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(guó)Ⅳ①TH166

中國(guó)版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字（2022）第032364號(hào)

書名：打造燈塔工廠：數(shù)字—智能化制造里程碑

書號(hào)：ISBN978-7-5164-2565-7

作者：楊漢錄宋勇華

責(zé)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(hào)

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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?jǐn)?shù)：260千字

定價(jià)：68.00元

版權(quán)所有翻印必究·印裝有誤負(fù)責(zé)調(diào)換

前言

人類社會(huì)的發(fā)展史就是生產(chǎn)力的發(fā)展史。生產(chǎn)工具是生產(chǎn)力發(fā)展

水平的客觀尺度，是區(qū)分社會(huì)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的物質(zhì)標(biāo)志。從這一角度看，

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

開始后最簡(jiǎn)單的農(nóng)具、中國(guó)古代的冶煉技術(shù)、漢代的紡織機(jī)械、畢昇

的活字印刷、公元8世紀(jì)左右波斯的風(fēng)車、14世紀(jì)意大利的機(jī)械鐘、18

世紀(jì)的蒸汽機(jī)，以及現(xiàn)代的汽車、計(jì)算機(jī)……這些“超自然存在”的

工具和技術(shù)越來越復(fù)雜，功能越來越強(qiáng)大。

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

的追求上，看看紡織技術(shù)的演進(jìn)，從紡墜、紡車、水力大紡車逐步進(jìn)

化到珍妮織機(jī)，而后的無錠紡紗、無梭織布、無紡織布等皆是對(duì)紡織

自動(dòng)化技術(shù)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(yù)，這樣的工具其實(shí)就是自動(dòng)化的機(jī)械或裝置。

自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)重要的里程碑：第一個(gè)里程

碑是機(jī)械控制器的誕生，核心部件是機(jī)械控制元件，代表是瓦特發(fā)明

的蒸汽離心式調(diào)速器，利用飛球的離心力與角速度的比例關(guān)系達(dá)到反

饋控制的效果。第二個(gè)里程碑是20世紀(jì)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(jī)械與電

子裝置中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的自動(dòng)化工作。第三個(gè)里程

碑是從20世紀(jì)70年代開始，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)誕生，并逐步形成基于數(shù)

字計(jì)算機(jī)控制與管理的一系列柔性自動(dòng)化模式與理念。

長(zhǎng)期以來，有形的自動(dòng)化機(jī)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(duì)“超自然存在”工具的需求顯

然不會(huì)止步于自動(dòng)化機(jī)器和裝置，自動(dòng)化的發(fā)展方向勢(shì)必指向不僅減

輕和替代人的體力勞動(dòng)，還要減輕人的腦力活動(dòng)乃至擴(kuò)展人的智能；

不僅要有有形的機(jī)器和裝置，還需要某種無形的東西，計(jì)算機(jī)及其軟

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

公軟件大大提高了辦公的效率，設(shè)計(jì)軟件大大提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率

和質(zhì)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(huì)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(jì)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(jì)80年代以來，人類開始綜合利用

傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)控制和人工智能等新技術(shù)和新方

法解決所面臨的工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、醫(yī)療自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化

及各種復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jī)器人（IntelligentRobot，IR）和專家（智

能）控制（ExpertControl）等高級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。

企業(yè)的自動(dòng)化程度越來越高，生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量

增加；市場(chǎng)的個(gè)性化需求越來越強(qiáng)烈，產(chǎn)品所包含的設(shè)計(jì)信息和工藝

信息量猛增；對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)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(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，還需要智

能化技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來，隨著智能技術(shù)和知識(shí)工程（Knowledge

Engineering，KE）的普遍應(yīng)用，現(xiàn)代的自動(dòng)化裝置及系統(tǒng)具有極強(qiáng)的

環(huán)境適應(yīng)能力和交互能力、復(fù)雜行為的控制能力、高智能的行為決策

能力。

2017年國(guó)務(wù)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(jì)發(fā)展的新引擎。人工智能作為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的

核心驅(qū)動(dòng)力，將進(jìn)一步釋放歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革積蓄的巨大能

量，并創(chuàng)造新的強(qiáng)大引擎，重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)

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

產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，引發(fā)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)重大變革，深刻改變

人類生產(chǎn)生活方式和思維模式，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的整體躍升?！?/p>

美國(guó)參議院于2021年5月通過了《無盡前沿法案》（Endless

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

美國(guó)科技的領(lǐng)先地位?！稛o盡前沿法案》將美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)改制

為美國(guó)國(guó)家科學(xué)與技術(shù)基金會(huì)（NationalScienceandTechnology

Foundation，NSTF），并于其下設(shè)置專責(zé)技術(shù)部門，而該部門的工作

重點(diǎn)為推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)如人工智能、高性能運(yùn)算、先進(jìn)制造的基礎(chǔ)研

究，以維持美國(guó)的領(lǐng)先地位，以及吸引更多學(xué)生去美國(guó)投入重點(diǎn)項(xiàng)目

研究，而美國(guó)商務(wù)部也會(huì)依據(jù)該法案支持特定企業(yè)，使美國(guó)在關(guān)鍵技

術(shù)領(lǐng)域居領(lǐng)導(dǎo)地位。另外，科學(xué)技術(shù)政策辦公室、商務(wù)部、國(guó)安會(huì)將

依據(jù)美國(guó)在科學(xué)、研究、創(chuàng)新領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力擬定發(fā)展策略，以確保美

國(guó)發(fā)展無虞，繼而提升國(guó)家安全。

在人類生產(chǎn)力發(fā)展的歷史進(jìn)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(xiǎn)境，一個(gè)又一個(gè)新大陸的商業(yè)

貿(mào)易與工業(yè)革命也將不復(fù)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(diǎn)?！泵慨?dāng)進(jìn)入未知的領(lǐng)

域，人們總會(huì)聚焦目光，在黑夜中點(diǎn)亮象征意義的燈塔，成為后續(xù)探

索的指向標(biāo)。面對(duì)全球市場(chǎng)的狂風(fēng)暴雨，“燈塔工廠”勢(shì)必更加引人

矚目。全球?qū)用娴囊幌盗惺录诟淖兒叫械谋举|(zhì)，因此，燈塔工廠

的任務(wù)也變得更為艱巨。唯有最強(qiáng)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(chǎng)環(huán)境日新月

異，充滿挑戰(zhàn)，唯有大規(guī)模實(shí)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(yīng)環(huán)境變化的企業(yè)）才能

蓬勃發(fā)展，進(jìn)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(jī)中把握機(jī)

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(jìn)制造技術(shù)

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

肯錫公司（McKinsey&Company）啟動(dòng)了全球“燈塔工廠”網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目

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

革命技術(shù)推動(dòng)工廠、價(jià)值鏈和商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型方面，該網(wǎng)絡(luò)中的制造

商均展現(xiàn)出了卓越的領(lǐng)導(dǎo)力，斬獲了業(yè)績(jī)、運(yùn)營(yíng)和環(huán)保方面的傲人回

報(bào)。

燈塔工廠旨在遴選出在本行業(yè)運(yùn)用了先進(jìn)技術(shù)并產(chǎn)生了規(guī)模化效

益的先進(jìn)工廠，總結(jié)其轉(zhuǎn)型路徑和技術(shù)模式等經(jīng)驗(yàn)，使其發(fā)揮燈塔效

應(yīng)，為該行業(yè)的數(shù)字—智能化轉(zhuǎn)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(yán)格評(píng)選，基于多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，可以簡(jiǎn)要概括為四

個(gè)要素：賦能者（CriticalEnablers）、實(shí)際影響力（Significant

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

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

開展跨行業(yè)學(xué)習(xí)，生成和分享有關(guān)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(jìn)技術(shù)的同時(shí)，向著以人為本、兼收并蓄、

可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。

事實(shí)證明，達(dá)爾文的進(jìn)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(gè)組織不能迅速地適應(yīng)不斷變化的商業(yè)

環(huán)境并不斷提升自己以應(yīng)對(duì)數(shù)字—智能化技術(shù)帶來的劇變，將無法長(zhǎng)

