工业互联网:突破智慧和机器的界限
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。
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。
1%增长意义非凡
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 、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 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。
三、创新与变革浪潮
在过去的 200 年里，全球经历了数次的创新浪潮，成功的企业学会以这些浪潮为导向来适应不断变化的环境。今天，我们处于有望改变商业方式和全球工业机械互动的风口浪尖。为了充分理解今天发生的一切，弄明白我们是如何一步步走到今天，过去的所有革新是如何为下一场革新“工业互联网”做准备的，非常有必要。
第一次浪潮：工业革命
工业互联网的发展
工业革命对社会、经济和世界文化产生了深远的影响。这是一场从 1750 年到 1900 年，跨越了 150 年的漫长革新。在此期间，新技术应用到制造业、能源生产业、交通运输业和农业后，确实在一段时间内迎来了经济增长和转型。随着蒸汽机的商业化，十八世纪中叶率先在欧洲开始了第一阶段的工业革命，之后传播到铁路业占据经济增长主导地位的美国。第二阶段虽稍晚一点，但却来势汹汹，1870 年，给我们带来内燃机，电力以及一系列实用机。
工业革命带来的深刻变革改变了我们的生活：运输业(从马车，帆船到铁路，轮船和卡车)；通信业(电话和电 )，在商贸中心(电力，自来水，卫生和医疗)。它极大地改变了生活品质和卫生条件。
这个时期有几个主要特征，它的特点是从纺织业到钢铁再到电力生产不断跨越新产业的大型工业企业的崛起。它创造了显著的规模经济、降低了生产设备的成本、扩大了企业的规模，同时使产量得到了增加。它利用了集中控制下的分层结构的效率。全球化的专用厂房和设备大幅增加。这种创新开始被认为在中心实验室和研发中心的出现下以一种系统的方式进行。无论大小企业，都努力进行创新以期在新市场中获利。
尽管工业革命促进了社会进步和经济大发展，但同样带来了负面影响。全球经济体系变得更加高度资源密集型；资源开采和工业废物对环境造成了严重的污染。此外，在这一时期，发生了自工业革命以来的渐进式创新，企业开始专注于提高效率，减少浪费，改善工作环境。
第二次浪潮：互联网革命
20 世纪末，互联网革命改变了世界。互联网革命呈现的时间较短，呈现了 50 年而非 150 年，但像工业革命一样，互联网革命也是阶段性展开的。第一阶段始于 1950 年的大型主机电脑、软件和“数据信息包”的发明，使计算机可以彼此沟通。这一阶段主要是政府资助的计算机网络实验。在 20 世纪 70 年代，这些封闭的政府和私人网络让位给了开放的网络，就是我们现在所称的“万维网”。在互联网发展的第一阶段，与同类的封闭型网络相比，开放的网络形式更加多样化。其中一个重要特征是，明确制定了标准和协议，允许不同用户、不同位置、不兼容的机器相互连接和交流信息。
网络的开放性和灵活性是网络加速发展的关键因素。互联网的发展速度是惊人的。1981 年 8 月，当时只有不到 300 台电脑可以连接到互联网。15 年后，这个数字已经上升到 1900 万，而今则数以亿计。
信息传输的速度和数量大幅增长。1985 年，最好的调制解调器最快的传输速度也只有 9.6 千比特每秒(Kbps)。相比之下，第一代苹果快了将近 400 倍，能够提供 3.6 兆比特每秒(Mbps)信息传输速度。
速度和数量的结合，并通过压低成本的商业交易和社会互动，为商业和社会交换创造了强大的新平台。企业从只进行实体销售到通过网络进行大型高效的市场销售，在某种情况下，这使企业转入新的数据平台。尽管如此，绝大多数的创新和革命集中在新公司品牌的创造力和能力。当 eBay 在 1995 年创立时，将近有 4.1 万的用户完成价值720 万美元的商品交易。而到 2006 年，有 2200 万用户完成价值 525亿美元的商品交易。社交网络也有类似的轨迹。Facebook 于 2004 年2 月推出，在不到一年的时间活跃用户就达到 100 万。到 2008 年 8月，Facebook 已经拥有 1 亿的活跃用户。8 年来，Facebook 被启用的朋友连接超过 140 亿，有 2650 亿张照片被上传，有超过 6200 万首歌曲被播放了 220 亿次。
互联网革命与工业革命有很大不同。互联网数据处理和发送、接受大量数据的能力，是基于网络建设和其使用价值、横向结构和分布式智能，通过允许进一步深层集成和灵活操作改变生产系统的处理方式。此外，互联网的并行革新不仅仅在于用顺序线性方法进行研究发展。迅速交换信息和分散决策能力产生了更多的协同工作环境，而这个工作环境不受地理限制。结果，集中内部改革的模式逐渐为已经开始并且更加开放的创新模式让步，而这种开放模式基于更加广义的知识面作为其创新模式。因此，互联网革命不是资源密集型的，而是信
息和知识密集型的。它凸显了网络价值和创新平台，同时开辟了减少环境污染的新途径，并且更加支持环保产品和服务。
第三次浪潮：工业互联网
在二十一世纪的今天，工业互联网将再次改变我们的世界。将全球工业系统融合，发展开放的计算和通信系统，开辟了新的领域以加快提高效率，减少低效和浪费，加强人的工作经验。
事实上，工业互联网革命已经展开。在过去的十年中，企业开始逐步将互联网技术应用到工业生产。尽管如此，我们目前还远低于工业互联网的应用极限：基于互联网的数字技术还没有将全部潜力充分实现于全球产业体系。智能设备、智能系统和智能决策代表着物理学在机器、设备、机组和网络的主要应用方式，而这些应用把数据传输、多数据、数据分析很好地融合到一起。
智能设备
为工业机器提供数字化仪表是工业互联网革命的第一步。仪器仪表的普及是工业互联网崛起的必要条件，如下几个因素促使仪表在工业机器得经济合理地加以普及，并使机器和机器交互更加智能化。
