新基建下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈評估與安全預警

段浩 徐夢

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對中國制造業(yè)新一輪競爭提升具有重要基石作用，擁有巨大發(fā)展前景，但在全鏈條產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系構(gòu)建等方面還存在顯著短板，亟須做好工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的安全性評估與預警，為中國制造向“中國智造”轉(zhuǎn)型升級提供全方位支撐。

黨中央、國務院多次強調(diào)加快推進新型基礎設施建設。在當前疫情沖擊與產(chǎn)業(yè)鏈承壓的雙重挑戰(zhàn)下，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的“數(shù)字新基建”成為當前經(jīng)濟穩(wěn)增長的重要抓手，并將打造成為新工業(yè)革命的關鍵設施，對中國制造加速向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級產(chǎn)生全方位、深層次、革命性影響。

在國家政策引導和市場需求驅(qū)動下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)乘著新基建的“風口”駛?cè)肟燔嚨馈＝刂?020年4月底，全國27個?。▍^(qū)、市）發(fā)布了地方工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展政策文件。據(jù)預測，2020年，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模將達3.1萬億元，同比實際增長約為 47.9%，占GDP比重為2.9%，同時可帶來約255萬個新增就業(yè)崗位，形成對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的巨大帶動。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對中國制造業(yè)新一輪競爭提升具有重要基石作用，擁有巨大發(fā)展前景，但在全鏈條產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系構(gòu)建等方面還存在顯著短板，亟須做好工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的安全性評估與預警，為中國制造向“中國智造”轉(zhuǎn)型升級提供全方位支撐。

產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)發(fā)育度評估

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈包含上游的設備和網(wǎng)絡，中游的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和軟件，下游的應用以及貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全。

根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截至2020年4月底，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)數(shù)量約為1012家，覆蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)領域。其中，工業(yè)企業(yè)約占31.98%，信息網(wǎng)絡企業(yè)約占54.80%，信息通信安全企業(yè)約占13.22%。

從企業(yè)區(qū)域分布來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展態(tài)勢顯著。以東部沿海省份分布最為集中，北京市、上海市、廣東省三地居首，累計占51.90%，遼寧、山東、湖南等地工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)集聚度也較為靠前。

從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)構(gòu)成關系來看，工業(yè)設備是生態(tài)數(shù)據(jù)終端入口，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡是神經(jīng)網(wǎng)絡，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是生態(tài)核心，工業(yè)軟件是承上啟下數(shù)據(jù)應用的關鍵，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用是價值兌現(xiàn)的載體，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全是生態(tài)體系保障。

設備和邊緣計算

邊緣計算讓工業(yè)數(shù)字化裝備、工控設備、傳感設備成為數(shù)據(jù)的入口，通過大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)基礎。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設備覆蓋領域全面，包括工業(yè)機器人、數(shù)控機床、增材制造、智能儀器儀表、工業(yè)控制、工業(yè)傳感、邊緣計算設備等。但該環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)育不完善，起步較晚，缺乏國際性領軍企業(yè)。

2019年全球十大數(shù)控機床制造商德、日、美企業(yè)三分天下，中國企業(yè)無一上榜。全球工業(yè)機器人市場，發(fā)那科、安川電機、ABB、庫卡等日本和歐洲企業(yè)遙遙領先。工業(yè)控制領域，95%中高端 PLC 市場、50%以上的 DCS 市場被跨國公司壟斷;國產(chǎn)化的工控自動化核心部件產(chǎn)品僅占35%的市場份額。總體看，歐美日等工業(yè)發(fā)達國家制造企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、自動化水平較高，壟斷了全球工控設備和通信協(xié)議，中國在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設備領域還需奮起直追。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡由工業(yè)通信網(wǎng)關、物聯(lián)網(wǎng)模組、交換機、光纖接入設備等網(wǎng)絡設備，工業(yè)無線、專線、云計算等網(wǎng)絡服務，以及標識解析體系構(gòu)成。

