一、前言

2015 年我國推出“互聯網 +”行動計劃，以互聯網、大數據和人工智能（AI）為代表的新一代信息技術（IT）突飛猛進，技術產品規模化應用日益拓展，商業新模式新業態不斷涌現，需求端持續深刻變革，對個性化定制化、智能化、產品和服務的需求趨勢不斷增長。IT 新進展加快推動轉型技術體系和供給能力不斷成熟，經濟社會轉型需求和意愿加快釋放，全面的數字化轉型成為共識。

在此背景下，數字化轉型成為社會各界的關注焦點。在轉型架構方面，關于轉型技術體系的思考不斷深入，推出了包括能力層、應用層、商業層、產業層在內的多層次轉型系統框架，構建了貫通研發、生產、管理、運維等價值環節的轉型技術體系；特別是工業互聯網體系架構的提出，奠定了涵蓋技術、業務、功能、實施等層面的數字化轉型框架基礎 。在重點行業路徑方面，相關研究結合不同行業屬性以及行業痛點與轉型訴求方面的差異，劃分出了不同的轉型類型，總結梳理形成不同的轉型路徑，為行業應用提供了具體借鑒 。在指導企業轉型方面，眾多機構特別是咨詢公司和解決方案供應商，針對企業轉型實際需求提出了轉型模型和方法論，通過實踐評估和方案提供等方式參與企業的數字化轉型過程 。

本文立足我國經濟社會數字化轉型的全局，以數字化轉型技術、業務和政策體系的新進展為切入點，將新特征、新體系和新路徑方面的理論認識上升為戰略舉措，在政策建議部分突顯新時代背景下數字化轉型的關鍵環節和關鍵要素。從行文結構上看，核心內容分為兩個方面：一是著重以新技術和新應用為主的態勢分析，強調技術能力躍升達到新高度和轉型應用呈現新特征；二是著重對新路徑和新要素的探索，提出構建新框架來實現關鍵環節的新突破。

二、新時代“互聯網 +”升級的新形勢

（一）“互聯網”新技術新體系正在形成

20 世紀后期掀起的以互聯網技術為肇端的新一輪技術創新浪潮，隨著時間的推移不斷深化升級。近 10 年來，互聯網技術已經不再是本次技術創新浪潮的全部技術內容，IT 創新正在加速從計算機、互聯網向更廣泛的數字技術領域擴散，新的技術能力和技術體系正在形成。

1. 新型網絡部署進程加快

在支撐通用寬帶網絡大范圍部署和性能大幅提升的基礎上，“第五代移動通信（5G）+ 時間敏感型網絡（TSN）/ 工業以太網 + 窄帶物聯網（NB-IoT）”等新型網絡技術加速群體突破，網絡峰值速度可達 1 TB/s，時延降低至 0.1 ms，OPC 統一架構（OPCUA）等新型網絡協議加快應用，可以滿足產業應用海量、實時、差異化的聯接需求，保障了產業全要素全面連接、實時數據上傳下達，推動了基于海量實時數據的數字化應用場景得以快速涌現。

2. 計算能力持續大幅提升

計算架構由馮氏架構向多架構綜合轉變，通用芯片穩步更新，神經元芯片加速發展；計算能力進入每秒萬億次時代，計算功耗大幅降低。相關進展將推動現場算力低成本規模化普及，使得計算智能可以從頂層大規模地下沉到生產現場，為利用數字技術提升生產現場設備的運行效率提供了可能。

3. 智能分析水平顯著躍升

以深度學習、知識圖譜等為代表的新一代 AI 技術爆發式發展，推動簡單智能向多元復雜智能發展，有望解決大量機理可知或不可知的復雜多維問題，進而將企業的分析決策水平提升到全新高度。

4. 技術組合協同不斷強化

信息通信技術正以新的方式進行組合來充分發揮協同作用。一方面，感知、傳輸、計算、分析等多種技術組合，協同解決產業現實問題，如工業互聯網基本的機理是從感知物理世界開始，通過數字空間的系列建模分析、優化決策，再回到物理世界。另一方面，技術之間的組合架構由過去的單體式技術架構轉向基于云邊協同的新技術體系，這是敏捷性、可伸縮性和靈活性更強的技術體系，可以顯著降低轉型成本和技術壁壘，為推動企業快速邁入全面數字化時代提供了可能。

