近年來，為了重塑美國制造業的全球競爭優勢，美國啟動了制造業振興戰略，加快發展技術密集型先進制造業，實現再工業化。作為先進制造業的重要組成部分，智能制造得到了美國政府、企業各層面的高度重視。美國政府啟動了一系列計劃和項目針對基于模型的企業、賽博物理系統、工業機器人、先進測量與分析、智能制造系統集成等智能制造關鍵要素的發展進行系統支持。

　　作為世界最大的多元工業集團，為了在開創和全面推進高技術戰略智能化工業的時代進程中發揮主導力量，GE公司依托龐大的產業鏈、產品體系和技術實力，提出了自己的“工業互聯網”概念，與美國政府的戰略舉措相呼應。在GE公司的未來構想中，工業互聯網將通過智能機床、先進分析方法以及人的連接，深度融合數字世界與機器世界，深刻改變全球工業。GE將工業革命與互聯網革命統一為“第三波”創新與變革，雖然一家公司不可能完全代表美國智能制造的發展方向，但其明確的“智能化”理念依然是新一輪工業與互聯網變革中的鮮明主題。
　　
　　2011年，GE在硅谷建立了全球軟件研發中心，啟動了工業互聯網的開發，包括平臺、應用以及數據分析。2012年11月，GE發布《工業互聯網—沖破思維與機器的邊界》報告，將工業互聯網稱之為200年來的“第三波”創新與變革。2013年，GE宣布將在未來3年投入15億美元開發工業互聯網，并于同年發布《工業互聯網@工作》報告，對工業互聯網項目要開展的工作進行了細化。2014年3月，GE與AT&T、思科、IBM和英特爾共同發起成立了工業互聯網聯盟。2014年末，GE發布了《2015工業互聯網觀察報告》，強調了大數據分析在工業互聯網中的作用，并且針對賽博安全、數據孤島和系統集成等挑戰提出了解決思路和行動指南。

　　一、工業互聯網概念淺析
　　　　
　　GE公司認為，“工業互聯網”是兩大革命中先進技術、產品與平臺的結合，即工業革命中的機器、設施與網絡和互聯網革命中的計算、信息與通信。“工業互聯網”是數字世界與機器世界的深度融合，其實質也是工業和信息化的融合。與工業4.0的基本理念相似，它同樣倡導將人、數據和機器連接起來，形成開放而全球化的工業網絡，其內涵已經超越制造過程以及制造業本身，跨越產品生命周期的整個價值鏈，涵蓋航空、能源、交通、醫療等更多工業領域。
　　
　　“智能”是工業互聯網的關鍵詞，GE正在飛機發動機上詮釋“智能”的概念。飛機發動機上的各種傳感器會收集發動機在空中飛行時的各種數據，這些數據傳輸到地面，經過智能軟件系統分析，可以精確地檢測發動機運行狀況，甚至預測故障，提示進行預先維修等，以提升飛行安全性以及發動機使用壽命。圖1展示了這種“智能”的概念。
　　二、工業互聯網的核心元素
　　工業互聯網具備的三個核心元素是智能機器、先進分析方法以及工作中的人(或者稱作“高知勞動力”)。GE認為盡管對工業互聯網的討論聚焦在機器和數據上，但工作中的人也同等重要，事實上，只有改變人們工作的方式，工業互聯網才能實現上述價值。由于互聯網從根本上降低了人們接觸信息以及與其他人交互的難度，因此工業互聯網將轉變人們在工作場所利用信息和進行協同的方式。

　　智能機器
　　　　
　　利用先進傳感器、控制器和軟件程序連接世界大量機器(機床)、設施、機隊(車船)和網絡。

　　先進分析法
　　　　
　　在材料科學、電子工程以及其它關鍵學科中利用基于物理的分析方法、主動算法、自動化和深域技術，理解機床和大系統如何運行。

　　工作中的人
　　　　
　　隨時連接在工業設施、辦公室、醫院或移動中工作的人們，支持更加智能的設計、操作、維修以及更高質量的服務與安全性。

　　對于工作中的人—高知勞動力來說，使其達到新的生產率和決策水平有一系列使能技術，包括：云計算、移動性、智能機器、存在與位置感知、協同和社交軟件、虛擬現實與數據可視化以及可穿戴設備和機器人。這些技術在工業互聯網中的越來越多地組合使用。
　　
　　由于軟件在智能制造中的突出地位，GE很早就開始重視軟件的作用，跳出制造業的思維模式，致力于軟件投入，構建自身的數據分析能力。“工業互聯網”的這三個核心元素恰恰反映了這一點，因為它關注的更多的是“軟”的部分，即機器中的傳感與控制網絡、分析與計算方法、以及人在新的智能環境下的智力因素。轉型軟性制造為GE全面參與智能制造硬件基礎設施和軟件基礎結構建設打下基礎。

