基于文獻計量分析的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜述與展望

唐國鋒,馮子鈺,李 丹,艾興政

(1.重慶工商大學 管理科學與工程學院,重慶 400067;2.重慶工商大學 工商管理學院,重慶 400067;3.西南政法大學 經(jīng)濟學院,重慶 401120;4.電子科技大學 經(jīng)濟與管理學院,四川 成都 611731)

0 引言

黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠景目標的建議》強調(diào)要“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合,推動先進制造業(yè)集群發(fā)展”。當前,以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為主要特征的第四次工業(yè)革命蓬勃興起與我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級形成歷史交匯,互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術與工業(yè)制造技術正深度融合,不斷推動制造模式、產(chǎn)業(yè)組織方式、商業(yè)運行機制顛覆式創(chuàng)新,催生融合發(fā)展的新技術、新產(chǎn)品、新模式、新業(yè)態(tài),為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級打造新動能、拓展新邊界。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術與現(xiàn)代工業(yè)技術深度融合的產(chǎn)物,是制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的重要載體,已成為推動新一代信息網(wǎng)絡技術與制造業(yè)深度融合的橋梁和突破口。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念最早由美國通用電器公司于2012年11月在美國通用電氣(General Electric,GE)發(fā)布的白皮書《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》中首次提出的,其本質(zhì)是以機器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡互聯(lián)為基礎,通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析,實現(xiàn)智能控制、運營優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式變革[1]。近年來,發(fā)達國家加快推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設,如美國在先進制造國家戰(zhàn)略中,將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設作為重點發(fā)展方向;德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略將網(wǎng)絡化制造作為核心;日本“互聯(lián)工業(yè)”戰(zhàn)略強調(diào)通過人、設備、技術等相互關聯(lián)向“社會5.0”目標發(fā)展。我國高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實踐和發(fā)展,圍繞頂層設計、發(fā)展路徑等先后出臺了《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設及推廣指南》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺評價方法》等指導性文件。當前,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展已經(jīng)由概念逐漸走向?qū)嵺`落地,政策體系不斷完善、基礎設施建設穩(wěn)步推進、產(chǎn)業(yè)生態(tài)日益成熟,在電子信息、機械、汽車、裝備、航空航天等制造業(yè)行業(yè)領域中廣泛應用,正助力制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展。

自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念提出來以來,國內(nèi)外學者從不同角度、不同層面已展開較為深入的研究。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要有力的理論支持,為更好地為促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供有力智力支持,有必要深入探究國內(nèi)外有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的演進過程、差異化特征。鑒于此,本文運用文獻計量工具對國內(nèi)外有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關文獻進行分析,通過有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關研究發(fā)文量及趨勢、關鍵詞共現(xiàn)及演化趨勢、關鍵詞聚類分析,剖析國內(nèi)外相關研究的差異性,追溯演進路徑,并對未來的研究方向進行展望。

1 文獻檢索與研究方法

考慮到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的最早提出時間,本研究文獻檢索時間區(qū)間設定為2012年11月1日～2021年1月31日(數(shù)據(jù)采集時間為2021年2月1日)。本研究的國內(nèi)文獻檢索來源于CNKI中國全文數(shù)據(jù)庫(文獻類型為全部期刊),國外文獻數(shù)據(jù)選自Web of Science核心集(文獻類型為Article or Review)、Elsevier Science(文獻類型為Research articles)、Engineering Village(文獻類型為Journal articles)、IEEE/IET Electronic Library(IEL) (文獻來源為Journal articles or Report reviews)等數(shù)據(jù)庫,以“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“Industrial Internet”為主題詞,共檢索出外國學者發(fā)表的855篇英文文獻、中國學者發(fā)表的3篇英文文獻以及914篇中文文獻。本文將外國學者發(fā)表的855篇英文文獻作為國外有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的發(fā)文數(shù)量,中國學者發(fā)表的917篇中英文文獻作為國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的發(fā)文數(shù)量,再按照“題目+摘要+關鍵詞”對文獻進行分析。

此外,本文選擇以可視化知識圖譜為展現(xiàn)形式的Citespace及VOSviewer作為文獻計量分析的方法,其目的為對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究領域進行關鍵詞共詞分層聚類分析,通過形成可視化圖譜綜述已有研究并對未來研究趨勢進行展望。同時,研究采用Excel 2019對發(fā)文量及文獻具體信息進行統(tǒng)計分析,以使研究結(jié)果更加完整和直觀。具體研究思路如圖1所示。

