廣東物聯網產業發展面臨的挑戰與促進對策

陳夢婷, 侯小星, 楊爾璞, 孫晶, 羅軍, 劉濤

(1. 廣東省技術經濟研究發展中心, 廣東 廣州 510030;2. 廣州市科技項目評審中心, 廣東 廣州 510180)

0 引言

物聯網, 即萬物相連的互聯網(internet of things, IoT), 最早由美國麻省理工學院(MIT)提出, 是指利用射頻自動識別(RFID)、 無線通信網絡等多種技術與傳感裝置, 通過約定的通信協議與互聯網實現信息交流與交換。 在萬物互聯時代, 每一個物體都可以是信息傳輸的載體, 都能作為網絡的終端, 從而實現物聯網終端規?；?、 應用服務場景全鏈條化。 如今, 物聯網的應用場景已非常廣泛,包括智慧醫療、 智能物流、 智能交通、 城市管理、工業監測、 能源電力、 環境保護等多個領域。

在當前全球經濟經歷重大挑戰的時代背景下,處于技術發展上升期的物聯網仍保持著活躍的發展動能和廣闊的增長空間。 國外物聯網技術與產業起步較早, 1999 年, MIT 的Kevin Ashton 教授最早提出每一個物品都應植入具有唯一標識的電子代碼, 以實現信息的自動識別并在全世界進行信息交換[1]。 2009 年, IBM 公司提出“智能電網”“智慧地球”等計劃并被美國政府采納, 通過把傳感器安放于鐵路、 公路、 電網等公共設施中, 以實現精準與動態管理的生產生活方式。 同年, 歐盟發布了《物聯網——歐洲行動計劃》的報告, 并成立了歐盟物聯網研究小組, 研究制訂相關標準規范、 細化行業應用領域、 預測未來發展趨勢等,在推動構建新型互聯網中發揮了重要作用[2]。 日本作為最早開展物聯網應用場景探索的亞洲國家,從“e-Japan” “u-Japan”再到“I-Japan 戰略2015”計劃, 旨在通過數字化和信息技術打造全新日本。韓國也隨之提出“u-Korea”戰略, 為國民提供可以隨時隨地享有的智慧服務。 在新一輪信息產業革命中, 物聯網已成為后經濟危機時代各國提升綜合國力的重要途徑。 據IoT Analytics 統計數據,2022 年全球物聯網連接數已達到143 億戶, 預測到2027 年將超過290 億戶[3]。

我國也高度重視并較早投入物聯網技術研發與產業布局。 2009 年, 時任國務院總理溫家寶在無錫考察時首次提出“感知中國”概念, 此后, 物聯網被高度重視并納入國家“十二五”“十三五”“十四五”發展規劃。 黨的十八大以來, 數字經濟的發展成為我國的重要任務, 物聯網已成為支撐數字經濟發展的關鍵基礎設施。 為加快推動我國物聯網產業全面發展, 工信部印發了《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》, 分別從加快網絡建設、 加強標準和技術研究、 提升應用廣度和深度、構建高質量產業發展體系、 建立健全安全保障體系等方面提出要求。 隨后, 工信部等八部門聯合印發了《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃(2021-2023 年)》, 旨在增強支持固移融合、 寬窄結合的物聯網接入能力, 加速推進全面感知、泛在連接、 安全可信的物聯網新型基礎設施建設。在安全保障體系方面, 工信部出臺了《關于引發物聯網基礎安全標準體系建設指南(2021 版)》, 著力構建物聯網基礎安全標準體系, 支撐和保障我國物聯網產業安全有序發展。 2023 年, 國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》, 指出加快5G 網絡與千兆光網協同建設, 深入推進互聯網協議(第六版)(IPv6)規模部署和應用, 推進移動物聯網全面發展, 大力推進北斗規模應用。 在技術攻關方面,工信部于2018 年啟動了國家重點研發計劃“物聯網與智慧城市關鍵技術及示范”重點專項, 重點突破智慧城市“感-聯-知-用-融”的基礎理論與關鍵技術, 構建物聯網與智慧城市一體化服務系統。近年來, 我國已在江蘇無錫、 浙江杭州、 福建福州、 重慶、 江西鷹潭等五地設立了國家新型工業化示范基地(物聯網)。 在長期的產業布局與政策支持下, 我國物聯網產業規模呈穩步上升態勢,并于2022 年首次突破3 萬億元大關, 預計在2023年有望達到11 萬億元的體量[4]。

