核心观点：

1、“灯塔工厂”所属行业千差万别，各行业制造企业都有实现“灯塔工厂”目标的潜力和机会。

2、人工智能能够为制造业赋予“新生命”，协助产品设计和测试，智能化诊断产品质量。

3、互联网与制造业的融合，能够让企业对各类设备或产品的状态进行异常状态的检测，实现预测性维护。

4、增材制造的独特性能，使其成为制造业最具代表性和最受关注的颠覆性技术之一。

5、数字孪生成为制造业转型的新热潮。

6、数据能够为确立新型发展路径提供充足信息基础，从而构建出全面、有效的物理逻辑，协助最终决策的完善和实施。

7、机器人能够节省人力资源、降本增效，其作为产品制造过程中最重要的一环，在整个价值链中起到不可估量的作用。

如今，制造业转型已是大势所趋。

在工业互联网的驱使下，我国制造业规模、生产模式、产量都在逐年提升。自2010年以来，我国制造业已连续11年位居全球制造业产量首位，然而人均仅能够与第三阶梯的新兴国家比肩。

据2021中国制造行业人才白皮书数据显示，2020年，我国工业增加值达31.31万亿元，占GDP比例30.8%。但2016年起，在我国制造业增速放缓、劳动力成本高等不确定因素影响下，我国制造业进入新常态。

制造业转型、提升产品附加值、提高人均产值成为我国制造业升级，保证产业高速增长的唯一途径。

然而，制造业企业组织、业务、产品和价值链的复杂性，成为制造业数字化转型不可忽视的障碍所在。制造企业若想要明确自身数字化转型路线，就需要持续剖析数字化转型需求，获知突破口所在。

事实上，制造业企业内部往往存在系统孤岛、“重机械轻数据”等现象，所以难以转型成功。因此，能够快速反映市场需求、加速运营模式创新，维持可持续发展能力的“灯塔工厂”，就成为我国制造企业的最新指引者。

近日，已成功打造多座灯塔工厂的工业富联与研究智库e-works研究院、中信戴卡集团联同发布2021年《灯塔工厂引领制造业数字化转型》白皮书，多维度呈现出全球90家灯塔工厂经验范例。

本文对此份报告进行了整理及分析，希望能够发掘出些许制造业转型途径及可行发展方向。

01

各行业制造企业均可实现“灯塔工厂”

“灯塔工厂”所属行业千差万别。

报告显示，截止2021年9月，全球灯塔工厂数量达到90家。亚洲拥有45家，是创建灯塔工厂最活跃的区域之一。中国是目前拥有“灯塔工厂”最多的国家，总量达31家，是创建“灯塔工厂”最活跃的力量之一。

“灯塔工厂”的行业分布从2019年第一批11个行业，延伸至2021年22个不同行业，增加了服饰、光电设备、农业设备、采矿、个人护理品等细分行业“灯塔”。由此可见，不仅仅是电子、汽车、消费品等大体量产业，各行业制造企业都有实现“灯塔工厂”目标的潜力和机会。

当下，全球“灯塔工厂”中电子设备12家总量占据首位；其次为消费品，共11家，紧跟其后的是汽车领域，总数为10家。

尽管，不同行业的灯塔工厂不尽相同，但所有企业不约而同都在使用智能制造技术来提升自身竞争力及可持续发展能力。具体来看，“灯塔工厂”主要分为四种业务与制造模式。

模式一，扎根制造，以实现卓越制造为主要愿景。典型行业有钢铁、电子制造、半导体。数字化建设范围侧重于装配与加工、设备 维护、质量管理、业绩管理以及数字化可持续发展。模式二，注重快速交付能力。打造以订单为中心的一体化供应链。典型行业为日用品、食品饮料，数字化建设侧重于营销、采购、供应链、物流等领域。模式三，主要以大规模定制生产为主。打造以客户为中心的体 验。典型行业为家用电 器、汽车和服装，数字化建设侧重于研发、采购、供应链、物流、后服务和营销领域。模式四，最佳产品。帮助企业形成以产品为中心的卓越产品生命周期管理。代表行业有电气装备、工业装备行业，数字化侧重于数字化研发、采购、后服务和营销。

