中国工业互联网技术发展年度趋势2023

卷首语 From Editor 当前，在产业升级转型的内在动力和地缘政治外部压力的双重驱动下，数字经济已经成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的核心力量之一。作为数字经济的重要基础设施，工业互联网正在逐步书写它自己的使命和能力，利用新一代信息技术对制造业进行全方位、全角度、全链条的持续改造和优化，加速引爆工业格局的变革，在千行百业演绎着自己的角色。作为新一代信息通信技术与工业经济深度融合的关键基础设施、应用模式和工业生态，工业互联网通过对人、机、物、系统等的全面连接，以“数据+智能”重构全产业链、全价值链的制造服务体系，为工业乃至产业数字化，网络化，智能化发展提供了实现途径。 2023年是《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》的收官之年。经过近年来的快速成长，我国工业互联网产业规模突破万亿元，工业互联网技术体系及关键技术已成为基础设施要素升级和集成创新的重要支撑，驱动生产经营，业务形态与组织管理方式的全方位变革重构。为推动我国工业经济发展加快向更智能、更优质、更可持续的方向转型，卡奥斯智研院联合易观分析，组织专家和学者对工业互联网热点领域内的技术发展方向进行讨论总结，基于影响力、技术可行性、社会价值等因素的综合考量，最终梳理出代表2023的十大科技趋势，包括边缘计算、工业机理模型、工业大数据、数字工业操作系统等领域。在这份报告中，我们详细分析了十大科技趋势的关键要素，绘制出科技趋势全景图，对未来关键技术的研究重点和应用创新给出建议，希望能让大家从更加全面、更加前沿的视角关注科技创新带来的改变。 整体而言，中国工业互联网正步入规模化发展新阶段，正处于发展突破的战略窗口期、发展快车道和深耕期，我们热切期待着更多的技术伙伴、商业伙伴和用户入到这次变革大潮中，共同引领工业互联网平台在众多行业实现快速应用。展望未来，工业互联网有望在工业数据智能规模应用、供需精准对接、平台“链式”应用提速、产业集群数字化转型等更广的生态范围、更深的产业层次，发挥更加重要的作用。 卡奥斯首席技术官盛国军 专家建言 Expert Advices 明新国博士教授 上海交通大学机械动力工程学院博士生导师|国际数据空间（IDS）中国研究实验室负责人 世界新一轮信息技术革命和产业变革叠加形成全球百年未有之大变局。互联网、大数据、人工智能、区块链等数字产业化的蓬勃发展，正在推动包括工业在内的产业数字化的快速发展，包括工业互联网等新型技术和业态。工业互联网将改变原有工业生态的价值主张、关键要素、连接形式、运作机理、商业模式。人-机-物泛在感知、云-边-端网络协同、数据内容可信流通、数据要素价值创造等，将成为未来工业可持续发展的主要方向。卡奥斯智研院和易观分析共同发布的“中国工业互联网技术发展年度趋势2023”，将为中国和全球同行提供有意义的参考和借鉴！ 陶飞博士教授 北京航空航天大学国际交叉科学研究院—常务副院长|国家智能制造专家委员会委员 针对数字经济背景下的企业数字化转型和智能化升级需求，工业数字孪生基于要素、行为、过程、环境和系统之间的交互作用关系，考虑系统状态的短期动态性特征及长期稳定性需求，构建要素-系统-复杂系统多层级数字孪生模型，通过物理世界与其数字孪生之间的共依、共演、共生，探索虚实进化衍生的系统新形态、新结构、新功能和新价值，对赋能制造业数智化变革和可持续发展具有重要意义。 初佃辉博士教授 哈尔滨工业大学(威海)计算机科学与技术学院院长 工业互联网技术正在快速演进，对于工业企业来说，围绕相关技术发展趋势的研究对自身数字化转型顶层设计、技术路线选择、产品选型等至关重要。本技术发展趋势报告阐述了当前工业互联网发展和应用过程中的诸多关键技术内容，并融入了多方专业机构的实践成果，相信可以为我国工业互联网技术发展和产业数字化转型提供非常有价值的参考借鉴。 