《工業(yè)數(shù)字化∕智能化白皮書（2023）》

工業(yè)數(shù)字化/智能化

2030

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

摘要

回顧過往，自18世紀(jì)中期工業(yè)革命以穩(wěn)型行業(yè)五組行業(yè)畫像。各組畫像之間的數(shù)

來，人類邁入工業(yè)社會(huì)。在工業(yè)革命的歷次字化進(jìn)程、發(fā)展訴求以及未來方向均存在顯

浪潮中，伴隨著人類不斷的發(fā)明創(chuàng)造和管理著差異。

革新，人們不斷改進(jìn)生產(chǎn)方式、降低成本、結(jié)合行業(yè)實(shí)踐，參考GB/T40647-2021

提高效率，隨之而來是人們的生活、物質(zhì)、《智能制造系統(tǒng)架構(gòu)》，我們系統(tǒng)梳理了

文化、教育等方方面面的改變，人與人、人20個(gè)高價(jià)值的工業(yè)數(shù)字化場景：生命周期維

與社會(huì)、人與自然的關(guān)系也得以重塑。站在度，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提出了產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)，生

2023年的今天，工業(yè)的革新仍然是充滿生產(chǎn)環(huán)節(jié)提出了智能排產(chǎn)與動(dòng)態(tài)調(diào)度等，物流

命力和想象力的議題。而數(shù)字化技術(shù)的迅速環(huán)節(jié)提出了自動(dòng)化倉儲(chǔ)與物流配送等；系統(tǒng)

發(fā)展，更是為工業(yè)注入了新鮮血液和源源動(dòng)層級維度，在設(shè)備層，提出了智能機(jī)器與人

力。如何通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型撬動(dòng)更大價(jià)值，成員協(xié)同，在單元層提出了工業(yè)裝備集成協(xié)同

為這個(gè)時(shí)代每一個(gè)工業(yè)企業(yè)的必答題?？刂疲趨f(xié)同層面提出了供應(yīng)鏈可視化與信

憧憬未來，白皮書提出IMAGINE作為息協(xié)同；智能特征維度，在互聯(lián)互通層提出

工業(yè)2030愿景，即虛實(shí)融合（Interactive了設(shè)計(jì)與工藝一體化協(xié)同；在新興業(yè)態(tài)維度

betweenphysicalandvirtualworlds）、提出了C2M產(chǎn)品個(gè)性化定制和云工廠共享制

大規(guī)模定制化（Mass-customization）、靈造等。這些場景將成為未來5-10年內(nèi)工業(yè)企

活適應(yīng)變化（Agilityandadaptiveness）、業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型部署重點(diǎn)，也將驅(qū)動(dòng)一系列

可靠互信（Guaranteedtrust）、體面工關(guān)鍵使能技術(shù)的迭代更新，值得工業(yè)企業(yè)和

作（Idealjobs）、自然友好（Nature-數(shù)字化解決方案提供商關(guān)注。

friendly）、生態(tài)共榮（Ecosystembased）基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施架構(gòu)，我們提出設(shè)

的。而要實(shí)現(xiàn)這些美好的愿景，數(shù)字技術(shù)將備、邊緣、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)四個(gè)層級的工業(yè)數(shù)字

會(huì)是關(guān)鍵的基礎(chǔ)底座。化價(jià)值棧，工業(yè)數(shù)據(jù)貫穿各個(gè)層級，并依靠

為了清晰刻畫工業(yè)數(shù)字化的當(dāng)前進(jìn)展，工業(yè)裝備、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字空

白皮書通過4個(gè)維度、21個(gè)細(xì)項(xiàng)指標(biāo)的工業(yè)間與物理世界的深度融合，構(gòu)建數(shù)據(jù)優(yōu)化閉

數(shù)字化指數(shù)評估模型，以中國工業(yè)企業(yè)為樣環(huán)，驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。工業(yè)裝備、工業(yè)

本，評估發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、汽車、航空航天、石網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)軟件、工業(yè)數(shù)據(jù)四大要素是工業(yè)

油化工行業(yè)整體數(shù)字化水平最高；采礦、建企業(yè)部署數(shù)字化場景的重要支撐，基于此，

筑材料、輕工、紡織與服裝等行業(yè)相對落白皮書提出工業(yè)“新四化”作為四個(gè)要素的

后。在數(shù)字化指數(shù)的基礎(chǔ)上，我們又一進(jìn)步發(fā)展趨勢，期望推動(dòng)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

疊加考慮各行業(yè)的盈利能力，從這兩個(gè)維度一是工業(yè)裝備數(shù)字化。工業(yè)裝備作為執(zhí)

出發(fā)，將16個(gè)子行業(yè)劃分為了引領(lǐng)型行業(yè)、行作業(yè)的工具，是工業(yè)企業(yè)提質(zhì)增效的基礎(chǔ)

敏捷型行業(yè)、前瞻型行業(yè)、謹(jǐn)慎型行業(yè)、沉和關(guān)鍵。當(dāng)前大量制造裝備存在未聯(lián)網(wǎng)、無

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工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

法實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、交互方式傳統(tǒng)、作業(yè)執(zhí)行其他工業(yè)界伙伴需要凝聚力量，探索理念創(chuàng)

程序化、固定化等問題，難以勝任未來更加新與模式變革，循序漸進(jìn)推動(dòng)工業(yè)軟件上

柔性、敏捷、高效的生產(chǎn)作業(yè)要求。而要推云，真正從“用軟件”過渡到“用服務(wù)”。

動(dòng)傳統(tǒng)設(shè)備裝備邁向數(shù)字化裝備、乃至智能四是工業(yè)數(shù)據(jù)價(jià)值化。數(shù)據(jù)已日益成為

