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燈塔工廠

是什么？

“燈塔工廠”(Lighthouse Network)是由世界經(jīng)濟(jì)論壇和麥肯錫咨詢公司共同遴選出來的“數(shù)字化制造”“全球化4.0”技術(shù)應(yīng)用示范者，入選燈塔工廠的示范者一般具有以下特征：

（1）實(shí)現(xiàn)重大影響；

（2）成功集成多個(gè)用例；

（3）可拓展的技術(shù)平臺；

（4）在關(guān)鍵推動因素方面表現(xiàn)出色。

此外，還可以快速響應(yīng)市場需求，創(chuàng)新運(yùn)營模式，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

“燈塔工廠”是工業(yè)4.0技術(shù)的應(yīng)用典范，工業(yè)4.0的核心技術(shù)包：:大數(shù)據(jù)分析、自主機(jī)器人、模擬、橫向和縱向系統(tǒng)集成(一體化)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全、云計(jì)算、增材制造(3D打印)以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

基于工業(yè)4.0的新技術(shù)，制造業(yè)由孤立的、優(yōu)化的單元轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?、自動化和?yōu)化的生產(chǎn)流程，促進(jìn)效率的提升，并改變傳統(tǒng)的供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶之間的關(guān)系，以及人與機(jī)器之間的關(guān)系。

2013年，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上正式提出“工業(yè)4.0”的概念，提出推動以CPS為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的工業(yè)革命，通過提升制造業(yè)的數(shù)字化和智能化水平，打造一個(gè)柔性制造、精益生產(chǎn)的智慧工廠。物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)的融合，使得工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入智慧化時(shí)代，即工業(yè)4.0。

智慧工廠是工業(yè)4.0的核心，“燈塔工廠”本質(zhì)是企業(yè)在邁向智慧工廠過程的成功探索實(shí)踐。現(xiàn)代工廠的智能化逐漸聚焦于將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)相融合，使工廠具備自組織、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力。智慧工廠具備的幾項(xiàng)智能化功能包括：

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我國制造業(yè)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀

2022年10月11日，世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布了第11批全球工廠名單，共有11家新工廠入選，至此，全球燈塔工廠數(shù)量達(dá)到114家，分布在27個(gè)國家和地區(qū)，其中中國地區(qū)擁有42家，占全球數(shù)量比重超過三分之一，反映了中國作為世界工廠的牢固地位及近年來經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型取得巨大成就。

我國工業(yè)、能源企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型還處于早期階段。根據(jù)德勤對145家企業(yè)的調(diào)查數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)超六成的訪問企業(yè)已經(jīng)啟動了數(shù)字化，科技、傳媒和電信，消費(fèi)行業(yè)企業(yè)領(lǐng)跑數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，而工業(yè)，能源、資源行業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型較晚，還處于早期發(fā)展階段。

當(dāng)前我國制造業(yè)面臨多重壓力，包括生產(chǎn)成本上升、產(chǎn)業(yè)外移、生產(chǎn)效率低產(chǎn)品交付周期長、供應(yīng)鏈中斷風(fēng)險(xiǎn)上升等問題，企業(yè)亟需通過實(shí)施數(shù)字化技術(shù)，精益生產(chǎn)來降低成本，提升效率，提高企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)抵抗能力。

5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的出現(xiàn)及終端計(jì)算設(shè)備的發(fā)展，帶來了研發(fā)模式、生產(chǎn)模式、消費(fèi)模式、體制機(jī)制的系統(tǒng)性變革，企業(yè)應(yīng)該建設(shè)適應(yīng)工業(yè)4.0時(shí)代發(fā)展要求的新型生產(chǎn)體系。

