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工业互联网突破智慧和机器的界限--GE工业互联网白皮
书-全稿
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一、绪言
第一部分：未来世界的远景
当下，互联网飞速发展，许多公司正在加速转型，利用互联网技术改
造流程并利用数据实现智能和自动化，从而提升企业的效率和竞争力。
随着连接设备和数据成为日常使用，互联网正在逐步改变我们的生活。
工厂、汽车、医疗保健、教育、政府机构，以及其他领域的数字转型发展
都迅速推进。
不仅如此，如今，通过互联网技术，我们可以实现数据的连接、共享及分析，以及人与机器之间的交互。
这种新的“智慧”技术正在
成为当代生活的核心，更重要的是，这种技术的实现和应用是关键。
GE工业互联网正是理解了上述发展趋势，专注于促进“智慧”和机
器交互的“无线融合”技术，帮助企业完成数字化转型。
二、GE工业互联网白皮书
1、概述
“GE工业互联网”旨在通过建立全新的计算机互联网结构，实现机
器和智慧的融合，打造“无线融合”的生产环境。
它实现了新一代分布式“智慧”计算，可以在多个设备之间进行实时交互，服务于各行各业，实
现智慧制造。
虽然我今天演讲的主题是《工业互联网，数字化转型的关键路径》，但是在很多次场合中我都愿意说：工业互联网是数字化转型的唯一路径。
“工业互联网”是一个很重要的词汇。
无论是国家层面上的“新基建”，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，以及今年年初国家能源局关于智慧矿山的一系列决策建议，还是地方层面上（截至2020年12月河北、时代。
在1980年先后完成了工业化目标，开始进入以服务业、知识经济、高新技术产业等为经济支撑的“后工业社会”时代。
我国2015年第三季度的第三产业产值已经超过了GDP 的向共生的过程。
工业互联网的本质是希望通过工业互联网技术，将一些经验和要素形成复制模式，在整个工业中共享。
其中，很重要的一点在于竞争体系的变化。
工业时代讲究博弈及零和效应，企业采用总成本领先战略、差异化战略，及专一化战略。
数字时代则是共生和利他关系，追求双赢效应。
数字经济中的竞争策略，是竞争主体从企业走向生态。
未来的竞争形态将更多地表现为生态系统之间的竞争，而生态的优势是单个企业所无法具备的。
企业打造自己的界限，要强调的是平台思维和生态思维。
从这个基础上看，每个企业的形态也会发生变化。
过去都是围绕着企业进行生产和销售，通过信息化支撑提高企业的效率。
现在，企业运用新一代信息技术，采用价值思维、互联网思维和服务社会思维，与时俱进，主动变革，推进自身发展的升级跨越，推进自身的开放、互联、创新、融合。
智能制造关注工业的改造，更关注整个业态上的一些变化。
智能制造内容分解全球的工业界提出了三个发展战略。
德国提出工业4.0，美国提出工业互联网，中国对应的是智能制造。
那么，到底什么是智能制造？我们认为，智能制造可以从狭义和广义两个层面进行理解。
狭义的智能制造分为四个阶段。
第一阶段的目标是实现信息化/自动化基础，包括数字化研发、生产资源信息化、工艺/装备建模、精益化生产、智能装备升级、工艺/质量数据采集、物联网/工业总线。
工业互联网：突破智慧和机器的边界译自：2012年11月【美国】GE编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心一、摘要...................................................................... 后继浪潮...................................................................... 工业互联网潜力的冰山一角...................................................... 1%增长意义非凡................................................................ 惠及全球...................................................................... 推动力与催化剂................................................................二、创新和生产力：接下来呢？..................................................三、创新与变革浪潮............................................................ 第一次浪潮：工业革命.......................................................... 第二次浪潮：互联网革命........................................................ 第三次浪潮：工业互联网........................................................ 智能设备...................................................................... 智能系统...................................................................... 智能决策...................................................................... 要素整合......................................................................四、机遇有多大？