2022年数字化工厂转型调研报告（700多家企业的反馈）.pdf

数字主干、用例和技术、组织设置、战略和路线图，以及投资重点2022年数字化工厂年数字化工厂转型调研报告转型调研报告危机时期，数字化工厂转型至关重要工业制造企业正在经历一场前所未有的危机:从全球新冠肺炎大流行打乱现有供应链，造成广泛的交付挑战，导致需求波动性显著增加；到东欧政治危机给当地制造业带来额外的压力，因而需要重新分配产量。最终，微芯片和电子元件以及钢铁和基础材料等关键材料的短缺阻碍了完整产品的制造，大幅增加了投入成本。这些运营挑战正在相互结合、相互影响，推动大型制造公司重新思考他们的运营模式，并推动数字化战略需求的转变:领先的制造商正在实施数字化解决方案，并推动更高的生产灵活性和更好的交付弹性。解决方案包括集成运营规划解决方案、质量和维护分析、数字孪生或先进的流程可视化和KPI展板。面对不稳定的需求和不断变化的供应链配置，交付能力正变得越来越重要。效率改进措施仍在数字制造冠军企业优先事项清单上享有高度优先级，具体包括通过工厂自动化或基于人工智能的效率解决方案等。利用数字解决方案推动环境可持续性也愈发重要。全球范围内日益增多的环境立法、来自资本市场的压力和日益增长的客户需求，迫使企业作出飞跃式改革，并在降低二氧化碳排放方面实现一步优化，例如通过基于人工智能的能源管理解决方案等。普华永道2022年数字化工厂转型调研基于全球700多家制造企业的信息输入总结而来。结果表明，最有效的公司（我们称之为“数字冠军”）正在实施一整套工厂级别的数字技术以提高制造的灵活性和弹性，并通过工厂自动化降低运营成本。根据调研结果，只有10%的企业已经完全实施数字化工厂解决方案或目前处于最后阶段，而近三分之二的企业只能看到部分成果，甚至还处于数字化之旅的开始阶段。与我们2016年的第一次调研相比，工厂数字化的进展比当时公司的预期要慢得多，原因包括复杂的系统环境和多样化的机器版图，以及在整个生产网络中推广单个解决方案的相关挑战。2022年数字化工厂转型调研报告3Reinhard Geissbauer 博士博士合伙人普华永道德国Michael Bruns合伙人普华永道德国Jens Wunderlin 高级经理高级经理普华永道德国调研还显示，愿意投资数字化转型的公司享有更高的回报。我们发现，在全球范围内，工业企业每年在数字化转型解决方案上投资1.1万亿美元。作为回报，最专注、最先进的企业，即数字冠军企业，通过提升成本效率和更高的运营灵活性，正在创造两位数的回报。今时今刻可能被证明是一个千载难逢的转折点。数字化转型需要基于强有力的IT和数据基础设施之上，并正确组合应用程序和实用技术 从 协 同 机 器 人 或 自 动 导 引 车 辆（AGV）集成到运营价值链，再到通过数字化规划工具提高运营灵活性和弹性。此外还需要说服员工和其他利益相关者，即通过向所有员工提供正确的技能组合，表明数字化转型不是威胁，而是个人发展的良好机会。2022年的调研显示，面对前所未有的危机时刻，数字化转型是构建运营灵活性和弹性的可选路径，且将进一步推动卓越运营。调研结果还显示，这些数字运营解决方案需要一个符合目的的IT和数字主干，以确保互操作性和可延展性，实现预期效率增益和成本优化。它们由标准化的核心IT架构协调，包括集成企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）或制造运营管理（MOM）、工业物联网（IIoT）和数字化产品生命周期管理（PLM）。虽然领先企业专注于标准化核心IT架构与现代云服务相结合，但他们也在嵌入式团队驱动区域或业务单元特定实现的方式中构建了相当大的灵活性。这些公司成为了一种新的数字实体，即一种嵌入式数字组织，其系统、用例、技术和标准管理是集中和严格控制的，但执行足够灵活，且允许根据本地需要模块化或局部解决方案。对于领先企业来说，数字化转型总是人性化的:转型需要正确的组织架构，员工亦需要为数字化转型提供支持。4 2022年数字化工厂转型调研报告中国市场数字化工厂实践洞察和启发基于普华永道思略特在中国市场服务不同行业众多客户智慧工厂项目经验，我们认为成功的智慧工厂需要遵循以下三大原则：一、运营管理基本原则是智慧工厂成功基石智慧工厂智能解决方案是提升工厂运营效率的赋能手段，工厂运营管理基本原则是成功智慧工厂与实现卓越运营的基石。建设卓越运营的世界级领先工厂是长期且体系化的工程，企业应秉承精益原则，建立长效管理团队与运转机制，同时关注工厂运营诸多重点管理环节。