1 文獻綜述

在物聯網產業發展研究方面, 國內學者主要從產業鏈、 政策演變趨勢、 專利布局、 網絡安全形勢等方面進行了探索與分析, 如李孟良等[5]指出, 發達國家非常重視物聯網核心技術研發并率先搶占5G 應用市場, 不少傳統企業借助物聯網技術成功轉型升級, 歐美成立物聯網行業聯盟以推動國際標準與協議制定, 相較于此, 國內物聯網產業鏈還存在關鍵核心技術研發能力弱、 產業生態尚未形成、 商業模式創新性不足、 不同行業應用差距大等問題; 楊燕紅等[6]通過研究國家和地方出臺的物聯網政策, 剖析了我國物聯網產業政策工具存在供給型偏多、 需求型不足的問題, 指出未來政策應向新型基礎設施建設和數據賦能傾斜; 此外, 李俠等[7]還提出我國在制定物聯網產業政策時應避免對技術影響的高估或低估, 權衡多種因素才能有效推動物聯網產業健康發展。 隨著信息技術高速發展, 網絡安全問題也隨之凸顯,網絡攻擊與隱私安全問題突出, 供應鏈攻擊、 勒索攻擊、 工控設備攻擊等復雜新手段層出不窮。國內外高度重視物聯網安全問題, 出臺了一系列政策與標準, 有學者研究提出我國物聯網安全法律政策還應加強針對性和可實施性[8]。

全球物聯網仍保持高速增長的態勢, 廣東迫切需要搶抓新機遇、 培育新的產業增長點和提升產業的整體競爭力。 目前, 關于廣東物聯網產業發展的研究不多。 其中有如楊廣麗[9]提出廣東物聯網專利整體技術布局存在一定缺陷, 產學研創新協同有待發揮, 珠三角區域輻射和帶動作用有待加強; 劉曉麗等[10]從專利布局角度提出廣州物聯網布局碎片化, 中小企業支持力度不夠, 基礎設施系統化、 規范化程度不高等問題; 李強等[11]指出廣東物聯網產業標準體系建設存在頂層設計標準不統一、 關鍵領域標準缺失, 安全機制不健全的問題[11]。 然而, 鮮有文獻從產業政策、 關鍵核心技術、 產業鏈等多角度綜合分析廣東物聯網發展態勢。 為此, 本文針對具有物聯網產業優勢的廣東, 從相關政策、 關鍵核心技術攻關情況、產業鏈等方面進行梳理, 找出目前廣東物聯網發展存在的主要問題與挑戰, 提出對策與建議, 以期為廣東物聯網技術發展與產業布局提供新思路。

2 廣東物聯網技術與產業發展態勢

廣東作為國內物聯網上中下游產業鏈最完整的省份之一, 在云計算、 新一代通信、 智能終端技術方面全國領先。 廣東物聯網發展起步較早,產業規模大, 發展速度快, 其原因有3 個方面: 一是政策支持力度大; 二是在物聯網關鍵核心技術攻關方面部署任務多; 三是擁有雄厚的芯片研發基礎與成熟的產業鏈。

