新经济下中国企业数字化转型之路——灯塔工厂专题报告2023

前 瞻 产 业 研 究 院 出 品新经济下中国企业数字化转型之路——灯塔工厂专题报告灯塔工厂的内涵及提出背景01灯塔工厂的参考架构设计及实施步骤02灯塔工厂建设行业洞察及经验借鉴03CONTENTS目录企业建设灯塔工厂面临的挑战及建议04灯塔工厂的内涵及提出背景1.1 灯塔工厂的内涵1.2 灯塔工厂的提出背景1.3 灯塔工厂为企业智能化转型指引方向灯塔工厂1.1 “灯塔工厂”是工业4.0技术的应用示范者“灯塔工厂” （Lighthouse Network）是由世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同遴选出来的“数字化制造”“全球化4.0”技术应用示范者，入选灯塔工厂的示范者一般具有以下特征：①实现重大影响；②成功集成多个用例；③可拓展的技术平台；④在关键推动因素方面表现出色。此外，还可以快速响应市场需求，创新运营模式，实现绿色可持续发展。实现重大影响：工厂的数字化转型在世界范围内具有重大影响，包括企业的规模经济、产品的制造水平、定制化水平、产品质量等，以及它对整个行业的影响力成功集成多个用例：包括内部数字化的实现（主要集中在数字化装配、加工、维护、绩效管理、质量管理、可持续发展）和打通端到端的价值链（主要集中在供应网络、产品开发、规划、交付以及客户的连接性）可拓展的技术平台：倾向采用分布式、模块化、云中台、持续更新的设计模式实现开发、管理、需求模块的快速部署，支持端到端的数据连接及快速响应在价值创造的关键推动因素方面表现出色：价值创造的关键推动因素包括个性化定制、管理变革、能力构建、可持续发展、与第四次工业革命社区展开协作等资料来源：赛智时代 前瞻产业研究院整理1.1 灯塔工厂转型的关键在于第四次工业革命新技术应用“灯塔工厂”是工业4.0技术的应用典范，工业4.0的核心技术包括：大数据分析、自主机器人、模拟、横向和纵向系统集成（一体化）、工业物联网、网络安全、云计算、增材制造（3D打印）以及增强现实。基于工业4.0的新技术，制造业由孤立的、优化的单元转变为完全集成、自动化和优化的生产流程，促进效率的提升，并改变传统的供应商、生产商和客户之间的关系，以及人与机器之间的关系。资料来源：前瞻产业研究院整理大数据分析自主机器人横向和纵向系统集成（一体化）工业物联网云计算增强现实增材制造网络安全模拟仿真1.1 工业4.0的发展历程2013年，德国在汉诺威工业博览会上正式提出“工业4.0”的概念，提出推动以CPS为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的工业革命，通过提升制造业的数字化和智能化水平，打造一个柔性制造、精益生产的智慧工厂。物联网等新一代信息技术与工业经济的融合，使得工业生产进入智慧化时代，即工业4.0。资料来源：前瞻产业研究院整理智能化时代→智慧化充分利用信息通信技术和信息物理系统（CPS）促进制造业向智能化转型工业4.0信息化时代→自动化20世纪70年代延续至今：广泛应用电子与信息技术，使制造过程自动化控制程度再进一步大幅度提高工业3.0电气化时代→规模化19世纪后半期至20世纪初：进入电气自动化控制机械设备生产的年代工业2.0蒸汽时代→机械化18世纪60年代至19世纪中期：通过水力、蒸汽机实现工厂机械化，机械生产替代手工劳动工业1.0智慧工厂重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现智能生产主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等智能物流整合物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，实现物流各环节精细化、动态化、可视化管理，提升物流系统智能化决策和自动化执行能力1.1 “灯塔工厂”是企业迈向智慧工厂过程的成功探索实践智慧工厂是工业4.0的核心，“灯塔工厂”本质是企业在迈向智慧工厂过程的成功探索实践。现代工厂的智能化逐渐聚焦于将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与产品全生命周期管理（PLM）相融合，使工厂具备自组织、自学习和自适应能力。智慧工厂具备的几项智能化功能包括：资料来源：《智慧工厂的参考模型与关键技术》前瞻产业研究院整理决策智能化仿真具有模拟、验证与分析三个作用，即模拟生产流程、验证决策方案、分析数据可视化，可以充当优化方案与控制指令协同的媒介三网信息融合数据驱动管理资源智能匹配机器换人工业网络安全作为CPS的关键特征，物联网、服务网络和信息网络的融合成为智能实现的根本，信息获取、异构信息存储和分析成为智慧工厂关键技术的研究内容从数据中挖掘知识，以知识驱动生产控制管理的智能化；如将数据挖掘技术应用于故障诊断、质量提升和调度规则挖掘等针对生产过程中的动态变化及定制生产需求，工厂对分散资金进行智能匹配，同时面向不同用户开发友好便携的人机交互平台，从而提供优质高效的企业服务机器换人指机器将人从简单的体力劳动提升至决策控制活动。智慧工厂通过引入新能源、新材料、新型制造单元和工业机器人等实现精益生产、环境友好型生产工业互联网安全涉及工业生产各个环节，不同行业需根据各自生产流程进行一体化安全防护，以避免生产故障、操作失误、网络瘫痪、网络攻击等带来的经济损失429德国：5法国：58土耳其：4意大利：4韩国：34新加坡：4瑞典：2波兰：1泰国：2荷兰：2西班牙：132英国：2日本：2爱尔兰：2马来西亚：1捷克：1芬兰：1丹麦：1罗马尼亚：1奥地利：111.2 我国灯塔工厂数量占全球比重超三分之一2022年10月11日，世界经济论坛发布了第11批全球工厂名单，共有11家新工厂入选，至此，全球灯塔工厂数量达到114家，分布在27个国家和地区，其中中国地区拥有42家，占全球数量比重超过三分之一，反映了中国作为世界工厂的牢固地位及近年来经济数字化转型取得巨大成就。资料来源：世界经济论坛 前瞻产业研究院整理1.2 我国工业、能源企业数字化转型还处于早期阶段0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%科技、传媒和电信金融服务业工业能源、资源消费行业其他根据德勤对145家企业的调查数据，目前国内超六成的访问企业已经启动了数字化，科技、传媒和电信，消费行业企业领跑数字化转型进程，而工业，能源、资源行业企业数字化转型较晚，还处于早期发展阶段。资料来源：德勤 前瞻产业研究院整理各行业数字化转型成熟度自评情况1.2 我国制造业面临多重压力亟需数字化转型01生产成本上升包括人工成本、土地租金成本、环保成本等，2021年我国就业人员工资较2010年增长了1.9倍02生产效率低交付周期长大量的人员投入无法最大化利用；材料，成品库存积压；设备故障率高；产品上新速度慢；进而导致产品的交付周期长01中低端产业面临转型或外移受成本上升、中美贸易关税壁垒、环保监管趋严等因素影响，国内部分中低端产业面临转型或外移，尤其是依赖廉价劳动力成本，技术含量又不高的中小企业04供应链中断风险上升疫情影响生产运输及中美贸易战导致国际贸易环境恶化，使得制造业供应链变得更加脆弱，制造业企业面临的供应链中断风险急剧上升当前我国制造业面临多重压力，包括生产成本上升、产业外移、生产效率低产品交付周期长、供应链中断风险上升等问题，企业亟需通过实施数字化技术，精益生产来降低成本，提升效率，提高企业风险抵抗能力。制造业企业面临的主要问题资料来源：前瞻产业研究院整理1.2 数字化智