、產業鏈全流程的應用與創新。工業大數據在智能制造標準體系結構中的地位如圖1所示。發展工業大數據產業與技術是抓緊制造業跨界融合機遇的重要手段，實現大數據、物聯網、云計算、三維（3D）打印、個性化定制等在制造業全產業鏈的集成，將給制造業帶來革命性的改變。

（二）工業大數據可有效促進目前制造業面臨的諸多問題的解決

受整體宏觀經濟環境的影響，近年來浙江省包括杭州市制造業發展面臨諸多制約因素。首先是制造業成本上升，要素制約明顯。在融資方面，制造業融資難、融資歧視問題短時間內仍較嚴重。在勞動用工方面，制造業存在招工難、用工成本大幅上升的問題，而適應當前制造業智能化、高端化的技術工人更加稀缺。其次是制造業正處于艱難轉型期。原有粗放模式難以為繼，而企業在整體上創新能力不夠強，產品檔次較低，缺乏市場競爭力。工業大數據的獨特功能使其被視為制造業轉型升級的關鍵，是分析感知用戶需求、提升產品附加價值、打造智能工廠的必備條件。具體而言，一是感知和解決可見的問題；二是分析和預測不可見問題；三是從對數據的分析與發掘中發現新知識并對制造業加以指導。從調研結果看，信息化起步早、能夠綜合運用大數據等信息技術的企業，其盈利能力、競爭能力、發展潛力均優于其他企業。

（三）工業大數據發展尚處于起步階段，搶占市場先機勢在必行

2008年金融危機后，美國提出“再工業化”，工業互聯網成為其核心，依托強大的大數據、軟件技術能力，美國軟件、硬件并進，使工業互聯網貫穿美國多個產業鏈，且滲透到中小企業及創客之中，“再工業化”正實現產業體系的系統性升級。德國工業4.0強調信息網絡與工業生產系統的融合，使產品與設備、工廠內部縱向環節、工廠之間通過物理信息系統融合為一個整體，實現工廠智能化、生產智能化、物流智能化，工業大數據作為關鍵技術得到廣泛應用。“中國制造2025”著眼于緊抓產業革命機遇，其中亦將工業大數據作為推動變革的重要力量。相比之下，雖然我國互聯網大數據技術比較成熟，但智能制造水平相對落后，工業大數據技術發展、應用尚處于起步階段。國內外在工業大數據的內涵、范圍、技術標準及采取何種發展模式方面并沒有統一標準。對杭州而言，利用發展初期的市場機遇，搶占市場先機勢在必行。

二 工業大數據促進杭州智能制造發展的優勢分析

（一）杭州企業外部互聯網大數據相對成熟

2015年、2016年，杭州信息經濟增加值增長率分別為25%、22.8%，特別是云計算與大數據行業增長迅猛，增長率分別高達29.6%、28.2% , 2016年信息（智慧）經濟發展對GDP增長貢獻率超過50%。杭州在電子商務、旅游、醫療等服務業大數據方面發展迅速，并重點打造了擁有云計算、數據挖掘能力的凱利稅鴿、金電聯行、市民寶等大數據企業或平臺，工業大數據外部基礎條件較為成熟。其中，阿里巴巴推出的數加平臺具有代表性意義，它可提供大數據計算、數據分析及數據應用等多項服務，為企業和開發者提供了完整而強大的數據平臺。目前，這種基于互聯網的大數據平臺已具備向制造業企業提供服務的能力，融合趨勢越來越明顯。如數據平臺的“新制造解決方案”融合云計算、大數據能力，致力于以數據驅動產業升級、提高產能、降低成本，釋放工業設備數據潛能。

（二）杭州已形成一批實力雄厚的工業大數據相關服務機構

杭州制造業同電子商務、云計算與大數據、軟件與信息服務、智慧物流、數字內容等融合發展趨勢明顯，充分顯現出集聚效應。一方面，面向制造業的相關服務企業不斷壯大，成為工業大數據產業、技術發展的重要推動力量。中電海康、華三通信、大華技術等企業的主營業務收入已經超過100億元，浙大中控、力太科技等十幾家物聯網技術服務型企業已成功為眾多制造企業提供技術改造升級服務。其中，力太科技專注于工廠物聯網制造系統，2011年投入產業化推廣應用后，已成功服務于省內外幾十家企業，從其提供服務的效果來看，在推動智能工廠建設中，通常能使企業效率提高30%左右。另一方面，工業大數據平臺發展迅速，新型業態在逐步探索中。“浙江省大數據應用技術產業聯盟”依托杭州泰一指尚科技有限公司成立，錢塘大數據交易中心是全國首家可智能定制的工業大數據資訊服務平臺，致力于“產業+金融+大數據”的協同發展，對工業大數據交易、定價、金融等服務進行了積極探索。

