从专精特新到灯塔工厂，打造中国特色制造业数字化转型

李培根:中国工程院院士

数字化转型不仅仅是一种技术转型，更是一种认知转型，是一种思维方式与经营模式的转型，是涉及企业战略、组织、运营、人才等的一场系统变革与创新。企业数字化转型需要观念和意识的转型、需要良好的企业外部生态和内部生态、需要根据自身的条件判断选择具体的应用与步骤，同样也需要“灯塔”企业的经验指引，从而更好地迎接数字化转型。

胡坚波:中国信息通信技术研究院 总工程师

数字化转型以数据作为关键要素，通过生产运营方式、产品服务模式和商业模式的系统性变革，实现运行效率、创新能力和盈利能力的全面提升。工业互联网是制造业数字化转型的路径和方法论，基于数据驱动、机理融合与虚实结合的决策闭环，一方面变革产业资源配置方式，提升运营效率，另一方面形成创新增强范式，带来全新的价值增长。在工业互联网赋能制造业数字化转型过程中，涌现了一批创新活跃、取得积极成效的示范工厂，形成了丰富的应用案例和路径参考，我们也期待这些实践经验能够赋能到各行各业，切实推动制造业数字化转型和高质量发展。

郑弘孟: 工业富联首席执行官

疫情带来了数字经济的大跃进，未来世界是基于泛在的数字连接，新型的5G移动通讯网络基础和数字科技将使能物理世界进入全新数字新时代。工业互联网将网络与工业的连接提升质量和全新的商业模式，犹如数字化的森林，利用数据植树造林，树会扎根，树木也会日益茁壮，树林更会日新又新。工业富联通过数据采集、数据传输、数据中台，以及数据应用，带给制造企业无限创意的可生产、可量产、可定制、可预测的能力，并打造和谐生态。

熊友君 广州智慧创新发展研究院执行院长

制造强，则中国强，通过专精特新到灯塔工厂产生的“灯塔效应”，带动"中国制造"加速向“中国智造”转变，进而推动整个制造业在转型升级中实现高质量发展，将是一条有效途径。当前，国内外发展环境都在发生深刻而广泛的变化，新一轮科技革命兴起，只有坚持创新引领，加速数字化转型，攻克“卡脖子”关键技术，为中华民族伟大复兴贡献智慧与力量。

一、为什么是专精特新和灯塔工厂，主宰灯塔工厂则是扼住工业4.0之咽喉

1986年，时任欧洲市场营销研究院院长的赫尔曼·西蒙在外出访问时遇到哈佛商学院教授西多尔·利维特，后者问了他一个问题：

“有没有考虑过为什么德国的经济总量不过美国的四分之一，但是出口额雄踞世界第一？”

赫尔曼·西蒙回去仔细思考了这一问题。他发现，贡献了德国80%出口的并非西门子、奔驰这些大厂，而是370万家“中小特色企业”。

中工业互联网与数字化转型 熊友君

二、什么是专精特新，什么是灯塔工厂

1、专精特新：专精特新企业主要集中在新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、生物医药等中高端产业，科技含量高、设备工艺先进、管理体系完善，市场竞争力强。

“专”是指采用专项技术或工艺通过专业化生产制造的专用性强、专业特点明显、市场专业性强的产品。其主要特征是产品用途的专门性、生产工艺的专业性、技术的专有性和产品在细分市场中具有专业化发展优势。

“精”是指采用先进适用技术或工艺，按照精益求精的理念，建立精细高效的管理制度和流程，通过精细化管理，精心设计生产的精良产品。其主要特征是产品的精致性、工艺技术的精深性和企业的精细化管理。

“特”是指采用独特的工艺、技术、配方或特殊原料研制生产的，具有地域特点或具有特殊功能的产品。其主要特征是产品或服务的特色化。

“新”是指依靠自主创新、转化科技成果、联合创新或引进消化吸收再创新方式研制生产的，具有自主知识产权的高新技术产品。其主要特征是产品（技术）的创新性、先进性，具有较高的技术含量，较高的附加值和显著的经济、社会效益。

2、灯塔工厂：随着第四次工业革命的兴起，“灯塔工厂”的概念得到了进一步推广，越来越受人关注。“灯塔工厂”被称为“世界上最先进的工厂”，是由达沃斯世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同遴选的“数字化制造”和“全球化4.0”示范者。