通过以上四种模式，企业可以提升生产效率、敏捷度，加快上市速度，实现市场定制化需求，最终实现降本增效，达成可持续发展的目的。

报告中在对全球90家“灯塔工厂”变革案例进行分析后发现，数字化、自动化能力的提升是企业普遍建设的方向。通过设备互联互通及工业软件应用，能够将数字化技术应用于工厂运营中，实现IT、OT融合。

02

人工智能给制造业赋予“新生命”

人工智能赋能制造业能够有效提升企业生产管控能力。

近年来，人工智能被普遍用于语音识别、视觉识别、智能驾驶、制造业的生产与服务等多个领域。

在将人工智能打通到工厂能够引导机器性能的优化，并将各领域各环节的经验、工艺参数和模型数字化，串联为全生产流程、全生命周期的数字镜像，并构造从经验到模型的机器学习系统，实现从数据到模型的自动建模。

图片来源于《灯塔工厂引领制造业数字化转型》白皮书

从生产过程管控方面看，它能够使系统建设深度感知智能生产能力，协助生产系统提升感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升等能力。从而使设备状态自感知、自诊断、故障预警，全面提升生产效率和管控能力。

同时，人工智能能够协助产品设计和测试，智能化诊断产品质量，实时地调整生产过程参数，减少产品缺陷，显著提高产品质量。此外，运用云端连接或将训练好的人工智能系统封装到产品等方式，能够赋予产品智能化响应外界变化和用户需求的能力。

换句话说，人工智能能够赋予制造业以“生命”，使之拥有自主提升能力。

03

工业互联网成为制造业的“保护伞”

如果说，人工智能为制造业赋予新生，那么，互联网就为制造业打开一把技术的“保护伞”。

互联网带宽的增长，传感技术的发展，计算和存储能力的迅速提升，促使IT架构向组件化和微服务转型并带动起工业互联网的广泛应用。

图片来源于《灯塔工厂引领制造业数字化转型》白皮书

先来看安防，工业互联网的应用能够为工厂的设备和已销售的高价值产品进行远程监控和预测性维护，保证财产安全。

其次，数据分析。通过对物联网采集到的数据进行分析，能够帮助企业对各类设备或产品的状态进行异常状态的预警，从而实现预测性维护，避免非计划停机。并且，其对运输车辆的数据进行采集，可以掌握车辆运行的位置，以及运输货品的状态，实现制造商、第三方物流和货主的信息交互，实现运输资源的充分应用。

此外，在维护设备正常运行上，互联网也起到无以伦比的作用。它不仅可以对污染物进行监控、还能够对无人值守的设备、石油管道等范围进行远程监控和故障诊断。

04

增材制造，“天赋异禀”的颠覆性技术

1986年，首家增材制造公司3D Systems成立。

该公司快速制造各种形态的结构组织，并对传统的产品设计、工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生影响的能力，一举引起轰动，使增材制造走入人们视野，并成为制造业最具代表性和最受关注的颠覆性技术之一。

这项技术在航空航天、汽车、生物医疗领域均留下深刻影响。

报告显示，增材制造因其能够满足高精度、复杂形状、小批量生产要求的独特优势，使其成为航空航天领域广泛使用的技术。同时，它低成本高安全轻量化设计能力、大大缩短汽车行业开发、制造周期。

图片来源于《灯塔工厂引领制造业数字化转型》白皮书

当下，世界各国都在积极推动增材制造技术的研究、开发与应用。

随着材料的多样化，软件深入应用以及增材制造设备的发展，增材制造技术被广泛应用于各行各业产品开发，以及企业从批量生产到个性化定制的转型。更一度成为个人消费品领域彻底颠覆传统的制造方式。

