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1、什么是燈塔工廠？

"燈塔工廠"概念源于德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略，又稱“工業(yè)4.0示范工廠”或“標(biāo)桿工廠”，代表工業(yè)領(lǐng)域頂級的智能制造能力。2018年，由世界經(jīng)濟(jì)論壇和麥肯錫共同推出。

燈塔工廠是通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化手段，運用先進(jìn)的工業(yè)4.0技術(shù)和理念，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面自動化、精確化和優(yōu)化。它不僅實現(xiàn)了數(shù)字化與物理世界的深度融合，而且提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低了制造成本，實現(xiàn)了高度的靈活和個性化生產(chǎn)。

此外，“燈塔工廠”不僅自身具備優(yōu)秀的生產(chǎn)能力，而且能通過示范和引領(lǐng)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游企業(yè)走向智能化，推動行業(yè)整體水平的提升。因此，“燈塔工廠”就像燈塔一樣，照亮工業(yè)生產(chǎn)的未來之路，指引整個行業(yè)向智能化制造的方向前進(jìn)。

2、為什么打造燈塔工廠？

2.1 行業(yè)發(fā)展趨勢

裝備制造行業(yè)信息化建設(shè)與數(shù)字技術(shù)融合整體演進(jìn)歷程：

（1）當(dāng)前是數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與制造業(yè)變革的歷史性交會時刻，數(shù)字技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)由單點逐步邁向全面（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、電動化）。

（2）數(shù)字技術(shù)日趨成熟與快速商業(yè)化推動制造業(yè)向精準(zhǔn)、敏捷、柔性、協(xié)同創(chuàng)新變革，催生出一批行業(yè)標(biāo)桿。

制造業(yè)與新技術(shù)深度融合是未來十年發(fā)展主線，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)：

裝備制造行業(yè)信息化建設(shè)與數(shù)字技術(shù)融合進(jìn)程正在加速演進(jìn)：

2.2 行業(yè)痛點與訴求

裝備制造行業(yè)目前面臨的挑戰(zhàn)和核心訴求

行業(yè)痛點：

（1）運營管控

精益管控弱：已有基本的精益意識，但局限于點狀改進(jìn)，效益提升有限；

信息斷層：工廠信息流存在較大斷點，人工介入較多，效率較低；

數(shù)據(jù)基礎(chǔ)差：生產(chǎn)運營過程不透明，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，異常反應(yīng)慢；

（2）業(yè)務(wù)&數(shù)字化能力

工藝與制造信息存在斷點，基于無限產(chǎn)能計劃，可靠性低；

質(zhì)量檢驗主要靠人工紙質(zhì)傳遞，過程質(zhì)量追溯困難；

現(xiàn)場管理不規(guī)范，執(zhí)行不到位；

各業(yè)務(wù)單元有零散的信息化系統(tǒng)支撐，整體數(shù)據(jù)應(yīng)用價值低；

（3）自動化基礎(chǔ)

生產(chǎn)制造、質(zhì)檢設(shè)備普遍比較老舊，不能自動采集，數(shù)據(jù)主要靠人工記錄；

設(shè)備通訊接口不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)采集未標(biāo)準(zhǔn)化；

局部設(shè)備更新?lián)Q代，但工廠設(shè)備未能實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)整體采集

核心訴求：

連接(Connectivity)：自公司到車間，流程與信息無縫連接

透明化(Visibility)：車間信息，隨時隨地可見；計劃信息，分享共榮

速度(Agility)：客戶需求，即時傳達(dá)

精準(zhǔn)(Accuracy)：準(zhǔn)時交貨，分毫不差

品質(zhì)(Quality)：品質(zhì)管控，溯及既往

2.3 標(biāo)桿案例剖析

2.3.1 卡特彼勒

（1）精益+數(shù)字化管理

通過6 Sigma和精益優(yōu)化現(xiàn)有流程，通過數(shù)字化進(jìn)行管控，制造信息按照訂單拉動

（2）運營管理標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)字化管控的智能設(shè)備，作業(yè)者根據(jù)數(shù)字化傳遞的制造信息按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)來完成作業(yè)