　　三、工業互聯網的革命特征
　　
　　GE公司認為工業互聯網是200年來繼工業革命和互聯網革命之后的第三波創新與變革。第一波工業革命中，機器和工廠占據主角;第二波互聯網革命中，計算能力和分布式信息網絡占據主角;第三波工業互聯網革命中，基于機器的分析方法所體現的智能占據主角，以智能設備、智能系統、智能決策這三大數字元素為顯著特征。
　　(1)智能設備
　　為工業機床提供數字儀器是工業互聯網革命的第一步，分布廣泛的儀器是工業互聯網興起的一個必要條件。為了讓機器(如機床)更加智能，必須降低部署成本、提升計算能力、開發先進分析方法。
　　
　　理解智能設備產生的大量數據是工業互聯網實施的關鍵之一，工業互聯網可以想象成是數據流、軟件流、硬件流和信息流及其交互。數據從智能設備和網絡獲取，使用大數據工具與分析工具存儲、分析和可視化，得到“智能信息”用于決策。智能信息還可以在機床、網絡、個人或集體之間共享，方便進行智能協同并做出更好的決策。智能信息還可以反饋回原始機床，其中包括加強機床、機隊和大型系統運行或維修的擴展數據，這個信息反饋回路可以使機床“學習”經驗，通過機上控制系統表現得更佳智能。

        
        　　
　　每個儀器設備都將產生大量數據，通過工業互聯網傳輸到遠程機床和用戶分析或存儲。工業互聯網實施中的重要一環就是確定什么數據留在設備中，留在本地的數據規模是確保工業互聯網安全的關鍵之一，創新技術可以允許敏感數據保留在機床上。這些數據流將慢慢成為運行和績效歷史，讓操作員更好地理解工廠中關鍵機床的運行信息和條件。分析工具將這些信息與類似機床的運行歷史進行比較，可以可靠地估算機床的故障情況。運行數據、主動分析方法以這種方式組合起來，避免計劃外停工，降低維修成本。

　　（2）智能系統
　　智能系統包括許多傳統的網絡化系統，同時也包括在機隊和網絡間廣泛部署且內置軟件的機械裝置的組合，隨著加入工業互聯網的機床和設備增加，機械裝置在機隊和網絡間的協同效應就可以實現。智能系統有幾種不同的形式：

    網絡優化形式
　　
　　智能系統中的互連機床可以協同運行，實現網絡級的運行效率。智能系統還適合在運輸網絡中進行路線優化，互連的運載器(如車輛)會知曉它們自己的位置和目的地，而且系統中的其它運載器也會得到提醒，從而實現進行路線優化，找到最高效的系統級解決方案。
　　維修優化形式
　智能系統可以促進機隊中進行最優的低成本機器維修。跨機器、組件和單個零件的總視圖提供這些設備狀態的可視信息，以便在正確時間、正確地點運送最適當的零件，這就降低了零件庫存要求和維修成本，提升了機器可靠性水平。智能系統維修優化可以與網絡學習和主動分析相結合，讓工程人員實施預先維修程序。

   系統恢復形式
　　智能系統建立系統范圍的智能信息庫，可以在遭受沖擊后快速和高效地輔助系統恢復。比如，在發生自然災害時，智能儀表、傳感器以及其它智能設備與系統可用于快速探測并隔離最大的問題。地理信息和運行信息可以結合起來支持功能恢復工作。

學習形式
　　
　　網絡學習效果是智能系統中機器互連的另一個好處。每臺機器的運行經驗可以集合到單個信息系統中，加速各臺機器的學習。比如，從飛機上收集的帶有位置和飛行歷史的數據可以提供在各種環境下飛機性能的大量信息。數據挖掘結論可以用于讓整個系統變得更智能，從而推動知識積累和結論實施的持續進行。

　　（3）智能對策

　　
　　工業互聯網的威力將在智能決策中實現。做出智能決策時，足夠的信息從智能設備和系統中收集并促進以數據驅動的學習，使得部分機器和網絡級運行職能從操作人員那里轉移到可靠的數字系統。智能決策是工業互聯網的長期愿景，它是工業互聯網的元素按設備、按系統組合的過程中所收集知識的頂點。
　　
　　上述三個數字元素有遞進的意味，將其相互串起來的是智能信息。智能設備產生并交互智能信息，智能系統通過智能信息實現系統間智能設備的協同，具備知識學習功能的智能決策處理智能信息并實現整個智能系統的全方位優化。

　　四、工業互聯網實現的意義
　　　　
　　從創造價值的角度來看，工業互聯網的價值可以從三方面體現：第一，提高能源的使用效率;第二，提高工業系統與設備的維修和修護效率;第三，優化并簡化運營，提高運營效率。比如對于航空業來說，到2027年，工業互聯網就能夠助其實現節省300億美元燃油成本的目標。
　　
　　GE公司還為工業互聯網描繪了美好的經濟前景，據其2012年的預測，如果工業互聯網能夠使生產率每年提高1%~1.5%，那么未來20年，它將使美國人的平均收入比當前提高25%~40%;如果世界其它地區能確保實現美國生產率增長的一半，那么工業互聯網在此期間會為全球GDP增加10萬億~15萬億美元。
　　
　　回到智能制造上來說，“工業互聯網”的意義在于提出了三大智能制造的數字元素：智能設備、智能系統、智能決策，并描繪了三者集成的未來。通過這些元素的集成，工業互聯網將把“大數據”與基于機器的分析方法結合在一起。管理和分析高頻實時數據的強大能力讓系統對運行狀態的洞悉上升到新臺階，基于機器的分析方法給分析過程帶來新的維度，讓先進分析與“大數據”工具集相結合，使工業互聯網能夠同時利用歷史數據與實時數據。在數字的智能設備、系統和決策與物理的機器、設施、機隊和網絡完全結合之后，工業互聯網將發揮最大威力，釋放全部潛能。屆時，生產率提高、成本降低和廢物排放的減少所帶來的效益將帶動整個工業經濟發展，所謂美國版“工業4.0”也將從這一點上助力美國實現智能制造的美好愿景