鑽石舞台

重工業製造的數智化未來如何迭代？

也許，我們從「燈塔工廠」項目中可以看到一些線索。這個項目是由達沃斯世界經濟論壇與管理諮詢公司麥肯錫合作開展遴選，被譽為「世界上最先進的工廠」。

當前，全球重工行業僅有兩家「燈塔工廠」，且這兩家均由三一重工打造。

根據公開信息，三一重工的數字化涉及到了：燈塔工廠建設、電動化無人設備研發、工業軟件應用、業務流程數字化、數字中台建設、組織模式創新。過去三年將超過150億元的研發費用投入到新產品、新技術中。這一投入比例在重工業中位居前列。

這樣的投入價值也逐漸小範圍顯現。比如，在近期獲評的長沙18號泵送工廠中，公司通過數智化技術轉型，使得整體產能擴大了123%，生產率提高了98%，單位製造成本降低了29%，2021年人均產值達到1471.13萬元，每1平方米效益達15.4萬元。

正因此，36氪數字時氪選擇了「三一重工」作為一個研究案例，嘗試從數字化的視角探索三一重工的變革思路，探求它是如何通過數智化轉型，構建自身競爭力。

這篇文章從數字化建設的系統性邏輯上梳理了三一重工過去的轉型成果；同時結合公司近5年年報與最新進展，包括部分供應商的表述，對背後的故事細節進行了補充。

「要麼翻身，要麼翻船」，三一集團於2018年全面啟動數智化轉型戰略。

具體以燈塔工廠建設為核心，以數據採集與應用、工業軟件應用、流程四化為抓手，通過產品智能化建設，布局新賽道，向智能製造數據驅動型公司發展。

據公開數據顯示，公司研發人員突破10000名，產業工人約有30000名，去年銷售額達1720億元左右。未來5年，三一集團規劃實現「3個3」目標，即通過3萬名工程技術人員，3000名產業工人，來實現3000億元的銷售額。

可見，下一步如何用更少的人員實現更高倍數的產值成為關鍵。這裡面涉及組織模式的變化、產業工人的轉型，過程是通過數字化、智能化實現效率目標的提升。

具體而言，集團數智化頂層戰略可概括為「1＋5」模式，即一把手躬身入局，緊抓轉型的五個抓手。

第一是產品的電動化與智能化，核心是智能產品與技術開發。

當下公司的產品包括混凝土機械、挖掘機械、起重機械、樁工機械、築路機械，其中包括典型的智能產品，如5G挖掘機、純電動無人攪拌車與礦車、5G電動智能重卡……

從技術開發角度看，比如圍繞挖掘機產品，以姿態傳感器數據為核心，開發智能輔助作業系統，打造一鍵平地、迴轉輔助、電子圍牆、防傾倒報警等智能化功能；圍繞起重機械，研發塔臂卷揚和主臂的協同控制技術、塔臂桅杆安全角度控制模型、安全界限動態計算和故障診斷等技術；圍繞泵送工程車輛，通過無線通信配對和數據傳輸技術，實施車泵協同施工方案。

其次，也可以看到，通過充分利用工程車輛性能分析數據、專家知識、工程車輛歷史故障等信息，以語義解析算法、知識圖譜等技術構建工程車輛知識智能助手，建立起「千車千面」的問題解答服務能力。

另外，基於產品能力外延建立的施工類智能調度平台，可以將場景知識以數字化手段呈現在調度管理的流程中，也在帶來一些價值。目前該調度平台共7款，涵蓋3大智能場景，如路橋施工、攪拌站、礦山。

第二是流程四化，聚焦從概念到產品、線索到回款、訂單到交付、問題到解決四大主線，核心將業務流程分析重構，實現標準化、在線化、自動化和智能化。

比如在研發、計劃、商務、製造、物流等方面自主開發多款軟件，推動製造、供應鏈、採購、研發、營銷等軟件運用與優化迭代，關鍵是將標準流程固化，實現流程活動和節點的在線化管控，提升公司的核心業務流程標準化率和在線化率。

第三是八大軟件的應用，推動工業軟件的研發落地與深度應用。具體場景如無人下料、自動分揀、中小件自動開坡口、大件自動折彎、自動組隊焊接、全自動機加工、機器人噴塗、自動化物流等。

