重构：数字化转型的逻辑

　　本书从理论与实践、技术与经济、宏观与微观、国际与国内等不同视角，系统回答了智能制造、两化融合、工业4.0、工业互联网等一系列新概念、新战略是什么、为什么、如何看、怎么干，全面阐释了 ICT 推进制造业等实体经济转型的内在机理，深入分析了数字化转型的技术逻辑、经济逻辑和商业逻辑，概括成一句话那就是，在数据+算法定义的世界中，以数据的自动流动化解复杂系统的不确定性，优化资源配置效率。并提出在全球数字化转型大背景下技术、产业变革的方向和趋势。

安筱鹏：1973年生，2003年毕业于东北财经大学，获经济学博士学位，中国信息化百人会执委。

安筱鹏博士先后就职于大学、研究院所和中央部委，多年来一直从事信息技术产业及信息化领域的技术、产业研究和公共政策制定工作。

作为国内经济学领域比较懂信息技术、信息技术领域比较懂经济学的专家，安筱鹏博士基于全球数百家家领军企业的深度访谈调研，穿梭在企业数字化转型的技术、产业、经济、商业、政策的多维场景中，从大视野、多视角、多主体的维度去重现、观察、审视这场大变革，给你娓娓道来企业数字化转型的逻辑。

　　【前言】

　　伴随着新一代信息通信技术的持续创新和渗透扩散，新一轮工业革命正在全球范围孕育兴起，制造业正迈向体系重构、动力变革、范式迁移的新阶段，加速向数字化、网络化、智能化方向延伸拓展，万物互联、数据驱动、软件定义、平台支撑、组织重构、智能主导正在构建制造业的新体系，它也成为了全球新一轮产业竞争的制高点。

　　制造业正迈向体系重构的新阶段。工业革命 300 多年来，从机械化、 电气化、自动化到智能化，技术变革是永恒的主题，在新一轮产业革命背 景下，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息通信技术与制造 业加快融合发展，正在全方位重构制造效率、成本、质量管控新体系，全 方位重塑制造业的生产主体、生产对象、生产工具和生产方式。第一， 谁来生产（Who）在变。生产主体从生产者向产消者（Prosumer）演进， 个性化定制模式的兴起让消费者全程参与到生产过程中。

　　第二，生产什么（What）在变。伴随着万物互联时代的到来，生产对象从功能产品向智能 互联产品演进，可动态感知并实时响应消费需求的无人驾驶、服务机器人 等智能化产品的商业化步伐不断加快。

　　第三，用何工具（Which）在变。信息技术革命使得工业社会传统的以能量转换为特征的工具被智能化工具 所驱动，形成了智能工具——具备对信息进行采集、传输、处理、执行的 工具。当前，数字化技术使劳动工具加速智能化，生产工具从传统的能量 转换工具向智能工具演进，3D 打印、数控机床、智能机器人等智能装备快速涌现。

　　第四，如何生产（How）在变。伴随着新一代信息技术的发展， 实体制造与虚拟制造加速融合，推动生产方式从传统制造的“试错法”到 基于数字仿真的“模拟择优法”转变，构建制造业快速迭代、持续优化、 数据驱动的新生产方式。第五，在哪生产（Where）在变。网络化协同制造、 分享制造等制造业新模式推动生产地点从集中化走向分散化，跨部门、跨 企业、跨地域的协同成为常态，尤其是分享制造的发展，构建起了检测、 加工、认证、配送等制造能力标准化封装、在线化交易的新体系，推动制造能力在全社会范围内进行协同。

　　制造业正迈向动力变革的新阶段。新一代信息通信技术尤其是大数据 技术的发展，驱动制造业迈向转型升级的新阶段——数据驱动的新阶段，可以从三个方面来理解。

　　第一，资源优化是目标。新一代信息通信技术与 制造业融合主要动力和核心目标，就是不断优化制造资源的配置效率，就 是要实现更好的质量、更低的成本、更快的交付、更高的满意度，就是要 提高制造业全要素生产率。

