摘要
工业互联网平台是工业互联网产业体系的核心,是现代工业技术和新一代信息通信技术深度融合的产物.随着美国GE公司的Predix平台和德国西门子公司的MindSphere平台的相继推出,全球产业迎来工业互联网平台的发展热潮.我国把握全球"再工业化"的历史机遇,加快工业转型升级,着重推动工业互联网平台发展,实现由制造大国转变为制造强国的战略诉求.2018年为我国全面建设工业互联网平台体系的开局之年,在政府的大力推动下,工业互联网平台体系建设已取得显着成果,以海尔COSMOPlat平台为代表的一批具有国际影响力的工业互联网平台相继诞生.目前我国工业互联网平台发展处于起步阶段,各地区工业发展、技术发展和经济发展参差不齐,平台建设也存在"信息孤岛"和应用能力不足等问题,以上多方面因素均导致我国政府在积极推进工业互联网平台发展时,面临诸多困难和挑战.
基于以上背景,本文围绕我国工业互联网平台发展现状,从平台建设与平台应用两个层面出发,运用实证分析、回归分析和系统动力学等方法,研究我国工业互联网平台建设影响因素和平台应用(企业"上云")驱动政策,具体研究内容有以下几点:
(1)深入分析我国工业互联网平台发展问题.在平台建设方面,分析我国工业互联网平台架构、平台分类、平台应用场景和行业分布等现状,并结合阿里supET平台案例进行实例研究;在企业应用方面,分析企业"上云上平台"需求,着重研究中小微企业"上云"痛点问题.
(2)由平台发展问题分析平台建设影响因素,跟踪统计工信部《2018年工业互联网创新发展工程项目》建设进展、两化融合发展报告和国家统计年鉴等相关数据,识别影响因素进行量化分析,基于多元回归探究各影响因素对平台建设的重要程度,为我国推动工业互联网平台建设提供决策参考;
(3)围绕我国云平台应用问题,分析各地方政府出台的企业"上云"推动政策,探讨其核心内容和局限性.在此基础上以广东省为例,展开实证研究,分析2019年度相关政策和上云数据,探究小微企业"上云"与云平台应用的相关性,结论数据为进一步政策仿真提供数据支撑.
(4)小微企业"上云"协同政策设计.研究小微企业发展痛点和现有支持政策,结合政府采购扶持小微企业的优势功能,在现有"上云"补贴政策的基础上,设计基于政府采购的协同政策,采用系统动力学方法进行模型构建与效果评估,为我国政府在科学决策和政策协同方面提供研究思路和参考方案.
关键词:工业互联网平台,企业"上云",政府采购,小微企业,系统动力学
Abstract
Industrial Internet platform plays a central role in the industrial Internet system as the in-depth integrated product of modern industrial technology and novel information technology. The emergency of Predix platform of American GE and the MindSphere platform of German Siemens ushered in the worldwide upsurge of industrial Internet platform. In this context, China shall seize up the historic opportunity of global "re-industrialization", speed up the industrial transformation and upgrading, and lay stress on industrial network development, to realize the strategic demand of transforming to manufacturing power. The year of 2018 kicked off China's comprehensive construction of industrial Internet platform system, which then yields remarkable results backed by the government, with a number of globally influential industrial Internet platforms, represented by Haier COSMOPlat. Nevertheless, China is still in its infancy in this field, accompanied by regional gaps in industrialization and information development, adverse foundation of industrial network, "isolated island of information" and insufficient application ability. Such problems bring various challenges and obstacles for Chinese government in constructing industrial Internet platform system.
Based on the above background, this paper revolves around the development status of China's industrial Internet platform from the perspective of platform construction and platform application, employing empirical analysis, regression analysis and system dynamics methods, to conduct study on the influencing factors of China's industrial Internet platform construction and platform application (enterprise "cloud ") incentive policy, the specific research content include:
Carry out in-depth analysis of China's industrial Internet platform development issues. In platform construction, this paper analyzes the current situation of industrial Internet platform architecture, platform classification, platform application scenario and industry distribution in China, and conducts case study with Ali supET; In enterprise application, the enterprise demand for "Cloud and Platform" is analyzed, with emphasis on pain points of small and medium-sized enterprises in this regard.
