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制造业数字化转型路线图（征求意见稿）中国电子技术标准化研究院2021年6月编写单位（排名不分先后）中国电子技术标准化研究院北京兰光创新科技有限公司震兑工业智能科技有限公司北京云道智造科技有限公司海尔智家股份有限公司腾讯科技（深圳）有限公司上海麦杰科技股份有限公司上海宝信软件股份有限公司北京亚控科技发展有限公司浙江中控技术股份有限公司中国电子信息产业发展研究院中国工业互联网研究院北京科技大学京东科技集团用友网络科技股份有限公司北京东方国信科技股份有限公司中国科学院沈阳自动化研究所中铝信息科技有限公司内容摘要为贯彻落实关于深化新一代信息技术与制造业融合发展的指导意见，凝聚制造业数字化转型共识，推动制造业生产方式和企业形态根本性变革，提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平，中国电子技术标准化研究院联合相关单位共同编写了制造业数字化转型路线图。研究内容旨在为政、产、学、研、用各方组织开展制造业数字化转型工作提供参考，服务于我国制造业数字化建设和推广，为构建可持续发展的制造业数字化转型生态做出贡献。本报告以 “ 制造业企业如何开展数字化转型 ” 问题为出发点，从数字化转型的概念、维度、原则、实践和标准 5 个方面展开，围绕制造业数字化转型 “是什么”、“转什么”、“怎么转”、“转到哪”等方面展开研究。第一章概念综述。简要介绍了数字化转型的发展背景、对转型的认识，回答制造业数字化转型 “ 是什么 ” 的问题。第二章转型维度。聚焦企业层面数字化转型，从业务模式、技术范式、组织方式、文化意识四个维度重点分析了转型的具体内容，给出了 “ 业务为基、技术为翼、组织为骨、文化为魂 ” 的制造业数字化转型体系，回答企业转型 “ 转什么 ” 的问题。第三章转型原则。给出了企业开展数字化转型自始至终需要坚持的五项基本原则，回答企业转型 “ 怎么转 ” 的问题。第四章进阶实践。给出了企业践行数字化转型的四个类别，并结合转型维度构建了制造业数字化转型的五维能力 “ 海星 ” 象限模型，给出了进阶实践的目标、特征和能力要素。选取典型行业的转型案例，从痛点分析、方法工具和转型成效方面论述了制造业数字化转型四个类别的建设实践。回答企业转型 “ 转到哪 ” 的问题。第五章标准框架。以 “ 数据驱动、工具转化、流程再造、决策变革、生态重构、持续改进 ” 的制造业数字化转型标准化路线为指引，在已开展标准化工作、标准化需求的基础上，形成了标准框架，提出了引导和规范企业数字化转型的重点标准方向。第六章侧记。给出了数字化转型发展十大难点。数字化转型没有标准答案，对数字化转型的理解也因人而异，我们欢迎各单位和个人对本报告研究内容提出宝贵意见，希望通过本报告的发布能够使更多的企业、专家了解我们的成果，共同为我国制造业数字化转型发展贡献力量。目录一、概念综述.11.1背景趋势.11.1.1困境驱动.11.1.2政策引领.21.1.3行业发展.51.2转型认识.71.2.1内涵.71.2.2过程.81.2.3挑战.10 二、转型维度.122.1业务模式：从“产品中心”向“客户中心”转变.122.2技术范式：从“人智驱动”向“数智驱动”转变.142.3组织方式：从“传统组织”向“柔性组织”转变.162.4文化意识：从“执行文化”向“人本文化”转变.18三、转型原则.203.1战略引领：数字化转型不是可选题而是必选题.203.2顶层挂帅：数字化转型需要坚持“一把手”工程.203.3标准先行：数字化转型第一要务是实现标准化.213.4数字思维：比“机器换人”更重要的是“数字换脑”.21 3.5持续改进：数字化转型只有进行时没有完成时.21四、进阶实践.214.1单点应用“数字化投入如何快速给我带来收益？”.244.1.1实践描述.244.1.2能力要素.254.1.3案例说明.264.2局部优化“我的企业还需要哪些环节数字化改造？”.274.2.1实践描述.274.2.2能力要素.284.2.3案例说明.28 4.3体系融合“所有业务都值得数字化手段升级一遍！”