打造燈塔工廠：數(shù)字-智能化制造里程碑

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

打造燈塔工廠：數(shù)字—智能化制造里程碑/楊漢錄，宋勇華著.—

北京：企業(yè)管理出版社，2022.4

ISBN978-7-5164-2565-7

Ⅰ.①打…Ⅱ①楊…②宋…Ⅲ①智能制造系統(tǒng)－制造工業(yè)－

研究－中國Ⅳ①TH166

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字（2022）第032364號

書名：打造燈塔工廠：數(shù)字—智能化制造里程碑

書號：ISBN978-7-5164-2565-7

作者：楊漢錄宋勇華

責任編輯：陳戈宋可力

出版發(fā)行：企業(yè)管理出版社

經(jīng)銷：新華書店

地址：北京市海淀區(qū)紫竹院南路17號

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印刷：北京博海升彩色印刷有限公司

版次：2022年4月第1版

印次：2022年4月第1次印刷

開本：710mm×1000mm1/16

印張：17.5印張

字數(shù)：260千字

定價：68.00元

版權所有翻印必究·印裝有誤負責調換

前言

人類社會的發(fā)展史就是生產力的發(fā)展史。生產工具是生產力發(fā)展

水平的客觀尺度，是區(qū)分社會經(jīng)濟時代的物質標志。從這一角度看，

人類不斷地通過創(chuàng)造新的工具（技術）來改善其生存環(huán)境。農業(yè)文明

開始后最簡單的農具、中國古代的冶煉技術、漢代的紡織機械、畢昇

的活字印刷、公元8世紀左右波斯的風車、14世紀意大利的機械鐘、18

世紀的蒸汽機，以及現(xiàn)代的汽車、計算機……這些“超自然存在”的

工具和技術越來越復雜，功能越來越強大。

自工業(yè)革命以來，人類對工具的需求淋漓盡致地表現(xiàn)在對自動化

的追求上，看看紡織技術的演進，從紡墜、紡車、水力大紡車逐步進

化到珍妮織機，而后的無錠紡紗、無梭織布、無紡織布等皆是對紡織

自動化技術無止境的追求。人們總是希望其使用的工具盡可能減少甚

至沒有人工干預，這樣的工具其實就是自動化的機械或裝置。

自動化技術及應用的發(fā)展經(jīng)歷了三個重要的里程碑：第一個里程

碑是機械控制器的誕生，核心部件是機械控制元件，代表是瓦特發(fā)明

的蒸汽離心式調速器，利用飛球的離心力與角速度的比例關系達到反

饋控制的效果。第二個里程碑是20世紀20年代電子管控制器的誕生，

核心部件是電子管控制元件。通過各種電子式控制器在各種機械與電

子裝置中的廣泛應用，實現(xiàn)了機構和系統(tǒng)的自動化工作。第三個里程

碑是從20世紀70年代開始，計算機控制技術誕生，并逐步形成基于數(shù)

字計算機控制與管理的一系列柔性自動化模式與理念。

長期以來，有形的自動化機器和裝置的主要作用是替代人的體

力，人的腦力能被部分取代嗎？人類對“超自然存在”工具的需求顯

然不會止步于自動化機器和裝置，自動化的發(fā)展方向勢必指向不僅減

輕和替代人的體力勞動，還要減輕人的腦力活動乃至擴展人的智能；

不僅要有有形的機器和裝置，還需要某種無形的東西，計算機及其軟

件的出現(xiàn)便是必然的。今天，軟件已經(jīng)成為各個領域無形的工具。辦

公軟件大大提高了辦公的效率，設計軟件大大提高了產品設計的效率

和質量，管理軟件提升了管理水平……企業(yè)驀然發(fā)現(xiàn)，數(shù)字—智能化

是企業(yè)發(fā)展的基本途徑。

人類社會中存在大量的信息交流。傳統(tǒng)的信息交流除了口頭，便

是以紙張為載體的各種文字、圖表等，其傳遞也依靠人。20世紀最偉

大的發(fā)明——互聯(lián)網(wǎng)為人類信息交流帶來了革命性的變化，今天幾乎

所有的企業(yè)都離不開互聯(lián)網(wǎng)。20世紀80年代以來，人類開始綜合利用

傳感技術、通信技術、計算機、系統(tǒng)控制和人工智能等新技術和新方

法解決所面臨的工廠自動化、辦公自動化、醫(yī)療自動化、農業(yè)自動化

及各種復雜的社會經(jīng)濟問題，研制出柔性制造系統(tǒng)（Flexible

ManufacturingSystem，F(xiàn)MS）、決策支持系統(tǒng)（DecisionSupport

System，DSS）、智能機器人（IntelligentRobot，IR）和專家（智

能）控制（ExpertControl）等高級自動化系統(tǒng)。

企業(yè)的自動化程度越來越高，生產線和生產設備內部的信息流量

增加；市場的個性化需求越來越強烈，產品所包含的設計信息和工藝

信息量猛增；對市場的反應速度越來越快，制造過程和管理的信息量

必然劇增……這就不僅需要自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化技術，還需要智

能化技術。20世紀90年代以來，隨著智能技術和知識工程（Knowledge

Engineering，KE）的普遍應用，現(xiàn)代的自動化裝置及系統(tǒng)具有極強的

環(huán)境適應能力和交互能力、復雜行為的控制能力、高智能的行為決策

能力。

2017年國務院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中指出：

“人工智能成為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎。人工智能作為新一輪產業(yè)變革的

核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業(yè)變革積蓄的巨大能

量，并創(chuàng)造新的強大引擎，重構生產、分配、交換、消費等經(jīng)濟活動

各環(huán)節(jié)，形成從宏觀到微觀各領域的智能化新需求，催生新技術、新

產品、新產業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，引發(fā)經(jīng)濟結構重大變革，深刻改變

人類生產生活方式和思維模式，實現(xiàn)社會生產力的整體躍升?！?/p>

美國參議院于2021年5月通過了《無盡前沿法案》（Endless

FrontierAct）。該法案計劃投入1100億美元發(fā)展先進技術，以維持

美國科技的領先地位。《無盡前沿法案》將美國國家科學基金會改制

為美國國家科學與技術基金會（NationalScienceandTechnology

Foundation，NSTF），并于其下設置專責技術部門，而該部門的工作

重點為推動關鍵技術如人工智能、高性能運算、先進制造的基礎研

究，以維持美國的領先地位，以及吸引更多學生去美國投入重點項目

研究，而美國商務部也會依據(jù)該法案支持特定企業(yè)，使美國在關鍵技

術領域居領導地位。另外，科學技術政策辦公室、商務部、國安會將

依據(jù)美國在科學、研究、創(chuàng)新領域的競爭力擬定發(fā)展策略，以確保美

國發(fā)展無虞，繼而提升國家安全。

在人類生產力發(fā)展的歷史進程中，燈塔是與航海密不可分的一種

工具。沒有燈塔的指引，船只將瀕臨險境，一個又一個新大陸的商業(yè)

貿易與工業(yè)革命也將不復存在。亨利·戴維·梭羅（HenryDavid

Thoreau）曾經(jīng)說過：“燈塔是所有目光的焦點?！泵慨斶M入未知的領

域，人們總會聚焦目光，在黑夜中點亮象征意義的燈塔，成為后續(xù)探

索的指向標。面對全球市場的狂風暴雨，“燈塔工廠”勢必更加引人

矚目。全球層面的一系列事件正在改變航行的本質，因此，燈塔工廠

的任務也變得更為艱巨。唯有最強的光才能刺破濃厚的霧靄，照亮前

路。

數(shù)字—智能化創(chuàng)新已逐漸成為企業(yè)的必經(jīng)之路。市場環(huán)境日新月

異，充滿挑戰(zhàn)，唯有大規(guī)模實現(xiàn)第四次工業(yè)革命（FourthIndustrial

Revolution，4IR）創(chuàng)新的企業(yè)（能夠靈活適應環(huán)境變化的企業(yè)）才能

蓬勃發(fā)展，進而拉大行業(yè)先行者與其他制造商之間的距離。燈塔工廠

“勇者無畏”，充分挖掘第四次工業(yè)革命的潛力，在危機中把握機

遇，并脫穎而出。

為了縮小行業(yè)先行者與跟隨者之間的差距，并加快先進制造技術

的普及，2018年世界經(jīng)濟論壇（WorldEconomicForum，WEF）攜手麥

肯錫公司（McKinsey&Company）啟動了全球“燈塔工廠”網(wǎng)絡項目

（GlobalNetworkofLighthouseFactories）。在使用第四次工業(yè)

革命技術推動工廠、價值鏈和商業(yè)模式的轉型方面，該網(wǎng)絡中的制造

商均展現(xiàn)出了卓越的領導力，斬獲了業(yè)績、運營和環(huán)保方面的傲人回

報。

燈塔工廠旨在遴選出在本行業(yè)運用了先進技術并產生了規(guī)?；?/p>

益的先進工廠，總結其轉型路徑和技術模式等經(jīng)驗，使其發(fā)揮燈塔效

應，為該行業(yè)的數(shù)字—智能化轉型帶來借鑒意義。燈塔工廠由來自各

行業(yè)的工業(yè)4.0專家小組嚴格評選，基于多項標準，可以簡要概括為四

個要素：賦能者（CriticalEnablers）、實際影響力（Significant

ImpactAchieved）、整合用例（Use-casesIntegrated）和技術平臺

（TechnologyPlatform）。全球燈塔網(wǎng)絡歡迎不同行業(yè)的新成員積極

開展跨行業(yè)學習，生成和分享有關最佳用例、路線圖和組織變革的洞

見，以便在大規(guī)模部署先進技術的同時，向著以人為本、兼收并蓄、

可持續(xù)發(fā)展的方向轉型。

事實證明，達爾文的進化論思想除了可以解釋自然界的發(fā)展，在

商業(yè)世界也是適用的。如果一個組織不能迅速地適應不斷變化的商業(yè)