部署成本：仪器仪表的成本已大幅下降，从而有可能以一个比过去更经济的方式装备和监测工业机器。
微处理器芯片的计算能力：微处理器芯片持续发展已经达到了一个转折点，即使得机器拥有数字智能成为可能。
高级分析：“大数据”软件工具和分析技术的进展为了解由智能设备产生的大规模数据提供了手段。
总之，这些影响改变着数据收集的成本和价值，以及分析处理在实际中并不合理但是已经存在的理论数据的能力。
理解工业设备生成的数据流，是工业的重要组成部分之一。如图3 所示，可以认为，工业互联网是数据流、硬件、软件和智能的交互。由智能设备和网络收集的数据存储之后，利用大数据分析工具进行数据分析和可视化。由此产生的“智能信息”可以由决策者必要时进行实时判断处理，或者成为大范围工业系统中工业资产优化战略决策过程的一部分。
工业互联网的应用
智能信息还可以在机器、网络、个人或团体之间实现共享促进智能协作，以做出更好的决策。这可以使更多的利益相关者参与到资产维护、管理和优化过程中，也可以确保在恰当的时候将那些本地和远程拥有机器专业知识的人们整合起来。智能信息还可以反馈到主机。这不仅包括由主机产生的数据，而且包括那些能够增强运行或维护机器、机组及更大系统能力的外部数据。这个数据反馈回路，使机器能够从它的历史数据中得到启示并且通过机载控制系统更加智能地运转。
每个检测装置都会产生大量可以通过工业互联网传输给远程机器和用户的数据。确定哪些数据仍然保留在设备上，哪些数据需要传输到远程位置进行分析和存储，是实现工业互联网的重要部分。确定本地数据保留的程度是保证工业互联网安全的关键之一，很多不同的公司会因为参与到其中而获益。重要的一点是，创新可以使由检验装置产生的敏感数据准确无误。其他数据流将远程传输给那些正在工作或者旅途中的人们，使他们可以可视化、分析处理数据，并视情况采取相应行动。
随着时间的推移，这些数据流提供的操作和性能的历史记录使运营商能更好地了解工厂设备关键部件的状态。
运营商可以了解一个特定的组件在何种条件下运行了多长时间。分析工具可以将这些信息和其他工厂类似部件的操作历史进行对比，对于部件发生故障的可能性和时间提供可靠的估计。在这种方式下，操作数据和预测分析可以结合起来避免运行中断同时降低维护成本。
工业互联网的数据环路
所有这些好处源自利用现有的信息技术使机器仪表化，这使得人们工作效率更高，这是对智能设备广泛部署的强有力支持。在这个正不断从高性能机器上挑战更高生产力的时代，智能设备的广泛部署在发掘额外的性能并提高运营效率方面具有潜力。
智能系统
智能系统的潜在利益巨大。智能系统包括各种传统的网络系统，但广义的定义包括了部署在机组和网络中并广泛结合的机器仪表和软件。随着越来越多的机器和设备加入工业互联网，可以实现跨越整个机组和网络的机器仪表的协同效应。智能系统有多种形式：
网络优化：在一个系统内实现互联的机器，可以在网络上相互协作提高运营效率。例如，在医疗保健方面，医疗信息可以链接到医生和护士，更迅速地帮助病人使用正确的设备。信息可以无缝地传输给医疗机构和病人，等待的时间将会更短，设备利用率更高，医疗质量更高。智能系统也非常适合在交通网络中实现路径优化。实现互联的车辆会知道自己的位置和目的地，同时能够了解到系统内其他车辆的位置和目的地，允许优化路由来寻找到最有效的系统级解决方案。
维护优化：通过智能系统可以实现最优化、低成本，并有利于整个机组的维护。将机器、组件和各部分整合起来的观点提供了一个可以监测这些设备状态的方式，使得可以在正确的时间将最优数量的零件交付到正确的位置。这将减少零件库存需求和维护成本，机器的可靠性也会更高。智能系统的维护优化可以与网络学习相结合，并且预测分析允许工程师来实施预防性维修计划，这样有可能使机器的可靠性达到前所未有的水平。
系统恢复：建立广泛的系统范围内的情 ，可以帮助系统在经历大冲击之后更加快速、有效的恢复。例如，当大的暴风雨、地震或其他自然灾害发生时，可以用一个由智能电表、传感器和其他智能设备和系统组成的网络来进行快速检测，将最严重的问题隔离，这样也不会串联而导致停电。地理和操作信息可以结合起来，支持公共设施恢复工作。
学习：网络学习效果是系统内机器联网的另一个好处。每台机器的操作经验可以聚合为一个信息系统，以使得整个机器组合加速学习，而这种加速学习的方式是不可能在单个机器上来实现的。例如，从飞机上收集的数据加上位置和飞行的历史信息可以提供大量有关各种环境下飞机性能的信息。
源自于这些数据的观点是可行的，用这些数据可使整个系统更聪明，从而推动一个持续的知识积累和提高洞察力的过程。
智能系统的构建整合了广泛部署智能设备的好处。当越来越多的机器连接在一个系统中，久而久之，结果将是系统不断扩大并能自主学习，而且越来越智能化。
智能决策
工业互联网的全部能量将由第三种要素??智能决策来实现。当从
智能设备和系统收集到了足够的信息来促进数据驱动型学习的时候，智能决策就发生了，从而使一个小机组网络层的操作功能从运营商传输到数字安全系统。工业互联网的这一要素对于应对越来越复杂且互
联的机器、设备、机组和网络来说十分必要。
考虑到可以大范围检测网络的设备或机组，运营商需要迅速做出成千上万的决定来保持系统的最佳性能。通过人为控制系统执行命令，是可以克服这种复杂性挑战的，复杂性的挑战转移到了数字系统。例如，对一个智能系统来说，加大电厂输出的信号将不必发送到每个工厂中。相反，智能自动化将直接用于可以灵活调度，从而使可变资源快速响应譬如风力和太阳能发电、电力需求的变化等。
这些功能将促进个人能力和组织能力的提升并提高工作效率。智能决策是工业互联网的长期愿景。它作为工业互联网的基础是设备与系统以及知识相互汇集的顶点。这是一个大胆的设想，如果可以实现的话，那么将可以提高潜在的生产率同时降低成本，规模堪比工业和互联网革命。
要素整合
随着智能碎片聚集在一起，工业互联网带来了基于计算机分析的