期生存下去而注定被淘汰。

全球制造業(yè)在技術(shù)變革的推動(dòng)下，從工業(yè)3.0邁入工業(yè)4.0新時(shí)

代。但中國(guó)制造業(yè)由于面臨產(chǎn)業(yè)環(huán)境、客戶需求、產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)基

礎(chǔ)、人才發(fā)展等多方面機(jī)遇和挑戰(zhàn)，使中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)站在新的

十字路口，未來充滿不確定性。與此同時(shí)，中國(guó)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的

需求愈發(fā)強(qiáng)烈，實(shí)現(xiàn)端到端價(jià)值鏈優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)價(jià)值提升和高質(zhì)量發(fā)展

成為中國(guó)制造業(yè)在新時(shí)代的一大愿景。沿著精益化、自動(dòng)化、數(shù)字

化、智能化主線優(yōu)化制造運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)極致的降本增效；打造訂

單、產(chǎn)品全生命周期管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)；創(chuàng)新業(yè)務(wù)模

式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。燈塔工廠依賴這些有力的支撐，為迷霧中的中國(guó)

制造業(yè)指明方向。

然而，數(shù)字—智能化轉(zhuǎn)型不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)采購，而是一個(gè)長(zhǎng)

期的過程，是一種新能力的獲得，需要通過跨部門、跨業(yè)務(wù)、跨層級(jí)

的業(yè)務(wù)集成與協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)字—智能化發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)

動(dòng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行和資源配置方式變革。

燈塔工廠也不是企業(yè)轉(zhuǎn)型的終點(diǎn)，而是一個(gè)從生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、端到端

價(jià)值鏈、支持性職能等多方面持續(xù)改進(jìn)的過程。因此，中國(guó)制造業(yè)應(yīng)

以“燈塔”為契機(jī)，打造更多的燈塔工廠，建設(shè)燈塔網(wǎng)絡(luò)，打造燈塔

企業(yè)，賦能燈塔行業(yè)，讓燈塔經(jīng)驗(yàn)?zāi)軒椭嗟漠a(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，

引領(lǐng)更多的中國(guó)制造企業(yè)點(diǎn)亮燈塔之路。

我們用制造見證了人類時(shí)代的變遷，未來的本質(zhì)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(jì)時(shí)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(tái)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(yīng)運(yùn)而生的燈塔工廠

四、燈塔工廠的價(jià)值創(chuàng)造

第二節(jié)面向燈塔工廠的全面轉(zhuǎn)型

一、面向燈塔工廠全面轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵推動(dòng)因素

二、燈塔工廠的社會(huì)必要行動(dòng)

第三節(jié)燈塔工廠引領(lǐng)中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)

一、全球燈塔工廠的中國(guó)力量

二、燈塔工廠引領(lǐng)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

第二章燈塔工廠的核心技術(shù)

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(tái)

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及其層次結(jié)構(gòu)

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)、核心與關(guān)鍵

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)七大核心技術(shù)

四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景

第二節(jié)數(shù)據(jù)：數(shù)字—智能化時(shí)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(shù)

三、數(shù)據(jù)處理技術(shù)

四、數(shù)據(jù)流動(dòng)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

五、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和服務(wù)創(chuàng)新

六、勿為迷幻的數(shù)據(jù)所驅(qū)動(dòng)

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(shù)

三、數(shù)字孿生在智能制造中的應(yīng)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(chǎn)品功能和性能

三、軟件定義加工生產(chǎn)

四、軟件定義市場(chǎng)

五、工業(yè)App

第五節(jié)智能控制與云機(jī)器人

一、智能控制的發(fā)展與特點(diǎn)

二、智能控制的關(guān)鍵技術(shù)

三、智能控制在機(jī)器人控制中的應(yīng)用

四、云機(jī)器人的特點(diǎn)與功能

五、云機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

第三章打造全價(jià)值鏈的燈塔工廠

開章案例工業(yè)富聯(lián)的轉(zhuǎn)型舉措

第一節(jié)智能產(chǎn)品/產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字—智能化

一、智能產(chǎn)品的目標(biāo)功能進(jìn)化

二、智能產(chǎn)品的基礎(chǔ)功能要素

三、產(chǎn)品設(shè)計(jì)在數(shù)字空間的進(jìn)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(jìn)化的目的

二、卓越制造系統(tǒng)過程進(jìn)化的載體

三、卓越制造系統(tǒng)過程進(jìn)化的方法

四、卓越制造系統(tǒng)過程進(jìn)化的典型場(chǎng)景

第三節(jié)燈塔工廠的端到端價(jià)值鏈進(jìn)化

一、端到端價(jià)值鏈數(shù)字化

二、端到端燈塔工廠的三種價(jià)值驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)的組織創(chuàng)新

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

二、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)非數(shù)字原生企業(yè)組織進(jìn)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(xué)習(xí)知識(shí)與數(shù)字化人才的發(fā)展

一、知識(shí)學(xué)習(xí)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(shù)開發(fā)了新的商業(yè)模式，對(duì)傳統(tǒng)商業(yè)模式和價(jià)值鏈形成了補(bǔ)充或

顛覆。這些燈塔工廠如同明燈，在茫茫轉(zhuǎn)型之路中指引著企業(yè)，甚至

整個(gè)產(chǎn)業(yè)抵達(dá)智能制造的彼岸。

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

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

MESSE），第一年被展會(huì)主辦方認(rèn)為是“威脅”，第二年德國(guó)工業(yè)4.0

之父孔翰寧（HenningKagermann）歡迎其到德國(guó)助力企業(yè)轉(zhuǎn)型，第三

年海爾帶著全球化賦能案例參展，吸引了德國(guó)、日本等企業(yè)主動(dòng)簽約

到COSMOPlat平臺(tái)上轉(zhuǎn)型。海爾COSMOPlat三年三級(jí)跳，完成了從

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

個(gè)世界級(jí)工業(yè)對(duì)話平臺(tái)，向世界遞出了一張閃亮的中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

“國(guó)家名片”。

細(xì)數(shù)起來，海爾COSMOPlat參加漢諾威工業(yè)博覽會(huì)也不過短短三

年時(shí)間，但就是在這三年時(shí)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(guó)企業(yè)，海爾主動(dòng)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(huì)上共同舉辦了“燈塔之光高峰論壇”，在充分討論的基礎(chǔ)上

對(duì)外發(fā)布了《燈塔工廠漢諾威倡議》，集結(jié)全球燈塔工廠的力量加速

全球工業(yè)轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)場(chǎng)有專家認(rèn)為，海爾已經(jīng)迅速認(rèn)識(shí)到了燈塔工廠所

帶來的責(zé)任，并快速采取行動(dòng)，再加上引領(lǐng)的大規(guī)模定制模式，這些

都讓海爾有實(shí)力成為燈塔工廠中的“燈塔”。

事實(shí)上，海爾COSMOPlat能實(shí)現(xiàn)三年三級(jí)跳，背后原因是海爾將

領(lǐng)先的模式探索與前沿的組織管理變革緊密結(jié)合，并在實(shí)踐中反復(fù)驗(yàn)

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

在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)開展前夕，美國(guó)管理大師、達(dá)特茅斯學(xué)院

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

模式等課題深度交流后認(rèn)為，如果沒有組織轉(zhuǎn)型的支持，光憑技術(shù)并

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

實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的模式。來自開姆尼茨工業(yè)大學(xué)（TechnicalUniversity

ofChemnitz）的穆勒教授現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)后也評(píng)價(jià)稱：“海爾COSMOPlat是現(xiàn)

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

兩個(gè)“唯一”的高度評(píng)價(jià)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(zhǎng)提供了合適的土壤。兩個(gè)“唯一”的高度評(píng)價(jià)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(tái)實(shí)

現(xiàn)了用戶體驗(yàn)升級(jí)，以及生態(tài)各方增值分享，從而實(shí)現(xiàn)各自價(jià)值最大

化；二是賦能平臺(tái)具有全球普適性，將集“模式創(chuàng)新+技術(shù)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(shí)現(xiàn)制造能