（三）杭州已經形成一批基于數字化、工業互聯網的智能制造企業

杭州創造性地提出發展工廠物聯網，把物聯網技術在制造業中的應用作為實現智能制造的重要基礎和突破口，并逐步推廣工業互聯網，在研發設計協同化、生產過程智能化、能源管控集成化、服務模式延展化、個性化定制等五個方面開展試點、示范工作。兩年來已有200多家企業實施了工廠物聯網、工業互聯網改造，為進一步與工業大數據融合創造了條件，而在這一過程中形成的相關標準有望上升為國家標準。經部門調研發現，開展“生產過程智能化”項目的企業，實施后效果明顯，勞動生產率提升20%以上的企業有30余家，設備利用率提升20%以上的企業有8家，庫存率降低20%以上的企業有10家，產品合格率平均提升了3.32個百分點，效率顯著提高的同時成功起到了示范帶動作用，一批基于數字化、工業互聯網的智能制造企業開始走在全國前列。其中，安防產業集群成為國家級產業集群，行業前三位的企業均在杭州，部分領域占領了產業鏈頂端。海康威視等一批企業成為省級大數據產業應用示范平臺，而大洋生物的能源管控項目、春風動力的服務模式延展化項目、迪安派登柔性化生產項目也均成為各領域的典型代表。

（四）杭州制造業企業數量龐大，為工業大數據發展提供充足樣本

杭州經濟得益于中小企業的發展，其中制造業企業數量眾多。2015年，杭州規模以上制造業企業數量為5951個，青島、武漢則分別為4790個、2498個。中小型企業在對接工業大數據產業及技術過程中軟硬件升級相對比較靈活，更多的企業數量可以為工業大數據提供充足的樣本及更多可能的創新點。從調研情況來看，經過兩年的工廠物聯網和工業互聯網改造試點示范工作，各類企業運用互聯網及工業大數據開展業務的積極性得到顯著提高。

三 工業大數據促進杭州智能制造發展的難點分析

（一）云計算與大數據發展迅速，但在工業經濟領域尚未充分發揮作用

2013～2016年，杭州規模以上工業企業增加值增長僅為8%、8.9%、5.4%、5.6% ，近兩年甚至有下降趨勢，這和信息經濟尤其是云計算與大數據產業發展的迅猛勢頭并不相匹配。杭州信息（智慧）經濟在工業經濟領域尚未能充分發揮作用，相關技術在工業經濟領域尚未得到普及應用，產業價值鏈的重心仍在制造環節。對4000余家制造業企業的調查結果印證了這一點。這些企業中“工業1.0”“工業2.0”“工業3.0”多個發展階段并存，總體上大而不強、技術不足、信息化水平低下，大多數企業尚在全面數據化和建立齊備數據標準階段。

（二）制造業部分領域全國領先，但工業大數據關鍵硬件及技術無法自足

一是杭州制造業基礎不強。與青島等城市相比，缺少本土大型企業，缺少工業大數據應用的大型標桿性企業。杭州市裝備制造業總量已占全部工業的1/3強，其中以智能裝備為核心的高端裝備制造業明顯不足，高端數控裝備大量依賴進口，產業整體競爭力偏弱。此外，數字安防、通信設備、物聯網等制造業細分領域產業規模雖全國領先，具有一定競爭力，但缺少具有全球影響力的企業。二是工業大數據發展所急需的硬件相關產業缺乏。杭州在集成電路、平板顯示、數字終端、計算機和高端服務器等領域的布局滯后，核心部件和關鍵技術缺乏，產業主導力不強。工業互聯網、工業大數據嚴重依賴的伺服系統、智能傳感器、嵌入式控制芯片等關鍵部件和技術主要依賴進口，產業鏈自主自足能力明顯不足，“兩化”融合處于以局部應用為主的初級階段。

