創新將顯著提高航空、鐵路運輸、發電、石油與天然氣開發及保健服務等不同行業的發展速度和效率，推動世界經濟增長，為全球創造更多更好的就業機會，不斷提高人們的生活水平。在美國與中國如此，在非洲的大城市及哈薩克斯坦的農村地區亦是如此。

　　隨著醫療服務水平的不斷提高，成本日益濃縮，大量燃料與能源得以節省，實物資產性能提升和使用壽命拉長，工業互聯網將進一步提高效率，促進生產力發展。生產力提升就意味著收入和生活水平的改善。在美國，如果工業互聯網推動生產率每年增長1-1.5個百分點，使生產率再一次達到網絡革命巔峰水平，在接下來的20年里，平均收入水平將提高25-40%。若其他各國生產力增長水平能維持在美國的一半，工業互聯網將為全球GDP創造10—15萬億美元價值，這相當于美國今天的經濟總量。在當今充滿挑戰的經濟環境下，確保部分生產率增長能給個體與整體經濟帶來巨大裨益。

　　后繼浪潮

　　這能實現嗎？工業互聯網將整合兩大革命性轉變之優勢：其一是工業革命，伴隨著工業革命，出現了無數臺機器、設備、機組和工作站；其二則是更為強大的網絡革命，在其影響之下，計算、信息與通訊系統應運而生并不斷發展。

　　伴隨著這樣的發展，三種元素逐漸融合，充分體現出工業互聯網之精髓：

　　智能機器：以嶄新的方法將現實世界中的機器、設備、團隊和網絡通過先進的傳感器、控制器和軟件應用程序連接起來。

　　高級分析：使用基于物理的分析法、預測算法、自動化和材料科學，電氣工程及其他關鍵學科的深厚專業知識來理解機器與大型系統的運作方式。

　　工作人員：建立員工之間的實時連接，連接各種工作場所的人員，以支持更為智能的設計、操作、維護以及高質量的服務與安全保障。

　　將這些元素融合起來，將為企業與經濟體提供新的機遇。例如，傳統的統計方法采用歷史數據收集技術，這種方式通常將數據、分析和決策分隔開來。伴隨著先進的系統監控和信息技術成本的下降，工作能力大大提高，實時數據處理的規模得以大大提升，高頻率的實時數據為系統操作提供全新視野。機器分析則為分析流程開辟新維度，各種物理方式之結合、行業特定領域的專業知識、信息流的自動化與預測能力相互結合可與現有的整套“大數據”工具聯手合作。最終，工業互聯網將涵蓋傳統方式與新的混合方式，通過先進的特定行業分析，充分利用歷史與實時數據。

　　工業互聯網潛力的冰山一角

　　在最初階段，工業互聯網為各種各樣的機器(從簡單的到極為復雜的機器)嵌入傳感器與其他高級設備，這方便了海量數據的收集與分析，從而改善機器性能與系統及連接網絡的效率。數據本身甚至也會變得“智能化”，能夠迅速掌握目標用戶位置，僅在航空業就蘊藏著無限潛力。據估算，目前有2萬架商用飛機，它們配備有4.3萬臺噴氣發動機。

　　每臺噴氣發動機由諸多旋轉設備組成。針對這些旋轉設備，人們可以進行單獨監控。若“智能飛機”能與機組人員交流互動，那么發動機維護、燃料消耗、機組人員分配與調度的效率提升將超乎想象。所有這些仍僅是基于當下數據。在未來15年中，隨著航空服務不斷擴展，陸續將有3萬臺噴氣發動機投入使用。同樣，火車頭、聯合循環發電廠、能源加工廠、工業設施與其他關鍵設備也頗具潛力?？偟膩碚f，今天全球工業基地擁有超過300萬臺旋轉設備，而這僅僅是工業互聯網潛力的冰山一角。

　　1%增長意義非凡

　　機器與智能分析相互結合將帶來諸多裨益。我們預計，工業互聯網的技術創新將直接應用于各行各業，并產生32.3萬億美元的經濟效益。隨著全球經濟繼續發展，工業互聯網的應用潛力也將不斷增長。到2025年，工業互聯網將創造82萬億美元的經濟價值(約為全球經濟總量的二分之一)。了解具體行業中工業互聯網產生價值的保守估算，具有一定的指導意義。工業互聯網效率增長1%，將產生巨大影響。例如，在商用航空領域，每節省1%的燃料意味著將來15年中能節省300億美元支出。同樣，若全球燃氣電廠運作相率提升1%，將節省660億美元能耗支出。此外，工業互聯網能提高醫療保健流程效率，有益于該行業的發展。醫療保健行業效率每增長一個百分點，將節省630億美元。世界鐵路網交通運輸效率，若提高一個百分點，將節省270億美元能源支出。這些都還只是工業互聯網潛力很小的一部分。