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

COSMOPlat。

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

資料來源：海爾集團(tuán)。

COSMOPlat平臺(tái)全流程共有七大模塊，包括用戶交互定制平臺(tái)、

精準(zhǔn)營(yíng)銷平臺(tái)、開放設(shè)計(jì)平臺(tái)、模塊化采購平臺(tái)、智能生產(chǎn)平臺(tái)、智

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

產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、數(shù)字營(yíng)銷、模塊采購、智能生產(chǎn)、智慧物流、迭代升

級(jí)等環(huán)節(jié)，滿足用戶個(gè)性化定制需求，為各方協(xié)調(diào)創(chuàng)造條件，幫助更

多中小企業(yè)借助規(guī)范的平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。

COSMOPlat平臺(tái)以用戶體驗(yàn)為中心，從產(chǎn)品的傳感器變?yōu)橛脩魝?/p>

感器，為企業(yè)提供智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)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(jì)論壇（WorldEconomicForum，WEF）的前身是由瑞士日

內(nèi)瓦大學(xué)（UniversityofGeneva）教授克勞斯·施瓦布（Klaus

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

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

成員都是位居全球前1000位的跨國(guó)公司（如蘋果、微軟、沃爾瑪

等）。1987年更名為世界經(jīng)濟(jì)論壇，總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦。該論壇以

研討世界經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域存在的問題、促進(jìn)國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與交流為宗旨。

麥肯錫公司（McKinsey&Company）是世界領(lǐng)先的全球管理咨詢公

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

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(lǐng)先的企業(yè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)顯著、持久的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)

改善，打造能夠吸引、培育和激勵(lì)杰出人才的優(yōu)秀組織機(jī)構(gòu)。

麥肯錫公司采取“公司一體”的合作伙伴關(guān)系制度，在全球52個(gè)

國(guó)家有94個(gè)分公司。麥肯錫大中華分公司包括北京、香港、上海與中

國(guó)臺(tái)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(gè)項(xiàng)目，涉及公司整體與業(yè)務(wù)

單元戰(zhàn)略、企業(yè)金融、營(yíng)銷/銷售與渠道、組織架構(gòu)、制造/采購/供應(yīng)

鏈、技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)等領(lǐng)域。

2018年9月，在世界經(jīng)濟(jì)論壇與麥肯錫公司合作舉辦的新領(lǐng)軍者年

度會(huì)議（AnnualMeetingoftheNewChampions，AMNC，又稱夏季達(dá)

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(jì)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(shù)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(xiàng)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(qiáng)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(yùn)營(yíng)的工廠。首批燈塔工廠在大規(guī)模地應(yīng)用第四次工業(yè)革命

的新技術(shù)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(yùn)營(yíng)效率和經(jīng)濟(jì)效益。首批16家全球燈塔工廠的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)共90家。在行業(yè)分布方面，電

子設(shè)備有12家，其次是消費(fèi)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(shè)備各5家。燈塔工廠的

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

加了服飾、光電設(shè)備、農(nóng)業(yè)設(shè)備、采礦、個(gè)人護(hù)理品等細(xì)分行業(yè)。由

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

業(yè)都有實(shí)現(xiàn)燈塔工廠目標(biāo)的潛力和機(jī)會(huì)。

燈塔工廠所屬行業(yè)千差萬別，90家燈塔工廠共計(jì)部署了124個(gè)應(yīng)用

案例，有的著眼于生產(chǎn)制造本身，有的側(cè)重打通端到端價(jià)值鏈。根據(jù)

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

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

值鏈，并且這種趨勢(shì)越來越明顯。

全球燈塔網(wǎng)絡(luò)的成員正在積極開展跨行業(yè)學(xué)習(xí)，生成和分享有關(guān)

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

同時(shí)，向著以人為本、兼收并蓄、可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)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(huì)上，德國(guó)政府宣布啟動(dòng)“工業(yè)

4.0”國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略規(guī)劃，意圖在新一輪工業(yè)革命中搶占先機(jī)，奠定德國(guó)

工業(yè)在國(guó)際上的領(lǐng)先地位。工業(yè)4.0在國(guó)際上引起極大關(guān)注，尤其在中

國(guó)。一般的理解，工業(yè)1.0對(duì)應(yīng)蒸汽機(jī)時(shí)代，工業(yè)2.0對(duì)應(yīng)電氣化時(shí)

代，工業(yè)3.0對(duì)應(yīng)信息化時(shí)代，工業(yè)4.0則是利用數(shù)字化、智能化技術(shù)

促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，也就是對(duì)應(yīng)智能化時(shí)代，如圖1-2所示。

圖1-2工業(yè)4.0概念

2015年，我國(guó)正式提出了“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略。表1-2詳細(xì)對(duì)比

了中國(guó)制造2025+“智能+”、德國(guó)工業(yè)4.0和美國(guó)制造業(yè)復(fù)興的戰(zhàn)略內(nèi)

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

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

表1-2德國(guó)、美國(guó)和中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)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(jì)算和控制與實(shí)體系統(tǒng)在所有尺度內(nèi)的深度融合。信息

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

間）從實(shí)體空間對(duì)象、環(huán)境、活動(dòng)大數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、建模、分

析、挖掘、評(píng)估、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、協(xié)同，并與對(duì)象的設(shè)計(jì)、測(cè)試和運(yùn)行

性能表征相結(jié)合，產(chǎn)生與實(shí)體空間深度融合、實(shí)時(shí)交互、互相耦合、

互相更新的賽博空間（包括個(gè)體空間、環(huán)境空間、群體空間、活動(dòng)空

間與推演空間等的結(jié)合）；通過對(duì)賽博空間知識(shí)的綜合利用指導(dǎo)實(shí)體

空間的具體活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的積累、組織、成長(zhǎng)與應(yīng)用；進(jìn)而通過自

感知、自記憶、自認(rèn)知、自決策、自重構(gòu)和智能支持等能力促進(jìn)工業(yè)

資產(chǎn)的全面智能化。

對(duì)于CPS的虛實(shí)結(jié)合，可以用日常生活中常見的事物來解釋。正如

人們?cè)赒Q、微信、臉書里建立的各種關(guān)系在物理世界里是不可見的，

卻可以從中得出個(gè)人的生活社群、行為習(xí)慣、過往經(jīng)歷等。同樣，任

何產(chǎn)品都有實(shí)體和虛擬兩個(gè)世界（如iPhone是實(shí)體，但App是虛擬），

如何將虛擬世界里的關(guān)系透明化，正是工業(yè)4.0時(shí)代需要做的。未來產(chǎn)

品如機(jī)床、飛機(jī)、汽車等都應(yīng)該有實(shí)體與虛擬的價(jià)值結(jié)合。

創(chuàng)新視點(diǎn)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(huì)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(qiáng)調(diào)臉書已不

足以涵蓋公司所有業(yè)務(wù)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(chǎn)品和業(yè)務(wù)的發(fā)展。不過，作為應(yīng)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(tái)

公司轉(zhuǎn)變?yōu)镸etaverse公司，加上近年該公司積極布局相關(guān)技術(shù)，包括

設(shè)置專屬研發(fā)團(tuán)隊(duì)、打造歐洲萬人規(guī)模Metaverse工作團(tuán)隊(duì)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(gè)脫胎于現(xiàn)實(shí)世界，又與現(xiàn)實(shí)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(zhǎng)一段時(shí)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(guān)技術(shù)與應(yīng)用后，才被大眾所關(guān)注。

事實(shí)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(duì)其的研發(fā)。英偉達(dá)（NVIDIA）早于2021年4月便發(fā)布Omniverse

平臺(tái)，這是基于通用場(chǎng)景描述的一款云端平臺(tái)，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(tái)共創(chuàng)內(nèi)容，并與現(xiàn)實(shí)世

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

打造一個(gè)“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(lǐng)域擴(kuò)

大投資。事實(shí)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(bào)道指出，騰訊已申請(qǐng)注冊(cè)