此過程的重點之一是將「老師傅」的所擁有的專業技能參數化、軟件化為機器人程序。當然解決這一問題，除了引進外部人才推動外，讓集團內部的人懂數字化，也是一個很大的挑戰。

為了推進學習數字化，三一集團從CIO統一講解、個人自學、小組討論、提問答疑、閉卷考試等環節促進內部人員向數字化人才轉型。比如三一近期颳起一股「DAMA」風，即《DAMA數據管理知識體系指南》，屬於數據治理的標準工具書。

包括集團常提的理念——「胡服騎射」，即向外部原生態數字化企業不斷學習。三一集團CIO呂青海表示，目前三一的作息時間已改為彈性工作制，包含薪酬結構甚至是評定體系，都會去對比科技企業做優化調整。

同時，三一集團在推行關鍵崗位有償學習的制度，這是在很多企業無法想象的。簡而言之，公司所有的關鍵崗位人員每周都會有脫產不脫薪的時間，去學習軟件、大數據、編程語言等。這也是產業工人轉為工程技術人員的一個關鍵措施。

也有觀察到，三一重工建立了OLM（在線學習）平台，運用機器人AI技術把成熟的技能通過程序化傳授給新員工；在管理上，設立了「雲之家」移動平台，作為員工投訴申訴的平台，形成暢通的溝通渠道。

第四是數據的採集應用，用數據來驅動業務發展。這裡面涉及數據的整合、治理與應用，關鍵是數字中台的構建，後面將進一步展開描述。

值得一提的是，三一的數據中台建立與大多企業不同，即三一將內部幾乎所有的數據均進行了入戶存儲整合。呂青海在公開採訪中談到，在他們看來，雖然有些數據目前沒有發現它的價值，但是相信探索之後會逐漸將其利用起來。

其中，三一集團董事，執行總裁易小剛也提到一個推行理念，即凡是計算機能做的，絕不允許人來做；凡是計算機當中有的數據，絕不允許人來輸，反映出三一數字化轉型敢為人先的「湖南特色」。

第五是燈塔工廠的建設。三一重工目前已獲評的世界燈塔工廠有兩家，也是全球重工行業僅有的2座，均悉數包攬，即北京樁機工廠與長沙18號泵送工廠。

研發環節，離不開人才與數字化的支撐

在組織架構層面，三一集團有總體的數字化規劃，然後從集團職能部門到旗下二級子公司或事業部，每年都有相應的數字化規劃，內容會比較多。

在此之中，要實現以燈塔工廠建設為核心的數智化轉型戰略，研發環節的支撐非常關鍵。

一個是研發資金與方向的支撐。比如三一每年將銷售收入的 5%以上投入研發，並且推行「銷售一代、儲備一代、研發一代」的三代研發政策。過去三年投入研發費用151.51億元，包括2022年上半年也投入了29.36 億元，占上半年總營收的7.4%。

另一個是人才團隊的建立。從招聘角度可以看到，目前三一除了工業技術的研發人員，還有大量的數據科學家與軟件工程師。

三一集團CIO呂青海表示，目前公司也在做研發數字化平台，擁有研發雲與仿真雲。

他談到，過去研發做PLM主要是將研發過程管理起來，如今更關注將研發過程的設計知識線上化，包括每個研發人員的設計工作均在雲端進行，逐漸完成從產品研發到管理過程的數字化環境。當然，此種方式也有信息安全的考慮。

仿真雲是通過線下建立虛擬仿真，完成產品仿真計算。比較特別的是，三一將仿真環境與雲上資源進行了打通，也就是在工作量飽滿的時候，仿真可以自動彈性擴充到雲上進行計算；在工作量有餘量時，仿真計算又自動回歸線下，通過這種方式可最大限度上滿足研發仿真環節對計算資源的要求。

「柔性」燈塔工廠，數智化場景大融合

工程機械等重型設備，其生產模式屬於典型的離散製造，多品種、小批量、工藝複雜。了解產品設備的生產製造流程是認識燈塔工廠通過各類技術實現「柔性」工作的前提。

一般而言，不少機械設備可直接拆解成底部結構、上部結構與各類功能的「手臂」這三部分。

底部結構是從若干鋼板開始，經過除鏽、切割、焊接、打磨、噴塗與裝配等多種工藝工序形成底盤；上部結構包含座椅、液壓泵、空調系統、柴油發動機、全景天窗以及電子設備（如記錄機器運營數據的黑匣子）；「手臂」若不考慮特殊功能型零部件，它形成的工藝粗略與底部結構類似。