“大数据”的力量。传统的统计方法，使用历史数据采集技术经常造成数据、分析和决策之间的分离。随着系统监控技术的进步和信息技术成本的下降，处理实时数据的工作能力正在不断提升，更加出色的管理和分析高频实时数据的能力使得对于系统操作方面的洞悉能力上升到一个新的水平。基于计算机的分析则提供了另一个维度的分析过程。结合基础物理的方法论和资深的行业专业知识，提高信息流自动化和预测技术，同时将先进的分析方法加入“大数据”工具套件中，其结果是工业互联网将传统方法与新方法相结合，这样可以利用二者的强大历史和实时数据进行特定行业的高级分析。
当工业互联网的三大要素??智能设备、智能系统、智能决策与机器、设备、机组和网络整合在一起的时候，工业互联网的全部潜能就会体现出来。生产率提高、成本降低和废物排放的减少所带来的益处将带动整个工业经济发展。
四、机遇有多大？三大视角
为了解工业互联网这一机遇的规模，可以先从衡量全球工业体系的规模着手。全球工业体系的规模有多大？可以说，很大。但是，对此并没有一个简单的衡量标准。我们建议采用以下三大视角：经济份额、能源消耗以及机械、设施、机群、网络等实物资产。这些衡量标准并非详尽无遗，但综合采用这些标准将为我们了解工业互联网的巨大潜在规模和范围提供了有益的视角。
经济视角
传统经济学上的全球工业涵盖制造、自然资源开发、建筑、公用事业等行业。以此为基准，2011 年全球工业产值约占到世界经济的30%，两者分别为 21 万亿美元和 70 万亿美元。其中，货物制造占全球产出的 17%，而资源开发和建筑等行业约占全球产出的 13%。在地区层次上，上述比例因每个国家的经济结构和资源禀赋不同而各有不同。
在发达国家，工业约占经济产出的 24%，而在发展中国家，工业约占 GDP 产出的 37%。
在工业总产出中，发达国家的制造业占经济产出的 15%，而发展中国家制造业占经济产出的 20%。因此，通过传统的经济衡量方法，工业活动约占所有经济活动的三分之一，且各国比例各有不同。
工业互联网的潜在 GDP 份额(以美元为单位)
三分之一的全球经济份额已经很大了，但这还不足以体现工业互联网的广阔潜力。工业互联网涉及的行业领域比传统经济类别更广。例如，工业互联网还涉及很大一部分的运输行业：
工业运输车队和航空、铁路、海上运输等大规模的物流作业。2011年，包括陆地、航空、海上、管线、电信和其他物流服务在内的全球运输服务业约占全球经济活动的 7%。运输车队在制造和发电的供给和配送链中发挥重要作用。工业互联网有助于优化重工业的时间安排和货物流向。对于航空客运等商业运输服务业，工业互联网在提高其服务和安全的同时进一步优化其运营和资产。
工业互联网在其他商事和政府服务领域中，也将发挥有益作用。
例如，医疗保健业中，从大量安全数据中找出共通性和同类物是生死攸关的事。2011 年，作为全球经济的一大支柱，公共和私人的医疗保健预计占全球经济的 10%。在医疗保健业中，工业互联网的重点从优化货物流向转为优化个人信息流向和业务流程，即在合适的时间将正确的信息传达给合适的人。
将传统的工业与运输业和医疗保健业结合起来，全球经济的 46%或全球产出中的 32.3 万亿美元，将得益于工业互联网。随着全球经济和工业的发展，这一数字还将继续上升。到 2025 年，预计工业(这里指的是广义的工业)份额将增长至全球经济的 50%，或占未来全球产出中的 82 万亿美元。
工业互联网技术并不能立即应用于上述 50%的世界经济对应的所有资产基础中。引入工业互联网技术还需要投资，而投资的进度反过来又取决于相关基础设施发展的速度。在这个意义上，我们前面描述的是一个上限，一个可能达到的阈值。另一方面，投资也限定在能直接应用工业互联网的行业。但是，工业互联网的受益范围并不局限于上述行业。例如，医疗行业的积极效应将带来更多的医疗成果，而反过来这又能减少其他经济领域中因疾病造成的误工。同样，在运输和物流方面的改进也会使那些依赖货物运输和可靠高效供应链的活动受益。
能耗视角
2011 年全球能源流动
智能技术和健全网络相融合的一个主要益处是节能降耗和降低成本。能源体系的局限性越来越明显。目前，全球普遍面临着资源短缺、环境污染、基础设施落后的问题。工业互联网的兴起可能是对资源限制和稀缺的一个直接回应。因此，考察工业互联网规模的另一视角可以从了解全球工业体系的能源足迹着手。大量的能源资源被用来生产世界所需的货物和服务。如果将能源生产和转换看成是制造业和运输业的附加物，工业互联网将对全球过半数的能源消费产生有益影响。
能源行业涉及最终能源消耗的一系列活动，它包括：
发掘燃料(如石油、天然气、煤炭、铀)或利用水、风和太阳能
将初始燃料提炼、加工为最终可配送的产品(如石油、液态天然气等)
将燃料转化为电力
2011 年，全世界生产的能源超过 130 亿吨油当量，为方便比较以石油为标准(十亿吨油当量，Btoe)。美国所有的小汽车和轻型汽车(约 2.4 亿辆)消耗不到一半的 Btoe。全球一次能源生产的 13Btoe 中，4.9Btoe 以 40%的转化率被转化为电，而其他 8.1Btoe 则经过提炼、提纯、洗煤、转化等流程运输和配送到能源消费者手中。值得注意的是，能源生产伴随着巨大的成本。为了维持和提高能源供给，全球能源工业(包括煤、天然气、石油、电力等)每年需注资 19 万亿美元(几乎是全球 GDP 的 3%)。大量高成本的能源消耗为持续应用工业互联网技术提供了广泛的空间。
转向能源的消费端，世界上的一次能源被转化为 9.5 Btoe 的可用能源产品，包括 1.9 Btoe 的电力和 7.1 Btoe 的其他可用燃料。36%的工业最终用户的能耗形式为电力、柴油、炼焦煤、天然气和化学原料。这与经济视角中描述的制造业基本一致。在工业领域内，消耗能源最多的是钢铁和金属工业及石油化工业。这些重工业约占工业总能耗的 50%。最近的研究表明，使用最佳实践技术将使重工业的能耗降低 15%-20%。通过联合工艺、循环优化、有效使用和维护发动机和旋转设备，持续发展的工业互联网应用推动工业逐步降低能耗。
