石家庄市电力电子元器件制造行业中小企业数字化转型实践样本

2025年11月 目录 一、电力电子元器件制造行业中小企业发展情况.................1 （一）电力电子元器件制造行业定义与范围.................1（二）电力电子元器件制造行业中小企业发展现状与趋势..........................................................................................2（三）电力电子元器件制造行业中小企业业务痛点.....3 二、电力电子元器件制造行业中小企业转型价值.................4 三、电力电子元器件制造行业中小企业数字化转型场景参考5 （一）产品生命周期数字化.............................................71.产品设计...................................................................7 1.计划排程.................................................................112.生产管控.................................................................153.质量管理.................................................................19 一、电力电子元器件制造行业中小企业发展情况 （一）电力电子元器件制造行业定义与范围 电力电子元器件制造行业是以电力电子技术为基础，通过电力电子器件、电力电子模块和电力电子设备等，实现对电能的转换、控制、分配、保护等功能的一类行业。该行业涵盖了基础电力电子器件、复合电力电子器件、整个电力电子设备的制造。上游是有色金属、钢材、塑料等原材料与设备供应，中游元器件制造为行业核心，下游为应用领域与集成商。行业产品广泛应用于工业自动化、新能源、交通运输、消费电子、家用电器、智能电网等多个领域。 （二）电力电子元器件制造行业中小企业发展现状与趋势 当前，我国电力电子元器件制造行业已经形成了较为完整的产业链，涵盖了从原材料、基础器件、模块到成套设备的各个环节。中小企业主要聚焦中游制造与细分领域，集中于元器件生产及上游材料的配套供应。根据中金企信统计数据，2023年市场规模为171,760亿元，同比增长15.06%。据中国电器工业协会预测，预计2025年增长率可保持在15%。其中，国内大功率晶闸管市场规模同比增长11%达31亿元，MOSFET同比增长幅度较大，但IGBT增长放缓，碳化硅器件受电动汽车高速增长拉动增速高于40%。 电力电子元器件制造行业正呈现出高频高效化、集成模块化、智能可控化与绿色低碳化四大核心发展趋势。随着新能源发电、电动汽车、数据中心等下游应用对电能转换效率要求不断提升，电力电子元器件正向更高频率、更低损耗、更高功率密度方向发展。同时，为满足终端设备小型化与系统可靠性需求，行业从离散器件向高度集成的功能模块发展。物联网、数字孪生与人工智能技术推动电力电子系统向智能感知、实时控制演进。光伏、储能、充电桩等绿色产业对高效节能电力电子元器件需求激增。 石家庄市电力电子元器件制造行业已形成“龙头引领+中小企业协同”的梯度发展格局，专精特新企业成为创新主力军。地理上以鹿泉区为核心，辐射高新区、正定县等区域，构建了覆盖半导体芯片、现代通信、汽车电子、空天信息、软件研发五大产 业链的新一代电子信息产业集群。据石家庄市发改委统计，2024年，石家庄市新一代电子信息产业主营业务收入1381.7亿元，增速12.1%。2024年新增23家“专精特新”中小企业，总数达到140家。创建国家“专精特新”小巨人企业共26家，省级县域特色产业集群“领跑者”企业20家。