“王者元宇宙”“天美元宇宙”商標(biāo)，國(guó)際分類含社會(huì)服務(wù)、通信服

務(wù)等。

中國(guó)阿里巴巴集團(tuán)也同樣積極拓展相關(guān)布局，阿里巴巴新加坡控

股有限公司已申請(qǐng)注冊(cè)“阿里元宇宙”“淘寶元宇宙”“釘釘元宇

宙”等多項(xiàng)商標(biāo)，且國(guó)際分類涵蓋網(wǎng)站服務(wù)、教育娛樂、科學(xué)儀器

等。

2021年，在阿里云云棲大會(huì)上，最新設(shè)立的達(dá)摩院XR實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)

人譚平闡述了阿里巴巴對(duì)元宇宙的理解。譚平認(rèn)為，元宇宙是AR/VR

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

臺(tái)，而元宇宙便是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在新平臺(tái)上的呈現(xiàn)。譚平進(jìn)一步提到，

元宇宙由四層技術(shù)構(gòu)成。第一層為全像構(gòu)建，建構(gòu)出虛擬世界的幾何

模型，并于終端裝置上顯示，達(dá)到沉浸式的體驗(yàn)?，F(xiàn)在市面上的VR看

房、VR演唱會(huì)等均為此。第二層是全像仿真，建構(gòu)出虛擬世界的動(dòng)態(tài)

過程，讓虛擬世界無限近似真實(shí)世界，如水要往低處流，或是人物能

對(duì)環(huán)境、事件做出自然反應(yīng)等。若是能達(dá)到此層，就能夠建立一個(gè)完

美的VR世界。目前有些游戲能達(dá)到第二層全像仿真。第三層是虛實(shí)融

合，要將虛擬與真實(shí)世界融合在一起，本質(zhì)上要建構(gòu)真實(shí)世界的三維

地圖，且在地圖中運(yùn)用精準(zhǔn)的定位。到達(dá)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(shí)世界的藩籬被打破。第四層是虛實(shí)

連動(dòng)，到此層則能夠透過虛擬世界改變真實(shí)世界。

產(chǎn)業(yè)人士認(rèn)為，按照阿里巴巴所提到的四個(gè)層面，第二層目前尚

未普及，要到達(dá)第三乃至第四層的技術(shù)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(gòu)出來之后，是否能夠?qū)⒍嚅g科

技大廠、不同的技術(shù)應(yīng)用全部納入同一個(gè)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(fèi)的時(shí)間仍無法預(yù)料。

2.不確定性、非結(jié)構(gòu)化和非固定模式問題

讓我們?cè)倏疾旌退伎家幌缕髽I(yè)的現(xiàn)實(shí)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(chǎn)品缺陷、避免加工

失效、提升設(shè)備效率和可靠性、避免設(shè)備故障和安全問題等。這些問

題在工業(yè)生產(chǎn)中由于可見、可量測(cè)，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(shè)備的性能下降、健康衰退、零部件

磨損、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等。由于這些因素很難通過測(cè)量被定量化呈現(xiàn)，往往

是工業(yè)生產(chǎn)中不可控的風(fēng)險(xiǎn)，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(chǎn)生的質(zhì)變?cè)斐傻摹?/p>

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(guān)注的品質(zhì)

問題。對(duì)于一些事先就知道的，確定可能引發(fā)質(zhì)量缺陷的問題，可通

過設(shè)置相應(yīng)的工序及自動(dòng)化手段去解決，這是傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)所能及

的。有很多影響質(zhì)量的隨機(jī)因素，如溫度、振動(dòng)、磨損等，雖然預(yù)先

知道這些因素將影響質(zhì)量，但只是定性的概念，無法事前設(shè)定控制

量。這就需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)制造過程中相關(guān)因素的變化，且根據(jù)變化施加

相應(yīng)的控制，如調(diào)節(jié)環(huán)境溫度或者自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，這就是初步的智能控

制。這類引發(fā)質(zhì)量問題的隨機(jī)因素雖然有不確定性，卻是顯性的，容

易為人們所意識(shí)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(shí)到的。例如，一個(gè)先進(jìn)、復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，影響其

性能的關(guān)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(fēng)險(xiǎn)性影響了供應(yīng)性能的參數(shù)有哪些？影響程

度如何？對(duì)工程師而言，這些可能是不確定的。其實(shí)，某些因素及關(guān)

聯(lián)影響有確定性的一面，只是人們對(duì)其客觀規(guī)律還缺乏認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致主

觀的不確定性。另外，還有一些原本確定的問題，因?yàn)槲茨軘?shù)字化而

導(dǎo)致人們對(duì)其認(rèn)識(shí)的不確定性。如企業(yè)中各種活動(dòng)、過程的安排，本

來就是確定性的，但因?yàn)樯婕暗娜颂?，且發(fā)生時(shí)間各異，若無特殊

手段，對(duì)于人的認(rèn)識(shí)而言紛繁復(fù)雜。此亦即人的主觀不確定性或認(rèn)識(shí)

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?yàn)橹?/p>

造系統(tǒng)本來就應(yīng)該包括相關(guān)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(xì)微不一致性、能源的不

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

變更而引發(fā)的質(zhì)量問題，某一時(shí)期某些員工因特別的社會(huì)重大活動(dòng)

（如世界杯足球、奧運(yùn)會(huì)）而導(dǎo)致的作息時(shí)間改變引發(fā)的質(zhì)量問題，

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

鏈、所處位置、人流、企業(yè)人員受感染等各種特殊性有關(guān)。目前，人

類對(duì)此類問題只能有抽象、定性的認(rèn)識(shí)，很難根據(jù)具體影響程度進(jìn)行

相對(duì)細(xì)致的應(yīng)對(duì)。對(duì)諸如此類的問題，經(jīng)典的自動(dòng)控制技術(shù)自然無法

應(yīng)對(duì)，即使帶有一定智能特征的現(xiàn)代控制技術(shù)也無能為力。

適合于自動(dòng)化技術(shù)解決的問題基本是確定性的。所有的自動(dòng)線、

自動(dòng)機(jī)器，其工藝流程是確定的，運(yùn)動(dòng)軌跡是確定的，控制對(duì)象的目

標(biāo)是確定的。當(dāng)然，機(jī)器實(shí)際的運(yùn)動(dòng)可能存在誤差，反映在制造物品

的質(zhì)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(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮而言，系統(tǒng)的輸入輸出工作方式、路徑、目標(biāo)

等都是確定的，只需要保證產(chǎn)生的誤差在允許的范圍內(nèi)即可。

經(jīng)典的自動(dòng)化技術(shù)面對(duì)的基本問題是結(jié)構(gòu)化的問題，能夠用經(jīng)典

的控制理論描述的問題是結(jié)構(gòu)化的，如自動(dòng)調(diào)節(jié)問題、PID控制等。電

子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展加速了程序控制、邏輯控制在自動(dòng)化系統(tǒng)中的

應(yīng)用，其針對(duì)的問題也是結(jié)構(gòu)化的。在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)中，某些場(chǎng)合

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

題還是結(jié)構(gòu)化的。

傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)針對(duì)的問題相對(duì)而言是局部的，很少有企業(yè)系統(tǒng)

層面的問題，如供應(yīng)鏈問題、客戶關(guān)系、戰(zhàn)略應(yīng)對(duì)……

企業(yè)中有大量的問題是非結(jié)構(gòu)化的（Unstructured）。重大公共

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

些都是因?yàn)榄h(huán)境及問題本身就是非結(jié)構(gòu)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(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的可用二維表結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯表達(dá)

的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如全文文本、圖像、聲音、視頻等信息，即非結(jié)構(gòu)化

數(shù)據(jù)。這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)都是企業(yè)有用的信息，傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)未

能有效利用這些信息。

如何利用非結(jié)構(gòu)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(shí)施個(gè)性化定制。不同的企業(yè)實(shí)施個(gè)性化定制的方式

肯定不一樣。即使對(duì)同一家企業(yè)而言，對(duì)不同的產(chǎn)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(qū)動(dòng)個(gè)性化設(shè)計(jì)

和生產(chǎn)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(chǎn)品的企業(yè)，其設(shè)備不一樣，地區(qū)

環(huán)境不一樣，廠房結(jié)構(gòu)不一樣，都會(huì)導(dǎo)致節(jié)能模式的不同。從事傳統(tǒng)

