燈塔工廠
“燈塔工廠”由世界經濟論壇聯合麥肯錫聯合評選,指大規模應用第四次工業革命技術,積極推動工廠、價值鏈和商業模式轉型的數字化工廠或企業,是數字化制造和全球化4.0的示范者,代表著全球數字化生產的最高水平。其評價標準主要包括:大規模采用人工智能、云計算、5G、大數據等第四次工業革命技術;通過新型技術采用探索研發設計、生產制造、供應鏈管理、營銷及服務等全流程全要素全方位的模式變革;全面實現企業的提質增效、降低成本、綠色低碳;模式可復制可推廣等。
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一、全球:“燈塔工廠”現狀
(一)全球“燈塔工廠”快速增長,中國數量居全球首位
從2018年到2023年1月,全球“燈塔工廠”的數量從9家快速增加至132家,分布在30個國家或地區。按照“燈塔工廠”所在地統計,中國遙遙領先。中國“燈塔工廠”達到50家,占全球總量的37.9%,居全球首位;其次是印度12家、占比9.1%;排名第三的是美國10家、占比7.6%。按照“燈塔工廠”所屬企業的國別進行統計,中美并駕齊驅。中國企業建設的“燈塔工廠”共35家,占比27%;美國企業建設“燈塔工廠”共33家,占比25%;德國企業建設的“燈塔工廠”共20家,占比15%。
(以工廠所在國家進行統計)
圖2 全球“燈塔工廠”分布
(以工廠所屬企業國別進行統計)
(二)“燈塔工廠”行業分布領域廣泛,集中在離散型行業
從當前132家“燈塔工廠”所屬行業分布來看,覆蓋電子設備、消費品、汽車、家用電器、制藥、服飾、采礦、食品飲料等20多個領域。以工廠所屬企業國別來看,其中美國、德國的“燈塔工廠”集中于醫療、半導體、工業自動化、增材制造、生物技術等尖端制造行業,我國的“燈塔工廠”主要分布在貼近終端消費者的產業鏈下游,集中在家電制造、電子設備制造領域。從制造業產品制造方式來看,以電子設備、消費品、汽車、家用電器等為代表的離散型制造行業,具備多品種、小批量、工藝復雜等特點,“燈塔工廠”集中。目前我國50家“燈塔工廠”中,有11家屬于家電領域(海爾6家、美的5家),占比達22%;電子設備領域12家,占比24%;合計占比超45%。
圖3 全球及中國“燈塔工廠”行業分布
圖4 中美德企業“燈塔工廠”所屬行業對比
(三)我國“燈塔工廠”集中在制造業大省,江蘇廣東占比超30%
從國內省份分布來看,主要分布在東部地區,制造業大省江蘇數量最多為9家,其次是廣東7家,山東和安徽各有4家,四省入選總數占全國的48%。從具體城市來看,蘇州位居首位,有6家“燈塔工廠”;合肥排名第二,有4家;上海、青島、天津各有3家;北京、深圳、廣州、長沙、佛山、鄭州、成都、無錫各有2家。
圖5 我國 “燈塔工廠”區域分布熱力圖
(四)“燈塔工廠”日趨重視產業鏈全環節全要素協同轉型提升
目前“燈塔工廠”建設根據側重點不同,主要分為聚焦內部生產制造數字化轉型提升和重視產業鏈價值鏈上下游全環節全要素協同轉型提升兩個方向,前者聚焦于生產制造本身,后者聚焦于打通產業鏈各環節協同。截止到2023年1月13日,132家燈塔工廠共有145個數字化用例,聚焦內部生產制造本身用例和產業鏈協同提升用例分別為67個和78個,占比分別為51%和59%,該比例在2020年分別為65%和35%。由此可見,聚焦產業鏈全環節全要素協同數字化轉型提升成為重要趨勢。
圖6 “燈塔工廠”數字化用例變動趨勢
(五)“燈塔工廠”通過數字技術深度應用,整體成效顯著
“燈塔工廠”通過采用人工智能、大數據、物聯網、增材制造、云計算、數字孿生、工業機器人等新技術,構建覆蓋企業內部全流程、產業鏈上下游全環節、產品服務全生命周期的數字化體系,全面提升企業及產業鏈上下游的效率、降低成本;同時通過數據要素作用的發揮,探索新的模式進而形成新的增長點,成效顯著。根據麥肯錫公司的數據,與數字技術成功結合的“燈塔工廠”,生產力平均提升超過2.5倍,利潤率提升8%-13%,運營指標提升50%-60%。
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二、“燈塔工廠”建設經驗分析
入選“燈塔工廠”的企業,不局限于簡單地在生產制造過程中應用數字化技術,其有完整的、適用于本行業和企業特點的數字化、智能化戰略規劃和實施路徑,在數字化、智能化轉型中均體現出前瞻性的戰略規劃和實施能力,由上而下地推動企業實現全面轉型。只有制定全局、系統、完善、前瞻的公司戰略,才能真正調動“燈塔工廠”建設的各項資源和要素,為實際行動提供戰略指引。如濰柴濰坊工廠在2015年發布濰柴智能制造戰略規劃,將“智能制造”提升至企業發展的戰略高度,并形成具體的實施計劃,對智能制造的組織架構、技術體系、資源組織、人員配備等進行總體規劃與部署,全面開展智能制造項目,支撐企業集團化、國際化的發展戰略。寧德時代寧德工廠從2011年到現在,沿著自動化、自動化+數字化、智能化三部曲,堅定推進數字化轉型提升戰略。
(二)新要素:數據作為新型要素打通企業融合發展要素鏈
