重构：数字化转型的逻辑

序一
制造业是经济发展的脊梁，制造业是大国崛起的支柱。
工业革命以来，制造业成为科学和技术进步成果的主要载体，制造业成为创新的发源地。
300 年科学技术和产业的发展，积累了一场新的变革，似乎这场变革依然选择制造业为试验场。
这场变革，肇始于信息技术从通用目的技术向大众技术转变，信息资源从理论概念向经济社会发展所有领域、各个环节不可须臾或缺的要素转变。
这场变革发轫于感知、物联、移动、大数据、人工智能这些信息技术新领域推动了比特与原子的融合，信息技术、工业技术的融合，工业基础设施与信息基础设施的融合。融合的新技术体系和基础设施有能力改变工业革命以来形成的产业形态、技术路径、商业模式。
这场变革加速于 2008 年金融危机。危机的发生推动着学术界、产业界、政界的思考，为什么，走向何方，如何在变革中保持企业和国家的竞争力。
这场变革来得如此迅猛、广泛、深刻。2008 年，全球市值前五位没有一家互联网公司，2018 年，前五名被互联网企业包揽。网络穿透了国界， 渗透到经济、社会、军事、文化、生活的各个角落，呀呀学语以手机为工具、行动不便的老人用手机购买服务。知识普及、能力提升以从来没有过的速度前行，从物质产品极度匮乏到大规模产能过剩，中国只用了 30 年时间。制造业正在系统体验由此带来的变革。先进制造业、智能制造、工业4.0、互联网 制造、工业互联网、两化深度融合、数字化转型，网络制造、绿色制造、极限制造、柔性制造、定制生产、循环制造、数字制造，制造业历史上从来没有像今天一样，在短短的时间内，为如此多的技术、概念、模式包围。
制造业正在尝试突出重围、引领变革。一道道工艺、一个个产品、一条条生产线、一个个企业、一串串供应链正在将数字、技术、平台融合， 从相对落后的昨天，向网络化、数字化、智能化的明天转变；感知、物联、数字孪生、信息物理系统正以制造业的实践诠释数字如何与原子融合，工业技术、信息技术、智能技术融合起来为制造业产生了更高的效率。这些探索，为经济社会各个领域在新技术体系下的发展，提供了参考模板。
安筱鹏博士以官员的身份观察、推动这场变革，以学者的睿智思考、归纳这场变革。其近作《重构：数字化转型的逻辑》一书，正是这双重视野的结晶。
全书三个部分，从智能制造、工业互联网、数字经济出发，以经典的实例为引导，以经济学理论为根基，对变革的技术特征、路径特征、商业模式特征、理论特征作了系统而又具体的分析和总结，不失为关注、参与到这场变革中的学者、技术人员、企业家、政府官员一本难得的参考读物。
是以为序。