我國制造業(yè)智能化需要補(bǔ)齊四個(gè)短板。復(fù)旦大學(xué)特聘教授、重慶市原市長黃奇帆認(rèn)為制造業(yè)智能化的核心是發(fā)展產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，即利用數(shù)字技術(shù)把產(chǎn)業(yè)各要素、各環(huán)節(jié)全部數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，推動業(yè)務(wù)流程、生產(chǎn)方式重組變革，進(jìn)而形成新的產(chǎn)業(yè)協(xié)作、資源配置和價(jià)值創(chuàng)造體系。我國制造業(yè)智能化過程中仍存在以下短板亟待補(bǔ)齊：

企業(yè)對于數(shù)字化態(tài)度發(fā)生積極變化。中國工業(yè)企業(yè)面對產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的態(tài)度正在發(fā)生積極變化，針對500+家工業(yè)企業(yè)數(shù)字化/智能化情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2021年，“非常支持并有詳細(xì)計(jì)劃”的企業(yè)占比為52.4%，較2020年的31.1%提升了21.3個(gè)百分點(diǎn)。工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要目的為降本增效和提升產(chǎn)品質(zhì)量。

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中國新一代

智能制造架構(gòu)

燈塔工廠引領(lǐng)制造業(yè)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型風(fēng)向。燈塔工廠是第四次工業(yè)革命的成功實(shí)踐者，通過分享其數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)，為傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型照亮前進(jìn)方向?！度驘羲W(wǎng)絡(luò):具有社會責(zé)任的行業(yè)轉(zhuǎn)型實(shí)踐指南》認(rèn)為，燈塔工廠成功實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命轉(zhuǎn)型的六大核心要素包括敏捷方法、敏捷數(shù)字工作室、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院、技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)型辦公室。

燈塔工廠通過拓展合理用例促進(jìn)精益生產(chǎn)。燈塔工廠通過部署多樣化用例改進(jìn)生產(chǎn)，有的側(cè)重于工廠內(nèi)部的數(shù)字化生產(chǎn)，有的側(cè)重于打通端到端的價(jià)值鏈。

工廠內(nèi)部的生產(chǎn)數(shù)字化用例包括：數(shù)字裝配與加工、數(shù)字設(shè)備維護(hù)、數(shù)字化績效管理、數(shù)字質(zhì)量管理、數(shù)字化可持續(xù)發(fā)展；

端到端價(jià)值鏈用例包括：供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接性、端到端產(chǎn)品開發(fā)、端到端規(guī)劃、端到端交付、客戶連接性。

通過拓展合適的用例，企業(yè)生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量、交付速度、節(jié)能等指標(biāo)有了大幅改善。

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智慧工廠

是什么？

德國工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型。燈塔工廠是企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的典范，核心為工業(yè)4.0技術(shù)的應(yīng)用。2015年德國發(fā)布了工業(yè)4.0的參考架構(gòu)模型RAMI4.0，RAMI4.0是一個(gè)基于高度模型化的理念而構(gòu)建的三維架構(gòu)體系，通過垂直軸層(Layers)、左水平軸流(Stream)、右水平軸級(Levels)三個(gè)維度構(gòu)建并連接了工業(yè)4.0中的基本單元。

2018年，中國工程院提出了“新一代智能制造”的概念，認(rèn)為智能制造是一個(gè)不斷演進(jìn)發(fā)展的大概念，可歸納為三個(gè)基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造。對比德國RAMI4.0，新一代智能制造架構(gòu)強(qiáng)調(diào)了人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的融合。

RAMI4.0較好地體現(xiàn)了以CPS為主的“數(shù)字化智能制造”，但因?yàn)闆]有新一代人工智能技術(shù)導(dǎo)入，難以達(dá)到第三范式。通過在RAMI4.0信息層和功能層加入“AI層”或者參考工程院提出的智能制造系統(tǒng)總體架構(gòu)來建設(shè)，才能實(shí)現(xiàn)“新一代智能制造”第三范式。

智能制造的主要功能系統(tǒng)包括智能設(shè)計(jì)、制造過程控制優(yōu)化(包括加工過程、裝配過程、工廠運(yùn)行等)、智能供應(yīng)鏈、智能服務(wù)等。