（3）組織人才培養(yǎng)

所有人員完成系統(tǒng)培訓(xùn),人員信息在系統(tǒng)中進(jìn)行指定并與認(rèn)證崗位進(jìn)行比對,授權(quán)者才能工作

（4）案例啟示

1、使用6Sigma和精益工具以消除浪費，并結(jié)合數(shù)字化，最終在整個卡特彼勒范圍內(nèi)實現(xiàn)精益智能制造轉(zhuǎn)型；

2、通過從業(yè)務(wù)，技術(shù)，組織等三個維度進(jìn)行全方位的提升優(yōu)化，才能實現(xiàn)整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型；

3、通過標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)建立并固化整體精益數(shù)字化管理方法論，并持續(xù)產(chǎn)生價值；

2.3.2 三一燈塔工廠

（1）自動化及信息化全集成

通過在工廠內(nèi)全方位導(dǎo)入自動化方案實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)少人化，通過信息化實現(xiàn)決策智能化

（2）數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)價值挖掘

通過數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)生產(chǎn)管理復(fù)雜數(shù)據(jù)的集中管理，支撐前端各類用戶的場景快速落地及敏捷迭代

（3）云平臺應(yīng)用實現(xiàn)萬物互聯(lián)

通過三四互方案(現(xiàn)場視覺，設(shè)備互聯(lián)等)實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)，并通過云平臺實現(xiàn)集成化展示呈現(xiàn)

（4）案例啟示

1、綜合應(yīng)用自動化及信息化相結(jié)合的手段，實現(xiàn)整個車間的作業(yè)無人化，管理數(shù)字化；

2、建立數(shù)字化工廠，數(shù)據(jù)質(zhì)量，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是最核心的一步，因此通過數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)治理及管理；

3、建立數(shù)字化工廠，實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的全互聯(lián)，全透明是實現(xiàn)數(shù)字化工廠最關(guān)鍵的第一步；

2.4 燈塔工廠核心洞察

全球燈塔工廠整體效果分析：從“看得見”的角度，我們可以發(fā)現(xiàn)燈塔工廠落地實施了很多數(shù)字化場景，并取得了顯著的成效。

從燈塔工廠共性邏輯看，核心圍繞以價值實現(xiàn)的批量場景快速落地：從已有燈塔工廠案例剖析發(fā)現(xiàn)，各家有不同的價值側(cè)重點（亮點），但背后邏輯是一致的-強(qiáng)化組織、人才及技術(shù)平臺等要素，深度挖掘業(yè)務(wù)場景，支撐價值的可持續(xù)創(chuàng)造

綜上，未來燈塔工廠需要聚焦于“看得見”和“看不見”兩方面：

（1）看得見

1、運營敏捷化

流程診斷優(yōu)化：圍繞工廠全價值流進(jìn)行剖析，拉通工藝、生產(chǎn)執(zhí)行、倉儲物流、設(shè)備等端到端流程，融合精益思想，實現(xiàn)整體運營優(yōu)化；

指標(biāo)優(yōu)化提升：工廠整體指標(biāo)體系整體規(guī)劃，實現(xiàn)工廠運營數(shù)字化、透明化，支撐企業(yè)卓越運營；

2、場景化推進(jìn)

問題解決角度：系統(tǒng)梳理工廠價值流堵點及痛點，分析解決該問題的價值點和可行性，對相關(guān)數(shù)字化場景落地優(yōu)先級進(jìn)行排序，如產(chǎn)銷協(xié)同、物料齊套等；

技術(shù)創(chuàng)新角度：參考行業(yè)標(biāo)桿，對新技術(shù)與業(yè)務(wù)融合可行性進(jìn)行深度評估，如5G工廠、AGV雙機(jī)聯(lián)動等；