　　惠及全球

　　作為創新的關鍵源泉，美國是工業互聯網技術的先鋒。伴隨全球一體化不斷深化，技術轉讓迅速發展，工業互聯網的益處將惠及全球。實際上，隨著新興市場大力投資基礎設施，盡早采用并快速部署工業互聯網技術將成為發展的強勁助推器。新興市場國家或許不需要沿襲發達國家曾經走過的道路。例如，無線技術將替代電纜或有線技術；私有、半公共或公共云系統將替代各個孤立系統。這一切都有助于彌補發達國家與發展中國家生產力之間的鴻溝。在該進程中，工業互聯網將緩解資源與資金壓力，令全球經濟社會發展更具有可持續性。

　　推動力與催化劑

　　工業互聯網需要應用的推動力和催化劑：

　　我們需要不懈努力推動技術創新，同時加大投資配置必要的傳感器、測試設備與用戶界面系統。投資將成為加速實現技術轉化的基本條件。工業互聯網能在多大程度上提高效率，能帶來多少便利將取決于其發展步伐。部署工業互聯網的成本將因行業與地區而定。然而，對該技術領域的投入，人們普遍認為其成本最終將獲得正收益。

　　堅固的網絡安全系統、管理脆弱環節、保護敏感信息與知識產權的有效途徑。

　　建立龐大的人才庫，包括新型交叉人才，如機械與工業工程結合形成新的“數字機械工程師”，創建分析平臺與算法的數據專家及軟件與網絡安全專家。培訓員工掌握相應技能，有助于確保創新，并創造更多就業機會，促進生產力發展。工業互聯網是一項需要投入人力物力的工程，但它將徹底改變我們的工業發展與生活方式，促進人腦與機器的互動與融合。

　　創新和生產力：接下來呢？

　　在人類歷史長河中，大部分時候，生產力增長讓人難以察覺，人們生活水平的提高也非常緩慢。然而，大約200年前，人類在創新方面邁出了一大步——工業革命。從此，人和畜類的體力勞動被機械動力替代。工業革命進行了一波又一波，給我們帶來了蒸汽機、內燃機，繼而是電報、電話和電。生產力水平得到大幅提高，經濟實現快速增長。1800年前，西方經濟體人均收入翻一番足足花了800年；而在接下來的150年里，卻增長了13倍。但到了1970年代，生產力領先的美國，卻開始止步不前。

　　依賴于信息存儲、計算和通信技術的突破，計算機和全球互聯網興起，于是人類在創新領域里邁出了第二步。其對于生產力的影響甚至更為深遠，但是，貌似才過了十年，到2005年左右，強勁勢頭就消退了。

　　一些人斷言，故事就此結束。他們認為，過去的幾波創新浪潮，雖然極大促進了商業和經濟的發展，但對于未來的生產率增長，卻派不上用場。他們認為，工業革命帶來的轉變是一次性的，效益都已經實現；互聯網革命也已失去作用，而且就創新普及的范圍和對生產力的提升效果，互聯網革命比工業革命差遠了。

　　我們將挑戰這一觀點。在本報告中，我們審視了新一波生產力水平提高的潛在可能性。特別強調將工業革命的成果及其帶來的機器、機組和物理網絡，與近期的互聯網的成果——智能設備、智能網絡和智能決策融合到一起。我們將此融合稱作“工業互聯網”。有證據表明，范圍廣泛的新創新能給商業和全球經濟帶來巨大效益。我們相信，懷疑論者過于草率地下了結論。與工業革命非常類似，互聯網革命也是動態地、一層層展開的，而現在正處于一個轉折點。

　　工業互聯網為何能在當今實現？有很多原因。機器的性能還沒有完全發揮，效率低下問題更加嚴重。此問題并非出現在單個機器層面，而是系統層面，復雜程度之高讓操作人員無法識別并減少低效率情況的發生。由于這些因素，使用傳統方法來尋求改善越來越困難。但是，它們卻鞭策人們，利用基于互聯網創新的方法來解決問題。計算、信息和通訊系統支持廣泛的儀表化、監控和分析，儀表價格大幅降低，大范圍配備和監控工業機器得以實現。運算能力穩步提高，已達到用數碼智能增強物理機器性能的程度。遠程數據存儲、大數據集以及運算巨量信息的更先進的分析工具，逐漸成熟，應用范圍更加廣闊。如果把這些改變一起用于機器、機組和網絡，那么令人興奮的新機會就會誕生。