（二）“互聯網 +”技術賦能產業變革不斷深化

新的技術體系和能力對行業轉型的牽引力不斷增強，與服務業結合形成了豐富的新模式新業態，與工業融合也取得顯著成效。“互聯網 +”向行業深度滲透的趨勢和效果初步顯現。

1. 服務業領域

新的數字化模式蓬勃涌現，深刻改變服務業分散、低效的局面。技術能力的新進展改變了服務業缺少規模經濟的傳統屬性，使服務業邊際成本大幅降低、規模經濟大幅提升。例如，在新型冠狀病毒肺炎疫情期間，數字化新業務有效支撐了復工復產，線上辦公和在線會議等數字化平臺的低成本接入服務支撐了近 3 億人開啟在家辦公模式。電子商務平臺運用大數據技術，不僅有能力支撐超過 5.44×105 筆/s 的訂單峰值，而且通過數據智能可以有效調劑余缺、實現供需高效對接。

2. 制造業領域

工業互聯網等新型基礎設施的涌現，顯著提高品質、質量和價值，實現優化資源配置，加快產業裂變創新和產業鏈向高端邁進。一方面，伴隨工業互聯網賦能作用的日益顯現，涌現出了產業資源在線調配、協同制造、產能共享、跨域協作等數字化生產新模式，極大地緩解了企業發展中的痛點和難題。另一方面，隨著全球生產體系的重新布局調整，提升產業鏈水平和穩定性的形勢變得更為嚴峻，制造業企業通過加快數字化轉型，利用數字技術提升產業鏈的靈活性和敏捷性、增加工業附加價值更具有現實性和緊迫性。

整體來看，新的技術創新浪潮仍然在持續興起，“互聯網 +”發展的技術背景顯著深化，牽引產業變革呈現出新局面。以新一代 IT 為驅動力的數字化轉型深化拓展，本輪工業革命新的技術創新和普及應用的階段性高潮正在啟動，“互聯網 +”技術、產業和政策體系升級成為必然。

三、新時代數字化轉型呈現新特征

隨著互聯網、大數據和 AI 等技術的深度創新應用，加之技術體系組合的協同發力，傳統產業數字化轉型呈現出更多新特征，為“互聯網 +”升級描繪了新圖景。在宏觀層面，經濟社會數字化轉型的本質是 IT 深度融合應用，在創新性數字技術的支撐下，實現物理世界與數字世界的深度融合，促進經濟社會資源配置優化升級，重塑經濟社會發展范式。在行業層面，數字化轉型充分利用數字技術與行業深度融合，實現行業全要素、全環節和全生命周期的貫通，以信息流帶動資金流、物資流、人才流、技術流，顯著提高行業的效率、質量和價值，進而實現生產方式、商業模式和組織形態的深刻變革。

（一）數字化轉型推動企業構建泛在感知、智能決策、敏捷響應、動態優化的生產新范式

通過廣泛部署感知終端與數據采集設施，實現全要素、全產業鏈、全價值鏈狀態信息的全面深度實時監測，打造企業泛在感知能力。基于泛在感知形成的海量工業數據，通過工業模型與數據科學的融合開展分析優化，并作用于設備、產線、企業等領域，形成企業智能決策能力。基于信息數據的充分與高效集成，針對外部需求的變化和內部運營的彈性等不確定性因素，形成企業敏捷響應能力。通過對物理系統的精準描述與虛實聯動，建立數字孿生系統，在監控物理系統同時，在線實時對物理系統的運行進行分析優化，使企業運行始終處于最優狀態 。

（二）數字化轉型推動企業打破組織邊際，實現社會化協同

企業和外部環境的緊密聯系是當今經濟社會發展的歷史必然，只有緊密嵌入外部環境，在合作伙伴間、不同的利益相關者之間，甚至任何組織單元之間實現動態社會化協作，才能充分發揮聚合效應。當前，企業數字化能力建設支持企業打通了企業內、企業間以及企業與客戶間的壁壘，提升了企業對市場變化和需求的響應及交付速度。打破組織邊界、實現社會化協同是數字化轉型在組織層面的必然結果。通過數字技術的廣泛應用，特別是基于泛在感知、全面連接與深度集成，不僅能在企業內實現研發、生產、管理等不同業務的協同并優化企業運行效率，而且能夠在企業外實現各類生產資源和社會資源的協同并優化產業資源配置效率，最終建立“互聯網 +”全局協同能力。