《智慧工廠的參考模型與關(guān)鍵技術(shù)》結(jié)合人機(jī)料法環(huán)測(5M1E)及RAMI4.0中縱向維度的構(gòu)成，將知識、功能、信息等定義為企業(yè)的虛擬資源，將人力、機(jī)器、物料等定義為企業(yè)的實(shí)體資源。

實(shí)體資源對應(yīng)RAMI4.0的水平維度:組織域?qū)?yīng)RAMI4.0縱向維度資源的集成、交互所需相關(guān)架構(gòu)和規(guī)范：RAMI4.0的全生命周期維度各階段的不同功能單元視為服務(wù)，基于面向服務(wù)架構(gòu)SOA，將智慧工廠中的服務(wù)角色和服務(wù)內(nèi)容定義為服務(wù)域。

在資源內(nèi)的映射關(guān)系中，人力域和設(shè)備域根據(jù)RAMI4.0中的水平維度進(jìn)行劃分，同時(shí)與ISA 95定義的三個(gè)層次對應(yīng)，明確了角色定位和職能分工。

借鑒IT領(lǐng)域的SOA架構(gòu)思想，工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)體資源以及信息、知識、功能等資源均可視CPS平臺中服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)資源。SOA的核心思想是統(tǒng)一服務(wù)接口規(guī)范，將重復(fù)的功能抽取為模塊化組件(服務(wù))，每個(gè)模塊可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)功能，不同模塊組合又可以提供不同的服務(wù)。

基于SOA，將工廠生產(chǎn)過程分解為服務(wù)的請求、匹配和處理的獨(dú)立過程，降低工廠各功能資源、知識資源之間的耦合程度，從而優(yōu)化企業(yè)資源配置、提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

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智慧工廠

的參考架構(gòu)

智慧工廠的參考架構(gòu)思想并不唯一，其中面向服務(wù)的生產(chǎn)模式架構(gòu)成為主流的架構(gòu)設(shè)計(jì)思想。

智慧工廠的參考架構(gòu)包括：德國RAMI4.0參考架構(gòu)、云制造參考架構(gòu)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0，以及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、石化產(chǎn)業(yè)試行的離散工業(yè)和流程工業(yè)的智慧工廠參考架構(gòu)等，具體實(shí)施何種架構(gòu)需要結(jié)合行業(yè)特征和工廠規(guī)模等因素來決定。

以流程工業(yè)中的石化工廠為例，《智慧工廠的參考模型與關(guān)鍵技術(shù)》將工廠實(shí)施架構(gòu)方案分為四個(gè)階段七個(gè)階段。

通過構(gòu)建泛在感知的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)場設(shè)備、原物料、儀器儀表等實(shí)體資源映射到網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)的集成、智能分析處理。構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。

典型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)有三層：

一是感知層(RFID、傳感器、二維碼等)，獲取物體信息；

二是網(wǎng)絡(luò)層，傳遞信息；

三是應(yīng)用層，分析處理感知層獲取的信息，實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)控和管理等應(yīng)用。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)主要有點(diǎn)差異：

一是工業(yè)感知數(shù)據(jù)/控制指令等數(shù)據(jù)交互的實(shí)時(shí)性；

二是在現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)中，不同企業(yè)擁有屬于自己的一套數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)，在工廠范圍內(nèi)實(shí)施數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視控。

大數(shù)據(jù)分析（機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)字孿生等）的出現(xiàn)，使過去企業(yè)依賴經(jīng)驗(yàn)改善生產(chǎn)活動的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動決策和生產(chǎn)管理新模式。

大數(shù)據(jù)分析是工廠實(shí)現(xiàn)自動化、智能化的主要技術(shù)之一，應(yīng)用場景包括：質(zhì)景改善、生產(chǎn)調(diào)度與機(jī)器排程、流程優(yōu)化、供應(yīng)鏈決策支持、精益制造、故障診斷及預(yù)測性維護(hù)等。