自動(dòng)控制的技術(shù)工作者自然不會(huì)問津這類非固定模式的問題。

企業(yè)是一個(gè)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(dòng)（設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、包裝、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)龋?，各種各樣

的資源（如原材料、工具、零部件、設(shè)備、人力、電力、土地等）、

供應(yīng)商、客戶……大系統(tǒng)中如此多的因素相互關(guān)聯(lián)和影響嗎？對(duì)大系

統(tǒng)整體效能的具體應(yīng)用程度如何？對(duì)于這些問題，高級(jí)管理人員和工

程師未必清楚。即使是一個(gè)設(shè)備系統(tǒng)，對(duì)于其部件、子系統(tǒng)、運(yùn)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(rèn)識(shí)其理想的、定量的程度。之所以如此，不

僅在于系統(tǒng)大而復(fù)雜，還在于系統(tǒng)充滿前述的不確定性、非結(jié)構(gòu)化、

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

的認(rèn)識(shí)是有限的。

更清晰地認(rèn)識(shí)整體聯(lián)系有助于進(jìn)一步提升企業(yè)的整體效能。并不

是說以前人們就意識(shí)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(dǎo)致力所不及。人類從來不會(huì)停止追求“超自然存在”

工具的步伐?；诟逦恼J(rèn)識(shí)乃至更精細(xì)地駕馭整體聯(lián)系、不確定

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

具，即云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)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(lǐng)域自不例外。至此，我們可以更深刻地理解智能制

造的內(nèi)涵：智能制造的本質(zhì)和真諦是利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、

無線通信、智能控制和人工智能等先進(jìn)技術(shù)認(rèn)識(shí)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(jié)構(gòu)化和非固定模式問題以達(dá)到更高的

目標(biāo)。

三、應(yīng)運(yùn)而生的燈塔工廠

伴隨著第四次工業(yè)革命應(yīng)運(yùn)而生的燈塔工廠，指的是成功將第四

次工業(yè)革命技術(shù)從試點(diǎn)階段推向大規(guī)模整合階段，實(shí)現(xiàn)了重大的財(cái)務(wù)

和運(yùn)營(yíng)效益的工廠。第四次工業(yè)革命技術(shù)被廣泛應(yīng)用到整個(gè)生產(chǎn)網(wǎng)

絡(luò)、端到端價(jià)值鏈，以及支持性職能中，推動(dòng)組織層面不斷轉(zhuǎn)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(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）實(shí)現(xiàn)重大影響。

（2）擁有多項(xiàng)成功案例。

（3）擁有可拓展的技術(shù)平臺(tái)。

（4）在關(guān)鍵推動(dòng)因素方面表現(xiàn)出眾。

世界經(jīng)濟(jì)論壇認(rèn)為，推動(dòng)第四次工業(yè)革命范式發(fā)生轉(zhuǎn)變的主要?jiǎng)?/p>

力為三大科技趨勢(shì)：互聯(lián)化、智能化和柔性自動(dòng)化，如圖1-3所示。

圖1-3推動(dòng)生產(chǎn)變革的科技趨勢(shì)

1.互聯(lián)化

當(dāng)你在使用領(lǐng)英（LinkedIn）時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)它非常好的一個(gè)功能，就

是能夠按照用戶的資料去挖掘你與另一個(gè)用戶可能存在的關(guān)系，然后

提醒你或許認(rèn)識(shí)這個(gè)客戶，是否需要與他建立關(guān)聯(lián)。而當(dāng)與你建立關(guān)

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

關(guān)注他的變化。所以領(lǐng)英給客戶帶來的重要價(jià)值是幫助用戶管理自己

的職場(chǎng)關(guān)系，這種關(guān)系的管理在現(xiàn)實(shí)生活中可以非常復(fù)雜，但是在網(wǎng)

絡(luò)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(chǎn)業(yè)鏈，支撐工業(yè)智能化發(fā)展

的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合所形成的

新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式，是互聯(lián)網(wǎng)從消費(fèi)領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域，從虛擬經(jīng)濟(jì)

向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)延伸拓展的核心載體，是智能制造的重要支撐技術(shù)和系

統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最早由美國(guó)通用電氣公司于2012年提出，隨后美國(guó)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(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)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(tái)把原料、設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、工程師、供應(yīng)

商、產(chǎn)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(shè)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(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)整個(gè)制造過程和服務(wù)體系的智能

化。它還有利于推動(dòng)制造業(yè)融通發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)之間的緊

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

作為工業(yè)智能（IndustrialIntelligence）發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)

施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能構(gòu)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(jī)器設(shè)備/產(chǎn)線運(yùn)行優(yōu)化的閉環(huán)。核心是通過對(duì)設(shè)備/產(chǎn)

線運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)感知和邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備/產(chǎn)

線的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，構(gòu)建智能機(jī)器和柔性產(chǎn)線。

（2）面向生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的閉環(huán)。核心是通過對(duì)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，形成各種場(chǎng)景下的智能生產(chǎn)模式。

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

過對(duì)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)、用戶需求數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)的綜合集成與分析，

實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源組織和商業(yè)活動(dòng)的創(chuàng)新，形成網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定

制、服務(wù)化延伸等新模式。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)均產(chǎn)生了重大變革

性影響。基于工業(yè)視角：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)體系的模式變革和各

個(gè)層級(jí)的運(yùn)行優(yōu)化，如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)控制、數(shù)據(jù)集成、運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、

供應(yīng)鏈協(xié)同、個(gè)性定制、需求匹配、服務(wù)增值等。基于互聯(lián)網(wǎng)視角：

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了從營(yíng)銷、服務(wù)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的互聯(lián)網(wǎng)新模式、新業(yè)態(tài)

帶動(dòng)生產(chǎn)組織和制造模式的智能化變革，如精準(zhǔn)營(yíng)銷、個(gè)性化定制、

智能服務(wù)、眾包眾創(chuàng)、協(xié)同設(shè)計(jì)、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(jì)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(guó)創(chuàng)業(yè)的熱潮下，各國(guó)都將智能化作為其工

業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，同時(shí)各國(guó)也在尋求對(duì)智能化的理解，但結(jié)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(bǔ)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(shí)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(nèi)部尋找答案。

從各行業(yè)的實(shí)踐中可以看出，智能化是在信息化的基礎(chǔ)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(shù)，從已有的數(shù)據(jù)和信息基礎(chǔ)上挖

掘出有價(jià)值的知識(shí)，并通過在各領(lǐng)域中的應(yīng)用來創(chuàng)造出更多的價(jià)值。

即智能化是“數(shù)據(jù)——信息——知識(shí)——價(jià)值”（Data-Information-

Knowledge-Wisdom，DIKW）的轉(zhuǎn)化過程。在這個(gè)轉(zhuǎn)化過程中，數(shù)據(jù)和

信息是信息時(shí)代的產(chǎn)物，知識(shí)和價(jià)值才是智能化時(shí)代的關(guān)鍵。因此，

智能化的本質(zhì)就是通過對(duì)知識(shí)的挖掘、積累、組織和應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)知識(shí)

的成長(zhǎng)與增值，這個(gè)過程可稱為“知識(shí)化”。

智能化是知識(shí)化的應(yīng)用與表征，知識(shí)化是智能化的本質(zhì)與內(nèi)涵。

能夠看清楚這一點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)今社會(huì)大量涌現(xiàn)的智能化方面的概念就不難

理解了。如當(dāng)“知識(shí)化”與裝備相結(jié)合，就形成智能裝備。當(dāng)“知識(shí)

化”與服務(wù)相結(jié)合，就形成了智能服務(wù)。當(dāng)“知識(shí)化”與產(chǎn)業(yè)相結(jié)

合，就形成了智能產(chǎn)業(yè)。當(dāng)“知識(shí)化”與城市、工廠、社區(qū)、醫(yī)療相

結(jié)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(shí)化的創(chuàng)新應(yīng)用，將知識(shí)切實(shí)地轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力，進(jìn)而帶動(dòng)整

個(gè)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、軍事等領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

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

1956年美國(guó)達(dá)特茅斯會(huì)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(dá)到高潮，之后又由于理論方法缺陷、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不足、場(chǎng)景應(yīng)