工厂数字化、智能化固然重要，但更多的是承担赋能作用，协助企业更好地解决具体环节中的实际问题、提高管理效率，而并非违背或代替工厂管理的基本原则。综合自身所处行业特征，践行精益原则、以人本位的全面运营管理，是推动智慧工厂实践的核心要素。脱离运营管理的智慧工厂解决方案往往使企业陷入“用更高效方式做效果欠佳工作”的困局，难以提升效率，甚至增加工厂运营的投入与管理难度，适得其反。二、智慧工厂规划应基于工厂战略定位、赋能核心能力建设打造标杆智慧工厂，建立企业内部可复制模板，是制造业企业推动工厂数字化转型的重要举措之一。智慧工厂的规划应基于工厂战略定位，围绕工厂发展所需建立与提升的核心能力，量身定制一系列匹配核心能力的智能解决方案，进一步增强企业核心竞争力。在不同类型企业，对核心能力有着不同的关注重点。离散生产型企业，通常更加关注物料供应与计划执行管理能力，例如通过智能解决方案提升齐套管理、计划管理和生产执行，实现从计划到交付的核心能力提升；而对于连续生产型企业，则更关注设备预防性维护、设备效率管理和生产异常预警等赋能生产效率核心能力提升的智能解决方案；此外对于这两类企业，也存在诸多共同关注点，例如人员排班管理、能源管理、端到端的供应链可视化，供应风险管理等。2022年数字化工厂转型调研报告5随着国内人工智能、大数据和云计算等技术发展速度的不断加快，外企或国内出海企业，需考虑国内外数字化技术生态的差异。在国内，区别于海外智能制造生态，从物联网传感器、云平台到网络安全等不同技术类别，中国具有不同的供应体系。此外，还需要考虑国内用户对于数字化工具的独特偏好和使用习惯，以及政府监管等要素。在技术生态差异化前提下，企业更应通过底层核心系统平台的统一规划，以保证对旗下工厂运营全局整体管理的透明度。随着智慧工厂应用技术的逐渐成熟，涌现出例如设备预防性维护、在线质量监测、能耗管理等适用于众多行业，可产出可观投资回报的智能解决方案。但在智慧工厂规划阶段，决策者不应仅关注智能解决方案的投资回报表现，而应从工厂战略支撑、核心能力提升、投资回报以及实施难易度等多个维度进行综合评估与决策。三、智慧工厂应结合行业、工厂及技术生态特性进行定制化建设智慧工厂建设需要结合所处行业自身特点及需求，针对性定制智能解决方案，不同细分行业间业务流程、重点环节和常见问题各不相同，例如同属设备制造，以定制化精密设备加工与高度标准化设备制造为例，两者在供应链设置、生产模式、交付能力要求等方面都存在较大的差异性。智慧工厂建设也要考虑工厂所处阶段场景的不同。例如现有工厂面临生产效率瓶颈是否亟待突破，或是对现有系统和数字化架构需要进行迭代优化，亦或是新工厂建设时同步进行智慧工厂建设。企业需要对不同场景下的智慧工厂解决方案进行定制化建设，而非简单为了数字化而数字化。沈宇峰沈宇峰主管主管合伙人普华永道思略特中国工业产品及服务行业赵汀赵汀合伙人普华永道思略特中国工业产品及服务行业浦鑫峰浦鑫峰业务总监业务总监普华永道思略特中国工业产品及服务行业中国洞察作者中国洞察作者6 2022年数字化工厂转型调研报告目录F数字化工厂成功转型蓝图数字化工厂成功转型蓝图.54方法论.59术语表.61联系人/贡献者/鸣谢.62危机时期，数字化工厂转型至关重要.3中国市场数字化工厂实践洞察和启发.5A A 执行摘要执行摘要.8 8C 投资重点投资重点.201.每年超过1.1万亿美元的工厂改造投资重点在亚洲和欧洲.212.高投资带来高回报：坚实的基础才能推动可扩展的数字化.23E组织架构组织架构.481.敏捷运营模式支撑数字化转型是重中之重.492.数字化冠军从集中式组织结构发展到嵌入式组织结构.51B战略路线图战略路线图.101.64%的受访企业仍处于数字化工厂转型初期.112.转型当务之急已从提高效率变为提高灵活性和弹性.133.数字化赋能的可持续性解决方案越来越受到重视.15D数字主干、用例和技术数字主干、用例和技术.251.标准化的数字主干是工厂成功转型的关键基石.262.质量分析、维护解决方案和自动化KPI监测是实施最多的用例.293.包括无人机和5G应用在内的回报周期相对较短的新兴技术.402022年数字化工厂转型调研报告7图图1执行概要执行概要/重要发现重要发现1.64%的公司仍处于数字化工厂转型的公司仍处于数字化工厂转型在接受调研的全球制造商中，只有10%已经完成数字化转型计划或目前处于最后阶段;64%的公司只完成了最初的试点安装甚至更少，他们仍需大量资源来完成数字化转型。现在是加大实施力度的时间节点了。2.转型当务之急已从提高效率变为提高灵活性和弹性转型当务之急已从提高效率变为提高灵活性和弹性新冠大流行和欧洲地缘冲突迫使领先制造商实施数字解决方案以提高生产灵活性和更好的交付弹性。