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過去20年，中國制造業(yè)解決了從小到大的問題。站在經濟新常態(tài)的背景下，下一個20年，中國制造業(yè)亟需解決的問題，變成了如何從大到強。

圖1：中國制造業(yè)快速崛起，資料來源：世界銀行

圖2：國內制造業(yè)產業(yè)升級趨勢并不明顯，資料來源：上海市統(tǒng)計局

隨著經濟發(fā)展目標從快到優(yōu)的歷史性轉變，轉型升級成為制造業(yè)的新內核。

學術界對此已有定論：從制造業(yè)增長動能演進過程的規(guī)律來看，制造業(yè)首先會邁過勞動力紅利發(fā)展勞動密集型產業(yè)（如紡織服裝），然后增加資本投入發(fā)展資本密集型行業(yè)（如造船），最終需要進入技術的進步帶動制造業(yè)進入技術密集型（如機器人）。

由此可知中國制造業(yè)轉型的方向很確定，就是工業(yè)4．0。唯有此，中國制造業(yè)才能突破微笑曲線的底部，向高附加值邁進。

破冰之旅總有先行者。在從制造通向智造之路上，中國先進智造樣本正在涌現：今年9月27日，世界經濟論壇（WEF）正式發(fā)布新一期全球制造業(yè)領域“燈塔工廠”名單，三一重工（SH：600031）北京樁機工廠成功入選，成為全球重工行業(yè)首家獲認證的“燈塔工廠”。

為什么是三一重工？它的樣本意義如何被借鑒復制？

圖3：工業(yè)發(fā)展的四個階段，資料來源：德國人工智能研究中心

01

制造業(yè)轉型升級的急先鋒：三一集團

【1】中國制造名片

三一集團始創(chuàng)于1989年，發(fā)展階段正好趕上了國內勞動力紅利和后期資本擴張的兩輪大周期。而三一也利用兩次大潮，實現了快速發(fā)展，成為國內第一、全球前三的重工企業(yè)。以三一集團旗下最大的上市公司三一重工為例，截止當前，其市值達到2100億元，成為國內機械設備行業(yè)市值最大的公司，也是同行業(yè)唯一一家市值超2000億元的企業(yè)。

不僅是市值最大，從品牌知名度上來說，三一也成為能夠代表中國制造業(yè)形象的一家公司。今年5月美國明星金·卡戴珊購買了一臺三一重工的挖掘機送給孩子，要知道，全球工程機械當前最大的公司就是一家美國企業(yè)，名叫卡特彼勒，而金·卡戴珊最終選擇了三一重工。

圖4：中國機械行業(yè)A股上市公司市值排名，截止2021年10月25日，資料來源： 萬得

【2】三一的業(yè)務布局，要求其加快轉型步伐

除了市值體量最大外，三一重工也是布局全面性最高的企業(yè)之一。

公司產品種類相當多，包括挖掘機、混凝土機械、起重機械、筑路機械、樁工機械、風電設備、重卡、港口機械、石油裝備、煤炭裝備、環(huán)保設備等等，基本涉及工程機械每一種細分品類。

更值得注意的是，在制造業(yè)公司中，三一是最早一批走向全球化的中國企業(yè)。以其上市平臺之一三一重工的數據為例，海外收入早已破百億，收入占比最高的時候接近4成。可以說，三一也是最契合一帶一路倡議的企業(yè)之一。

正如硬幣的正反面，多品類生產、全球化布局，作為中國制造業(yè)名片的三一集團，面對的轉型壓力，也是最大的。

圖5：三一是率先出海的代表企業(yè)（以三一重工財務數據為例），資料來源：公司財報

【3】早已行動：要么翻身，要么翻船

作為一家擁有3．6萬名員工的世界500強公司，三一并未躺在功勞簿上歌舞升平，而是保留了創(chuàng)業(yè)初期的憂患意識。早在幾年前，三一就看到經濟轉型下制造業(yè)企業(yè)升級的必要性和緊迫性。

