如果说互联网解决了人和人之间的信息交互和共享，那物联网就是要解决更大维度的人和物、物和人、物和物之间的信息交互和共享。

1.物理网的内涵与发展历程

物联网的概念是在1999年提出的，当时更多的是指传感网。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。中科院早在1999年也启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。但物联网这个概念当时并未引起人们的广泛关注，仅限于学术界内部的讨论和研究。

近年来，物联网进入了发展的第二次高潮，与物联网相关的智慧城市、工业4.0和工业互联网等概念也真正走进了大众的视野，在世界各国都获得了高度认可。

2009年1月，奥巴马在就任总统后第一次举行的美国工商业领袖圆桌会上，IBM总裁兼CEO彭明盛提出“智慧地球”（Smart Earth）的新理念，建议投资新一代智慧型基础设施。奥巴马给予积极的回应，表示要投资宽带网络等新兴技术，以保持美国在21世纪的竞争优势。表明智慧型基础设施和“智慧地球”将可能上升为美国国家发展战略的动向。自2011年以来，美国政府先后发布了先进制造伙伴计划和总统创新伙伴计划，将以物联网技术为根基的网络物理系统（Cyber-Physical System，CPS）列为扶持重点，并引入企业与大学的技术专家共同制定其参考框架和技术协议，持续推进物联网在各行业中的部署。在此过程中出现了“工业互联网（Industrial Internet）”的概念，其内涵是基于物联网、工业云计算和大数据应用，架构在宽带网络基础之上，实现人、数据与机器的高度融合，从而促进更完善的服务和更先进的应用。

欧盟建立了相对完善的物联网政策体系，积极推动物联网技术研发。近年来，欧盟对物联网科技创新的重视程度越来越高，相关物联网政策已经涵盖了技术研发、应用领域、标准制定、管理监控和未来愿景等各个领域，发布了信息化战略框架、行动计划和战略研究路线图等，并试图通过“创新型联盟”快速推动物联网融合创新在多个领域中的深度渗透。欧盟在2013年通过了“地平线2020”科研计划，旨在利用科技创新促进增长、增加就业，以塑造欧洲在未来发展的竞争新优势。“地平线2020”计划中，物联网领域的研发重点集中在传感器、架构、标识、安全和隐私，以及语义互操作性等方面。

在2013年4月汉诺威工业博览会上，德国正式发布了关于实施“工业4.0”战略的建议。工业4.0作为未来十大行动计划之一，政府将投资超过2亿欧元，从而巩固德国在工业制造领域的优势地位，引领未来全球的工业发展。工业4.0将软件、传感器和通信系统集成于CPS，通过将物联网与服务引入制造业重构全新的生产体系，改变制造业发展范式，形成新的产业革命。

2.中国物联网发展特点与现状分析

2009年，国务院提出要着力突破传感网和物联网关键技术。2013年2月，国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》（国发〔2013〕7号），针对物联网发展面临的突出问题，以及长远发展的需要，从全局性和顶层设计的角度进行了系统考虑，确立了发展目标，明确了下一阶段的发展思路。2015年5月，国务院发布了中国版的工业4.0计划《中国制造2015》，规划提出了中国制造强国建设3个十年的“三步走”战略，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国向制造强国的转变。

在政府战略引领和市场的推动下，全球物联网应用呈现加速发展态势，物联网所带动的新型信息化与传统领域走向深度融合，物联网对行业和市场所带来的冲击和影响已经广受关注。目前中国物联网市场应用呈现以下几大特点。

（1）智慧城市成为物联网发展的重要载体

智慧城市的建设为物联网等新一代信息技术产业提供了重要的发展契机和应用的载体，物联网则为实现安全高效、和谐有序、绿色低碳、舒适便捷的智慧城市目标发挥了重要作用。遍布城市各处的物联网感知终端构成城市的神经末梢，对城市运行状态进行实时监测，从地下管网监测到路灯、井盖等市政设施的管理，从高清视频监控系统到不停车收费，从水质、空气污染监测到建筑节能，从工业生产环境监控到制造业服务化转型，智慧城市建设的重点领域和工程为物联网集成应用提供了平台。我国目前有超过300个城市启动了智慧城市的规划和建设，资金、人力和社会各类资源向智慧城市领域有效聚集。中央及地方政府加强了智慧城市的政策措施制定。

（2）物联网推动工业转型升级

中国经济发展已进入以“中高速、优结构、新动力、多挑战”为特点的新常态。“产业规模第一、门类最为齐全”既是中国工业的优势，也使全球普遍面临的资源环境问题在中国更为严峻，走新型工业化道路的需求也更为迫切。同时中国互联网应用优势明显，产业实力不断增强，4家企业位居全球市值前十，基于本土应用的创新活跃，更与各行业各领域加速融合并向生产性互联网转变。推动互联网与工业融合创新，形成多重优势叠加，驱动工业数字化网络化智能化发展，是中国走新型工业化道路、建设制造强国和网络强国的必由之路。

