“燈塔工廠”這一概念源於德國的工業4.0戰略,是工業4.0技術應用的最佳實踐工廠,代表全球智能製造的最高水平,被譽為“世界上最先進的工廠”。截至2025年1月,全球“燈塔工廠”已連續發佈8年共計13批次,累計數量達到189家,中國有79家,佔比約42%,總量位居世界首位。
建設製造強國之路,“燈塔工廠”的示範引領作用不可或缺。近年來,中國燈塔工廠數量迅猛增長,逐步實現了從引進外企“燈塔之光”到中國自主“揚帆出海”。未來,如何充分發揮“燈塔工廠”的示範引領帶動作用,推動中國製造業數智化轉型?一起關注《人民論壇》最新文章。
“燈塔工廠”被譽為“世界上最先進的工廠”。“燈塔工廠”主要利用數位化、網路化、智能化、綠色化等新技術手段,不斷最佳化和改進生產製造的流程,實現生產製造的全面自動化、精準化、最佳化、清潔化,從而達到技術領先、產品過硬、成本低廉和可持續發展。在2018年9月夏季達沃斯論壇上,世界經濟論壇(WEF)聯合麥肯錫諮詢公司合作發起評選“燈塔工廠網路”(Global Lighthouse Network,GLN)的倡議,旨在挖掘並推廣全球製造業中數智化和綠色化轉型達成卓越營運的標竿企業。
作為全球聞名的“世界工廠”,中國入選“燈塔工廠”數量快速攀升,位居全球數量之最,充分展示了中國製造業的強勁實力,彰顯出“中國製造”向“中國智造”的升級躍遷,也折射出中國製造在全球生產體系中的重要地位。
中國“燈塔工廠”多集中在消費品和電子製造領域。從行業分佈看,中國“燈塔工廠”行業分佈領域廣泛,主要貼近終端消費者的產業鏈下游,以電子產品及裝置、日用消費品、汽車及零部件、家用電器等為代表的離散型製造行業,往往具備多品種、小批次、工藝複雜等特點。具體來說,中國“燈塔工廠”主要集中在光電及電子產品製造、家用電器製造、通用及專用裝置製造、汽車及零部件製造四個領域,佔到“燈塔工廠”數量的近七成(68.4%)。日用消費品和食品藥品製造兩個行業均有6家“燈塔工廠”,鋰電池等新能源製造領域的“燈塔工廠”數量攀升至4家,鋼鐵及冶金製造、半導體製造行業分別有3家和2家入選(見圖1)。中國入選“燈塔工廠”的行業在持續拓展,除了早期入選的服裝製造領域工廠外,還有建築材料、化工新材料以及核電站等行業的工廠入選,反映出中國在多個製造行業的先進製造水平。
中國“燈塔工廠”分佈正從東部沿海向內陸地區拓展。從國內省份分佈看,中國“燈塔工廠”分佈主要集中在長三角、珠三角、京津冀等東部沿海地區,近年來正逐步向中西部地區擴展。具體來說,中國“燈塔工廠”主要集中分佈在經濟總量排名靠前的廣東、江蘇、山東三省,其擁有的“燈塔工廠”數量分別為13家、10家和7家,合計佔到總數的近四成(38.0%),緊隨其後的是上海和台灣各有6家,安徽和北京各有5家。隨著東部沿海地區產業梯度向中西部地區有序轉移,中西部地區的“燈塔工廠”數量逐步增多,如河南、湖南、湖北、山西4省“燈塔工廠”數量合計有9家,成渝地區合計有4家,貴州、陝西、寧夏、廣西分別擁有1家“燈塔工廠”。尚未擁有“燈塔工廠”的省份,也紛紛提出要實施以培育打造世界級“燈塔工廠”為重點的“燈塔工程”,推動製造業加速向智能製造升級。
中國“燈塔工廠”由越來越多的先進製造企業引領升級。從企業擁有數量看,中國“燈塔工廠”主要由一批先進的製造企業引領升級,其中既有跨國製造企業,也有本土製造企業。在中國有兩家以上“燈塔工廠”的企業集團有10余家,其擁有的“燈塔工廠”數量共有45家,佔到中國“燈塔工廠”數量的近六成(57.0%),其中海爾、美的和富士康分別有9家、6家和4家“燈塔工廠”,寧德時代、三一重工、博世和聯合利華均有3家“燈塔工廠”。隨著越來越多的製造企業不斷運用新技術更新改造製造工廠,並把形成的數位化轉型和智能製造等有效生產經驗持續推廣應用,更多的智能化工廠將會加入全球“燈塔工廠”的行列。