　　第二，数据流动是关键。新一代信息通信技术 是如何优化制造资源配置效率的？信息流是如何带动技术流、资金流、人 才流、物资流的？关键是数据流动，即能够把正确的数据在正确的时间以正确的方式传递给正确的人和机器，把数据转化为信息，把信息转化为知 识，把知识转化为决策，以应对和解决制造过程的复杂性和不确定性等问 题，提高制造资源的配置效率。

　　第三，工业软件是核心。数据如何转化为 信息，信息如何转化为知识，知识如何转化为决策，其背后都有赖于软件，软件本质上是人类隐性知识显性化的载体，是一套数据自动流动的规则体系，把数据转变为信息，把信息转变为知识，把知识转变为决策，不断优化资源的配置效率，全面提升全要素生产率，激发经济创新活力、发展潜力和转型动力，培育基于数据驱动的新动能。

　　制造业正迈向范式迁移的新阶段。制造范式指在一定时期、在特定技术条件下对制造业价值观、方法论、发展模式和运行规律的认识框架。新 一代信息通信技术和制造业的融合发展，正在带来范式的迁移，人类认识和改造世界的方法正从传统的理论推理、试验验证向模拟择优和大数据分析转变。

　　第一，理论推理法。以牛顿定律、爱因斯坦相对论为代表的理论 推理法是人类认识世界最根本的方法，该方法在 19 世纪末发展到极致，理 论推理法以“观察 + 抽象 + 数学”为关键要素，依赖于少数天才科学家， 具备严密的逻辑关系，是试验验证和模拟择优的基础。

　　第二，试验验证法。以爱迪生发明灯泡为代表的试验验证法在 16 世纪文艺复兴开始萌芽，20 世纪伴随着工业化进入鼎盛时期，试验验证以“假设 + 试验 + 归纳”为关 键要素，依赖于设备材料的高投入，试验过程大协作、长周期，验证结果 直观。

　　第三，模拟择优法。以波音 777 研发为代表的模拟择优法兴起于 20 世纪 80 年代，以“样本数据 + 机理模型”为关键要素，依赖于高质量机理 模型的支撑，投入少、周期短。和传统的“试错法”相比，依托基于模型 的产品定义（MBD）、全数字化样机、虚拟仿真技术等一系列模拟择优法 的新技术、新理念，可推动产品研发、验证、制造、服务业务在赛博空间 的快速迭代，实现更短的研发周期、更低的制造成本、更高的产品质量和 更好的客户体验。

　　第四，大数据分析。以 GE（通用电器公司）通过平台优 化风电设备性能为代表的大数据分析兴起于 21 世纪初，以“海量数据 + 大 数据分析模型”为关键要素，依赖于海量数据的获取，以及计算、存储资 源的低成本和高效利用，是一种基于数据驱动的价值创造范式。这主要是 因为，物联网、大数据、云计算等新一代信息技术正在建立一个廉价、快速、 高效的数据存储、计算和处理体系，新一代信息通信技术正推动人类进入一个全面感知、可靠传输、智能处理、精准决策的新时代，尤其是大数据 技术的应用，拓展了人类认识世界的视野，通过大数据分析技术可对不可 见世界和未知世界进行预测，进一步丰富了人类对客观世界的认识。

　　我们正在迎来一次新工业革命，在这场前所未有的大变革中，我们不只是旁观者、见证者，而是这场伟大实践的亲历者、参与者、实践者。20 世纪 80 年代国际社会提出智能制造的概念，伴随着新技术应用和实践探索，智能制造的内涵和外延在过往的 40 年一直在不断演变。2012年，国际社会提出的工业互联网日益成为各界关注的焦点，智能制造与工业互联网是面对制造转型升级需求，基于不同时代的技术体系、需求结构、竞争格局提出的解决方案，既有联系又有区别，从智能制造到工业互联网，是信息技术体系从传统架构向云架构的迁移，是制造资源从局部优化到全局优化 的演进，是业务协同从企业内部到产业链的扩展，是竞争模式从单一企业 竞争到生态体系竞争的升级，是产业分工从基于产品的分工到基于知识的 分工深化，但其内在逻辑是一致的——以数据的自动流动化解复杂系统的不确定性。