(1) Discuss the influencing factors of platform construction with quantitative statistics based on development problems, regression analysis method is utilized to explore the importance of each influencing factor to platform construction, so as to provide policy suggestions and reference for national construction of industrial Internet platform;
(2) Focusing on the enterprise "Cloud" policy promoted by local government in China, this paper analyzes the current policy content and limitations, takes the enterprise "Cloud" policy of Guangdong Province as a case, combines the current situation of small and medium-sized enterprises "Cloud", probes into how micro, small and medium-sized enterprises is related to enterprises "Cloud", statistics the relevant data in conclusion, and provides data support for policy simulation.
(3) Design the small and micro enterprises "Cloud" collaborative policy. Make research on the development pain point and existing support policy of small and micro enterprises, combined with the favorable function of government procurement policy for support, put forward the cooperative measure of "Cloud" subsidy policy, and employ the system dynamics method to build the model and evaluate the effect. In this way, this paper offers theoretical research significance and practical application value for Chinese government in scientific decision-making and policy coordination.
Keywords: Industrial Internet platform; enterprise "Cloud"; Government procurement; Small and micro enterprises; System dynamics
目 录
摘 要.................................................................................................I
Abstract..................................................................................................II
目 录..............................................................................................IV
第一章 绪 论........................................................................................1
1.1 选题背景.......................................................................................................................1
1.2 研究意义.......................................................................................................................3
1.3 研究现状.......................................................................................................................3
1.4 研究内容与创新点.......................................................................................................6
1.4.1 研究内容.............................................................................................................6
1.4.2 创新点.................................................................................................................8
1.5 本章小结.......................................................................................................................8
第二章 我国工业互联网平台发展现状分析..................................... 9
2.1 国外工业互联网平台发展现状...................................................................................9
2.1.1 平台发展战略与措施.........................................................................................9
2.1.2 平台应用场景.....................................................................................................9
2.1.3 平台发展的经验与不足...................................................................................10
2.2 我国工业互联网平台建设现状.................................................................................10
2.2.1 平台架构...........................................................................................................10
2.2.2 平台应用场景与行业分布...............................................................................11
2.2.3 平台分类...........................................................................................................13
2.2.4 阿里 supET 平台案例分析.............................................................................. 14
2.3 企业应用现状.............................................................................................................16
2.3.1 应用需求分析...................................................................................................16
2.3.2 中小微企业"上云"问题................................................................................... 17
2.4 平台发展问题分析.....................................................................................................19
2.5 本章小结.....................................................................................................................20
第三章 我国工业互联网平台建设影响因素................................... 21
3.1 影响因素分析.............................................................................................................21
3.1.1 基础环境类因素...............................................................................................21
3.1.2 技术类因素.......................................................................................................23
3.1.3 创新和人才类因素...........................................................................................24
3.2 数据统计.....................................................................................................................25
3.3 数据回归分析.............................................................................................................26
3.4 本章小结.....................................................................................................................29
第四章 企业"上云"政策分析............................................................ 30
4.1 政策内容分析.............................................................................................................30
4.2 广东省实证研究.........................................................................................................34
4.2.1 补贴政策...........................................................................................................35
4.2.2 中小微企业"上云"现状................................................................................... 36
4.2.3 数据分析...........................................................................................................37
4.3 本章小结.....................................................................................................................40
第五章 小微企业"上云"协同政策设计............................................41
5.1 现有政策分析.............................................................................................................41
5.1.1 政府采购相关政策...........................................................................................41
5.1.2 小微企业扶持政策...........................................................................................41
5.1.3 协同政策设计...................................................................................................43
5.2 系统动力学模型构建..................................................................................................44
5.2.1 建模目的...........................................................................................................44
5.2.2 条件假设...........................................................................................................44
5.2.3 因果关系分析...................................................................................................45
5.2.4 模型构建和参数设定.......................................................................................47
5.2.5 模型检验...........................................................................................................50
5.3 模型结果分析.............................................................................................................53
5.3.1 对照组设置.......................................................................................................53
5.3.2 结果分析...........................................................................................................54
5.4 本章小结......................................................................................................................58
结 论.................................................................................................. 59
参考文献.............................................................................................. 60
致 谢.................................................................................................. 65
第一章绪论
1.1选题背景
金融危机后,全球新一轮产业变革蓬勃兴起,制造业重新成为全球经济发展的焦点,世界主要发达国家采取一系列重大举措推动制造业的转型升级,德国依托强大的自动化基础推动工业4.0战略,美国在实施先进制造战略的同时,大力发展工业互联网,日本、韩国、法国、瑞典等国家也纷纷推出制造业振兴计划[1].在全球数字经济蓬勃发展与发达国家重点实施工业战略的时代背景下,制造业这一传统行业也结合云计算、大数据、物联网等一系列新技术走向快速发展的新局面.工业数据采集分析、协同制造和工业智能等制造业与信息技术相结合的全新产物被众多企业和学者开发研究,工业互联网平台应运而生.