在物料短缺和供应链不稳定情况下，交付能力的提升是推动针对运营弹性和工厂自动化投资的驱动因素。3.数字化赋能的可持续性解决方案越来越受到重视数字化赋能的可持续性解决方案越来越受到重视不断增加的立法要求、来自资本市场的压力以及全球思维模式的转变，正在推动针对可持续性的投资。数字化解决方案包括减少二氧化碳排放的运输和物流系统、在制造过程中高效利用资源，以及引入可回收的“全循环”产品解决方案。4.每年超过每年超过1.1万亿美元的工厂改造投资重点在亚洲和欧洲万亿美元的工厂改造投资重点在亚洲和欧洲全球数字投资每年超过1.1万亿美元，其中工业制造和化工行业的企业花费了大部分数字资金。投资重点是欧洲方面的劳动力成本套利，以及亚洲方面的自动化和高质量产量增长。5.高投资带来高回报高投资带来高回报坚实的基础才能推动可扩展的数字化坚实的基础才能推动可扩展的数字化四分之一的受访公司将至少3%的净营收用于数字化解决方案，并获得了最高达两位数的回报，且投资回报很快。工厂转型不能三心二意，而是需要一个坚实的IT以及具备集中操作和自动化应用程序的数据主干。战略与路线图投资重点来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告A 执行摘要8 2022年数字化工厂转型调研报告数字主干、用例和技术组织架构10.数字化冠军从集中式组织结构发展到嵌入式组织结构数字化冠军从集中式组织结构发展到嵌入式组织结构在接受调研的全球制造商中，只有10%已经完成数字化转型计划或目前处于最后阶段;64%的公司只完成了最初的试点安装甚至更少，他们仍需大量资源来完成数字化转型。现在是加大实施力度的时间节点了。9.敏捷运营模式支撑数字化转型是重中之重敏捷运营模式支撑数字化转型是重中之重领先企业建立了一套敏捷的目标运营模型，以有效开发和实施数字化流程和解决方案。这种方法包括一流数字解决方案资产的标准化连接，以及基于用例的数字变革方法。8.包括无人机和包括无人机和5G应用在内的回报周期相对较短的新兴技术应用在内的回报周期相对较短的新兴技术在接受调研的全球制造商中，只有10%已经完成数字化转型计划或目前处于最后阶段;64%的公司只完成了最初的试点安装甚至更少，他们仍需大量资源来完成数字化转型。现在是加大实施力度的时间节点了。7.质量分析、维护解决方案和自动化质量分析、维护解决方案和自动化KPI监测是实施最多的用例监测是实施最多的用例成功实施是关键:几乎一半的受访公司已经实施了有效的数字维护解决方案，其中约40%正在使用先进的高质量分析工具。其他技术，如数字产品孪生或数字精益解决方案则应用进程相对落后。6.标准化的数字主干是工厂成功转型的关键基石标准化的数字主干是工厂成功转型的关键基石数字冠军构建了全面的IT架构，拥有集成、标准化的ERP和集成核心运营应用，如MES/MOM、工业物联网或PLM。重点是标准化的核心IT架构，在每个工厂实现数字解决方案子集时具有区域或部门的灵活性。2022年数字化工厂转型调研报告9B 战略路线图大多数公司仍处于数字化转型初期，还没有实现数字化的规模化实施。数字化仍然是议事日程的重点，但当务之急已经改变。由于外部干扰，弹性和透明度现在是数字转型的关键驱动力，而成本和效率则不那么重要。另一个越来越重要并将在未来继续发挥作用的驱动因素是可持续性。企业已经意识到，数字化是应对可持续发展挑战的重要手段。10 2022年数字化工厂转型调研报告数字化转型具有挑战性。早在2014年，当我们进行第一次普华永道工业4.0调研时，大多数受访公司告诉我们，他们的数字化转型故事刚刚开始，其中80%的公司期望通过垂直实现高度的端到端数字化，并在2019年实现全价值链覆盖。然而，这些乐观的期望并没有实现。如今，近8年过去了，在普华永道2022年数字工厂转型调研中，64%的受访公司仍位于数字化转型的起点。数字“工业4.0”的概念首次出现已经有十多年时间，最主要的问题是，为什么数字转型要花这么长时间才能完成?根据普华永道更广泛的研究和客户经验，目前的调研表明，组织、技能、规划和授权投资皆是企业现在需要加强的领域，在被认定为数字冠军企业的企业中，80%已基本或完全完成转型项目。我们认为这些问题阻碍了企业的发展。在接下来的章节中，我们将详细讨论每一个问题，并根据数字冠军的经验提供路线图，以帮助企业清除障碍，实现数字化转型的雄心。