從專精特新到燈塔工廠，打造中國特色製造業數字化轉型

李培根:中國工程院院士

數字化轉型不僅僅是一種技術轉型，更是一種認知轉型，是一種思維方式與經營模式的轉型，是涉及企業戰略、組織、運營、人才等的一場系統變革與創新。企業數字化轉型需要觀念和意識的轉型、需要良好的企業外部生態和內部生態、需要根據自身的條件判斷選擇具體的應用與步驟，同樣也需要“燈塔”企業的經驗指引，從而更好地迎接數字化轉型。

胡堅波:中國信息通信技術研究院 總工程師

數字化轉型以數據作為關鍵要素，通過生產運營方式、產品服務模式和商業模式的系統性變革，實現運行效率、創新能力和盈利能力的全面提升。工業互聯網是製造業數字化轉型的路徑和方法論，基於數據驅動、機理融合與虛實結合的決策閉環，一方面變革產業資源配置方式，提升運營效率，另一方面形成創新增強範式，帶來全新的價值增長。在工業互聯網賦能製造業數字化轉型過程中，湧現了一批創新活躍、取得積極成效的示範工廠，形成了豐富的應用案例和路徑參考，我們也期待這些實踐經驗能夠賦能到各行各業，切實推動製造業數字化轉型和高質量發展。

鄭弘孟: 工業富聯首席執行官

疫情帶來了數字經濟的大躍進，未來世界是基於泛在的數字連接，新型的5G移動通訊網絡基礎和數字科技將使能物理世界進入全新數字新時代。工業互聯網將網絡與工業的連接提升質量和全新的商業模式，猶如數字化的森林，利用數據植樹造林，樹會紮根，樹木也會日益茁壯，樹林更會日新又新。工業富聯通過數據採集、數據傳輸、數據中台，以及數據應用，帶給製造企業無限創意的可生產、可量產、可定製、可預測的能力，並打造和諧生態。

熊友君 廣州智慧創新發展研究院執行院長

製造強，則中國強，通過專精特新到燈塔工廠產生的“燈塔效應”，帶動"中國製造"加速向“中國智造”轉變，進而推動整個製造業在轉型升級中實現高質量發展，將是一條有效途徑。當前，國內外發展環境都在發生深刻而廣泛的變化，新一輪科技革命興起，只有堅持創新引領，加速數字化轉型，攻克“卡脖子”關鍵技術，為中華民族偉大復興貢獻智慧與力量。

一、為什麼是專精特新和燈塔工廠，主宰燈塔工廠則是扼住工業4.0之咽喉

1986年，時任歐洲市場營銷研究院院長的赫爾曼·西蒙在外出訪問時遇到哈佛商學院教授西多爾·利維特，後者問了他一個問題：

“有沒有考慮過為什麼德國的經濟總量不過美國的四分之一，但是出口額雄踞世界第一？”

赫爾曼·西蒙回去仔細思考了這一問題。他發現，貢獻了德國80%出口的並非西門子、奔馳這些大廠，而是370萬家“中小特色企業”。

中工業互聯網與數字化轉型 熊友君

二、什麼是專精特新，什麼是燈塔工廠

1、專精特新：專精特新企業主要集中在新一代信息技術、高端裝備製造、新能源、新材料、生物醫藥等中高端產業，科技含量高、設備工藝先進、管理體系完善，市場競爭力強。

“專”是指採用專項技術或工藝通過專業化生產製造的專用性強、專業特點明顯、市場專業性強的產品。其主要特徵是產品用途的專門性、生產工藝的專業性、技術的專有性和產品在細分市場中具有專業化發展優勢。

“精”是指採用先進適用技術或工藝，按照精益求精的理念，建立精細高效的管理制度和流程，通過精細化管理，精心設計生產的精良產品。其主要特徵是產品的精緻性、工藝技術的精深性和企業的精細化管理。

“特”是指採用獨特的工藝、技術、配方或特殊原料研製生產的，具有地域特點或具有特殊功能的產品。其主要特徵是產品或服務的特色化。

“新”是指依靠自主創新、轉化科技成果、聯合創新或引進消化吸收再創新方式研製生產的，具有自主知識產權的高新技術產品。其主要特徵是產品（技術）的創新性、先進性，具有較高的技術含量，較高的附加值和顯著的經濟、社會效益。