　　儀器價格的急劇降低也受到了云計算的影響，云計算使得我們收集分析的信息量比以前更大，成本更低。價格下跌的趨勢，會加速工業互聯網的發展。正如1990年代后半葉，此趨勢激發了人們對信息通訊技術(ICT)儀器的迅速采用。移動革命也將加速這種價格下跌趨勢，讓信息資源的高效分享更加實惠，并實現了分散優化和個性化優化。遠程監控工業設備、分布式操作電源的實現，就是最有力的證明。

　　要了解工業互聯網的潛力，關鍵要考慮到全球工業系統的龐大規模。現在有數百萬的機器遍布世界，小到簡單的電動機，大到衛生保健中用到的高端計算機斷層掃描儀(CT)。機組數以萬計，從發電廠到載人載物橫跨世界的飛機，還有成千上萬的復雜網絡，從電網到鐵路系統，實現了機器與機組的配合運作。

　　工業互聯網將有助于工業系統各層面更好的運轉。通過優化檢查、維護和修理過程，資產的可靠性得以提高。工業互聯網還將改善運行效率，無論是在機組層面，還是更大的網絡層面。

　　工業互聯網的產生條件已經成熟。早期證據表明，新一波的創新已經來臨。接下來，我們將向大家展示工業互聯網將如何逐層展開的框架，并舉了幾個例子，說明其為商業，甚至全球經濟體帶來的利益。

　　推動力、催化劑和條件

　　實現工業互聯網并不是預期中必定發生的，需要借助數據和分析能力等關鍵的推動力、催化劑和輔助性條件對機械的物理環境進行交互連接，以充分發掘其潛能。一些最重要的元素無疑將會貫穿創新和網絡安全管理系統的發展過程，從而促使基礎設施以及核心人才的發展。

　　創新

　　工業互聯網是已在進行的創新成果，一些是技術的創新，另一些則是系統、網絡和程序的創新。雖然所需的具體創新成果還未知，但可以清楚的是，他們代表了一系列至關重要的催化劑和推動力。

　　以下是工業互聯網發展所需的一些高級別創新要素：

　　設備：傳感器的集成和資源配置以及改裝現有設備的方案融入到新工業設備的設計中，并需硬件使信息高效集成和更快傳輸等。

　　高級分析方法：可使來自不同設備制造商的相似資產或不同資產種類的數據實現深度融合的新數據標準；能使數據更快轉換成信息資產并為集成和分析做準備的技術構架，等等。

　　系統平臺：在技術標準和協議之上，新的系統平臺能使資源管理系統在共享框架或結構之上建立具體應用；供應商、設備制造商和消費者之間的新關系可以維持平臺的可持續性。

　　作業流程：充分整合信息到決策流程的新業務實踐；用以監控機械數據質量的流程；能協調各資源管理系統安排的先進法律程序，等等。這些創新需要在部分資源管理系統、產業集群、政府和教育機構上進行投資，并能從投資中獲得相應的收益--產業希望獲得銷售額和客戶關系；政府希望獲得就業率、稅收以及運作所帶來的效率收益；教育機構則希望在創新帶來的復雜挑戰中吸引學生和經費。幸運的是，他們的投資范圍有些不同，這對于多元化創新成果創建環境的優化大有裨益。

　　此外，現有技術還需達到滲透和配置的更高級別，比如在傳感器和監控器方面已存在這類技術。

　　基礎設施

　　工業互聯網需要一個適宜的主干網。數據中心、寬帶頻譜和光纖網絡都是信息通信技術基礎設施的一部分，他們需要進一步發展，并用以連接行業和地域之間不同的機器、系統和網絡。這需要國家基礎設施之間以及內部的結合，以便支持工業互聯網數據流的快速發展。對數據中心日益增長的需求是這方面的典型例證。目前，可處理2025年全球數據的數據中心尚未建立。一個關鍵的原因是，對數據處理的需求正以每年一倍以上的速度增長。若按照這個趨勢發展，我們可以預測，到2025年數據處理需求將會增長20倍。雖然更多的模塊設計和效率改進將會減少數據中心運行的能量需求，但對高質量電力的需求將會顯著增長。目前，全球數據中心每年消耗將近130千兆瓦時的電力，相當于世界最大的城市紐約市用電量的2.6倍。到2025年，數據中心需要的電量將會增長至一個大都市用電量的9-14倍。這將使數據中心在相關的資本支出有顯著增長。到2015年，全球資本開銷可能達到1000億美元，到2025年將會翻一番超過2000億美元。很明顯，高效、節能、有彈性的數據中心對工業互聯網的發展具有重要影響。