熊友君认为所谓“灯塔工厂”，指的是那些在第四次工业革命尖端技术应用整合工作方面卓有成效，堪为全球表率的领先企业。主要评判标准是制造商在运用第四次工业革命技术、提高经济和运营效益方面取得的成就。

2018年，“灯塔工厂”网络项目正式启动，从全球上千家制造企业中挑选出最有科技含量和创新性的工厂。

当前众多公司对工业4.0产生误解，因此灯塔工厂的意义不仅仅是对先行者的一种肯定，也在传达一个重要信息：以价值为导向的应用推介。即通过“灯塔工厂”可以了解哪些生产方法能够驱动全球经济增长的新引擎，发现运用前瞻性思维部署新科技，可把制造业的效率推升到新的层面。

对于企业而言，入选灯塔工厂则意味着在大规模采用新技术方面走在世界前沿，并在业务流程、管理系统以及工业互联网、数据系统等方面都有着卓越而深入的创新，能形成快速反应市场需求、创新运营模式、绿色可持续发展的全新形态。

目前，熊友君通过研究发现截止目前，全球“灯塔工厂”共计90家，其中3家为可持续灯塔。中国“灯塔工厂”数量已达31家，是拥有“灯塔工厂”最多的国家，主要分布于3C电子、家电、汽车、钢铁、新能源等行业，其中大陆工厂有28家。纵向来看，2020年两批次共新增10家，2021年两批次共新增15家，增速明显。

友达光电（台中）

为了应对劳工短缺、高度定制化产品要求和极端的气候条件等挑战，以及显示面板行业的高度竞争，友达光电台中三号工厂投资打造定制自动化能力，建设了一个数字分析和人工智能开发平台，将生产效率提高了32%，将高级产品的产量提高了60%，同时分别将用水量和碳排放量降低了23%和20%。

宁德时代（宁德）

为了应对日益复杂的制造工艺和满足高质量产品的需求，宁德时代利用人工智能、先进分析和边缘/云计算等技术，在三年内实现了在生产每组电池耗时1.7秒的速度下仅有十亿分之一的缺陷率，同时将劳动生产率提高了75%，将每年的能源消耗降低了10%。

中信戴卡（秦皇岛）

鉴于汽车原始设备制造商日益希望获得小批量、高质量的产品，中信戴卡采用了柔性自动化、人工智能和5G等技术，打造了数字化制造系统，不仅提升了生产灵活性，还将制造成本降低了33%。

富士康（武汉）

为了满足客户要求，提升定制化水平，缩短交货周期，富士康武汉工厂大规模引入了先进分析和柔性自动化技术，重新设计了制造系统，将直接劳动生产率提高了86%，将质量损失减少了38%，将交货周期缩短至48小时（缩短了29%）。

富士康（郑州）

为了解决技能工人缺乏、质量性能不稳和市场需求不确定等问题，富士康郑州采用了柔性自动化技术，将劳动生产率提高了102%，并利用数字化和人工智能技术，将质量缺陷减少了38%，并将设备综合效率提高了27%。

海尔（天津）

为了满足客户的期望，提供更加多元的产品、更快捷的送货和更高质量的服务，海尔在天津新建的洗衣机工厂将5G、工业物联网、自动化和先进分析技术结合起来，将产品设计速度提高了50%，将质量缺陷减少了26%，将单位产品的能耗降低了18%。

群创光电（高雄）

面对面板行业的激烈竞争、客户更高的质量要求和毛利润的严重下滑，群创光电八号工厂投入采用先进自动化、物联网和先进分析等技术，将加工能力提高了40%，将成品率损失降低了33%，从而提高了利基产品的生产能力。

三一（北京）

在多品类、小批量重型机械市场需求和复杂性不断增加的背景下，三一北京部署了先进的人机协作自动化技术、人工智能和物联网技术，将劳动生产率提高了85%，将生产周期缩短了77%，从原先的30天缩短至7天。