中國“燈塔工廠”持續運用新技術最佳化改造生產製造流程,與現代生產性服務業深度融合,實現產業鏈供應鏈數位化、智能化、綠色化、融合化發展。隨著產業鏈全球化佈局,中國“燈塔工廠”的獨特經驗正在被傳播到海外工廠,加速在更多新興市場國家和開發中國家落地生根。
加速新技術應用,打造領先的“燈塔工廠”。根據世界經濟論壇和麥肯錫公司的評定標準,“燈塔工廠”既側重於單個工廠或車間內部技術、工藝和管理等流程的先進性,也強調端到端價值鏈的先進性,還關注綠色可持續領域的先進性,呈現出多維細分的特點。
在單個工廠方面,“燈塔工廠”的評定主要考察工廠內部數字裝配和加工、數字裝置維護、數位化績效管理、數字質量管理、數位化可持續發展等方面,突出反映了生產製造流程的數位化升級態勢。端到端價值鏈方面,“燈塔工廠”的評定不僅考察工廠內部的卓越營運和管理,還要關注工廠關聯的上下游環節,包括供應網路連線性、端到端產品研發、端到端規劃、端到端交付、客戶連接性等方面,突出反映將個體工廠的卓越表現延伸至供應鏈的上下游環節,從而推動將先進技術應用到全產業鏈條,使其能快速響應客戶端需求。
在綠色可持續方面,“燈塔工廠”既要滿足技術先進性和卓越營運管理的績效要求,還強調提升工廠節能降耗、減污降碳、降本增效以及提升勞動生產率、交付敏捷性、上市流通速度、個性化定製能力等方面的績效,從而進一步突出反映工廠在落實可持續發展理念和應對氣候變化方面的成效。隨著“燈塔工廠”的評定標準愈發多維度精細化,“燈塔工廠”自身將在研發創新、業務流程、營運效率、敏捷響應、人才準備、安全質量等方面創造卓越的價值,即打造成為“六邊形”引領的“燈塔”,從而綜合運用新技術把製造工廠的先進性推到新的高度。比如,一些“燈塔工廠”在實現淨零排放、最佳化能源效率、發展循環經濟等方面取得了明顯的成效,進一步在可持續發展領域提升作為“燈塔”的亮度。未來,隨著供需兩端對工廠的要求愈發綜合多樣化,“燈塔工廠”將逐步從單一製造工廠轉向端到端價值鏈、綠色可持續等方面全方位升級,以不斷引領未來製造的先進方向。
加速數位化轉型,打造敏捷柔性的“透明工廠”。作為世界先進工廠,“燈塔工廠”首先要做到敏捷生產和柔性製造,成為資料驅動的透明工廠。傳統製造業要用好數位技術提升生產流程的自動化、智能化和網路化水平,推動生產製造從簡單的人機協作模式轉向更快捷的資料驅動模式。“燈塔工廠”需要通過自動化、工業網際網路、巨量資料分析、移動網際網路等數位技術的廣泛應用,對生產過程中的資源需求和規劃管理、柔性生產、物流運輸、客戶服務等全流程進行精益監測和管理,從而擺脫過去單純對技術工人的經驗依賴,大幅提升生產製造和營運管理的整體效率,依託數位化技術持續創造核心價值。
例如,有的“燈塔工廠”利用人工智慧、工業物聯網和柔性自動化技術,實現平均1秒生產1個電芯、每組電池耗時1.7秒的高效運作,同時將研發周期縮短40%,勞動生產率提高75%,碳排放量降低57%。還有“燈塔工廠”利用自動化裝置、物聯網技術和巨量資料分析平台,實現了生產過程的高度自動化和智能化控制,能夠更加精準地洞察消費者需求和市場趨勢,顯著提高生產效率。未來,“燈塔工廠”應加速推動數位化轉型,變得更加自動化、模組化和敏捷柔性,廣泛應用巨量資料分析和可擴展的工業網際網路平台,從而大幅縮短新產品上市所需時間,持續創造滿足使用者需求的價值。