（2）看不見

1、平臺化思維

統(tǒng)一平臺底座：打破傳統(tǒng)信息孤島，構(gòu)建工廠的統(tǒng)一數(shù)字化底座，多老舊系統(tǒng)架構(gòu)逐步演進(jìn)過渡到統(tǒng)一平臺；

提升平臺能力：平臺是核心能力的內(nèi)聚，是快速響應(yīng)內(nèi)外部需求實現(xiàn)敏捷創(chuàng)新的重要工具；

2、數(shù)據(jù)驅(qū)動

數(shù)據(jù)價值挖掘：拉通工廠工序內(nèi)及跨工序數(shù)據(jù)鏈，支撐高價值數(shù)據(jù)場景落地，通過數(shù)據(jù)量化指標(biāo)、構(gòu)建模型、提升運營績效并不斷迭代優(yōu)化；

數(shù)據(jù)資產(chǎn)體系搭建：數(shù)據(jù)作為企業(yè)的核心要素，需持續(xù)構(gòu)建和完善數(shù)據(jù)資產(chǎn)運營體系、數(shù)據(jù)治理體系，如數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、物料主數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理等；

3、如何建立“燈塔工廠”？

3.1 燈塔工廠評定標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 燈塔工廠評選方向

燈塔工廠評選有3個方向：卓越燈塔工廠個體、端到端價值鏈、可持續(xù)綠色燈塔工廠。

（1）卓越燈塔工廠個體：比較關(guān)注工廠或者車間本身先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以及運營模式的管理。簡單來講就是更關(guān)注工廠端先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，主要涉及以下用例：

（2）端到端價值鏈：不僅關(guān)注工廠本身，也會關(guān)注從工廠延展出來的上游和下游，主要涉及以下用例：

（3）可持續(xù)綠色燈塔工廠：在滿足先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用以及規(guī)模化效益的基礎(chǔ)上，會更多地關(guān)注工廠在可持續(xù)性方面的一些技術(shù)用例和好的實踐。依托工業(yè)4.0技術(shù)，燈塔企業(yè)在運營表現(xiàn)和可持續(xù)性等指標(biāo)上均取得了顯著成效。

3.1.2 燈塔工廠的評判標(biāo)準(zhǔn)

“燈塔工廠”的評判標(biāo)準(zhǔn)包括是否擁有第四次工業(yè)革命的所有必備特征，具體包括自動化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT）、數(shù)字化、大數(shù)據(jù)分析、第五代移動通信技術(shù)（5G）等技術(shù)。是否構(gòu)建覆蓋企業(yè)內(nèi)部全流程、產(chǎn)業(yè)鏈上下游全環(huán)節(jié)、產(chǎn)品服務(wù)全生命周期的數(shù)字化體系，全面提升企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈上下游的效率、降低成本；同時通過數(shù)據(jù)要素作用的發(fā)揮，探索新的模式進(jìn)而形成新的增長點，成效顯著。

在整個評選過程中，專家評議會是非常重要的一個環(huán)節(jié)，燈塔工廠的最終入選名單由專家投票決定，而每位專家的關(guān)注點不一，因此很難像國內(nèi)的一些權(quán)威性評選那樣有明確的評分表。第二點叫做規(guī)模化效益的獲得，更歡迎相對成熟、甚至經(jīng)歷了長時間市場檢驗或者不斷迭代優(yōu)化的技術(shù)；同時，這項技術(shù)為企業(yè)或者工廠的運營、財務(wù)指標(biāo)等等帶來了明顯的規(guī)模化效益。

根據(jù)麥肯錫公司的數(shù)據(jù)，與數(shù)字技術(shù)成功結(jié)合的“燈塔工廠”，生產(chǎn)力平均提升超過2.5倍，利潤率提升8%-13%，運營指標(biāo)提升50%-60%。

3.2 樹根科技燈塔工廠建設(shè)方法

3.2.1 樹根科技燈塔工廠建設(shè)