化裝備，發(fā)展操作系統(tǒng)、工業(yè)芯片、邊緣智企業(yè)關(guān)鍵資產(chǎn)和生產(chǎn)力，海量、實(shí)時(shí)、多源

能是關(guān)鍵路徑。的工業(yè)數(shù)據(jù)是工業(yè)企業(yè)開展深度分析、價(jià)值

二是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)全連接。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)挖掘的寶貴資產(chǎn)。然而，工業(yè)數(shù)據(jù)的高效采

據(jù)傳輸?shù)拿浇?，廣泛連接著工業(yè)的研產(chǎn)供銷集、集成打通、價(jià)值挖掘與安全合規(guī)，是工

服全價(jià)值鏈以及生產(chǎn)的人機(jī)料法環(huán)等要素，業(yè)界共同面臨的挑戰(zhàn)。破舊立新，工業(yè)企業(yè)

支撐高穩(wěn)定高可靠的數(shù)據(jù)交互、連續(xù)不間斷的數(shù)據(jù)治理和應(yīng)用需要在空間維、時(shí)間維兩

的生產(chǎn)活動(dòng)、柔性靈活的生產(chǎn)模式。當(dāng)前大個(gè)維度充分延展，才能在更大范圍內(nèi)釋放價(jià)

部分工廠已實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可滿足辦公值。

和基礎(chǔ)生產(chǎn)活動(dòng)需求；但面向數(shù)字化場景的基于工業(yè)“新四化”的研判，白皮書進(jìn)

拓寬和升級，工業(yè)企業(yè)對更高移動(dòng)性能、更一步提出了“工業(yè)智能體”參考架構(gòu)，作為

高確定性、更低時(shí)延、更大帶寬的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)企業(yè)開展數(shù)字化規(guī)劃和落地部署的指

需求逐漸迫切，面向未來，針對移動(dòng)性和確引。工業(yè)智能體具體包括工業(yè)軟件、工業(yè)云

定性兩大類需求，工業(yè)企業(yè)需要加快打造性底座、工業(yè)邊緣引擎、數(shù)字工業(yè)裝備、先進(jìn)

能卓越、架構(gòu)精簡、安全可靠的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)數(shù)據(jù)以及端到端安全等全要

實(shí)現(xiàn)泛在連接、一網(wǎng)到底、智能運(yùn)維、安全素：工業(yè)軟件作為“大腦”，工業(yè)云底座作

韌性的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。為“心臟”，工業(yè)邊緣引擎、數(shù)字工業(yè)裝備

三是工業(yè)軟件云化。工業(yè)軟件發(fā)揮著數(shù)作為“四肢”，先進(jìn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)作為貫通全身

據(jù)匯聚、分析、決策、反饋的關(guān)鍵作用?；氐摹吧窠?jīng)”，工業(yè)數(shù)據(jù)作為無處不在、流

首過去，傳統(tǒng)工業(yè)軟件為工業(yè)企業(yè)提供了極動(dòng)的“血液”，端到端安全作為“免疫系

大便利，幫助眾多工業(yè)企業(yè)邁出了數(shù)字化轉(zhuǎn)統(tǒng)”。白皮書的最后以煤礦行業(yè)為例，闡述

型的第一步；然而面向未來，傳統(tǒng)工業(yè)軟件了在工業(yè)智能體參考架構(gòu)指導(dǎo)下的實(shí)踐應(yīng)

本地化部署、軟件系統(tǒng)異構(gòu)、工業(yè)知識(shí)封用。

閉、購買授權(quán)等模式，給工業(yè)企業(yè)帶來系統(tǒng)工業(yè)的未來將是萬象更新、蒸蒸日上

間集成打通成本高昂、動(dòng)態(tài)配置彈性不足以的。面向2030年“IMAGINE”的未來工業(yè)

及買方鎖定等問題；工業(yè)軟件開發(fā)者也面臨愿景，我們倡議業(yè)界共同攜手，加快推進(jìn)工

工業(yè)知識(shí)沉淀的壁壘：難以迸發(fā)創(chuàng)新活力的業(yè)“新四化”，打造工業(yè)智能體，共同邁向

問題。因此，工業(yè)企業(yè)、工業(yè)軟件開發(fā)者及2030智能世界。

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工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

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工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

目錄

序言1

摘要6

第一章未來工業(yè)展望10

第二章工業(yè)數(shù)字化的當(dāng)前進(jìn)程16

第三章行業(yè)共性需求與價(jià)值場景21

第四章產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢33

4.1工業(yè)裝備數(shù)字化37

4.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)全連接44

4.3工業(yè)軟件云化54

4.4工業(yè)數(shù)據(jù)價(jià)值化60

第五章工業(yè)智能體架構(gòu)與實(shí)踐70

5.1參考架構(gòu)71

5.2實(shí)踐應(yīng)用72

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第一章

未來工業(yè)展望

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工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

1.1全球主要國家持續(xù)布局能制造和服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)型，推進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化

工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，從而全面發(fā)展中國式現(xiàn)代化。

可見，各國都將工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型視為增長

放眼世界，中國、美國、德國、日本等主的“新動(dòng)能”，期待工業(yè)企業(yè)探索傳統(tǒng)制造升

要工業(yè)國家均出臺(tái)國家頂層戰(zhàn)略，加快推動(dòng)工級、全新生產(chǎn)模式乃至商業(yè)范式的創(chuàng)新。

業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，強(qiáng)化工業(yè)核心競爭力，構(gòu)筑新在新時(shí)代的征程中，中國式現(xiàn)代化是強(qiáng)