全球IaaS寡頭競爭格局基本確定，美國主導全球IaaS生態(tài)演進，擁有亞馬遜AWS、微軟Azure、谷歌、IBM等領導廠商。中國得益于阿里、華為、騰訊等領軍企業(yè)在IaaS層的布局，成為僅次于美國廠商的第二梯隊。根據(jù)Gartner發(fā)布的2019云計算市場數(shù)據(jù)報告，阿里云僅次于亞馬遜AWS、微軟Azure，排名全球第三、亞太第一，騰訊云、華為云等廠商超高速增長，分別位居全球第五、第六位。

但是我國制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化基礎薄弱，發(fā)展不平衡、不充分的問題突出，少量企業(yè)開始步入數(shù)字化階段，廣大中小企業(yè)仍處于由機械化到自動化的2.0階段。工業(yè)網(wǎng)絡標準、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)基本被外商掌控，且標準眾多，互通性差。工廠外網(wǎng)絡主要依托公共互聯(lián)網(wǎng)，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)高安全、高實時和高可靠的要求。同時，IPv4資源枯竭，也無法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的海量地址需求。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)業(yè)涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域各個環(huán)節(jié)，通過監(jiān)測預警、應急響應、檢測評估、攻防測試等手段確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)健康有序發(fā)展，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展意義重大。

當前，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全隱患突出，線上線下的融合使得網(wǎng)絡安全威脅和風險從虛擬網(wǎng)絡空間向現(xiàn)實物理世界蔓延擴散。公共互聯(lián)網(wǎng)病毒、木馬、高級持續(xù)性攻擊等網(wǎng)絡威脅向制造、金融、交通、能源等關系國民經(jīng)濟命脈的重要領域傳導滲透。在市場和政策雙重驅(qū)動下，中國網(wǎng)安、360、天融信、奇安信、安天科技等國內(nèi)廠商工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全相關產(chǎn)品線日益完備。但從全球網(wǎng)絡安全企業(yè)競爭格局來看，全球百強企業(yè)中美國有55家，我國僅有17家，且規(guī)模較小;在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全關鍵技術(shù)攻關及產(chǎn)業(yè)化應用方面仍有巨大提升空間。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和工業(yè)軟件

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化需求，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務體系。工業(yè)軟件將特定工業(yè)場景下的經(jīng)驗知識以數(shù)字化模型或?qū)I(yè)化軟件工具的形式積累沉淀下來，主要包括研發(fā)設計、生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理三大類。當前，工業(yè)軟件正從本地部署的復雜系統(tǒng)軟件向云化輕量化應用軟件轉(zhuǎn)變，基于平臺的工業(yè) APP 成為工業(yè)軟件新形態(tài)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與工業(yè)軟件共同構(gòu)成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的核心環(huán)節(jié)。

在國家政策大力支持下，近兩年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)量實現(xiàn)了快速發(fā)展。制造業(yè)、工業(yè)軟件服務商、工業(yè)設備提供商、信息通信企業(yè)四類主體布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。截至2019年年底，我國建成了近100家具有一定區(qū)域、行業(yè)影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，重點平臺平均設備連接數(shù)65萬臺，平均工業(yè)APP數(shù)量突破1650個，平均注冊用戶數(shù)超過50萬，平均活躍開發(fā)者人數(shù)3800人。與國際主流工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相比，我國平臺數(shù)量實現(xiàn)趕超，但在以下三方面還存在顯著差距：一是美德工業(yè)know-how和設備數(shù)字化基礎優(yōu)于中國;二是工業(yè)技術(shù)知識薄弱，工業(yè)機理、工藝流程、模型方法等積累不足;三是算法庫、模型庫、知識庫等微服務提供能力不足。