创建省级制造业单项冠军15个，国家级制造业单项冠军2个（诚志永华和中瓷电子，中瓷电子入选全国“创建世界一流专精特新示范企业”）。培育92家省级以上工业企业研发机构，占全省1/4。诚志永华是全国最大液晶材料研发生产企业，销量排名居国内企业首位；普兴电子在国内市场占有率领先，处于行业龙头地位。 （三）电力电子元器件制造行业中小企业业务痛点 电力电子元器件制造行业中小企业目前在产品创新、生产效率、产品质量和市场销售四个方面面临的核心痛点，共同构成了制约电力电子元器件制造行业中小企业发展的瓶颈。而数字化转型，正是系统性地解决这些痛点、重塑企业核心竞争力的关键路径。 一是产品创新痛点，研发投入高，协同设计效率低。电力电子元器件制造行业中小企业“试错”成本高昂，新产品开发严重依赖物理样机测试和反复验证，导致研发周期漫长，资金占用严重。核心高端材料，如高性能磁芯、专用芯片邓，被上游巨头垄断，中小企业议价能力弱，采购成本高，侵蚀利润空间。研发、工艺、生产部门之间数据不互通，使用不同软件系统，形成“数 据孤岛”。设计变更无法及时同步，版本混乱，导致沟通成本高、协同效率低下。 二是生产效率痛点，生产计划与调度粗放。排产严重依赖计划员个人经验，使用Excel或纸质看板，难以应对插单、急单、物料延迟等突发状况，柔性生产能力差。物料计划与生产排程脱节，常导致生产线待料或库存积压，影响交付时效。市场需求日益个性化、多样化，多品种小批量订单成为常态。传统生产线换线、调机时间长，难以实现快速、低成本的柔性转换。 三是产品质量痛点，过程质量控制难，质量数据管理混乱。原材料检测手段落后，难以精准把控来料质量，为后续生产埋下隐患。生产过程质量监控多依赖人工目检或抽检，效率低、主观性强、易疲劳，难以实现100%全检，导致批量性不良品风险。质量数据分散在纸质的检验记录、Excel表格、设备日志等多种载体中，难以进行系统性的统计、分析和挖掘，无法从根本上预防质量问题的复发。缺乏统一的产品追溯编码体系。当出现质量问题时，无法快速、准确地追溯到问题，处理成本高。 二、电力电子元器件制造行业中小企业转型价值 一是提供产品创新，降本增效提升竞争力。中小企业借助数字化研发工具，开展虚拟设计与仿真，大幅减少研发过程中的实物试验次数，从而降低研发投入成本，缩短研发周期。利用大数据分析市场趋势和客户需求，能够使企业更精准地把握产品创新方向，开发出符合市场需求的产品，提高投资回报率。通过建立 数字化的知识管理系统，共享企业内部技术知识，降低试错成本。 二是提高生产效率，优化流程提升产能。对老旧设备进行数字化改造，提高设备联网率，可实现设备运行数据的实时采集与监控。通过数据分析，及时发现设备潜在故障隐患。引入先进的生产管理系统，能够制定更科学合理的排产计划，提升排产准确性和效率，增强企业柔性生产能力，降低小批量生产成本。数字化供应链管理平台能加强企业与供应商之间的信息沟通与协同，降低库存成本，提升供应链整体效率。 三是保证产品质量，精准控制强化追溯。利用传感器、机器视觉等技术，可实现生产过程中的质量实时监测与精准控制。通过建立质量管理信息系统，将质量数据进行集中管理与分析，深入挖掘质量问题根源，针对性地采取改进措施。在质量追溯方面，数字化系统记录产品生产过程中的原材料批次、生产设备、操作人员、生产时间等信息，形成完整的产品质量追溯体系。 三、电力电子元器件制造行业中小企业数字化转型场景参考 电力电子元器件制造行业的技术迭代加速化、产品定制化、质量高标准化和供应链全球化趋势，对中小企业在核心元器件采购效率、产品快速响应设计、生产资源精准调配、制程稳定性控制及全流程质量追溯等方面提出了更严苛的要求。为有效应对市场竞争压力与合规风险，实现高效运营与可持续发展，电力电子元器件制造行业中小企业，重点聚焦采购管理、产品设计、计划排程、生产管控和质量管控等领域，开展了多维度探索实践。 