圖1 研究思路

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關研究對比分析

2.1 發(fā)文量及趨勢分析

白皮書《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》指出,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是在建立的網(wǎng)絡和技術標準基礎上,數(shù)據(jù)、硬件、軟件與智能的連接和交互[1]。隨后,國內(nèi)外學術界圍繞不同主題對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)展開了進一步研究。為更清晰地展示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關研究演化歷程,本文對國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)期刊文獻進行發(fā)文量及趨勢的對比分析,具體分析結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出,國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究在2012～2021年1月整體發(fā)文量呈逐年上升趨勢。此外,除2018年外,中文發(fā)文量均高于英文發(fā)文量,且兩者均呈顯著上升趨勢,間接說明國內(nèi)相關研究熱度較高。

圖2 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究國內(nèi)外期刊年度分布

總體而言,可以將現(xiàn)有研究劃分為探索期(2012年～2016年)、發(fā)展期(2017年～現(xiàn)在)兩個階段。國內(nèi)學者首次發(fā)文是在2013年,國外學者首次發(fā)文在2014年,且2016年以前發(fā)文量整體上升較為緩慢,中英文年發(fā)文量均在40篇以下,將該階段劃分為研究探索期;2017年至今,中英文發(fā)文量逐年呈大幅上升趨勢,各年度發(fā)文總量均超過100篇,特別是到2020年國內(nèi)外發(fā)文總量達到766篇,將該階段劃分為研究發(fā)展期。

2.2 關鍵詞共現(xiàn)及演化趨勢分析

圖3 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究中文關鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖4 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究英文關鍵詞共現(xiàn)圖譜

研究發(fā)現(xiàn),中文文獻中頻次排名較高的關鍵詞有：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(頻次為634)、智能制造(109)、5G(87)、工業(yè)4.0(51)、大數(shù)據(jù)(49)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(47)、安全防護(44)、新基建(43)等,英文文獻中頻次排名較高的關鍵詞有：Industrial Internet of Things(555)、Internet of Things(168)、Industry 4.0(129)、Blockchain(65)、Cyber Physical System(63)、Security(60)、Industrial Internet(51)、Cloud computing(50)等。總體而言,已有國內(nèi)外相關研究領域主要涉及智能制造、5G、工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緊密相關的技術領域,而涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對中國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用、影響機理及驅(qū)動機制、模式及保障策略的研究則相對較少。此外,在中文文獻中,還結(jié)合了“新基建”、“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等最新發(fā)展背景和形勢,研究“中國特色”突出。

此外,按照時間軸線對涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高頻關鍵詞首次出現(xiàn)年份進行分析,并在高頻關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜基礎上繪制高頻關鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖(如圖5和圖6),以進一步分析研究熱點演化趨勢。由圖5和圖6可以看出,在探索期(2012年～2016年),國內(nèi)學者重點關注相關概念界定、技術演進等方面,核心關鍵詞包括大數(shù)據(jù)、云制造、信息物理系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、信息安全、轉(zhuǎn)型升級等;國外學者重點關注與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關的底層技術,核心關鍵詞包括Artificial Intelligence(AI)、Wireless Sensor Network(WSN)、Cyber Security等。在發(fā)展期(2017年～現(xiàn)在),國內(nèi)外相關研究的廣度和深度逐漸擴大,成果呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢,國內(nèi)研究既有以標準體系、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、人才培養(yǎng)、新基建等為核心關鍵詞的較宏觀層面的研究,又包括以工業(yè)APP、時間敏感網(wǎng)絡、數(shù)字孿生等為核心關鍵詞的較微觀層面的研究;國外研究既涉及以Cloud Computing、Edge Computing、Machine Learning等為關鍵詞的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層核心技術方面的研究,又涉及以Quality of Service、Reliability、Energy Efficiency等為核心關鍵詞的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務管理、能耗管理等方面的研究。