近年來以深度學(xué)習(xí)為代表的機(jī)器學(xué)習(xí)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用引起廣泛關(guān)注，機(jī)器學(xué)習(xí)屬于人工智能的一個(gè)分支，而深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。深度學(xué)習(xí)非常適合處理工業(yè)領(lǐng)域具有高維度、非結(jié)構(gòu)化、大數(shù)據(jù)最特征數(shù)據(jù)。

企業(yè)智能決策作為生產(chǎn)運(yùn)行管理的功能核心，數(shù)據(jù)/算法模型的集成優(yōu)化、仿真、控制分別對應(yīng)企業(yè)決策的制定、驗(yàn)證和執(zhí)行三個(gè)環(huán)節(jié)。

智能決策支持系統(tǒng)（IDSS）可打通企業(yè)原有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和采集系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類收集、清洗、存儲和分析，并通過仿真、數(shù)字李生等技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證后的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度指令通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)下達(dá)到生產(chǎn)車間及設(shè)備。通過IDSS可以降低決策試錯(cuò)成本，增強(qiáng)信息的可視性和交互性，提高決策效率。

選擇合適的IT架構(gòu)：模塊化單體OR微服務(wù)。微服務(wù)是IT業(yè)內(nèi)討論的熱點(diǎn)，云計(jì)算、容器化等技術(shù)的出現(xiàn)，也在很大程度上促成了微服務(wù)的流行。

微服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)包括：服務(wù)的獨(dú)立部署、服務(wù)的快速啟動、敏捷開發(fā)、服務(wù)按需擴(kuò)容等。

但微服務(wù)也有明顯的缺點(diǎn)，包括服務(wù)之間的通信復(fù)雜難以維護(hù)，調(diào)試棘手，占用資源增加等。

企業(yè)如何選擇合適的IT架構(gòu)主要與企業(yè)規(guī)模有關(guān)。絕大多數(shù)IT行業(yè)公司不需要微服務(wù)，他們沒有達(dá)到微服務(wù)可以大展身手的規(guī)模。模塊化的架構(gòu)、單體架構(gòu)更適合中小型項(xiàng)目。

模塊化優(yōu)于微服務(wù)點(diǎn)包括：通信更簡單，節(jié)省資源，調(diào)試更容易，部署過程更簡單。

模塊化與微服務(wù)最大的區(qū)別在于模塊化是以業(yè)務(wù)板塊作為劃為依據(jù)，微服務(wù)是以業(yè)務(wù)板塊的某項(xiàng)功能作為劃分依據(jù)，顆粒度更細(xì)。

對于大多數(shù)公司而言，更好的選擇是實(shí)施模塊化單體，直到規(guī)模更大并且微服務(wù)變得有意義為止。

以客戶價(jià)值為導(dǎo)向打通端到端價(jià)值鏈。端到端的價(jià)值鏈打通對應(yīng)RAMI4.0的生命周期和價(jià)值流，目的在于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、業(yè)務(wù)、物流、管理計(jì)劃等的全流程掌握，帶來的影響包括成本的降低、設(shè)備利用效率的提升、交付時(shí)間的縮短、庫存積壓問題的解決、個(gè)性化設(shè)計(jì)與交付等也是實(shí)現(xiàn)柔性制造的先決條件。

工業(yè)富聯(lián)提出了基于客戶價(jià)值導(dǎo)向的端到端價(jià)值鏈設(shè)計(jì)架構(gòu)，主要包括兩條主線：訂單全生命周期主線和產(chǎn)品全生命周期主線。

機(jī)器換人，柔性生產(chǎn)降本增效。機(jī)器換人將人們從簡單的體力勞動層面提升到?jīng)Q策控制層，通過引入工業(yè)機(jī)器人、智能成套設(shè)備、自動化物流設(shè)備、智能檢測設(shè)備等智能機(jī)器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)、自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低能耗和成本。