用受限等原因沒有達(dá)到人們最初的預(yù)期，導(dǎo)致了政策支持和社會(huì)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(dòng)互聯(lián)

網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級(jí)計(jì)算、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等新理論、新技術(shù)及經(jīng)濟(jì)社

會(huì)發(fā)展強(qiáng)烈需求的共同驅(qū)動(dòng)下，以深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、

群智開放、自主操控為特征的新一代人工智能技術(shù)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(zhēng)議。一般來說，人

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

（PerceptualComputingIntelligence）和認(rèn)知智能（Cognitive

Intelligence）三個(gè)階段。第一階段為計(jì)算智能，是指通過快速計(jì)算

獲得結(jié)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(rèn)知智能，即能理解、會(huì)思考。認(rèn)

知智能是目前機(jī)器與人差距最大的領(lǐng)域，讓機(jī)器學(xué)會(huì)推理決策且識(shí)別

一些非結(jié)構(gòu)化、非固定模式和不確定性問題異常艱難。

當(dāng)前，以智能家居、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能機(jī)器人等為代表的人工

智能新興產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，正成為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(jì)，到2030年

人工智能將促使全球生產(chǎn)總值增長(zhǎng)14%，為世界經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)15.7萬億美元

產(chǎn)值。一方面，人工智能驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)智能化變革，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的

基礎(chǔ)上，重塑生產(chǎn)組織方式，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)傳統(tǒng)領(lǐng)域智能化變

革，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)向價(jià)值鏈高端邁進(jìn)，全面提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量和效益。

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

生產(chǎn)率，開辟嶄新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)空間。據(jù)埃森哲（Accenture）預(yù)測(cè)，

2035年人工智能將推動(dòng)我國(guó)勞動(dòng)生產(chǎn)率提高27%，經(jīng)濟(jì)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(yù)測(cè)、智能匹配和自主決策等功

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

備高連接密度、低功耗，通信質(zhì)量的高可靠性、超低延遲、高傳輸速

率等。5G作為一種先進(jìn)通信技術(shù)，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(diǎn)，可有效應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。

5G技術(shù)使無線技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程維護(hù)及操控、

工業(yè)高清圖像處理等工業(yè)應(yīng)用新領(lǐng)域成為可能，同時(shí)也為未來柔性產(chǎn)

線、柔性車間奠定了基礎(chǔ)。其媲美光纖的傳輸速率，開啟了工業(yè)領(lǐng)域

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

智能制造的各個(gè)領(lǐng)域。5G+智能制造的總體架構(gòu)主要包括四個(gè)層面：數(shù)

據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)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(luò)，對(duì)產(chǎn)品制造過程中的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，

包括生產(chǎn)使用的設(shè)備狀態(tài)、人員信息、車間工況、工藝信息、質(zhì)量信

息等，并利用5G通信技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云端平臺(tái)，從而形成一套

高效的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。通過云計(jì)算、邊緣計(jì)算等技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)

行實(shí)時(shí)、高效的處理，從而獲取數(shù)據(jù)分析結(jié)果，并通過數(shù)據(jù)層進(jìn)行實(shí)

時(shí)反饋，一方面指導(dǎo)整個(gè)生產(chǎn)過程，另一方面也為智能制造的生產(chǎn)優(yōu)

化決策和閉環(huán)調(diào)控提供基礎(chǔ)。

圖1-45G+智能制造的總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)層實(shí)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(gòu)的數(shù)據(jù)，是實(shí)施分析、科學(xué)決策的起點(diǎn)，也是建設(shè)

智能制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的作用是給平臺(tái)層和應(yīng)用層提供更好的通信

服務(wù)。作為企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)資源，大規(guī)模連接、低時(shí)延通信的5G網(wǎng)絡(luò)可以

將工廠內(nèi)海量的生產(chǎn)信息進(jìn)行互聯(lián)，提升生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性，為

生產(chǎn)優(yōu)化、耗能管理、訂單跟蹤等提供網(wǎng)絡(luò)支撐。

網(wǎng)絡(luò)層采用的5G技術(shù)可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成信息上報(bào)，確保信

息的及時(shí)性，從而確保生產(chǎn)管理者能夠形成信息反饋，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)

行精準(zhǔn)調(diào)控，有效提高生產(chǎn)率。網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程生產(chǎn)設(shè)備全

生命周期工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)突破工廠邊界，實(shí)

現(xiàn)跨工廠、跨區(qū)域的遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)。

（3）平臺(tái)層?；?G技術(shù)的平臺(tái)層，為生產(chǎn)過程中的分析和決策

提供智能化支持，是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要核心之一。在平臺(tái)層中主要

包括以GPU為代表的高性能計(jì)算設(shè)備，以云計(jì)算、邊緣計(jì)算為代表的新

一代計(jì)算技術(shù)，以及以云存儲(chǔ)為代表的高性能存儲(chǔ)平臺(tái)。平臺(tái)層通過

關(guān)聯(lián)分析、深度學(xué)習(xí)、智能決策、知識(shí)推理等人工智能方法，實(shí)現(xiàn)制

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

據(jù)。

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層主要是承擔(dān)5G背景下智能制造技術(shù)的轉(zhuǎn)化和

應(yīng)用工作，包括各類典型產(chǎn)品、生產(chǎn)與行業(yè)的解決方案等。基于5G網(wǎng)

絡(luò)的大規(guī)模連接、大寬帶、低時(shí)延、高可靠等優(yōu)勢(shì)，研發(fā)一系列生產(chǎn)

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

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

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

應(yīng)用層還可以為用戶提供精準(zhǔn)化、個(gè)性化的定制應(yīng)用，從而使整個(gè)生

產(chǎn)更加貼合用戶的實(shí)際需求。

3.柔性自動(dòng)化

自動(dòng)化的概念是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對(duì)自動(dòng)化的理解

或者說自動(dòng)化的功能目標(biāo)是以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作，自動(dòng)地完成

特定的作業(yè)。這實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)的觀點(diǎn)。后來，隨

著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自

動(dòng)化的概念已擴(kuò)展為用機(jī)器（包括計(jì)算機(jī)）不僅代替人的體力勞動(dòng)，

而且還代替或輔助腦力勞動(dòng)，自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。

自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)重要的里程碑。

第一個(gè)里程碑是機(jī)械控制器的誕生，核心部件是機(jī)械控制元件。

代表是瓦特（J.watt）發(fā)明的蒸汽離心式調(diào)速器，利用飛球的離心力

與角速度的比例關(guān)系達(dá)到反饋控制的效果，第一次出現(xiàn)被控量的自動(dòng)

調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的PID控制，失效方式為機(jī)械部件。

1788年，瓦特為了解決工業(yè)生產(chǎn)中提出的蒸汽機(jī)的速度控制問

題，把離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

系統(tǒng)，使蒸汽機(jī)變?yōu)榧劝踩謱?shí)用的動(dòng)力裝置。瓦特的這項(xiàng)發(fā)明開創(chuàng)

了自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的研究和應(yīng)用。在解決隨之出現(xiàn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置穩(wěn)定

性的過程中，數(shù)學(xué)家提出了判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)，積累了設(shè)計(jì)和使

用自動(dòng)調(diào)節(jié)器的經(jīng)驗(yàn)。

第二個(gè)里程碑是20世紀(jì)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(jī)械與電子裝置中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)和

系統(tǒng)的自動(dòng)化工作。其代表是20世紀(jì)“新媒體”收音機(jī)與電視機(jī)的誕

生，有了“信號(hào)”的概念，以頻率振幅為代表的模擬信號(hào)為主，可以

實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的PID控制，控制失效方式為電子管元件損毀。

1946年，美國(guó)福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德首先提出用“自動(dòng)

化”一詞來描述生產(chǎn)過程的自動(dòng)操作。1952年，J.迪博爾德出版了第

一本以自動(dòng)化命名的《自動(dòng)化》圖書。他認(rèn)為，自動(dòng)化是分析、組織

和控制生產(chǎn)過程的手段。20世紀(jì)50年代以后，自動(dòng)控制作為提高生產(chǎn)