　　本书是基于作者过去几年对万物互联、两化融合、智能制造、工业互 联网、制造强国的思考，并在部分公开演讲的基础上整理而成的，梳理这 些碎片化的、应景式的、脉冲式的思想片段，就是想去厘清制造业转型的 基本逻辑，尽管这种思考有些不自量力、有些凌乱，也不够严谨，还有许多值得商榷之处，唯一的希望是这些思考能够为业界同仁提供一点启发。

　　在书稿编辑完善过程中，特别感谢以下几位对本书提出的宝贵建议及 付出的辛劳：贾超、袁晓庆、姚磊、田洪川、李君、赵敏、黄培、郭朝晖、宁振波、胡虎、夏宜君等。感谢电子工业出版社刘九如、董亚峰为本书出 版付出的辛勤工作；感谢知室的武凌寒、万方、鲁冬雪、赵明、陈燕等人开发的精品在线课程。

　　安筱鹏

　　2018 年 10 月

上篇 智造的逻辑：从生产装备自动化到数据流动自动化

CHAPTER 01 智能制造的本质 002

一、信息、不确定性与人类社会发展 002

（一）认知的动力：对不确定性的恐惧 003

（二）认知的分野：认知规律中的不确定性 004

（三）信息的价值：减少认知的不确定性 007

（四）社会的演进：基于信息能力拓展的分工与协作 009

二、企业竞争的本质：优化资源配置效率的竞争 012

（一）企业竞争的本质 012

（二）不确定性的来源 013

三、智能制造的本质：以数据的自动流动化解复杂系统的 不确定性 016

（一）智能的演化 016

（二）数据的自动流动 018

（三）信息化与资源优化配置 020

CHAPTER 02 制造业智能化转型的趋势 023

一、万物互联：互联一切可数字化的事物 023

二、数据驱动：驱动制造资源的优化配置 027

三、软件定义：定义数据自动流动的规则 028

四、平台支撑：支撑制造业生态体系的构建 030

五、组织重构：重构社会分工协作体系 032

CHAPTER 03 信息物理系统（CPS）：智能制造技术体系

一、CPS 的总体定位：支撑智能制造的综合技术体系 035

二、CPS 的技术要素：“一硬”“一软” 036

“一网”“一平台” 037

三、CPS 的层级体系：单元级、系统级、系统之系统级 040

四、全面理解 CPS：坚持 5 个统一 043

五、建设 CPS 的思路：数据自动流动是关键 046

（一）资源优化是目标 046

（二）数据自动流动是关键 048

（三）工业软件是核心 050

（四）新型能力培育是主线 051

（五）系统解决方案是重点 053

CHAPTER 04 软件定义的未来工业

一、软件定义的本质 054

（一）国际制造业巨头的转型 055

（二）中国领军企业的探索 057

（三）工业软件的本质 058

二、软件定义产品 060

（一）软件定义产品功能 061

（二）软件定义产品结构 063

三、软件定义企业管理流程 066

（一）软件支撑和定义的研发设计模式 067

（二）软件支撑和定义的经营管理模式 072

（三）软件支撑和定义的组织架构 074

四、软件定义企业生产方式 077

（一）制造范式的迁移：从实体制造到虚拟制造， 以快速迭代、持续优化、数据驱动重建制造 效率、成本、质量管控体系 077

（二）制造模式的变革：从规模生产到定制生产， 以数据的自动流动化解制造系统的不确定性、 多样性和复杂性 081

（三）制造系统的重建：从封闭体系走向开放体系， 以网络化协同实现制造资源局部优化向全局 优化的演进 083

五、软件定义企业新型能力 086

（一）产品研发创新能力 087

（二）精益及柔性生产能力 088

（三）市场需求实时响应能力 090

（四）全生命周期服务能力 091

六、软件定义产业生态 092

（一）软件定义的智能终端产业生态 092

（二）软件支撑和定义的智能装备产业生态 094

（三）软件定义的智能制造产业生态 095

CHAPTER 05 工业 4.0：他山之石的启示 097

一、工业 4.0：为什么 097

（一）危机意识 098

（二）机遇意识 099

（三）领先意识 101

二、工业 4.0：是什么 103

（一）工业 4.0 是互联 103

（二）工业 4.0 是集成 104

（三）工业 4.0 是数据 106

（四）工业 4.0 是创新 107