對于外界而言，最早洞察到三一的轉型是在2018年3月，三一集團董事長梁穩(wěn)根先生在十三屆全國人大會上表示：三一的數字化轉型，要么翻身，要么翻船。

話說得這么狠，這就不僅僅是未雨綢繆了，甚至是拿出向死而生的決心。

后來就是我們看到的故事，一個個標志性事件開始接連登場：

2018年10月，三一智能研究總院就宣告成立，該研究總院與智能制造總部、流程信息化總部共同推動公司內數字化轉型；下設智能制造研究院、工業(yè)智能研究院、三一機器人、盛景科技等，負責4IR技術的開發(fā)、試點及智能工廠規(guī)劃、實施等工作。

2019年，三一集團啟動制造升級，第一批包括長沙18號工廠和北京樁機工廠等6個智能工廠開始改造，成為國內最大規(guī)模的工廠改造項目。

……．

與之配套的是真金白銀的投入，仍然以三一集團旗下的三一重工為例，從2018年開始，公司的研發(fā)支出占比從5％逐漸上升到6．3％，絕對金額也快速提升到30億元，然后提升到60億元。要知道，2018年工程機械才剛剛復蘇進入新一輪周期，彼時三一重工的凈利潤也僅60億元。

圖6：三一研發(fā)支出從2018年起快速上升（以三一重工財務數據為例），資料來源：公司財報

經過幾年的時間，三一已經成為轉型的急先鋒。

橫向比較來看：

工程機械行業(yè)是一個規(guī)模巨大的行業(yè)，在中國，工程機械行業(yè)企業(yè)數量高達約1500家，平均年銷售額僅4－5億元。從體量上來說，三一是絕對的龍頭企業(yè)，2020年，三一集團旗下的三一重工，收入達到1000億元，占整個工程機械行業(yè)的比重高達16％（如果是三一集團整體，這個比重還將進一步上升到21％）。

所以，三一的這場轉型，是工程機械行業(yè)里大象的轉身。從營業(yè)收入的增速來看，這場轉型無疑是成功，2015－2020年，三一重工收入從234億元快速上升到1000億元，而行業(yè)基本維持在5000－6000億元的規(guī)模。

圖7：三一重工是國內規(guī)模最大的工程機械企業(yè) ，資料來源：國家統(tǒng)計局，三一重工公司財報

縱向分析：

不僅僅是在中國，在全世界范圍內，這么大體量的制造業(yè)企業(yè)進行全方位的數字化轉型，都是絕無僅有的。

在梁董事長的帶領下，三一設定了數字化轉型戰(zhàn)略的具體目標，內部稱為三三目標：3000億銷售額，3000工人，30000工程師。

數字背后的雄心壯志躍然紙上，3000億銷售額，是2020年三一集團1368億銷售額的1倍多，也就是“再造一個三一”。如何再造一個三一，不是簡簡單單擴大規(guī)模的走量邏輯。為什么這么說，三三目標隱含的人均產值是1000萬元，是現在公司的一倍多；這就意味著三一需要革新組織、革新產業(yè)鏈，這也體現在未來工程師員工人數將是制造工人數量的10倍。

提煉來說，三一目標成為智能制造的先驅，發(fā)展原動力將從勞動力紅利切換到工程師紅利，與時代共振。行至今日，三一的數字化轉型成果累累，目前已經率先走進了數字化的無人區(qū)，隨著三三目標的執(zhí)行，未來三一也將是最先穿越無人區(qū)的。