施耐德电气（无锡）

施耐德电气在中国无锡的电子部件工厂拥有20年历史，如今为了应对日益频繁的生产更改和订单配置需求，建立了灵活的生产线，综合采用了模块化人机合作工作站、人工智能视觉检测等第四次工业革命技术，将产品上市时间缩短了25%，并利用先进分析技术来自动分析问题根源和检测整个供应链中的异常情况，将准时交货率提升了30%。

联合利华（太仓）

为了把握电子商务和大型卖场渠道的勃勃商机，联合利华太仓冰淇淋工厂部署了一次性扫描、一站式观看平台，在制造和食品加工等环节为客户打造端到端的透明供应链，并根据消费者的数字化需求，打造了灵活的数字化研发平台，将创新周期缩短了75%，从原来的12个月缩短至3个月。

中灯塔工厂 熊友君

“灯塔工厂”是由世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同遴选的“数字化制造”和“全球化 4.0”示范标杆，被视为第四次工业革命的领路者，代表世界数字化制造最高水平。其评判标准包括是否拥有第四次工业革命的所有必备特征，具体包括自动化、工业物联网（IIOT）、数字化、大数据分析、5G等技术。

本次富士康有两家工厂入选，加上此前入选的两家，目前富士康总共有4家“灯塔工厂”入选，是拥有“灯塔工厂”数量最多的中国企业；海尔天津洗衣机互联工厂此次也入选，截止目前，海尔有三家工厂入选，“灯塔工厂”数量仅次于富士康。

值得一提的是，在此次入选“灯塔工厂”的中国企业中，三一重工北京桩机工厂成为全球重工行业首家获认证的“灯塔工厂”，这对中国制造业数字化转型来说，无疑又是新的突破。

同时，熊友君认为，工业互联网已经成为支撑“灯塔工厂”最坚实的力量，以三一桩机工厂为例，据悉，经过自动化、数字化、智能化升级后，三一桩机工厂共有8个柔性工作中心，16条智能化产线，375台全联网生产设备。基于树根互联工业互联网平台，生产制造要素实现全连接，整个工厂已成为深度融合互联网、大数据和人工智能的“智慧体”。

而海尔3家“灯塔工厂”在空调、制冷、洗涤3大产业中实现了行业引领，这一成绩也离不开旗下工业互联网平台——卡奥斯COSMOPlat的助力。据了解，海尔天津洗衣机互联工厂基于卡奥斯COSMOPlat工业互联网平台联合生态资源共建生态平台，应用5G、AI、大数据等工业4.0新技术和工厂先进制造技术深度融合，通过网器联接用户使用体验并驱动产品快速迭代，支持用户洗护存搭购多场景体验。

此外，海尔天津洗衣机互联工厂在卡奥斯COSMOPlat的赋能下，实现了更精准识别用户需求下的快速研发、更柔性的兼容波轮和滚筒混流生产模式、更高效的3层立体物流配送体系等，从提供产品到提供用户使用全周期场景解决方案的转变，打造场景生态引领下的数字化转型新模式。

中国河北工信局 熊友君

三、制造业强，则国家强

制造业是经济发展的重要基础和支撑。近日，中央经济工作会议定调2022年经济工作。会议指出，要提升制造业核心竞争力，启动一批产业基础再造工程项目，激发涌现一大批“专精特新”企业。近年来，工业和信息化部着力构建优质企业梯度培育体系，加强专精特新“小巨人”培育扶持和示范引领，目前，已培育国家级专精特新“小巨人”企业4762家，带动省级“专精特新”中小企业4万多家，入库企业11.7万家。

工信部入库专家熊友君长期观察中国经济后指出：一些反映经济发展新动能的关键指标，如“工业战略性新兴产业增加值增速”“高技术制造业增加值增速”等，均快于GDP增速。这背后，“专精特新”功不可没。这些企业可能规模不大，但更多是行业内的“单项冠军”或“配套专家”，甚至在全球也是佼佼者。多样性、差异化的经济生态，助力中国经济肌体更强健、韧性更强劲、动能更充足。

作为“数字化制造”和“全球化4.0”的示范者，入选“灯塔工厂”榜单的企业工厂无一不在大规模采用新技术方面展现出非凡的领导力，并在传统生产方式的变革上、对整个价值链的创新设计上、以及在具有颠覆潜力的新兴商业模式打造上有着过人之处。