三大视角...................................................... 经济视角...................................................................... 能耗视角...................................................................... 将燃料转化为电力.............................................................. 实物资产的视角................................................................ 商用喷气飞机.................................................................. 联合循环电站.................................................................. 机车 ......................................................................... 炼油厂 ....................................................................... 卫生保健......................................................................五、工业互联网的益处.......................................................... 对工业行业的益处：1%的力量.................................................... 商业航空业.................................................................... 铁路运输...................................................................... 发电 .........................................................................石油和天然气的开发与交付...................................................... 医疗保健...................................................................... 经济收益：下一个生产力繁荣期.................................................. 生产力增长的停滞期............................................................ 互联网革命.................................................................... 质疑再度出现.................................................................. 工业互联网将带来新一轮的生产力革命............................................ 差异所带来的改变.............................................................. 工业互联网与高端制造业........................................................ 对全球经济所产生的影响........................................................ 商业活动和商业环境的角色......................................................六、推动力、催化剂和条件...................................................... 创新 ......................................................................... 基础设施...................................................................... 网络安全管理.................................................................. 人才开发......................................................................七、结论......................................................................一、摘要创新将显着提高航空、铁路运输、发电、石油与天然气开发及保健服务等不同行业的发展速度和效率，推动世界经济增长，为全球创造更多更好的就业机会，不断提高人们的生活水平。
工业网络3.0白皮书目录一、愿景 (1)（一）工业网络发展历程 (1)（二）工业网络技术演进 (2)（三）工业网络3.0的内涵 (3)（四）工业网络发展驱动力 (4)二、场景需求 (5)（一）应用场景 (5)（二）业务挑战 (11)（三）关键指标 (13)三、关键能力 (15)（一）目标架构 (15)（二）关键技术 (20)四、展望 (21)附录 (23)（一）转发技术 (23)（二）管控技术 (29)（三）融合技术 (31)一、愿景（一）工业网络发展历程人类大致经历了四个工业革命阶段，工业网络的演进与后三次工业革命相对应。