.314.3.1实践描述.314.3.2能力要素.324.3.3案例说明.334.4生态重构“我未来将是一家什么样的企业？”.354.4.1实践描述.354.4.2能力要素.364.4.3案例说明.37五、标准框架.395.1已开展的标准化工作.39 5.2标准化需求.395.3标准框架.405.4重点研制标准.42六、侧记.44参考文献.46 制造业数字化转型路线图 1 一、概念综述1.1背景趋势1.1.1困境驱动伴随着以机械化为特征的第一次工业革命，电气化为特征的第二次工业革命和自动化为特征的第三次工业革命演进，全球制造业先后进行了四次大规模迁移，形成了以西欧、东欧、北美、日本及亚洲东部沿海为核心的五大工业区。当前，新一代信息技术加速创新、快速迭代、群体突破，第四次工业革命席卷而来，主要工业区日益受到能源、劳动力、产业结构等因素限制，纷纷遇到发展困境，总结起来可以概括为 “四个不可逆”。一是不可逆的人口老龄化。人口老龄化是经济社会发展进步的必然产物，是不可逆转的客观发展趋势，目前，世界主要工业区都出现了人口增长率下降，老龄化严重。日本 65 岁以上非劳动力人口比例高达 28.4%，已经进入超高龄社会；德国达到是 20.4%，位居欧洲第一。中国预计 “十四五 ”期间将达到 14%，进入深度人口老龄化社会。老龄化将加剧适龄劳动者短缺，带来许多新的生存发展问题。二是不可逆的经济全球化。一段时间以来，西方一些国家出现了逆全球化思潮，形形色色的保护主义声音不绝于耳，各种排外的主张甚嚣尘上。在全球疫情蔓延的背景下，一些国家为了转移国内矛盾，逆全球化的言行愈演愈烈。纵观国际经贸发展史，深刻验证了 “相通则共进，相闭则各退 ”的历史规律，经济全球化是不可逆转的历史大势，为世界经济发展提供了强劲动力。三是不可逆的G DP增速低迷。近年来发达国家 GDP 增长平均下降到了 1%，发展中国家降放慢到 2.1%，一些国家甚至是负增长。经济下行是主要工业国家都面临的问题，这种经济下行压力是 “新常制造业数字化转型路线图 2 态 ”，是在较长时间内很常见的形势，短期很难看到大幅度改善的迹象。四是不可逆的制造业产能过剩。自 2009 年金融危机以后，产能与实际生产的差距一直很大，除了个别产品造得很慢造不出来， 90%以上的产品是过剩的。这就意味着很多企业产品卖不出去，生产设备不能满负荷生产，市场竞争越来越激烈，制造业的利润越来越低，全球制造企业的生存与发展都面临着极大的压力。全球各主要经济体都在寻找如何摆脱这些发展困境的方法，美国、英国、德国、日本和中国等主要工业国家，都陆续推出一系列国家战略，虽然时间不同、侧重不同，但都不约而同地把目光聚焦到数字化转型领域，有意支持和引导各类市场主体探索数字化转型的新模式、新业态，鼓励开展技术创新和产业应用，为经济发展注入“强针剂”，加快形成经济发展新的增长点。1.1.2政策引领国际看，各主要经济体纷纷出台数字化战略，期望利用数字化转型增强传统产业竞争力。德国积极践行 “工业 4.0”出台未来一揽子计划，投资科学、研究和未来技术，同时借助德国人工智能战略提升德国和欧洲人工智能技术的竞争力；美国发布关键与新兴技术国家战略，在通信及网络技术、数据科学及存储、区块链技术、人机交互等领域构建技术同盟，保持世界领导者地位；欧盟委员会提出了 “2030 数字罗盘 ”（ Digital Compass）计划，为未来十年欧洲成功实现数字化转型指明了方向；英国发布国家数字战略旨在进一步推动数据在政府、企业、社会中的使用，并通过数据的使用推动创新，提高生产力，创造新的创业和就业机会；法国发布使法国成为突破性技术主导的经济体报告，遴选出法国有领先潜力且需要国家集中战制造业数字化转型路线图 3 略支持的市场，并开发与数字化解决方案相适应的技术和服务；日本发布科学与技术基本计划第六版，适应新形势并推进数字化转型，构建富有韧性的经济结构，在世界范围内率先实现超智能社会 5.0；韩国政府提出了基于数字的产业创新发展战略，以 “数字 +制造业 ”为核心，提高韩国优势制造业中产业数据利用率，增强韩国制造业的竞争力。