根据广州智慧创新发展研究院的调查，拥有“灯塔工厂”的领军企业与其他制造商之间的差距日益拉大。原因有很多，但关键在于是否积极采用第四次工业革命的关键技术，包括数字化、自动化、先进分析、虚拟现实和增强现实，而这些都是工业互联网的“构成要件”。一系列新技术的采用，目的就在于打通端到端价值链，这也是“灯塔工厂”的核心价值所在。仅仅完成了数字化改造，实现了生产设备的智能运行，还远称不上是“灯塔工厂”。通过一系列技术赋能后，实现商业模式、产品研发模式、生产模式、质量管理模式和消费者服务的全方位变革，让产业链的链接形式随着消费者需求灵活变化，这样才称得上是“灯塔工厂”。

中国山东中信局 熊友君

四、打造中国制造业的数字化转型之路

21世纪是中国的大机会时代，对我们来说，正是抓住时代发展浪潮，乘风而起的大好时机。企业从十亿到百亿、从百亿到千亿，不仅仅是体量的叠加，更是战略管理体系的大突破，大鱼要有向大海眺望的雄心壮志和战略愿景。虽然没有蒸汽机、发电机、内燃机这样的标志性发明作为标记点，但人类的工业进程毫无疑问地来到了一个新的十字路口面前——信息化时代，依托着日益成熟的大数据、物联网、5G等技术，工业与数字化的拥抱会释放出几何级的能量，智能制造的命题被写进了诸多国家的核心战略当中。这对于中国来说更是格外关键的一步。熊友君认为尽管中国已连续11年成为世界最大的制造业国家、“世界的工厂”，但“中国制造”之下，一些副作用也浮现出来——大而不全，全而不优，相较美、德、日等制造业强国，卡脖问题不容忽视；与此同时，随着人口老龄化、劳动力成本提升，仅靠人口红利实现高速增长的日子一去不复返，国内制造业需要找到新的引擎，产业升级迫切。

熊友君博士经过研究后认为一方面是时代浪潮下智能制造的快速迭代，一方面又是数字化转型道路上的诸多难题，这时候行业需要更多的成功样板作为强心针、领航员助力更多人理解、践行中国“智”造的方法与理念。

工业的“一小步”经济民生的“一大步”

工业从来不只是轰鸣不停歇的机器和冷冰冰的数字，工业的每一小步，作用到国家经济和民生上，都是前进的一大步。就拿桩机这样的工程机械来说，在道路施工、码头修建、近海工程以及楼房地基修建等等基础工程中都会广泛应用到。桩柱插入底层，最终与地面建筑框架紧密连在一起，对地面建筑物起到支撑作用，决定着我们住的房子坚固与否。相比消费互联网发展中百花齐放的新应用、新业态，基建更像一个更为沉稳的无名英雄，却支撑起了一个大国的崛起，而工业互联网正在一次次刷新中国基建的名片。

2012年，大洋彼岸的通用电气公司（GE）第一次提出了工业互联网的概念，解释是““工业互联网，就是把人、数据和机器连接起来”，率先开启了工业变革。工业互联网浪潮迅速席卷世界，国家层面上也将国家层面上也将工业互联网的发展纳入政策重点，比如在德国，更常见的提法是“工业4.0”。

在中国，工业互联网是新基建的重要组成部分，成为数字中国建设的必要之路。2018-2020 年是工业互联网发展的三年起步阶段，5G、AI等技术的发展作为核心动能，加上宏观政策上持续的推动引导作用，目前中国的工业互联网已基本走完了从概念普及到实践生根的发展过程，开始驶入深水区。

在今年3月出台的十四五规划和2035年远景目标纲要中，“关键核心技术实现重大突破，进入创新型国家前列”已作为到2035年的重要目标。纲要第五篇“加快数字化发展 建设数字中国”则明确指出，迎接数字时代，激活数据要素潜能，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。而工业互联网正是数字经济重点产业之一。