環(huán)境并不斷提升自己以應對數(shù)字—智能化技術帶來的劇變，將無法長

期生存下去而注定被淘汰。

全球制造業(yè)在技術變革的推動下，從工業(yè)3.0邁入工業(yè)4.0新時

代。但中國制造業(yè)由于面臨產業(yè)環(huán)境、客戶需求、產業(yè)政策、技術基

礎、人才發(fā)展等多方面機遇和挑戰(zhàn)，使中國制造業(yè)轉型升級站在新的

十字路口，未來充滿不確定性。與此同時，中國制造企業(yè)轉型升級的

需求愈發(fā)強烈，實現(xiàn)端到端價值鏈優(yōu)化，產業(yè)價值提升和高質量發(fā)展

成為中國制造業(yè)在新時代的一大愿景。沿著精益化、自動化、數(shù)字

化、智能化主線優(yōu)化制造運營系統(tǒng)，實現(xiàn)極致的降本增效；打造訂

單、產品全生命周期管理平臺，實現(xiàn)跨產業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)；創(chuàng)新業(yè)務模

式，實現(xiàn)產業(yè)升級。燈塔工廠依賴這些有力的支撐，為迷霧中的中國

制造業(yè)指明方向。

然而，數(shù)字—智能化轉型不是一個簡單的技術采購，而是一個長

期的過程，是一種新能力的獲得，需要通過跨部門、跨業(yè)務、跨層級

的業(yè)務集成與協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)字—智能化發(fā)展，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅

動的業(yè)務運行和資源配置方式變革。

燈塔工廠也不是企業(yè)轉型的終點，而是一個從生產網(wǎng)絡、端到端

價值鏈、支持性職能等多方面持續(xù)改進的過程。因此，中國制造業(yè)應

以“燈塔”為契機，打造更多的燈塔工廠，建設燈塔網(wǎng)絡，打造燈塔

企業(yè)，賦能燈塔行業(yè)，讓燈塔經(jīng)驗能幫助更多的產業(yè)實現(xiàn)轉型升級，

引領更多的中國制造企業(yè)點亮燈塔之路。

我們用制造見證了人類時代的變遷，未來的本質是數(shù)字創(chuàng)新，我

們正在以全新的姿態(tài)邁向數(shù)字化經(jīng)濟時代。

楊漢錄

2022年2月于深圳龍華園區(qū)

第一章何為燈塔工廠

開章案例海爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺COSMOPlat

第一節(jié)創(chuàng)建燈塔工廠

一、燈塔工廠的發(fā)展歷程

二、第四次工業(yè)革命與智能制造

三、應運而生的燈塔工廠

四、燈塔工廠的價值創(chuàng)造

第二節(jié)面向燈塔工廠的全面轉型

一、面向燈塔工廠全面轉型的關鍵推動因素

二、燈塔工廠的社會必要行動

第三節(jié)燈塔工廠引領中國制造轉型升級

一、全球燈塔工廠的中國力量

二、燈塔工廠引領中國制造業(yè)轉型升級

第二章燈塔工廠的核心技術

開章案例施耐德電氣燈塔工廠三部曲

第一節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及其層次結構

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎、核心與關鍵

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺七大核心技術

四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的應用場景

第二節(jié)數(shù)據(jù)：數(shù)字—智能化時代的“石油”

一、工業(yè)大數(shù)據(jù)的來源、特性與發(fā)展歷程

二、數(shù)據(jù)感知（獲?。┘夹g

三、數(shù)據(jù)處理技術

四、數(shù)據(jù)流動與數(shù)據(jù)驅動

五、數(shù)據(jù)驅動產品和服務創(chuàng)新

六、勿為迷幻的數(shù)據(jù)所驅動

第三節(jié)數(shù)字孿生

一、數(shù)字孿生的模型

二、數(shù)字孿生的核心技術

三、數(shù)字孿生在智能制造中的應用

第四節(jié)軟件定義

一、軟件定義的含義和功能

二、軟件定義產品功能和性能

三、軟件定義加工生產

四、軟件定義市場

五、工業(yè)App

第五節(jié)智能控制與云機器人

一、智能控制的發(fā)展與特點

二、智能控制的關鍵技術

三、智能控制在機器人控制中的應用

四、云機器人的特點與功能

五、云機器人的關鍵技術

第三章打造全價值鏈的燈塔工廠

開章案例工業(yè)富聯(lián)的轉型舉措

第一節(jié)智能產品/產品設計數(shù)字—智能化

一、智能產品的目標功能進化

二、智能產品的基礎功能要素

三、產品設計在數(shù)字空間的進化

第二節(jié)燈塔工廠的卓越制造系統(tǒng)

一、卓越制造系統(tǒng)過程進化的目的

二、卓越制造系統(tǒng)過程進化的載體

三、卓越制造系統(tǒng)過程進化的方法

四、卓越制造系統(tǒng)過程進化的典型場景

第三節(jié)燈塔工廠的端到端價值鏈進化

一、端到端價值鏈數(shù)字化

二、端到端燈塔工廠的三種價值驅動方式

第四章組織創(chuàng)新、成熟度與人才發(fā)展

開章案例蘋果是如何組織創(chuàng)新的

第一節(jié)數(shù)據(jù)驅動的組織創(chuàng)新

一、非數(shù)字原生企業(yè)的數(shù)字—智能化轉型挑戰(zhàn)

二、數(shù)據(jù)驅動非數(shù)字原生企業(yè)組織進化

第二節(jié)組織的數(shù)字—智能化成熟度

一、麥肯錫的數(shù)商

二、麻省理工和凱捷的數(shù)字化成熟度模型

三、SAP的數(shù)字能力框架

四、工信部智能制造能力成熟度模型

第三節(jié)學習知識與數(shù)字化人才的發(fā)展

一、知識學習與創(chuàng)新

二、數(shù)字化人才——數(shù)字化變革的核心挑戰(zhàn)

三、重新定義數(shù)字化人才培養(yǎng)與發(fā)展

第一章何為燈塔工廠

燈塔工廠是“數(shù)字—智能化制造”和“全球化4.0”的示范者，它

們擁有第四次工業(yè)革命的所有必備特征。燈塔工廠借助第四次工業(yè)革

命技術開發(fā)了新的商業(yè)模式，對傳統(tǒng)商業(yè)模式和價值鏈形成了補充或

顛覆。這些燈塔工廠如同明燈，在茫茫轉型之路中指引著企業(yè)，甚至

整個產業(yè)抵達智能制造的彼岸。

開章案例海爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺COSMOPlat

海爾集團連續(xù)三年參展?jié)h諾威工業(yè)博覽會（HANNOVER

MESSE），第一年被展會主辦方認為是“威脅”，第二年德國工業(yè)4.0

之父孔翰寧（HenningKagermann）歡迎其到德國助力企業(yè)轉型，第三

年海爾帶著全球化賦能案例參展，吸引了德國、日本等企業(yè)主動簽約

到COSMOPlat平臺上轉型。海爾COSMOPlat三年三級跳，完成了從

“世界級創(chuàng)意”到“全球化賦能”的迭代，借助漢諾威工業(yè)博覽會這

個世界級工業(yè)對話平臺，向世界遞出了一張閃亮的中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

“國家名片”。

細數(shù)起來，海爾COSMOPlat參加漢諾威工業(yè)博覽會也不過短短三

年時間，但就是在這三年時間里，COSMOPlat展現(xiàn)出了驚人的創(chuàng)新力

和迭代能力，并完成了從“威脅”到“歡迎”再到“燈塔”的跳躍式

發(fā)展。

作為唯一一家入選首批燈塔工廠名單的中國企業(yè)，海爾主動牽

頭，聯(lián)合博世（BoschAutomotive）、菲尼克斯電氣（PhoenixContact）

和塔塔鋼鐵（TataSteel）等全球燈塔工廠企業(yè)代表，在2019年漢諾威工

業(yè)博覽會上共同舉辦了“燈塔之光高峰論壇”，在充分討論的基礎上

對外發(fā)布了《燈塔工廠漢諾威倡議》，集結全球燈塔工廠的力量加速

全球工業(yè)轉型?，F(xiàn)場有專家認為，海爾已經(jīng)迅速認識到了燈塔工廠所

帶來的責任，并快速采取行動，再加上引領的大規(guī)模定制模式，這些

都讓海爾有實力成為燈塔工廠中的“燈塔”。

事實上，海爾COSMOPlat能實現(xiàn)三年三級跳，背后原因是海爾將

領先的模式探索與前沿的組織管理變革緊密結合，并在實踐中反復驗

證、迭代，真正讓物聯(lián)網(wǎng)的技術成果服務于人們的美好生活。

在漢諾威工業(yè)博覽會開展前夕，美國管理大師、達特茅斯學院

（DartmouthCollege）教授理查德·達維尼到訪海爾，就“人單合一”

模式等課題深度交流后認為，如果沒有組織轉型的支持，光憑技術并

不能真正實現(xiàn)大規(guī)模定制，海爾COSMOPlat模式是他見過的唯一真正

實現(xiàn)數(shù)字化轉型的模式。來自開姆尼茨工業(yè)大學（TechnicalUniversity

ofChemnitz）的穆勒教授現(xiàn)場體驗后也評價稱：“海爾COSMOPlat是現(xiàn)

有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中唯一把物聯(lián)網(wǎng)概念落地并有成果的平臺?！?/p>