转型需要正确的组织架构，支持敏捷的运营模式并增强的数字化能力 从计划变革的第一天就应预留可拓展性 纵向和横向一体化的数字主干等关键赋能因素需要高投资作为支撑 系统、流程和连接性需要进一步标准化和协调，以支持企业范围的实施1.64%的受访企业仍处于数字化工厂转型初期的受访企业仍处于数字化工厂转型初期2022年数字化工厂转型调研报告11图图2 漫长的转型之路漫长的转型之路75%完成制定计划开始转型初步进展50%完成全面转型所有公司所有公司数字化公司26%19%3%29%01101数字化工厂通往数字工厂之路通往数字工厂之路7%51%来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告为实现转型，您需要展示勇气，需要设定硬性目标并迅速采取行动。这比纠结于概念和过于详细的投资回报率计算更有效。”某全球高科技和电子集团IT负责人“20%0%2%0%42%0%12 2022年数字化工厂转型调研报告制造商正经历前所未有的混乱。他们所经历的困难由新冠所导致的供应和需求中断，慢慢变为材料与关键成品投入的短缺、通货膨胀和欧洲地缘危机。这让转型变得更加必要：成本优势和效率提高不再是数字化领导者的主要战略目标。在一个有着前所未有的压力和不确定性的时代，数字化赋予了企业灵活性和弹性，使其在面对破坏时能够繁荣发展。调研结果显示，2022年，将成本和效率作为数字化转型主要驱动力的制造商数量下降了40%；弹性、灵活性和透明度已成为战略重点。三分之一的受访者现在表示，弹性和透明度是其数字化工厂转型的主要动力。可持续性也受到越来越多公司的关注，将可持续性作为数字化转型驱动力的受访者数量增加了一倍多。在一个混乱的时代，速度是最重要的。面对破碎的供应链、动荡的价格和地缘政治风暴，公司需要建立快速反应的能力。制造商认识到，数字化转型提供了多种途径来提高反应速度和适应性。这意味着，提高透明度，实现全面的实时运营可视性逐渐成为公司的核心能力之一，因为只有当企业了解自身价值链中业务中断的根本原因时，才有可能对中断本身作出快速而有效的反应。这也意味着增强系统、流程和资产部署的灵活性，使公司能够在其制造网络中调整产品和转移业务。公司还需要在当前的限制条件下，就下一步生产什么作出基于数据的决定，以便更好的管理成本、库存等方面，同时为客户提供最佳服务。这需要标准化的系统、技术和流程来支持，以使所有必要的调整无缝、快速、高效和有效。2.转型当务之急已从提高效率变为提高灵活性和弹性转型当务之急已从提高效率变为提高灵活性和弹性2022年数字化工厂转型调研报告13图图3 新的优先事项：弹性新的优先事项：弹性、灵活性和透明度灵活性和透明度成本优势和效率提高可持续发展领导力更高的创新率和更快的上市时间弹性、灵活性和透明度更个性化和个人化服务领导力/更高的客户满意度46%42%20%34%27%+67%4%10%+148%8%10%+18%10%12%+16%11%7%31%近期趋势未来趋势来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告某全球化学品集团首席数字官弹性是为意外情况作准备。您需要迅速作出反应以减轻外部压力，而这正是数字化转型的目的。”“14 2022年数字化工厂转型调研报告近期趋势未来趋势汽车与交通14%4%+266%医药和医疗技术13%4%+199%化学品/加工行业11%5%+138%零售和消费品10%3%+189%高科技和电子9%5%+98%工业制造6%4%+36%图图4所有部门加强了对数字化可持续性的关注所有部门加强了对数字化可持续性的关注可持续性在数字化工厂转型中的重要性不断增加来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告越来越大：在大多数大型经济体中，企业实现净零碳排放的道路已经成为立法现实，企业有义务在2050年或之前实现碳中和。监管部门对这些目标提出了报告要求，要求在整个价值链中实现数字化运作的透明化例如，预计将3.数字化赋能的可持续性解决方案越来越受到重视数字化赋能的可持续性解决方案越来越受到重视本次调研显示，数字化的可持续发展解决方案正日益成为企业的首选战略。作为数字化工厂转型过程的一部分，可持续发展举措受到越来越多的关注，这在全球和所有行业都是显而易见的。其中，汽车和制药公司最有可能增加其在工厂层面的可持续发展投资，在所有行业的转型战略中，其战略中的可持续发展部分都有显著增加。可持续性作为数字化转型的关键驱动力，其重要性平均上升了150%。对大多数公司来说，可持续性的重要性现在与成本优势和上市时间等战略目标相当或更重要。