（3）物联网在民生服务领域大显身手

通过充分应用RFID、传感器等技术，物联网可以应用在社会生活的各个方面。例如在食品安全方面，我国大力开展食品安全溯源体系建设，采用二维码和RFID标识技术，建成了重点食品质量安全追溯系统国家平台和5个省级平台，覆盖了35个试点城市、789家乳品企业和1300家白酒企业。目前药品、肉菜、酒类和乳制品的安全溯源正在加快推广，并向深度应用拓展。在医疗卫生方面，集成了金融支付功能的一卡通系统推广到全国300多家三甲医院，使大医院接诊效率提高30%以上，加速了社会保障卡、居民健康卡等“医疗一卡通”的试点和推广进程。在智能家居方面，结合移动互联网技术，以家庭网关为核心，集安防、智能电源控制、家庭娱乐、亲情关怀和远程信息服务等于一体的物联网应用，大大提升了家庭的舒适程度和安全节能水平。

另外，物联网在M2M（机器与机器通信）、车联网、智能电网、智能工厂和智能交通等方面也都有许多创新的应用。但总体来说，目前的物联网应用水平类似20世纪六七十年代的计算机行业，虽然有了不少出色的应用，但都是呈单点的孤岛式应用。

3.物联网在制造领域的应用——智能制造

物联网的应用非常广泛，但本书更关注企业信息化这样一个专业的领域，因此，在讨论物联网时也要聚焦在对企业影响最大的技术应用上，这个点就是智能制造。谈到智能制造，大家都知道中国政府公布了《中国制造2025》战略，与之相类似的还有两个名词，就是工业4.0和工业互联网。它们都是从哪里来得？相互之间是什么关系？有什么异同呢？

（1）德国工业4.0的背景与内涵

工业4.0在德国被认为是第四次工业革命，是德国政府2011年11月公布的《高技术战略2020》中的一项战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，保持德国的国际竞争力。2013年4月，德国机械及制造商协会、德国信息技术、通信与新媒体协会、德国电子电气制造商协会合作设立了“工业4.0平台”，并向德国政府提交了平台工作组的最终报告——《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》。报告提出，德国向工业4.0转变需要采取双重策略，即德国要成为智能制造技术的主要供应商和CPS（信息物理系统）技术及产品的领先市场。该报告一经提出就在全球引起了巨大反响。

德国工业4.0战略的核心可以概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成、实施八项计划。

1）建设一个网络：信息物理系统网络。信息物理系统就是将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。CPS可以将资源、信息、物体及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业4.0的基础。(www.daowen.com)

2）研究两大主题：智能工厂和智能生产。“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布生产设施的实现。“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理和3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。生产流程智能化是实现工业4.0的关键。

3）实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统和通信设施通过CPS形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器，以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。

4）实施八项计划：工业4.0得以实现的基本保障。一是标准化和参考架构。需要开发出一套单一的共同标准，不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。二是管理复杂系统。适当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。三是一套综合的工业宽带基础设施。可靠、全面、高品质的通信网络是工业4.0的一个关键要求。四是安全和保障。在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时，要防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。五是工作的组织和设计。随着工作内容、流程和环境的变化，对管理工作提出了新的要求。六是培训和持续的职业发展。有必要通过建立终身学习和持续职业发展计划，帮助工人应对来自工作和技能的新要求。七是监管框架。创新带来的诸如企业数据、责任、个人数据及贸易限制等新问题，需要包括准则、示范合同、协议和审计等适当手段加以监管。八是资源利用效率。需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境和安全供应带来的诸多风险。

德国之所以提出工业4.0的概念，是受到美国工业互联网发展的刺激和影响，谷歌研究的无人驾驶汽车快速成熟、特斯拉汽车风靡全球，以及亚马逊利用无人驾驶运输机投递包裹等都大大刺激了德国工业界，并意识到不变革就没有未来，所以才提出了工业4.0的总体规划。接下来就来看一下美国工业互联网到底是做什么的。

（2）美国工业互联网的背景与内涵

在美国，“工业4.0”的概念更多地被“工业互联网”所取代，尽管称呼不同，但这两个概念的基本理念一致，就是将虚拟网络与实体连接，形成更具有效率的生产系统。从政策层面来讲，美国政府在金融危机后将发展先进制造业上升为国家战略，希望以新的革命性的生产方式重塑制造业。从行业层面上看，行业组织工业互联网联盟的组建，宣告了企业界进军工业互联网的号角吹响。

首先，政府战略推动创新。为应对新的科技产业革命，争夺国际产业竞争话语权，美国将重振制造业作为近年最优先发展的战略目标。金融危机后，美国政府出台了一系列法案，着力兴建制造业创新研究中心，希望以高新技术来改造传统制造业，推动美国经济再次走上可持续增长之路。