19世纪末20世纪初，随着以电力为动力的第二次工业革命的出现，以反馈系统理论为基础的自动控制方法及技术于20世纪40年代开始广泛应用于工业系统领域，工业系统中的通讯主要依赖于电路系统的模拟电子线路信号实现，可以视为工业网络的雏形或者前身。
20世纪下半叶，以计算机技术为代表的第三次工业革命出现，数字通信成为第三次工业革命新动能。
从最初的模数混合起步，基于已有的模拟线路实现数字通信。
20世纪80年代，现场总线技术在不同行业兴起，以全数字化、双向串行、多点连接通信技术实现了工业现场执行器、传感器以及变送器等多设备互联。
90年代末，随着工业控制应用和管理应用对于承载需求的进一步提升，具有更高传输效率、更大带宽、更好兼容性的工业以太网逐步兴起，开始从工业现场测量控制网络发展向生产管理延伸。
进入新世纪，工业无线引入工业应用场景，对工业有线网络形成有效补充。
各类工业总线和工业以太等工业网络诞生于不同行业领域，形成了以IEC 61158、IEC61784等为代表的工业网络系列标准。
21世纪开始，在美国、德国、中国等科技大国逐渐出现了工业互联网的概念，新的工业应用不断涌现，工业控制系统与信息系统信息交互模式出现变革。
随着工业互联网的发展，工业智能化、一体化的趋势愈发明显，在人工智能、清洁能源、无人控制技术、量子信息技术、虚拟现实等新技术的推动下，工业网络正在进行全新的技术革命。
工业互联网：突破智慧和机器的边界译自：2012年11月【美国】GE编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心一、摘要...................................................................... 后继浪潮...................................................................... 工业互联网潜力的冰山一角...................................................... 1%增长意义非凡................................................................ 惠及全球...................................................................... 推动力与催化剂................................................................二、创新和生产力：接下来呢？..................................................三、创新与变革浪潮............................................................ 第一次浪潮：工业革命.......................................................... 第二次浪潮：互联网革命........................................................ 第三次浪潮：工业互联网........................................................ 智能设备...................................................................... 智能系统...................................................................... 智能决策...................................................................... 要素整合......................................................................四、机遇有多大？三大视角...................................................... 经济视角...................................................................... 能耗视角...................................................................... 将燃料转化为电力.............................................................. 实物资产的视角................................................................ 商用喷气飞机.................................................................. 联合循环电站.................................................................. 机车 ......................................................................... 炼油厂 ....................................................................... 卫生保健......................................................................五、工业互联网的益处.......................................................... 