兩個“唯一”的高度評價離不開海爾“人單合一”模式下組織管

理變革的有力支持，這種變革為用戶全流程參與的大規(guī)模定制模式落

地成長提供了合適的土壤。兩個“唯一”的高度評價也離不開

COSMOPlat自身的兩大差異化：一是共創(chuàng)共享的多邊融合生態(tài)平臺實

現(xiàn)了用戶體驗升級，以及生態(tài)各方增值分享，從而實現(xiàn)各自價值最大

化；二是賦能平臺具有全球普適性，將集“模式創(chuàng)新+技術創(chuàng)新+管理

創(chuàng)新”于一體的大規(guī)模定制模式封裝成數(shù)字化解決方案，實現(xiàn)制造能

力和工業(yè)知識的模塊化、平臺化。圖1-1為海爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

COSMOPlat。

圖1-1海爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺COSMOPlat

資料來源：海爾集團。

COSMOPlat平臺全流程共有七大模塊，包括用戶交互定制平臺、

精準營銷平臺、開放設計平臺、模塊化采購平臺、智能生產平臺、智

慧物流平臺、智慧服務平臺。通過智能化系統(tǒng)使用戶持續(xù)、深度參與

產品設計研發(fā)、數(shù)字營銷、模塊采購、智能生產、智慧物流、迭代升

級等環(huán)節(jié)，滿足用戶個性化定制需求，為各方協(xié)調創(chuàng)造條件，幫助更

多中小企業(yè)借助規(guī)范的平臺進行轉型升級。

COSMOPlat平臺以用戶體驗為中心，從產品的傳感器變?yōu)橛脩魝?/p>

感器，為企業(yè)提供智能制造轉型升級的大規(guī)模定制整體解決方案，最

終建成企業(yè)、用戶、資源共創(chuàng)共贏的新型生態(tài)體系。

第一節(jié)創(chuàng)建燈塔工廠

一、燈塔工廠的發(fā)展歷程

世界經(jīng)濟論壇（WorldEconomicForum，WEF）的前身是由瑞士日

內瓦大學（UniversityofGeneva）教授克勞斯·施瓦布（Klaus

Schwab）于1971年在瑞士達沃斯（Davos，Switzerland）創(chuàng)立的歐洲

管理論壇（EuropeanManagementForum）。1976年改為會員制組織，

成員都是位居全球前1000位的跨國公司（如蘋果、微軟、沃爾瑪

等）。1987年更名為世界經(jīng)濟論壇，總部設在瑞士日內瓦。該論壇以

研討世界經(jīng)濟領域存在的問題、促進國際經(jīng)濟合作與交流為宗旨。

麥肯錫公司（McKinsey&Company）是世界領先的全球管理咨詢公

司，于1926年由美國芝加哥大學（TheUniversityofChicago）商學

院教授詹姆斯·麥肯錫（JamesO’McKinsey）創(chuàng)建。自成立以來，麥

肯錫公司的使命就是幫助領先的企業(yè)機構實現(xiàn)顯著、持久的經(jīng)營業(yè)績

改善，打造能夠吸引、培育和激勵杰出人才的優(yōu)秀組織機構。

麥肯錫公司采取“公司一體”的合作伙伴關系制度，在全球52個

國家有94個分公司。麥肯錫大中華分公司包括北京、香港、上海與中

國臺北四家分公司，共有40多位董事和250多位咨詢顧問。在過去10年

中，麥肯錫公司在大中華區(qū)完成了800多個項目，涉及公司整體與業(yè)務

單元戰(zhàn)略、企業(yè)金融、營銷/銷售與渠道、組織架構、制造/采購/供應

鏈、技術、產品研發(fā)等領域。

2018年9月，在世界經(jīng)濟論壇與麥肯錫公司合作舉辦的新領軍者年

度會議（AnnualMeetingoftheNewChampions，AMNC，又稱夏季達

沃斯論壇）上公布了9家燈塔工廠（LighthouseFactory）的名單。

2019年1月10日，世界經(jīng)濟論壇與麥肯錫公司聯(lián)手發(fā)布的白皮書《第四

次工業(yè)革命：制造業(yè)技術創(chuàng)新之光》中，公布了入選制造業(yè)燈塔工廠

的7名新成員，并展示了燈塔工廠項目取得的成果。首批16家全球燈塔

工廠分別是拜耳制藥部門（Bayer）、寶馬（BMW）、博世汽車（Bosch

Automotive）、丹佛斯（Danfoss）、UPSFastRadius、富士康

（Foxconn）、海爾（Haier）、強生（Johnson&Johnson）、菲尼克斯

電氣（PhoenixContact）、寶潔（Procter&Gamble）、Rold、

SandvikCoromant、沙特阿美（SaudiAramco）、施耐德電氣

（SchneiderElectric）、西門子（Siemens）和塔塔鋼鐵（Tata

Steel）所運營的工廠。首批燈塔工廠在大規(guī)模地應用第四次工業(yè)革命

的新技術方面走在了世界前列，并且通過一系列的改善非常顯著地提

升了企業(yè)運營效率和經(jīng)濟效益。首批16家全球燈塔工廠的網(wǎng)絡狀況如

表1-1所示。

表1-1首批16家全球燈塔工廠的網(wǎng)絡狀況

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

截至2021年9月，全球燈塔工廠網(wǎng)絡共90家。在行業(yè)分布方面，電

子設備有12家，其次是消費品11家、汽車10家、家用電器8家，其后分

別是電子元件、油氣各6家，鋼鐵制品、醫(yī)療設備各5家。燈塔工廠的

行業(yè)分布從2019年第一批11個行業(yè)，延伸至2021年22個不同行業(yè)，增

加了服飾、光電設備、農業(yè)設備、采礦、個人護理品等細分行業(yè)。由

此可見，不僅是電子、汽車、消費品等大體量產業(yè)，各行業(yè)的制造企

業(yè)都有實現(xiàn)燈塔工廠目標的潛力和機會。

燈塔工廠所屬行業(yè)千差萬別，90家燈塔工廠共計部署了124個應用

案例，有的著眼于生產制造本身，有的側重打通端到端價值鏈。根據(jù)

工業(yè)富聯(lián)發(fā)布的2021年度《燈塔工廠引領制造業(yè)數(shù)字化轉型白皮書》

中的統(tǒng)計，53%的應用案例已經(jīng)跨越工廠的制造環(huán)節(jié)，延伸至端到端價

值鏈，并且這種趨勢越來越明顯。

全球燈塔網(wǎng)絡的成員正在積極開展跨行業(yè)學習，生成和分享有關

最佳用例、路線圖和組織做法的經(jīng)驗，以便在大規(guī)模部署先進技術的

同時，向著以人為本、兼收并蓄、可持續(xù)發(fā)展的方向轉型。

二、第四次工業(yè)革命與智能制造

1.第四次工業(yè)革命（4IR）

在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上，德國政府宣布啟動“工業(yè)

4.0”國家級戰(zhàn)略規(guī)劃，意圖在新一輪工業(yè)革命中搶占先機，奠定德國

工業(yè)在國際上的領先地位。工業(yè)4.0在國際上引起極大關注，尤其在中

國。一般的理解，工業(yè)1.0對應蒸汽機時代，工業(yè)2.0對應電氣化時

代，工業(yè)3.0對應信息化時代，工業(yè)4.0則是利用數(shù)字化、智能化技術

促進產業(yè)變革的時代，也就是對應智能化時代，如圖1-2所示。

圖1-2工業(yè)4.0概念

2015年，我國正式提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略。表1-2詳細對比

了中國制造2025+“智能+”、德國工業(yè)4.0和美國制造業(yè)復興的戰(zhàn)略內

容和特征等信息。從這些信息來看，全球工業(yè)領域正在經(jīng)歷一場制造

業(yè)的大變革，并將引領傳統(tǒng)制造業(yè)逐步邁向數(shù)字化、智能化。

表1-2德國、美國和中國制造業(yè)轉型升級對照

續(xù)表

工業(yè)4.0的基本思想是數(shù)字世界和物理世界的深度融合，是賽博空

間中的通信、計算和控制與實體系統(tǒng)在所有尺度內的深度融合。信息

—物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem，CPS，又譯為賽博—實體空

間）從實體空間對象、環(huán)境、活動大數(shù)據(jù)的采集、存儲、建模、分

析、挖掘、評估、預測、優(yōu)化、協(xié)同，并與對象的設計、測試和運行

性能表征相結合，產生與實體空間深度融合、實時交互、互相耦合、

互相更新的賽博空間（包括個體空間、環(huán)境空間、群體空間、活動空

間與推演空間等的結合）；通過對賽博空間知識的綜合利用指導實體

空間的具體活動，實現(xiàn)知識的積累、組織、成長與應用；進而通過自

感知、自記憶、自認知、自決策、自重構和智能支持等能力促進工業(yè)