2、燈塔工廠：隨着第四次工業革命的興起，“燈塔工廠”的概念得到了進一步推廣，越來越受人關注。“燈塔工廠”被稱為“世界上最先進的工廠”，是由達沃斯世界經濟論壇和麥肯錫諮詢公司共同遴選的“數字化製造”和“全球化4.0”示範者。

熊友君認為所謂“燈塔工廠”，指的是那些在第四次工業革命尖端技術應用整合工作方面卓有成效，堪為全球表率的領先企業。主要評判標準是製造商在運用第四次工業革命技術、提高經濟和運營效益方面取得的成就。

2018年，“燈塔工廠”網絡項目正式啟動，從全球上千家製造企業中挑選出最有科技含量和創新性的工廠。

當前眾多公司對工業4.0產生誤解，因此燈塔工廠的意義不僅僅是對先行者的一種肯定，也在傳達一個重要信息：以價值為導向的應用推介。即通過“燈塔工廠”可以了解哪些生產方法能夠驅動全球經濟增長的新引擎，發現運用前瞻性思維部署新科技，可把製造業的效率推升到新的層面。

對於企業而言，入選燈塔工廠則意味着在大規模採用新技術方面走在世界前沿，並在業務流程、管理系統以及工業互聯網、數據系統等方面都有着卓越而深入的創新，能形成快速反應市場需求、創新運營模式、綠色可持續發展的全新形態。

目前，熊友君通過研究發現截止目前，全球“燈塔工廠”共計90家，其中3家為可持續燈塔。中國“燈塔工廠”數量已達31家，是擁有“燈塔工廠”最多的國家，主要分布於3C電子、家電、汽車、鋼鐵、新能源等行業，其中大陸工廠有28家。縱向來看，2020年兩批次共新增10家，2021年兩批次共新增15家，增速明顯。

友達光電（台中）

為了應對勞工短缺、高度定製化產品要求和極端的氣候條件等挑戰，以及顯示面板行業的高度競爭，友達光電台中三號工廠投資打造定製自動化能力，建設了一個數字分析和人工智能開發平台，將生產效率提高了32%，將高級產品的產量提高了60%，同時分別將用水量和碳排放量降低了23%和20%。

寧德時代（寧德）

為了應對日益複雜的製造工藝和滿足高質量產品的需求，寧德時代利用人工智能、先進分析和邊緣/雲計算等技術，在三年內實現了在生產每組電池耗時1.7秒的速度下僅有十億分之一的缺陷率，同時將勞動生產率提高了75%，將每年的能源消耗降低了10%。

中信戴卡（秦皇島）

鑒於汽車原始設備製造商日益希望獲得小批量、高質量的產品，中信戴卡採用了柔性自動化、人工智能和5G等技術，打造了數字化製造系統，不僅提升了生產靈活性，還將製造成本降低了33%。

富士康（武漢）

為了滿足客戶要求，提升定製化水平，縮短交貨周期，富士康武漢工廠大規模引入了先進分析和柔性自動化技術，重新設計了製造系統，將直接勞動生產率提高了86%，將質量損失減少了38%，將交貨周期縮短至48小時（縮短了29%）。

富士康（鄭州）

為了解決技能工人缺乏、質量性能不穩和市場需求不確定等問題，富士康鄭州採用了柔性自動化技術，將勞動生產率提高了102%，並利用數字化和人工智能技術，將質量缺陷減少了38%，並將設備綜合效率提高了27%。

海爾（天津）

為了滿足客戶的期望，提供更加多元的產品、更快捷的送貨和更高質量的服務，海爾在天津新建的洗衣機工廠將5G、工業物聯網、自動化和先進分析技術結合起來，將產品設計速度提高了50%，將質量缺陷減少了26%，將單位產品的能耗降低了18%。

群創光電（高雄）

面對面板行業的激烈競爭、客戶更高的質量要求和毛利潤的嚴重下滑，群創光電八號工廠投入採用先進自動化、物聯網和先進分析等技術，將加工能力提高了40%，將成品率損失降低了33%，從而提高了利基產品的生產能力。

三一（北京）

在多品類、小批量重型機械市場需求和複雜性不斷增加的背景下，三一北京部署了先進的人機協作自動化技術、人工智能和物聯網技術，將勞動生產率提高了85%，將生產周期縮短了77%，從原先的30天縮短至7天。