2.1 物聯網相關政策

在2010 年, 廣東就在全國率先出臺了加快發展物聯網發展的政策措施, 《廣東省物聯網發展規劃(2013-2020 年)》提出以建設“智慧廣東”為總目標, 強有力地推動廣東省物聯網產業規模躍居全國領先地位。 2013 年, 時任省長朱小丹指出,發展物聯網是當前推動廣東經濟社會轉型升級的迫切需要, 也是把珠三角地區建設成為以創新、低碳、 智慧為特色的世界級城市群的客觀需要[12]。表1 展示了2010-2021 年廣東物聯網相關政策出臺情況。 期間, 廣東物聯網政策產生了以下兩個方面的戰略演變: 一是在產業發展布局上, 早期僅為針對物聯網產業體系的初步規劃, 旨在打造國內領先產業集聚區, 近年來則為力爭實現具備國際競爭力的產業體系、 多方面達到國際先進水平; 二是在技術發展定位上, 從突破物聯網關鍵技術到近年來推進構建“一網統管”產業生態, 強調多種數字技術的互聯互通互融, 加速實現“萬物互聯”。

表1 2010-2021 年廣東物聯網相關政策出臺情況

2.2 物聯網關鍵核心技術攻關

在科技項目部署方面, 廣東在2018 年啟動了重點領域研發計劃, 在“網絡協同制造與工業互聯網”“新一代通信與網絡”“芯片、 軟件與計算”等重點專項中戰略性地布局了一批物聯網技術研發任務, 累計發布15 份物聯網相關申報指南, 涵蓋了從物聯網芯片技術到軟件與操作系統, 再到多種智慧應用場景等全鏈條。 在專利布局方面, 我國是全球物聯網第一大技術來源國, 物聯網專利申請量占全球總數的2/3 以上[13], 其中廣東專利申請量在全國排名第一。 2014 年起, 廣東物聯網專利申請量逐年遞增, 增幅高于江蘇、 北京、 浙江等地, 常年保持全國領先地位, 至2022 年10 月底, 廣東物聯網專利申請數累計達10 255 項, 比第2 名的江蘇多2 000 多項[14]。 在技術創新方面,深圳市遠望谷信息技術股份有限公司成功研制出和美國同類產品技術兼容的鐵路車號自動識別系統(ATIS), 這是我國最早應用擁有完全自主知識產權的RFID 芯片, 基本代替了國外進口的高價芯片[15]。 2019 年, 華為技術有限公司耗時10 年研發的操作系統鴻蒙OS 面世, 在極大程度上填補了我國物聯網操作系統的空白。 在標準創新方面, 廣東省物聯網協會、 粵港RFID 產業聯盟、 廣東省RFID 公共技術支持中心、 廣州物聯網研究院、 深圳市物聯網產業標準聯盟、 深圳市物聯網產業協會等一批機構成立, 通過政府引導, 與多家物聯網重點企業形成合力, 積極投入國家/行業/地方相關標準研制工作, 為廣東智慧城市、 智慧圖書館、 智慧交通、 智能制造等多個領域提供指導和依據。 總體來看, 廣東物聯網技術創新活躍度全國領先, 具有一定的自主創新能力, 產業規?？焖贁U大, 發展勢頭強勁, 市場前景廣闊, 有利于推動廣東物聯網產業高質量發展。