中国清华大学 熊友君

据《中国工业互联网产业经济发展白皮书（2021年）》发布的数据，2020年，我国工业互联网产业增加值规模达到3.57万亿元，名义增速达到11.66%，预计2021年，工业互联网产业增加值规模将达到4.13万亿元。作为数字化转型的先驱与领航者，灯塔工厂企业大胆应用数字化技术优化业务流程，创新商业模式，提升敏捷度并贯彻以客户为中心的价值理念，加强供应链韧性，提升生产力和生产效率，改进生态效率推动可持续发展，因此成为制造业的转型典范。当汇聚更多灯塔，我们可以更深度的窥视这些成功灯塔在行业的共性需求和压力下，不约而同的表现出的一些转型倾向，以及灯塔建设重点和价值。立足这些不同行业“灯塔”特征，我们最终可以探索出一条更具普适性、更贴近中国制造千行百业数字化转型的灯塔之路。

在工业智造的深水区，一切都变得不同。数字化转型升级给桩机工厂带来的效益是直接的。

“灯塔工厂”生产节奏明显加快，数据使能的高度柔性生产让工厂焊接、装配、机加等核心工序作业效率分别提升130％、100％、68％，在同样的厂房面积产值翻了一番。先进的人机协同、自动化、人工智能和工业互联网技术，将劳动生产率提高85％，将生产周期从30天缩短至7天，减少77％。一台旋挖钻机现在只需7日就能完成交付。

除了生产效率的问题，灯塔工厂给重工行业的节能减排贡献了解决方案。正是通过设备的连接，数据的实时监控，能源消耗情况得以可视化，让核算和管理成为可能。加上生产制造工艺的能效“精打细算”和设备的节能优化，截至到2021年，工厂减少二氧化碳排放3977.25吨，排放量同比下降30.5%。

第一次工业革命的本质是蒸汽机进入生产领域，人们学会用热能转化为机械能；第二次工业革命是电气时代的来临。第三次工业革命不再是能源动力的革新，而是信息时代将人们更紧密地联系在了一起。

每次工业革命带来的是生产力的大幅提高，新的国家站上历史主舞台。从后置的眼光看，现在的制造业企业或许已经站在第四次工业革命的巨浪之中，5G、AI等高新技术组成的工业互联网成为“新动能” 。

中国数字化转型十倍增长 熊友君

五、赋能数字化转型

根据麦肯锡资深专家对中国“灯塔工厂”的研究发现，与其他国家相比，中国的制造商更愿意拥抱端到端全价值链数字化转型。与此同时，中国用户的个性化需求与日俱增、品牌竞争日趋激烈、电商业务蓬勃发展等，也都在倒逼中国企业开展端到端的数字化转型。

在打造“端到端智能制造”生产管理方式的同时，工业互联网平台在智能制造上的资源配置和产能优化的战略意义不可忽略。一方面平台可以将云计算、物联网、大数据的理念、架构和技术融入工业生产，为生产与决策提供智能化服务；另一方面平台互联互通，前端可连接用户需求，后端可连接智能工厂，实现柔性化、定制化生产，也能进行全球资源的协同配置。

传统制造业通过数字化转型实现降低资源消耗、浪费和碳排放，提高生产效率和企业利润的效应已经在“灯塔工厂”得到验证，以富士康为例，根据官方数据，富士康武汉工厂大规模引入了先进分析和柔性自动化技术，重新设计了制造系统，将直接劳动生产率提高了86%，将质量损失减少了38%，将交货周期缩短至48小时（缩短了29%）；而富士康郑州工厂采用了柔性自动化技术，将劳动生产率提高了102%，并利用数字化和人工智能技术，将质量缺陷减少了38%，并将设备综合效率提高了27%。

来自工信部的数据显示，专精特新中的“小巨人”企业平均研发强度6.4%，平均拥有发明专利近12项。专精特新中小企业长期深耕细分市场，创新实力强、市场占有率高、掌握核心技术，处于产业链供应链的关键环节，对补链强链、解决“卡脖子”难题等具有重要支撑作用。但是我们也看到大部分“专精特新”企业规模小、智能设备少、管理基础薄弱、战略方向不明晰，组织建设落后、人员缺乏中长期激励、股权不明晰，虽想做大，但有心无力。2021年熊友君博士在山东昌乐地区、河北邢台地区、内蒙呼和浩特地区、绍业柯桥地区进行大量走访，特别是对当地特色造纸产业规上企业实地走访，行业深度洞察，找到一条扶持企业北交所上市的重要路径，即是联合当地政府部门、行业智库进行长期陪跑，深度赋能。