數字化時代企業運營的本質特征是數字化,核心要素是數據。“燈塔工廠”無一例外充分發揮數據作為新型生產要素的價值,通過數據的內部及外部貫通,以數據資源重新聚合人才、技術、能力、資金等生產要素,實現數據驅動的智能決策和模式創新。如寶潔在日本高崎的“燈塔工廠”,通過采用數據流整合、數字孿生和機器學習等新技術,充分收集、處理、分析全流程的數據,發揮數據作為新型要素的作用,將工廠的創新周期縮短72%、客戶訂單規劃速度提高14倍。三一重工長沙18號工廠,運用人工智能、大數據等大數據分析、處里、挖掘等技術,通過物聯網平臺采集現場設備數據、生產管理數據和外部數據,并進行分析處理建模,實現生產制造工藝優化、預備的預測性維護和遠程維修、柔性化生產、智能排產排程等,最終實現產能提升123%,生產效率提高98%,單位制造成本降低29%。
(三)新技術:以數字孿生人工智能為代表的技術深度賦能
“燈塔工廠”評選標準之一即大規模使用人工智能、數字孿生、大數據、云計算等新技術。從當前已發布的132家“燈塔工廠”看,均將合適的技術創新成果應用到商業實踐中,成功跨越“試點陷阱”①,取得效率水平大幅提升和遠高于行業水平的價值創造能力。同時充分發揮工業互聯網平臺的深度賦能②作用,實現“燈塔工廠”經驗的可拓展可復制。如CEAT印度哈洛爾工廠,通過先進分析技術、大數據等第四次工業革命技術,尤其是針對生產周期和生產制造產線上具體操作人員的數字化提升,實現生產周期縮短20%,工藝廢料減少46%。日月光半導體中國臺灣高雄工廠,通過多項人工智能技術的應用,實現產量提升67%,訂單交付時間縮短39%。海爾依托其卡奧斯工業互聯網平臺賦能,不僅自身“燈塔工廠”數量領先,同時成功賦能青島啤酒,幫助其整合上下游企業及資源,共建“啤酒+”產業生態,使之成為全球首個啤酒飲料行業“燈塔工廠”。
①、麥肯錫發現,大量制造企業在數字化轉型初期的試點非常成功,但在全面推廣并取得財務、運營和可持續績效方面持續改善的過程中卻困難重重,74%的企業在啟動數字化項目不久后就泥足深陷,以上稱之為“試點陷阱”。
②、卡奧斯已鏈接企業90萬家,服務8萬多家企業提質、降本、增效,孕育出化工、汽車等諸多行業生態,并在20多個國家復制推廣。
(四)新治理:建立匹配數字化轉型的組織結構及管理模式
數字經濟時代,以物聯網、云計算、人工智能等為代表的技術正推動著制造系統嵌入在企業的治理結構和組織結構。由此將對新的組織架構、管理體系模式、數據安全、組織運行機制等提出更高要求,且必須與數字化相匹配。案例研究顯示,在全部的“燈塔工廠”里,70%以上的企業正以一種或多種方式調整組織結構,如增加相應的職位、改變原有的組織結構使之與數字化業務相匹配、建立專注于數字化部署的跨職能團隊等。如施耐德電氣成立專門的數字化轉型部門,負責轉型的路線及具體實施;美的集團成立美云智數,既是美的數字化轉型的重要參與者,也是美的工業互聯網對外輸出的載體。
(五)新模式:全鏈條端到端協同數字化實現供需多效平衡
越來越多的“燈塔工廠”在實現企業內部全要素互聯的基礎上,積極通過數字化手段和模式創新,實現產業鏈上下游各環節的數據貫通,對數據和信息進行整合和分析,實現供需平衡、產銷平衡等多維平衡及柔性匹配,由點串線成面,全面實現產業鏈各環節企業的深度數字化協同,增強全產業鏈的韌性。如濰柴濰坊工廠通過搭建覆蓋全價值鏈的信息化支撐平臺,延伸至產業鏈上下游企業(核心供應商),打通全鏈條環節的流程,從生產裝備的智能化、自動化、數字化延展至整個企業運營,并形成獨具特色的濰柴運營管理體系(WOS),帶動全產業鏈數字化能力整體提升。美的集團廣州工廠基于美的工業互聯網M.IoT平臺,從自動化工廠向“端到端”互聯價值鏈轉型,勞動效率提高28%,單位成本降低14%,訂單交付期縮短了56%。此外,海爾、強生、雷諾、諾基亞等企業,則進一步將新技術革命拓展到實體工廠范疇之外,打通了端到端價值鏈,形成供應網絡對接、端到端產品開發、端到端規劃、端到端交付等優秀實例。
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三、小結
通過對全球132家“燈塔工廠”分布情況來看,盡管從工廠所在國家和所屬公司所在國家兩個維度分析,我國燈塔工廠的數量均居全球首位,但從行業分布來看,不同于美、德集中于醫療、半導體、工業自動化、生物技術等尖端制造行業,我國“燈塔工廠”主要貼近終端消費者的產業鏈下游,集中在家電制造、電子設備制造領域。此外,雖然我國制造業是全球產業門類最齊全、產業體系最完整的制造業,但我國制造業數字化轉型還存在著滲透率低、企業各環節數字化轉型不均衡的問題。2021年我國制造業數字化滲透率僅22%,遠低于全球發達國家33%的平均水平,與美國、德國相比更是差距較大。
面對我國制造業大國向制造業強國轉變的重要階段,制造業數字化轉型是重要支撐和必由之路。積極借鑒“燈塔工廠”的建設經驗,對助力我國制造型企業全面數字化轉型提升具有重要的意義。
王敏、趙佳菲、米小苗