对工业行业的益处：1%的力量.................................................... 商业航空业.................................................................... 铁路运输...................................................................... 发电 .........................................................................石油和天然气的开发与交付...................................................... 医疗保健...................................................................... 经济收益：下一个生产力繁荣期.................................................. 生产力增长的停滞期............................................................ 互联网革命.................................................................... 质疑再度出现.................................................................. 工业互联网将带来新一轮的生产力革命............................................ 差异所带来的改变.............................................................. 工业互联网与高端制造业........................................................ 对全球经济所产生的影响........................................................ 商业活动和商业环境的角色......................................................六、推动力、催化剂和条件...................................................... 创新 ......................................................................... 基础设施...................................................................... 网络安全管理.................................................................. 人才开发......................................................................七、结论......................................................................一、摘要创新将显着提高航空、铁路运输、发电、石油与天然气开发及保健服务等不同行业的发展速度和效率，推动世界经济增长，为全球创造更多更好的就业机会，不断提高人们的生活水平。
工业互联网:突破智慧和机器的界限译自：2012年11月【美国】GE编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心目录一、摘要 (1)后继浪潮 (1)工业互联网潜力的冰山一角 (3)1%增长意义非凡 (3)惠及全球 (4)推动力与催化剂 (5)二、创新和生产力：接下来呢？ (5)三、创新与变革浪潮 (8)第一次浪潮：工业革命 (8)第二次浪潮：互联网革命 (10)第三次浪潮：工业互联网 (12)智能设备 (12)智能系统 (15)智能决策 (16)要素整合 (17)四、机遇有多大？三大视角 (18)经济视角 (18)能耗视角 (20)将燃料转化为电力 (22)实物资产的视角 (23)商用喷气飞机 (24)联合循环电站 (25)机车 (26)炼油厂 (27)卫生保健 (28)五、工业互联网的益处 (28)对工业行业的益处：1%的力量 (30)商业航空业 (30)铁路运输 (33)发电 (34)石油和天然气的开发与交付 (36)医疗保健 (38)经济收益：下一个生产力繁荣期 (41)生产力增长的停滞期 (43)互联网革命 (43)质疑再度出现 (46)工业互联网将带来新一轮的生产力革命 (47)差异所带来的改变 (48)工业互联网与高端制造业 (51)对全球经济所产生的影响 (52)商业活动和商业环境的角色 (53)六、推动力、催化剂和条件 (55)创新 (55)基础设施 (56)网络安全管理 (57)人才开发 (59)七、结论 (61)一、摘要创新将显著提高航空、铁路运输、发电、石油与天然气开发及保健服务等不同行业的发展速度和效率，推动世界经济增长，为全球创造更多更好的就业机会，不断提高人们的生活水平。
在美国与中国如此，在非洲的大城市及哈萨克斯坦的农村地区亦是如此。
随着医疗服务水平的不断提高，成本日益浓缩，大量燃料与能源得以节省，实物资产性能提升和使用寿命拉长，工业互联网将进一步提高效率，促进生产力发展。
如何突破工业互联网平台建设的四个瓶颈英业达英业达智慧工厂4月13日工业互联网平台是工业资源配置的核心，是全球制造业竞争的战略焦点。
我国国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中提出：“到2025年，形成3~5个具有国际竞争力的工业互联网平台”。
培育具有国际竞争力的工业互联网平台，事关未来10~15年工业操作系统主导权之争，事关一个国家制造业竞争优势的确立、巩固和强化。