普华永道的其他研究表明，可持续发展作用增强的背后有四个重要驱动因素：客户需求越来越重要：例如，第25期普华永道全球CEO调研显示，大多数企业的净零承诺由客户驱动；2021年关于ESG的消费者情报系列调研显示，83%的消费者认为企业应该积极塑造ESG。对人才的竞争也在推动可持续性的采用：我们的研究表明，86%的员工现在更愿意为优先考虑可持续性的公司工作。投资需求很高：对与ESG相关的资产有创纪录的需求（2021年第一季度，欧盟可持续基金的流入量同比增长18%）。最后，监管的压力于2023年生效的欧盟企业可持续发展报告指令将对约49,000家公司提出详细的碳报告要求，而根据现有的非财务报告指令，这一数字为11,600。2022年数字化工厂转型调研报告15客户的经验告诉我们，近期和未来的可持续发展期望和要求只能通过以数字化为主导的、贯穿整个供应链的技术解决方案、正确的流程和正确的人员技能组合来促成。数字化还提供了一个机会，其不仅可以满足与可续性有关的外部期望和要求，还是公司推动变革、降低成本和获得竞争优势的工具。下图表展示了提高公司可持续性的数字解决方案，包括从供应商和内部生产，再到服务和回收。在价值链的每个环节，都有多种数字解决方案以提高可持续性。图图5数字化的可持续性越来越重要数字化的可持续性越来越重要8员工转型和可持续性关键绩效指标员工转型和可持续性关键绩效指标创新的可持续性沟通、变革管理和培训客观、实时的可持续性关键绩效指标和控制2连接的供应链连接的供应链供应链的透明度/可见度供应链细分（将服务水平协议与可持续性目标相结合）循环供应链（闭环）针对规划稳定性的先进预测绿色价值链1产品开发和一体化工程产品开发和一体化工程可持续的设计，例如替代材料、模块化和低复杂性产品、节能机器，以及工艺和生产场所智能制造智能制造自动的可持续性监测和预测自动的可持续性监测和预测自动化自动化、标准化的报告标准化的报告可持续发展绩效分析和精益化管理可持续发展绩效分析和精益化管理区域化的足迹区域化的足迹可再生能源和回收利用可再生能源和回收利用45高效运输管理高效运输管理 低排放的运输方式、包装形式 可持续运输SLA协议 生态友好的运输方式6智能服务智能服务、再生再生、回收回收远程服务基于人工智能的服务规划可持续的废物再生管理3供应商网络管理供应商网络管理自动化的可持续发展/ESG监测供应商网络区域化和调整供应商评估中的ESG排放分数制造vs.购买（包括ESG评分）7技术赋能技术赋能E2E数据战略和数据管理IIoT解决方案和平台人工智能E2E连接5运输3货源设计开发2计划1技术服务、退货、赋能回收74制造8员 工 转 型 和 可 持 续 性 检 测员 工 转 型 和 可 持 续 性 检 测来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告616 2022年数字化工厂转型调研报告Daniela Geretshuber合伙人,普华永道德国可持续性不再仅仅是锦上添花，而是不可或缺。因为这是客户、员工、投资者、政府和社会评判企业商业活动如何影响环境和社会的依据。”“2022年数字化工厂转型调研报告1716 PwC Digital Factory Transformation Survey 2022工业去碳化是一个复杂的挑战，因为大部分的排放在制造商更广泛的供应链中产生，而非其内部流程产生。这意味着，与供应商合作获得可靠数据是减少排放的关键。然而，直到最近，还没有一个公认的解决方案可以准确测定供应链的总碳足迹。填补这一空白一直是西门子的使命。作为自动化和工业软件领域的领先技术供应商，西 门 子 正 在 推 出 一 个 产 品 碳 足 迹（PCF）解决方案，可以查询、计算和分享真实世界复杂供应链中生产的产品总碳足迹。为减少排放，制造商必须了解整个供应链中所有产生碳活动的位置和强度。西门子的PCF解决方案是一种基于数字生态系统的排放数据获得方法。它有两个要素：第一是一个数据采集工具SiGreen，它可以计算多个供应商在多个点的实际排放量，而不是基于行业平均水平的估计。西门子将其称之为“范围3”排放，即由非报告组织拥有或控制的活动或资产产生的排放。拥有真实的数据便可以准确地测量和控制排放。然而对于许多公司来说，排放数据也是敏感信息，数据共享需要严格的安全协议。为确保PCF解决方案中数据的安全性，西门子还推出了跨行业的Estainium网络，使制造商、供应商、客户和合作伙伴能够在不泄露各自主要数据来源的情况下交换碳足迹数据。这是PCF解决方案的第二个要素。