工业互联网平台具有广泛的连通性和应用性.在数据连接层面,工业互联网平台可采集工业生产设备全周期的工业数据,通过信息技术实现工业数据的分析与利用;在企业连接层面,工业互联网平台可连接上下游企业供应商和企业用户,实现企业生产和销售等全流程的信息共享;在行业连接层面,工业互联网平台可以打破行业内部与外部壁垒,消除"数据孤岛"现象,实现制造业全行业生产资源与信息的高度利用,挖掘潜在价值;在平台应用层面,工业互联网平台提供基于各行业、各领域的工业知识、工业机理的应用需求,为企业提供良好的应用与开发环境,激发工业微服务、工业APP价值潜力,为制造业提供源源不断的创新动力.
根据研究机构MarketsandMarkets统计数据显示,2017年全球工业互联网平台市场规模为25.7亿美元,2018年初步估算达到32.7亿美元,预计2023年将增长至138.2亿美元,全球工业互联网平台市场持续呈现高速增长态势[2].美国工业互联网平台发展目前在世界范围内占据领先地位,在自动化与装备制造、信息通信、互联网、物流供应链、大数据等领域的行业巨头企业,纷纷构建工业互联网平台体系,诸如以通用Predix平台为代表的制造领域平台、以微软MicrosoftAzure为代表的系统服务领域平台、以霍尼韦尔Movilizer为代表的垂直领域平台、以亚马逊AWSIoT为代表的互联网领域平台和以思科Jasper为代表的通信领域平台等;其次是欧洲的工业互联网平台发展,以德国西门子MindSphere平台、施耐德Ecostruxure平台等为代表的具有深厚工业知识技术积淀、丰富行业经验的制造业优势企业立足于自身特点,加大对工业互联网平台的建设与研发力度,抢占工业互联网平台的全球市场份额,成为继美国之后第二大竞争力量;另外,亚太地区同样积极推进工业互联网平台发展,以中国海尔COSMOPlat平台和阿里SupET平台、日本日立Lumada平台和东芝SPINEX平台等为代表的亚洲地区工业互联网平台发展迅猛,有望成为平台建设规模最大的国际市场.
我国汲取发达国家平台建设的方案与经验,结合我国国情与行业发展特点,针对工业互联网平台建设提出诸多相应的推动政策和实施方案.目前我国工业互联网平台发展呈现良好态势,已取得显着成果.全国各类型平台数量总计已有数百家,具有一定区域、行业影响力的平台数量超过50多家[3].在通信领域,主要有华为FusionPlant平台和中兴ThingxCLoud平台等;在互联网领域,主要有百度天工智能物联网平台、阿里SupET平台和腾讯木星云平台等;在软件和系统服务领域,主要有东方国信Cloudiip平台和用友精智平台等;在垂直领域,主要有徐工Xrea平台、航天云网INDICS平台、树根互联根云平台和海尔COSMOPlat平台等.由此看出,我国各行业、各领域的大型企业已依据企业自身特色与行业特点,面向转型发展需求构建工业互联网平台体系,在平台产品研发、平台解决方案和创新应用模式等方面取得显着成绩.