2009年4月，刚刚出任美国总统的奥巴马发表演讲，提出将重振制造业作为美国经济长远发展的重大战略。同年12月，美国政府出台《重振美国制造业框架》，详细分析了重振制造业的理论基础及优势，成为美国发展制造业的战略指引。2011年6月，美国正式启动“先进制造伙伴计划”，旨在加快抢占21世纪先进制造业制高点。2012年2月进一步推出“先进制造业国家战略计划”，通过积极政策，鼓励制造企业回归美国本土。上述计划包括两条主线，一是调整、提升传统制造业结构及竞争力，二是发展高新技术产业，提出发展包括先进生产技术平台、先进制造工艺及设计，以及数据基础设施等先进数字化制造技术。2012年3月，奥巴马首次提出建设“国家制造业创新网络”。2013年1月，美国总统执行办公室、国家科学技术委员会和高端制造业国家项目办公室联合发布了《国家制造业创新网络初步设计》，集中力量推动数字化制造、新能源及新材料应用等先进制造业的创新发展，打造一批具有先进制造业能力的创新集群。分析人士认为，在政府一系列政策的大力推动下，美国很有可能出现以无线网络技术全覆盖、云计算大量运用和智能制造大规模发展为标志的新一轮技术创新浪潮。

其次，产业联盟打通技术壁垒。“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出，随后美国5家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟（IIC），将这一概念大力推广开来。除了通用电气这样的制造业巨头，加入该联盟的还有IBM、思科、英特尔和AT&T等IT企业。工业互联网联盟采用开放成员制，致力于发展一个“通用蓝图”，使各个厂商设备之间可以实现数据共享。该蓝图的标准不仅涉及Internet网络协议，还包括诸如IT系统中数据的存储容量、互联和非互联设备的功率大小、数据流量控制等指标。其目的在于通过制定通用标准，打破技术壁垒，利用互联网激活传统工业过程，更好地促进物理世界和数字世界的融合。

与德国工业4.0强调的“硬”制造不同，软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命，希望借助网络和数据的力量提升整个工业的价值创造能力。

（3）《中国制造2025》的背景与内涵

《中国制造2025》是中国版的“工业4.0”规划，已由国务院于2015年5月8日公布。规划提出了中国制造强国建设3个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领。

工信部部长苗圩表示，为了简单好记，可以用“一二三四五五十”这样一个总体的结构来概括《中国制造2025》的主要内容。

所谓“一”，就是一个目标，要从制造业大国向制造业强国转变，最终要实现制造业强国这个目标。

所谓“二”，就是通过两化融合发展来实现这个目标。党的十八大提出了用信息化和工业化深度融合来引领和带动整个制造业的发展，这也是制造业所要占据的一个制高点。

所谓“三”，就是要通过“三步走”的一个战略，大体上每一步用10年左右的时间来实现从制造业大国向制造业强国转变的目标。

所谓“四”，就是确定了四项原则。第一项原则是市场主导、政府引导，第二项原则是既立足当前，又着眼长远。第三项原则是全面推进、重点突破。第四项原则是自主发展和合作共赢。

所谓“五五”，是指两个“五”，第一就是有5条方针，即创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本。还有一个“五”就是实行五大工程。第一个是制造业创新中心的建设工程；第二个是强化基础的工程，也称强基工程；第三个是智能制造工程；第四个是绿色制造工程；第五个是高端装备创新工程。

最后就是10个领域，作为重点的领域，在技术和产业化上寻求突破。比如新一代信息技术产业、高端船舶和海洋工程、航天航空领域，以及新能源汽车领域等，选择了10个重点领域进行突破，这就是整个中国制造业中国制造2025的主要内容。

苗圩认为，“中国制造2025”与德国主导的工业4.0既有很多相同之处，也有很多不同之处。因为中国和德国工业发展的水平不在一个起点上，不在一个水平线上。从目前了解的情况来看，德国实现工业4.0也需要8～10年，并不是德国现在已经实现了工业4.0，它在时间上和“中国制造2025”大体在一个时间段。从内容上看，德国工业4.0与前期提出的工业化和信息化深度融合有异曲同工之处。德国总体处在从3.0到4.0发展的阶段，我国的工业企业有些可能还要补上从2.0到3.0发展的课，然后才能向4.0发展。要结合中国的国情和中国工业企业的实际，把发展的路径选择好，走一条更好更快的发展道路。

总之，工业4.0、工业互联网和中国制造2025虽然概念不同，但都属于全球工业系统与云计算、大数据、感应技术，以及互联网连接融合的结果，是互联网与工业融合沿价值链逆向渗透、相互影响、相互促进的结果，从概念上说都属于物联网和泛互联网融合的范畴。