競爭優(yōu)勢。國建設(shè)、民族復(fù)興的唯一正確道路，而新型工

美國多年來持續(xù)并強(qiáng)化布局先進(jìn)制造業(yè)，業(yè)化則是推動(dòng)中國式現(xiàn)代化的關(guān)鍵手段。通

在2011年發(fā)布《先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃》、過實(shí)施新型工業(yè)化戰(zhàn)略，促進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)

2012年提出《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃》、升級，加速傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造和服務(wù)型制

2014年成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）、2018年造的轉(zhuǎn)型，我們將推進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，從而

提出《關(guān)鍵與新興技術(shù)國家戰(zhàn)略》，為加快全面發(fā)展中國式現(xiàn)代化。新型工業(yè)化包含新的

數(shù)字化技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，在2020年更新內(nèi)涵與特征，把握新型工業(yè)化的要求，加速工

《關(guān)鍵和新興技術(shù)清單》、2021年提出《無業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，便是實(shí)現(xiàn)工業(yè)高端化的重要基

盡前沿法案》并將IIC更名工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟、礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化的關(guān)鍵路徑以及實(shí)現(xiàn)工業(yè)

2022年發(fā)布《2022國家先進(jìn)制造業(yè)戰(zhàn)略》，綠色化的主要抓手。

試圖通過先進(jìn)制造技術(shù)的突破引領(lǐng)工業(yè)數(shù)字化

發(fā)展，持續(xù)擴(kuò)大工業(yè)領(lǐng)域的核心競爭優(yōu)勢。

德國率先提出工業(yè)4.0概念，在2010年1.2工業(yè)數(shù)字化的愿景

提出《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》、2014年發(fā)布《高過去的數(shù)十年里，工業(yè)企業(yè)一直在努力

技術(shù)戰(zhàn)略2025》、2016年發(fā)布《數(shù)字戰(zhàn)略通過各種方式提高效率和降低成本。傳統(tǒng)方法

2025》，為持續(xù)擴(kuò)展人工智能等數(shù)字化技術(shù)包括精益管理、本地化生產(chǎn)和自動(dòng)化、信息

領(lǐng)域，在2019年發(fā)布《工業(yè)戰(zhàn)略2030》和化等，然而這些傳統(tǒng)手段具有一定局限性。如

《人工智能戰(zhàn)略》修訂版、2021年發(fā)布《德今，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)領(lǐng)域帶來了更多可

國新數(shù)字化戰(zhàn)略》。能性。每個(gè)工業(yè)企業(yè)都面臨著如何通過數(shù)字化

日本更強(qiáng)調(diào)打造數(shù)字基礎(chǔ)，2015年成轉(zhuǎn)型來釋放更大價(jià)值的緊迫問題。

立日本價(jià)值鏈促進(jìn)會(huì)（IVI）、2017年提出在數(shù)字技術(shù)的影響下，未來工業(yè)將怎樣發(fā)

《“互聯(lián)產(chǎn)業(yè)”東京倡議2017》、2018年發(fā)展呢？要思考這個(gè)問題，我們還需回到工業(yè)本

布《通過數(shù)據(jù)促進(jìn)價(jià)值創(chuàng)造的數(shù)據(jù)管理方法和質(zhì)。工業(yè)是產(chǎn)出提升人類生活水平所需工具/

架構(gòu)》，為進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)應(yīng)用、推進(jìn)互聯(lián)物質(zhì)的過程。但生產(chǎn)過程不是目的，擁有產(chǎn)品

工業(yè)，2018年提出《數(shù)字治理守則》、2020也不是目的，人們購買并使用生產(chǎn)出的產(chǎn)品成

年提出《制造業(yè)白皮書2020》、2021年提出果，滿足工作和生活需求，才是工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)

《第六期科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新基本計(jì)劃》、2022的價(jià)值。

年提出《制造業(yè)白皮書2022》。如果我們以終為始，透過本質(zhì)看未來工

中國在2015、2016年分別提出了“智能業(yè)，那么在將來的理想情況下，隨著供應(yīng)側(cè)能

制造”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)目標(biāo)，在新時(shí)代力的發(fā)展，工業(yè)將從產(chǎn)品的生產(chǎn)供給不斷延伸

的征程中，又提出了新型工業(yè)化的新內(nèi)涵，促邊界，最終發(fā)展成能夠主動(dòng)感知并滿足客戶需

進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級，加速傳統(tǒng)制造業(yè)向智求，提供一體化方案，實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造的形態(tài)。

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工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