2.3 物聯網產業鏈

廣東作為國內物聯網產業體系較為完善的地區之一, 形成了產業鏈上下游聯動、 協同創新發展的產業格局。 物聯網產業鏈包括上游、 中游、下游3 個環節, 可分為感知層、 傳輸層、 平臺層和應用層4 層級結構(見圖1)[18]。 感知層為上游產業鏈, 是物聯網組成的基礎部分, 包括基礎芯片、傳感器、 執行器、 RFID 等; 傳輸層和平臺層為中游產業鏈, 傳輸層包括近距離通信與遠距離傳輸,是物聯網產業鏈中較為成熟的部分, 平臺層作為聯接感知層與應用層的重要環節, 負責將海量數據通過高速運算整合到一個可互聯互通的大型智能網絡, 是物聯網的“大腦”; 應用層為下游產業鏈, 基于平臺層的數據, 將多種技術與垂直應用場景相結合, 為用戶提供特定服務。 從企業規模及分布來看, 廣東物聯網企業數占全國總數的15.6%[16], 主要匯聚在深圳、 廣州、 珠海等經濟、交通發達的地區, 涵蓋了從技術研發、 設備生產到系統集成和解決方案提供等業務。 其中, 深圳和廣州物聯網企業數占到全省3/4 以上, 在存續/在業的物聯網企業中, 共有291 家企業獲得高新技術企業稱號, 科技型中小企業數量也超過了250 家[17]。整體來看, 廣東物聯網產業規模位于全國領先地位, 形成了以深圳、 廣州為引擎的物聯網產業發展重要聚集地。 其中, 產業鏈中傳輸層發展最快,市場規模優勢最為顯著, 擁有最多行業龍頭企業,如中興通信股份有限公司、 華為技術有限公司、深圳市廣和通無線股份有限公司、 廣東電網有限責任公司等, 企業競爭格局趨于穩定; 產業技術突破難點主要集中在感知層, 物聯網核心芯片自主研發能力有待提高, 傳感器產能集中在中低端市場, 高端傳感器還嚴重依賴進口, 與世界領先水平仍存在一定差距; 平臺層企業整體競爭大,需進一步加強與不同層級間設備的互聯互通; 應用層細分市場較多, 企業競爭格局分散, 碎片化現象在短期內將持續存在。

圖1 廣東物聯網產業鏈結構

3 存在問題

3.1 物聯網芯片與底層軟件自主研發能力較弱

廣東作為全國通信產業發展最快的地區之一,網絡傳輸層規模在全國優勢凸顯, 主要得益于華為技術有限公司、 中興通信股份有限公司等通信巨頭企業的帶動效應。 廣東物聯網產業鏈呈中間強、 兩頭弱的態勢。 上游缺芯問題一直是制約廣東物聯網產業發展的主要難題, 原因是電子設計自動化(electronic design automation, EDA)核心芯片設計軟件長期被國外壟斷, 導致芯片國產化率低。 廣東在平臺層的中小企業數量多, 但是不具備龍頭企業那樣雄厚的資金能力, 導致大部分企業更愿意購買引進平臺服務而非自主設計操作系統[16]。

3.2 部分省外單位成果在廣東轉化動力不足

2018-2022 年, 科技部與廣東省聯合組織實施的國家重點研發計劃“寬帶通信與新型網絡”重點專項, 對B5G(Beyond 5G)無線移動通信技術等領域進行了全鏈條布局, 并約定部省聯動項目成果需在廣東落地轉化, 然而, 部分省外高質量成果在廣東落地轉化動力不足。 一方面, 部分已結題、 未轉化的國家級項目成果屬于前沿技術領域,仍處于試驗階段, 距離落地轉化還有不少工作需要接續開展, 且產品功能尚未適應現階段市場應用需求, 要實現產業化應用難度大; 另一方面,尚無針對性的政策來引導物聯網相關國家級科技項目在粵開展延展性研究和產業化應用, 同時,廣東支撐項目成果落地的服務平臺還不夠完善,打通從成果到產業化應用的“最后一公里”仍需努力。

3.3 物聯網產業布局地區分布不平衡

珠三角地區物聯網產業起步早、 發展較為成熟, 這主要得益于其經濟實力和創新環境的優勢,匯聚了大部分龍頭企業與創新企業、 研發機構和創新孵化器, 以深圳為中心的珠三角地區成為廣東物聯網產業發展的核心區域。 然而, 粵東西北等地區物聯網產業發展相對滯后, 尚未形成完整產業鏈, 缺乏企業集群和創新資源。 廣東物聯網產業區域協同聯動發展不足的問題凸顯。