工業(yè)軟件是我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心痛點。美、德等壟斷了傳統(tǒng)的工業(yè)軟件市場，擁有GE、Oracle、西門子、SAP等工業(yè)軟件巨頭，形成了完整的開發(fā)者社區(qū)和海量開發(fā)者。中國高端 CAD、CAE、MES、PLM 等工業(yè)軟件市場被SAP、西門子、達索等國外廠商壟斷。CAE仿真軟件，美國ANSYS、ALTAIR等公司占據(jù)95%以上的市場份額。生產(chǎn)管理類工業(yè)軟件，德國SAP、美國ORACEL公司占有高端市場，用友、金蝶等國內(nèi)企業(yè)起步于中低端市場。生產(chǎn)控制軟件領域被西門子、施耐德、GE、羅克韋爾等國外巨頭占據(jù)，寶信、石化盈科等國內(nèi)軟件企業(yè)只在電力、鋼鐵冶金和石化等細分領域爭得一席之地。

產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新力評估

全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專利布局

據(jù)統(tǒng)計，2000年至2018年，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的專利技術(shù)集中布局在美國、中國，其中美國占48%，中國占25%，合計占全球的73%。美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新能力對全球其他國家和地區(qū)形成壓倒性競爭優(yōu)勢，中國在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)方面奮起直追，后來居上，逐步拉開了同日本、德國的領先差距。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)專利布局

在全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專利申請人TOP10排名中，IBM、Microsoft、Oracle、Siemens、Salesforce等美國、歐洲領軍企業(yè)占據(jù)明顯優(yōu)勢，中國企業(yè)持有專利數(shù)量普遍相對較少，僅有華為躋身全球前十。

在中國積極布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專利的TOP10申請人中，IBM、Microsoft、Siemens位居前三，表明跨國巨頭對中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場極為重視。本土申請人中，國家電網(wǎng)、華為和中興工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專利布局處于領先位置，中科院和浙江大學等科研院校也躋身于我國前十。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)細分領域?qū)＠季?/p>

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關專利申請總量位列全球第二，主要以網(wǎng)絡互聯(lián)、工業(yè)云領域為主，網(wǎng)絡標識解析關鍵技術(shù)專利申請量也快速增長。

截至2018年，網(wǎng)絡互聯(lián)關鍵技術(shù)專利全球共16464件，主要為現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、OPC/OPCUA和時間敏感網(wǎng)絡（TSN）。2018年，我國現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、OPC/OPCUA的專利申請量占全球比例分別為60%、58%、57%，均居全球第一位;時間敏感網(wǎng)絡（TSN）專利量占全球比例為19%，居第五位，還存在較大的上升空間。

網(wǎng)絡標識解析關鍵技術(shù)專利量整體較少，截至2018年，網(wǎng)絡標識解析專利全球共913件。關鍵技術(shù)領域包括對象名解析服務（ONS）、Handle、對象標識符（OID）和物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一物品編碼（Ecode）。ONS新增專利主要集中在美國和中國兩個國家，我國占比達14%，全球第二。Handle技術(shù)專利美國占全球的65%，2018 年我國申請量僅新增7件，占全球比例的5%。OID 技術(shù)專利申請量美國第一，我國位列第二，2018年申請了 42 件，占全球?qū)＠偭康?23%。Ecode專利屬于我國主導完成的標準，累計申請專利28件，全球其他國家僅有美國申請1件，WO申請1件。

工業(yè)云關鍵技術(shù)專利整體呈現(xiàn)上升趨勢，截至2018年，全球?qū)＠窟_到36770件。其中，中國邊緣計算/云計算專利量達783件，僅次于美國，占比全球31%，排在第二位;中國平臺即服務（PaaS）技術(shù)專利總量達3164 件，占全球比例11%，位列第三;多租戶技術(shù)專利占全球比例的15%，位列第二。

總體來看，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)新增專利申請較為活躍，近年來創(chuàng)新力得到顯著提升。但除華為、中興、國家電網(wǎng)等少量企業(yè)外，領軍企業(yè)偏少，產(chǎn)業(yè)化不足，技術(shù)競爭力仍落后于美國。