資產的全面智能化。

對于CPS的虛實結合，可以用日常生活中常見的事物來解釋。正如

人們在QQ、微信、臉書里建立的各種關系在物理世界里是不可見的，

卻可以從中得出個人的生活社群、行為習慣、過往經(jīng)歷等。同樣，任

何產品都有實體和虛擬兩個世界（如iPhone是實體，但App是虛擬），

如何將虛擬世界里的關系透明化，正是工業(yè)4.0時代需要做的。未來產

品如機床、飛機、汽車等都應該有實體與虛擬的價值結合。

創(chuàng)新視點1

臉書品牌重塑“元宇宙”的愿景能否成真

2021年在線虛擬Connect大會上，臉書的CEO馬克·扎克伯格

（MarkZuckerberg）正式宣布將公司名稱改為“Meta”，也反映出該公

司邁向“元宇宙”（Metaverse）公司的決心。扎克伯格強調臉書已不

足以涵蓋公司所有業(yè)務范圍，盡管社群網(wǎng)站仍是Meta未來的重要組成

部分，但也限制了公司目前產品和業(yè)務的發(fā)展。不過，作為應用品

牌，臉書將維持其名稱Facebook不變。未來幾年臉書將由一家社交平臺

公司轉變?yōu)镸etaverse公司，加上近年該公司積極布局相關技術，包括

設置專屬研發(fā)團隊、打造歐洲萬人規(guī)模Metaverse工作團隊等，因此變

更名稱更符合公司未來的走向。

所謂“元宇宙”是指一個脫胎于現(xiàn)實世界，又與現(xiàn)實世界平行、

相互影響，并且始終在線的虛擬世界。此概念最早出現(xiàn)于1992年出版的

科幻小說作品《雪崩》中，但很長一段時間僅停留在概念階段，直到

扎克伯格提及“元宇宙”愿景，宣布成立工作小組并接續(xù)發(fā)表一系列

相關技術與應用后，才被大眾所關注。

事實上，在一般民眾接觸元宇宙概念之前，科技業(yè)者們就已紛紛

投入對其的研發(fā)。英偉達（NVIDIA）早于2021年4月便發(fā)布Omniverse

平臺，這是基于通用場景描述的一款云端平臺，擁有高度逼真的物理

模擬引擎及高性能渲染能力，支持多人在平臺共創(chuàng)內容，并與現(xiàn)實世

界高度貼合。同年5月，微軟（Microsoft）的CEOSatyaNadella宣布正在

打造一個“企業(yè)元宇宙”。

騰訊CEO馬化騰表示，未來將在高工業(yè)化游戲、元宇宙等領域擴

大投資。事實上，早在2020年年底，馬化騰就曾提出“全真互聯(lián)網(wǎng)”的

概念，與元宇宙有著異曲同工之妙。更有報道指出，騰訊已申請注冊

“王者元宇宙”“天美元宇宙”商標，國際分類含社會服務、通信服

務等。

中國阿里巴巴集團也同樣積極拓展相關布局，阿里巴巴新加坡控

股有限公司已申請注冊“阿里元宇宙”“淘寶元宇宙”“釘釘元宇

宙”等多項商標，且國際分類涵蓋網(wǎng)站服務、教育娛樂、科學儀器

等。

2021年，在阿里云云棲大會上，最新設立的達摩院XR實驗室負責

人譚平闡述了阿里巴巴對元宇宙的理解。譚平認為，元宇宙是AR/VR

眼鏡上的整個互聯(lián)網(wǎng)，AR/VR眼鏡是即將要普及的下一代移動運算平

臺，而元宇宙便是互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)在新平臺上的呈現(xiàn)。譚平進一步提到，

元宇宙由四層技術構成。第一層為全像構建，建構出虛擬世界的幾何

模型，并于終端裝置上顯示，達到沉浸式的體驗。現(xiàn)在市面上的VR看

房、VR演唱會等均為此。第二層是全像仿真，建構出虛擬世界的動態(tài)

過程，讓虛擬世界無限近似真實世界，如水要往低處流，或是人物能

對環(huán)境、事件做出自然反應等。若是能達到此層，就能夠建立一個完

美的VR世界。目前有些游戲能達到第二層全像仿真。第三層是虛實融

合，要將虛擬與真實世界融合在一起，本質上要建構真實世界的三維

地圖，且在地圖中運用精準的定位。到達第三層意味著能夠創(chuàng)造出完

美的AR世界，也代表著虛擬與真實世界的藩籬被打破。第四層是虛實

連動，到此層則能夠透過虛擬世界改變真實世界。

產業(yè)人士認為，按照阿里巴巴所提到的四個層面，第二層目前尚

未普及，要到達第三乃至第四層的技術障礙更高。而目前要談未來發(fā)

展仍有太多未知數(shù)。

最終等到完美的VR、AR世界被建構出來之后，是否能夠將多間科

技大廠、不同的技術應用全部納入同一個世界，所需克服的生態(tài)系統(tǒng)

藩籬仍然太多，整體發(fā)展所需耗費的時間仍無法預料。

2.不確定性、非結構化和非固定模式問題

讓我們再考察和思考一下企業(yè)的現(xiàn)實問題。在現(xiàn)今的制造系統(tǒng)

中，存在著許多無法被定量、無法被決策者掌握的不確定因素。前三

次工業(yè)革命主要解決的都是可見的問題，如避免產品缺陷、避免加工

失效、提升設備效率和可靠性、避免設備故障和安全問題等。這些問

題在工業(yè)生產中由于可見、可量測，往往比較容易避免和解決。不可

見（或隱性）的問題通常表現(xiàn)為設備的性能下降、健康衰退、零部件

磨損、運行風險等。由于這些因素很難通過測量被定量化呈現(xiàn)，往往

是工業(yè)生產中不可控的風險，大部分可見的問題都是由這些不可見

（或隱性）的因素累積到一定程度后產生的質變造成的。

企業(yè)里存在大量的不確定性問題，如任何企業(yè)都必須關注的品質

問題。對于一些事先就知道的，確定可能引發(fā)質量缺陷的問題，可通

過設置相應的工序及自動化手段去解決，這是傳統(tǒng)自動化技術所能及

的。有很多影響質量的隨機因素，如溫度、振動、磨損等，雖然預先

知道這些因素將影響質量，但只是定性的概念，無法事前設定控制

量。這就需要實時監(jiān)測制造過程中相關因素的變化，且根據(jù)變化施加

相應的控制，如調節(jié)環(huán)境溫度或者自動補償?shù)龋@就是初步的智能控

制。這類引發(fā)質量問題的隨機因素雖然有不確定性，卻是顯性的，容

易為人們所意識到。還有一類不確定性因素是隱性的，是工程師和管

理人員難以意識到的。例如，一個先進、復雜的發(fā)動機系統(tǒng)，影響其

性能的關聯(lián)及組合因素到底有多少？影響到何種程度？又如，某種新

的工藝，其可能存在的風險性影響了供應性能的參數(shù)有哪些？影響程

度如何？對工程師而言，這些可能是不確定的。其實，某些因素及關

聯(lián)影響有確定性的一面，只是人們對其客觀規(guī)律還缺乏認識，導致主

觀的不確定性。另外，還有一些原本確定的問題，因為未能數(shù)字化而

導致人們對其認識的不確定性。如企業(yè)中各種活動、過程的安排，本

來就是確定性的，但因為涉及的人太多，且發(fā)生時間各異，若無特殊

手段，對于人的認識而言紛繁復雜。此亦即人的主觀不確定性或認識

不確定性。為何把主觀不確定性也視為制造系統(tǒng)的不確定性？因為制

造系統(tǒng)本來就應該包括相關的人。還有一類隱性的影響因素本身就是

不確定的，如精密制造過程中原材料性能的細微不一致性、能源的不

穩(wěn)定性、突發(fā)環(huán)境因素等導致質量的不穩(wěn)定，車間中人員崗位的臨時

變更而引發(fā)的質量問題，某一時期某些員工因特別的社會重大活動

（如世界杯足球、奧運會）而導致的作息時間改變引發(fā)的質量問題，

重大公共衛(wèi)生安全發(fā)生后對企業(yè)的具體影響程度等，這些與企業(yè)供應

鏈、所處位置、人流、企業(yè)人員受感染等各種特殊性有關。目前，人

類對此類問題只能有抽象、定性的認識，很難根據(jù)具體影響程度進行

相對細致的應對。對諸如此類的問題，經(jīng)典的自動控制技術自然無法

應對，即使帶有一定智能特征的現(xiàn)代控制技術也無能為力。

適合于自動化技術解決的問題基本是確定性的。所有的自動線、

自動機器，其工藝流程是確定的，運動軌跡是確定的，控制對象的目

標是確定的。當然，機器實際的運動可能存在誤差，反映在制造物品

的質量上也存在誤差。也就是說，不確定性并非完全不存在。但就一

個自動系統(tǒng)的設計考慮而言，系統(tǒng)的輸入輸出工作方式、路徑、目標

等都是確定的，只需要保證產生的誤差在允許的范圍內即可。

經(jīng)典的自動化技術面對的基本問題是結構化的問題，能夠用經(jīng)典

的控制理論描述的問題是結構化的，如自動調節(jié)問題、PID控制等。電

子和計算機技術的發(fā)展加速了程序控制、邏輯控制在自動化系統(tǒng)中的

應用，其針對的問題也是結構化的。在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)中，某些場合

人們基于知識的系統(tǒng)，類似于IF-THEN，本身就是一種結構，處理的問

題還是結構化的。

傳統(tǒng)自動化技術針對的問題相對而言是局部的，很少有企業(yè)系統(tǒng)

層面的問題，如供應鏈問題、客戶關系、戰(zhàn)略應對……

企業(yè)中有大量的問題是非結構化的（Unstructured）。重大公共

衛(wèi)生安全事件發(fā)生后，對企業(yè)的具體影響程度很難有定量的分析，這

些都是因為環(huán)境及問題本身就是非結構化的。企業(yè)中有大量的信息并

非常規(guī)的數(shù)值數(shù)據(jù)或存儲在數(shù)據(jù)庫中的可用二維表結構進行邏輯表達

的結構化數(shù)據(jù)，如全文文本、圖像、聲音、視頻等信息，即非結構化

數(shù)據(jù)。這些非結構化數(shù)據(jù)都是企業(yè)有用的信息，傳統(tǒng)的自動化技術未

能有效利用這些信息。

如何利用非結構化的數(shù)據(jù)做出正確的判斷和決策？

企業(yè)中的很多問題是非固定模式的。如今，很多企業(yè)為了更好地

滿足客戶需求，實施個性化定制。不同的企業(yè)實施個性化定制的方式

肯定不一樣。即使對同一家企業(yè)而言，對不同的產品、不同類型的客

戶可能也需要不同的方式。數(shù)據(jù)的收集、處理，數(shù)據(jù)驅動個性化設計

和生產的方式都不盡相同。又如車間或工廠的節(jié)能，不同類型的企業(yè)