模式將從供應(yīng)推動(dòng)式變?yōu)樾枨罄瓌?dòng)式；交付形技術(shù)將把我們從重復(fù)性、危險(xiǎn)性崗位中釋放，

式將從賣產(chǎn)品變?yōu)橘u服務(wù)；需求側(cè)角色從購更多的人在機(jī)器人的輔助下可以擁有安全及體

買者、接受者變?yōu)楫a(chǎn)品的共同定義者；供應(yīng)側(cè)面的工作，更多的精力可以投入到具有創(chuàng)造力

角色從產(chǎn)品的提供者變?yōu)闈M足需求的價(jià)值創(chuàng)造和趣味性的工作中；離開辦公室，智能汽車、

者；產(chǎn)業(yè)鏈分工從清晰的上下游分工變?yōu)榫o密智能飛機(jī)、智能輪船會(huì)給我們帶來智慧化、共

合作共創(chuàng)，以實(shí)現(xiàn)整體產(chǎn)出的價(jià)值最大化。享化的第三空間，讓我們擁有便捷、安全的出

憧憬2030年的世界，未來工業(yè)將改變我行體驗(yàn)；當(dāng)我們需要購物時(shí)，我們會(huì)以低廉的

們的生活方式和社會(huì)組織形態(tài)，將人類帶入更價(jià)格買到大規(guī)模定制化生產(chǎn)的獨(dú)一無二專屬于

加美好的生活。建筑業(yè)將完成工業(yè)化，各類建我們的服裝、家居、電器。其它標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品

筑在工廠完成標(biāo)準(zhǔn)化模塊的制造，在現(xiàn)場快速都會(huì)被自動(dòng)補(bǔ)貨進(jìn)入我們的冰箱、櫥柜和儲(chǔ)藏

完成組裝，建設(shè)周期顯著縮短，建筑質(zhì)量明顯室；未來的工業(yè)，還會(huì)給我們帶來普惠的、一

提高。在建筑內(nèi)生活的我們將擁有解放雙手、人一策的、定制化的教育和醫(yī)療服務(wù)。當(dāng)然，

雙眼，無處不在的私人助理，它們能夠感知我未來工業(yè)還會(huì)為我們帶來清新的空氣、潔凈的

們的需求并指揮智能家居產(chǎn)品執(zhí)行，讓我們擁水和美麗的藍(lán)天。

有舒適的家居生活；走出家庭，AI、機(jī)器人等

展望2030年，我們認(rèn)為未來工業(yè)應(yīng)是IMAGINE的，即虛實(shí)融合、大規(guī)模定制化、靈活適應(yīng)

變化、可靠互信、體面工作、自然友好、生態(tài)共榮的。(圖1-1:2030年工業(yè)展望)

IMAGINEtheFutureofIndustry

AgilityandGuaranteedIdealjobs

trust

Mass-adaptivenessNature-

customization靈活適應(yīng)變化可靠互信體面工作friendly

大規(guī)模定制化

Interactive自然友好Ecosystem

betweenphysicalbased

andvirtualworlds

生態(tài)共榮

虛實(shí)融合

數(shù)字化技術(shù)是關(guān)鍵底座

圖1-1:2030年工業(yè)展望

12

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

1.2.1虛實(shí)融合加速制造系統(tǒng)和消費(fèi)系統(tǒng)的打通，通過

Interactivebetweenphysicaland客戶需求驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)，生產(chǎn)制造和交付服

virtualworlds（虛實(shí)融合）。物理空間和數(shù)務(wù)，以規(guī)?；a(chǎn)滿足個(gè)性化需求，進(jìn)而獲

字空間實(shí)時(shí)映射、全面互聯(lián)、深度協(xié)同。構(gòu)得更高的產(chǎn)品溢價(jià)，帶動(dòng)制造系統(tǒng)從追求規(guī)

建愈加完善的DigitalTwin，在虛擬世界中進(jìn)模經(jīng)濟(jì)價(jià)值到追求范圍經(jīng)濟(jì)價(jià)值的深刻變

行模擬仿真，不斷優(yōu)化，并指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)世界的革。

行動(dòng)。一是客戶需求驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)。依

隨著智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、實(shí)時(shí)托產(chǎn)品模塊庫、設(shè)計(jì)知識(shí)庫或者配置規(guī)則庫

建模與仿真、VR/AR等技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，使得等，能夠基于客戶需求靈活配置、調(diào)整和組

工業(yè)領(lǐng)域能夠在虛擬空間中對物理世界進(jìn)行合產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊，快速獲得滿足客戶個(gè)性化

高精度建模和實(shí)時(shí)仿真分析，采用數(shù)字模型需求的定制設(shè)計(jì)方案。

代替物理實(shí)體開展驗(yàn)證分析和預(yù)測優(yōu)化，進(jìn)二是規(guī)模化定制生產(chǎn)。通過全生產(chǎn)流程

而獲得較優(yōu)結(jié)果或決策來指導(dǎo)實(shí)際工業(yè)生的數(shù)據(jù)打通，制造系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品匹

產(chǎn)。配個(gè)性化訂單狀態(tài)，并適配訂單個(gè)性化設(shè)計(jì)

一是基于數(shù)字樣機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)需求，組織制造資源，執(zhí)行生產(chǎn)作業(yè)、物料

化。通過建立多學(xué)科、多物理量、多尺度的產(chǎn)配送和質(zhì)量檢測等，完成個(gè)性化產(chǎn)品的定制

品數(shù)字樣機(jī)，在虛擬空間中完成設(shè)計(jì)方案的仿生產(chǎn)。

真分析，功能、性能測試驗(yàn)證，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)三是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化服務(wù)。依托具備

化以及可制造性分析等，加速設(shè)計(jì)迭代。感知、傳輸、分析和優(yōu)化的智能產(chǎn)品，通過

二是基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)過程監(jiān)控與優(yōu)采集、傳輸、建模和分析用戶數(shù)據(jù)，挖掘客

化。通過構(gòu)建裝備、產(chǎn)線、車間、工廠等不戶服務(wù)需求，進(jìn)而開發(fā)滿足個(gè)性化需求的增

同層級的生產(chǎn)數(shù)字孿生模型，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值服務(wù)，提升產(chǎn)品消費(fèi)體驗(yàn)。