我国政府针对工业互联网平台发展已经颁布一系列的推动政策.2018年政府工作报告中特别强调:"要加快制造强国建设,发展工业互联网平台".2018年6月,工信部印发了《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》,提出到2020年底实现工业互联网基础设施和产业体系的建设目标,并明确到2020年,遴选出约十家跨行业及领域的工业互联网平台,培育具有代表性的企业级平台;建设完成平台公共服务体系;助力企业"上云"数量达到30万家,培育工业APP数量达到30万个[4].
工业互联网平台应用场景复杂、工业基础设施要求高、部署难度大、运营模式涉及范围广,平台建设过程中需要大量人力、物力、财力的输入,平台产业投资推广回报周期长、直观收益不明显.目前世界各国工业互联网平台建设皆处于探索阶段,平台市场尚未出现占据绝对优势的引领者,由于工业基础能力和信息技术能力的不同,没有完全成熟的经验和完全成功的案例可供参考借鉴.整体而言,我国平台发展自身还存在很多不足.
我国是世界上最大的发展中国家,存在工业基础薄弱、数字化发展程度低、各地区经济发展水平与产业结构参差不齐、自主创新能力较弱等问题,这些问题都会对我国推进工业互联网平台发展产生制约和影响.在平台连接能力方面,我国工业设备种类繁杂、设备基数大、工业数据格式不一、数据转化能力差,导致工业设备接入难度大、成本高;在数据分析能力上,国内大多数平台的数据分析能力无法满足企业用户需求;在平台应用方面,国内大多数平台对于工业知识、工业机理和行业经验积累难以满足企业用户的应用需求,也制约着企业用户在平台上的二次开发能力与定制化能力;在协同合作方面,国内大多数平台仍无法真正做到信息和资源的全面共享,限制了工业互联网平台的价值创造能力.另外,我国工业互联网平台盈利模式多以购买服务和产品等常见商业模式为主,平台商业模式尚未成熟,平台价值尚未真正体现,导致大部分企业应用平台云端服务的意愿较低,相关资金投入较少.
工业互联网平台建设是一种工业生态环境建设,本文深入分析我国工业互联网平台建设与应用现状,研究我国工业平台发展驱动因素,提出适合本国国情的政策实施举措,以便更好地推动工业互联网平台发展,抢占全球"再工业化"市场的主导地位.
1.2研究意义
本文对我国工业互联网平台建设影响因素和驱动政策展开研究,综合运用实证调研、案例分析、多元回归等方法研究我国工业互联网平台发展现状和影响因素,运用统计分析和系统动力学等方法研究云平台应用的驱动政策,通过因果分析建立流图Dynamo方程进行结构建模与量化仿真,具有一定的理论研究意义.本文选题来源于工信部、地方工信厅和中国机电设备招标中心等部门在推动我国云平台发展工作中遇到的问题与思考,结合政府采购的宏观调控优势设计提出小微企业"上云"的协同驱动政策,评估其可行性及应用效果,研究成果能够为相关部门的实际工作提供决策参考,力求进一步推动我国"互联网+先进制造业"的融合发展.
1.3研究现状
在工业互联网平台架构研究方面,美国工业互联网联盟(IIC)[5]根据平台的功能需求,提出平台层、边缘层、企业应用层的 3 层平台参考架构,并在平台的设备感知、通 信和计算资源等方面提出相关规范要求;Guth[6]等参考众多行业成熟的物联网平台结构 的异同点,总结出以工业设备、传感设备、集成组件等为主的平台通用架构.李君等[7] 指出我国工业互联网平台建设与推广总体处于起步探索阶段,提出包含基础设施层 (IaaS)、平台层(PaaS)、应用层(SaaS)的 3 层架构;2018 年我国工业和信息化部[8] 印发《工业互联网平台建设及推广指南》及《工业互联网平台评价方法》,对我国企业 的工业互联网平台发展提供建设路径和评价标准.