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燈塔工廠

建設(shè)關(guān)注點(diǎn)

114家燈塔工廠分布在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，其中消費(fèi)領(lǐng)域（消費(fèi)品、家用電器、電子產(chǎn)品、汽車等）行業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程走在市場前列。消費(fèi)行業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展紅利下銷售終端率先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，隨后向生產(chǎn)端推進(jìn)。消費(fèi)行業(yè)貼近消費(fèi)者，關(guān)注提升消費(fèi)者體驗(yàn)，激發(fā)企業(yè)在產(chǎn)品和服務(wù)融入數(shù)字化技術(shù)，把握快速變化的消費(fèi)市場，提升消費(fèi)體驗(yàn)。

不同的“燈塔工廠”的建設(shè)側(cè)重點(diǎn)有所不同。

以服裝、日用品、食品飲料為代表的消費(fèi)品行業(yè)，注重產(chǎn)品敏捷開發(fā)、個(gè)性化定制、快捷交付、庫存管理；

以鋼鐵、石化為代表的流程行業(yè)“燈塔工廠”更關(guān)注精益生產(chǎn)，提高能源使用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；

電子行業(yè)“燈塔工廠”關(guān)注設(shè)備自動化水平、柔性生產(chǎn)模式和綠色發(fā)展；

醫(yī)藥行業(yè)傾向于通過數(shù)字化智能化技術(shù)降低成本，提高生產(chǎn)效率，打通端到端價(jià)值鏈促進(jìn)快捷交付，使用突破性技術(shù)降低質(zhì)量波動。

消費(fèi)體驗(yàn)及成本控制是消費(fèi)行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。

消費(fèi)體驗(yàn)提升途徑包括：產(chǎn)品敏捷開發(fā)、快速交付、個(gè)性化定制；

成本控制包括：機(jī)器+人工智能引導(dǎo)的生產(chǎn)效率提升，自動化物流帶來的倉儲成本、物流成本下降等。

鋼鐵/石化行業(yè)屬于典型的流程行業(yè)，數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)為成本的下降、能耗排放的降低、生產(chǎn)效率的提升。

企業(yè)通過生產(chǎn)計(jì)劃分析、價(jià)格預(yù)測、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)改進(jìn)工藝、數(shù)字化物流等方式降低各項(xiàng)成本，通過數(shù)字化生產(chǎn)計(jì)劃、智能檢測、數(shù)字化業(yè)務(wù)磋商、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提高生產(chǎn)效率。

電子行業(yè)是離散型制造業(yè)的代表，生產(chǎn)過程通常分成多個(gè)加工任務(wù)，對生產(chǎn)計(jì)劃及工序加工的管理要求較低。數(shù)字化的重點(diǎn)在于通過人工智能和機(jī)器人等自動化設(shè)備的使用提高生產(chǎn)效率，同時(shí)對能耗也納入考慮范圍。

汽車行業(yè)屬于長生態(tài)鏈的離散型制造業(yè)，基于人工智能、協(xié)作機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)及端到端的價(jià)值鏈打通是燈塔工廠建設(shè)重點(diǎn)。

醫(yī)藥行業(yè)屬于流程制造業(yè)，成本控制，生產(chǎn)效率提升、快捷交付是企業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。

企業(yè)基于數(shù)字化技術(shù)支持的購買決策、電子拍賣、績效管理降低了生產(chǎn)運(yùn)營成本，通過人工智能、數(shù)字孿生、機(jī)器人等技術(shù)使用提升了生產(chǎn)效率。

工業(yè)機(jī)械大多屬于非標(biāo)、離散型制造業(yè)，生產(chǎn)過程完全自動化實(shí)施難度較大，企業(yè)更關(guān)注于生產(chǎn)線的柔性化以適應(yīng)多品種換線生產(chǎn)；同時(shí)利用數(shù)字化技術(shù)加速產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)，縮短交付時(shí)間；利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程運(yùn)維；通過使用焊接機(jī)器人、AGC、協(xié)作機(jī)器人等自動化設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。