樹根依托工程機(jī)械的能力沉淀，全面賦能裝備制造“燈塔工廠”搭建，樹根燈塔工廠實施方法論：價值驅(qū)動，從業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)和技術(shù)三方面推進(jìn)，建設(shè)階段包括燈塔工廠規(guī)劃、實施&監(jiān)理、燈塔工廠申報輔導(dǎo)三大階段

（1）業(yè)務(wù)層面：縱向價值分解，對全業(yè)務(wù)進(jìn)行場景分解及識別

（2）數(shù)據(jù)層面：結(jié)合新技術(shù)商業(yè)應(yīng)用成熟度及大數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)模型場景

（3）技術(shù)層面：通過新一代信息技術(shù)與制造的融合識別相關(guān)場景

3.2.2 燈塔工廠申報

1、燈塔工廠申報時間表

（1）至少于本輪次評選結(jié)果公布3個月前完成全部建設(shè)工作；

（2）針對亮點用例，建議預(yù)留1-3個月的效益數(shù)據(jù)積累時間；

（2）過去導(dǎo)入的優(yōu)秀項目也應(yīng)一并納入申報范圍；

2、燈塔工廠申報流程

（1）.提交申報意向

（2）安排現(xiàn)場評估

3.2 樹根科技能力

1、樹根科技提供咨詢+平臺+實施整體解決方案，包括：

（1）燈塔工廠規(guī)劃咨詢：對廠內(nèi)工藝、計劃、生產(chǎn)執(zhí)行、倉儲物流、設(shè)備與能源進(jìn)行整體規(guī)劃，從運營、流程及數(shù)字化角度，優(yōu)化成本，提升效率。

（2）精益規(guī)劃咨詢：新建工廠整體精益規(guī)劃，包括工廠布局、物流規(guī)劃等。

（3）數(shù)字化項目落地實施：工廠相關(guān)信息化項目（如MES、EAM、EMS、WMS及QMS等）及數(shù)據(jù)場景POC的規(guī)劃及實施服務(wù)。

（4）自動化建設(shè)咨詢及實施：現(xiàn)場自動化設(shè)備產(chǎn)線或物流倉儲整體及局部自動化規(guī)劃咨詢及實施服務(wù)。

2、燈塔工廠項目申報能力

3.3 樹根科技的優(yōu)勢

1、豐富經(jīng)驗積累：樹根科技依托三一燈塔工廠及26個左右工廠對廠內(nèi)物流的經(jīng)驗積累，摸索，能夠更好服務(wù)客戶。

2、咨詢實施一體化：樹根能夠根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行前期整體工廠咨詢，確定關(guān)鍵問題，再進(jìn)行有效的實施落地。

3、交鑰匙工程服務(wù)：樹根能夠?qū)崿F(xiàn)整體下料島EPC交鑰匙工程服務(wù)，而不是一個點的服務(wù)，更能讓客戶省心。

4、陪伴式的交付服務(wù)：樹根成功中心會結(jié)合交付團(tuán)隊進(jìn)行陪伴式的交付服務(wù)，伴隨客戶成長，讓客戶持續(xù)迭代提升。

5、新型數(shù)字化應(yīng)用架構(gòu)：樹根方案具備IIOT應(yīng)用架構(gòu)，敏捷實現(xiàn)，同時能夠柔性升級迭代，滿足目前定制化需求及市場的快速響應(yīng)。

3.4 樹根給客戶帶來的價值

1、咨詢服務(wù)-診斷問題，有的放矢

基于價值驅(qū)動的燈塔工廠咨詢規(guī)劃方法論，對客戶進(jìn)行整體的現(xiàn)狀調(diào)研和診斷，確定相關(guān)痛點、難點及價值點，有的放矢。

