工业互联网生态 2.0 数字工厂白皮书——生产主导型制造企业

目 录Table of Contents 点击目录跳转到对应章节 一、数字工厂已成为生产主导型离散制造企业必答题.2 生产主导型离散制造在工业经济中占据重要比重.2内外承压，生产主导型企业需持续降本增效.4通过数字工厂实现降本增效已经成为广泛共识.7 二、不同阶段企业数字工厂建设总体思路.9 数字工厂建设整体目标确定.9数字工厂建设规划和实施路径.11各阶段企业数字工厂重点建设内容.19 三、新时代数字工厂关键支撑：一体化制造运营中台.27 数字工厂生产管理走向一体化制造运营.27一体化制造运营中台：制造运营管理的核心支撑.30企业通过一体化制造运营中台支撑生产运营管理.33 工业互联网生态助力数字工厂建设.45数字工厂发展融入工业互联网生态.46 一、数字工厂已成为生产主导型离散制造企业必答题 生产主导型离散制造在工业经济中.占据重要比重 生产主导型离散制造：核心利润和竞争力来源于生产环节 1992 年，宏碁集团创办人施振荣先生提出了著名的“微笑曲线”理论，指明了工业企业利润以及核心竞争力来源的 3 个环节，即：研发设计、生产制造和营销品牌，并认为产业链中价值最丰厚的部分集中在研发和市场两端，故企业应更多加强研发和市场端，以改善企业利润水平。 然而，在当前产业分工体系下，中国仍有数量庞大的中小企业、OEM 代工厂等，核心业务仍主要围绕生产制造展开，主要分布在机械、电子等行业。申洲国际、麦格纳、台积电等企业也用成功实践证明，凭借出色的生产环节能力，企业同样能够在产业链中获得高利润，不断发展并壮大。 由此，从研发设计、生产制造、营销品牌各环节获得利润和核心竞争力，也成为区分不同企业的典型方式。根据以上 3 个环节对企业附加值的贡献程度，也可以将各类制造企业大体划分为 3 类：研发设计主导型、生产制造主导型和营销品牌主导型。 研发设计主导型常见的行业如汽车整车、复杂装备及其核心零部件等，其产品复杂，技术含量高，生产规模相对不太大，故提高研发设计水平是提升企业附加值和竞争力的核心。 营销品牌主导型企业多见于消费品行业。相比于产品设计和生产制造过程，很多消费品的竞争力核心还是营销、渠道和品牌在消费者心中的塑造。 生产制造主导型企业则覆盖了大量机械、汽车、电子等行业的中上游零部件企业，包括中小企业及各种代工厂、流程工业工厂等。很多消费品行业和装备制造的中小型企业，虽然也有一定的研发和营销能力，但在行业的话语权并不高，产品附加值有限，生产制造环节依然构成企业的核心竞争力，所以仍然属于生产制造主导型制造企业。一些生产规模特别大的消费品品牌，其大量出货的中低端产品竞争力仍主要来自生产环节，也可以部分视为生产制造主导型制造企业。 生产制造主导型企业中，离散制造相关企业数量更多。生产制造主导型离散制造企业较多分布在机械、电子、汽车和消费品行业，从收入规模和企业数量方面上，在工业经济中占比过半。占据中国工业企业较大比重的中小企业中，很多也都属于生产制造主导型企业。因此，生产制造主导型制造企业的发展水平，对中国工业经济转型升级有着举足轻重的影响。 国家统计局数据显示，截至 2022 年末，机械工业共有规模以上企业 111 万家，2022 年累计实现营业收入 289 万亿元。 工业和信息化部数据显示，2021 年，我国规模以上电子信息制造业营业收入同比增长 147%，占整个工业的营业收入比重达到 11%。 工 信 部 装 备 工 业 发 展 中 心 发 布 的《 中 国 汽 车 产 业 发 展 年 报（2021）》 显 示，2020 年 我 国 汽 车 零 部 件 制 造 业 营 业 收 入 为36,311 亿元。 工业和信息化部发布的《消费品工业“三品”发展态势白皮书》显示，截至 2023 年 5 月，中国消费品工业规模以上企业已增至18 万家，占全国工业的 38%。 内外承压，生产主导型企业需持续.