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造

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塔

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燈塔工廠

案例建設(shè)

【燈塔工廠案例一】美的微波爐順德工廠：端到端價(jià)值鏈數(shù)字化運(yùn)營。

作為全球最大的微波爐制造基地，美的順德工廠通過數(shù)字化產(chǎn)品、軟件和解決方案，實(shí)現(xiàn)貫穿研發(fā)、制造、采購等方面的全價(jià)值鏈數(shù)字化運(yùn)營。圍繞“全價(jià)值鏈卓越工廠”框架，通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、精益自動化、自動化系統(tǒng)與IT系統(tǒng)深度融合，打造柔性自動化生產(chǎn)的智慧工廠，

【燈塔工廠案例二】濰柴發(fā)動機(jī)濰坊工廠：搭建覆蓋全價(jià)值鏈的信息化支撐體系。

2020年1月10日，濰柴入選第四批“燈塔工廠”。近年來，濰柴持續(xù)推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，逐步形成了以快速設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的智能制造和產(chǎn)品全生命周期智慧質(zhì)量管理。從戰(zhàn)略部署到研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)、產(chǎn)業(yè)鏈等經(jīng)營涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)，濰柴打通從企業(yè)端到用戶端的全價(jià)值鏈。

【燈塔工廠案例三】三一重工北京樁機(jī)工廠—：基于MOM架構(gòu)打造“智能大腦”。

三一重工是全球最大的樁工機(jī)械制造基地，2021年9月27日，三一重工北京機(jī)工廠入選“燈塔工廠”名單，成為全球重工行業(yè)智能化程度最高的工廠之一，其背后依托的是由樹根互聯(lián)打造自主可控的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)——根云平臺，支撐全局智能化運(yùn)維。依托“根云平臺”，工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造要素全連接，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的深度融合。

【燈塔工廠案例四】富士康：從燈塔工廠到燈塔工業(yè)建設(shè)燈塔集群。

富士康以深圳廠入選燈塔工廠為契機(jī)推動燈塔工廠集群建設(shè)，在大陸地區(qū)已完成30余座內(nèi)部燈塔工廠改造。目前共有4座工廠入選燈塔工廠，分別位于深圳、成都、武漢、鄭州。富士康燈塔工廠有一套自己的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在建設(shè)過程中，富士康制定了系統(tǒng)智能化（生產(chǎn)系統(tǒng)、供應(yīng)鏈、產(chǎn)品生命周期）、智能技術(shù)應(yīng)用（自動化技術(shù)、互聯(lián)技術(shù)、智能化技術(shù)）、智能管理和組織（人才、組織與管理、文化）3大模塊共18個(gè)維度的燈塔工廠評價(jià)體系，為燈塔工廠集群建設(shè)提供依據(jù)。

【燈塔工廠案例五】青島啤酒工廠：基于消費(fèi)者需求的全生命周期管理。

訂單交付時(shí)間和新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間降低50%，定制化啤酒的份額和營收分別增加了33%和14%。鑒于消費(fèi)者日益需要個(gè)性化、差異化和多樣化，青島啤酒工廠在價(jià)值鏈上重新部署了智能化數(shù)字技術(shù)，包括個(gè)性化云定制、基于消費(fèi)者需求的產(chǎn)品開發(fā)模式、全生命周期的計(jì)劃管理模式、柔性生產(chǎn)、全方位的數(shù)字化智能質(zhì)量管理體系。

燈塔工廠案例建設(shè)經(jīng)驗(yàn)借鑒：

1、制定科學(xué)可行的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略規(guī)劃

2、數(shù)字化團(tuán)隊(duì)建設(shè)

3、結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)及企業(yè)發(fā)展部署關(guān)鍵用例

4、制定科學(xué)可行的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略規(guī)劃

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中國制造企業(yè)

