2022年数字化工厂转型调研报告--普华永道.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 转 型 调研报告普 华 永道2022年数字化工厂转型调研报告 由 普 华 永道出版，作者是Reinhard Geissbauer ，Michael Bruns 和Jens Wunderlin 保留所有权利。未经编辑人员明确许可，不得以任何形式复制、复制到缩微胶片上或在任何数字媒体上保存和编辑本材料。 本出版物旨在为我们的客户提供资源，其中提供的信息以作者所具备知识在出版时尽可能保证正确。在做任何决定或采取任何行动之前， 您应该咨询这里列出的来源或联系人。本文反映的是作者的观点。图表数据可能包含舍入差异。 2022 普华永道 。 版权所 有。普 华永道 系指普 华永道 网络及/ 或 普华永 道网络 中各自 独立的 成员机 构。 详情请进入 www.pwc.com/structure 。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 动大型制造企业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韧性 。 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 ， 最有效的企业（ 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韧性， 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 的进展比当时企业的预期要慢得多， 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 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 普华永道 德国 调研还显示， 愿意投资数字化转型的企业享 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韧性。 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韧性的 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。 这些企业成为了一种新的数 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 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 合伙 人 普华永道 思略 特中国 工业产品 及服 务行业 浦鑫峰 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 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.5 A 执 行摘要8 C 投资重点.20 1. 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 21 2. 高投资带来高回报 坚实的基础才能推动可扩展的数字化. 23 E 组 织架构48 1. 敏捷运营模式支撑 数字化转型是重中之重49 2. 数字化冠军从集中式组织结构 发展到嵌入式组织结构 51 B 战 略路线 图10 1. 64 的受访企业仍处于 数字化工厂转型初期. 11 2. 转型当务之急已从提高效率 变为提高灵活性和韧性 13 3. 数字化赋能的可持续性解决方案 越来越受到重视.15 D 数 字主干 、用 例和技 术.25 1. 标准化的数字主干是 工厂成功转型的关键基石.26 2. 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.29 3. 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 40 2022 年数字化工厂转型调研报告 7图1 执行概要/ 重要发现 1. 64 的 企 业 仍 处 于数字化工厂转型初期 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 的企业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韧性 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 活性和更好的交付韧性。 在物料短缺和供应链不稳定情况下， 交付能力的提 升是推动针对运营韧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 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1.1 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 带来高回报坚实的基础才能推动可扩展的数字化 四 分之 一的受 访企 业将至 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 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 企 业 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 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5G 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 企 业 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KPI 监测是实施最多的用例 成 功 实 施是关键 几 乎 一 半的受访企业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 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 大多数企业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， 韧性和透明度 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 数受访企业告诉我们， 他们的数字化转型故 事刚刚开始， 其中80 的企业期望通过垂直 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 的受访企 业仍位于数字化转型的初期。 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 2022 年数字化工厂转型调研报告 11图2 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 所有企业 数字化冠军 企业 26 19 3 29 01101 数字化 工厂 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 灵活性和韧性， 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 ；韧性、 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， 韧性和透 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企业的关注， 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 ， 企业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企 业的核心能力之一 ， 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 ， 使企业能够在其制造网络中调整产品和 转移业务。 企业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 性和韧性 2022 年数字化工厂转型调研报告 13图3 新 的 优 先事项韧性 、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 韧性、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 韧性是为意外情况作 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4 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 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 ， 汽车和制药企业最有 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 。 对大多数企业来说， 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企业工作。 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 家企业提出详细的碳报告 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 ， 还是企业推动 变革、降低成本和获得竞争优势的工具。 下图表展示了提高企业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5 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 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 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 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 自动的可持续性监测和预测 自动化、标准化的报告 可持续发展绩效分析和精益化管理 区域化的足迹 可再生能源和回收利用 4 5 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、再生、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 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 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 7 4 制造 8 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 6 16 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。 然而对于许多企业来说， 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 何一家企业流程的敏感细节 。 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 科技企业， 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 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 3,180 亿 2,890 亿 2,140 亿 1,720 亿 1,120 亿 450 亿 图6 不 同 行 业的投入 六个不同行业的全球化转型花费（单位美元） 1. 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 制造商正在大力投资数字化转型 但本次调 研的数据表明， 大多数企业在向转型目标进展 方面速度缓慢。 尽管调研组中的六个行业代表 企业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） ， 有些企业仍可能需要进 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 户企业告诉我们， 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 的企业中 ， 只有5在全球 范 围内推动其数字化转型计划 ； 其中表 现出色的企业更有可能放眼全球 11.5 的数字冠军企业推出了全球转 型 计划。 绝大多数企业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 企业中， 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 的企业也在该地区投资 于 数字化转 型。 图7 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 参加调研的企业至少在该 地区拥 有一家 工厂 1 372 335 82 201 103 42 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8 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 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。 一旦企业了解了 底层促成因素和数字化应用之间的依赖关 系 ， 他们便可以得出使企业达到期望回报投 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9 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 1 ERP 企 业 资源规划解决方案 2 MES/MOM 制 造 执行系统/ 制 造运 营管理解决方案 3 IIoT 工业互联网平台 4 PLM 产品生命周期管理解决方案 图10 数 字 主干 原型及 供应商 ERP PLM 维保 质量 库存 SCADA/DCS SPS 和 传感器 CRM IBP WMS MES/ MOM ERP PLM 维保 质量 库存 SCADA/DCS SPS 和 传感器 CRM IBP WMS MES/ MOM 全明星（扩展ERP应用） 制造与工 程冠 军 （ MES – PLM 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 1. 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 ” 企业认定为以ERP 为核心的企 业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 。 参与调研的企业中有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 有企 业中最 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PL