05

数字孪生技术落地仍处在初期阶段

现阶段，数字孪生已然成为制造业转型的新热潮。

数字化设计、虚拟仿真和工业互联网(工业物联网)等关键使能技术的发展与融合，促使数字孪生热潮的出现。

那么，究竟什么是数字孪生？

简而言之，数字孪生就是将物理实体进行虚拟化复制投射为数字化模型，并可以对此数字孪生模型进行可视化分析与优化，最终达成提升物理实体性能和运行优化的技术策略。

据报告显示，数字孪生在制造业的典型应用包括：

1、产品运行监控和智能运维

2、工厂运行状态实施模拟及远程监控

3、生产线虚拟调试

4、机电软一体化复杂产品研发

5、数字营销

不过，尽管数字孪生已发掘出不少实际价值，但现阶段我国制造企业的实际应用还仅处于初级阶段，仍需进一步对其应用落地进行探索。

06

数据是企业确立新发展路径的信息基础

工业大数据是智能制造与工业互联网的核心。

事实上，工业大数据的本质就是通过流程挖掘来为企业发掘价值缺口，并进行管理，从而搭建出可控生产环境，并为用户提供定制化产品及服务。

图片来源于《灯塔工厂引领制造业数字化转型》白皮书

在实施这项技术时，需要正确审视当前改进方向，并从IT、OT、管理技术角度来分析出需新型运作模式，数据平台，应用需求。

一成不变是最容易的，最难的是审视自身并确立新的发展路径。

数据能够为确立新型发展路径提供充足信息基础，从而构建出全面、有效的物理逻辑，协助最终决策的完善和实施。

据报告表明，现阶段，工业大数据应用主要集中于设备运行状态检测和设备健康评估、性能预警两个方向，最大限度降低企业非计划停机率，提升企业生产效能。

07

智能化工业机器人将成为未来主要发展方向

毋庸置疑，机器人现阶段已可被称之为智能技术的终极体现。

随着互联网、视觉感知技术、人工智能等技术的蓬勃发展，机器人已逐渐走入人们生活中来。酒店、医院、工厂等场景频频出现机器人的身影。

制造业的本质在于产品制造。

机器人能够节省人力资源、降本增效，其作为产品制造过程中最重要的一环，在整个价值链中起到不可估量的作用。

并且，“随着5G技术的深入，势必会出现瘦终端、宽网络和大云端，更多需要强大算力、海量存储的应用将在云端兴起，5G也将为云端和终端之间的连接提供强大的支撑，为工业互联网、大数据、人工智能、AR/VR、机器视觉、机器人应用等提供重要的技术支持。”

在“制造强国”战略呼声下，我国制造业正在加快转型速度。

网络、云计算、AI等核心技术逐渐形成互联，在工厂中进行数据流动，打破以往制造业内部的数据孤岛现象。运用各项前沿技术来晚上整个价值链的有效链接，实现商业模式、产品研发、质量管理、设备监控、物流运输等环节的全方位把控。

08

结语

对于许多制造企业而言，数字化转型是极难跨出的一步。“如何转”、“怎么转”、“转成什么样”就是它们此刻正在面临的共同问题。

经验不足，技术匮乏，人才缺失就是最大的难题所在。

并且，制造型企业长久以来的传统生产经营模式，让其难以在短期内有效进行规模化、条理化转型。

因此，企业在确立转型目标后，需要充分了解可应用技术，挖掘转型途径。从而达成低转型成本前提下，构建数字化转型制造企业的最终目的。“灯塔工厂”就是制造业内转型的前驱，制造企业可以吸取经验，发觉最适合自身的途径来实现转型。


报告原文阅读：

http://img02.ma.scrmtech.com/15783/1722/resource/1635325852/灯塔工厂引领制造业数字化转型-白皮书-202110_水印.pdf