在产品设计领域，针对下游应用场景的定制化需求，采用参数化设计软件与仿真模拟工具，快速完成产品的方案迭代，同时通过通用部件复用减少研发周期，确保产品一次性通过行业认证，缩短从设计到量产的转化周期。 在采购管理领域，企业围绕芯片、电容、电阻等核心原材料，搭建数字化采购体系，通过对接上游原厂与授权分销商的数字化管理，动态追踪物料交期与价格波动。 在计划排程领域，基于订单优先级与生产资源，运用高级排程系统整合销售订单、物料库存与设备产能数据，自动生成精细化生产计划。 在生产管控领域，通过MES制造执行系统实时采集生产数据，对关键工序进行可视化监控。 在质量管控领域，构建“全生命周期质量追溯体系”，从原材料入厂检验开始，通过条码或RFID技术绑定每批元器件的物料信息。 1.产品设计 痛点需求：一是设计图纸、仿真报告、工艺文件版本混乱，易丢失或泄露，严重影响研发秩序与信息安全。在电力电子元器件制造行业，一款产品从设计到量产需生成大量文件，如IGBT模块的电路设计图纸、电容性能仿真报告、互感器工艺参数文件等。部分中小企业仍依赖本地文件夹或纸质存档，缺乏统一管理体系。二是电力电子元器件产品创新迭代速度快，研发效率与成本控制压力大。电力电子产品设计涉及电路拓扑、热管理、结构设计、电磁兼容、工艺实现等多学科交叉领域，设计流程涵盖方案设计、仿真分析、版图绘制、工艺匹配、原型试制、测试验证等多环节。 应用场景 一级：部署企业级文档管理系统实现电力电子元器件文件分类存储与管控。如Windchill、Confluence，按项目、产品分类存储，支持版本控制、权限分级和快速检索。 二级：引入电路设计、PCB设计等专业设计软件实现产品设计数字化规范化。如AltiumDesigner、PSIM，集成参数计算、仿真功能，实现产品设计过程或版本的数字化、规范化管理，形成完整的产品设计资料，如方案、图纸、模型、设计BOM、版本、技术变更等管理标准，并有效执行。 三级：搭建云端协同平台促进电路设计与工艺数据跨部门共享。如SolidWorks3DEXPERIENCE、AutodeskFusion360，支持多人在线编辑、实时批注和版本对比，实现产品设计与工艺设 计的协同，实现数据跨部门共享。构建设计知识库，分类存储成功案例、失效分析报告，支持关键词检索与智能推荐，并能在产品设计时进行匹配、引用或参考。 四级：AI驱动智能设计，自动化优化与推荐设计电子产品方案。引入AI设计工具，如Synopsys、华为ModelArts等，基于算法自动优化参数、优化电路拓扑，推荐设计方案。 案例背景：河北网新数字技术股份有限公司原有业务大部分采用纸质或excel进行记录和管理，在产品设计和产品生命周期管理等方面面临诸多问题。一是缺乏统一、高效的数字化管理工具，导致信息记录和管理效率低下，数据准确性和完整性难以保障。二是产业链上下游企业协同困难，由于采用不同标准和工具，在产品设计和生产环节的衔接不够顺畅，影响了整体产业效率。三是传统方式难以实现设计要素的数字化、虚拟化转型，无法满足现代产品设计和管理的需求，限制了企业创新能力和竞争力的提升。 具体举措：为此，该企业采取体系化解决方案：通过三维设计工具、搭建数字化软件平台等软性工具，推动集群内外、产业链上下游的中小企业采用国际版标准的三维设计工具和平台，实现集体转型。利用三维设计工具，促使新工具在产品设 计和产品生命周期管理等方面，实现从平面到立体、从静态到动态的转变，推动设计要素向数字化、虚拟化转型。同时，借助网新数字管理平台，在协同环境支持下，以群体工作目标为核心，组织时间上分离、空间上分布的部门在同一个平台下实现相互协作、资源和知识共享，提升产业链上下游企业的协同效率，推动整个产业集群向数字化转型迈进。 取得成效：经过改造，企业实现了一是新工具的采用缩短了产品研发周期，提高了产品质量，显著增强了产业链的整体竞争力，实现了提质、降本、增效的显著成效。二是提高研发设计效率，图纸修改基本1天完成审核。三是企事业单位