加速智能化升級打造智慧高效的“黑燈工廠”。作為智能製造的標竿,中國的“燈塔工廠”利用人工智慧(AI)、具身機器人和數字孿生等新技術工具,加速推進研發設計、生產流程和營運管理等全流程的智能化改造升級,把生產車間和工廠變成全自動化、智能化操作的“黑燈工廠”。據世界經濟論壇與波士頓諮詢公司的調查資料顯示,新晉“燈塔工廠”通過採用互動式培訓、智能裝置和可穿戴裝置及結合機器人、人工智慧和機器視覺的自動化系統,提升勞動生產率高達50%。
例如,有“燈塔工廠”通過機器視覺引導、人工智慧演算法與裝置互聯,建成了行業首個蒸發器和冷凝器兩器自動化的黑燈生產車間,並將“天車”引入空調行業,採用空中物流即時配送系統的方式提高物流質效;有“燈塔工廠”借助人工智慧和機器人技術實現了安全無事故生產,樹立了核電行業的安全典範。中國當前正在加速推進“人工智慧+”行動,推動人工智慧、數字孿生、機器人等技術的深度融合,培育一批國家級智能製造示範工廠。
加速綠色化改造建設清潔環保的“零碳工廠”。已有不少“燈塔工廠”創新運用先進的節能環保技術推進綠色製造和發展循環經濟,在減少能源消耗、降低碳排放、提高資源利用率等方面成效顯著,同時運用先進技術持續改善工廠安全和工作環境,為推動行業和國家可持續發展作出積極貢獻。“燈塔工廠”需高度重視清潔生產、低碳改造和綠色發展,加強綠色低碳技術創新應用,確保在工廠內部乃至延伸至整個供應鏈上實現環境友好、資源高效利用和低碳可持續發展,從而轉型升級為“可持續的燈塔工廠”和淨零排放的“零碳工廠”。
加速融合化引領打造協作聯動的“價值工廠”。中國“燈塔工廠”中有不少入選端到端的燈塔,打通了從研發到服務的全鏈路。這些端到端的“燈塔工廠”主要採用人工智慧、3D列印和巨量資料分析等先進技術,推動產品從研發、生產再到交付全鏈條的智能化聯動,實現端到端供應鏈的效率提升和上下游成員的協同創新。例如,有“燈塔工廠”生產的空調類產品外銷比例達到90%,即行銷全球130多個國家和地區。為滿足快速增加的全球需求,空調工廠採用巨量資料、高級演算法和生成式人工智慧等技術最佳化整個價值鏈,大大縮短了設計周期和訂單交付時間,海外市場故障率也大幅度降低。
隨著“燈塔工廠”的示範效應從單體工廠或單一環節向供應鏈上下游延伸,打通從產品研發設計到交付維護端到端的供應鏈被提上日程,打造供應鏈最佳實踐成為新的發展趨勢。發展端到端的“燈塔工廠”意味著要整合多個先進數位化智能化革新用例(具體實踐案例或應用場景),將智能製造系統與終端使用者需求連接起來,讓使用者全程參與研發設計、生產製造、物流配送等環節,推進生產、服務流程的整體創新,實現價值最大化的創造。
加速全球化佈局打造開放合作的“標準工廠”。在第十二批全球燈塔工程中,中國某“燈塔工廠”助力越南實現“燈塔工廠”零的突破,這也是國內企業走出去實現“燈塔工廠”的海外突破。又如在2025年1月發佈的第十三批全球“燈塔工廠”中,中國企業在非洲打造的首家“燈塔工廠”入選,該工廠將AI演算法等新智能技術用於鑄造和加工環節,包括運用人工智慧生成的內容增強視覺檢測系統,加強生產過程控制,將生產裝置綜合效率提高了17%,勞動生產率提高了27%,產品缺陷減少了31.1%。經濟全球化背景下,“燈塔工廠”的創新模式和經驗在世界各地推廣和複製,實現跨境協同性和海外配置,從而推動全球範圍的開放合作和資源最佳化配置。
當前,中國越來越多的燈塔企業在全球範圍內展現出引領作用。但製造業整體大而不強問題依然突出,尤其中小製造企業智能化轉型偏慢,新技術應用滲透率偏低,產業鏈環節數智化水平不均衡,部分企業綠色低碳轉型壓力較大。對此,應充分發揮“燈塔工廠”的示範引領帶動作用,積極營造促進製造業高端化、數智化、綠色化、融合化的有利條件、政策支援和發展環境。