圖5 國內(nèi)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究熱點演化趨勢

圖6 國外“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究熱點演化趨勢

2.3 關鍵詞聚類分析

本文運用Citespace軟件,在關鍵詞共現(xiàn)圖譜基礎上運用LLR聚類統(tǒng)計分析法對國內(nèi)外涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的高頻關鍵詞進行分析,可得到如圖7所示的關鍵詞聚類圖譜。根據(jù)分析原理,Q值(聚類模塊值,Q>0.3表示聚類效果可被接受)越大,則聚類效果越顯著;S值(聚類平均輪廓值,S>0.7表示聚類結(jié)果高度可信)越大,則表示聚類內(nèi)部同質(zhì)性越大,即聚類結(jié)果越合理。分析結(jié)果顯示,國內(nèi)相關研究高頻關鍵詞聚類模塊值Q=0.823 5、聚類平均輪廓值S=0.879 1,國外相關研究高頻關鍵詞聚類模塊值Q=0.811 7、聚類平均輪廓值S=0.804 3,說明聚類效果顯著、結(jié)果合理。

圖7 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究關鍵詞聚類分析圖譜

為了增強關鍵詞、聚類詞之間的相關性及邏輯性,本文對聚類分析圖譜標簽名稱進行同義詞替換處理?；诰垲惙治鰣D譜,按照圖譜中所聚類高頻關鍵詞的特征,國內(nèi)外相關研究主題大致按照“Environment(環(huán)境)—Technology(技術)—Application(應用)”邏輯脈絡進行呈現(xiàn)。其中,國內(nèi)有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的高頻關鍵詞可以劃分為發(fā)展背景及趨勢(A1)、核心技術(A2)、商業(yè)模式創(chuàng)新(A3)、應用場景(A4)、功能作用(A5)5個團簇。其中,涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展背景的關鍵詞包括新基建、信息技術滲透、制造業(yè)變革、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展;涉及核心技術的關鍵詞包括標識解析、移動邊緣計算、區(qū)塊鏈、安全防護、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng);涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)模式創(chuàng)新方面的關鍵詞包括C2B模式、個性化需求滿足、價值共創(chuàng)模式;涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用場景方面的關鍵詞包括實時故障檢測、應用平臺、數(shù)字化維保、資源優(yōu)化配置、行業(yè)應用;涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能作用的關鍵詞包括工業(yè)應用創(chuàng)新、海量數(shù)據(jù)管理、智能化決策、生產(chǎn)方式創(chuàng)新。

國外有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究的高頻關鍵詞可以劃分為5個團簇：Manufacturing industry development(B1)、Core technology(B2)、Platform infrastructure(B3)、Application scenarios(B4)、Function(B5)。其中,涉及Manufacturing industry development(制造業(yè)發(fā)展背景)的關鍵詞,包括Smart manufacturing、Industry 4.0;涉及Core technology(核心技術)的關鍵詞,包括Data privacy、Block chain、Edge computing、FPGA;涉及Platform infrastructure(平臺基礎架構(gòu))的關鍵詞,包括WSN、Time-sensitive network(TSN)、Service-oriented architecture;涉及Function(功能作用)的關鍵詞,包括Authentication、Feature extraction、Optimization、Task analysis。此外,在Environment(環(huán)境)、Technology(技術)層面,國內(nèi)外高頻關鍵詞團簇A2與B2、A4與B4、A5與B5相同,說明國內(nèi)外學術界在核心技術、應用場景、功能作用方面關注的主題相同。具體如圖8所示。

圖8 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”相關研究高頻關鍵詞聚類分析

3 討論

3.1 時間視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究

探索期(2012年～2016年)：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早由美國通用電氣(GE)提出,國內(nèi)研究最早出現(xiàn)在2013年《淺談工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》[2]一文中,其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景進行了展望,對面臨的數(shù)據(jù)及安全挑戰(zhàn)也進行了預判。此后,自2015年開始,國內(nèi)學者逐漸開始對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在兩化融合、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略背景中所扮演的重要角色、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境進行探討,如延建林等[3](2015)與余曉輝[4](2016)就“中國制造2025”背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0為中國制造業(yè)未來發(fā)展帶來的機遇與挑戰(zhàn)進行了論述。國外學術界自2012年提出概念后,在2014年的《GE is in a Startup State of Mind》一文中首次將“Industrial Internet”作為關鍵詞,提出了GE公司在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下的發(fā)展策略[5];此后,LAUDIEN等[6](2016)與ARNOLD等[7](2016)采用案例研究及專家訪談方法對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式、對制造業(yè)發(fā)展的作用機制進行了研究?？傮w而言,國內(nèi)外學者在探索期關于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研究文獻數(shù)量有限,部分文獻研究還與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關,整體上缺乏對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深入性研究。