采集和分析，在數(shù)字空間中實(shí)時(shí)映射真實(shí)生

產(chǎn)制造過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝仿真分析、虛擬1.2.3靈活適應(yīng)變化

調(diào)試、資源調(diào)度優(yōu)化、過程優(yōu)化等。Agilityandadaptiveness（靈活適應(yīng)

三是基于產(chǎn)品數(shù)字孿生的智能運(yùn)維。通變化）。供應(yīng)側(cè)需持續(xù)強(qiáng)化敏捷響應(yīng)、快速

過構(gòu)建產(chǎn)品數(shù)字孿生模型，通過實(shí)時(shí)采集來交付能力，滿足多品種、小批量、短交期需

分析產(chǎn)品運(yùn)行、工況和環(huán)境數(shù)據(jù)，監(jiān)控物理求。此外，應(yīng)對當(dāng)今愈加多變的世界，工業(yè)

產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)，以及進(jìn)行功能、性能衰減分企業(yè)應(yīng)構(gòu)建應(yīng)對地緣政治、自然災(zāi)害、疫情

析，從而對產(chǎn)品效能分析、壽命預(yù)測、故障等不可控風(fēng)險(xiǎn)的管理及調(diào)整能力。

診斷等提供分析決策支持。數(shù)字技術(shù)加速傳統(tǒng)制造體系走向具備自

感知、自分析、自決策和自執(zhí)行的新型制造

1.2.2大規(guī)模定制化系統(tǒng)。新型制造系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、精準(zhǔn)掌控調(diào)

Mass-customization（大規(guī)模定制化）。整制造過程，自適應(yīng)內(nèi)外部環(huán)境和需求變

以硬件為核心競爭力的產(chǎn)品逐漸被以“產(chǎn)品化，將原來由人主導(dǎo)的柔性、敏捷制造轉(zhuǎn)化

+”為代表的個(gè)性化體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)所取代。供應(yīng)側(cè)為更具有智能特征，其程度、范圍均達(dá)到更

感知、收集消費(fèi)者需求，并有能力低成本高高水平的柔性、敏捷制造。

效的輸出定制化產(chǎn)品或方案。一是柔性、動(dòng)態(tài)資源配置與調(diào)度。泛在

13

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

連接各類生產(chǎn)資源，實(shí)時(shí)感知生產(chǎn)要素狀比較，碳排放趨勢分析、管控優(yōu)化以及碳足

態(tài)，基于外部需求和內(nèi)部生產(chǎn)狀態(tài)，制定生跡追蹤等。

產(chǎn)計(jì)劃、車間排產(chǎn)等，并根據(jù)訂單狀態(tài)和異

常擾動(dòng)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整計(jì)劃排程，調(diào)度生產(chǎn)1.2.5體面工作

資源，快速響應(yīng)變化。Idealjobs（體面工作）。人工與機(jī)器將

二是柔性化、自適應(yīng)生產(chǎn)作業(yè)。依托柔實(shí)現(xiàn)高效分工，各取所長、緊密配合，將人

性可重構(gòu)產(chǎn)線、柔性工裝夾具和柔性線上物流類從重復(fù)性工作中解放出來，把人的精力釋

搬運(yùn)系統(tǒng)，能夠自適應(yīng)響應(yīng)訂單、計(jì)劃、物放到更需要?jiǎng)?chuàng)造性、判斷力、溝通力的崗位

料、工藝等變化開展生產(chǎn)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)內(nèi)容上。工作環(huán)境的安全性也將得到有力保障。

差異的多品種多批量定制產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)。原有工業(yè)機(jī)器人只能用于標(biāo)準(zhǔn)化重復(fù)性

作業(yè)場景，通過智能化升級實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自

1.2.4可靠互信感知、自分析、自決策能力，能夠像人一樣

Guaranteedtrust（可靠互信）。在不柔性適應(yīng)更多復(fù)雜工作場景，可推動(dòng)在更多

遠(yuǎn)的將來，質(zhì)量等關(guān)鍵信息全面可追溯為基場景、更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人。

本的要求，在此之上供應(yīng)鏈安全韌性、上下一是加快勞動(dòng)力走向知識(shí)型。機(jī)器換人

游緊密協(xié)同也是不可或缺的關(guān)鍵能力。社會(huì)削減大量低技能水平、重復(fù)性勞動(dòng)崗位，智

對產(chǎn)品供應(yīng)鏈責(zé)任、全生命周期碳排放等信能化企業(yè)內(nèi)部保留下來的將是既懂OT也懂IT

息透明公開的期待將促進(jìn)企業(yè)切實(shí)地承擔(dān)社的復(fù)合型員工，員工整體素質(zhì)能力水平顯著

會(huì)責(zé)任。提升，將推動(dòng)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)從低水平員工密集

數(shù)字技術(shù)應(yīng)用加速全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的“正三角”走向高水平員工密集的“倒三

的互聯(lián)互通，進(jìn)而推動(dòng)訂單、計(jì)劃、生產(chǎn)、角”。

質(zhì)量以及碳排放等數(shù)據(jù)的共性協(xié)同，進(jìn)而推二是創(chuàng)造大量高技術(shù)、高價(jià)值工作。算

動(dòng)全流程的質(zhì)量追溯，全供應(yīng)鏈條的高效協(xié)法設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)建模、裝備調(diào)試等對專業(yè)能力