（五）工业 4.0 是转型 109

三、工业 4.0：如何看 110

（一）工业 4.0 与两化深度融合：如出一辙、异曲同工、

殊途同归 111

（二）工业 4.0：德国制造的新品牌、新名片 113

（三）德国工业 4.0 战略的实施：举全国之力 115

（四）优先行动：标准、技术、人才 117

（五）信息安全：全球的共同挑战 118

四、工业 4.0：怎么干 119

（一）凝聚行业共识：把智能制造作为两化融合的

主攻方向 119

（二）整合产业资源：把增强智能装备和产品自主 发展能力作为智能制造的突破口 121

（三）突出试点示范：把推广普及智能工厂作为 智能制造的切入点 122

（四）创新体制机制：把培育新业态、新机制、 新模式作为智能制造的核心任务 123

（五）坚持标准先行：把制定智能制造标准化作为 智能制造的优先领域 124

（六）夯实产业基础：把构建自主信息技术产业体系 和工业基础能力作为建设智能制造的重要支撑 125

（七）强化保障能力：人才、信息安全和制造业

创新体系 126

中篇 工业互联网：从基于产品的分工到基于知识的分工

CHAPTER 06 探索制造业与互联网融合发展之路 130

一、制造业是实施“互联网 +”行动的主战场 130

（一）这是由制造业的战略地位决定的 130

（二）这是催生中国经济增长新动能的客观要求 131

（三）这是互联网与制造业融合的特征和趋势决定的 132

二、我国制造业与互联网融合发展的新进展 133

（一）基于互联网的开放式“双创”平台不断涌现， 成为支持制造业转型升级的重要依托 133

（二）骨干企业研发设计迈向集成协同新阶段， 新型研发组织模式不断涌现 134

（三）智能装备在重点行业开始普及，成为增强 产业核心竞争力的重要途径 134

（四）信息技术与制造业融合发展，推动制造业 生产方式持续变革 135

（五）生产性服务业引领制造业转型升级， 新的基础设施体系不断完善 135

三、制造业与互联网融合发展面临的新形势 136

（一）互联网加速构建新的创新体系，日益成为 制造业转型升级的新动力 136

（二）互联网加速开辟市场需求新领域，拓展 制造业发展新空间 137

（三）互联网加速构建新型制造体系，重塑国际

竞争新优势 137

四、“双创”平台是推进制造业与互联网融合的抓手 138

（一）“双创”助力制造业提质增效、转型升级 139

（二）大企业是推动“双创”的主力军 139

（三）“双创”平台建设是两化融合的深化 141

五、新模式是制造业与互联网深度融合的重要标志 143

（一）网络化协同制造 143

（二）个性化定制 145

（三）服务型制造 148

（四）制造业分享经济 150

六、“新四基”是深化制造业与互联网融合的关键支撑 152

（一）什么是“新四基” 152

（二）为什么要发展“新四基” 152

（三）“新四基”发展重点 154

CHAPTER 07 工业互联网平台：为什么，是什么，怎么看？

一、为什么 156

（一）工业互联网平台是技术发展的新阶段 157

（二）工业互联网平台是企业竞争的新赛道 158

（三）工业互联网平台是产业布局的新方向 158

（四）工业互联网平台正处在规模扩张的窗口期 159

二、是什么 159

（一）工业互联网平台的架构 159

（二）工业互联网平台的本质 170

（三）工业互联网平台的核心 180

（四）工业互联网与消费互联网的区别 183

（五）制造业数字化架构体系的演进：从传统 IT架构到工业互联网架构 184

（六）微服务：工业互联网架构技术变革的关键 186

（七）工业互联网平台的主要矛盾 194

三、怎么看 196

（一）工业云视角 196

（二）解决方案视角 198

（三）操作系统视角 200

（四）产业生态视角 202

（五）经济学的视角 204

CHAPTER 08 工业互联网平台的演进路径

一、成本驱动导向阶段 215

二、集成应用导向阶段 216

三、能力交易导向阶段 218

四、创新引领导向阶段 219

五、生态构建导向阶段 220

CHAPTER 09 工业互联网平台建设的出发点、切入点、着力点和落脚点 222

一、工业互联网平台建设的出发点 222