目前，我国工业互联网平台面临工业数据采集、大数据建模分析、行业机理模型沉淀、工业APP培育等四大瓶颈，亟需尽快突破。
瓶颈一：工业数据采集能力薄弱数据采集是工业互联网平台的基础，工业互联网平台首先要解决的问题是连接工业中的人、机器设备和业务系统，但是设备连接在工业现场并不是一件容易的事情。
当前，我国规模以上工业企业里，80%以上的机器设备都是没有联网、不会说话的“哑”设备，只有20%的设备联了网、会说话，但是这些设备遵循不同的通信协议，存在严重的“语言障碍”，成为制约工业互联网平台建设的第一大瓶颈。
▲2017年我国规模以上工业企业生产设备数字化率为44.8%、数字化设备联网率为39.0%，需要通过加装传感器等方式实现设备联网，导致工业互联网平台数据采集难、成本高、效率低；▲另一方面20%的设备联网了，但通信协议不统一。
近30年来，全球各类自动化厂商、研究机构、标准化组织围绕设备联网推出了成百上种现场总线协议、工业以太网协议和无线协议，协议标准众多且相对封闭，工业设备互联互通难，严重制约了设备上云，亟需构建能够兼容、转换多种协议的技术产品体系。
工业互联网平台的本质就是对机器设备和业务系统产生的数据进行建模分析，将数据转化为指导设备和业务进行优化的应用服务。
当前，受限于数据采集瓶颈和工业大数据自身的专业性、关联性、流程性、时序性和解析性等特点，建模分析需要平台企业兼具工业基因和大数据基因，导致现有工业互联网平台工业大数据建模分析能力较为薄弱。
工业互联网:突破智慧和机器的界限 (全稿)译自：2012年11月【美国】GE编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心目录一、摘要 (1)后继浪潮 (1)工业互联网潜力的冰山一角 (3)1%增长意义非凡 (3)惠及全球 (4)推动力与催化剂 (5)二、创新和生产力：接下来呢？ (5)三、创新与变革浪潮 (8)第一次浪潮：工业革命 (8)第二次浪潮：互联网革命 (10)第三次浪潮：工业互联网 (12)智能设备 (12)智能系统 (15)智能决策 (16)要素整合 (17)四、机遇有多大？三大视角 (18)经济视角 (18)能耗视角 (20)将燃料转化为电力 (22)实物资产的视角 (23)商用喷气飞机 (24)联合循环电站 (25)机车 (26)炼油厂 (27)卫生保健 (28)五、工业互联网的益处 (28)对工业行业的益处：1%的力量 (30)商业航空业 (30)铁路运输 (33)发电 (34)石油和天然气的开发与交付 (36)医疗保健 (38)经济收益：下一个生产力繁荣期 (41)生产力增长的停滞期 (43)互联网革命 (43)质疑再度出现 (46)工业互联网将带来新一轮的生产力革命 (47)差异所带来的改变 (48)工业互联网与高端制造业 (51)对全球经济所产生的影响 (52)商业活动和商业环境的角色 (53)六、推动力、催化剂和条件 (55)创新 (55)基础设施 (56)网络安全管理 (57)人才开发 (59)七、结论 (61)一、摘要创新将显著提高航空、铁路运输、发电、石油与天然气开发及保健服务等不同行业的发展速度和效率，推动世界经济增长，为全球创造更多更好的就业机会，不断提高人们的生活水平。
在美国与中国如此，在非洲的大城市及哈萨克斯坦的农村地区亦是如此。
随着医疗服务水平的不断提高，成本日益浓缩，大量燃料与能源得以节省，实物资产性能提升和使用寿命拉长，工业互联网将进一步提高效率，促进生产力发展。
生产力提升就意味着收入和生活水平的改善。
在美国，如果工业互联网推动生产率每年增长1-1.5个百分点，使生产率再一次达到网络革命巅峰水平，在接下来的20年里，平均收入水平将提高25-40%。
若其他各国生产力增长水平能维持在美国的一半，工业互联网将为全球GDP创造10—15万亿美元价值，这相当于美国今天的经济总量。
在当今充满挑战的经济环境下，确保部分生产率增长能给个体与整体经济带来巨大裨益。
后继浪潮这能实现吗？工业互联网将整合两大革命性转变之优势：其一是工业革命，伴随着工业革命，出现了无数台机器、设备、机组和工作站；其二则是更为强大的网络革命，在其影响之下，计算、信息与通讯系统应运而生并不断发展。
伴随着这样的发展，三种元素逐渐融合，充分体现出工业互联网之精髓：智能机器：以崭新的方法将现实世界中的机器、设备、团队和网络通过先进的传感器、控制器和软件应用程序连接起来。
高级分析：使用基于物理的分析法、预测算法、自动化和材料科学，电气工程及其他关键学科的深厚专业知识来理解机器与大型系统的运作方式。
工作人员：建立员工之间的实时连接，连接各种工作场所的人员，以支持更为智能的设计、操作、维护以及高质量的服务与安全保障。
图1工业互联网的关键元素将这些元素融合起来，将为企业与经济体提供新的机遇。
例如，传统的统计方法采用历史数据收集技术，这种方式通常将数据、分析和决策分隔开来。
伴随着先进的系统监控和信息技术成本的下降，工作能力大大提高，实时数据处理的规模得以大大提升，高频率的实时数据为系统操作提供全新视野。
机器分析则为分析流程开辟新维度，各种物理方式之结合、行业特定领域的专业知识、信息流的自动化与预测能力相互结合可与现有的整套“大数据”工具联手合作。
最终，工业互联网将涵盖传统方式与新的混合方式，通过先进的特定行业分析，充分利用历史与实时数据。
工业互联网潜力的冰山一角在最初阶段，工业互联网为各种各样的机器(从简单的到极为复杂的机器)嵌入传感器与其他高级设备，这方便了海量数据的收集与分析，从而改善机器性能与系统及连接网络的效率。
数据本身甚至也会变得“智能化”，能够迅速掌握目标用户位置，仅在航空业就蕴藏着无限潜力。
据估算，目前有2万架商用飞机，它们配备有4.3万台喷气发动机。
每台喷气发动机由诸多旋转设备组成。
针对这些旋转设备，人们可以进行单独监控。
若“智能飞机”能与机组人员交流互动，那么发动机维护、燃料消耗、机组人员分配与调度的效率提升将超乎想象。
所有这些仍仅是基于当下数据。
在未来15年中，随着航空服务不断扩展，陆续将有3万台喷气发动机投入使用。