同與風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)以及全鏈條的碳排放管理等全要求較高的新興崗位持續(xù)涌現(xiàn)，掌握數(shù)字技

局性、系統(tǒng)性優(yōu)化。能的勞動(dòng)者成為就業(yè)市場新增量，企業(yè)用工

一是全流程質(zhì)量追溯。全面匯聚設(shè)計(jì)、數(shù)量不降反增。

工藝、采購、生產(chǎn)、交付和運(yùn)維全生命周期

產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)包，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量1.2.6自然友好

履歷，支持全生命周期質(zhì)量改善活動(dòng)。Nature-friendly（自然友好）。除關(guān)注

二是彈性、韌性供應(yīng)鏈系統(tǒng)。廣泛連接工廠日常運(yùn)營能耗及污染排放外，工業(yè)企業(yè)

上游基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵零件供應(yīng)企業(yè)，下游倉將從產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)即考慮全生命周期碳排放。

儲(chǔ)、物流服務(wù)商，實(shí)時(shí)感知采購供應(yīng)、物流循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式將得以發(fā)展。

配送狀態(tài)，分析和預(yù)警供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而快應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、工業(yè)互聯(lián)

速響應(yīng)供應(yīng)鏈交付異常。網(wǎng)等提升工廠能耗、排放、污染、安全等管控

三是全鏈條碳資產(chǎn)管理。通過采集和匯能力，探索從根本上解決生產(chǎn)全流程安全、節(jié)

聚原料、能源、物流、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈等全價(jià)能、減排等問題，逐步邁向綠色制造、綠色工

值鏈條的碳排放數(shù)據(jù)，依托全生命周期環(huán)境廠和綠色供應(yīng)鏈，加快制造業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型，創(chuàng)

負(fù)荷評價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)全流程碳排放分布可視造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

14

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

一是全流程能耗監(jiān)測與優(yōu)化?；跀?shù)字和產(chǎn)品等要素連接起來，打通全要素、全價(jià)

傳感、智能儀表、5G等實(shí)時(shí)采集多能源介值鏈和全產(chǎn)業(yè)鏈的“信息孤島”，使數(shù)據(jù)能

質(zhì)的消耗數(shù)據(jù)，構(gòu)建多介質(zhì)能耗分析模型，夠在不同系統(tǒng)、不同業(yè)務(wù)和不同企業(yè)之間高

預(yù)測多種能源介質(zhì)的消耗需求，分析影響能效流動(dòng)。

源效率的相關(guān)因素，進(jìn)而可視化展示能耗數(shù)一是全產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化。依托

據(jù)，開展能源計(jì)劃優(yōu)化、平衡調(diào)度和高能耗跨企業(yè)信息系統(tǒng)集成或構(gòu)建供應(yīng)鏈協(xié)同平

設(shè)備能效優(yōu)化等。臺(tái)，打造供應(yīng)鏈協(xié)作入口，連接融合采購、

二是多污染源監(jiān)測與優(yōu)化。依托污染物庫存、物流、銷售等前后端的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)，

監(jiān)測儀表，采集生產(chǎn)全過程多種污染物排放實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的供應(yīng)鏈集成優(yōu)化，提升內(nèi)外

數(shù)據(jù)，建立多維度環(huán)保質(zhì)量分析和評價(jià)模部整體協(xié)作效能。

型，實(shí)現(xiàn)排放數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控，污染物超限二是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造?；谌?、全

排放預(yù)警與控制，污染物溯源分析，以及環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)跨地

?？刂撇呗詢?yōu)化等。域、跨行業(yè)和跨領(lǐng)域的信息流轉(zhuǎn)和業(yè)務(wù)協(xié)

同，制造資源配置沖破企業(yè)、地域邊界束

1.2.7生態(tài)共榮縛，在產(chǎn)業(yè)層面實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)，進(jìn)而影響產(chǎn)

Ecosystembased（生態(tài)共榮）。產(chǎn)業(yè)、業(yè)的空間布局。

供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)緊密合作將成為競爭力提升的三是平臺(tái)化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。具有社會(huì)

剛需，工廠四壁的邊界將被打破，鼓勵(lì)信息資源分配和生產(chǎn)活動(dòng)組織功能的平臺(tái)，能夠

共享，以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)效率最大化。支撐大量企業(yè)以平臺(tái)為紐帶開展互補(bǔ)合作，

網(wǎng)絡(luò)使得制造系統(tǒng)可以不斷超越時(shí)空的實(shí)現(xiàn)互利共贏，在工業(yè)領(lǐng)域打造平臺(tái)經(jīng)濟(jì)屬

限制進(jìn)行更廣泛的連接，將人、設(shè)備、系統(tǒng)性的生態(tài)體系。

15

第二章

工業(yè)數(shù)字化的當(dāng)前進(jìn)程

16

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

數(shù)字化轉(zhuǎn)型在過去10年中一直是企業(yè)的關(guān)鍵議程之一，但不同行業(yè)之間的數(shù)字化進(jìn)程有顯

著差異。根據(jù)華為2021年發(fā)布的《戰(zhàn)略到執(zhí)行、實(shí)踐到卓越》報(bào)告中的評估，工業(yè)處于數(shù)字化

進(jìn)程的第二波次，處于轉(zhuǎn)型追隨者的位置。（圖2-1:各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型波次）

各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程波次

轉(zhuǎn)型潛力股轉(zhuǎn)型追隨者數(shù)字開拓者

行業(yè)增加值占比1)[%]

14

制造

房地產(chǎn)支柱型

12政務(wù)工業(yè)