發(fā)展期(2017年～2021年)：基于探索期相關研究,國內(nèi)外學術界在發(fā)展期以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主題從技術層面、應用層面展開研究。在技術層面上,物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)均是同義詞,國內(nèi)外學術界分別圍繞此類主題展開研究,如THRAMBOULIDIS等[8](2016)提出一種基于UML概要文件的物聯(lián)網(wǎng)方法;WONG等[9](2017)研究了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)下的隱私數(shù)據(jù)管理技術;LU[10](2017)指出信息物理系統(tǒng)(CPS)通過物聯(lián)網(wǎng)(IoT和WoB)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建和應用提供了技術基礎,并基于此提出了CPS框架。此外,學術界還圍繞智能工廠傳感器技術[11]、云計算技術[12]、數(shù)字孿生技術[13]以及整體數(shù)字化技術應用[14-15]展開研究。在應用層面上,研究涉及智能透明汽車工廠[16]、流程工業(yè)智能工廠[17]等各類智能工廠的構(gòu)建,以及自動監(jiān)測系統(tǒng)[18]、基于邊緣計算的設備接入及集成技術[19]等應用領域。此外,還有部分文章從企業(yè)戰(zhàn)略管理角度出發(fā),以泛在制造(Ubiquitous Manufacturing,UM)[20]、集成和智能制造[21]等在制造業(yè)中的應用為主題展開研究,如魏津瑜等[22](2020)在裝備制造業(yè)行業(yè)背景下,以價值共創(chuàng)理論為出發(fā)點,構(gòu)建了包含制造資源需求方、制造資源提供方與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺三維度的價值共創(chuàng)過程模型。總體來看,相比探索期,發(fā)展期的研究更加深入與多元化,進一步深化了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的理論與實踐價值。

3.2 聚類視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究

本文在關鍵詞聚類圖譜及國內(nèi)外文獻的基礎上,以“Environment(環(huán)境)—Technology(技術)—Application(應用)”為邏輯對國內(nèi)外研究進行分析討論。

3.2.1 環(huán)境層面

有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境層面的研究國內(nèi)相對較多,其高頻關鍵詞可以聚類為“發(fā)展背景及趨勢”,主要集中在制造業(yè)變革、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展、信息技術滲透、新基建等幾方面。延建林等[3](2015)指出,金融危機以后,全球新一輪產(chǎn)業(yè)革命和科技革命蓬勃興起,制造業(yè)重新成為全球經(jīng)濟發(fā)展的焦點,世界主要發(fā)達國家采取系列舉措推動制造業(yè)變革,如美國實施“再工業(yè)化”、“制造業(yè)復興”戰(zhàn)略計劃發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)(Smart Manufacturing),德國積極推動工業(yè)4.0(Industry 4.0)戰(zhàn)略計劃實施,日本、法國、韓國、瑞典等國也紛紛推出制造業(yè)振興計劃。姜峰等[23](2021)指出,數(shù)字經(jīng)濟浪潮席卷全球,以前所未有的速度驅(qū)動傳統(tǒng)制造業(yè)加速變革,特別是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等為核心的“新基建”通過技術和模式創(chuàng)新不斷向?qū)嶓w經(jīng)濟領域滲透融合,為傳統(tǒng)制造業(yè)變革帶來了新拐點。徐憲平[24](2021)指出,傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字改造和轉(zhuǎn)型是新基建的價值所在,通過新一代信息技術與制造業(yè)深度融合,可以全面提升制造業(yè)企業(yè)的數(shù)字化能力、網(wǎng)絡化能力和智能化能力,實現(xiàn)生產(chǎn)運營全過程數(shù)據(jù)貫通、生產(chǎn)資源全要素網(wǎng)絡協(xié)同和生產(chǎn)活動全場景智能應用,為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供關鍵支撐。此外,在發(fā)展趨勢方面,劉暢等[25](2020)認為,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展已具有良好的政策引導環(huán)境,特別是十四五期間,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為中國國家“新基建”七大核心領域之一,在助力制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展基礎上繼續(xù)提速;焦勇等[26](2019)認為,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的兩化融合整體上可分為數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化3條“并聯(lián)式”相對獨立的路徑;李君等[27](2019)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺成熟度演進路徑劃分為建設起步、功能完備、應用拓展、專業(yè)深耕和生態(tài)繁榮由低到高5個階段?？傮w而言,國內(nèi)學者將發(fā)展趨勢及路徑與國家戰(zhàn)略緊密結(jié)合展開研究,很好地融入了經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)實背景。