面臨的問題與挑戰(zhàn)

一、中國智能制造行業(yè)面臨的主要問題

問題一：智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不夠完善

制造業(yè)智能化所需的各種智能硬件、同絡(luò)通信接口、系統(tǒng)軟件的集成等，都需要有一個(gè)統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，為制清業(yè)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通提供便利。

目前美國德國等國家把控了先進(jìn)制造業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)的控制權(quán)、國內(nèi)的智能制造理論體系和標(biāo)準(zhǔn)體系仍不完善，工控安全防護(hù)體系相對滯后。這界致了國內(nèi)大部分制造業(yè)使用的硬件設(shè)備、系統(tǒng)軟件來源于多個(gè)廠商，軟硬件之間存在異構(gòu)異質(zhì)問題，形成數(shù)據(jù)孤島。

問題二：關(guān)鍵設(shè)備和核心部件仍受制于人

部分制造業(yè)的自動化設(shè)備的核心部件，仍需要依賴國外企業(yè)、包括工業(yè)機(jī)器人、高瑞數(shù)控機(jī)床、高端軸承、伺服電機(jī)等。由于早期企業(yè)大量使用國外系統(tǒng)，主要技術(shù)工藝依賴進(jìn)口，與之配套的工業(yè)控制系統(tǒng)亦依換國外進(jìn)口。

問題三：研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件國產(chǎn)化率較低

目前經(jīng)營管理類和生產(chǎn)控制類工業(yè)軟件國產(chǎn)化率均超過了60%，但研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件僅占5%左右。這主要由于國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)水平低，研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件技術(shù)壁壘高，以及國內(nèi)在基礎(chǔ)科學(xué)和先進(jìn)制造領(lǐng)城的沉淀不足。

問題四：智能制造復(fù)合型人才缺乏

圍繞智能制造，需要高標(biāo)準(zhǔn)、多層次、復(fù)含類型的人才隊(duì)伍支撐、目前智統(tǒng)制造發(fā)展所需的高層次人人仍存在短缺，同時(shí)具備流程制造技術(shù)和信息化智能技術(shù)的復(fù)合型人才以及熟悉智能化設(shè)備操作的技能人才嚴(yán)重短缺。

二、企業(yè)建設(shè)燈塔工廠面臨的主要挑戰(zhàn)

根據(jù)德勤對中國145家企業(yè)（其中國企占77%）數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀的問卷調(diào)查，有六成的企業(yè)認(rèn)為，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，主要面臨的挑戰(zhàn)集中在三個(gè)方面。

（1）原有多個(gè)信息化系統(tǒng)的整合

（2）數(shù)據(jù)質(zhì)量和可用性

（3）缺乏統(tǒng)一的數(shù)字化轉(zhuǎn)型愿景和目標(biāo)這

此外，對于大部分中小企業(yè)來說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨“不會轉(zhuǎn)”“不能轉(zhuǎn)”成本高等共性問題。

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我國企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

建設(shè)燈塔工廠發(fā)展建議

一、中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)燈塔工廠發(fā)展建議

（一）中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型指南

為降低數(shù)字化門檻，加速數(shù)字化，賦能中小企業(yè)，工信部印發(fā)了《中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型指南》，從五個(gè)方面明確了中小企業(yè)轉(zhuǎn)型路徑。

1、開展數(shù)字化評估。從數(shù)字化基礎(chǔ)水平、企業(yè)經(jīng)營管理現(xiàn)狀、內(nèi)外部轉(zhuǎn)型資源等方面進(jìn)行效字化評估，結(jié)合業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和管理環(huán)節(jié)的潛在轉(zhuǎn)型價(jià)值，明確數(shù)字化轉(zhuǎn)型優(yōu)先級，切實(shí)提高轉(zhuǎn)型效率。