Estainium网络采用去中心化的分布式账本数据架构，这意味着通过SiGreen产生的任何数据都可以被验证为真实的，而不需要披露任何一家公司流程的敏感细节。加密证书可被创建和交换，以确保对信息的信任。通过这种方式，Estainium网络在整个供应链中提供值得信赖的汇总碳足迹，而不需要披露任何敏感信息。网络中的每一方都保留了完全的数据主权，因为数据不是集中存储的。西门子跟踪整个供应链的碳排放。数字解决方案可以帮助客户准确测量和安全共享产品碳足迹（PCF）数据。西门子案例分析西门子是一家专注于工业自动化和字化的科技公司，致力于房屋、分数散式能源系统、铁路和公路的流动性解决方案以及医疗技术。不管是资源效率更高的工厂和灵活供应链，还是更清洁和更舒适的交通以及先进的医疗保健，西门子创造的技术旨在为客户增加价值。通过结合现实世界和数字世界，西门子助力其客户改变行业和市场。西门子集团在德国拥有 125 家工厂，业务遍及 190 个国家和地区，在全球拥有约 293,000 名员工。18 2022年数字化工厂转型调研报告PwC Digital Factory Transformation Survey 2022 17这简化了与供应链伙伴的沟通，改进了对所有相关排放的计算，大大减少了实时计算总碳足迹的工作量。SiGreen还使产品的碳足迹完全可追溯，并使制造商能够采取有针对性的减排措施，有着直接和可量化的效果，最终使制造和生产中的全面可持续性成为可能。2022年数字化工厂转型调研报告19C 投资重点我们估计企业每年在数字化转型方面的投资超过 1.1 万亿美元，但这可能还不够。根据我们的调研，如果企业希望在数字化投资中得到高额且快速的回报，投资率至少应占净收入的 3%（较企业平均转型投资高出50%左右）20 2022年数字化工厂转型调研报告年均数字化转型投资:1.8%的净收入来源：普华永道工业4.0：建设数字化企业；普华永道2022年数字化工厂转型调研报告；IHS Markit总计总计工业制造化学品/加工行业零售和消费品高科技和电子汽车和交通制药和医疗技术$1.1万亿万亿$3,180亿$2,890亿$2,140亿$1,720亿$1,120亿$450亿图图6不同行业的投入不同行业的投入六个不同行业的全球化转型花费1.每年超过每年超过 1.1 万亿美元的工厂改造投资重点在亚洲和欧洲万亿美元的工厂改造投资重点在亚洲和欧洲制造商正在大力投资数字化转型但本次调研的数据表明，大多数公司在向转型目标进展方面速度缓慢。尽管调研组中的六个行业代表公司计划在未来几年以相当于年净收入1.8%的速度进行投资（与普华永道最近的研究相比资本投入显着增加），有些公司仍可能需要进一步提高其投资率。因为本调研显示，更高的投资和更高的回报之间存在很强的正相关性（详见下一节）。目前各行业的投资承诺是一致的：所有行业的平均投资范围为年净收入的1.6%至1.9%。客户公司告诉我们，最近在全球疫情影响下的工作经验再次表明，数字技术现在是应对外部运营压力的首选方式。2022年数字化工厂转型调研报告21数字化工厂转型以区域来划分。参与本次调研的公司中，只有5%在全球范围内推动其数字化转型计划；其中表现出色的公司更有可能放眼全球11.5%的数字冠军公司推出了全球转型计划。绝大多数公司的投资重点在欧洲和亚太地区。在西欧和中欧拥有制造业务的公司中，很大一部分(87%)将转型投资集中在该地区；而在亚洲开展业务的近 70%的公司也在该地区投资于数字化转型。图图7 转型投资聚焦欧洲和亚洲转型投资聚焦欧洲和亚洲欧洲（西欧与中欧）亚太地区欧洲（东欧）北美洲拉丁美洲中东/非洲87%参加调研的公司至少在该地区拥有一家工厂13723358220110342侧重于高投资地区侧重于非高投资地区1可能有多家来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告某全球化学品集团首席运营官“新冠疫情对全球影响如此之大，以至于几乎一夜之间，数字化转型对企业来说变得至关重要。”“57%56%50%12%88%50%67%44%43%33%13%22 2022年数字化工厂转型调研报告普华永道2022年数字工厂转型调研结果证明，针对如数字主干和连通性的基本科技高额投资是必要的，它们可以使整个生产线发挥全部潜力。10%25%+153%56%51%10%24%56%高回报中等回报将年净收入不到2%投入工厂改造的企业低回报没有/微不足道回报将年净收入的3%及以上投入工厂改造的企业图图8投资回报率投资回报率数字化转型投资率vs.收益率来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告相对更高的投资往往会带来更高的收益。