施耐德電氣（無錫）

施耐德電氣在中國無錫的電子部件工廠擁有20年歷史，如今為了應對日益頻繁的生產更改和訂單配置需求，建立了靈活的生產線，綜合採用了模塊化人機合作工作站、人工智能視覺檢測等第四次工業革命技術，將產品上市時間縮短了25%，並利用先進分析技術來自動分析問題根源和檢測整個供應鏈中的異常情況，將準時交貨率提升了30%。

聯合利華（太倉）

為了把握電子商務和大型賣場渠道的勃勃商機，聯合利華太倉冰淇淋工厂部署了一次性掃描、一站式觀看平台，在製造和食品加工等環節為客戶打造端到端的透明供應鏈，並根據消費者的數字化需求，打造了靈活的數字化研發平台，將創新周期縮短了75%，從原來的12個月縮短至3個月。

中燈塔工廠 熊友君

“燈塔工廠”是由世界經濟論壇和麥肯錫諮詢公司共同遴選的“數字化製造”和“全球化 4.0”示範標杆，被視為第四次工業革命的領路者，代表世界數字化製造最高水平。其評判標準包括是否擁有第四次工業革命的所有必備特徵，具體包括自動化、工業物聯網（IIOT）、數字化、大數據分析、5G等技術。

本次富士康有兩家工廠入選，加上此前入選的兩家，目前富士康總共有4家“燈塔工廠”入選，是擁有“燈塔工廠”數量最多的中國企業；海爾天津洗衣機互聯工廠此次也入選，截止目前，海爾有三家工廠入選，“燈塔工廠”數量僅次於富士康。

值得一提的是，在此次入選“燈塔工廠”的中國企業中，三一重工北京樁機工廠成為全球重工行業首家獲認證的“燈塔工廠”，這對中國製造業數字化轉型來說，無疑又是新的突破。

同時，熊友君認為，工業互聯網已經成為支撐“燈塔工廠”最堅實的力量，以三一樁機工廠為例，據悉，經過自動化、數字化、智能化升級後，三一樁機工廠共有8個柔性工作中心，16條智能化產線，375台全聯網生產設備。基於樹根互聯工業互聯網平台，生產製造要素實現全連接，整個工廠已成為深度融合互聯網、大數據和人工智能的“智慧體”。

而海爾3家“燈塔工廠”在空調、製冷、洗滌3大產業中實現了行業引領，這一成績也離不開旗下工業互聯網平台——卡奧斯COSMOPlat的助力。據了解，海爾天津洗衣機互聯工廠基於卡奧斯COSMOPlat工業互聯網平台聯合生態資源共建生態平台，應用5G、AI、大數據等工業4.0新技術和工廠先進制造技術深度融合，通過網器聯接用戶使用體驗並驅動產品快速迭代，支持用戶洗護存搭購多場景體驗。

此外，海爾天津洗衣機互聯工廠在卡奧斯COSMOPlat的賦能下，實現了更精準識別用戶需求下的快速研發、更柔性的兼容波輪和滾筒混流生產模式、更高效的3層立體物流配送體系等，從提供產品到提供用戶使用全周期場景解決方案的轉變，打造場景生態引領下的數字化轉型新模式。

中國河北工信局 熊友君

三、製造業強，則國家強

製造業是經濟發展的重要基礎和支撐。近日，中央經濟工作會議定調2022年經濟工作。會議指出，要提升製造業核心競爭力，啟動一批產業基礎再造工程項目，激發湧現一大批“專精特新”企業。近年來，工業和信息化部着力構建優質企業梯度培育體系，加強專精特新“小巨人”培育扶持和示範引領，目前，已培育國家級專精特新“小巨人”企業4762家，帶動省級“專精特新”中小企業4萬多家，入庫企業11.7萬家。

工信部入庫專家熊友君長期觀察中國經濟後指出：一些反映經濟發展新動能的關鍵指標，如“工業戰略性新興產業增加值增速”“高技術製造業增加值增速”等，均快於GDP增速。這背後，“專精特新”功不可沒。這些企業可能規模不大，但更多是行業內的“單項冠軍”或“配套專家”，甚至在全球也是佼佼者。多樣性、差異化的經濟生態，助力中國經濟肌體更強健、韌性更強勁、動能更充足。

作為“數字化製造”和“全球化4.0”的示範者，入選“燈塔工廠”榜單的企業工廠無一不在大規模採用新技術方面展現出非凡的領導力，並在傳統生產方式的變革上、對整個價值鏈的創新設計上、以及在具有顛覆潛力的新興商業模式打造上有着過人之處。