2、精益規(guī)劃管理-生產(chǎn)指標(biāo)提升優(yōu)化

樹根能夠通過精益管理咨詢，精益布局規(guī)劃及優(yōu)化，系統(tǒng)分析現(xiàn)場管理存在的浪費，優(yōu)化流程，優(yōu)化管理，達(dá)到降本增效的目標(biāo)。

3、自動化-現(xiàn)場生產(chǎn)實現(xiàn)少人化

樹根通過在工廠現(xiàn)場各個作業(yè)環(huán)節(jié)導(dǎo)入自動化設(shè)備，用設(shè)備代替人工作業(yè)，實現(xiàn)省人省力，最終釋放現(xiàn)場作業(yè)人員，降低人力成本。

4、信息化-運營管理數(shù)字化，智能化

樹根通過導(dǎo)入IIOT架構(gòu)的數(shù)字化應(yīng)用，實現(xiàn)作業(yè)流信息化管理，智能化決策，提升整體運營水平及整體生產(chǎn)運營效率。

4、樹根科技的“燈塔工廠”實踐

——三一樁機(jī)燈塔工廠實踐

4.1 項目背景

經(jīng)歷了行業(yè)周期陣痛，三一下決心通過智能制造來降本增效：

關(guān)鍵點1：內(nèi)部-制造業(yè)市場多變

（1）制造業(yè)8年或10年一個經(jīng)營低谷周期；

（2）市場變化巨大,如何快速高效應(yīng)對；

關(guān)鍵點2：外部-市場快速發(fā)展緊逼

（1）通過向先進(jìn)工廠對比,發(fā)現(xiàn)自身不足；

（2）通過向先進(jìn)工廠學(xué)習(xí)，發(fā)掘提升自身能力新方向；

2019年5月選取三一北京樁機(jī)工廠建立燈塔工廠，2021年9月燈塔工廠申請成功。

4.2 建設(shè)內(nèi)容

4.2.1 三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例

（1）樁機(jī)燈塔工廠典型用例清單

（2）三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例：工業(yè)智能賦能的工藝革新

（3）三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例：AI+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力設(shè)備綜合效率提升

（4）三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例：數(shù)據(jù)驅(qū)動的5G全自動重載物流

（5）三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例：基于5G+AR/MR的人機(jī)協(xié)同

（6）三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例：基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能源管理

（7）三一樁機(jī)燈塔工廠典型用例：數(shù)字化智能化應(yīng)用

4.2.2 樹根在三一燈塔工廠中做了什么

（1）設(shè)備互聯(lián)及數(shù)據(jù)采集

實現(xiàn)樁基礎(chǔ)施工裝備智能工廠電、氣、水、油等能耗數(shù)據(jù)的實時自動采集、集中監(jiān)測、統(tǒng)一匯總、多維分析，為能源管理降本增效、過程管控、持續(xù)優(yōu)化提供決策依據(jù)。減少能源、原材料的消耗和污染排放，提高能源利用效率。

（2）工廠控制中心

構(gòu)建數(shù)字化的“工廠控制中心（FCC）”，即工廠大腦，對工廠的人員、生產(chǎn)設(shè)備、倉儲物流、物料、質(zhì)量等進(jìn)行全方位的管理和調(diào)度，實現(xiàn)了從訂單、計劃到調(diào)度執(zhí)行和控制的自動驅(qū)動與執(zhí)行，打造自動化、數(shù)字化、智能化的5G燈塔工廠。

（3）數(shù)據(jù)中臺

（4）數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用

4.3 關(guān)鍵成效

（1）三一樁機(jī)燈塔工廠認(rèn)證評價及用例指標(biāo)效果（樁機(jī)燈塔工廠WEF官網(wǎng)入選理由）：

面對多品種、小批量的工程機(jī)械市場不斷變化、日益復(fù)雜的需求，三一利用先進(jìn)的人機(jī)協(xié)同、自動化、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將勞動生產(chǎn)率提高85％，將生產(chǎn)周期從30天縮短至7天，減少77％。

(2）變革前后對比：

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