（三）數字化轉型加快推動行業知識演進升級，實現智能化發展

從全局角度看，數字化轉型就是要實現知識的創新和創造以及實現知識和行動統一的全局智能決策（見圖 1）。知識創造主要是指由于顯性知識和隱性知識相互轉化而形成的知識螺旋的過程。一方面，數字化轉型在本質上是實現知識顯性化、創造新知識的過程。通過虛擬仿真、數字孿生和可視化等路徑，數字技術重建數字空間，將傳感器、邊緣設備等采集到的隱性知識結構化、再現化，極大地推動生產經營中隱性知識的顯性化。

圖 1 數字化轉型知識體系示意圖

另一方面，軟件技術實現了知識的可交易化和流動共享。通過打造“封裝知識”，軟件技術成為知識的載體，為克服知識的分散化、人格化和隱性化創造了條件。大量跨行業、跨領域的工業經驗、知識、方法以應用程序（APP）、微服務組件的形式沉淀到工業互聯網平臺，而工業互聯網平臺成為重構知識創造、傳播、復用的新體系，促進了知識工程和知識圖譜等智能化基礎的形成 。

四、打造數字化轉型的新體系

基于數字化轉型的新特征可以發現，相較于早期的數字化轉型，當前的數字化轉型更具全局性和系統性。進一步取得新時代數字化轉型的顯著效果，不應僅依靠局部和單點的應用推進，而是要更多地實現系統性跨越，構建適應數字化轉型的全新體系，為前瞻規劃和應用打下堅實的基礎。

（一）數字化轉型的主線是打造數據資源的全面采集、分析匯聚、智能應用的閉環

無論是系統層面的德國工業 4.0 和美國工業互聯網規劃，還是工具層面上的信息物理系統（CPS）、數字孿生，究其本質都是通過物質生產的數字化，將物質生產要素、實體生產過程和生產經營決策表達為廣泛全面的數據形態。通過對這些承載物質生產規律的數據進行分析建模，形成科學高效的物質生產相關知識和決策指令；將之有效映射、智能反饋給物質生產過程，構建將正確的數據以正確的方式、在正確的時間傳遞給正確的人和機器的數字化閉環；最終達到優化資源配置效率，改進物質生產過程的目標（見圖 2）。

圖 2 數字化轉型的數據閉環示意圖 

在新的背景下，服務領域或制造領域規劃實施數字化轉型，將打造數據閉環作為推進的主線，明確數字化轉型的主導思想是在泛在連接基礎上，向實現設備、系統和環境的全面貫通、識別互認和互操作升級，進而實現數據有序流動，為智能化決策打下基礎。

（二）數字化轉型的主要內容是最終實現要素、過程和產品的數字化

一是要素數字化。數字技術能夠改造提升生產過程中必不可少的傳統物資材料、動力能源等基本資源的形態和效率；數據廣泛匯聚將產生融合型數字化人才、知識及其創新組合，成為新的獨立生產要素，推動行業進一步躍遷。

二是過程數字化。利用數字化手段應對復雜的生產過程管理，實現生產現場多系統的交互，包括設備數字化改造、生產研發等業務流程的數字化。推進生產流程再造和生產組織的柔性化發展，全面提高生產效率和協作效率。

三是產品數字化。產品數字化是服務型制造的起點，實現從智能產品到智能產品系統再到智能服務模式的轉變，是構成制造業價值鏈延伸的關鍵，也是數字化轉型價值實現的載體。規劃實施數字化轉型，抓牢要素、過程和產品等關鍵領域，結合各自不同的特點和內容，針對性開發技術工具和模式手段，通過分類施策來實現系統性突破。