根據廣州智慧創新發展研究院的調查，擁有“燈塔工廠”的領軍企業與其他製造商之間的差距日益拉大。原因有很多，但關鍵在於是否積極採用第四次工業革命的關鍵技術，包括數字化、自動化、先進分析、虛擬現實和增強現實，而這些都是工業互聯網的“構成要件”。一系列新技術的採用，目的就在於打通端到端價值鏈，這也是“燈塔工廠”的核心價值所在。僅僅完成了數字化改造，實現了生產設備的智能運行，還遠稱不上是“燈塔工廠”。通過一系列技術賦能後，實現商業模式、產品研發模式、生產模式、質量管理模式和消費者服務的全方位變革，讓產業鏈的鏈接形式隨着消費者需求靈活變化，這樣才稱得上是“燈塔工廠”。

中國山東中信局 熊友君

四、打造中國製造業的數字化轉型之路

21世紀是中國的大機會時代，對我們來說，正是抓住時代發展浪潮，乘風而起的大好時機。企業從十億到百億、從百億到千億，不僅僅是體量的疊加，更是戰略管理體系的大突破，大魚要有向大海眺望的雄心壯志和戰略願景。雖然沒有蒸汽機、發電機、內燃機這樣的標誌性發明作為標記點，但人類的工業進程毫無疑問地來到了一個新的十字路口面前——信息化時代，依託着日益成熟的大數據、物聯網、5G等技術，工業與數字化的擁抱會釋放出幾何級的能量，智能製造的命題被寫進了諸多國家的核心戰略當中。這對於中國來說更是格外關鍵的一步。熊友君認為儘管中國已連續11年成為世界最大的製造業國家、“世界的工廠”，但“中國製造”之下，一些副作用也浮現出來——大而不全，全而不優，相較美、德、日等製造業強國，卡脖問題不容忽視；與此同時，隨着人口老齡化、勞動力成本提升，僅靠人口紅利實現高速增長的日子一去不復返，國內製造業需要找到新的引擎，產業升級迫切。

熊友君博士經過研究後認為一方面是時代浪潮下智能製造的快速迭代，一方面又是數字化轉型道路上的諸多難題，這時候行業需要更多的成功樣板作為強心針、領航員助力更多人理解、踐行中國“智”造的方法與理念。

工業的“一小步”經濟民生的“一大步”

工業從來不只是轟鳴不停歇的機器和冷冰冰的數字，工業的每一小步，作用到國家經濟和民生上，都是前進的一大步。就拿樁機這樣的工程機械來說，在道路施工、碼頭修建、近海工程以及樓房地基修建等等基礎工程中都會廣泛應用到。樁柱插入底層，最終與地面建築框架緊密連在一起，對地面建築物起到支撐作用，決定着我們住的房子堅固與否。相比消費互聯網發展中百花齊放的新應用、新業態，基建更像一個更為沉穩的無名英雄，卻支撐起了一個大國的崛起，而工業互聯網正在一次次刷新中國基建的名片。

2012年，大洋彼岸的通用電氣公司（GE）第一次提出了工業互聯網的概念，解釋是““工業互聯網，就是把人、數據和機器連接起來”，率先開啟了工業變革。工業互聯網浪潮迅速席捲世界，國家層面上也將國家層面上也將工業互聯網的發展納入政策重點，比如在德國，更常見的提法是“工業4.0”。

在中國，工業互聯網是新基建的重要組成部分，成為數字中國建設的必要之路。2018-2020 年是工業互聯網發展的三年起步階段，5G、AI等技術的發展作為核心動能，加上宏觀政策上持續的推動引導作用，目前中國的工業互聯網已基本走完了從概念普及到實踐生根的發展過程，開始駛入深水區。

在今年3月出台的十四五規劃和2035年遠景目標綱要中，“關鍵核心技術實現重大突破，進入創新型國家前列”已作為到2035年的重要目標。綱要第五篇“加快數字化發展 建設數字中國”則明確指出，迎接數字時代，激活數據要素潛能，以數字化轉型整體驅動生產方式、生活方式和治理方式變革。而工業互聯網正是數字經濟重點產業之一。