　　網絡安全管理

　　為實現工業互聯網預期的愿景，還需要一個高效的網絡安全制度。網絡安全應該從具體到云技術防御策略的網絡安全和連接到網絡的尖端設備安全兩方面考慮。

　　維護受保護的IT基礎設施是一個至關重要的需求。安全流程和控制應設計為多層次的防御。戴爾安全工作的反威脅部門/研究組主任巴里?漢斯萊說：“安全流程和控制應包括漏洞生命周期管理、端點保護、入侵檢測/預防系統、防火墻日志的可見性、網絡的可見性,以及安全培訓?！鳖A防策略應貫穿于各層，從網絡頂層到用戶層。對敏感和有價信息的保護是最前沿的安全管理。它對于開發和維護企業與企業間以及企業和消費者之間的網絡信任十分必要。信息安全和隱私是建立這種信任的支柱。保證受限數據(包括知識產權、有產權的資料和身份識別信息)安全的措施是關鍵的，包括在設備上加密數據以及加密這些上傳到云的數據傳輸。其中一些數據保護措施已在企業級實施，這對促使其擴張、部署到工業網絡奠定基礎。

　　工業互聯網的興起要求所有的利益相關者主動成為安全管理的參與者。每一個參與者在促進網絡安全方面都扮演著某個角色。下面列出一些潛在的責任：

　　技術供應商：其重點在于保證供應鏈，以及產品設計、產品性能方面的安全。產品(包括設備和軟件)要具有足夠的抵御網絡風險的能力。

　　資產所有者/操作者：需優先考慮加固設施和網絡。與監管機構、執法部門以及情報界合作可有效提高對潛在威脅的預見性。行動方案包括共享威脅信息和弱化影響。

　　監管機構/政策制定者：一個有效的網絡安全管理制度應倡導創新，鼓勵對各利益相關者進行教育并支持精干職工隊伍的發展壯大。要建立一個穩固的基礎，政府應重視網絡安全自主產業標準和最佳實踐的發展與廣泛接受。這就需要基于工業的性能和技術工藝來推廣“安全理念”。目前已經有一些標準機構，但并不成體系。在發展網絡安全的過程中，推動和接受關于數據結構、加密、傳動機制和數據合理運用等方面通用的標準仍任重道遠。

　　國際性組織：盡管國家將會出臺國家指導意見，但國際慣例和標準的出臺也迫切需要。應注重完善IP保護和國際數據流(如服務器定位要求)的相關規范，以及網絡的“攻擊性”。

　　學術界：關于數據安全和保密的研究應當繼續，包括優化信息技術安全測度、推斷非敏感數據相關性以及數據集成隱私性的合法基礎等方面的相關研究。

　　營造一個完善的網絡安全策略將使風險降到最低，并使社會受益于工業互聯網帶來的機遇。

　　人才開發

　　創新離不開專業人才。工業互聯網的興起需要發現和培育新的儲備人才。除機械和電子工程的顯著技術能力以外，也需要一大批新生的技術、分析和領導等明顯的跨學科人才。隨著時間的推移，一定程度上通過初期人才庫的自我定義凸現出來，而且不同的寬松認可標準也得到發展。

　　以下是助力于工業互聯網發展的不同工作類型的設置：

　　下一代工程學：對于跨學科人才的需求將不斷增長，這類人才能將機械工程這樣的傳統工程學科和信息化處理能力融會貫通，成為所謂的“數字機械工程師”。

　　數據科學家：未來將建立分析平臺，培養算法、軟件和網絡安全方面的工程師，運用統計學、數據工程學、模式識別和學習、高級計算機、隨機理論、數據管理以及可視化技術。

　　用戶界面專家：工業設計領域的人機交互，有效融合硬件和軟件成分，以滿足最低的投入得到預期的產出，并且使機器對人造成的意外影響降到最低。

　　這些人才來自哪里？目前在許多地理區域存在潛在的基礎功能短缺，尤其是網絡安全保障，軟件工程師，分析專家等。人才市場最終將要重組，但公司層面應利用好他們最有才干甚至是最有膽識的員工建立屬于自己的人才庫。不論是從文化還是制度方面考慮都處境更為尷尬的勞動力市場，將越來越難以滿足這些新的需求。