國外研究相對較少,高頻關鍵詞可以聚為“Manufacturing industry development”一類,主要圍繞Industry 4.0和Smart Manufacturing 兩方面進行論述。如COSTA等[28](2020)指出工業(yè)4.0作為全球制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關鍵機制,為制造業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)生命周期帶來了一系列挑戰(zhàn),其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可為工業(yè)4.0高級應用集成提供一個靈活和開放的解決方案;LEE等[29](2020)指出智能制造是現(xiàn)代制造業(yè)未來的發(fā)展方向,是其走向數(shù)字化的核心,在制造業(yè)發(fā)展過程中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術可推動智能制造的發(fā)展,與智能制造相輔相成?？傮w而言,國外學者將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與宏觀制造戰(zhàn)略相結(jié)合,以探索其在工業(yè)革命背景下的發(fā)展動向。

3.2.2 技術層面

國內(nèi)學術界研究的共同主題為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術,差異性主題在于國外學術界還就基礎架構(gòu)進行了研究。具體如下：

(1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術

國內(nèi)相關研究的關鍵詞包括標識解析、移動邊緣計算、區(qū)塊鏈、安全防護、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等;國外相關研究的關鍵詞包括Data privacy、Block chain、Edge computing、FPGA?？傮w而言,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術可劃分為5部分：①信息提取并初步處理的數(shù)據(jù)集成及邊緣處理技術[30];②為基于池化管理技術用戶提供完善的云基礎設施服務的IaaS技術[31];③具有數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)存儲與管理功能的數(shù)據(jù)管理技術[32];④提供數(shù)據(jù)分析算法、機理建模功能的工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術[33];⑤確保數(shù)據(jù)接入安全、平臺安全、訪問控制的安全技術[34]。如在數(shù)據(jù)管理技術研究方面,CHEKIRED等[35](2018)提出一種搭載工作負載分配算法的分層霧計算技術;在安全技術研究方面,針對數(shù)據(jù)采集和各種傳輸漏洞,HOU等[36](2020)將安全技術優(yōu)化為基于低內(nèi)聚性算法的差異隱私保護技術。

(2)基礎架構(gòu)

國外涉及平臺基礎架構(gòu)的研究相對較多,聚類體現(xiàn)在WSN、Time-Sensitive Network(TSN)、Service-oriented Architecture等高頻關鍵詞上,但目前還缺乏統(tǒng)一的標準和共識,國外學者主要基于德國工業(yè)4.0的RAMI 4.0[37-38]、日本智能制造參考框架IVRA[39-40]和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)IIRA[39,41]對體系架構(gòu)進行探索,其中RAMI 4.0強調(diào)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)的縱向集成、企業(yè)間的橫向集成和全生命周期的端到端工程數(shù)字化集成,IVRA在RAMI 4.0和IIRA的基礎上加入員工合作等現(xiàn)場功能和日本制造的價值取向,IIRA主要從業(yè)務角度(需求模型)、使用角度(用例模型)、功能角度(功能模型)和實現(xiàn)角度(部署模型)構(gòu)建架構(gòu)。國內(nèi)學術界涉及此方面的研究相對較少,相關內(nèi)容見工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2017年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》[42],提出了包含網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、安全三大層級的體系架構(gòu)1.0;其后,聯(lián)盟在2020年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》[43]中,考慮到體系架構(gòu)1.0中網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、安全在數(shù)據(jù)功能上存在一定重疊,在體系架構(gòu)2.0中以平臺替代數(shù)據(jù),重點體現(xiàn)1.0中數(shù)據(jù)的集成、管理與建模分析功能,形成網(wǎng)絡、平臺、安全三大層級,功能內(nèi)涵與1.0也基本一致。

3.2.3 應用層面

國內(nèi)外學者在應用場景搭建、功能作用主題下均有研究,差異性體現(xiàn)在國內(nèi)研究注重對新背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)新方面的研究。剖析如下：