在工业互联网平台建设与应用研究方面,Mourtzis[9]等认为建立工业数据的标准体 系是解决工业数据接入和分析的主要手段,异构数据的存在导致工业数据难以实现信息 流通,难以发挥工业互联平台价值;Hofmann[10]等认为工业大数据计算能力的发展程度 是国家的经济实力的重要体现,但在工业数据安全方面,国家需要加大力度进行数据防 泄露、防篡改等安全防护体系建设;Menon[11]等根据工业互联网平台建设内容,提出工 业互联网平台建设的成熟度评价体系; Kosmas[12]等探讨工业互联网平台建设与产业发 展模式之间的联系,指出工业互联网平台建设对企业数字化转型具有重要意义; Reischauer[13]等认为创新体系应向制度化方向发展,提出以政府、研究机构、人才组织 和企业为主的国家创新体系;Kusiak[14]等认为在推动工业转型升级的过程中,需要组建 相关组织或团体引导产业发展和开展相关研究,德国的工业-科学研究联盟(ISRA)和 美国的工业互联网联盟(ICC)具有很好的借鉴意义;国家工业信息安全发展研究中心 [15-17]对当前国际和国内的主流工业互联网平台在建设和应用内容方面进行分析比对,总 结工业互联网平台的作用机理和发展方向,并结合我国工业互联网平台建设情况提出符 合我国国情的对策建议;周剑[18]等提出我国工业互联网平台建设在工业技术、机理与信 息技术等方面与发达国家存在较大差距;王晨[19]指出美国 Predix 平台在工业软件能力和 大数据方面具有较强优势,德国西门子 MindSphere 平台在工业机理模型方面有较强优 势,而我国海尔集团 COSMOPlat 平台在用户定制化需求方面具有较强优势,指出工业 互联网平台发展要结合企业自身优势以获得发展期望,也指出我国工业互联网平台建设 总体上缺少核心技术竞争力;袁晓庆[20]提出我国工业互联网平台建设在边缘层数据采 集、应用层数据建模与分析、工业机理和工业 APP 等方面建设能力不足,并分析了相关制约因素,提出合理化建议;李鹏飞[21]通过评估模型指出我国工业网络设施建设程度与两化融合的发展需求不匹配,提出我国应重点推进工业网络基础设施的建设;王建民[22]指出由于工业数据存在多元异构性,数据采集缺乏相关标准问题,导致数据接入与连通性不足,工业互联网平台数据分析能力无法深度发挥;夏至杰[23]提出我国工业互联网平台面临工业数据安全与企业隐私防护的严峻挑战,建议我国应建立工业互联网安全监测与态势感知平台;张立绕[24]认为工业互联网平台产业发展与国家经济发展呈现相关性,国家发展战略对工业互联网平台发展起到至关重要的作用;刘丕群[25]等认为我国工业互联网跨行业、跨领域的平台建设能力薄弱,各平台间缺乏有效的信息共享,同时也缺乏安全保障.
在工业互联网平台发展政策研究方面,Müller[26]等通过分析德国和中国对中小企业工业转型升级方面的发展给予的政策与技术支持,指出德国对中小企业的政策支持措施更加深入和具体,德国中小企业在创造工业互联网平台应用价值层面上高于中国;李燕等[27]分析了我国工业互联网平台发展的相关制约因素,并提出了相应的政策建议;魏津瑜等[28]以政策工具视角分析我国支持工业互联网产业发展的政策内容,指出供给型政策工具占比最大,建议我国政府应提高政策制定的协同性.