圖8：三一集團數字化轉型目標，資料來源：公司資料

02

先行者：走進三一北京樁機工廠

喊出了向死而生的口號，也投入了真金白銀的鈔票，那三一集團的轉型升級的成效究竟如何？我們決定深入生產車間一探究竟。

從2019年算起，三一正式對工廠進行智能改造已實施兩年，作為第一批進行智能化、數字化改造的工廠之一，北京樁機工廠是三一智能化改造階段性成果的縮影。

【1】改造前的北京樁機廠

樁機，是樁工機械的簡稱，是指在各種樁基礎施工中，用來鉆孔、打樁、沉樁的機械，是城市房屋建設和基礎設施建設的基礎裝備。從我國的GDP構成來看，建筑業(yè)和地產業(yè)每年增加值合計為15萬億元左右，占GDP比重達到15％，而且建筑地產產業(yè)鏈條長，也是其他行業(yè)的基石；正是因為此，作為基建必備的樁工機械是不折不扣的大國重器。

展望未來，國內經濟發(fā)展更加強調質量，比如追求數字化建設、提倡低能耗、鼓勵新能源等等，基建行業(yè)也進入“新基建”時代，樁工機械的重要性不降反升，而且進入“大塔時代”。我們已經看到，在風電、5G基站、IDC等新基建建設的現場，大塔已經占據主流�？梢哉f是新型樁工機械的速度，為這一輪大國新基建，注入了彎道超車的增長動能。

圖9：建筑業(yè)和地產業(yè)是我國經濟的基石，資料來源：國家統(tǒng)計局

樁工機械生產模式屬典型的離散制造，多品種、小批量、工藝復雜，還是有很多難以解決的痛點，如今在工業(yè)互聯網的助力，破局生產難題，快速響應大國發(fā)展需求。

但一般大家不了解的是，樁機組成零部件模組眾多，從下至上包括行走機構、上車、三角形、副卷揚、桅桿油缸、導向輪滑架、中桅桿、渦輪架、鉆斗、主卷揚、下桅桿、動力頭、加壓油缸、鉆桿、隨動架、提引器、上桅桿等17個模塊。

因此是樁機的制造是典型的離散化生產模式，傳統(tǒng)制造方式需要配備眾多的設備、大面積的場地和大量的人工，是資本和勞動力雙密集代表產業(yè)。

圖10：樁機示意圖，資料來源： 公司資料

資本和勞動力雙密集型在三一樁機廠體現得非常突出。

三一的北京樁機廠于2011年建設落成，規(guī)劃月生產50臺旋挖鉆機，是國內規(guī)模最大的樁機工廠之一。依托于此，三一成長為全球樁機龍頭企業(yè)，在中國和全球市占率都是第一；且該樁機廠人均收入接近500萬元，是國內的佼佼者。

截止2018年改造前，全年產量1256臺，但1000余臺的產量，需要的工人數量達到了約2000人。這是因為從產品種類上來說，北京樁機產品主要型號就達到10個，且10大關鍵部件都實行自產，導致生產模式被碎片化。

正是由于建設較早，生產過程離散（部件多且自產、型號多），年銷售額50億元左右的三一北京樁機廠，在自動化、智能化層面，僅是將將及格。

【2】改造后的北京樁機廠

作為智能化改造的第一槍，三一對北京樁機廠的智能化改造提出了非常高的目標：

1）2019年，北京樁機智能制造總體水平達到工業(yè)4．0標準。

2）2020年，達到國家智能制造最高等級5級（引領級《國家智能制造標準體系建設指南（2018版）》），以及實現世界經濟論壇燈塔工廠認證。

這里有必要說明下燈塔工廠的含義，燈塔工廠（Lighthouse Factory）是世界經濟論壇（WEF，World Economic Forum）和麥肯錫咨詢公司從2018年起重點推出，不定期在全球范圍內選出數字化制造和工業(yè)4．0的示范者，得到這一認證的工廠基本被認定為擁有世界一流的制造能力。

圖11：燈塔工廠，資料來源： 網絡

在2018年便提出代表業(yè)界最高水平的目標，三一樁機廠的智能化改造可謂時間緊、任務重。經過兩年多的緊張改造，最終結果如何？

根據最新數據，北京樁機工廠，已經達到工業(yè)4．0標準，并且實現燈塔工廠的認證，圓滿完成既定目標，而且這也是全球重工行業(yè)首家“燈塔工廠”，領先于行業(yè)全球龍頭卡特彼勒，為中國制造引領全球添上濃墨重彩的一筆。