(1)應用場景

國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關研究中的應用場景搭建層面主要關注應用行業(yè)、應用平臺及應用實際要解決的問題。國外核心關鍵詞為Smart Factory、Industrial Internet Platform、Energy Efficiency、Resource Management等,國內(nèi)關鍵詞主要有智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)云平臺等。具體地,國內(nèi)外應用行業(yè)主要涉及電信[44]、石油和天然氣[45-47]、化工[48]、家電[49]等,以探究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在全球各行業(yè)中的應用現(xiàn)狀。應用平臺主要指國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,國內(nèi)學者以中國石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺ProMACE[46,50]、航天云網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺[51]、“眾工業(yè)”平臺[52]等典型案例去探究技術優(yōu)化以及商業(yè)模式創(chuàng)新,國外學者以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)為基礎進一步研究了制造服務協(xié)同方法的優(yōu)化選擇[53-54]以及新型平臺的設計[55-56]。應用實際要解決的問題包括但不限于實時故障檢測[57]、資源優(yōu)化配置[58]。總體而言,國內(nèi)外學者主要通過搭建應用場景來探究應用過程中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所帶來的機遇與挑戰(zhàn)。

此外,國內(nèi)學者還圍繞新背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用展開工業(yè)應用創(chuàng)新方面的研究,涉及關鍵詞有新基建、數(shù)字經(jīng)濟等。國內(nèi)學者普遍認為,作為新基建核心領域之一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、釋放經(jīng)濟增量方面作用顯著,尤其在新冠疫情對實體經(jīng)濟的沖擊下,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用進一步推動制造業(yè)提高產(chǎn)能和優(yōu)化人才結(jié)構(gòu)[24,59]?，F(xiàn)有研究中,新基建背景下“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的融合機理及應用領域研究備受學者關注[60-62]。此外,在數(shù)字經(jīng)濟背景下,制造業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合的路徑也成為國內(nèi)學者關注的研究主題[22]?？傮w來看,新基建背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用已成為國內(nèi)學者近年來關注的重點。

(2)應用模式創(chuàng)新

在此類研究中,國內(nèi)研究相對較多,且主要集中于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式特征及“5G”場景和“新基建”等新背景對商業(yè)模式的影響;國外研究聚焦于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對商業(yè)模式的影響及特征。可按照顧客價值主張、價值創(chuàng)造、價值獲取3個層次對現(xiàn)有研究進行分類,如在價值主張層次上,孟炯[63](2016)認為由于消費者個性化需求從規(guī)模經(jīng)濟向范圍經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變,以企業(yè)為中心的B2C模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕枨蟛町惢癁橹行牡腃2B模式;在價值創(chuàng)造層次上,馬永開等[64](2020)更強調(diào)以制造資源服務化的方式將資源共享并針對需求變化對資源進行動態(tài)調(diào)整的價值共創(chuàng)模式,價值共創(chuàng)主體通過“聯(lián)結(jié)”“聯(lián)動”從而“聯(lián)體”地創(chuàng)造價值;在價值獲取層次上,朱宗乾等[65](2019)認為企業(yè)員工偏向于對個性化需求進行滿足并從中獲取價值?？傮w上,國內(nèi)外的商業(yè)模式創(chuàng)新研究為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下制造企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、尋找新的增長點提供了思路。

(3)功能作用

在此類研究中,仍然以國內(nèi)研究為主,國內(nèi)學者研究認為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能作用主要體現(xiàn)在智能化決策、生產(chǎn)方式創(chuàng)新、工業(yè)應用創(chuàng)新、海量數(shù)據(jù)管理4個方面。其中,在智能化決策方面,隋少春等[66](2020)指出,制造企業(yè)通過對生產(chǎn)現(xiàn)場“人機料法環(huán)”(人員、設備、原料、方法、環(huán)境)各類數(shù)據(jù)以及企業(yè)資源計劃、運營管理等數(shù)據(jù)的采集和綜合分析,能夠發(fā)現(xiàn)導致生產(chǎn)瓶頸和產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的原因,有效幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量,并不斷降低企業(yè)運營成本,從而實現(xiàn)精準研發(fā)、高效營銷和精益生產(chǎn);在生產(chǎn)方式創(chuàng)新方面,姚錫凡等[67](2020)認為,不同制造企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開展廣泛的資源共享與信息交互,實現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的資源與能力協(xié)同、集聚,從而創(chuàng)新性地構(gòu)建高效的協(xié)同生產(chǎn)體系;在工業(yè)應用創(chuàng)新方面,李燕[68](2019)選取西門子、Webalo、Bearing Point等為研究案例,分別對行業(yè)用戶在平臺使用過程中結(jié)合自身工業(yè)知識、機理開展應用創(chuàng)新,并以第三方開發(fā)者依托平臺開發(fā)面向不同行業(yè)不同場景的工業(yè)APP為例進行論述;在海量數(shù)據(jù)管理方面,劉陽等[34](2019)分別從數(shù)據(jù)處理框架、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)存儲與管理3個層面對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺所涉及的核心技術進行闡述,同時認為這些核心技術又是平臺快速發(fā)展的主要驅(qū)動。