降本增效 在日益动荡和竞争加剧的市场环境下，生产主导型企业由于生产组织和管理等方面的特点以及在产业链中的位置，不得不持续降本增效，以维持企业的生存和利润空间。 企业处于行业中上游的企业话语权有限，面临上下游强势压力。 很多生产主导型企业位于行业中上游的零部件领域，其下游的汽车、消费品等品牌客户体量较大，话语权重。近年来随着行业竞争压力增大，下游品牌客户持续降价、加速研发周期以增强竞争力，同时也将这一压力传导到上游供应商，要求上游企业以更高的响应速度、更短的交期、更低的价格供货。 例如在消费电子、汽车等行业，下游客户每年要求中上游零部件供应商降价已是行业惯例。2022 年下半年以来，丰田要求部分零部件供应商降价，长安汽车以直接扣款 10% 的方式要求供应商降价等新闻，都在市场引起不小关注。很多中上游的生产主导型企业，连年持续提高生产效率，也仅仅能维持订单。 另一方面，传统大批量生产的同质化产品已经难以满足消费者日趋个性化的需求，终端消费品生产和运营走向 C2M 和大规模定制，由此导致上游企业的订单也从“少品种大批量”转变为“多品种小批量”，对企业生产的反应速度和柔性提出了更高的要求。 国家统计局数据显示，2022 年机械工业所需原材料价格虽有一定波动，但总体处于高位，全年原材料生产资料工业生产者出厂价格同比上涨 10.3%。 上游原材料价格不断上涨，也在日益挤压企业的利润空间。原材料大多属于大宗商品，价格形成因素复杂，很多采购原材料的企业并不具备价格话语权，只能通过提高自身生产效率，抵消原料价格上涨的影响。 企业位于长产业链一环，同质化竞争激烈，只能持续深耕降本增效。 很多生产主导型企业处于长产业链中的一环，集中在特定细分方向，产品用途单一或专供特定客户，较难实现技术突破、横向业务拓展或商业模式创新。同时，由于行业内有大量同类企业开展同质化竞争，难以打造差异化竞争优势，在生产环节持续降本增效成为企业唯一的突破口。 2023 年以来，受到国际形势动荡及国外需求不振等影响，一些原本以出口为主的企业也开始转向内销，国内市场的竞争更加激烈，企业利润空间持续受压，必须持续降本增效才能保证生存。 企业生产需要广泛外部合作，与供应链协同的挑战日趋增大。 离散制造企业原料来源于众多供应商，需要与上游潜在供应商耗费相当长的时间进行沟通，方能保证原材料按时到货、形成齐套，进行后续生产。如个别原材料供应 不能及时到位，就会影响整体的生产和交付进度。来自多个不同企业的同一原材料，也需要通过强管控，保证不同供应商提供的原材料可以达到品质、交期的一致。 近年来，随着全球动荡加剧，企业在关注供应链效率的同时，也开始更多关注供应链的韧性。一些仅依赖个别客户或供应商的企业，其面临的风险显著增大。企业需要在上下游与更多企业建立联系，以便应对各种供应链风险的冲击，这也对企业与更多外部企业协同提出了更高的要求。 企业生产组织变化大，管控要求日益提高。 由于属于典型离散制造，很多企业需要根据订单的持续变化和调整来组织生产。近些年，很多行业终端产品需求的不确定性增加，产品周期日益缩短，对上游企业的订单要求也随之快速变化，插单和订单变更对企业排产和供应链管理提出更高要求，如果不能高效组织排产、采购、运输，就很容易造成设备产能的浪费、错失订单或无法按期交货。 另一方面，不同于流程制造，很多离散制造企业在企业自身生产过程中的加工、上下料、物流、检测等很多环节工序有较高的人工参与度，自动化水平尚不够高，人工技术水平对很多环节的影响较大，对产品一致性形成挑战。外加近些年人工老龄化的加剧，制造业吸引力下降，招工难度不断加大，也给很多人工依赖度较高的生产主导型制造企业带来更多挑战。《人民日报》一份调查显示，中国 73% 的制造业企业面临招工难。 很多生产制造企业受限于产能等因素，还会将部分产品委外加工；要保证外协加工企业产品与自身加工产品质量一致，也对企业生产管理提出了更高的要求。 企业出海面临日趋严格的客户要求。 