杨学山
2018 年 10 月 31 日
于北京到福州的航班上

序二
当前，新一代信息技术、新材料技术、新能源技术正在带动群体性技术突破，新的商业组织形态和商业模式层出不穷。特别是新一代信息技术和先进制造技术深度融合，柔性制造、网络制造、智能制造日益成为全球制造业发展的重要方向。我国是制造业大国，也是互联网大国，拥有完备的产业体系、坚实的制造基础和吸收新技术的巨大国内市场，在新兴科技和产业领域已取得一定突破，具有抓住这次科技和产业革命机遇的有利条件。面对这一新的历史机遇，我们必须牢牢把握技术变革的内在发展规律， 顺势而为、前瞻部署，抢占新一轮产业竞争的制高点。
回顾工业革命近三百年发展史，每一次技术变革都将带来社会生产过程确定性的大幅 提高，从提高动力输出确定性的内燃机，到提高产品精度确定性的可编程控制逻辑器，再到提高企业管理运营确定性的软件系统 , 确定性是不变的追求。而每一次确定性的提升都伴随着更大范围不确定性涌现，不确定性是永恒的主题。近几年来，随着工业互联网的蓬勃发展， 产品、机器、数据、人等实现互联互通和综合集成，促进设备运行、车间配送、企业生产、市场需求之间的实时信息交互，原材料供应、零部件生产、产品集成组装等全生产过程变得更加精准协同。同时，个性化定制、网络化协同、智能化生产、服务化延伸等新模式新业态的涌现为制造业带来了更大范围、更深层次、更广领域的复杂不确定性，也为社会生产发展提供了更多的路径选择。
 新一轮产业革命背景下，万物互联、数据驱动、软件定义、平台支撑、智能主导的发展特征日益突显，数据即将成为这个时代的核心资源。基于数据的生产，将推动制造业智能化升级。如果说传统的自动化、数字化、网络化给生产制造提供了“肢体”“感官”和“神经”，大数据的应用则给生产制造配上了“大脑”，使之能灵活应对各种业务场景，实现真正的智能。通过整合、分析制造设备数据、产品数据、订单数据以及生产过程中产生的数据，能够使生产控制更加及时准确，生产制造的协同度和柔性化水平显著增强。基于数据的决策，将增强制造业管理能力。推动跨行业、跨区域创新组织的建立和协同设计、电子商务、众包众创等新模式的发展， 增强制造企业的管理能力。基于数据的运营，将加快制造业服务化进程。推动企业业务从产品生产销售，向生产型服务领域延伸，发展模式从围绕产品生产销售提供售后服务，转为围绕提供持续服务进行产品设计，主要利润来源从产品制造与销售环节，转为售后的生产型服务环节。基于数据的创新，将催生新产品新模式新业态。我国拥有全球的消费市场和多样的消费需求，将大数据融入到可穿戴设备、家居产品、汽车产品的功能开发中，能够推动技术产品的跨越式创新，形成智能可穿戴设备、智能家居、智能网联汽车等制造业发展新领域，有助于抢占制造业新的增长点和制高点。
《重构：数字化转型的逻辑》一书，是安筱鹏博士对多年信息化工作经验的系统梳理和升华，作者从技术、产业、经济、哲学等多个视角审视制造业数字化转型内在机理，在眼花缭乱的概念丛林中剥离出一条新工业革命的发展路径——从智能制造到工业互联网，在确定性与不确定性之间， 找到了属于这个时代的决策逻辑——“数据 算法”。这是一本有思想、有内涵、有价值的读物，值得细细品读。

罗    文
工业和信息化部副部长
序三

冷静思考复杂环境下中国制造业转型升级的方向与路径

在当前的环境下，谈论实体经济特别是制造业的转型发展，显得尤为重要。一方面，经过多年的实践摸索，很多企业找到了方向和路径，成绩很大， 但从总体来看，不容乐观，道阻且长；另一方面，全球产业竞争日趋激烈， 知识产权纠纷更加突出，贸易保护主义声浪高涨，中国制造业面临的环境复杂而艰难。过去三十年，我一直重点关注中国制造业的发展，为此我认为， 要特别重视三个问题。
个问题，是审视我们制造业的真实状况。改革开放四十年，的成就体现在我国制造业的发展上，我们已经是世界公认的制造大国。但是， 我们同时要承认，我们不是制造强国，甚至，仍处于全球制造业的第三梯队。尤其需要重视的是，在新一轮工业革命的背景下，中国制造业的数字化、网络化、智能化发展已经落后了。正如本书披露的，2016 年，数字经济在全球发达国家 GDP 的比重达到 50% 左右，而中国刚过 30%。制造业是根本， 很遗憾我们在前些年有些偏离了这个根本，现在纠偏的意义重大，时机尤为刻不容缓。
第二个问题，是我们要取什么方向，走什么路径。本书为这个问题提供了一个详尽的蓝图，主要经历体系重构、动力变革、范式迁移的蜕变与涅槃；以互联网、大数据、人工智能的精准动态思维取代传统制造的冗余思维；以数据的自动流动化解复杂系统的不确定性，实现传统制造的转型升级；再从智能制造进到工业互联网阶段。感兴趣的读者可以仔细研读本书。
第三个问题，是如何处理前进过程中的各种关系。近年来，中美关于贸易规则、知识产权、产业竞争等纠纷不断，背后潜藏着关于世界秩序的更深层矛盾，如何走出修昔底德陷阱，需要的不仅仅是技巧与耐性。相比于外部关系，内部的事情需要给予更多的关注。制造业的地位、制造业与虚拟产业的关系、制造业与服务业的关系、国企的改革与民企的未来、产权的保护和法治的建设、政府与企业的角色定位、改革开放的稳定预期等等， 如果不能理顺，如果没有“一百年不变”的魄力和决心，就难以开创出下一个辉煌的历程。如果有预期有决心，困难算什么？改革开放四十年不就是从困难中走过来的吗？
让我感到振奋的是，这三个问题，本书都有很好的探讨，而且很多探讨是可以直接付诸实践的。在当前内外部错综复杂的情况下，中国制造业转型发展的方向和路径是什么，作者对这个重要议题的表达，全面准确、逻辑严密、直击本质，值得我们静下心来好好读一读。