运输业是另一个能源消费大户，占全球能源需求(主要是石油制品)的 27%。运输业中近一半(48%)的燃料消费源于重型机车，包括卡车、公交、飞机、船舶、铁路机车等，另一半(52%)运输能源用于轻型车。工业互联网中最让人期待的一项技术是通过信息技术和联网设备体系优化运输业。假设大部分大型机车和小部分轻型车能获益，工业互联网技术将影响 14%的全球运输燃料需求。
为完成全球能源消费的实质转变，需要从多个角度着手，并将面临多项挑战。对每个系统和次系统应从系统内表现及其与更大能源网络的相互影响进行评估。
看上去，过去二十年的流程管理和自动化进程基本成功。当部分能源系统在优化时，一些新的尝试还在进行着。许多与能源生产和转化相关的机器、设备、机组、网络的效率低下，随着工业互联网的发展，该效率会随之提高。
实物资产的视角
关于工业互联网发展机遇的第三种视角是研究与工业系统各个
组成部分相关的具体实物资产。工业系统由大量的机器和关键系统组成。目前，世界上有数百万台机器，范围从简单的发动机到医疗服务领域用到的极为先进的 CT。所有这些设备的部件及相关信息(温度、压强、振动，以及其他关键指标)，对于了解设备本身的性能，以及设备与机器和系统的关系具有价值。
特别值得关注的一个领域涉及到关键的旋转机械。虽然很难知道世界工业体系中机器、设备、机组和网络的具体数量，但对特定的工业组成部分进行分析，可以了解工业体系的规模。
下表 2 列出了在重要工业分类中旋转机械重要组成部分示例清单。在这个清单中，当今有超过 300 万种的主要旋转机械。该数目的得出基于对这些机械和工厂重要系统过程所作出的基本评估。
工业系统的高度定制化使得对比分析变的困难。然而，以旋转设备的关键套件、用于目标监测和控制的关键元件为依据，可以做出一般性评估。结果是对工业体系部分“旋转物体”的估计。所有受温度、压力、振动、其他关键指标影响的这些资产，已经通过或可以通过远程监测、模拟和控制的方式，提升安全性,提高生产力,节省运营成本。
旋转的物体:旋转机械示例清单
商用喷气飞机
旋转部件的数量和商用喷气飞机发动机组的潜能都较大。根据喷气飞机信息服务，2011 年，世界上正在使用的商用喷气飞机和航空发动机数量约分别为 2.15 万架和 4.3 万台。最常见的商用喷气式飞机由双喷气发动机组提供动力。每天每架商用喷气式飞机起飞三架次，全年所有的商用喷气式飞机共计起飞 2300 万架次。每一个喷气式发动机都含有很多移动部件；然而，其中有三个关键的旋转设备：涡轮风扇、压缩机、涡轮机，需要对这三个设备分别进行控制和监测。在当今的商业机群中，大约有 12.9 万个旋转设备在运转。除了商业喷气式飞机外，这种设备还应用于军事和非商业性的通用飞机，且数量是商用喷气式飞机的 10 倍以上。喷气式飞机的设备底线需求量巨大，而且每天都在增长。GE 航空集团估计，要满足不断增长的航空旅行需求，未来 15 年全球还需新增 3.2 万台发动机。在全球飞机的商业发动机中，这意味着还需要 10 万个旋转机械。
联合循环电站
如同全球火电厂那样，互联网设备同样有着较大的发展机遇。目前，世界上大约有 6.25 万家火电厂，总容量为 30 百万瓦特或更大。电厂的全球总容量约为 5200 千兆瓦(GW)。图 7 列出了这些电厂的分布情况。联合循环电站仅占全球火电站的 2.5%，大约 1768 家。这些电厂的全球装机容量为 564 千兆瓦。
按技术分类的全球发电厂机组
联合循环燃气轮机串联使用燃气轮机和蒸汽轮机，把同源的热能――天然气――转化为动能，然后转换为电能。将燃气轮机和蒸汽轮机结合，联合循环的燃气轮机用到两种热力循环(燃气涡轮的布雷顿循环和蒸汽轮机的兰金循环)，提高了效率，降低了运营成本。联合循环燃气轮机发电厂通常使用多套燃气涡轮――蒸汽涡轮机的组合。
目前最常见的联合循环配置是 2x1，它使用两台燃气涡轮和一台蒸汽涡轮机，包括 6 个主要旋转部件：2 台燃气涡轮机，2 台燃气涡轮发电机，1 台蒸汽涡轮机，1 台蒸汽涡轮发电机。除了大的关键系统外，发电厂还有其余的 99 组旋转部件――从水泵到空气压缩机。一个 2x1 联合循环电厂需要使用 105 个旋转部件。
考虑到全球联合循环机组的影响。如果仪表被应用到 1768 个电厂的所有组件中，这将需要适用于仪表的 1.06 万个重要系统部件和17.5 万个小的旋转部件。未来 15 年，全球工业系统还需要新增总装机容量为 638 千兆瓦，约 2000 个联合循环电站。这将需要额外配备1.2 万台大型旋转设备，以及至少配备 20 万个较小的旋转设备，以满足电厂需求。如果其他类型的电厂也被考虑在内，工业互联网技术范围的进一步扩张则显得尤为重要。
机车
机车为世界各地运送了大量的原料和货物。2011 年，借助于全球总里程达 110 万公里的铁路系统，货物运输量超过 9.6 万亿吨。当今铁路系统中，大约有 12 万辆柴油-电动铁路机车。柴油-电动铁路机车含有的 18 个重要旋转部件可以归为 6 大类：电车用电动机、散热片、压缩机、交流发电机、引擎、涡轮。铁路机组的每一个原件若都用到仪表，将需要超过 220 万个旋转部件。保守估计，未来 15 年，将有 3.3 万辆新的柴油-电动铁路机车投入运营；到 2025 年，仅柴油-电动铁路机车就需要配备 39.6 万个传感器以满足必要的监控。
炼油厂
炼油厂和石油化工厂多年来一直是先进监测和控制设备关注的对象。那些运用老式技术的设备需要与最先进的新设备进行竞争。同时，石油行业的繁荣和萧条，再加上要符合更为严格的环境标准，一直推动着人们对持续的技术改进和调整的需求。像往复式和离心式压缩机这样的旋转机械，与许许多多的泵一道，是包括炼油厂在内的能源加工企业使用的关键部件。当今，运营商监测和模拟这些设备是为了进行事先保养，以及确保整个工厂优化的安全性。对工厂进行效率和安全管理，以及提高生产效率是当今工业互联网发挥作用的领域。