節(jié)能的途徑可能不一樣。即使同類產品的企業(yè)，其設備不一樣，地區(qū)

環(huán)境不一樣，廠房結構不一樣，都會導致節(jié)能模式的不同。從事傳統(tǒng)

自動控制的技術工作者自然不會問津這類非固定模式的問題。

企業(yè)是一個大系統(tǒng)，其中有很多分系統(tǒng)、子系統(tǒng)，有各種各樣的

活動（設計、加工、裝配、檢驗、包裝、倉儲、運輸?shù)龋?，各種各樣

的資源（如原材料、工具、零部件、設備、人力、電力、土地等）、

供應商、客戶……大系統(tǒng)中如此多的因素相互關聯(lián)和影響嗎？對大系

統(tǒng)整體效能的具體應用程度如何？對于這些問題，高級管理人員和工

程師未必清楚。即使是一個設備系統(tǒng)，對于其部件、子系統(tǒng)、運行參

數(shù)、環(huán)境等諸多要素之間的相互影響，人們同樣只能定性地知道某些

影響，難以全部清晰地認識其理想的、定量的程度。之所以如此，不

僅在于系統(tǒng)大而復雜，還在于系統(tǒng)充滿前述的不確定性、非結構化、

非固定模式的問題，所以，我們對企業(yè)大系統(tǒng)及其分系統(tǒng)的整體聯(lián)系

的認識是有限的。

更清晰地認識整體聯(lián)系有助于進一步提升企業(yè)的整體效能。并不

是說以前人們就意識不到整體聯(lián)系、不確定性等問題的存在，只是苦

于缺乏工具而導致力所不及。人類從來不會停止追求“超自然存在”

工具的步伐?；诟逦恼J識乃至更精細地駕馭整體聯(lián)系、不確定

性、非結構化、非固定模式等問題的欲求，人類終于創(chuàng)造出適當?shù)墓?/p>

具，即云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、機器人、軟件、人工智能等。

正是有了這些工具和手段，才能讓整體聯(lián)系、不確定性等問題不繼續(xù)

困擾我們，制造領域自不例外。至此，我們可以更深刻地理解智能制

造的內涵：智能制造的本質和真諦是利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、

無線通信、智能控制和人工智能等先進技術認識制造系統(tǒng)的整體聯(lián)系

并駕馭系統(tǒng)中的不確定性、非結構化和非固定模式問題以達到更高的

目標。

三、應運而生的燈塔工廠

伴隨著第四次工業(yè)革命應運而生的燈塔工廠，指的是成功將第四

次工業(yè)革命技術從試點階段推向大規(guī)模整合階段，實現(xiàn)了重大的財務

和運營效益的工廠。第四次工業(yè)革命技術被廣泛應用到整個生產網(wǎng)

絡、端到端價值鏈，以及支持性職能中，推動組織層面不斷轉型。工

業(yè)4.0專家小組遴選出來的燈塔工廠符合下列四項標準。

（1）實現(xiàn)重大影響。

（2）擁有多項成功案例。

（3）擁有可拓展的技術平臺。

（4）在關鍵推動因素方面表現(xiàn)出眾。

世界經(jīng)濟論壇認為，推動第四次工業(yè)革命范式發(fā)生轉變的主要動

力為三大科技趨勢：互聯(lián)化、智能化和柔性自動化，如圖1-3所示。

圖1-3推動生產變革的科技趨勢

1.互聯(lián)化

當你在使用領英（LinkedIn）時會發(fā)現(xiàn)它非常好的一個功能，就

是能夠按照用戶的資料去挖掘你與另一個用戶可能存在的關系，然后

提醒你或許認識這個客戶，是否需要與他建立關聯(lián)。而當與你建立關

聯(lián)的用戶狀態(tài)發(fā)生變化時，如升遷或是換了工作，它會及時提醒你去

關注他的變化。所以領英給客戶帶來的重要價值是幫助用戶管理自己

的職場關系，這種關系的管理在現(xiàn)實生活中可以非常復雜，但是在網(wǎng)

絡端變得快速和高效。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是鏈接工業(yè)全系統(tǒng)、全產業(yè)鏈，支撐工業(yè)智能化發(fā)展

的關鍵信息基礎設施，是新一代信息技術與制造業(yè)深度融合所形成的

新興業(yè)態(tài)和應用模式，是互聯(lián)網(wǎng)從消費領域向生產領域，從虛擬經(jīng)濟

向實體經(jīng)濟延伸拓展的核心載體，是智能制造的重要支撐技術和系

統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最早由美國通用電氣公司于2012年提出，隨后美國五

家行業(yè)龍頭企業(yè)（AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾）聯(lián)手組建了

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），對其進行推廣和應用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺把原料、設備、生產線、工廠、工程師、供應

商、產品和客戶等工業(yè)全要素緊密地連接和融合起來，形成跨設備、

跨系統(tǒng)、跨企業(yè)、跨區(qū)域、跨行業(yè)的互聯(lián)互通，從而提高整體效率。

它可以幫助制造業(yè)拉長產業(yè)鏈，推動整個制造過程和服務體系的智能

化。它還有利于推動制造業(yè)融通發(fā)展，實現(xiàn)制造業(yè)和服務業(yè)之間的緊

密交互和跨越發(fā)展，使工業(yè)經(jīng)濟各種要素和資源實現(xiàn)高效共享。

作為工業(yè)智能（IndustrialIntelligence）發(fā)展的重要基礎設

施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能構建出面向工業(yè)智能發(fā)展的三大優(yōu)化閉環(huán)。

（1）面向機器設備/產線運行優(yōu)化的閉環(huán)。核心是通過對設備/產

線運行數(shù)據(jù)、生產環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的實時感知和邊緣計算，實現(xiàn)機器設備/產

線的動態(tài)優(yōu)化調整，構建智能機器和柔性產線。

（2）面向生產運營優(yōu)化的閉環(huán)。核心是通過對信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、制

造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成融合處理和大數(shù)據(jù)建模分析，

實現(xiàn)生產運營的動態(tài)優(yōu)化調整，形成各種場景下的智能生產模式。

（3）面向企業(yè)協(xié)同、用戶交互與產品服務優(yōu)化的閉環(huán)。核心是通

過對供應鏈數(shù)據(jù)、用戶需求數(shù)據(jù)、產品服務數(shù)據(jù)的綜合集成與分析，

實現(xiàn)企業(yè)資源組織和商業(yè)活動的創(chuàng)新，形成網(wǎng)絡化協(xié)同、個性化定

制、服務化延伸等新模式。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對現(xiàn)代工業(yè)的生產系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)均產生了重大變革

性影響?；诠I(yè)視角：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了工業(yè)體系的模式變革和各

個層級的運行優(yōu)化，如實時監(jiān)測、精準控制、數(shù)據(jù)集成、運營優(yōu)化、

供應鏈協(xié)同、個性定制、需求匹配、服務增值等?；诨ヂ?lián)網(wǎng)視角：

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了從營銷、服務、設計環(huán)節(jié)的互聯(lián)網(wǎng)新模式、新業(yè)態(tài)

帶動生產組織和制造模式的智能化變革，如精準營銷、個性化定制、

智能服務、眾包眾創(chuàng)、協(xié)同設計、協(xié)同制造、柔性制造等。

2.智能化

近年來，圍繞智能化主題的討論從來沒有停止過，從多年前的物

聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算至近年來的工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，但“究竟

什么是智能化”“智能化在做什么”“智能化有什么用”等問題一直

是人們思考和熱議的話題。

在世界工業(yè)變革和中國創(chuàng)業(yè)的熱潮下，各國都將智能化作為其工

業(yè)發(fā)展的關鍵，同時各國也在尋求對智能化的理解，但結果往往都是

模糊和抽象的。智能化從字面上可以理解為一種感官描述，直觀來

說，就是用“物的智慧”來補充和替代“人的智慧”，讓人覺得

“物”具備了“人”一樣的智慧。這也是很多處于實踐中的企業(yè)都提

出的“只要用戶覺得智能就是智能”的理念。

想要理解“智能化在做什么”，需要到智能化的內部尋找答案。

從各行業(yè)的實踐中可以看出，智能化是在信息化的基礎上，借助數(shù)據(jù)

分析、數(shù)據(jù)挖掘等創(chuàng)新的智能化技術，從已有的數(shù)據(jù)和信息基礎上挖

掘出有價值的知識，并通過在各領域中的應用來創(chuàng)造出更多的價值。

即智能化是“數(shù)據(jù)——信息——知識——價值”（Data-Information-

Knowledge-Wisdom，DIKW）的轉化過程。在這個轉化過程中，數(shù)據(jù)和

信息是信息時代的產物，知識和價值才是智能化時代的關鍵。因此，

智能化的本質就是通過對知識的挖掘、積累、組織和應用來實現(xiàn)知識

的成長與增值，這個過程可稱為“知識化”。

智能化是知識化的應用與表征，知識化是智能化的本質與內涵。

能夠看清楚這一點，對現(xiàn)今社會大量涌現(xiàn)的智能化方面的概念就不難

理解了。如當“知識化”與裝備相結合，就形成智能裝備。當“知識

化”與服務相結合，就形成了智能服務。當“知識化”與產業(yè)相結

合，就形成了智能產業(yè)。當“知識化”與城市、工廠、社區(qū)、醫(yī)療相

結合，就形成了智能（慧）城市、智能（慧）工廠、智能（慧）社

區(qū)、智能（慧）醫(yī)療。

這些概念恰恰回答了“智能化有什么用”這一問題，即智能化通

過知識化的創(chuàng)新應用，將知識切實地轉化為社會生產力，進而帶動整

個國家在經(jīng)濟、社會、軍事等領域的轉型發(fā)展。

人工智能（ArtificialIntelligence，AI）概念的提出，始于

1956年美國達特茅斯會議。人工智能至今已有60多年的發(fā)展歷程，從

誕生至今經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮。在前兩次浪潮中，由于算法的階段性

突破而達到高潮，之后又由于理論方法缺陷、產業(yè)基礎不足、場景應

用受限等原因沒有達到人們最初的預期，導致了政策支持和社會資本

投入的大幅縮減，從而兩次從高潮陷入低谷。近年來，在移動互聯(lián)