大力支援“燈塔工廠”創新運用新智能技術。大力支援製造業企業加快推進數智化轉型,尤其創新使用生成式人工智慧、具身機器人等新智能技術,推動智能製造邁向更高的智能水平。一是鼓勵“燈塔工廠”實施“人工智慧+”行動,創新運用新智能技術改造生產製造流程,力爭成為人工智慧時代的新的“燈塔”。二是支援培育一批新智能技術方案綜合服務商。鼓勵人工智慧企業加快探索人工智慧大模型、具身機器人等技術工具與製造業深度融合,並為智能製造向更高能級躍遷提供更佳解決方案。三是鼓勵“燈塔工廠”深度接入工業網際網路平台,持續提高數智化能力、創造商業營運模式,推動實現工廠實踐經驗在跨行業跨領域的可借鑑、可推廣、可複製,打造自主可控的“燈塔工廠”網路,帶動供應鏈上下游企業智能化改造,持續放大“燈塔效應”。四是將“燈塔工廠”創新運用新智能技術納入國家規劃的新基建重點工程,推動工業裝置、工業網路、工業算力、工控系統等網路化改造升級,持續提高製造業數位化轉型成熟度、關鍵工序數控化率、數位化研發設計工具普及率,讓更多燈塔企業率先接入新一代人工智慧平台,更好支撐其生產製造和供應鏈業務智能化轉型,更大程度挖掘智能製造的潛力。
健全“燈塔工廠”產學研結合的技術創新體系。“燈塔工廠”不僅要學習運用新智能技術開展智能化改造,還要在技術改造升級中提升自身的創新能力,尤其結合業務實際問題開展技術攻關和先行探索,持續保持在智能製造領域的先進性和領先能力。一是支援“燈塔工廠”夯實科技創新與產業創新融合的載體功能,持續推進業務模式、組織變革和組織方式的創新,深入挖掘新智能技術和數位化轉型的價值,增強應用新智能技術開展業務創新的能力。二是加快先進製造關鍵核心技術攻關,加大產業基礎應用研究,補齊“燈塔工廠”核心技術短板,深入推廣工業4.0技術規模化應用的核心應用案例,提升對關鍵業務的支撐能力,持續推動向價值鏈中高端邁進。三是鼓勵“燈塔工廠”推進產學研深度融合,吸引高校、高等院所等科研機構深度參與其技術創新能力建設。搭建以“燈塔工廠”為主體的產學研用結合的技術創新體系,以應用場景為切入點推動技術創新成果的產業化應用,實現新技術從1到N的突破。四是依託“燈塔工廠”培養一批懂製造和數智技術的複合型人才隊伍,推動企業和高校等科研機構聯合建立智能製造應用型人才培養基地,加大企業員工創新技能培訓,推動核心業務持續協同創新,增強“燈塔工廠”在人員培養上的示範帶動效應。五是加強智慧財產權保護,探索職務科技成果賦權試點改革,激發員工創新積極性。
推動“燈塔工廠”先進經驗向中小企業推廣。推崇“燈塔工廠”的目的在於發揮其標竿示範作用,將其有效經驗推廣到廣大中小製造企業中去,推動智能製造能力的整體提升,為建設製造強國奠定堅實的基礎。一是鼓勵“燈塔工廠”打造可複製推廣的標竿數字車間、智能工廠和綜合解決方案,推廣數位化應用場景最佳實踐,形成數智化轉型雁陣,分行業、分層次、分步驟向中小企業推進成熟經驗、典型案例,帶動其加速智改數轉網聯,激發其數位化轉型的熱情和動力。二是鼓勵“燈塔工廠”打造端到端即時可視的開放合作供應鏈管理平台,充分發揮鏈主企業、科技領軍型企業作用,利用“燈塔工廠”綠色製造優勢,推動產供鏈上下游企業深度互聯和協同響應,提升整個產供鏈的數智化、綠色化水平。三是支援“燈塔工廠”建立健全行業標準,建構適應新型工業化發展的智能製造標準體系,推動供應鏈上下游標準對接和資料聯通,實現大中小企業融通創新發展。四是持續開展中小企業數位化轉型城市試點,培育一批中小企業數位化轉型示範企業,尤其推動專精特新中小企業、專精特新“小巨人”企業數智化發展。