专家建言 Expert Advices 秦承刚博士 卡奥斯工业智能研究院执行院长 工业互联网广泛应用的背后隐藏着大量复杂的IT与OT技术。工业企业的数字化转型亟需借助工业互联网平台和产业生态的力量来屏蔽技术复杂性，加速数字化与智能化的进程。卡奥斯为广大企业提供了面向数字智能时代的工业互联网平台，帮助产业生态各方实现大连接、大数据、大模型等前沿技术的互联互通和开放共享，为工业互联网前沿科技的规模化落地提供了新一代基础设施，助力企业的数智发展。本次技术趋势报告中，我们联合易观，将卡奥斯当前对工业互联网技术的探索、实践和预测做了系统梳理和呈现，并与行业客户和生态伙伴共享，以期共同加速科技赋能下的产业新增长。 张澄宇 易观分析合伙人，易观企业数字化中心总经理 工业互联网是数字科技与工业经济深度融合的新型基础设施，也是工业企业打造新型产业链和生态系统的技术底座。当前我们认为感知、认知、基座三个层级的技术突破将成为引领工业互联网高质量发展与应用的风向标，这也是我们提出2023年中国工业互联网技术发展十大趋势的核心脉络。易观认为，工业互联网背后的技术体系非常复杂，对于大部分志在数字化转型的企业来说，相比自主打造数字化转型全栈能力，通过与卡奥斯为代表的工业互联网平台企业合作，可以更加高效便捷地获取龙头制造平台和产业生态提供的前沿技术能力，从而加速技术驱动的产业数字化进程。 研究说明 Research Description 工业互联网作为数字经济的重要组成部分，正在成为中国工业转型升级和创新发展的重要驱动力。过去的一年中，中国的工业互联网的发展一直保持着高速节奏，不断涌现出各种新的技术和应用场景。同时，工业互联网的各领域技术也正在改变着我们的生产方式、经营模式以及社会生活，这让工业互联网技术的趋势和发展方向更加受到市场关注。回顾过去的一年，数字工业技术方面AIGC/大模型，工业自动化，到物联网（IoT）、边缘计算等方面，都出现了明显的趋势性变化，值得业界给予密切关注。 本次工业互联网十大技术发展趋势年度报告，我们旨在深入分析该领域的最新发展和进步。通过本报告，我们希望向读者提供关于过去一年中塑造工业互联网的重大技术趋势及其对未来的潜在影响的见解。报告除了强调技术的进步，我们的报告还在商业价值、社会责任等角度提出了新技术的发展和落地应用面临的机会和挑战。 本报告中，卡奥斯智研院和易观分析联合，对数十位业界资深的科学家、产品负责人、分析师、学者开展了广泛而深入的交流，将他们的所思所想，结合卡奥斯的技术实践，凝练成本次报告的十大趋势分析。我们希望，本报告将成为对工业互联网最新发展和趋势感兴趣的行业专业人士、决策者和学者的宝贵资源。我们相信，本报告中提出的见解和分析将有助于利益相关者就技术的未来及其对社会的影响做出明智的判断和决定。 《2023年中国工业互联网技术发展十大趋势》报告编制组 目录 第一部分进化感知 第二部分高维认知 第三部分智能基座 尾页 边缘计算计算机视觉拓展现实交互81012 工业数据新一代人工智能工业数字孪生数字工业操作系统20222426 工业知识图谱工业机理模型绿色制造141618 报告出品方知识产权条款2727 2023年度工业互联网技术趋势总览 进化感知 工业感知层是过去10年中国工业数字化的关键方向，从信息化基础设施、到云端设备，再到边缘端，设备端，感知的升级正在带来海量的全新维度数据，这些都是今天如何让机器进行分析和决策的关键点。 2023年，疫情硝烟散去，但疫情加速的中国经济社会数字化转型进程没有放缓。3月份全国两会明确将推动传统产业数字化转型列入了年度政府工作的重点事项，预示着2023年将成为企业数字化发展的大年。 在这一背景下，计算机视觉、边缘计算都是其中的关键技术环节，他们将进一步向技术精进和行业纵深进行发展。同时，拓展线索交互技术也为行业创新提供的新的思考维度。 