網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感網(wǎng)、腦科學等新理論、新技術及經(jīng)濟社

會發(fā)展強烈需求的共同驅動下，以深度學習、跨界融合、人機協(xié)同、

群智開放、自主操控為特征的新一代人工智能技術不斷取得新突破，

迎來了人工智能的第三次發(fā)展浪潮。

直到今天，人工智能的定義依然存在一定的爭議。一般來說，人

工智能分為計算智能（ComputationalIntelligence）、感知智能

（PerceptualComputingIntelligence）和認知智能（Cognitive

Intelligence）三個階段。第一階段為計算智能，是指通過快速計算

獲得結果而表現(xiàn)出來的一種智能。第二階段為感知智能，即視覺、聽

覺、觸覺等感知能力。第三階段為認知智能，即能理解、會思考。認

知智能是目前機器與人差距最大的領域，讓機器學會推理決策且識別

一些非結構化、非固定模式和不確定性問題異常艱難。

當前，以智能家居、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能機器人等為代表的人工

智能新興產業(yè)加速發(fā)展，經(jīng)濟規(guī)模不斷擴大，正成為帶動經(jīng)濟增長的

重要引擎。普華永道提出，人工智能將顯著提升全球經(jīng)濟，到2030年

人工智能將促使全球生產總值增長14%，為世界經(jīng)濟貢獻15.7萬億美元

產值。一方面，人工智能驅動產業(yè)智能化變革，在數(shù)字化、網(wǎng)絡化的

基礎上，重塑生產組織方式，優(yōu)化產業(yè)結構，促進傳統(tǒng)領域智能化變

革，引領產業(yè)向價值鏈高端邁進，全面提升經(jīng)濟發(fā)展的質量和效益。

另一方面，人工智能的普及將推動多行業(yè)的創(chuàng)新，大幅提升現(xiàn)有勞動

生產率，開辟嶄新的經(jīng)濟增長空間。據(jù)埃森哲（Accenture）預測，

2035年人工智能將推動我國勞動生產率提高27%，經(jīng)濟總增加值提升

7.1萬億美元。

智能制造具有自我感知、自我預測、智能匹配和自主決策等功

能。為實現(xiàn)這些功能，制造過程中的數(shù)據(jù)通信面臨嚴峻挑戰(zhàn)，包括設

備高連接密度、低功耗，通信質量的高可靠性、超低延遲、高傳輸速

率等。5G作為一種先進通信技術，具有更低的延遲、更高的傳輸速率

及無處不在的連接等特點，可有效應對上述挑戰(zhàn)。

5G技術使無線技術應用于現(xiàn)場設備實時控制、遠程維護及操控、

工業(yè)高清圖像處理等工業(yè)應用新領域成為可能，同時也為未來柔性產

線、柔性車間奠定了基礎。其媲美光纖的傳輸速率，開啟了工業(yè)領域

無線發(fā)展的未來。伴隨智能制造的發(fā)展，5G技術將廣泛深入地應用于

智能制造的各個領域。5G+智能制造的總體架構主要包括四個層面：數(shù)

據(jù)層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層，如圖1-4所示。

（1）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層依托傳感器、視屏系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)等組成

的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，對產品制造過程中的各種數(shù)據(jù)信息進行實時采集，

包括生產使用的設備狀態(tài)、人員信息、車間工況、工藝信息、質量信

息等，并利用5G通信技術將數(shù)據(jù)實時上傳到云端平臺，從而形成一套

高效的數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)。通過云計算、邊緣計算等技術，對數(shù)據(jù)進

行實時、高效的處理，從而獲取數(shù)據(jù)分析結果，并通過數(shù)據(jù)層進行實

時反饋，一方面指導整個生產過程，另一方面也為智能制造的生產優(yōu)

化決策和閉環(huán)調控提供基礎。

圖1-45G+智能制造的總體架構

數(shù)據(jù)層實現(xiàn)了制造全流程數(shù)據(jù)的完備采集，為制造資源的優(yōu)化提

供了海量多源異構的數(shù)據(jù)，是實施分析、科學決策的起點，也是建設

智能制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎。

（2）網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層的作用是給平臺層和應用層提供更好的通信

服務。作為企業(yè)的網(wǎng)絡資源，大規(guī)模連接、低時延通信的5G網(wǎng)絡可以

將工廠內海量的生產信息進行互聯(lián)，提升生產數(shù)據(jù)采集的及時性，為

生產優(yōu)化、耗能管理、訂單跟蹤等提供網(wǎng)絡支撐。

網(wǎng)絡層采用的5G技術可以在極短的時間內完成信息上報，確保信

息的及時性，從而確保生產管理者能夠形成信息反饋，對生產環(huán)境進

行精準調控，有效提高生產率。網(wǎng)絡層還可以實現(xiàn)對遠程生產設備全

生命周期工作狀態(tài)的實時監(jiān)控，使生產設備的維護突破工廠邊界，實

現(xiàn)跨工廠、跨區(qū)域的遠程故障診斷和維護。

（3）平臺層?；?G技術的平臺層，為生產過程中的分析和決策

提供智能化支持，是實現(xiàn)智能制造的重要核心之一。在平臺層中主要

包括以GPU為代表的高性能計算設備，以云計算、邊緣計算為代表的新

一代計算技術，以及以云存儲為代表的高性能存儲平臺。平臺層通過

關聯(lián)分析、深度學習、智能決策、知識推理等人工智能方法，實現(xiàn)制

造數(shù)據(jù)的挖掘、分析和預測，從而為智能制造的決策和調控提供依

據(jù)。

（4）應用層。應用層主要是承擔5G背景下智能制造技術的轉化和

應用工作，包括各類典型產品、生產與行業(yè)的解決方案等?；?G網(wǎng)

絡的大規(guī)模連接、大寬帶、低時延、高可靠等優(yōu)勢，研發(fā)一系列生產

與行業(yè)應用，從而滿足企業(yè)數(shù)字化和智能化的需求。應用場景包括狀

態(tài)監(jiān)測、數(shù)字孿生、虛擬工廠、人機交互、人機協(xié)同、信息跟蹤與追

溯等。與此同時，隨著5G技術的進一步深入，依托數(shù)據(jù)與用戶需求，

應用層還可以為用戶提供精準化、個性化的定制應用，從而使整個生

產更加貼合用戶的實際需求。

3.柔性自動化

自動化的概念是一個動態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對自動化的理解

或者說自動化的功能目標是以機械的動作代替人力操作，自動地完成

特定的作業(yè)。這實質上是自動化代替人的體力勞動的觀點。后來，隨

著電子和信息技術的發(fā)展，特別是隨著計算機的出現(xiàn)和廣泛應用，自

動化的概念已擴展為用機器（包括計算機）不僅代替人的體力勞動，

而且還代替或輔助腦力勞動，自動地完成特定的作業(yè)。

自動化技術及應用的發(fā)展經(jīng)歷了三個重要的里程碑。

第一個里程碑是機械控制器的誕生，核心部件是機械控制元件。

代表是瓦特（J.watt）發(fā)明的蒸汽離心式調速器，利用飛球的離心力

與角速度的比例關系達到反饋控制的效果，第一次出現(xiàn)被控量的自動

調節(jié)，可以實現(xiàn)簡單的PID控制，失效方式為機械部件。

1788年，瓦特為了解決工業(yè)生產中提出的蒸汽機的速度控制問

題，把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來，構成蒸汽機轉速調節(jié)

系統(tǒng)，使蒸汽機變?yōu)榧劝踩謱嵱玫膭恿ρb置。瓦特的這項發(fā)明開創(chuàng)

了自動調節(jié)裝置的研究和應用。在解決隨之出現(xiàn)的自動調節(jié)裝置穩(wěn)定

性的過程中，數(shù)學家提出了判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)，積累了設計和使

用自動調節(jié)器的經(jīng)驗。

第二個里程碑是20世紀20年代電子管控制器的誕生，核心部件是

電子管控制元件。由各種電子式控制器（電阻、電容、電感、二極

管、三極管等）在各種機械與電子裝置中的廣泛應用，實現(xiàn)了機構和

系統(tǒng)的自動化工作。其代表是20世紀“新媒體”收音機與電視機的誕

生，有了“信號”的概念，以頻率振幅為代表的模擬信號為主，可以

實現(xiàn)較為復雜的PID控制，控制失效方式為電子管元件損毀。

1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德首先提出用“自動

化”一詞來描述生產過程的自動操作。1952年，J.迪博爾德出版了第

一本以自動化命名的《自動化》圖書。他認為，自動化是分析、組織

和控制生產過程的手段。20世紀50年代以后，自動控制作為提高生產

率的一種重要手段開始推廣應用，它在機械制造中的應用形成了機械

制造自動化；在石油、化工、冶金等連續(xù)生產過程中應用，對大規(guī)模

的生產設備進行控制和管理，形成了過程自動化；電子計算機的推廣

和應用使自動控制與信息處理相結合，出現(xiàn)了業(yè)務管理自動化。

20世紀50年代末到60年代初，大量的工程實踐，尤其是航天技術

的發(fā)展，涉及大量的多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，用經(jīng)典的控

制理論已難以解決，于是產生了以極大值原理、動態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間

法等為核心的現(xiàn)代控制理論?，F(xiàn)代控制理論提供了滿足發(fā)射第一顆人

造衛(wèi)星的控制手段，保證了其后的若干空間計劃（如導彈的制導、航

天器的控制）的實施?？刂乒ぷ髡邚倪^去那種只依據(jù)傳遞函數(shù)來考慮

控制系統(tǒng)的輸入輸出關系，過渡到用狀態(tài)空間法來考慮系統(tǒng)內部結

構，是控制工作者對控制系統(tǒng)規(guī)律認識的一個飛躍。

20世紀60年代中期以后，現(xiàn)代控制理論在自動化中的應用，特別

是在航空航天領域的應用，產生了一些新的控制方法和結構，如自適

應和隨機控制、系統(tǒng)辨識、微分對策、分布參數(shù)系統(tǒng)等。與此同時，

模式識別和人工智能也發(fā)展起來，出現(xiàn)了智能機器人和專家系統(tǒng)?，F(xiàn)