调研显示，将年净收入的3%以上投入工厂改造的企业，获得高回报的可能性是投入不到2%的企业的2.5倍。2.高投资带来高回报高投资带来高回报坚实的基础才能推动可扩展的数字化坚实的基础才能推动可扩展的数字化30%22%4%2%2022年数字化工厂转型调研报告23在分析系统和用例部署对投资回报率的影响时，很显然，规模才是使数字化投资得到高回报的关键。在附图中，x轴描述了已在数字转换程序中部署的用例数量，y轴描述了数字主干网中正在使用的系统数量，而红线表示投资回报率。数据展示表明，转型计划在系统和用例部署达到一定规模时，可带来高额的回报。有一点很重要的是，数据还表明似乎存在一个理想的规模水平：超过某个点，仅通过添加更多系统和部署更多用例并不能提高回报率，因此选择正确的技术和实施规模化是优化回报的关键之一。该分析也符合普华永道客户们的经验。然而，分析也表明用例需要一些数据的支持，诸如车间数据、从ERP中提取的业务线数据或数字主干网中的系统（如 IIoT 平台）。尽管如此，一旦解决方案和服务为一组用例和技术建立，便可以添加和实施更多用例，且无需重大基础支持和投资。一旦公司了解了底层促成因素和数字化应用之间的依赖关系，他们便可以得出使公司达到期望回报投资的“最佳投资额”，从而得到最高的投资回报率。在制定数字化转型战略、制定转型路线图和计算转型带来的附加值时，对这种模式的理解可谓至关重要。图图9规模会影响投资回报率规模会影响投资回报率投资回报率vs.系统和用例部署的数量低回报中等回报高回报系统部署数量用例部署数量系统部署数量投资回报率来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告对先进技术的投资应被视为数字化的核心组成部分，而不是附加项。”某工业制造集团首席财务官“24 2022年数字化工厂转型调研报告D 数字主干、用例和技术成功的数字化工厂转型主要通过系统性的IT架构变化、业务用例阐述和特定技术的实施等复杂交互而实现。数字主干是转型的助推器，但构建或重建底层架构的方法多种多样。业务用例的范围包括从质量管理、维护、监测到数字孪生搭建，应用技术则包括设备、移动应用、机器人和人工智能。虽然每条转型之路皆有不同，但一个共同的关键因素是初始或持续投资后的预期和实际投资回报：尽管本次调研显示，数字转型没有一个放之四海而皆准的策略，但某些特定的系统和技术往往能带来更快的回报，在某些情况下，这个周期甚至会少于一年。2022年数字化工厂转型调研报告25工厂的数字主干对于协调和整合工厂内外所有数字解决方案至关重要，其主要由以下四个关键解决方案中的一个或多个组成：1ERP：企业资源规划解决方案企业资源规划解决方案2MES/MOM：制造执行系统制造执行系统/制造运制造运营管理解决方案营管理解决方案3IIoT：工业互联网平台工业互联网平台4PLM：产品生命周期管理解决方案产品生命周期管理解决方案图图10 数字主干原型及供应商数字主干原型及供应商ERPPLM维保质量库存SCADA/DCSSPS和传感器CRMIBP WMSMES/MOMERPPLM维保质量库存SCADA/DCSSPS和传感器CRMIBP WMSMES/MOM全明星（扩展全明星（扩展ERP应用）应用）制造与工程冠军制造与工程冠军（MES PLM 应用应用+IIoT）来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告相同的颜色通常表示相同的供应商相同的颜色通常表示相同的供应商1.标准化的数字主干是工厂成功转型的关键基石标准化的数字主干是工厂成功转型的关键基石调研显示，整合是取得优异成绩的基础：数字化冠军企业倾向于使用集成度更高、能够实现更多标准化的系统，甚至允许其制造网络的各个部分在如何实施系统和支持的技术方面有一定的自由。26 2022年数字化工厂转型调研报告本调研根据五种主流数字主干原型对企业进行了分类：我们将“全明星”公司认定为以ERP为核心的公司：他们已经实施或计划实施单一的增强型ERP解决方案，其中包括至少两个差异化系统，如PLM、MES和IIoT，且都来自于与ERP系统相同的供应商。参与调研的公司中有16%属于全明星，ERP亦是数字冠军和创新者倾向选择的方案（其中34%使用）。制造与工程冠军企业将他们的数字主干集中在一个坚实的PLM系统上，以驱动其高度定制和技术驱动产品与服务的有效研发和工程进展，并集成MES，有时会以IIoT堆栈来强化其数字主干。