2、推進(jìn)管理數(shù)字化。構(gòu)建與轉(zhuǎn)型適配的組織架構(gòu)和管理制度，加強(qiáng)數(shù)字化人才培訓(xùn)，深化跨部門溝通協(xié)作，提升企業(yè)管理精細(xì)化水平，優(yōu)化企業(yè)經(jīng)營管理決策。

3、開展業(yè)務(wù)數(shù)字化。開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，應(yīng)充分應(yīng)用訂閱式服務(wù)、輕量化產(chǎn)品等降低轉(zhuǎn)型成本。開展研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、倉儲物流等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)型，實(shí)施產(chǎn)品全生命周期管理，發(fā)展基于數(shù)字化產(chǎn)品的增值服務(wù)。

4、融入數(shù)字化生態(tài)。積極對接產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈核心企業(yè)、行業(yè)龍頭企業(yè)、園區(qū)/產(chǎn)業(yè)集群等生態(tài)資源，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺深化協(xié)作配套，利用共性技術(shù)平臺開展協(xié)同創(chuàng)新。

5、優(yōu)化數(shù)字化實(shí)踐。從數(shù)字化水平和企業(yè)經(jīng)營管理水平等方面評估數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效，根據(jù)現(xiàn)階段資源稟賦和轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀調(diào)整數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略，選用相應(yīng)的數(shù)字化產(chǎn)品和服務(wù)，提升轉(zhuǎn)型策略的適配性。

中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵在于多方協(xié)同，遵循“大企業(yè)建平臺、中小企業(yè)用平臺”由大型企業(yè)輸出成熟行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈上下游中小企業(yè)協(xié)同開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

《指南》呼吁聚焦中小企業(yè)痛點(diǎn)難點(diǎn)，提供“小快輕準(zhǔn)”的產(chǎn)品和解決方案。

（二）中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型在企業(yè)架構(gòu)選擇

中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型更多關(guān)注于“轉(zhuǎn)型的成本”，轉(zhuǎn)型帶來的可預(yù)見收益，因此，在技術(shù)架構(gòu)選擇上，可以優(yōu)先選擇模塊化單體架構(gòu)，系統(tǒng)建設(shè)成本低，效率高。同時(shí)依據(jù)行業(yè)及企業(yè)特點(diǎn)，對影響效益較大的業(yè)務(wù)、場景、優(yōu)先部署數(shù)字化用例。

例如消費(fèi)品行業(yè)中小企業(yè)基于產(chǎn)品敏捷開發(fā)和個(gè)性化定制，優(yōu)先考慮搭建客制化平臺，以消費(fèi)需求為驅(qū)動，數(shù)據(jù)為核心進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)/人工智能技術(shù)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，縮短開發(fā)周期。

二、大型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)燈塔工廠發(fā)展建議。

根據(jù)德勤的問卷調(diào)查，大型企業(yè)大部分啟動了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，但自評不高。主要的難點(diǎn)在于統(tǒng)一認(rèn)識、統(tǒng)一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和管理，以及技術(shù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用場景的結(jié)合。

傳統(tǒng)大型企業(yè)早期使用的IT系統(tǒng)主要為IOE架構(gòu)（IBM小型機(jī)+Oracle數(shù)據(jù)庫+EMC存儲設(shè)備），隨著企業(yè)數(shù)據(jù)處理需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，系統(tǒng)的橫向拓展成必然。而IOE架構(gòu)的橫向拓展能力有限，只能通過部署新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)擴(kuò)容，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)可利用能力差。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的出現(xiàn)驅(qū)動企業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)逐步向虛擬化云基礎(chǔ)、分布式、模塊化發(fā)展。

大型企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)龐大，部分企業(yè)對業(yè)務(wù)部署的彈性、靈活性有較高的要求，可以考慮將分布式微服務(wù)架構(gòu)作為IT基礎(chǔ)架構(gòu)。面向服務(wù)架構(gòu)的核心在于標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，采用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字化解決方案是成功實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石。此外隨著全球暖化加劇，綠色可持續(xù)發(fā)展逐漸成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。