率的一種重要手段開始推廣應(yīng)用，它在機(jī)械制造中的應(yīng)用形成了機(jī)械

制造自動(dòng)化；在石油、化工、冶金等連續(xù)生產(chǎn)過程中應(yīng)用，對(duì)大規(guī)模

的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制和管理，形成了過程自動(dòng)化；電子計(jì)算機(jī)的推廣

和應(yīng)用使自動(dòng)控制與信息處理相結(jié)合，出現(xiàn)了業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化。

20世紀(jì)50年代末到60年代初，大量的工程實(shí)踐，尤其是航天技術(shù)

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(chǎn)生了以極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間

法等為核心的現(xiàn)代控制理論。現(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(jì)劃（如導(dǎo)彈的制導(dǎo)、航

天器的控制）的實(shí)施。控制工作者從過去那種只依據(jù)傳遞函數(shù)來考慮

控制系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，過渡到用狀態(tài)空間法來考慮系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)

構(gòu)，是控制工作者對(duì)控制系統(tǒng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的一個(gè)飛躍。

20世紀(jì)60年代中期以后，現(xiàn)代控制理論在自動(dòng)化中的應(yīng)用，特別

是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，產(chǎn)生了一些新的控制方法和結(jié)構(gòu)，如自適

應(yīng)和隨機(jī)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、微分對(duì)策、分布參數(shù)系統(tǒng)等。與此同時(shí)，

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

代控制理論和電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用使生產(chǎn)過程控制和管理

向綜合最優(yōu)化發(fā)展。

第三個(gè)里程碑是從20世紀(jì)70年代開始，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)誕生，并

逐步形成基于數(shù)字計(jì)算機(jī)控制與管理的一系列先進(jìn)（柔性）自動(dòng)化模

式與理念。

20世紀(jì)70年代中期，自動(dòng)化的應(yīng)用開始面向大規(guī)模、復(fù)雜的系

統(tǒng)，如大型電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)

等。它不僅要求對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制和管理，而且還要對(duì)未來系

統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)籌劃和設(shè)計(jì)，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論方法已不能取得應(yīng)有的成

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

絡(luò)的迅速發(fā)展，管理自動(dòng)化取得較大進(jìn)步，出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)

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

類開始綜合利用傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)控制、人工智能

等新技術(shù)和新方法來解決所面臨的工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、醫(yī)療自

動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化及各種復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題。研制出柔性制造系

統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、智能機(jī)器人和專家（智能）控制等高級(jí)自動(dòng)化系

統(tǒng)。20世紀(jì)90年代以來，隨著智能技術(shù)和知識(shí)工程的普遍應(yīng)用，現(xiàn)代

的自動(dòng)化裝置及系統(tǒng)具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和交互能力、復(fù)雜行為

的控制能力、高智能的決策行為。

四、燈塔工廠的價(jià)值創(chuàng)造

1.燈塔工廠的價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素

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

差異化因素改變了企業(yè)利用技術(shù)的方式、人與科技的互動(dòng)方式，以及

科技對(duì)商業(yè)決策和商業(yè)結(jié)果的影響方式。

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

據(jù)的解讀由模式識(shí)別算法進(jìn)行，而不是人類。從技術(shù)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(chǔ)，通過利用聯(lián)

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

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

以協(xié)助用戶對(duì)商業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(nèi)部事務(wù)性數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈上下游數(shù)

據(jù)及外部競(jìng)爭(zhēng)數(shù)據(jù)通過抽取、轉(zhuǎn)換和加載后轉(zhuǎn)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(shù)等，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有

價(jià)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(jiǎn)稱博世）從2015年起便開始

運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析。當(dāng)時(shí)，博世缺乏各類可直接利用的車間運(yùn)行數(shù)據(jù)，

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

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

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

因?yàn)橹簧婕澳骋粫r(shí)間，會(huì)因過時(shí)而很快失去可用性。

燈塔工廠博世（無錫）的員工認(rèn)識(shí)到實(shí)時(shí)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(jìn)一步提高了

企業(yè)的業(yè)務(wù)敏捷性。而要在中國(guó)市場(chǎng)中保證競(jìng)爭(zhēng)力，敏捷的業(yè)務(wù)模式

至關(guān)重要，博世決定先在機(jī)械加工工藝上應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析。在上百臺(tái)

設(shè)備上運(yùn)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(shí)踐為基礎(chǔ)，無錫工廠利用標(biāo)準(zhǔn)化工具，在

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

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

視化，利用日益強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析（包括診斷性分析、預(yù)測(cè)性分析和規(guī)

范性分析）來生成個(gè)性化的報(bào)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(dòng)因，能自動(dòng)識(shí)別可延長(zhǎng)使用壽命的工具類

型，還能根據(jù)未來的需求自動(dòng)調(diào)整庫存。

（2）科技民主化。為了更好更快地完成任務(wù)，一線員工開始開發(fā)

自己的應(yīng)用和解決方案來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和便利化，生產(chǎn)車間里的技術(shù)正

在改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞健?/p>

FetchRobotics公司首席執(zhí)行官M(fèi)eloneeWise認(rèn)為，第四次工業(yè)

革命的技術(shù)能讓車間員工找到改進(jìn)的地方，并采取具體措施。采用自

主移動(dòng)機(jī)器人，負(fù)責(zé)材料的運(yùn)輸，將零部件從備料站運(yùn)送到裝配區(qū)，

其等待零件的時(shí)間變短了，有些機(jī)器人會(huì)在兩項(xiàng)任務(wù)的間隙進(jìn)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(jī)器人。MeloneeWise

這樣說：“AMR系統(tǒng)運(yùn)用云技術(shù)部署機(jī)器人，車間主任只需要在簡(jiǎn)單的

界面中點(diǎn)擊幾下，即可在備料區(qū)和其他工區(qū)之間設(shè)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(dú)立與協(xié)

作的工作，廠里的員工提高了工作效率及機(jī)器人的利用率，實(shí)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(shí)間內(nèi)驗(yàn)證概念，并根據(jù)所學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)方案，迅速從試點(diǎn)階段

進(jìn)入擴(kuò)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(diǎn)技術(shù)部門會(huì)充當(dāng)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(shì)就是敏

捷性，僅此而已。因?yàn)闆]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(fù)制出來?！?/p>

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

學(xué)習(xí)中不斷優(yōu)化。燈塔工廠FastRadius是一家位于美國(guó)芝加哥的增材

制造公司，他們懂得敏捷性對(duì)于制造業(yè)未來發(fā)展的重要性，對(duì)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(shù)層出不窮，要

求團(tuán)隊(duì)具備更強(qiáng)的適應(yīng)力。

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

團(tuán)隊(duì)可以不斷迭代，提高效率。敏捷的工作模式有兩大驅(qū)動(dòng)力：一是

靈活而扁平的組織結(jié)構(gòu)；二是全組織可用的大規(guī)模學(xué)習(xí)平臺(tái)。有這兩

大驅(qū)動(dòng)力做支撐，F(xiàn)astRadius可以通過以下方式適應(yīng)靈活的工作環(huán)

境。

賦能團(tuán)隊(duì)網(wǎng)絡(luò)：FastRadius選擇了高度扁平化的組織結(jié)構(gòu)。在客

戶服務(wù)方面，他們組建了靈活的客服團(tuán)隊(duì)，可快速按需改變。在運(yùn)營(yíng)

方面，則采用了非典型的制造企業(yè)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)，所有的運(yùn)營(yíng)都圍繞價(jià)值

流而展開，而不是各個(gè)職能各自為政。每條價(jià)值流的領(lǐng)導(dǎo)在設(shè)計(jì)質(zhì)

量、工程、設(shè)備使用和生產(chǎn)上擁有端到端的決策權(quán)。這些跨職能團(tuán)隊(duì)

會(huì)快速部署新技術(shù)，完成優(yōu)化，從開發(fā)最小可行性產(chǎn)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?zèng)Q策和學(xué)習(xí)周期：促成FastRadius擁有敏捷能力

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

平臺(tái)把敏捷模式的各種原則引入實(shí)體產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域。在該案例中，軟

件會(huì)從FastRadius虛擬倉庫里存儲(chǔ)和制造的每個(gè)零件設(shè)計(jì)中收集數(shù)