產(chǎn)業(yè)鏈市場競爭力評估

全球市場分析

根據(jù)賽迪顧問的分析，2018年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達到8059.1億美元，同比增長5.5%。其中，硬件與網(wǎng)絡產(chǎn)品市場占比最大，規(guī)模達到4017.1億美元，占比達49.8%;其次是工業(yè)軟件與平臺市場，規(guī)模達到3892.9億美元，占比達48.3%;最后是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全市場，規(guī)模達到149.1億美元，占比達1.9%。

中國市場分析

2018年，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)?？偭窟_到5358.9億元，同比增長13.8%。其中，硬件設備產(chǎn)品占比仍居首位，市場規(guī)模為2081.4億元，同比增長8.0%;其次為工業(yè)軟件，保持較高增長速度，同比增長16%，市場規(guī)模1678.4億元;工業(yè)通信市場穩(wěn)定增長，市場規(guī)模達到1233.8億元;工業(yè)云平臺爆發(fā)式增長79.5%，市場規(guī)模318.9億元;安全市場增長30%，規(guī)模達到46.4億元。

與全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場結(jié)構(gòu)相比，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場結(jié)構(gòu)“偏硬”，硬件設備和工業(yè)通信占比較高，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全、工業(yè)軟件、平臺等領域市場規(guī)模比重還有較大提升空間。

資本活躍度評估

從總體趨勢來看，據(jù)IT桔子數(shù)據(jù)，2007—2019年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資本活躍度整體呈現(xiàn)上升而后下降的勢態(tài)，在2017年投資金額達到了頂峰，高達2996億元。隨著對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重視，未來資本活躍度將更進一步。

結(jié)構(gòu)分析上看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡和工業(yè)數(shù)字化裝備領域無論是在投資事件數(shù)量還是在投資金額量上，都位列前三。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺領域投資數(shù)量占比高達41.79%，投資金額占比高達50.55%。

安全預警及建議

安全性評估結(jié)論

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷著市場規(guī)模、核心技術(shù)專利、投融資的快速增長，在全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的地位和比重持續(xù)上升。但在產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)上還存在顯著差距，高端工業(yè)軟件、數(shù)字化裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全等“缺鏈”“弱鏈”環(huán)節(jié)需要盡快補足，工業(yè)知識、模型方法、工業(yè)數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)配套資源亟待進一步提升。

預警及建議

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新活躍、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展。應發(fā)揮好我國市場廣闊、應用場景豐富、工業(yè)體系完備和信息技術(shù)創(chuàng)新活躍的優(yōu)勢，立足現(xiàn)實基礎和實際需求，加快構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈全鏈條生態(tài)體系，支撐傳統(tǒng)經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動中國制造高質(zhì)量發(fā)展。

一是聚焦重點領域，打牢基礎，突破短板。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟呈現(xiàn)較好的發(fā)展勢頭，產(chǎn)業(yè)鏈完整性和競爭力同國際先進水平還有差距。需要加快建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)體系，瞄準“卡脖子”領域集中力量攻關。補足高端工業(yè)軟件、邊緣計算等產(chǎn)業(yè)短板，提升工業(yè)控制、數(shù)控機床等數(shù)字化裝備基礎能力，推動形成技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應用互促互進的良好局面。

二是平衡安全與發(fā)展，筑牢安全防線。相比于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)安全，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護對象擴大，安全場景更豐富;網(wǎng)絡安全和生產(chǎn)安全交織，安全事件危害更嚴重。需要安全與發(fā)展同步推進。需要加快建成覆蓋國家、地方、企業(yè)三級的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)防控體系，同時鼓勵支持安全企業(yè)面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加強安全技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品服務創(chuàng)新，提升安全技術(shù)產(chǎn)業(yè)支撐保障能力。

三是完善多方政策保障，營造良好環(huán)境。從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模來看，當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開局良好，正處于成長上升階段，建議進一步加大財政投入力度，鼓勵支持更多社會資本進入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域，用好減稅降費優(yōu)惠政策，充分調(diào)動企業(yè)積極性，釋放市場活力。完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)法規(guī)政策體系，營造健康有序發(fā)展環(huán)境。加強人才培養(yǎng)，打造產(chǎn)學研用協(xié)同發(fā)展模式。