（三）制造業企業級數據尚待整合挖掘，裝備數據基礎尚待加強

一是企業數據整體上尚未真正形成“數據資產”。杭州大部分大中型制造業企業擁有ERP、CRM、SCM等多套管理系統，管理數據相對較為完備，但多數企業在這方面仍停留在簡單運用階段。而企業數據只有經過系統的整合，并經過互通、挖掘形成“數據資產”才能真正發揮價值。二是裝備數據基礎尚不牢固，生產活動數字化、網絡化、智能化起點較低。杭州制造業總量規模處于國內先進地位，但企業間生產力水平差異極大，一部分大企業已經基本實現了自動化生產并向智能制造方向邁進，但相當部分的中小企業仍處于機械化初級階段。杭州工業經濟整體正在較低的起點上實現信息化、智能化，這種低起點在數據、系統的標準化拓展及大數據整合發掘方面形成了障礙。

（四）制造業企業內外部數據互通應用不足，智能系統效能難以發揮

一方面，部分制造業企業缺乏與外部互聯網數據對接的觀念、技術或渠道。多數企業僅把內部業務平臺數據、客戶數據和管理平臺數據作為大數據應用的主要來源，且從近年來連續推動的工廠物聯網和工業互聯網試點項目中可看到，真正能做到企業內外數據融合的項目較少，企業決策更多依賴傳統模式。另一方面，部分有能力提供大數據技術與服務的企業存在資源閑置。調查發現，一些非制造類企業通過原有業務數據的積累及對互聯網大數據的技術處理，獲得足可以指導制造業企業研發設計與生產制造的知識，但由于信息安全、觀念保守等原因無法同制造業企業對接，數字資產價值難以實現。這種內外難以互通的局面導致部分制造業企業的智能化改造未能全部發揮效用。如蕭山某服裝企業在個性化、柔性化智能生產改造后，生產能力大幅提升，可由于和外部互聯網數據缺乏對接、商業模式與消費者習慣磨合匹配滯后，導致訂單量不足，智能生產優勢無法完全發揮。

四 工業大數據促進杭州智能制造發展路徑及對策分析

（一）工業大數據促進杭州智能制造發展路徑思考

基于互聯網經濟發展的經驗，必須注意在大數據廣泛應用的前景下，工業大數據相關服務企業、制造業企業同樣會出現“贏者通吃”的競爭局面。杭州必須在較低起點的制造業基礎上爭取在高端領域占有重要地位，實現跨越式發展。基于以上邏輯，杭州推進制造業企業高端化、智能化的路徑可總結如下。

1．強化工業大數據技術服務端供給能力建設

相較于制造業本身，工業大數據服務及技術具有很強獨立性，其發展程度并不完全依賴于工業。依托杭州優勢技術資源條件，采用“政府引導+市場主導”的模式推進杭州工業大數據服務平臺、服務企業建設，以開放、流通、應用為基本取向盤活大數據資產是關鍵所在。

2．快速形成工業大數據發展的企業需求驅動力

通過大力宣傳，消除企業將信息經濟與實體經濟對立起來的誤區，使企業充分認識云計算和大數據、電子商務、移動互聯網對于發展智能制造的重要性，激發制造業企業的需求潛力，而這將是工業大數據發展的根本性動力。

3．以全產業鏈視角加快布局工業大數據關鍵領域

一是全面推進工廠物聯網改造，加快工業互聯網的推廣應用，強化互聯網與制造業企業的融合，為工業大數據在智能制造領域的應用奠定基礎，并進一步推進研發設計、生產制造、企業管理、模式創新的融合式發展。二是全力推進關鍵領域技術突破。大數據產業鏈各環節的特點是具有高度的技術相關性，只有掌握核心領域、核心技術、核心模式，才有可能形成自主可控的技術架構，才能夠成功地向產業鏈兩端延伸。杭州應借助已有互聯網大數據的良好基礎，實現工業大數據關鍵領域突破，形成在產業鏈中不可替代的位置。