当前数字化转型正处于数字化和智能化融合发展的阶段，感知层和认知层的智能技术在企业数字化发展的过程中发挥了关键的作用，而以新一代人工智能和工业操作系统为代表的智能基座也正在升级。 卡奥斯工业智能研究院将2023年工业互联网的年度技术趋势凝练为“三大方向、十大趋势”，并分别进行了系统拆解。 高维认知 在感知层技术已经趋于成熟，进入精益求精阶段的背景下，海量的数据正在通过传感器等设备被采集、传输、处理。对于企业来讲，如何认知这些数据的内在规律，并发掘出数据价值释放的方式变得尤为重要。 在工业领域，工业知识图谱和工业机理模型代表着高维认知技术真正在工业领域进行了长足的下探。同时在“双碳”这一国家战略的引领下，碳足迹和减碳技术也即将被工业界所规模化应用。 智能基座 对于数字化转型的企业来说，诚然借助外部成熟的产品和技术能力为我所用是一个快速的方式，但想要长期掌握转型的话语权和自主权，企业还需要具备自主驱动创新的能力。 2023年，大数据、新一代人工智能、数字孪生、工业操作系统等通用技术将会被产品化、组件化封装，以更加民主化的方式被企业所获取，同时工业企业将逐渐接受数字工业操作系统，使自己获得主动开发、管理、运维数字应用的能力。 趋势一 边缘计算 2023年关键趋势 为什么该趋势重要？ 云边端协同管理和调度能力加速数字应用落地生产环境 边缘计算技术的发展已经推动工业系统的数字架构发生了革命性变化，企业数据处理和分析从云端转移到离设备更近的位置，将大规模数据处理和分析的能力下沉到设备和传感器级别，计算的可靠性、安全性和计算效率得到显著提升。在云边端协同管理和调度技术的支撑下，企业内外的生产要素得以更紧密地连接和流通。企业可以通过数据分析和建模来推进复杂生产场景、跨场景之间的协同优化，打通工业现场内外部自下而上的数据流和自上而下的决策流，为工业智能化运行闭环打通“最后一公里”。 2023年，云架构变得更复杂，分布式云、云边协同、边缘自治、边边协同，等创新持续迭代。云边端协同管理和调度能力的突破将助力工业企业有效驾驭云架构的复杂性，进而充分利用起云架构的先进性，推动边缘侧应用范围和效果快速放大，主要呈现如下方面趋势： 技术界定 边缘计算是工业数字化进程中的关键技术，它可以应用于工厂自动化、机器人控制、物联网设备管理、智能监控等多个方面，为工业企业的生产效能提升提供了强有力的技术支持。 边缘计算（Edge Computing）是一种分布式计算模型，它将计算、存储和网络资源放置在距离数据产生源头最近的边缘设备上，以实现低延迟、高效率的数据处理和分析。 1.企业对激增的边缘侧资源的有效管理 边缘侧的设备、算力、数据等资源配比将快速攀升。以数据为例，出于安全性和效率考虑，未来数字工业超过50%以上数据会在边缘侧产生，同时会出现大量部署在边缘的应用服务，这要求企业管理和利用好这些资源。 给技术甲方的应对建议 加大使用边缘侧组件 2.赋能企业实现云边端资源协同调度 升级或改造企业生产环境中的边缘节点。 伴随着云边端一体化操作系统走向成熟，企业会趋向把云边端的资源通过统一平台系统进行的管理和调度，在工业场景下的，工业操作系统、工业大脑将成为协同调度的统一平台，边缘计算一体机也将成为数字应用部署的新型载体。 重视数据安全、网络安全建设 边缘设备的分布式特性加大数据和网络的安全性面临的挑战，对此企业应采用多层安全策略来应对挑战。 随着IoT的发展，海量的数据正在边缘侧加速涌现，算力也随之加速向边缘侧下沉。提前布局先进的云边端一体化资源调度与管理技术，对于领先企业至关重要。-卡奥斯智研院刘和松博士 趋势二 计算机视觉 2023年关键趋势 为什么该趋势重要？ 工业级场景需求升级，带动计算机视觉技术趋向高精度和标准化 作为相对成熟的工业互联网技术方向，计算机视觉的应用并非从无到有的命题，而是精益求精的问题。从技术纵深看，只有更高精度才能突破当前的应用场景局限，走向更高价值应用领域，比如要求精度在0.5毫米级的新能源电池缺陷检测等场景，以及进一步纳米级的药物检测、食品安全