3.4 網絡安全屏障有待強化

萬物互聯時代, 網絡威脅已然成為物聯網應用場景中必須關注的問題。 2023 年6 月, 廣東電信網絡出現了罕見的重大故障, 帶來了嚴重的通信阻斷問題, 對部分單位和個人都造成了損失[19]。由于許多聯網設備的軟件、 硬件來自不同供應商,各自系統之間存在傳輸擁塞風險, 且芯片和軟件保持安全穩定運行的時間有限, 只要在某個薄弱環節出現漏洞, 整個物聯網都將失去“免疫”功能而癱瘓[5]。 因此, 亟需加大對物聯網安全技術研發的投入與支持, 對危害網絡關鍵基礎設施和隱私數據的潛在風險逐個突破。

3.5 物聯網應用場景和需求碎片化

物聯網生態面臨應用場景和需求碎片化的難題, 在感知層、 傳輸層、 平臺層和應用層均有所體現。 不同場景的應用需求往往存在差別, 統一的標準體系尚未建立。 這種現象在智慧家居領域最為普遍, 當用戶購買了不同品牌的家居設備,例如華為智慧生活、 米家、 美的家居、 格力電器等品牌, 往往需要下載各自的APP 才能進行操控;在工業制造領域, 企業生產往往涉及多種類型傳感器、 設備、 智能終端等, 且不同品牌的設備所支持的傳輸協議和連接標準更是千差萬別, 難以實現全面互聯互通互操作, 無疑增加了操作復雜度[20]。 因此, 需建立統一、 規范化的標準體系,打通不同設備之間的“任督二脈”。

4 發展對策建議

物聯網產業從基礎元器件與設備, 到網絡鏈接, 再到各個終端軟件的應用與信息交換, 環環相扣、 相互影響。 要實現廣東物聯網產業持續高速發展, 需要在關鍵核心技術、 產業布局、 標準、支撐政策等方面加強與改進, 進一步提高廣東物聯網產業的國際競爭力, 實現產業的快速發展與迭代。

4.1 培育物聯網核心技術“根能力”

要實現物聯網產業鏈的完全自主創新, 就要主動擺脫在核心芯片、 操作系統對國外的依賴。廣東格蘭仕集團有限公司研發的首款物聯網芯片BF-細滘和NF-獅山已在多款家電產品中應用; 華為技術有限公司自主研發的操作系統鴻蒙面世,在極大程度上填補了我國物聯網操作系統的空白[15]。 因此, 需要加強關鍵芯片技術攻關項目的部署, 提高芯片國產化率, 加大力度扶持與培育物聯網關鍵芯片與底層軟件的自主研發, 繼續完善國產操作系統應用功能, 加快在各行業普及應用, 牢牢掌握物聯網核心技術“根能力”, 搶占物聯網產業發展制高點。

4.2 完善成果落地轉化支撐政策與平臺

部省聯動項目的成果如何在廣東落地轉化一直備受關注。 一方面, 應結合廣東產業發展出臺有針對性的成果管理細則, 推動項目成果在粵開展延展性研究和產業化應用, 促使更多已結題、 未轉化的國家級項目成果在廣東落地轉化; 另一方面, 建立并完善項目成果轉化支撐平臺, 打通從成果到產業化“最后一公里”。 充分發揮廣東省RFID 標準化技術委員會、 廣州物聯網檢測技術服務中心、 廣州物聯網研究院等機構在成果轉化中的支撐作用, 提供成果評價、 技術驗證、 技術轉移、 需求對接等服務,推動更多高質量成果在廣東落地生根。