總體而言,國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關研究主題大致可劃分為環(huán)境、技術、應用3個層面,每個層面有代表性的高頻關鍵詞,聚類視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究可由表1概括。

表1 聚類視角下的國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究匯總

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本文利用Citespace和VOSviewer軟件,對2012年11月～2021年1月國內(nèi)外與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究相關的文獻進行計量分析,得到以下結(jié)論：

(1)從發(fā)文量及趨勢來看,可以劃分為探索期(2012年～2016年)和發(fā)展期(2017年～現(xiàn)在)兩個階段。

(2)從關鍵詞共現(xiàn)及演化趨勢分析來看,國內(nèi)外學術界呈現(xiàn)逐漸從關注概念界定、底層技術向行業(yè)應用、服務質(zhì)量管理、能耗管理等方面演進。

(3)關鍵詞聚類分析顯示,國內(nèi)外相關研究主題大致可按照“環(huán)境—技術—應用”邏輯脈絡進行呈現(xiàn),且國內(nèi)外相關研究高頻關鍵詞可各聚類為5個團簇。

4.2 研究展望

(1)國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺治理體系亟待構(gòu)建

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在我國的創(chuàng)新發(fā)展,平臺供需雙方、平臺之間、與平臺相關的不同參與主體之間的數(shù)據(jù)交互將會不斷加深?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,不同參與主體之間的數(shù)據(jù)交易、數(shù)據(jù)增值及數(shù)據(jù)變現(xiàn)等需求將日趨旺盛,如何通過加強政府引導監(jiān)督以及平臺風險安全防控、設置科學合理的數(shù)據(jù)管理規(guī)則及應用評估機制是搭建平臺治理體系、提升治理實效的重要途徑,也必將成為研究熱點。

(2)國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究領域亟待拓展

前述研究結(jié)果顯示,國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關研究早期重點關注與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緊密相關的底層技術,后續(xù)相關研究逐漸延伸至應用層面,重點關注設備管理服務(如設備健康管理、產(chǎn)品后服務等領域),以及在現(xiàn)有生產(chǎn)管理系統(tǒng)基礎上依托平臺如何進行生產(chǎn)過程管控。然而,國外研究主要側(cè)重于制造業(yè),針對能源、醫(yī)療保健、建筑等行業(yè)的研究較為缺乏,并且也特別缺乏制造業(yè)變革、數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展、信息技術滲透、新基建等新背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)新方面的研究,亟待將研究在這些領域進行拓展。

(3)面向消費側(cè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)新研究亟待推進

目前,國內(nèi)外有關工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研究主要以工廠側(cè)及設備側(cè)為主,主要集中在企業(yè)運營管理、生產(chǎn)過程管控以及設備管理服務3大類應用場景。然而,隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐步從產(chǎn)品設計到產(chǎn)品服務、需求預測到資源調(diào)度等場景的深入拓展,面向產(chǎn)品、企業(yè)協(xié)同及用戶的消費側(cè)應用也將逐漸出現(xiàn),以能力交易、集成應用、知識交易及知識創(chuàng)新等新興應用模式也將不斷普及?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,面向消費側(cè)的各類應用將實現(xiàn)集成互通,在此場景下如何實現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)全要素、全流程的系統(tǒng)性協(xié)同優(yōu)化將成為最具潛力的研究熱點。

(4)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究領域的跨國合作亟待加強

國外相關研究顯示,不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間能實現(xiàn)充分的互補,合作程度也很深入,通過平臺間能力互補合作,平臺企業(yè)能快速為客戶企業(yè)交付成熟的解決方案,實現(xiàn)市場競爭力的有效提升。而國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間合作深度和廣度都有待提升,其主要原因在于我國企業(yè)數(shù)字化發(fā)展水平不一、工業(yè)底層基礎能力較薄弱,以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)語法語義規(guī)范化通信標準方面的研究及合作還不夠深入。因此,從長遠看,開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信標準研究領域的國際合作亟待加強,在國際合作過程中所涉及的跨境通信和數(shù)據(jù)所有權(quán)保護問題也必將具有重要的研究和實踐價值。