支援地方加快培育一批燈塔梯隊智能工廠。一是鼓勵地方實施“燈塔工廠”引入和培育計畫,對標全球“燈塔工廠”評價標準,引導有基礎和意願的工廠進行有針對性的技術改造提升,通過以點帶面培育一批具有“燈塔工廠”潛質的數字車間或智能工廠、示範工廠。二是支援因地制宜開發多樣化的應用場景,運用積累的海量資料和豐富場景優勢,引導並支援製造企業開展數位化設計、智能化生產、綠色化製造、精益化管理等工廠場景創新,引進和培育行業網際網路平台,助力中小企業數位化轉型。三是支援地方或行業組建“燈塔工廠”創新發展聯盟,引導工廠上下游企業協同開展技術攻關,鼓勵大型企業立足行業共性需求,搭建資源和能力共享平台,推進數智技術、綠色技術在製造業全行業全鏈條的應用。四是支援地方結合產業優勢培育優質數智化服務商,鼓勵其針對行業痛點及企業需求,開發適用於中小企業的“小快輕准”服務產品,形成更具垂直場景適配性的差異化服務工具包,打造一批“工具+服務”的數位化轉型一體化解決方案。五是加大智能製造示範工廠梯度培育。制定央地協同的梯度建立標準,完善智能製造示範工廠建設分類分級管理辦法,採取多種形式推廣示範工廠建設經驗,鼓勵開展供應鏈賦能。
制定鼓勵“燈塔工廠”多維領先的政策舉措。培育更多“燈塔工廠”,離不開政府的財政補貼、稅收優惠、政府採購、金融支援、產業扶持等政策支援,也離不開政府營造數字基礎設施、智能製造標準制定等方面的良好生態。
一是給予“燈塔工廠”激勵性政策支援。支援給予新晉“燈塔工廠”資金獎勵,對入選企業減免數位化裝置採購稅,用足用好智能製造專項基金,加大對入選企業裝置更新的補貼支援,引導地方加大製造業數智化投入,將培育更多“燈塔工廠”式先進製造企業列入地方發展目標。二是培育牽引“燈塔工廠”高品質發展的應用場景,搭建中小企業數位化轉型公共服務平台,通過政府採購、政策引導等方式,實施差異化、針對性的數位化轉型扶持政策,對創新活動採用審慎、包容的監管方式,充分利用市場化的場景需求牽引製造企業加快數位化轉型。三是制定並完善智能製造標準體系。鼓勵智能製造示範工廠研發標準化的工藝裝備、工業軟體和平台,參與制定行業標準、場景標準,豐富完善國家智能製造標準體系。四是強化數字基礎設施支撐能力,推進5G/6G、人工智慧、工業網際網路等新基礎設施網路建設,建立公共的算力演算法開放平台,建構“燈塔工廠”發展的基礎網路,更好地支撐企業數位化轉型。五是建構對標“燈塔工廠”轉型發展的生態體系。完善數位化轉型生態體系和資料安全保護體系,推動基礎軟體、通用軟體、演算法等開源發展,為中小企業提供低成本的優質服務。
鼓勵“燈塔工廠”拓展海外發展空間。進一步支援“燈塔工廠”向海外推廣,應彰顯中國製造模式的先進性和在全球價值鏈中的重要地位。一是採取更大力度吸引和利用外資,實施更具吸引力的穩外資政策,吸引跨國企業繼續在華投資設廠,支援外資企業設立全球性研發中心,使研發設計更貼近製造和客戶需求,助力國內工廠升級改造,打造更多內含中國經驗標準的“燈塔工廠”。二是鼓勵國內“燈塔工廠”利用全球統一供應鏈最佳化全球產業佈局。在受到貿易保護主義威脅的情況下,應採取投資促進措施,鼓勵中資企業繞開關稅等貿易壁壘,加快走出去開展本地化營運,用足用好國際資源和國際市場。三是鼓勵地方持續最佳化營商環境,推進“燈塔工廠”深入開展國際合作,實現工廠之間的經驗借鑑和協作聯動,主動融入“組織全球化、營運本土化”的全球“燈塔工廠”網路。 (人民論壇網)