表 1：世界各主要经济体数字化战略布局国家和地区政策目标北美美国关键与新兴技术国家战略（ 2020 年 10 月）美国要成为关键和新兴技术的世界领导者，并构建技术同盟，实现技术风险管理。其中包括通信及网络技术、数据科学及存储、区块链技术、人机交互等。加拿大重启、复苏和重新构想加拿大人的繁荣：构建数字化、可持续和创新性经济的宏伟增长计划（ 2020 年 12 月）创造包容性增长轨道，投资数字和物理的战略性基础设施，成为数字和数据驱动的经济。欧洲欧盟 “2030 数字罗盘 ”（ Digital Compass）计划（ 2021 年 3 月）一是拥有大量能熟练使用数字技术的公民和高度专业的数字人才队伍。二是构建安全、高性能和可持续的数字基础设施。到2030 年，生产出欧洲第一台量子计算机等。三是致力于企业数字化转型。到 2030 年，四分之三的欧盟企业应使用云计算服务、大数据和人工智能。四是大力推进公共服务的数字化。到 2030 年，所有关键公共服务都应提供在线服务；所有公民都将能访问自己的电子医疗记录。英国国家数据战略（ 2020年 9 月）推动数据在政府、企业、社会中的使用，并通过数据的使用推动创新，提高生产力，创造新的创业和就业机会，改善公共服务。德国未来一揽子计划（ 2020 年 6 月）投资科学、研究和未来技术：至 2025 年，增加对人工智能的投入从原计划的 30 亿欧元到 50 亿欧元。借助德国人工智能战略为欧洲人工智能网络和 “人工智能欧洲制造 ”的竞争力奠定基础。法国使法国成为突破性技术主导的经济体（ 2020年 2 月）遴选出法国有领先潜力且需要国家集中战略支持的市场，包括数字医疗、发展健康数据基础设施与服务；利用健康数据提供诊断预测、预防、个性化随访等数字化解决方案与服务；开发与数字化解决方案相适应的新型保健设备和医疗设备。俄罗斯关于 2030 年前俄罗斯联邦国家发展目标的法令（ 2020 年 7 月）数字化转型部分设立了 4 项指标：1.经济和社会领域关键部门达到 “数字化成熟 ”，包括卫生、教育以及国家管理；2.在具有社会重要意义的大众服务中，能够以电子形式提供的服务占比提高到 95%；3.宽带接入互联网的家庭比例提高到 97%； 4.信息技术领域的国内解决方案投资增加到 2019年的 4倍。东亚日本科学与技术基本计划第六版（ 2021 年 3 月）适应新形势并推进数字化转型，构建富有韧性的经济结构，在世界范围内率先实现超智能社会 5.0。制造业数字化转型路线图 4 新加坡数字服务计划及标准（ DSS）（ 2020 年）全球范围内率先实现全城市的数字孪生建设。韩国基于数字的产业创新发展战略（ 2020 年 8月）通过制定 “数字 +制造业 ”创新发展战略，将重点放在韩国的优势产业制造业上，提高制造业中产业数据（产品开发、生产、流通、消费等产业活动全过程中产生的数据）的利用率，以增强韩国主力产业的竞争力。南美洲阿根廷国家科技创新 2030 战略规划（ 2020 年 11 月）科学技术交叉融合方面，加大对跨领域交叉学科的支持，增加和创造跨领域技术的发展和效益。国内看，我国政府高度重视数字经济与实体经济融合，产学研用基本形成数字化转型共识。习近平总书记极具前瞻性、创造性地作出了建设 “数字福建 ”的战略决策，提出了 “数字化、网络化、可视化、智慧化 ”的数字福建建设目标，开创了中国数字化转型的应用实践。2015 年，习近平总书记在第二次互联网大会开幕式上首次提出要推进 “数字中国 ”建设， 2017 年党的十九大把 “数字中国 ”建设提到了国家战略高度，并明确提出要加快建设 “数字中国 ”。 2021 年中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要中，数字化独占一篇，位列第五篇 “加快数字化发展建设数字中国 ”，成为未来五年乃至十五年数字化转型发展的行动纲领。国家发改委等 17 部门联合发起 “数字化转型伙伴行动 ”，推行普惠性 “上云用数赋智 ”服务，培育数字经济新业态。工信部将出台 “两化融合十四五规划 ”“制造业数字化转型行动计划 ”，制定行业数字化转型路线图，面向原材料、消费品、安全生产等重点行业领域，培育一批平台和解决方案。