在政策评估与仿真方面,国内外学者应用系统动力学方法已经取得一系列研究成果,Meadows[29]等通过分析全球经济的影响因素构成,将工业、能源、污染等因素,运用系统动力学方法构建宏观层面的全球经济模型,输入真实统计数据预测世界经济增长;Saeed[30]通过系统动力学方法研究西方经济长波规律,揭示了西方国家失业率和通货膨胀的关系;Nail[31]运用经济学与系统动力学理论,对美国能源政策进行政策模拟,探究能源规划费用和政策制定的相关关系;Akkermans[32]结合运筹学、系统动力学等多种管理学科的交叉理论,提高决策部门在政策制定的规范性和实用性;Hefeez[33]等结合物流工程和系统动力学理论,研究如何提升仓储的动态存储能力和快速响应能力,并用系统动力学构建供应链模型;李研[34]运用系统动力学研究土地扩张与房价的关系,对深圳市政府的土地调控政策进行政策仿真,指出扩张性调控政策对楼盘价格呈一定的负相关作用;朱建明[35]运用结合博弈论和系统动力学方法的模型来研究网络安全攻防矩阵的演化;于卫红[36]结合巴斯扩散模型和系统动力学模型研究舆情引导下的微信传播机制;王其藩[37]等人提出系统动力学的理论研究和应用实践研究已经超出原有的学科领域,系统动力学的思想已融入到自然科学中;陈德良[38]研究我国农村物流产业对农村经济的贡献程度,运用系统动力学方法和经济学方法构建某地农村物流体系模型;杨浩雄[39]围绕城市交通拥堵问题,运用系统动力学原理对交通流量和流率进行研究;王晓鸣[40]等运用系统动力学理论,研究城市发展决策中城市环境管理、建设规划和政策评价的循环反馈关系;杨珺[41]基于系统动力学构建碳排放政策对供销商供应链的影响;杨文亚[42]基于系统动力学仿真来研究电动汽车技术的推广,构建政策推动下的新技术扩散模型.
在中小企业发展政策研究方面,Dirk[43]等以加拿大制造企业为例,研究创新活动与研发税收的关联关系,指出创新研发抵免税收政策能够激发企业创造力;Beck[44]指出中小企业的融资金额与中小企业融资需求程度存在显着关系,中小企业应加强与金融机构合作;汪海粟[45]指出国有资本有偿化补贴科技型中小企业的模式,既可以解决中小企业融资困难,又能避免扶持资金的浪费;吴莉昀[46]指出财政补贴和税收优惠都有利于缓解中小企业的融资约束,但二者的作用机制存在明显的差异;王汀汀[47]等指出中小企业生命周期对债务期限结构有重要影响;丁重[48]指出政府补贴政策对非高新中小企业的倾斜,有利于市场环境的改善;张翼等[49]通过研究中小企业的聚集程度和区域金融发展水平对创新能力的影响,指出推动中小企业集群发展和构建相关区域金融体可激发创新能力;沈小平[50]等对政府推动相关机理政策和中小企业创新行为选择的收益进行演化博弈分析,并给出相应的政策协同建议;张培丽[51]指出中小企业高质量发展必须完成生产模式的升级换代;宗承刚[52]指出小微企业在选择产业路径时存在竞争风险和经济收益,小微企业应结合自身优势谨慎选择;郑智新[53]等对我国小微企业融资痛点进行分析,建议政府调动金融机构积极性,优化小微企业的担保模式有利于解决当前小微企业融资问题.
…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件
结论
本文从"建平台"与"用平台"两个层面研究我国工业互联网平台发展,首先在"建平台"方面,结合阿里SupET平台案例研究我国工业互联网平台建设现状和存在问题,探究我国工业互联网平台建设影响因素,对相关统计数据进行多元回归,得出目前影响我国工业互联网平台建设的主要因素是基础环境类因素并提出针对性建议;其次在"用平台"方面,分析当前企业"上云"政策的内容和局限性,以广东省进行实证研究,结合"上云"现状和数据分析探讨中小微企业与企业"上云"的作用关系,提出小微企业是推动企业"上云"的关键所在.结合政府采购政策与小微企业发展痛点,提出企业"上云"协同政策,运用系统动力学理论构建政策仿真模型分析政策效果,仿真结果说明协同政策能够对政府补贴政策进行有效补充,为我国在科学决策和政策协同方面提供理论参考和应用价值.
本文研究存在很多不足,如在数据统计分析方面,由于我国工业互联网平台建设时间较短,相关数据无法进行的历年对比,导致分析结果存在不稳定性;在政策仿真方面仿真模型构建较为理想化,对实际情况考虑不充分等.
工业互联网平台是我国实现制造业"弯道超车"的历史机遇,我国政府应继续推进工业互联网平台发展,着重推动工业网络基础设施建设和小微企业"上云".在政策制定方面应结合企业发展需求,加强政策协同,做到科学决策,实现多方受益.
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