全球有 655 家炼油厂，每天的原油产量为 8800 万桶--与全球石油日均消费量基本持平。每个现代炼油厂约有 45 个大型的旋转系统。这些系统存在于包括原油和真空蒸馏、焦化、加氢裂化、加氢精制、异构化等在内的各种关键性的炼油环节中。一些炼油厂较小，另一些则较复杂，基于其处理原油和服务消费者的角度来说，世界上任何一家炼油厂从本质上来讲都是一个定制的工业厂房。大多数炼油厂配备的主要装备有离心充泵、湿式和干式压缩机组、动力涡轮机、空气冷却器。如果仅考虑重点系统，一个炼油厂大约用到 3 万个重要旋转部件。除此之外，众多的泵和小的设备成为了系统监控的目标。为了满足新兴市场需求，未来十五年，世界还需要新建超过 100 座炼油厂，现有的炼油厂规模也将扩张。这表明，仅石油炼油厂在流程管理和自动化方面新增需求将超过 4500 个大型旋转系统。
卫生保健
虽然还未得到普遍认可，但是卫生保健服务业也用到了旋转机器。
一个实例为计算机断层扫描仪器(CT)。这些机械能够使身体内部结构可视化。CT 采用了旋转的 X 射线设备，绘制出 3D 版身体横截面图像。全球大约有 52000 个 CT 机。CT 机广泛应用于诊断和评价治疗效果，包括：心脏、血管造影、脑、胸部、腹部、整形外科。
这些例子仅是那些可以监控、模拟、远程控制和自动化的数以百万计的机器和关键系统的一部分。随着全球网络的兴起，资产配置能力提高，服务和安全提升，资源流动就得以优化。技术融合促使在老设备改装和整修的同时，可采用新设备。流程优化过程会产生新的可能性，提高全要素生产率，降低成本结构。这些系统有望改变各个工业领域的竞争平衡，生存压力将迫使很多企业迅速采用该系统。接下来的将分析工业互联网面临的潜在机遇和挑战。
五、工业互联网的益处
工业互联网对机械、设备、机动车和工业网络的益处多多，反过来又影响到更加广泛的经济领域。如上所述，全球工业体系是巨大的。在本节中，我们将更详细地回顾它对特定产业的潜在益处，并得出结论：即使是产业层面很小的进步，放大后也会对整个经济系统产生极大益处。此外，我们还将研究在过去的几十年里，生产力趋势如何影响经济增长，并对未来二十年中，工业互联网的扩展对全球经济可能产生的影响进行预测。
工业互联网为工业经济的发展大开方便大门。智能仪器仪表让每个机器都得以优化，从而使之性能更优，成本更低且可靠性更高。优化后的机器能以最佳性能运行，使运行和维护成本最小化。智能网络能让联网的机器都进行优化。
一些公司已经开始尝鲜，享受到了益处，并克服了捕获和处理数据流中的挑战。从历史上看，这些努力主要集中在工业资产的数字控制系统上，相较于现在，其性能范围较窄且分散。随着检测和数据处理成本的下降，并考虑到资产基础的规模，应通过智能设备进行更广泛的产品层面的系统和子系统集成。
另一方面，企业管理软件和解决方案已被广泛采用，用以推动企业层面的组织效率。这些努力带来的好处包括优化劳动力、供应链、质量、合规性，以及多地产品销售线及分销的跟踪和协调。
然而，这些努力有时会失败，虽然它们可以被动地跟踪产品层面的资产运营情况，但其对资产表现的影响能力是有限的。优化系统且最大限度地提高资产和企业绩效是工业互联网的功能。
全系统优化除了单个机器优化所带来的益处外，还可以使人们在工作中提高效率，减少开支。智能决策将使智能软件为机器和整个系统带来益处。此外，继续学习是推出更优新产品和服务设计的关键，从而形成优化产品和服务的良性循环，继而提高效率，降低成本。
对工业行业的益处：1%的力量
工业资产和设施通常是根据行业需求进行深度定制。因此，工业互联网带来的益处不尽相同，且强调的是工业互联网的不同方面。不过，它们共同的主题都是减少风险，提高燃油效率和劳动生产率，并降低成本。为了更详细地说明工业互联网的好处，我们考察了一些特定行业。每一个范例都充分体现了小进步——甚至小到一个百分点— —都会为整个行业的全系统节约可观的开支。
商业航空业
像其他商业运输系统一样，航空业是未来受益于工业互联网的理想产业。通过重点优化业务和资产，同时提高航空业务各个环节的安全性，工业互联网应用有可能改变航空业。工业互联网能同时优化航空公司的运营以及资产管理。通过减少燃料使用，提高机组人员工作效率，减少航班延误和取消，采取更有效的维护计划和零部件库存，以及优化飞行计划等，都能使运营情况得到改变。
通过改善后的预防性维护，可以延长发动机寿命和减少计划外的干扰，从而使航空公司的资产得到更好的优化。
商业航空业网络
工业互联网影响航空业的一个愿景来自于飞机维修领域的库存管理。一架智能的飞机会告诉维修人员，何时以及哪些零件可能需要更换。这将使商业航空运营商从当前周期性维护计划转变为根据实际需要的维护计划。传感器、数据分析，以及人与机器之间的数据共享等元素的结合将有望降低航空公司的成本，并提高维护效率。
这些系统类似虚拟的维修队伍，用以确定飞机及其子系统的状态，以提供实时且可操作的信息，帮助飞机运营商在故障发生前进行预测，并提供一个快速且准确的“全面体检”。
随着该行业更加适应智能监控设备来发出零件更换信号，我们就可以从传统的零件更换周期中解脱出来。根据相关规定，飞机在一定的飞行周期后方可进行维修或更换部件。在正确的时间更换零件，而不是根据飞行周期决定是否更换零件，这一变化带来的益处是巨大的。假设我们可以达到或改善所有的安全措施，那零件库存就可以减少，飞机的利用率可以提高，而成本就可以降低。航空公司可以提前检测到问题，并以一种方便、准确和简洁的方式找出故障的部位。
在过去的几十年里，全球商业航空业增速和世界贸易的发展速度相当，比全球经济还要快 2-3 倍。如今，每年全球商业航空业的收入约为 5600 亿美元。然而，该行业的收益率和资本回 率却面临重大挑战。这些挑战集中在燃料成本(占了近 30%的行业成本)以及提高资产利用率上。在美国，美国联邦航空管理局(FAA)进行的一项研究表明，过去 8 年间，飞行效率低下使得平均成本增加约 8-22%。这就意味着，如果提高生产力就能大幅缩减成本。
全球商业航空业每年在喷气燃料上的花费约为 1700 亿美元。通过优化飞行计划和改变运营情况，有望降低 5%的成本，这相当于每年多盈利超过 80 亿美元。如果工业互联网技术能实现成本降低 1%，将意味着每年多收入近 20 亿美元，或 15 年间燃料成本节省超过约300 亿美元。