除了獲得國際認證外，智能化改造最直觀的成果反映在人均產值上。改造后的樁機廠，月產能翻了一倍，2020年整體銷售額達到77億元，更令人驚嘆的是人均產值提高到1072萬元。

為直觀理解千萬元是個什么概念，我們選取同為工程機械行業(yè)的人均產值排名前20名的企業(yè)，這20家企業(yè)的人均產值僅190萬元，改造后的樁機廠是平均水平的4倍有余；即使跟三一重工自身比，也提高了一倍。人民網因此將這稱為“燈塔效應”。說句題外話，從行業(yè)平均產值，也能夠感受到我國制造業(yè)升級改造的任務緊迫性。

【3】千萬人均產值背后的秘密

通過以上對比，我們看到了改造前后的北京樁機廠巨大變化，且這是在不到3年的時間內完成的，這又似乎給人一種錯覺，升級改造也不難嘛。

其實如何將離散生產過程實現自動化和智能化，是工業(yè)4．0的世界性難題，因此這個領域也尚未產生世界級的巨頭。

目前業(yè)內比較公認的是采用工業(yè)互聯網作為改造工具。從定義上來講，工業(yè)互聯網是面向工業(yè)企業(yè)數字化、網絡化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的載體，為工業(yè)用戶提升自動化和信息化水平，最終實現“讓工業(yè)充滿智慧，讓智慧創(chuàng)造價值”愿景。

圖12：工業(yè)互聯網平臺架構示意圖，資料來源： 巨潮資訊

領到改造北京樁機廠任務的樹根互聯，給出的正是一整套的工業(yè)互聯網賦能方案，根據這一總體指導目標，依托樹根互聯“根云平臺”，三一重工北京樁機廠開啟了數字化轉型升級，具體方案涵蓋全棧，包括設備層、控制層、操作層、工廠層、企業(yè)層：

設備層和控制層由自動化產線／裝備和倉儲物流組成，最重要的是實現操作終端和物流體系硬件的自動化。

運營層主要實現數據采集與設備互聯，是實現整體工廠數字化、最終完成生產過程數字孿生的基石。

工廠層涵蓋運營管理MOM系統(tǒng)，主要由APS、MES等系統(tǒng)組成，提高生產前期、中期和后期的生產過程智能化水平。

企業(yè)層為企業(yè)運營管理，主要由ERP、PLM、SCM等系統(tǒng)組成，對接工廠內部和外部，提高運行效率。

為了窺見全棧解決方案的成效，我們可以從自動化和數字化角度進行觀察。這其實也非常容易理解，只有實現自動化，才能大幅降低勞動力密度；只有實現數字化，智能化才能得以施展，最終實現物料節(jié)約、高效生產，以達到降低資本密度的密度。最終將勞動密集和資本密集型行業(yè)升維至技術密集型行業(yè)。

我們根據智能制造專家黃培博士與三一集團董事、高級副總裁代晴華深入調研北京樁機廠訪談記錄，提煉出體現其自動化和數字化的重要細節(jié)：

自動化：在北京樁機廠建成時，規(guī)劃旋挖鉆年產量大概是500臺，需要2000名工人來完成制造過程，在燈塔工廠建設完成以后工人縮減到500名，但是產量上升到3000臺旋挖鉆機，背后靠的就是用大量的機器替代人，制造效率大幅提升。改造后的工廠總共有一百七十多臺機器人，包括有搬運機器人、坡口機器人、桁架機器人、AGV等等。

數字化：為了實現工廠的數字化，我們通過5G技術把所有的設備全部實現聯網，現在總共聯網的設備有430多臺。第一層，聯網之后，我們可以實時監(jiān)控所有的設備的開機率、作業(yè)率。更深的一層是實現數字孿生，將工廠深度數字化之后，我們打造了一個工廠的數字孿生，然后根據孿生建設實體工廠，大大縮短了交付周期，也能實現高效運轉。