　　招攬跨學科人才可以另辟道路，不妨通過雙贏的方法來開發本公司中現存的原有資源。不用去引進技術全面的人才，而是營造氛圍提升專長不同的員工的能力，來相互交流和共同進步。從更大的范圍來看，像眾包這樣的方法可能會避免某些能力欠缺的發生。

　　如連鎖反應一般，企業和大學之間越來越密切的合作迫使教育系統順勢改變。迫切需要推進不同教育項目來使知識基礎更加體系化，以滿足數據人才的需求。當今，管理大數據系統或者運營高級分析的人們已經通過自發的專業化開發了特有的人才群體，而不是通過建立了一系列標準化的技能或法則的項目。共同開發課程，科研人員融入工廠等各種方法必須確保工業互聯網的人才需求沒有超越教育系統(的現有供給水平)。部分項目已經啟動，出現在這些領域中，但是仍舊供不應求。

　　發掘和推廣工業互聯網的前景，如它的價值和應用，最終將是領導者的任務。有遠見的人需要來自公司管理層的支持來維系整個投資過程，這一過程將貫穿整個商業周期以及相應工廠的高峰期和低谷期。革新伴隨著風險，并且工業互聯網的諸多方面可能會使企業越過它們的固有領域而需要新的合作伙伴。企業需要新一代的領導者，他們必須形成并堅守這一遠見，相應的完善所需的組織建設、文化建設以及人才需求等。

　　總之，工業互聯網的發展將依賴于重要的關鍵推動者，催化載體和支持條件。其中的關鍵在于擁有持續動力的創新，有效的互聯網安全體制，配套的信息技術基礎設施以及合適的人才、技能和專業技術。

　　結論

　　經濟和社會中業已產生的創新和演化的長周期很好理解。當新技術從提出到規?；瘧玫臅r候，變革與瓦解的驚人巨浪被釋放出來。當傳統工業體系與智能技術整合到一起的時候，變革周期再次發生，不僅作用于工業體系的外圍，而且影響到新一代機器的設計和功能。當處于這個過程的早期，工業世界與互聯網及其相關技術的融合與先前歷史上的創新和變化一樣具有革命性。

　　變革的范圍是巨大的。工業互聯網技術的潛在影響滲透到了幾乎一半的全球經濟和一半還要多的世界能量流動。在許多產業，智能設備、工具、機組和網絡與工作中或旅途中的人們的連接將為工藝優化、提高生產力和效率提供新的可能性。早期使用者已經提前繪制了一些路徑，打下了工業互聯網技術的根基。展望未來，人們期待工業互聯網技術的更廣泛采用，將驅動工業成本結構中更深層次的有利變化。它將打破競爭平衡，迫使其他產業快速采用新技術，以求生存。在不同產業，它肯定會以不同的速度發展，但是隨著采用的增加，它對經濟的影響將更為廣泛。

　　全球范圍內各產業的效率哪怕是相對小的變化的混合作用也不應被忽略。正如我們所注意到的，當多個產業和地區的作用累積起來的時候，即便是成本下降1%也能明顯導致資金的節約。如果工業互聯網的節支增效作用能促進美國生產力提升1-1.5個百分點，那么在經濟增長方面的促進作用可能是很大的，也許可以轉化成當前人均GDP 25%-40%的增長。根據本文闡述的證據，工業革命每十年提升了1.5個百分點的生產力，我們相信工業互聯網也有相似的收益潛力，并持續更長時間。

　　相對而言，美國當前在推動技術前沿的同時，工業互聯網的效益將為全世界共享?；A設施建設是保證快速增長的生產和收入水平的優先領域，新興市場仍然有增加其投資的巨大需求。如果他們成為了新技術的早期使用者，工業互聯網革命將對全球經濟發揮強大的作用。如果美國能保證1.5個百分點的生產力增長速度，其它國家實現其一半的增長，那么接下來的20年，工業互聯網將使全球經濟增產15萬億美元――幾近于美國今天的經濟總量。

　　在最發達的經濟體正在增長乏力的泥潭中掙扎，高失業率，收入增加不樂觀的背景下，這樣的生產力和發展提速的好處是巨大的。此外，工業互聯網將在減少商品消費、降低經濟對環境的影響、實現可持續發展方面扮演重要角色。

　　創新一直以來都是最強有力的推手，為我們以更少的投入獲取更多的產出，減輕發展約束，提高越來越多的人的生活水準服務。工業互聯網具有驅動全球下一波創新，將思想和機器邊界推到更遠的潛力。