（三）數字化轉型的直接表現是 IT 與運營技術的融合，進而形成新知識、新模式和新路徑

長期以來，數字化轉型的障礙主要體現為 IT 與運營技術（OT）的壁壘。特別是制造業，IT 與 OT 有著不同的目標，沿著不同的路徑發展，在不同的生態系統中運行。目前企業 IT 與 OT 結合的實際狀況基本上處于集成的狀態，距離真正融合還有很大的距離。這一鴻溝實質上構成了企業充分利用數據資源實現智能化生產的直接障礙。

伴隨工業互聯網技術體系的日益完善，支撐 IT 與 OT 融合的業務架構（如業務策略、組織和流程）、應用架構、數據架構（如知識及其邏輯與結構）、技術架構（支持業務、數據和應用服務部署的軟硬件能力，含 IT 基礎設施、中間件、網絡、通信、處理和標準等）不斷成熟，為 IT 與 OT 融合提供了較完備的框架。更為關鍵的是，通過兩者融合將產生眾多新的知識和應用，生產現場的數據可以直接用于支持智能化決策，從而為突破數字化轉型瓶頸創造了基本條件 。因此，規劃實施數字化轉型關鍵在于發展融合型技術，需要針對性發展支撐融合的技術標準協議架構。

五、推動數字化轉型的關鍵點

縱觀當前數字化轉型的新動向，在一系列系統性特征之外，各種實踐經驗也不斷涌現。從中識別出推進轉型的各種關鍵要素、關鍵支撐和關鍵手段，對推動 IT 產業革命邁向新高度、加快“互聯網 +”行動計劃不斷升級具有重要意義。

（一）數據和人才成為關鍵因素

全球工業發展進入范式遷移、體系重構、動力轉換的新階段，數據和人才日益成為制約轉型成敗的關鍵因素。數據要素價值潛力巨大，如美國、德國等工業強國加快構建數據驅動的發展新生態，以數據流動應對和解決變革中的復雜性和不確定性問題，提升企業生產經營活動的價值創造能力。

數據作為新的生產資料、戰略資源、關鍵因素和技術體系，在我國創新發展中的引擎和動能作用日益凸顯，其持續健康發展對我國應對技術產業前沿變革、搶占第四次工業革命新高地具有重要意義。面對快速更迭的技術創新應用，人才要素是關鍵瓶頸，人才數字素養和操作技能是承接技術創新、加快實踐轉化的關鍵。融合型人才供給不足是工業大國面臨的挑戰，因此均將數字技能培養、消除數字鴻溝作為長期的發展任務。

（二）打造轉型生態成為關鍵支撐

生態化發展成為數字化轉型的重要特征，特別是新時代數字化轉型對全環節聯接、全數據匯聚和全智能決策的新要求日益突出。數字化轉型的生態化擴展帶動全產業鏈轉型的效果更加明顯，已經成為實現全局化轉型和贏得全球數字化競爭的關鍵。

主要國家均積極推動數字化轉型的政策目標向生態化建設升級。《德國 2030 年工業 4.0 愿景》（2019 年）提出，德國將構建全球數字生態作為未來 10 年數字化轉型的宏觀目標，從自主性、互通性和可持續性三方面來刻畫全球數字生態的核心要素。這表明德國在立足市場領先和技術領先的既有規劃目標（2013 年）基礎上又有了飛躍。德國工業 4.0 作為全球標桿，對轉型生態建設的高度重視值得我國加以關注 。

（三）構建創新網絡成為關鍵手段

各國正在變革先導產業政策的執行機制，積極推動產業政策從傳統政府主導的垂直發展模式轉向非政府組織主導的網絡化發展模式，著力加強機制設計并創新組織形式。其中，創新網絡建設成為推進基礎技術研發、科技成果轉化和示范性推廣等產業功能的共同指向。

一些國家在數字化轉型的市場中發展出了一批以檢測驗證、示范推廣為目的的非營利性組織。這些組織通過率先建成符合數字化、網絡化和智能化理念的“示范工程”“智慧工廠”等樣例，展示融合應用的可實現性，激發數字化轉型潛在客戶群體的需求。