4.3 促進產學研合作, 加強區域協同創新

要實現物聯網技術從芯片研發到生產技術的整體提升與突破, 一是需要注重全產業鏈上、 中、下游的協同發展, 加強產學研合作, 加強芯片研發機構與物聯網裝備制造廠商的緊密合作、 有效互動; 二是加強區域協同創新, 加大對粵西、 粵北等欠發達地區物聯網產業的政策扶持力度, 鼓勵投資、 創新和人才引進; 三是培育一批省級物聯網新型工業化產業示范基地, 優先在欠發達地區落地建設, 并提供創新資源、 研發設施和配套資金支持, 形成示范效果與帶動作用, 并助推其進一步升級為國家級示范基地, 吸引更多企業和人才入駐, 帶動廣東物聯網產業加速向規?；?、集約化、 高價值方向發展。

4.4 完善物聯網安全保障體系, 牢筑網絡安全基座

加強物聯網安全保障措施, 防范生產、 生活中的各類安全隱患。 一是加強物聯網安全政策布局。 依據《中華人民共和國網絡安全法》《關鍵信息基礎設施安全保護條例》《網絡安全等級保護條例》等政策法規, 建立針對不同應用場景的物聯網安全體系; 二是統一產業鏈各環節安全防護意識,形成產業合力, 培育網絡安全標桿企業并推廣先進案例; 三是以設備安全為抓手, 提高不同操作系統和產品的兼容性, 制定典型場景的安全解決方案, 為廣東物聯網設備高效運作保駕護航。

4.5 政企聯合推進物聯網終端標準統一化、 規范化

在推進物聯網標準統一化過程中, 應充分發揮政府部門的作用, 與頭部企業以及標準化組織聯手推進物聯網終端標準統一化, 實現協議、 數據格式等規范化。 例如, 鼓勵華為技術有限公司、中興通信股份有限公司等具有較強自主研發能力和資金實力的頭部企業牽頭開展物聯網終端標準制定, 將產品的功能定位規范化, 統一終端接入;由標準化組織進行論證, 政府部門深度整合上下游資源, 推廣統一標準的市場化應用, 促進物聯網終端產品和服務質量不斷提升。

4.6 超前布局物聯網前沿領域研究

我國物聯網領域戰略布局基本與世界同行,部分技術如5G 通信等在國際處于領跑地位, 應加強對優勢技術的持續支持, 并對要在未來重點突破的方向搶先布局, 包括人工智能物聯網(AIoT)、云技術(云原生、 邊緣計算)、 人物交互技術(數字孿生、 增強物聯網、 觸覺互聯網), 可靠、 低成本、 可持續、 可擴展的物聯網網絡(B5G、 6G、7G), 以及物聯網安全研究、 能源問題探索等, 制定中長期物聯網發展路線圖, 在原創性技術方面爭取從跟跑到并跑, 再到領跑的跨越性轉變, 牢牢掌握物聯網發展的戰略主動權[21]。

4.7 持續深化與港澳的交流與合作

把握粵港澳大灣區建設的重要機遇, 利用好國家與廣東出臺的相關優惠政策, 加強粵港澳三地技術交流與合作。 進一步加強RFID 芯片在港澳地鐵、 公交、 高鐵、 身份識別等方面的應用, 推廣形成粵港澳三地通用的通行證, 掃除阻礙粵港澳地區長期交流與合作的障礙, 將有利于大幅提高粵港澳大灣區整體的研發與生產效率, 推動物聯網產業一體化發展。

5 結語

在國家與廣東省政府的大力支持下, 廣東物聯網技術與產業發展走在全國前列, 在推動經濟轉型升級、 驅動科技創新發展方面發揮了關鍵作用。 本文通過介紹廣東物聯網相關政策、 關鍵核心技術攻關以及產業鏈布局情況, 梳理總結了目前產業發展面臨的挑戰與存在的問題, 并結合廣東產業發展情況, 提出培育物聯網核心技術“根能力”、 完善成果轉化支撐政策與平臺、 加強區域協同創新、完善物聯網安全保障體系、 政企聯合推進物聯網終端標準統一化、 超前布局物聯網前沿領域研究、 持續深化與港澳的交流與合作等促進對策, 以期為廣東物聯網產業高質量發展提供參考。