相当一部分生产主导型企业从事外贸或承接外贸订单。在企业产品质量的过程追溯、品质一致和交付周期方面，海外客户往往会提出更高的要求。同时，欧盟碳关税等机制进一步提升了出口的要求。2023 年 4 月 25 日 ,.欧盟理事会初步通过碳边境调节机制（CBAM, 又称欧盟碳关税），即：未来出口到欧盟的高碳商品将需要缴纳相应的税费。此外，随着越来越多中国生产制造企业走出国门、在海外设厂开展生产，在海外不同的资源要素条件下，如何保证海外工厂成本和品质达到国内工厂水平，也给企业提出了更高的要求。 通过数字工厂实现降本增效已经成为广泛共识 在日趋严峻的市场形势下，通过数字化转型开展降本增效，如今已经成为各行业的共识。数字化转型是以价值创造为目的，以提升效率和效益为导向，用数字技术驱动业务变革的过程。近些年来，在政策持续推动、企业竞争压力日趋增大、数字技术与行业深度融合等多方因素的共同推动下，通过数字化转型实现提质、增效、降本、减存、绿色、安全发展，增强企业竞争力，已经成为企业的共识。 根 据 IDC 调 研， 全 球67% 的 1000 强 企 业已经将数字化转型作为企业的战略核心。 3 类不同主导类型的企业，由于自身特点不同，生产数字化转型的核心方向也不尽相同。研发设计主导型企业侧重通过数字孪生和多方协同设计，提高产品设计效率，缩短研发周期，以提升设计阶段竞争力，并实现产品全生命周期的管理。营销品牌主导型企业更侧重通过大规模个性化定制和 C2M，缩短渠道，提供更个性化的产品，更精确地满足消费者需求。生产主导型企业，则重点在于通过更高效的生产管理和产业协同，提升生产环节的利润；同时，通过提升更加柔性的生产组织能力，以匹配下游客户日益小批量多品种化的订单需求。 近年来，面向精益化生产管理、高效产业协同和柔性化生产组织，建设数字工厂，已经成为生产主导类企业的共识。相比于过去的企业信息化建设更侧重工具、流程和系统，数字化工厂建设在覆盖系统建设和自动化建设的基础上，更加侧重企业数据的连接、贯通。构建以数据驱动的业务运营，并支撑企业最终走向智能化，成为企业面向未来发展的重要步骤。 图 4数字工厂建设对于生产制造主导类企业实现提质降本成效的投入必要性分析 来源：IDC 2023 生产主导型离散制造企业调研 , N=100 IDC 对 100 家生产主导型离散制造企业的调研显示，100% 的企业愿意在数字工厂方面开展探索，90% 的企业认为数字工厂将取得明确的成效。96% 的企业已经都在近 3 年内开展了数字工厂相关建设，其中 41% 已经制定了系统性规划，正在逐步开展相关建设。 来源：IDC 2023 生产主导型离散制造企业调研 , N=100 二、不同阶段企业数字工厂建设总体思路 数字工厂建设整体目标确定 数字化工厂建设的核心，是实现生产过程和上下游数据的全面贯通，以数据驱动业务运营的透明化、精益化，并最终走向生产的全面智能化。但由于自身业务规模、技术能力、信息化基础、资金投入能力等方面的不同，很多头部企业的数字工厂建设内容并不适合所有企业参考。更多企业需要结合自身发展阶段，明确自身当前阶段更合适的数字工厂建设整体目标和方向。 本白皮书将各类中小型企业、大型企业划分为 4 个发展阶段，并给出 4 个阶段企业各自数字工厂建设的目标方向供参考。 来源：IDC, 2023 小微阶段中小企业：小微阶段的企业很多年产值在千万 - 亿的水平，IT 基础薄弱，资金有限，生产管理众多环节还存在不规范、不透明的情况，因此数字工厂建设的主要目标在于实现数据的可视化，实现主要生产过程数据的可视化和规范化，建成透明数字工厂。 成长阶段中小企业：成长阶段的企业大多年产值在亿 - 十亿的水平，部分环节已经实现了 IT 系统应用。数字工厂建设的主要目标在于实现数据的主线化，即从订单到交付、从设计到后服务等几条核心流程数据全面的数字化和贯通，并通过数据分析，持续驱动生产过程的精益改善，建成精益数字工厂。 领军阶段大型企业：