作為基于物聯網構建的尖端技術實驗室，德國 Smart Factory OWL 和 Smart Factory KL 等致力于解決未來工廠車間層最重要的數字化研究課題，建設獨立于制造商的工業 4.0 示范產線，展示跨領域的企業和要素通過共同協作來實現集成融合的可能性。在美國國家制造業創新網絡（NNMI，已更名為制造業美國）的推動下，數字制造和設計創新中心（DMDII，已更名為 MxD）成為美國推進數字化設計和制造技術、開展應用推廣探索和實踐的權威性第三方機構，逐步奠定了數字化制造的協作創新平臺、中小企業數字化轉型策源地的獨特地位。

六、對策建議

當前，我國數字化轉型仍然面對著一系列問題和挑戰，與上述新形勢的要求還有不小的差距：技術產業的創新不足，新型基礎設施賦能作用尚未充分顯現，對于轉型系統架構的認識仍然欠缺，激發轉型動力的平臺支撐和應用示范不夠。這些問題體現了“互聯網 +”行動計劃的升級空間，除了持續強化技術產業和基礎設施等“必選項”之外，還可重點從以下方面加快政策升級。

（一）升級要素基礎

全面提升數據要素質量和應用水平。第一，加強數據資源體系建設。推進數據資源采集匯聚和全鏈條管理能力的提升，建立基礎數據資源管理體系，將數據資源管理好、使用好。第二，全面加強融合應用。融合應用是數據價值體現的關鍵環節，聚焦深化數據要素的創新應用，從需求和供給兩端發力：拓展企業應用路徑，強化應用供給能力，激發企業應用數據新模式新業務的內在動力；提升數據解決方案能力，推進融合應用的縱深發展。

加強高水平融合型人力資源要素培養。加快教育體制改革，培養具備數字技術與行業經驗的融合型人才，培養掌握數字技術、對行業有深刻理解的勞動素質，實現低技能低成本勞動要素向高技能高附加值轉型。引導高校建設“新工科”專業，加強面向融合發展需求的職業教育，提升國民數字素養。

（二）升級應用支撐

加強轉型生態的支撐力度。第一，推進通用標準化建設，夯實生態基礎。加快數字化轉型過程中相關共性標準、關鍵技術標準的制定和推廣，包括數據標準、算法標準、信息處理與接口標準、集成應用標準等，打牢數字化轉型生態化發展基礎。第二，加快數字化轉型開發應用生態建設。發揮工業互聯網全要素聯接樞紐、數字化轉型核心載體的關鍵作用，圍繞工業互聯網平臺加強應用與開發的生態建設，推動多元主體共同沉淀工業領域獨特技術知識，形成社會化開發和社會化應用新格局。

構建創新網絡支撐體系。進一步加強創新生態建設，推動傳統研發機構向數字化創新網絡轉型。圍繞高等院校、科研院所和企業等傳統研發組織以及制造業創新中心等新型組織形式，加強聯合體建設，構建數字化轉型研發網絡，打造融合創新平臺和產業創新服務綜合體，為企業提供各類專業服務。加強體制機制設計，培育一批形式多樣的新型主體。探索打造政府資助、民間投入、收益共享、自負盈虧的新型創新機構；集聚各方創新資源，激發創新和技術成果轉化的活力，培育開展測試驗證、制定行業標準和推廣解決方案的數字化轉型創新網絡。

（三）升級政策保障

持續升級政策保障。找準新技術和傳統行業融合的著力點，持續推出支撐融合的政策舉措，破除垂直行業和通用技術融合壁壘，發揮財政資金引導性功能，激勵行業運用 IT 的主動性，培育適合融合發展的政策環境。

完善政策法規配套。不斷完善保障數字化轉型的法律法規體系，特別是加快推動數據相關立法，以更好地釋放數據要素價值。盡快調整完善各領域數字化的市場準入、競爭監管等治理體系，以推動數字化轉型的規模化、常態化和規范化發展。

加強示范引導和評估監測。啟動數字化轉型示范工程，建設一批數字化轉型標桿工廠、體驗中心等示范性項目，以試點示范效應帶動推廣應用。通過統計監測和貫標評估，對轉型效果好的地方政府、典型企業和具有推廣價值的最佳實踐案例給予適當獎勵，激發企業主體主動轉型的內在動力。

本文轉載自《中國工程院院刊》