為了進一步加深理解，我們再以其中的物流與倉儲這個具體的小環(huán)節(jié)為例，通過建設原材料智能立體庫、外協外購智能立體庫，采用筕架機械手／AGV裝卸物料、AGV／RGV配送物料、WMS管理庫存物流，使得物流倉儲實現了自動化和智能化的精密配合。最終結果是實現物流自動化，倉儲物流配送人員由16人減至4人，結構件配送人員由37人減至10人，原材料庫存周轉率由34次／年提升至38次／年，物流效率提高200％。

人均產值達到千萬背后的秘密，就是樹根互聯的整體解決方案，最終將每個環(huán)節(jié)流程完成自動化和數字化的升級。

所以當你走進改造后的北京樁機廠，迎面而來的是5大場景：

1）工匠技術賦能機器人，實現智能化柔性焊接；

2）機器視覺＋工業(yè)機器人：解決重型裝備裝配難題；

3）雙AGV聯動重載物流，高效自動化；

4）人機協同：機器人也能成為“老師傅”；

5）AI＋IIOT，助力設備作業(yè)效率提升。不方便線下參觀的讀者，也可以通過點擊三一重工雪球專欄的專題報道里的動圖感受。（注：網址為https：／／xueqiu．com／1474513401／155759451）

03

從樣板間到造夢場

顯然三一的目標不僅僅是打造一個燈塔工廠的樣板間，造夢師更大的野心是將燈塔效應廣泛傳播，通過提供第四次工業(yè)革命的關鍵技術（數字化、自動化、工業(yè)物聯網IIOT等），最終實現工業(yè)轉型至工業(yè)4．0。

翻看歷史，在工業(yè)轉型至3．0時代的時候，日本發(fā)那科便是扮演這一領軍者的角色，并借此成為全球自動化龍頭企業(yè)。正是因為這，發(fā)那科的估值成功突破傳統(tǒng)制造業(yè)的天花板，常年穩(wěn)定在30倍PE左右。

當前市場仍給三一貼上周期的標簽，所以三一重工的PE基本在10倍左右徘徊；當市場認識到公司智能化邏輯，當三一引領工業(yè)4．0革命，相信市場會給其公允的估值。

圖14：發(fā)那科歷史估值水平，資料來源： 萬得

回到夢想實現的具體路線上來，我們可以做如下3點展望：

【1】三一體系內的全方位智能化改造

三一重工“燈塔工廠”的諸多經驗，首先將在體系內發(fā)揚光大。

截止2021年8月，三一集團實現了國內30個工廠5．5萬個“三四五”終端連接、66萬臺產品端機器互聯。得益于在北京樁機工廠的成功經驗，三一集團內部的推而廣之相信是水到渠成的事情。

【2】對整個中國制造賦能

正如前面提到的發(fā)那科，首先是對自己內部進行自動化改造，然后將解決方案輸出到各個垂直行業(yè)，完成蛻變。在工業(yè)智能化時代，三一的夢想遠比升級自己內部制造體系要來得大，不遠的將來，我們將看到三一對產業(yè)鏈伙伴、行業(yè)，乃至整個“中國制造”賦能。畢竟，從燈塔工廠表現出來的績效改善來看，很少有人能拒絕智能化方案的誘惑。

而樹根互聯作為“數字化轉型新基座”提供者，也將隨之深入制造業(yè)的毛細血管之中，加速產業(yè)基礎高級化、產業(yè)鏈現代化進程。這個空間有多大呢？根據統(tǒng)計，2020 年我國工業(yè)互聯網產業(yè)增加值規(guī)模達到3．57 萬億元，而這個市場規(guī)模還在以每年雙位數的速度快速增長，未來將是一個10萬億量級的大市場。

