工业互联网的基本要素和作用机制在图4中,高度类似于智能制造,数字孪生、CPS都同时存在。但是不同之处在于,智能制造聚焦于制造领域,以智能工厂为单元,其所联接的终端以企业(不限于本地)边界内部的设备和在制品为主;而工业互联网的联接范围从一开始就不局限于企业边界,而是以价值链甚至是以价值网作为起点,直面“三大”需求,联接企业内外部要素,特别是在用工业品,向基于云的新价值链网发展:1.超越时空限制,打破原有相对封闭和固化的工业系统格局,以相对离散的形态更广泛、轻灵地联接机器、原材料、控制系统、信息系统、产品、数据以及人的业务活动等工业要素(图4中物理要素有些已经不在原有方框内),优化配置工业资源;2.打造支撑制造资源泛在联接、弹性供给、高效配置的工业互联网平台,构建基于海量工业大数据采集、汇聚、分析的服务体系[7],形成新工业生态;3.基于对工业大数据的分析结果,洞察物理世界过去一直发生、但是无法观测到的物理活动细节,由此而更好地集成工业场景的实况信息,做好研发、生产、服务与管理决策;4.工业互联网不断促进硬件/软件捆绑功能解耦,促进传统工业软件解构,基于微服务和云架构而重构为工业APP,因此,在赛博空间就不再是与物理设备完全精确映射的数字孪生体,而是将原有数字孪生体打散后重组、重构,建立了新型联接关系的数字孪生体。具有新型联接关系且离散度较高的数字孪生体在泛在联接、高效协同方面更为出色,在优化配置工业资源方面更加容易,让大范围管控和优化“系统之系统(SoS)”、实现超大型企业的精细化运营成为可能。在对工业互联网的内涵理解上,赛迪研究院和工业互联网研究院也提出了“三全”的思路:全要素,全产业链,全价值链。虽然术语和解读有所不同,但是都是在试图突出工业互联网基于云的新价值链网,各方对工业互联网基本内涵的理解上总体上是趋于一致的。内涵:优化配置工业资源;实质:基于云的新价值链网,构建新工业生态。 六.四个术语的相互比较
在分析了四个术语的内涵、实质和主要特征之后,不难看出,数字孪生、赛博物理系统、智能制造、工业互联网四个术语,在发展上一脉相承,在内涵和实质上有不少共同点,但是也有明显区别。共同点:四个术语都是由物理空间的物理实体与其在赛博空间映射出来的数字孪生体两大部分基本要素组成,都属于新工业革命的活动内容,都可以给企业带来新技术、新模式和新业态。作为一种基础通用技术,这两年数字孪生的研究备受业界重视;差异点:在内涵/实质上则是各不相同。数字孪生主要是在赛博空间对物理实体与业务流程等现实对象进行映射、仿真、优化和数据支持等数字形态传承类的活动,重在数字体验,以期最大幅度地通过优化数字孪生体而提升物理世界的材料、时间、能量、人力等作业效率与质量;数字孪生体与物理实体相融合,引入控制功能形成智能闭环后,形成了CPS,强化了对物理实体的形和态的精准控制;多个多级别的CPS彼此互联而构建了智能工厂,基于企内链、价值链、价值网络完成特定领域的工业要素集成与制造管控,优化配置制造资源,形成新制造生态;工业互联网则是将智能制造系统进一步离散化、解构与重构,实现海量工业要素的泛在联接,超越企业边界管控物理设备(特别是在用品),在更大的范围内优化配置工业资源,形成新工业生态。这是一种由企业内到企业外,由在制品到在用品,由价值链网到新价值链网,由新制造生态到新工业生态的数字化转型过程。表1列出四个术语之异同以及从左到右的数字化转型升级过程。