另一个潜在的好处是减少支出。从 2002 年至 2009 年，商业航空业总花费近 1 万亿美元，即每年 1350 亿美元。如果通过工业互联网更好地利用现有资产，减少 1%的资本开支，则每年能节约 13 亿美元，15 年累计节约超过 190 亿美元。从运营角度来看，双引擎宽体商用喷气式飞机的平均每飞行小时维护成本约为 1200 美元。2011 年，商用喷气飞机在空中飞行达 5000 万小时。这意味着年度维护费用高达600 亿美元。发动机维护占了总维护成本的 43%，即 250 亿美元。由此看来，利用工业互联网在发动机维修效率上每提高 1 个百分点，就能减少 2.5 亿美元商业喷气发动机的维修费用。
铁路运输
全球地面交通系统最主要的网络是商业机动车和铁路系统。工业互联网应用在全球地面交通系统中能发挥的作用是巨大的。在机械层面，汽车和机车检测设备将为解决速度、可靠性和能力问题的深度分析提供基础。
实时诊断和预测性分析将减少维修成本，预测机械故障。在机动车层面，机动车检测设备将减少车队调度上的损耗。此外，优化目标十分灵活。机动车可以在成本最小化、速度和最佳供应以及销售时机等方面得到优化。
铁路系统的一个例子是行动规划软件。这些工具可以通过一个精密的显示器对网络情况进行实时监控，为运营者提供最佳决策所需信息。有了这个软件，铁路运营商可以通过全球定位系统、轨道电路、自动设备识别阅读器，以及时间追踪等技术在信号和非信号地区对列车运营进行监控。通过使用内置流量管理应用程序，运营商能有效管理列车时刻，并迅速应对突发事件。这些软件解决方案为未来工业互联网系统下的全球铁路系统提供基础，是提高铁路运营，实现潜在益处的重要组成部分。
在全球范围内，每年的运输物流成本约为 4.9 万亿美元，约占全球 GDP 的 7%。
铁路交通的投资、运营和维护成本占总成本的 5%，即每年 2450
亿美元。铁路的运营成本占铁路交通成本总额的 75%，即每年约 1840亿美元。根据 GE 交通运输集团的估算，有 2.5%的铁路运营成本是系统效率低下的结果。这一比例的金额为每年 560 亿美元。如果效率只提高 1%，每年就可以节省 18 亿美元，15 年总共能节约 270 亿美元。类似的低效运营还出现在货车运输业、交通机动车和船舶业，这意味着还能实现交通系统更大的节约。
发电
能源生产是工业互联网应用的另一个重要行业。全球电力系统约有 5200GW 的发电能力。而 1GW 能为 75 万个美国家庭供电。此外，还有数百万公里的高压输电线、分站、变压器和配电线路。适用于交通运输行业的许多概念也可以应用到电力行业，如机械预防性维护或机动车优化等，还有提高可靠性，增强安全性，提高生产效率和燃油效率等目标。
断电不仅花费高，还具有破坏性和危险性。很多时候，断电长达数周无法恢复，这是因为线路断电的位置无法立即确定，需对系统进行大修，而所需零部件有时还在大洋彼岸。
随着工业互联网的发展，从最大的发电机到电线杆上的变压器都可以连接到互联网上，以提供状态更新和性能数据。运营商则因此可以先发制人，在出现问题之前解决它。此外，维修人员在进行维修之前，也不用以高成本的方式“走走看看”了，他们可以预见问题所在，并准备相关的维修零件。这也使得包括树木修枝相关配套公用设施的成本最小化。通过结合传输、植被以及气候等相关信息，就可以确定植物引起断电的概率，以及断电的可能影响。这将有助于运营商更好地安排树木修剪工作，最大限度地降低成本。
另一个例子充分体现了随着工业互联网的兴起，发电厂的运作是如何改变的。新的数据压缩技术，使工厂管理人员可以跟踪海量数据流的变化，而不用花费所有时间跟踪每一个数据。对于运营商来说，这也许仅仅是被监控的两个数据集之间的关系。在此之前，运营商很可能会忽略炎热的天气、高负荷、高湿度和机组性能差之间的关联性。而如今，很容易就能针对大数据集的变化进行比较和设想，这使得公司能够不断地进行学习。在未来，工程师可以只提出一个关于不规则性的问题，并且随着时间的推移，历史上的相似问题会从成千上万的服务单元中被挖掘出，而答案可以秒为单位被落实。人们期待，更快的响应速度能提高效率和降低成本。
随着这些技术和做法在世界各地被扩散，想象一下工业互联网将如何扩大影响是非常有趣的。下一个例子涉及燃料成本。根据 GE 的估算，在全球范围内，燃气电厂约消耗相当于 1.1 亿吨油量的天然气来进行发电。世界各地的天然气价格有着明显差异。在一些国家，天然气的价格与石油价格挂钩。而在其他譬如美国这样的国家，天然气价格由基于供需基本原则的自由市场所决定。根据 GE 的估算，全球范围内，电力部门在去年花费了超过 2500 亿美元用于可燃气体；到2015 年，该项支出预计将增长到约 3000 亿美元，而到 2020 年这个数字可能会超过 4400 亿美元。提高效率也许可以通过与改良天然气和电网整合相关的工业互联网技术得以实现。使用一个保守的假设，
如果国家一级的天然气生产平均效率能够改善 1%，便可实现燃油的节省，在 2015 年燃油开支将减少 30 亿美元以上，而到 2020 年将减少 44 亿美元以上。在 15 年的时间内，累计节省将超过 660 亿美元。
石油和天然气的开发与交付
虽然很多措施增加了操作的复杂性，但通过工业互联网来节约成本和提高效率的潜力仍然巨大。很明显的例子就是新兴的工业互联网可以增加关键性的成套设备的供应，降低燃料消耗，提高生产效率和降低成本。传统上，石油和天然气行业要适应新技术的过程很缓慢。
考虑到大笔资金的投入，在新技术得到部署之前，企业都更想得到强有力的参考和技术验证。按照传统，吸收技术的过程一直是缓慢的，在直接响应的行业，技术的采用会经历三个不同的阶段。技术集成的每个阶段都为行业带来了显著效益，并且这些工作直接带来了必要资源基础的扩展。
沿着价值链上游，在过去的十年里，行业已经朝着采用选定技术的方向发展。其例子包括：
在许多情况下，这些工作降低了成本，提高了生产效率，并且扩大了资源潜力。
石油资源潜力的概念提供了一个针对工业互联网价值的观点。全球石油资源基地是巨大的，但采集率相对较低。在全球范围内，利用现有技术的平均采集率只有 35%，也就是 100 桶油中只有 35 桶被从地下送至地面上。数字油田的想法已经流行了数十年。早先的预估曾指出，如果数字技术得以积极部署的话，十几年就能新增 1250 亿桶