圖15：燈塔工廠觀察到的關鍵績效指標改善結果，資料來源：公司資料

【3】助力中國在全球制造業(yè)新時代競爭中更上層樓

往更大的角度去想，在新時代的制造業(yè)競賽中，工業(yè)互聯網成為必需的利器。

美、中、日、德等制造業(yè)大國正領跑工業(yè)互聯網發(fā)展的主賽道，發(fā)展工業(yè)互聯網逐漸成為全球制造企業(yè)進行轉型升級和世界各國提升自身國際競爭力的重要戰(zhàn)略高地。

目前中國工業(yè)互聯網產值占全球產值比值15％，僅次于美國的24％，位居第二，雖然成績矚目，但仍與自身制造業(yè)第一大國的位置不匹配。而類似樹根互聯這樣的平臺型工業(yè)互聯網企業(yè)，可能成為工業(yè)4．0最重要的推動者和賦能者。

結合宏微觀來看，在我國堅持深化改革開放的政策背景下，工業(yè)互聯網通過推動我國制造業(yè)“補鏈強鏈”，通過深入垂直領域，培育眾多“專精特新”企業(yè)，能夠有力促進國內經濟大循環(huán)，并依托國內經濟循環(huán)體系形成對全球要素資源的強大引力場，推動我國在全球價值鏈中參與程度進一步加深、參與方式向中高端領域轉變，實現國內國際雙循環(huán)互促共進的發(fā)展新格局，并順利占據全球產業(yè)鏈分工下的高附加值產業(yè)新高地。

圖16：工業(yè)互聯網是打造國內國際雙循環(huán)的重要引擎，資料來源： 中國工業(yè)互聯網產業(yè)經濟發(fā)展白皮書（2021年）

04

造夢師：樹根互聯

從微觀的改造集團內工廠、中觀的賦能制造業(yè)、宏觀的助力新時代制造業(yè)國際競爭，這三點展望的實現，都離不開工業(yè)互聯網，發(fā)揮著新基座，也就是新型基礎設施的作用。而背后的造夢師，便是平臺型的工業(yè)互聯網企業(yè)。

通過前文對樁機廠的改造案例，我們切身感受到了樹根互聯托起大國重器的“以柔克剛”之力。樹根互聯打造了自主可控的根云平臺，構建了基于平臺的工業(yè)APP和工業(yè)數據驅動的創(chuàng)新服務，最終可以為工業(yè)企業(yè)提供低成本、低門檻、高效率、高可靠的數字化轉型服務。去年底，樹根互聯網完成近9億元的C輪融資，成為工業(yè)互聯網的獨角獸企業(yè)，便是業(yè)內對其高度認可的注腳。

除了具體垂直行業(yè)外，樹根互聯還通過“通用平臺＋產業(yè)生態(tài)”的P2P2B模式，與行業(yè)龍頭企業(yè)、產業(yè)鏈創(chuàng)新企業(yè)等生態(tài)伙伴的行業(yè)經驗和應用場景相結合打造產業(yè)鏈平臺，實現工業(yè)互聯網平臺更廣泛、更深度的賦能，開始惠及農村的千家萬戶，給各行各業(yè)帶來由表及里的變化。

正是因為造夢師給產業(yè)帶來的脫胎換骨的改變，樹根互聯連續(xù)三年成為中國唯一上榜Gartner全球工業(yè)互聯網魔力象限的企業(yè)。入選理由為：1）生態(tài)開放，樹根互聯為整個工業(yè)價值鏈貢獻價值；2）技術創(chuàng)新，前瞻性與執(zhí)行能力突出；3）成功落地，世界級燈塔工程照亮工業(yè)轉型之路。

“理想是燈，照亮夜行的路；理想是路，引你走到黎明。”樹根互聯這個造夢師，正在走進千千萬萬個工廠，也在走進千千萬萬個家庭，我們將看到，理想照進現實。

圖17：樹根互聯連續(xù)三年成為中國唯一上榜Gartner全球工業(yè)互聯網魔力象限的企業(yè)，資料來源： 公司資料