国务院国资委组织实施国有企业数字化转型专项行动计划，突破关键核心技术，培育数字应用场景，打造行业转型样板。浙江省全面实施数字经济 “一号工程 ”，提出要全面推进数字化改革，成为浙江新发展阶段全面深化改革的总抓手。印发浙江省数字化转型标准化建设方案，以标准化支撑数字化转型，推动浙江省加快转入高质量发展轨道；江苏省推出 “关于推动传统制造业数字化转型的建议 ”，提高制造业设计、制造、管理和服务水平，推动生产方式向数制造业数字化转型路线图 5 字化、柔性化、智能化转变；广东省推进制造业数字化转型实施方案（ 2021-2025 年）， “ 一企一策、一行一策、一园一策、一链一策 ” 支持全省数字化转型；山东省实施数字山东 2021 行动方案，打造一批制造业标杆企业、园区、平台及解决方案；福建省着力打造“数字应用第一省 ”，加快建设国家数字经济创新发展试验区（福建）。印发 “数字丝路 ”建设实施方案，为 “一带一路 ”沿线国家和地区的数字化转型升级、数字产业发展提供新动能。第十五章第三节推进产业数字化转型实施“上云用数赋智”行动，推动数据赋能全产业链协同转型。在重点行业和区域建设若干国际水准的工业互联网平台和数字化转型促进中心，深化研发设计、生产制造、经营管理、市场服务等环节的数字化应用，培育发展个性定制、柔性制造等新模式，加快产业园区数字化改造。深入推进服务业数字化转型，培育众包设计、智慧物流、新零售等新增长点。加快发展智慧农业，推进农业生产经营和管理服务数字化改造。引自中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 1.1.3行业发展随着新一代信息技术的快速发展，数字化、网络化、智能化已在包括制造业、能源、交通、医疗、教育等几乎所有传统行业中逐渐渗透，并在每个行业中形成了自身的发展趋势，智能制造、智慧能源、无人驾驶、智慧课堂等一系列新模式新业态，正在成为各行各业的新发展主题。行业竞争表现出新的发展形态，一家企业的竞争对手不再只有传统工业企业的老牌竞争者。在数字时代，具备冒险精神的技术型新贵公司（比如消费电子领域的小米、汽车行业的特斯拉等）和数字巨头企业（比如腾讯、阿里巴巴等），正不断改进商业模式，利用各种数字技术优势，将数据视为差异化资源，把数据分析作为企业核心竞争力，突破传统工业的狭隘边界，成为制造业企业更强大的竞争对手。同时，在行业发展中，并非所有关系都是竞争和对抗，在全新制造业数字化转型路线图 6 的商业场景中，越来越多的关系将转变为和谐共生、合作共赢。而对制造业企业来说，加快数字化转型进程无疑是增强自身优势、掌握发展主动权的重要手段。一些企业和研究机构针对数字化转型发展形势纷纷开展研究，华为发布行业数字化转型方法论白皮书，强调数字化转型是企业战略，强调新一代数字技术深入应用和物理世界与数字世界融合；阿里云发布的新一代数字化转型中，重视数字驱动，并将数字化转型按照平台、产业链、生态协同相关指标进行分级；麦肯锡数字化转型报告，数字化已经极大改变了组织的运作方式。要想建立数字文化，做到真正的转型，只有通过改变领导团队和一线员工的思维方式和技能来实现。德勤2020 年发布国企数字化转型全面提质增效，认为 “数字化转型 ”是运用新兴技术重新想象商业、组织面向未来的一个发展过程。埃森哲提出数字化转型是手段不是目的，转型的初心是帮企业解决问题创造价值。以终为始，企业首先要清楚自己业务或管理的瓶颈所在，有针对性地引入数字技术予以改造。 IDC 认为数字化转型分为领导力转型、运营模式转型、工作资源转型、全方位体验转型、信息与数据转型五个方面。表 2：国内外研究机构对制造业数字化转型认识梳理发布单位时间报告名称核心内容华为 2019 行业数字化转型方法论通过新一代数字技术的深入运用，构建一个全感知、全联接、全场景、全智能的数字世界，进而优化再造物理世界的业务，对传统管理模式、业务模式、商业模式进行创新和重塑，实现业务成功。德勤 2020 国企数字化转型全面提质增效 “数字化转型 ”是运用新兴技术重新想象商业、组织面向未来的一个发展过程。华为 /IDC 2019 拥抱变化，智胜未来数字平台破局企业数字化转型针对企业数字化遇到的四重困境， IDC 提出数字化转型三个能力的提升，并通过构建数字化平台助力数字化能力建设。