能源電力

10

專業(yè)服務(wù)信息密集型

8

醫(yī)療教育

屬地性行業(yè)金融保險(xiǎn)

信息通訊

6交通物流消費(fèi)與服務(wù)

建筑零售

4

休閑文娛

酒店餐飲

2

農(nóng)業(yè)油氣采礦

行業(yè)數(shù)字化進(jìn)程指數(shù)

0

05101520253035404550556065707580

圖2-1:各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型波次

插圖注釋：

1)資料來源：2021年華為《數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從戰(zhàn)略到執(zhí)行》；羅蘭貝格

很多工業(yè)企業(yè)大多流程復(fù)雜、資產(chǎn)重，20171）和智能制造重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，在本白皮書中

變革包袱大，其轉(zhuǎn)型進(jìn)程雖不及與數(shù)字化親將工業(yè)劃分為16個(gè)子行業(yè)進(jìn)行分析，評估中

和度更高的信息密集型行業(yè)，但其希望通過國工業(yè)各子行業(yè)的數(shù)字化指數(shù)。

數(shù)字化提升競爭的訴求強(qiáng)、應(yīng)用場景豐富，以可觀測、易評價(jià)、可量化為原則，我

想象空間巨大。們從工業(yè)產(chǎn)品的全生命周期出發(fā)，制定研發(fā)

同時(shí)，工業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V，子行業(yè)眾多，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、倉儲(chǔ)物流、商業(yè)運(yùn)營四大

為明確工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的具體進(jìn)程，我們維度、包含21細(xì)項(xiàng)指標(biāo)的評估模型2。（圖

參考《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》1（GB/T4754-2-2工業(yè)數(shù)字化指數(shù)評估模型）

1中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，由中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2017

年發(fā)布，2019年修訂

2模型中的指標(biāo)參考中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院《智能制造發(fā)展指數(shù)報(bào)告2021》中的公開指標(biāo)

17

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

數(shù)字化指數(shù)評估模型

研發(fā)

1數(shù)字化設(shè)計(jì)2數(shù)字化仿真

A設(shè)計(jì)

設(shè)備相關(guān)質(zhì)量相關(guān)計(jì)劃相關(guān)

3設(shè)備數(shù)字化率7生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集10生產(chǎn)過程可視化

生產(chǎn)4設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率8關(guān)鍵工序在線檢測11應(yīng)用高級排產(chǎn)系統(tǒng)

B管理5自動(dòng)物流設(shè)備應(yīng)用率9全流程質(zhì)量追溯12作業(yè)文件自動(dòng)下發(fā)

6設(shè)備預(yù)測性維護(hù)

環(huán)境相關(guān)13能源管理平臺(tái)應(yīng)用率14碳排放統(tǒng)計(jì)

倉儲(chǔ)15基于標(biāo)識(shí)的物料管理17基于生產(chǎn)需求的精準(zhǔn)配送

C物流16倉庫管理系統(tǒng)應(yīng)用

商業(yè)18產(chǎn)品個(gè)性化定制平臺(tái)20大數(shù)據(jù)平臺(tái)

D運(yùn)營19供應(yīng)商信息協(xié)同21電子商務(wù)平臺(tái)應(yīng)用率

圖2-2:工業(yè)數(shù)字化指數(shù)評估模型

數(shù)據(jù)來源方面，行業(yè)均值參考了中國智能化供應(yīng)商專家獲取各指標(biāo)評分，并交叉驗(yàn)證。

制造評估評價(jià)公共服務(wù)平臺(tái)截至2021年12月從結(jié)果來看，半導(dǎo)體、汽車、航空航

的數(shù)據(jù)，覆蓋中國31個(gè)省市自治區(qū)的2萬余家天、石油化工行業(yè)整體數(shù)字化水平最高；采

工業(yè)企業(yè)的智能制造能力成熟度診斷數(shù)據(jù)3；礦、建筑材料、輕工、紡織與服裝相對落

各細(xì)分行業(yè)數(shù)據(jù)在行業(yè)均值的基礎(chǔ)上，以調(diào)后。（圖2-316個(gè)行業(yè)工業(yè)數(shù)字化指數(shù)評估

研、訪談方式，分別從行業(yè)內(nèi)專家、工業(yè)數(shù)字結(jié)果）

各行業(yè)數(shù)字化指數(shù)

63

56

46

4341

3938

272625

2019

141414

10

半導(dǎo)體汽車航空航天石油化工軌道交通公共事業(yè)3C食品與醫(yī)藥鋼鐵有色金屬機(jī)械和設(shè)備船舶采礦建筑材料輕工紡織與服裝

及家電

圖2-3:16個(gè)行業(yè)工業(yè)數(shù)字化指數(shù)評估結(jié)果

3參考中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院《智能制造發(fā)展指數(shù)報(bào)告2021》

18

工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

從細(xì)項(xiàng)指標(biāo)分?jǐn)?shù)看，數(shù)字化設(shè)計(jì)、設(shè)備數(shù)字化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的整體水平較高，是企

業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)場景和能力。（圖2-416個(gè)行業(yè)工業(yè)數(shù)字化指數(shù)評估細(xì)項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果）

半導(dǎo)體汽車航空航天石油化工軌道交通公共事業(yè)3C食品與醫(yī)藥鋼鐵有色金屬機(jī)械和設(shè)備船舶采礦建筑材料輕工紡織與服裝

16個(gè)及家電

行業(yè)

均值

研發(fā)設(shè)計(jì)