代控制理論和電子計算機在工業(yè)生產中的應用使生產過程控制和管理

向綜合最優(yōu)化發(fā)展。

第三個里程碑是從20世紀70年代開始，計算機控制技術誕生，并

逐步形成基于數(shù)字計算機控制與管理的一系列先進（柔性）自動化模

式與理念。

20世紀70年代中期，自動化的應用開始面向大規(guī)模、復雜的系

統(tǒng)，如大型電力系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、國民經(jīng)濟系統(tǒng)

等。它不僅要求對現(xiàn)有系統(tǒng)進行最優(yōu)控制和管理，而且還要對未來系

統(tǒng)進行最優(yōu)籌劃和設計，運用現(xiàn)代控制理論方法已不能取得應有的成

效，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)理論與方法。20世紀80年代初，隨著計算機網(wǎng)

絡的迅速發(fā)展，管理自動化取得較大進步，出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)

（MIS）、辦公自動化（OA）、決策支持系統(tǒng)（DSS）。與此同時，人

類開始綜合利用傳感技術、通信技術、計算機、系統(tǒng)控制、人工智能

等新技術和新方法來解決所面臨的工廠自動化、辦公自動化、醫(yī)療自

動化、農業(yè)自動化及各種復雜的社會經(jīng)濟問題。研制出柔性制造系

統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、智能機器人和專家（智能）控制等高級自動化系

統(tǒng)。20世紀90年代以來，隨著智能技術和知識工程的普遍應用，現(xiàn)代

的自動化裝置及系統(tǒng)具有極強的環(huán)境適應能力和交互能力、復雜行為

的控制能力、高智能的決策行為。

四、燈塔工廠的價值創(chuàng)造

1.燈塔工廠的價值驅動因素

從燈塔工廠身上，世界經(jīng)濟論壇找出了五種價值創(chuàng)造方式。這些

差異化因素改變了企業(yè)利用技術的方式、人與科技的互動方式，以及

科技對商業(yè)決策和商業(yè)結果的影響方式。

（1）大數(shù)據(jù)決策。企業(yè)決策的基礎是大數(shù)據(jù)，而不是假設；大數(shù)

據(jù)的解讀由模式識別算法進行，而不是人類。從技術的角度看，商業(yè)

決策的執(zhí)行過程是：企業(yè)決策人員以企業(yè)數(shù)據(jù)庫為基礎，通過利用聯(lián)

機分析處理和人工智能技術及決策相關的專業(yè)知識，從數(shù)據(jù)中提取有

價值的信息，然后根據(jù)信息做出決策。從應用的角度看，商業(yè)決策可

以協(xié)助用戶對商業(yè)數(shù)據(jù)進行處理和分析，并以此幫助管理者做出決

策。從數(shù)據(jù)的角度看，商業(yè)決策將內部事務性數(shù)據(jù)、供應鏈上下游數(shù)

據(jù)及外部競爭數(shù)據(jù)通過抽取、轉換和加載后轉移到數(shù)據(jù)庫中，然后通

過聚集、切片、分類和人工智能技術等，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉化為有

價值的信息，為決策提供支撐。

博世汽車柴油系統(tǒng)有限公司（以下簡稱博世）從2015年起便開始

運用大數(shù)據(jù)分析。當時，博世缺乏各類可直接利用的車間運行數(shù)據(jù)，

如設備的運行周期、零備件故障數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的收集耗時耗力，

需要大量的人工收集和預處理。由于缺乏可用數(shù)據(jù)，博世的車間優(yōu)化

工作計劃不斷被延后，即使收集了數(shù)據(jù)，質量也欠佳，有些靜態(tài)數(shù)據(jù)

因為只涉及某一時間，會因過時而很快失去可用性。

燈塔工廠博世（無錫）的員工認識到實時數(shù)據(jù)的重要性，通過分

析這些數(shù)據(jù)可以幫助他們更快、更好地做出決策。這又進一步提高了

企業(yè)的業(yè)務敏捷性。而要在中國市場中保證競爭力，敏捷的業(yè)務模式

至關重要，博世決定先在機械加工工藝上應用大數(shù)據(jù)分析。在上百臺

設備上運用大數(shù)據(jù)分析后，博世發(fā)現(xiàn)該方法有著巨大的推廣潛力。

以博世其他工廠最佳實踐為基礎，無錫工廠利用標準化工具，在

半年內構建了一套工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)框架，鏈接了所有新裝的設備狀態(tài)傳感

器和切削工裝。數(shù)據(jù)分析師與機械加工專家相互配合，他們將數(shù)據(jù)可

視化，利用日益強大的數(shù)據(jù)分析（包括診斷性分析、預測性分析和規(guī)

范性分析）來生成個性化的報告。例如，通過分析，工廠員工深刻地

理解到切削工裝的成本動因，能自動識別可延長使用壽命的工具類

型，還能根據(jù)未來的需求自動調整庫存。

（2）科技民主化。為了更好更快地完成任務，一線員工開始開發(fā)

自己的應用和解決方案來實現(xiàn)自動化和便利化，生產車間里的技術正

在改變人們的工作方式。

FetchRobotics公司首席執(zhí)行官MeloneeWise認為，第四次工業(yè)

革命的技術能讓車間員工找到改進的地方，并采取具體措施。采用自

主移動機器人，負責材料的運輸，將零部件從備料站運送到裝配區(qū)，

其等待零件的時間變短了，有些機器人會在兩項任務的間隙進入等待

狀態(tài)，于是車間員工要求在他們的工區(qū)也部署機器人。MeloneeWise

這樣說：“AMR系統(tǒng)運用云技術部署機器人，車間主任只需要在簡單的

界面中點擊幾下，即可在備料區(qū)和其他工區(qū)之間設置和安排額外的工

作流程，既不用編寫任何程序，也不必求助于IT部門。通過獨立與協(xié)

作的工作，廠里的員工提高了工作效率及機器人的利用率，實現(xiàn)了共

贏?！?/p>

（3）敏捷的工作模式。燈塔工廠采用敏捷的工作模式，以便在短

時間內驗證概念，并根據(jù)所學知識和經(jīng)驗改進方案，迅速從試點階段

進入擴展階段。這一過程只需數(shù)周，而非數(shù)年。在某些情況下，模范

工廠或試點技術部門會充當孵化器的角色。正如亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·

貝佐斯（JeffBezos）所說：“你能擁有的唯一可持續(xù)的優(yōu)勢就是敏

捷性，僅此而已。因為沒有別的東西是可以持續(xù)的，你所創(chuàng)造的一

切，其他人都能復制出來?！?/p>

創(chuàng)造敏捷的工作環(huán)境需要靈活而聰明的團隊、流程及技術，并在

學習中不斷優(yōu)化。燈塔工廠FastRadius是一家位于美國芝加哥的增材

制造公司，他們懂得敏捷性對于制造業(yè)未來發(fā)展的重要性，對增材制

造行業(yè)尤其如此。該行業(yè)的環(huán)境發(fā)展迅速，顛覆性技術層出不窮，要

求團隊具備更強的適應力。

為了達到該目標，F(xiàn)astRadius啟動了一套敏捷的工作模式，讓其

團隊可以不斷迭代，提高效率。敏捷的工作模式有兩大驅動力：一是

靈活而扁平的組織結構；二是全組織可用的大規(guī)模學習平臺。有這兩

大驅動力做支撐，F(xiàn)astRadius可以通過以下方式適應靈活的工作環(huán)

境。

賦能團隊網(wǎng)絡：FastRadius選擇了高度扁平化的組織結構。在客

戶服務方面，他們組建了靈活的客服團隊，可快速按需改變。在運營

方面，則采用了非典型的制造企業(yè)團隊結構，所有的運營都圍繞價值

流而展開，而不是各個職能各自為政。每條價值流的領導在設計質

量、工程、設備使用和生產上擁有端到端的決策權。這些跨職能團隊

會快速部署新技術，完成優(yōu)化，從開發(fā)最小可行性產品（Minimum

ViableProduct，MVP）開始，然后逐步迭代，增加功能，并不斷吸收

各種研究發(fā)現(xiàn)和一線人員提供的反饋。

建立軟件的快速決策和學習周期：促成FastRadius擁有敏捷能力

的關鍵是其專有的技術平臺。敏捷模式引發(fā)了軟件開發(fā)的革命，而該

平臺把敏捷模式的各種原則引入實體產品開發(fā)領域。在該案例中，軟

件會從FastRadius虛擬倉庫里存儲和制造的每個零件設計中收集數(shù)