的石油储量。从这时起，这个行业已经逐步从广泛地定义概念和克服可靠性和连通性问题，发展到现在的成功管理数据和运作运营中心，为花费在每一项技术上的每一分钱创造最大价值。如今，全球的石油产量每天约为 8400 万桶，即每年 310 亿桶(4 亿吨油量)。目前，已探明的石油储量据估算约为 1.6 万亿桶。尤其是在开采不太成熟的油区，收益的潜力仍然很大。假设新一波的工业互联网技术的采用可以提高已探明储量的 1%，那么这将转化为 160 亿桶也就是一整年全球石油需求的一半。
虽然上面的例子很能说明问题，但实际上，这些新增储量将需要较长的时间来实现，重要的一点在于——在采集率上的细微改进所带来的潜在储量看上去是可观的。
另一种考虑收益的方式是从资本支出效率的观点出发。在 2012年，石油和天然气的上游支出估计约为 6000 亿美元。展望未来，GE估计每年支出可能有 8%的增长，以满足全球对石油和天然气的需求。如果除了已经被部署的技术外，工业互联网技术能将资本支出削减1%，那么这将转化为每年 60 亿美元以上的储蓄，也就是 15 年 900 亿美元。
医疗保健
医疗服务的数字化拥有独特的承诺，即通过为世界各地的人们提供更优质的生活，来改变我们的生命。由于降低成本和提高性能的迫切需要，全球医疗保健行业将是采用工业互联网技术的另一主要行业。
如今，几乎对于每一个国家来说，医疗保健都是一个优先挑战：最发达的经济体需要提高效率和控制成本，应对人口迅速老龄化的问题；同时，许多新兴市场国家，需要将医疗保健服务覆盖范围扩大至新兴城市的中心和广阔的农村人口。
全球的医疗保健行业是巨大的，2011 年，其约占全球 GDP 的 10%，而提高效率的范围也是一样广阔。据估算，超过 10%的医疗保健支出浪费于系统中的低效率，这意味着由于低效率，导致全球医疗保健的成本每年多支出了至少 7310 亿美元。最直接受工业互联网影响的是临床和操作，其低效率占所有低效率的 59%，也就是每年 4290 亿美元。据估计，部署工业互联网能够帮助推动这些成本下降约 25%，也就是每年约 100 亿美元。在这种情况下，每年成本削减 1%，便将转化为 42 亿美元，15 年即为 630 亿美元。
在全球医疗保健行业应用工业互联网的范围和潜在的成本节约范围一样广泛。工业互联网在医疗保健中的作用是确保安全和有效的操作，来挽回因利用率和生产力低下而损失的数百万个小时，以及由此产生的病人接诊量。考虑到增强核磁共振扫描所带来的个人利益和通过工业互联网实现的诊断，虽然能够有效地帮助诊断脑肿瘤、多发性硬化症、韧带撕裂和中风，但现今的成像设备产生的数据并没有连接到最需要它的人群，也就是医生和患者，而本该需要如此。从操作层面来说，有许多个人作为一个团队工作来操作扫描。一名护士管理药物或检查可能需要用到的造影剂；一名核磁共振技术人员操作扫描仪；一名放射科医生确定要使用的成像序列和解释扫描片。然后，这些信息将提供给护士，护士再把它传递给主治医生检查，并采取相应行动。这是“大数据”，但它并不能使信息更智能。
为了使信息更加智能，需要发展新的连接，使大数据“知道”它需要何时去往何地，以及如何去往那里。如果成像数据能够得以更好地连接，指定的医生便可自动接收病人所提供的扫描片。这样便是信息找到医生，而不是医生来找信息。此外，当指定的医生看过扫描片后，进一步的连接可以使这些扫描片“了解”它们需要被提交给病人的数字化医疗记录。这种主动且安全的数字化医疗数据程序安排的类型可能看起来只像一个简单的工作流程升级，但在现实中，它代表了工业互联网所拥有的前途之一，那就是工业互联网可以提高工作效率和改善治疗效果。
人均医疗支出
经济收益：下一个生产力繁荣期
生产力无疑是经济增长的原始驱动力，也是劳动者得以赚取更高收入和改善生活标准的重要因素，更高的劳动生产力使得劳动者可以生产出更多的产品以获取更高的工资收入。尤其是在某些容易受到其他因素约束的领域，生产力因素显得越发重要。只有生产力增长了，才能使企业和政府的投入产生更多价值，自然资源持续更久并获得更多的经济效益。我们只有通过提高生产力水平，才能实现可持续发展，实现提高生活标准和消费水平的目标。
工业互联网将成为新一轮生产力增长的催化剂，并促进经济和收入增长。可能会有人有疑问：它究竟会为我们带来多大的帮助呢？我们将从如下方面进行阐述：1995-2004 年互联网革命期间，美国的劳动生产率年增长 3.1%，较上一个 15 年增长率翻番。如果上述增长重现，我们不难预计，年平均收入也势必将以 2 万美元的速度增长，相当于目前美国人均 GDP 的 40%。如果我们以 2.6%的增长率进行保守估计的话，增长也能达到相当于美国现在 1/4 的人均 GDP。随着美国和其他一些国家率先进行技术革命，世界其他国家和地区对于生产力提高和由此带来的收入提高需求也随之增长。工业互联网革命的推行，将为美国国内一些领先的制造企业带来明显变化、刺激就业复苏并使其恢复经济危机前的水平。新兴市场将继续加大基础设施的投入，如果他们也加入到使用新技术的队伍中来，将对全球工业互联网的推广和经济的发展带来巨大的推动作用。1995-2004 年期间，信息技术的洪流在全世界范围蓬勃蔓延开来，为各国 GDP 带来了近 1%的增长。目前，新兴市场已经占据了全球经济的半壁江山，他们对经济的影响力会更为明显。
美国劳动生产率的增长，1952—2004
与今天不同的是，1750 年前的人类社会，生产力增长对于经济的影响微乎其微。之后的工业革命时期，如前所述，经济增长因为生产力的提高实现了飞跃，工业革命对经济的影响是长远的。结束于1900 年的第二轮变革，给经济带来的主要变化在于新产品和新生产方式的出现。工业革命开始前，美国的生产力近乎为零增长，而到了上世纪五十至六十年代，已经实现了 3%的增长。时至今日，生产力增长的快慢对于全球经济产生的影响只会更大。
生产力增长的停滞期