（二）工業大數據促進杭州智能制造發展對策建議

工業大數據產業、技術及其與制造業的融合發展并沒有固定模式，國內外在這一領域均處于探索階段，因此超前思維、提前布局是相關政策、規劃必須考慮的原則。

1．強化產業發展頂層設計

一是建議推進工業大數據發展地方立法。目前，國家層面尚未制定大數據相關法律，其健康發展缺乏根本性制度保障。杭州作為互聯網與大數據發展較為突出的地區，著眼于開放、標準、服務、安全、共享等方面的頂層制度規范對其顯得尤為重要，可考慮通過地方立法促進該產業的發展，同時避免加速期野蠻生長帶來的負面影響。二是深化基于大數據理念、技術的體制改革。大數據在推動杭州市政府簡政放權、優化服務等方面取得了卓越成效，建議進一步通過體制改革，消除諸如“部門墻”等問題以反向促進工業大數據產業發展。

2．強化政策手段的精準性

以工業大數據平臺、技術服務企業、制造業企業智能化改造為重點領域，政策制定上側重對自主創新、共享、整合等方面的關注。以制造業企業工業互聯網的重大項目為抓手，積極推動企業利用云服務和互聯網大數據。以技術研發、人才培養、新興業態培育為落腳點，加大對工業大數據產業關鍵環節技術研發、業態創新的支持。緊抓新一輪產業轉移、技術創新的窗口期，加大對芯片、感應裝備、集成電路等制造企業的扶持、引進力度，為杭州工業大數據、智能制造發展提供硬件支持。

3．逐步推進消除制造業數據孤島

鑒于數據問題的敏感性，杭州應按照先易后難、先外圍后核心的順序，同時堅持基礎工作與高端技術協同并進的原則逐步消除數據孤島。一是按《杭州市智慧經濟促進條例》的要求組織推動全社會信息數據共享和開放；二是在政府數據層面，創新管理方式，以“企業服務綜合數據庫”為基礎深化公共服務領域數據開放與市場化利用；三是在制造業企業數據層面，按照企業內部、企業與互聯網、行業間、企業間的順序，通過開展試點、示范，支持數據交易模式創新，以市場化手段消除數據壁壘。

4．依托現有數據平臺打造工業大數據神經網絡

在消除數據孤島基礎上，促進錢塘大數據交易中心等現有平臺盡快形成可復制的大數據服務制造業標準模式，通過交易的活躍及示范作用進一步激發制造業企業的需求。有重點地推進平臺與企業對接，促進企業數據、互聯網數據、專業服務企業數據的相互融合，拓展決策支持、數據加工、交易撮合、產業金融等云服務功能，實現大數據服務定制化，進一步把服務平臺打造成工業數據大腦，形成平臺與企業通暢的神經網絡。

5．積極參與推進工業大數據標準化工作

對于工業大數據產業，標準化可以提升其市場控制及延伸能力，在這一領域進程中，杭州應占有重要位置。一是借鑒貴州成立大數據標準化技術委員會等做法，形成頂層設計的帶動效應，同時充分利用杭州制造業企業數量多且進行相應改造的企業量多面廣、行業門類齊全的特點，積極搭建企業與政府互動平臺，在工業大數據服務制造業的基礎、技術、應用、管理等方面形成代表性且具有普遍意義的“杭州標準”；二是要關注并積極參與國家層面標準化工作，推動現有杭州先進做法“國標”化，掌握在這一領域的話語權。

6．以效率為核心推動制造業服務化

杭州制造業服務化趨勢明顯，一是應重點支持應用工業大數據的柔性生產系統的開發或引進，重點支持利用大數據實現業務重組及流程優化的企業項目，為服務化發展奠定基礎；二是重點支持制造業企業與生產性服務企業利用大數據技術進行資源、業務整合的項目，通過深度合作發展企業全產業鏈業務能力；三是重點支持以工業大數據為基礎為客戶提供關鍵環節或整體解決方案的企業項目，占領制造業服務化高端市場。

參考文獻

中國電子技術標準化研究院、全國信息技術標準化技術委員會大數據標準工作組主編《工業大數據白皮書（2017版）》, 2017年2月。

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杭州市政府研究室課題組：《杭州工業大數據應用服務平臺的建設思路》,《杭州科技》2016年第5期。

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《杭州市智慧經濟促進條例》, 2015年8月27日杭州市第十二屆人民代表大會常務委員會第三十次會議通過，2015年9月25日浙江省第十二屆人民代表大會常務委員會第二十三次會議批準。

（責任編輯 方晨光）