1數(shù)字化設(shè)計(jì)55

2數(shù)字化仿真30

3設(shè)備數(shù)字化率58

4設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率29

5自動(dòng)物流設(shè)備應(yīng)用率24

6設(shè)備預(yù)測性維護(hù)12

生產(chǎn)作業(yè)7生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集40

8關(guān)鍵工序質(zhì)量在線檢測22

9全流程質(zhì)量追溯17

10生產(chǎn)過程可視化28

11應(yīng)用高級排產(chǎn)系統(tǒng)10

12作業(yè)文件自動(dòng)下發(fā)30

13能源管理平臺(tái)應(yīng)用率26

14碳排放統(tǒng)計(jì)23

倉儲(chǔ)配送

15基于標(biāo)識(shí)的物料管理28

16倉庫管理系統(tǒng)應(yīng)用30

17基于生產(chǎn)需求的精準(zhǔn)配送10

商業(yè)運(yùn)營18產(chǎn)品個(gè)性化定制平臺(tái)9

19供應(yīng)商信息協(xié)同13

20大數(shù)據(jù)分析與精準(zhǔn)營銷14

21電子商務(wù)平臺(tái)應(yīng)用率12

各細(xì)項(xiàng)指標(biāo)評分顏色標(biāo)識(shí)80-10060-7940-5920-390-19不適用

圖2-4:16個(gè)行業(yè)工業(yè)數(shù)字化指數(shù)評估細(xì)項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果

在數(shù)字化指數(shù)基礎(chǔ)上，我們又疊加了各行業(yè)的盈利能力4，從這兩個(gè)維度出發(fā)，將16個(gè)子

行業(yè)劃分為了引領(lǐng)型行業(yè)、敏捷型行業(yè)、前瞻型行業(yè)、謹(jǐn)慎型行業(yè)、沉穩(wěn)型行業(yè)五種行業(yè)畫像。

（圖2-5工業(yè)數(shù)字化的行業(yè)畫像）

盈利能力(營業(yè)利潤率%)

13

12

食品引領(lǐng)型

11采礦半導(dǎo)體

與醫(yī)藥行業(yè)翹楚

謹(jǐn)慎型10遙遙領(lǐng)先

后知后覺

9汽車

謹(jǐn)慎觀望軌道交通

建筑機(jī)械

8敏捷型

材料和設(shè)備3C石油

航空航天身姿矯健

7及家電化工

運(yùn)籌帷幄

公共

6

事業(yè)

有色

沉穩(wěn)型5輕工前瞻型

船舶金屬

保守主義4高瞻遠(yuǎn)矚

不動(dòng)如山紡織與服裝鋼鐵搶先一步

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行業(yè)規(guī)模數(shù)字化指數(shù)

圖2-5:工業(yè)數(shù)字化的行業(yè)畫像

4參考國家統(tǒng)計(jì)局《中國工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、A股上市公司的營業(yè)利潤數(shù)據(jù)

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工業(yè)數(shù)字化/智能化2030

從這兩個(gè)維度進(jìn)行分析是因?yàn)閿?shù)字化指屬性影響，數(shù)字化是必備的生產(chǎn)要素，也是

數(shù)和盈利能力之間有一定相互促進(jìn)的正相關(guān)降本增效的必要條件。如對于鋼鐵、有色金

關(guān)系，較高的數(shù)字化水平能夠促進(jìn)企業(yè)盈利屬行業(yè)來說，流程制造的主生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物理

水平提升，同時(shí)雄厚的資金實(shí)力才能夠支撐化學(xué)反應(yīng)完全依賴于設(shè)備，人工僅作為輔助。

數(shù)字化投入。因此在盈利能力不高的情況下，這些領(lǐng)域的

引領(lǐng)型行業(yè)：包括半導(dǎo)體、汽車、航空企業(yè)仍然敢為人先，有動(dòng)力去推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)

航天、石油化工行業(yè)。這些行業(yè)具有技術(shù)密型。未來將進(jìn)一步根據(jù)投入產(chǎn)出比進(jìn)行數(shù)字

集、固定資產(chǎn)投入高、大規(guī)模和高精度生產(chǎn)、化投資。

流程標(biāo)準(zhǔn)化的天然屬性，人工相比設(shè)備不具謹(jǐn)慎型行業(yè)：包括采礦、建筑材料行業(yè)。

優(yōu)勢，因此數(shù)字化起步最早、轉(zhuǎn)型最為成熟。該領(lǐng)域生產(chǎn)模式較傳統(tǒng)和粗放，工藝流程復(fù)

同時(shí)，有極強(qiáng)的盈利能力作為有力支撐，保雜度不高，長期以來都以人力勞作、經(jīng)驗(yàn)傳

障對數(shù)字化的持續(xù)投入，由此形成“滾雪球承為主，同時(shí)對于對數(shù)字化的價(jià)值認(rèn)知較晚，

效應(yīng)”。當(dāng)前生產(chǎn)過程數(shù)字化已經(jīng)基本完成，因此行動(dòng)相對謹(jǐn)慎和保守。接下來在針對關(guān)

未來將重點(diǎn)關(guān)注結(jié)合AI、數(shù)字孿生、傳感系鍵工序進(jìn)行數(shù)字化改造的同時(shí)，將逐步擴(kuò)大

統(tǒng)等前沿技術(shù)，發(fā)掘更為豐富的智能化應(yīng)用。數(shù)字化范圍，從點(diǎn)到面，拓寬應(yīng)用場景，全

敏捷型行業(yè)：包括軌道交