（一）工业互联网平台是建设现代化产业体系的

重要支撑 223

（二）工业互联网平台是建设制造强国和网络强国的

焊接点 223

（三）工业互联网平台是我国经济实现高质量发展的 必然选择 223

（四）工业互联网平台是全球新一轮产业竞争的制高点 224

二、工业互联网平台建设的切入点 224

（一）工业设备上云是工业互联网平台建设的切入点 225

（二）推动工业设备上云 226

（三）工业设备上云急需突破的四大瓶颈 227

三、工业互联网平台建设的着力点 229

（一）打造两类工业互联网平台 229

（二）建设三类工业 App 230

（三）开展四类试验测试 231

（四）完善四大支撑体系 231

四、工业互联网平台建设的落脚点 232

（一）在宏观层面上，提升数据驱动的资源高效 配置能力，助力动力变革 233

（二）在中观层面上，培育数据驱动的生态构建 能力，抢占产业竞争制高点 233

（三）在微观层面上，打造数据驱动的企业新型 能力，构筑竞争新优势 234

下篇 数字经济：从制造大国到制造强国之路

CHAPTER 10 制造强国：迎接新一轮产业革命的历史使命 238

一、对当前新一轮产业革命的基本认识 238

（一）新一代信息技术蓬勃发展及与传统工业技术的 融合创新，是新一轮产业革命的产业技术基础 238

（二）各国对 2008 年金融危机的深刻反思，增强了

各界应对新一轮产业革命的危机感和紧迫感 239

（三）高端装备产业的战略地位更加凸显，智能制造 成为新一轮产业革命的主攻方向 240

（四）构建跨领域、协同化、网络化国家制造业 创新体系，成为发达国家的共同选择 240

二、各国战略布局对中国制造强国建设的意义和启示 241

（一）牢牢树立制造业是国家崛起、实现两个百年 目标战略基石的理念 241

（二）走出一条具有中国特色的两化深度融合之路， 是实现制造强国的必然选择242

（三）打造国家产业治理新型能力，是应对新一轮 产业变革的当务之急 242

（四）全面准确理解和认识市场与政府的关系，不断深化经济体制改革，是制造强国 建设的基础和核心243

三、加快制造强国建设的思考与建议 243

（一）树立数字经济发展观 243

（二）深化制造业与互联网融合发展 245

（三）建立具有竞争力的产业生态系统 246

（四）培育数据驱动型企业 248

（五）构建创新开放共享的产业发展环境 249

CHAPTER 11 以信息化培育壮大新动能

一、培育壮大新动能意义重大 250

二、培育壮大新动能要处理好几个关系 251

三、我国新动能培育壮大成效初显 252

CHAPTER 12 制造业是分享经济的主战场

一、消费领域经历了分享经济的早春 257

二、制造业将成为分享经济的主战场 259

三、分享制造：化解制造业困境的有益探索 261

四、分享制造的内在机理 262

CHAPTER 13 探索服务型制造的路线图

一、数字经济时代服务型制造新特点 264

二、服务型制造发展的动力机制 266

（一）市场需求正在从产品导向向产品服务系统转变 266

（二）高价值环节从制造环节为主向服务环节为主转变 267

（三）竞争优势从规模化供给能力向个性化供给能力转变 267

（四）客户交易正在从短期交易向长期交易方式转变 268

三、我国服务型制造的现状 269

（一）基于产品设计的增值服务 270

（二）基于产品效能提升的增值服务 270

（三）基于产品交易便捷化的增值服务 271

（四）基于产品整合的增值服务 272

四、树立服务型制造的发展观 272

CHAPTER 14 产业联盟：产业竞争格局演变中的组织创新

一、产业联盟的基本类型 274

二、产业联盟的发展特点 277

三、产业联盟发展的内在机制 279

四、产业联盟的发展趋势 280

CHAPTER 15 拥抱数字经济时代

一、新动能：数字经济成为经济增长的重要驱动力 283

二、新机遇：中国数字经济快速增长、规模庞大、潜力巨大 286

三、新图景：面向制造业的数字经济蓬勃发展 287

四、新路径：产业转型的切入点与着力点 290

五、新模式：新旧动能接续的重要着力点 292

六、新生态：基于平台的产业生态竞争从 ICT 产业向制造业演进 294