據(jù)。FastRadius會對數(shù)據(jù)進行集中化和工業(yè)化處理，然后分享給各個

團隊，幫助其成員根據(jù)性能表現(xiàn)實現(xiàn)快速迭代和規(guī)?；?，最終將產品

開發(fā)周期縮短了90%。

（4）使新增用例的成本最小化。用最低的附加成本部署用例，以

便工廠可同時在多個領域推進。

2017財年，微軟兩款著名硬件產品的業(yè)務規(guī)模超過了80億美元。

如此大的業(yè)務規(guī)模，對制造的監(jiān)控和優(yōu)化、信息共享就變得尤為重

要。為了確保產品和客戶服務的競爭力，微軟通過三大舉措調整了江

蘇蘇州工廠的生產流程：一是設備聯(lián)網(wǎng)；二是大數(shù)據(jù)預測；三是通過

機器學習打造認知制造生產線。

微軟認為，設備聯(lián)網(wǎng)最大的好處之一，是能用最少的資源設置新

的用例。以前，項目經(jīng)理和開發(fā)團隊需要編寫代碼和后臺查詢請求，

才能將新的數(shù)據(jù)源引入流程，需要幾天、幾周，甚至幾個月?，F(xiàn)在只

需要一個人花大約15分鐘就能整合新的數(shù)據(jù)源。有了聯(lián)網(wǎng)設備，且短

時間內能增加新用例，微軟便根據(jù)各個組件的生產流程數(shù)據(jù)，加入了

能夠預測產量提升的機器學習算法。這些預測模式重點關注產品缺

陷、材料浪費等因素，每完成一個用例，產量將大幅提升30%。新的解

決方案為制造流程帶來了諸多好處：簡單的初始設置、可定制性、快

速從數(shù)據(jù)中獲取信息、省時、降本、增效等。微軟的工廠和供應商實

現(xiàn)了前所未有的整合，員工驚訝于自己能非?？焖俚孬@取重要信息，

并找到工廠存在的問題。微軟預計這些好處會隨著其云解決方案的發(fā)

展而不斷增加。

（5）新商業(yè)模式。燈塔工廠借助第四次工業(yè)革命技術開發(fā)了新的

商業(yè)模式，對傳統(tǒng)商業(yè)模式和價值鏈形成了補充或顛覆。在數(shù)字化時

代，每個運營組織都必須全面、持續(xù)地審查商業(yè)模式并進行重新規(guī)劃

——何時、何處及如何通過數(shù)字化技術來創(chuàng)造價值，向客戶展示新的

數(shù)字化商業(yè)模式。

在當今的數(shù)字時代，客戶習慣了廠商24小時在線，他們希望自己

的訂購體驗簡單、有個性化。為了保持競爭力，傳統(tǒng)制造商必須在設

計階段就與客戶互動，把生產周期從幾周縮短到幾小時，以量產的價

格完成單件訂單。與此同時，還要提供流暢的接口、便捷的配送和退

貨服務。沒有數(shù)字化技術，這些要求根本不可能實現(xiàn)。面對這些要

求，某著名公司發(fā)現(xiàn)自己面臨著傳統(tǒng)產品和供應鏈上的挑戰(zhàn)。該公司

需要對工裝的注塑成型工藝生產部件進行大量投資，且工裝的生產周

期很長；以傳統(tǒng)制造工藝為導向的產品設計系統(tǒng)優(yōu)化，限制了設計的

自由度，產生了很多需要組裝的零件，所有這些因素結合在一起，導

致新產品上市速度過慢。

為了攻克這些挑戰(zhàn)，為消費者提供新的價值主張，該公司創(chuàng)辦了

一家可完全客制化、低成本生產產品的新公司。新公司構建了一個增

材制造生產網(wǎng)絡，借助更多的數(shù)字化制造用例，直接在物流中心進行

生產活動。該公司擁有一體化的數(shù)字化制造能力，確保制造業(yè)務的快

速規(guī)?；?，并利用機器學習實現(xiàn)了質量控制與自動化的和諧統(tǒng)一。它

還提供一套網(wǎng)頁程序供客戶自由配置、完全定義、就近生產、體驗無

限設計的個性化的產品，從而降低配送成本，縮短交付周期。

該項目成果頗豐，完全顛覆了現(xiàn)有的價值鏈，且在一年后斬獲了

數(shù)百萬歐元的銷售額。它還在現(xiàn)有的運營條件下為公司帶來了諸多優(yōu)

化：新產品推出時間減少90%；庫存占用資本減少75%；每件產品的人

工組裝時間減少80%；對設計專用工具的投資減少100%；二氧化碳排

放減少50%。

這家公司為我們提供了借鑒，告訴了我們如何根據(jù)市場變化創(chuàng)造

新的商業(yè)模式。最近幾年涌現(xiàn)出很多顛覆性的數(shù)字化技術，它們已經(jīng)

對供應鏈、產品設計、制造流程及市場營銷產生了持續(xù)影響。企業(yè)

（尤其是大企業(yè)）要成功地捕捉市場變化，必定要走一條充滿機遇與

荊棘的路。我們從該公司獲得的啟示如下。

預期管理在公司每個層面都很重要。目標過高往往只會帶來失

望，與最終目標契合且有意義的短期結果比過高的目標更可取。

經(jīng)驗表明，在初期成立一個與公司其他部門分離的獨立團隊有頗

多好處。該獨立團隊可隨時獲取公司資源，助其取勝（如品牌、投資

資金、人才、銷售渠道）。

面對顛覆力量，企業(yè)文化需要隨之變革才能取得成功。只有高管

層由衷地支持變革，才能解決所有的潛在沖突，確保在成熟前能夠獲

得必要的資源。

雖說這些燈塔工廠已處第四次工業(yè)革命前沿，但企業(yè)轉型升級是

個永不停歇的過程，還有進一步提升的潛力。工廠的理想與現(xiàn)實之間

存在差異，尤其是新產品的上市速度最為明顯。例如，雖然有54%的燈

塔工廠認為上市速度很重要，但只有21%的工廠在這方面表現(xiàn)優(yōu)異，很

多工廠還需要不斷地提升新產品的上市速度。

2.燈塔工廠價值創(chuàng)造的路徑

燈塔工廠是“數(shù)字—智能化制造”和“全球化4.0”的示范者，它

們擁有第四次工業(yè)革命的所有必備特征。它們驗證了一個假設，即產

生價值驅動因素的全方位改進可以催生新的經(jīng)濟價值。這些驅動因素

包括：提高生產效率、提升敏捷性、加快產品上市速度、滿足客戶的

定制化需求和提升企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。改進傳統(tǒng)企業(yè)的生產系統(tǒng)、

創(chuàng)新設計價值鏈、打造具有顛覆潛力的新型商業(yè)模式等舉措都能創(chuàng)造

價值。

世界經(jīng)濟論壇指出了制造業(yè)先鋒在規(guī)劃未來時，可供選擇的兩條

擴展路徑。

一是生產系統(tǒng)創(chuàng)新（ProductionSystemInnovation）。通過卓

越的運營，旨在優(yōu)化生產系統(tǒng)，提高運營效率和質量指標，企業(yè)可以

擴大自身競爭優(yōu)勢。企業(yè)通常會在一個或幾個工廠先行試點，然后逐

步推廣。

二是端到端價值鏈創(chuàng)新（InnovationintheEnd-to-endValue

Chain）。燈塔工廠并非僅運用數(shù)字技術改善工廠的營運流程，更重要

的是能否有效達成以價值為導向、有效鏈接消費者與生產端的應用。

燈塔工廠應將創(chuàng)新部署到整個價值鏈中，通過推出新產品、新服務、

個性化定制、更小的批量或者更短的生產周期，為客戶提供全新或者

改良的價值主張。企業(yè)首先在某一個價值鏈上實施創(chuàng)新和轉型，然后

將其經(jīng)驗和能力逐步延伸至其他部門。

制造業(yè)的第四次工業(yè)革命成為經(jīng)濟增長新引擎，幫助我們以全新

的方式來學習和創(chuàng)造價值。只要領導層有遠見卓識，企業(yè)無論規(guī)模大

小，都可以踏上一場創(chuàng)新之旅，從數(shù)字—智能化轉型中獲益。若能本

著包容性的態(tài)度去善用技術，以打造一個更美好的世界，我們的社會

將會變得更強大、更清潔、更互聯(lián)。世界經(jīng)濟論壇對燈塔工廠的分析

頗具意義，為如何實現(xiàn)第四次工業(yè)革命的大規(guī)模部署指明了方向。這

些燈塔工廠的光芒可以刺透迷霧，照亮前路。

創(chuàng)新視點2

寶潔：成本領先型增長

仔細地觀察寶潔（Procter&Gamble）的拉科納工廠（RakonaPlant）

有助于我們深入了解深刻變革的制造環(huán)境。行業(yè)領先者可從這些細致

觀察中學習第四次工業(yè)革命的展開方式，了解其中蘊含的收益、機遇

和挑戰(zhàn)。拉科納工廠可以證明，利用第四次工業(yè)革命提高生產率，可

以從容面對不斷變化的客戶需求和不斷上升的市場競爭壓力。

1.工廠歷史

拉科納工廠距離布拉格（Prague）60千米，建成于1875年，是寶潔

歷史上第二悠久的工廠。每天，這里可以生產約400萬瓶洗碗液、洗碗

粉和織物增強劑。在2010年至2013年，隨著人們對洗滌產品的需求從干

粉轉向液體，寶潔的銷售額大幅下滑。面對這一挑戰(zhàn)，該工廠啟動了

一個大幅壓縮成本的新項目。該項目實施后，這座工廠的成本不斷降

低，需求卻逐漸攀升