从上世纪 60 年代末开始，生产力增长突然减速，到 80 年代中期增长率甚至接近 0。此后，生产力增长又开始反弹，但只是在 1.5-2%之 间 徘 徊 ， 一 直 未 恢 复 到 1950-1968 年 间 的 飞 速 增 长 的 水 平 。1950-1968 年间，美国生产力增长平均保持在 2.9%左右，1969-1995年间这一数据下降到了 1.6%左右，为何会发生如此大的变化呢？供给过剩可能是其中的原因之一，特别是上世纪 70 年代石油供给过剩问题的出现。然而，对于近 25 年的生产力滑坡现象的产生而言，上述解释还远不够，尤其无法解释服务业领域的生产力增长停滞问题。还有一个解释似乎更为合理，那就是上一轮由工业革命引发的技术革命已经进入较为成熟的发展阶段，对生产力增长的刺激作用在逐渐消退。
互联网革命
此后的各项技术革新，仍未能扭转生产力增长迅速下降的趋势。
计算机正是在这一系列的技术革新中出现的产物之一，随之而生的互联网也包含其中。由于一直缺乏明显有效的经济增长引擎，消极情绪也开始随之产生。罗伯特?索洛(RobertSolow)对此提出了颇具讽刺意义的评价，他说：“在这个时代，到处可见和计算机相关的事物，但唯独对于生产力增长的问题上你却看不到他们有什么作用。”这句话是罗伯特?索洛(RobertSolow)1987 年提出来的，即便是放到 1997 年，这句话也不无道理。
上世纪 90 年代中，美国迎来了生产力急速增长的时期，甚至达到了 60 年代曾创下的历史记录。这一增长态势持续到了 1996-2004年前期，生产力增长平均值达到 3.1%，比前一时期几乎翻了一倍。这一现象是怎么发生的呢？学术界认为，这是由于上世纪 90 年代中期的生产力增长恢复引起的；人们的一致意见是，这一增长受到了信息和通信技术以及互联网革命和计算机技术的驱动。我们可以从如下几点分析这一理论：
首先，生产力的增长出现在经济增长中相对较晚的时期，呈现明显的周期性波动，往往在经济复苏开始阶段会较为明显。上世纪 90年代中的生产力高速增长显现的就是结构性动因。
其次，生产力变革受到了技术革新的驱使，根据摩尔定律，此次变革将使信息和通信设备的价格迅速下降。
美国劳动生产率增长停滞和反弹
第三，由于设备在越来越广泛的范围内使用，这一变革势必将影响扩散到其他经济领域。经验证据表明，服务密集型产业在生产力革命中将最先受益，互联网革命将成为其源动力。
第四，企业投资在硬件和软件革新过程中起着重要的杠杆作用，因为价格的下跌将使企业不断注入其资本存量。
第五，服务业也经历了生产力的快速增长过程，这一点可能与“鲍莫 尔 病 症 ” 有 关 。“ 鲍 莫 尔 病 症 ” 是 美 国 经 济 学 家 威 廉*鲍 莫 尔(WilliamBaumol)于上世纪 60 年代提出的，其主要内容为：1)生产力的提高主要缘于资产设备的革新；2)服务业具有劳动密集型的特点，与制造业的资本密集型特点相比较而言是不同的。由此，服务业相对其他行业而言，更容易采用电子信息技术和设备，也就更容易因此提高生产力，批发和零售部门就是一个很好的例子。电子信息技术对于这些部门的供应链和流通网络变革能给予很好的支撑。
质疑再度出现
生产力增长停滞从 2005 年开始重演，这无疑将引来更多的质疑。
智能手机、平板电脑和如雨后春笋般涌现出的各种社交媒体，使得人们的沟通方式发生了重大的变化，同样也使得传统的商业模式发生了改变。
然而，随着生产力增长的放缓，人们对于技术革新的关注也将减少，转而只剩对基本的娱乐和游戏的需求。《金融时 》经济主编马丁?沃尔夫(MartinWolf)提出：“当今的信息时代，我们的生活中充满各种声音和愤怒情绪，其中有意义的内容却几乎没有。”
全球范围的金融危机和随之而来的经济大衰退影响了人们的情绪，也使形势更为混乱。对于新一轮电子信息革命的批评意见，也影响了市场经济的发展。一些持批评意见的人甚至认为电子信息革命，抛开其表面上的巨大影响力而言，其实并不会从根本上改变人们的生活水平，从各大媒体的经济和金融 道头条可以看到不少对金融危机和经济衰退哀鸿满地的数据和分析。此外，2008-2009 年的经济衰退及之后的缓慢复苏和就业数据呈现的减少趋势，使我们很难再从近年来的生产力增长中得出任何有意义的结论。(2009-2010 年生产力呈增长态势，而到 2011 年再度呈现下降趋势。)
虽然罗伯特-索洛(RobertSolow)所持观点有很好的警示作用，但也不能就此轻易就认为，1996-2004 年的生产力复苏仅仅是昙花一现。
来自美国西北大学的罗伯特-戈登(RobertGordon)曾经就生产力和经济增长领域发表过一系列文章。戈登认为，相比较工业革命而言，互联网革命的变化和改革能力没有那么强。他指出，工业革命带来的转变都是即时而适用性强的；另外，以飞机的飞行时间为例，从上世纪 50 年代后期到现在，速度提升有限；还有就是美国的城市化进程已几近停止。
工业互联网将带来新一轮的生产力革命
随着工业革命已经推进超过 150 年，一些重大的技术革新也已接近完成。在这一背景之下，我们不妨大胆设想：即便工业互联网革命在上世纪 50 年代就已经开始，同样进行了 150 年的进程，到今天来对它对经济带来的影响进行总结可能都还为时过早。
我们相信史上最有力和最具颠覆性的革新——工业互联网革命时代即将到来，人们同时给工业互联网革命赋予了提高生产力的标志。在前面的内容中，曾经提到工业互联网革命将对全球经济产生重大影响，还就工业互联网可能对各经济领域中成本控制和效率提升做出的贡献做了详细地分析和阐述，已经提到的领域包括从医疗到航空，从交通运输到能源等各方面。
工业互联网在其开始推行之初就对提高经济领域中各项工作的运行速度做出承诺。要加快推行工业互联网革命的进程，就要求各领域开始使用电子信息设备和技术。比如，云计算技术的出现使处理更大容量的数据成为可能，数据处理的成本降低了，也就可以更好地为提高生产力做出贡献。
同样，移动技术革命将使得移动技术的成本进一步降低，让这种更加有效分享信息的技术价格更趋合理，这也随之产生了分散优化与个性化优化。在这个领域中，远程监控与工业设施的控制、分布式操作电源、个性化和便