同样，火车头、联合循环发电厂、能源加工厂、工业设施与其他关键设备也颇具潜力。
总的来说，今天全球工业基地拥有超过300万台旋转设备，而这仅仅是工业互联网潜力的冰山一角。
1%增长意义非凡机器与智能分析相互结合将带来诸多裨益。
我们预计，工业互联网的技术创新将直接应用于各行各业，并产生32.3万亿美元的经济效益。
随着全球经济继续发展，工业互联网的应用潜力也将不断增长。
到2025年，工业互联网将创造82万亿美元的经济价值(约为全球经济总量的二分之一)。
了解具体行业中工业互联网产生价值的保守估算，具有一定的指导意义。
工业互联网效率增长1%，将产生巨大影响。
例如，在商用航空领域，每节省1%的燃料意味着将来15年中能节省300亿美元支出。
同样，若全球燃气电厂运作相率提升1%，将节省660亿美元能耗支出。
此外，工业互联网能提高医疗保健流程效率，有益于该行业的发展。
医疗保健行业效率每增长一个百分点，将节省630亿美元。
世界铁路网交通运输效率，若提高一个百分点，将节省270亿美元能源支出。
这些都还只是工业互联网潜力很小的一部分。
惠及全球作为创新的关键源泉，美国是工业互联网技术的先锋。
伴随全球一体化不断深化，技术转让迅速发展，工业互联网的益处将惠及全球。
实际上，随着新兴市场大力投资基础设施，尽早采用并快速部署工业互联网技术将成为发展的强劲助推器。
新兴市场国家或许不需要沿袭发达国家曾经走过的道路。
例如，无线技术将替代电缆或有线技术；私有、半公共或公共云系统将替代各个孤立系统。
这一切都有助于弥补发达国家与发展中国家生产力之间的鸿沟。
在该进程中，工业互联网将缓解资源与资金压力，令全球经济社会发展更具有可持续性。
推动力与催化剂工业互联网需要应用的推动力和催化剂：我们需要不懈努力推动技术创新，同时加大投资配置必要的传感器、测试设备与用户界面系统。
投资将成为加速实现技术转化的基本条件。
工业互联网能在多大程度上提高效率，能带来多少便利将取决于其发展步伐。
部署工业互联网的成本将因行业与地区而定。
然而，对该技术领域的投入，人们普遍认为其成本最终将获得正收益。
坚固的网络安全系统、管理脆弱环节、保护敏感信息与知识产权的有效途径。
建立庞大的人才库，包括新型交叉人才，如机械与工业工程结合形成新的“数字机械工程师”，创建分析平台与算法的数据专家及软件与网络安全专家。
培训员工掌握相应技能，有助于确保创新，并创造更多就业机会，促进生产力发展。
工业互联网是一项需要投入人力物力的工程，但它将彻底改变我们的工业发展与生活方式，促进人脑与机器的互动与融合。
二、创新和生产力：接下来呢？在人类历史长河中，大部分时候，生产力增长让人难以察觉，人们生活水平的提高也非常缓慢。
然而，大约200年前，人类在创新方面迈出了一大步——工业革命。
从此，人和畜类的体力劳动被机械动力替代。
工业革命进行了一波又一波，给我们带来了蒸汽机、内燃机，继而是电报、电话和电。
生产力水平得到大幅提高，经济实现快速增长。
1800年前，西方经济体人均收入翻一番足足花了800年；而在接下来的150年里，却增长了13倍。
但到了1970年代，生产力领先的美国，却开始止步不前。
依赖于信息存储、计算和通信技术的突破，计算机和全球互联网兴起，于是人类在创新领域里迈出了第二步。
其对于生产力的影响甚至更为深远，但是，貌似才过了十年，到2005年左右，强劲势头就消退了。
一些人断言，故事就此结束。
他们认为，过去的几波创新浪潮，虽然极大促进了商业和经济的发展，但对于未来的生产率增长，却派不上用场。
他们认为，工业革命带来的转变是一次性的，效益都已经实现；互联网革命也已失去作用，而且就创新普及的范围和对生产力的提升效果，互联网革命比工业革命差远了。
我们将挑战这一观点。
在本报告中，我们审视了新一波生产力水平提高的潜在可能性。
特别强调将工业革命的成果及其带来的机器、机组和物理网络，与近期的互联网的成果——智能设备、智能网络和智能决策融合到一起。
我们将此融合称作“工业互联网”。
有证据表明，范围广泛的新创新能给商业和全球经济带来巨大效益。
我们相信，怀疑论者过于草率地下了结论。
与工业革命非常类似，互联网革命也是动态地、一层层展开的，而现在正处于一个转折点。
工业互联网为何能在当今实现？有很多原因。
机器的性能还没有完全发挥，效率低下问题更加严重。
此问题并非出现在单个机器层面，而是系统层面，复杂程度之高让操作人员无法识别并减少低效率情况的发生。
由于这些因素，使用传统方法来寻求改善越来越困难。
但是，它们却鞭策人们，利用基于互联网创新的方法来解决问题。
计算、信息和通讯系统支持广泛的仪表化、监控和分析，仪表价格大幅降低，大范围配备和监控工业机器得以实现。
运算能力稳步提高，已达到用数码智能增强物理机器性能的程度。
远程数据存储、大数据集以及运算巨量信息的更先进的分析工具，逐渐成熟，应用范围更加广阔。
如果把这些改变一起用于机器、机组和网络，那么令人兴奋的新机会就会诞生。
仪器价格的急剧降低也受到了云计算的影响，云计算使得我们收集分析的信息量比以前更大，成本更低。
价格下跌的趋势，会加速工业互联网的发展。
正如1990年代后半叶，此趋势激发了人们对信息通讯技术(ICT)仪器的迅速采用。
移动革命也将加速这种价格下跌趋势，让信息资源的高效分享更加实惠，并实现了分散优化和个性化优化。
远程监控工业设备、分布式操作电源的实现，就是最有力的证明。
要了解工业互联网的潜力，关键要考虑到全球工业系统的庞大规模。
现在有数百万的机器遍布世界，小到简单的电动机，大到卫生保健中用到的高端计算机断层扫描仪(CT)。
机组数以万计，从发电厂到载人载物横跨世界的飞机，还有成千上万的复杂网络，从电网到铁路系统，实现了机器与机组的配合运作。
工业互联网将有助于工业系统各层面更好的运转。
通过优化检查、维护和修理过程，资产的可靠性得以提高。
工业互联网还将改善运行效率，无论是在机组层面，还是更大的网络层面。
工业互联网的产生条件已经成熟。
早期证据表明，新一波的创新已经来临。
接下来，我们将向大家展示工业互联网将如何逐层展开的框架，并举了几个例子，说明其为商业，甚至全球经济体带来的利益。