陈春花
北京大学王宽诚讲席教授国家发展研究院 BiMBA 院长
2018 年 12 月于朗润园
前言
/ 拥抱数据驱动的新时代/
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新体系， 成为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 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。，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的工具所驱动，形成了智能工具——对信息进行采集、传输、处理、执行能力的工具， 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，

全书共分四篇来探讨智造这一主题。*篇是万物互联时代正在到来，该篇站主要是站在更宏大的视角、站在整个信息化发展背景下来看智造，该篇重点介绍了转型的逻辑、信息化发展趋势，以及CPS和软件定义的未来工业。第二篇是两化融合开启智造之路，该篇重点介绍智造本身，介绍了智造的发展现状、存在问题和发展重点，介绍了服务型制造、分享制造、两化融合管理体系和工业电子商务等新业态。第三篇是工业互联网平台成为制造业竞争制高点，该篇重点介绍了工业互联网平台，介绍了工业互联网平台的体系架构、演进路径和技术变革，系统回答了工业互联网平台的出发点、切入点、着力点和落脚点。第四篇是从制造大国走向制造强国，该篇重点回答如何建设制造强国，重点从制造强国生态建设的角度介绍了工业4.0、产业联盟等重点内容，同时站在新一轮产业变革下提出了制造强国建设思考和建议，尤其是要以信息化培育壮大新动能和发展数字经济。

安筱鹏，2003年获东北财经大学经济学博士学位，曾任中国电子信息产业发展研究院任规划研究所副所长、所长，曾就职于工业和信息化部信息化推进司、电子信息司、信息化和软件服务业司。长期从事信息产业及信息化领域的理论研究和公共政策制定工作，近年来参与了多项国家信息产业及信息化发展战略、规划和政策的研究制定工作。

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
036
二、CPS 的技术要素：“一硬”“一软”“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：坚持五个统一 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
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）软件支撑和定义经营管理模式 071
（三）软件支撑和定义的组织架构 073
四、软件定义企业生产方式 076
（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， 以数据的自动流动解决复杂制造系统的不
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 089
（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 093
（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 111
（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 119
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：把制订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：把构建自主的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所决定的 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所决定的 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 135
（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 138
四、“双创”平台是推进制造业与互联网融合的抓手 139
（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 140
（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 149
（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” 154
（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？ 156
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 213
一、成本驱动导向阶段 213
二、集成应用导向阶段 214
三、能力交易导向阶段 216
四、创新引领导向阶段 217
五、生态构建导向阶段 218
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 220
一、工业互联网平台建设的出发点 220
（一）工业互联网平台是建设现代化产业体系的
重要支撑 221
（二）工业互联网平台是建设制造强国和网络强国的
焊接点 221
（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 221
（四）工业互联网平台是全球新一轮产业竞争的制高点 222
二、工业互联网平台建设的切入点 222
（一）工业设备上云是工业互联网平台建设的切入点 223
（二）推动工业设备上云 224
（三）工业设备上云亟须突破的四大瓶颈 225
三、工业互联网平台建设的着力点 227
（一）打造两类工业互联网平台 227
（二）建设三类工业 App 228
（三）开展四类试验测试 229
（四）完善四大支撑体系 229
四、工业互联网平台建设的落脚点 230
（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 231
（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 231
（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 232
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 236
一、对当前新一轮产业革命的基本认识 236
（一）新一代信息技术蓬勃发展以及与传统工业 技术的融合创新，是新一轮产业革命的产业
技术基础 236
（二）各国对 2008 年金融危机的深刻反思，增强了