美国工业互联网联盟 2020 工业数字化转型白皮书驱动因素：市场、监管、网络效应关键技术：边缘计算、超链接、数据安全、人工智能等。阿里云 2019 新一代数字化转型白皮书在数字化的商业形态和生产运营方式下，数据成为企业最核心的资产，以新技术发现和驱动新的商业场景和业务增量，用数字化技术相匹制造业数字化转型路线图 7 配的战略模式和机制，确保数字化转型的成功。埃森哲 2020 中国企业数字转型指数以智能化运营和数字化创新两大核心数字化能力为维度，对企业的数字化能力成熟度进行评估。新华三集团 2020 数字化转型实现之道数字化转型与实践 “数字大脑计划 ”，通过人工智能、区块链、数字孪生等技术，助力业务管理的智能决策和业务创新，从而发掘和创造新的商业机会。普华永道 2020 新形势下，企业如何进行数字化转型企业数字化转型的 “一个不变和四个变 ”，通过对外部形势的再研判以及对数字化企业的特征分析，帮助传统企业厘清数字化道路上的发展误区。1.2转型认识1.2.1内涵制造业数字化转型是产业数字化的重要组成部分。 “十四五 ”规划中对产业数字化做出了清晰的描述，指出要 “深化研发设计、生产制造、经营管理、市场服务等环节的数字化应用，培育发展个性定制、柔性制造等新模式，加快产业园区数字化改造。 ”。制造业数字化转型是利用数字化技术及工具，加速数据的自动流动，实现制造业全要素（人、机、料、法、环）、全产业链（供应链、空间链等）、全价值链（研发、生产、经营、服务）的全面连接，构建制造业数字化生态的过程。既包括企业内部研发设计、生产制造、经营管理、运维服务等各环节的数字化技术和工具的应用，也包括企业间供应链产业链数字化协同以及文化、教育、服务等制造业数字化生态构建。数字化转型与传统信息化的主要区别在于，一方面传统信息化主要涵义是 “流程 ”的信息化，而数字化的主要涵义是 “业务 ”的数字化。因此信息化主要负责部门是 IT 部门，而数字化，主要对象部门为业务部门，并且是一把手工程，须从企业最高领导人转型开始。另一方面，传统信息化更多关注的是人和流程，而数字化强调的是人、物理世界、数字世界的连通与联动，在数字世界构建一个第三维数字空间，数字空间的数据和模型控制物理世界的实体，也就是产品的整个生产制造过程，最终服务于人，这是制造业数字化转型的核心。制造业数字化转型路线图 8 1.2.2过程制造业数字化转型总的来说分为“育珠、串链、结网”三个方面。“育珠 ”即培育数字化企业。利用数字化手段重塑企业的业务模式、技术范式、组织方式和文化意识，降低企业研发设计、生产制造、经营管理、运维服务等过程中的不确定性，提升企业竞争力。 “串链 ”即构建数字化供应链产业链，增强供应链产业链的弹性和韧性，抵御供应链断链、移链等风险，保障企业可持续发展。 “结网 ”即打造制造业数字化生态，通过建设数字化基础设施，提供全面的数字化配套服务，打造数字化集群，构建数字化网络生态，承接高频并发创新落地，发展新模式新业态。图 1 制造业数字化转型生态“育珠”培育数字化企业企业数字化转型是制造业数字化转型的基础。企业生产和发展的根本目标是要实现可持续盈利。一方面，要开拓新的价值增长点，创新是重要渠道。熊彼特认为，所谓创新就是要 “建立一种新的生产函数 ”，就是要把一种从来没有的关于生产要素和生产条件的 “新组合 ”引进生产体系中去，包括：引进新技术；引进新产品；开辟新市场；控制原材料或半成品的新的供应来源。在数字化时代，数据将成为新的生产要素，成为进入到生产体系中的新变量，这将为企业带来新的业务经营模式和业务增长点。另一方面，要不断降低企业生产成本、管理成本、交易成本。数字化转型的过程，就是加快数字化技术与企制造业数字化转型路线图 9 业研发设计、生产制造、经营管理、运维服务等环节深度融合的过程，通过构建数字化样机，实施智能制造，建设工业互联网平台，实现降低企业各类经营成本的目的。图 2 生产函数变迁“串链”构建数字化供应链产业链在企业数字化转型的基础上， “串珠成链 ”，构建自主、完整并富有韧性和弹性的产业链供应链，是制造业数字化转型的关键。德勤