这是所有公司中最常见的架构（25%使用），也是数字冠军和创新者的首选架构（38%使用）。创新跃进者试图削减成本和时间密集的MES/MOM，将精力集中于建立一个IIoT架构，以作为其主要使能系统，并伴随底层用例和可选的集成PLM解决方案。这是一种由少数对建立自己的应用程序感到满意的制造商所使用的创新的主干方法。所有受访公司中只有9%计划或已经实施了这种架构，只有3%的数字冠军和创新者使用。最后应该指出的是，少数公司既没有计划也没有实施任何数字主干原型；我们把这一群体称为探索者。在所有公司中，这一少数选择（18%）并非不重要。调研显示，在没有计划数字主干的情况下，通过使用专门的数字技术解决方案来开始数字化是可能的，尽管这种情况很少。客户驱动型将客户关系视为主要的价值焦点，并完全依赖于先进的ERP，以确保通过ERP中的客户关系管理（CRM）模块最大限度地覆盖客户。一些生产可能会外包给合作伙伴。这种模式有15%的公司计划或实施，数字冠军并未选择。+=聚焦的解决方案原型原型MESIIoTPLM单一增强单一增强ERP全部公司全部公司数字化冠军与创新者数字化冠军与创新者全明星ERP方案+16%34%制造与工程冠军+(+)+25%38%创新跃进者+(+)9%3%客户驱动型+15%0%探索者18%4%其他原型18%20%来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告图图11 五种系统原型五种系统原型2022年数字化工厂转型调研报告27本次调研结果显示，大多数制造商采用了丰富的核心使能IT系统，选择以ERP为重点的解决方案或PLM/MES驱动方法，但这两种情况都是将一个或多个外部供应商系统进行整合，重点强调一致性。这些相关方法也是企业最有可能采用的解决方案（72%的数字冠军和创新者是全明星或制造和工程冠军）。相比之下，创新飞跃者专注于实现高频创新：他们不认为自己需要整体的MES解决方案或大规模的ERP系统，包括差异化系统，而是追求借助IIoT平台实现数字化转型阶段性的跃升。就客户驱动而言，客户是创新的源泉，ERP驱动的关系管理方法是首选的架构，而非一个由研发、制造、产品生命周期支持的方法。调研还显示了IT主干设计的清晰模式：运营的复杂性催生了IT系统的复杂性，并反过来创造了对标准化的需求。一个公司的生产复杂性和横向范围越高，其将会更加依赖于针对具体工厂需求定制化的平台。然而，无论业务是相对复杂还是相对简单，公司都倾向于采用能够实现标准化的解决方案，以降低成本并简化实施：虽然32%的公司选择了整体标准化的系统，但更多的公司（43%）寻求在工厂层面的标准化和一定程度的实施灵活性之间取得平衡。数字化冠军公司和其他公司在采用标准化程度方面没有明显差异。MES和IIoT系统的数字主干目标状态趋势趋势一个适用于各工厂的标准化方案33%32%具有不同功能/模块的标准化解决方案43%43%多个解决方案24%25%全部公司数字化冠军来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告图图12 数字主干目标状态数字主干目标状态28 2022年数字化工厂转型调研报告本节详细探讨我们三个重点领域的实施率调研反馈：数字主干、用例和技术。2.1 数字主干实施本次调研询问了企业目前数字主干的实施状况。虽然调研显示，几乎一半的制造商仍然没有完全实施MES，超过一半的制造商没有完全实施PLM、IIoT或低代码自动化系统，但也可说明这种基础性的IT主干系统正在各个地方开展。所有参与调研的公司都已经实施或正在实施至少一个使能IT系统。图图13 数字主干实施状态数字主干实施状态选定的信息化解决方案的实施状态和在选中行业中的实施占比各行业全面实施状态工业制造化工/流程行业高科技和电子制造执行系统（MES）53%32%14%55%58%58%产品全生命周期管理解决方案（PLM）46%36%18%52%52%44%工业互联网平台（IIoT）31%41%23%6%41%28%20%低代码自动化10%43%40%7%13%13%10%已建立试点未计划已实施推广中高中低来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告2.质量分析、维护解决方案和自动化质量分析、维护解决方案和自动化KPI监测是实施最多的用例监测是实施最多的用例2022年数字化工厂转型调研报告29仅有超过一半的公司完全实施了MES/MOM解决方案，但调研结果表明，实施的速度正在加快。在不久的将来，我们会看到无论是MES/MOM还是PLM解决方案，或两者都