據(jù)。FastRadius會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化和工業(yè)化處理，然后分享給各個(gè)

團(tuán)隊(duì)，幫助其成員根據(jù)性能表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)快速迭代和規(guī)?；罱K將產(chǎn)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(shí)在多個(gè)領(lǐng)域推進(jìn)。

2017財(cái)年，微軟兩款著名硬件產(chǎn)品的業(yè)務(wù)規(guī)模超過了80億美元。

如此大的業(yè)務(wù)規(guī)模，對(duì)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(chǎn)品和客戶服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力，微軟通過三大舉措調(diào)整了江

蘇蘇州工廠的生產(chǎn)流程：一是設(shè)備聯(lián)網(wǎng)；二是大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)；三是通過

機(jī)器學(xué)習(xí)打造認(rèn)知制造生產(chǎn)線。

微軟認(rèn)為，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)最大的好處之一，是能用最少的資源設(shè)置新

的用例。以前，項(xiàng)目經(jīng)理和開發(fā)團(tuán)隊(duì)需要編寫代碼和后臺(tái)查詢請(qǐng)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(gè)月。現(xiàn)在只

需要一個(gè)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(shè)備，且短

時(shí)間內(nèi)能增加新用例，微軟便根據(jù)各個(gè)組件的生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)，加入了

能夠預(yù)測(cè)產(chǎn)量提升的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。這些預(yù)測(cè)模式重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品缺

陷、材料浪費(fèi)等因素，每完成一個(gè)用例，產(chǎn)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(jiǎn)單的初始設(shè)置、可定制性、快

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

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(yù)計(jì)這些好處會(huì)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(shù)開發(fā)了新的

商業(yè)模式，對(duì)傳統(tǒng)商業(yè)模式和價(jià)值鏈形成了補(bǔ)充或顛覆。在數(shù)字化時(shí)

代，每個(gè)運(yùn)營(yíng)組織都必須全面、持續(xù)地審查商業(yè)模式并進(jìn)行重新規(guī)劃

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

數(shù)字化商業(yè)模式。

在當(dāng)今的數(shù)字時(shí)代，客戶習(xí)慣了廠商24小時(shí)在線，他們希望自己

的訂購體驗(yàn)簡(jiǎn)單、有個(gè)性化。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，傳統(tǒng)制造商必須在設(shè)

計(jì)階段就與客戶互動(dòng)，把生產(chǎn)周期從幾周縮短到幾小時(shí)，以量產(chǎn)的價(jià)

格完成單件訂單。與此同時(shí)，還要提供流暢的接口、便捷的配送和退

貨服務(wù)。沒有數(shù)字化技術(shù)，這些要求根本不可能實(shí)現(xiàn)。面對(duì)這些要

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

需要對(duì)工裝的注塑成型工藝生產(chǎn)部件進(jìn)行大量投資，且工裝的生產(chǎn)周

期很長(zhǎng)；以傳統(tǒng)制造工藝為導(dǎo)向的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化，限制了設(shè)計(jì)的

自由度，產(chǎn)生了很多需要組裝的零件，所有這些因素結(jié)合在一起，導(dǎo)

致新產(chǎn)品上市速度過慢。

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

一家可完全客制化、低成本生產(chǎn)產(chǎn)品的新公司。新公司構(gòu)建了一個(gè)增

材制造生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，借助更多的數(shù)字化制造用例，直接在物流中心進(jìn)行

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

速規(guī)模化，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量控制與自動(dòng)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(chǎn)、體驗(yàn)無

限設(shè)計(jì)的個(gè)性化的產(chǎn)品，從而降低配送成本，縮短交付周期。

該項(xiàng)目成果頗豐，完全顛覆了現(xiàn)有的價(jià)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(yùn)營(yíng)條件下為公司帶來了諸多優(yōu)

化：新產(chǎn)品推出時(shí)間減少90%；庫存占用資本減少75%；每件產(chǎn)品的人

工組裝時(shí)間減少80%；對(duì)設(shè)計(jì)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?nèi)绾胃鶕?jù)市場(chǎng)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(shù)，它們已經(jīng)

對(duì)供應(yīng)鏈、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造流程及市場(chǎng)營(yíng)銷產(chǎn)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(chǎng)變化，必定要走一條充滿機(jī)遇與

荊棘的路。我們從該公司獲得的啟示如下。

預(yù)期管理在公司每個(gè)層面都很重要。目標(biāo)過高往往只會(huì)帶來失

望，與最終目標(biāo)契合且有意義的短期結(jié)果比過高的目標(biāo)更可取。

經(jīng)驗(yàn)表明，在初期成立一個(gè)與公司其他部門分離的獨(dú)立團(tuán)隊(duì)有頗

多好處。該獨(dú)立團(tuán)隊(duì)可隨時(shí)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(duì)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(zhuǎn)型升級(jí)是

個(gè)永不停歇的過程，還有進(jìn)一步提升的潛力。工廠的理想與現(xiàn)實(shí)之間

存在差異，尤其是新產(chǎn)品的上市速度最為明顯。例如，雖然有54%的燈

塔工廠認(rèn)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(chǎn)品的上市速度。

2.燈塔工廠價(jià)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(yàn)證了一個(gè)假設(shè)，即產(chǎn)

生價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素的全方位改進(jìn)可以催生新的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這些驅(qū)動(dòng)因素

包括：提高生產(chǎn)效率、提升敏捷性、加快產(chǎn)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(jìn)傳統(tǒng)企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)、

創(chuàng)新設(shè)計(jì)價(jià)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(jià)值。

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

擴(kuò)展路徑。

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

越的運(yùn)營(yíng)，旨在優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，提高運(yùn)營(yíng)效率和質(zhì)量指標(biāo)，企業(yè)可以

擴(kuò)大自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。企業(yè)通常會(huì)在一個(gè)或幾個(gè)工廠先行試點(diǎn)，然后逐

步推廣。

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

Chain）。燈塔工廠并非僅運(yùn)用數(shù)字技術(shù)改善工廠的營(yíng)運(yùn)流程，更重要

的是能否有效達(dá)成以價(jià)值為導(dǎo)向、有效鏈接消費(fèi)者與生產(chǎn)端的應(yīng)用。

燈塔工廠應(yīng)將創(chuàng)新部署到整個(gè)價(jià)值鏈中，通過推出新產(chǎn)品、新服務(wù)、

個(gè)性化定制、更小的批量或者更短的生產(chǎn)周期，為客戶提供全新或者

改良的價(jià)值主張。企業(yè)首先在某一個(gè)價(jià)值鏈上實(shí)施創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型，然后

將其經(jīng)驗(yàn)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(jì)增長(zhǎng)新引擎，幫助我們以全新

的方式來學(xué)習(xí)和創(chuàng)造價(jià)值。只要領(lǐng)導(dǎo)層有遠(yuǎn)見卓識(shí)，企業(yè)無論規(guī)模大

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

著包容性的態(tài)度去善用技術(shù)，以打造一個(gè)更美好的世界，我們的社會(huì)

將會(huì)變得更強(qiáng)大、更清潔、更互聯(lián)。世界經(jīng)濟(jì)論壇對(duì)燈塔工廠的分析

頗具意義，為如何實(shí)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(diǎn)2

寶潔：成本領(lǐng)先型增長(zhǎng)

仔細(xì)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(lǐng)先者可從這些細(xì)致

觀察中學(xué)習(xí)第四次工業(yè)革命的展開方式，了解其中蘊(yùn)含的收益、機(jī)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(chǎn)率，可

以從容面對(duì)不斷變化的客戶需求和不斷上升的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(chǎn)約400萬瓶洗碗液、洗碗

粉和織物增強(qiáng)劑。在2010年至2013年，隨著人們對(duì)洗滌產(chǎn)品的需求從干

粉轉(zhuǎn)向液體，寶潔的銷售額大幅下滑。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，該工廠啟動(dòng)了

一個(gè)大幅壓縮成本的新項(xiàng)目。該項(xiàng)目實(shí)施后，這座工廠的成本不斷降

低，需求卻逐漸攀升