中國清華大學 熊友君

據《中國工業互聯網產業經濟發展白皮書（2021年）》發布的數據，2020年，我國工業互聯網產業增加值規模達到3.57萬億元，名義增速達到11.66%，預計2021年，工業互聯網產業增加值規模將達到4.13萬億元。作為數字化轉型的先驅與領航者，燈塔工廠企業大膽應用數字化技術優化業務流程，創新商業模式，提升敏捷度並貫徹以客戶為中心的價值理念，加強供應鏈韌性，提升生產力和生產效率，改進生態效率推動可持續發展，因此成為製造業的轉型典範。當匯聚更多燈塔，我們可以更深度的窺視這些成功燈塔在行業的共性需求和壓力下，不約而同的表現出的一些轉型傾向，以及燈塔建設重點和價值。立足這些不同行業“燈塔”特徵，我們最終可以探索出一條更具普適性、更貼近中國製造千行百業數字化轉型的燈塔之路。

在工業智造的深水區，一切都變得不同。數字化轉型升級給樁機工廠帶來的效益是直接的。

“燈塔工廠”生產節奏明顯加快，數據使能的高度柔性生產讓工廠焊接、裝配、機加等核心工序作業效率分別提升130％、100％、68％，在同樣的廠房面積產值翻了一番。先進的人機協同、自動化、人工智能和工業互聯網技術，將勞動生產率提高85％，將生產周期從30天縮短至7天，減少77％。一台旋挖鑽機現在只需7日就能完成交付。

除了生產效率的問題，燈塔工廠給重工行業的節能減排貢獻了解決方案。正是通過設備的連接，數據的實時監控，能源消耗情況得以可視化，讓核算和管理成為可能。加上生產製造工藝的能效“精打細算”和設備的節能優化，截至到2021年，工廠減少二氧化碳排放3977.25噸，排放量同比下降30.5%。

第一次工業革命的本質是蒸汽機進入生產領域，人們學會用熱能轉化為機械能；第二次工業革命是電氣時代的來臨。第三次工業革命不再是能源動力的革新，而是信息時代將人們更緊密地聯繫在了一起。

每次工業革命帶來的是生產力的大幅提高，新的國家站上歷史主舞台。從後置的眼光看，現在的製造業企業或許已經站在第四次工業革命的巨浪之中，5G、AI等高新技術組成的工業互聯網成為“新動能” 。

中國數字化轉型十倍增長 熊友君

五、賦能數字化轉型

根據麥肯錫資深專家對中國“燈塔工廠”的研究發現，與其他國家相比，中國的製造商更願意擁抱端到端全價值鏈數字化轉型。與此同時，中國用戶的個性化需求與日俱增、品牌競爭日趨激烈、電商業務蓬勃發展等，也都在倒逼中國企業開展端到端的數字化轉型。

在打造“端到端智能製造”生產管理方式的同時，工業互聯網平台在智能製造上的資源配置和產能優化的戰略意義不可忽略。一方面平台可以將雲計算、物聯網、大數據的理念、架構和技術融入工業生產，為生產與決策提供智能化服務；另一方面平台互聯互通，前端可連接用戶需求，後端可連接智能工廠，實現柔性化、定製化生產，也能進行全球資源的協同配置。

傳統製造業通過數字化轉型實現降低資源消耗、浪費和碳排放，提高生產效率和企業利潤的效應已經在“燈塔工廠”得到驗證，以富士康為例，根據官方數據，富士康武漢工廠大規模引入了先進分析和柔性自動化技術，重新設計了製造系統，將直接勞動生產率提高了86%，將質量損失減少了38%，將交貨周期縮短至48小時（縮短了29%）；而富士康鄭州工廠採用了柔性自動化技術，將勞動生產率提高了102%，並利用數字化和人工智能技術，將質量缺陷減少了38%，並將設備綜合效率提高了27%。

來自工信部的數據顯示，專精特新中的“小巨人”企業平均研發強度6.4%，平均擁有發明專利近12項。專精特新中小企業長期深耕細分市場，創新實力強、市場佔有率高、掌握核心技術，處於產業鏈供應鏈的關鍵環節，對補鏈強鏈、解決“卡脖子”難題等具有重要支撐作用。但是我們也看到大部分“專精特新”企業規模小、智能設備少、管理基礎薄弱、戰略方向不明晰，組織建設落後、人員缺乏中長期激勵、股權不明晰，雖想做大，但有心無力。2021年熊友君博士在山東昌樂地區、河北邢台地區、內蒙呼和浩特地區、紹業柯橋地區進行大量走訪，特別是對當地特色造紙產業規上企業實地走訪，行業深度洞察，找到一條扶持企業北交所上市的重要路徑，即是聯合當地政府部門、行業智庫進行長期陪跑，深度賦能。