整個生產製造過程涉及複雜的物流系統、工藝控制系統與工業互聯網系統等。

不過，對三一而言，那時要建成行業內首個世界級「燈塔工廠」，在技術上沒有先例，也沒有成熟的供應商。三一集團董事代晴華談到，三一重工隨後成立了智能製造總院與智能研究總院，從董事高管，到工藝員、設計員、程序員、檢驗員和技術工人一起實施應用諸多工藝，開發整體的軟件技術，逐步從點到線實現關鍵的突破。

目前從三一的披露與實踐來看，「燈塔工廠」主要是圍繞這三方面不斷發力。

一是分揀裝配的智能化、無人化。

比如在過去要實現超長超重物料的搬運和上下料，只能靠人工「吊龍門」完成，勞動強度大，效率比較低，危險係數也很高。

如今通過智能立庫，AGV小車等工具可實現物料的智能分揀和精準配送，包括使用5G高清傳感器，組裝作業時可以自動修復偏差，因磕碰導致的質量缺陷也基本杜絕。

以北京樁機工廠為例，一條柔性裝配線可以滿足3到16噸所有動力頭的生產，自動化率達到70％，產能也實現翻倍。工廠里小到一塊鋼板的分揀，大到十多噸零件裝配，已全部可由機器人自動化完成。

二是生產製造的數字化、智能化。

即依託工業機器人、視覺識別等數字技術，實現如機加、焊接等生產工藝的數智化。比如針對鑽杆方頭焊接這一全球行業難題，如今通過機器視覺「觀察」坡口環境，自適應調整參數，可一次性實現高強鋼多層單道焊接。

包括樁機下料區切割機場景，改造前的工廠中5台等離子切割機需要5名人員現場操作，不僅作業現場環境差，且人身安全存在風險。改造後，8台切割機只需2人巡檢，且加工任務的開始、復位、尋邊操作均可遠程無人化操作，實現切割下料安全、高效的無人化作業。

三是製造管理的軟件化與數據融合。

比如三一推進了製造運營系統MOM、物聯網管理平台IOT、車間物流管理系統WMS、遠程控制系統RCS、智能搬運機器人AGV等系統優化運用與深度融合。

由華天軟件基於MOM平台打造的「智能大腦」——FCC（工廠控制中心），這是整個工廠智能製造的核心。它打通了與ERP、PLM等信息系統和設備自動化系統之間的鴻溝，形成企業統一的數字化生產管理平台。

通過FCC，每台產品設備從原材料開始就有了一張專屬「身份證」，同時訂單可快速分解到每條柔性生產線、每台設備、每個工人，實現從訂單到交付的全流程數據驅動，實現「一張鋼板進，一台設備出」的智能製造全要素落地。

另外，由樹根互聯打造的「根雲平台」也在後台不停運轉，它要根據工廠里數千個數據採集點收集的工業大數據，為每一道工序，每一個機型、甚至每一把刀具匹配最優參數，優化生產節拍。

總之，無論是鋼板切割分揀、電弧跟蹤技術焊接、自動化裝配，都使得在周期、材料利用、精度控制層面有了提升，加上這些端到端的物流系統，實現了柔性生產，推動了燈塔工廠的落地。

據公司2022年H1業務報告，上半年三一在推進28家燈塔工廠的建設，累計已實現18家燈塔工廠建成達產，包括中國工程機械行業第一座海外「燈塔工廠」——三一印尼燈塔工廠也已投產。

在最新獲評的長沙18號泵送工廠中，一方面通過工業互聯網可實現全部9大工藝、32個典型場景的「聰明」作業；另一方面，遍布工廠的1540個傳感器和200台全聯網機器人，每天能產生超過30TB的大數據，相當於一座20萬人口的縣城一天產生的手機網絡流量。

當然，大量數據的背後，也同時存在數據治理的難題。

數據中台建設，背後的數據治理工作

2020年5月，三一重工啟動建設數據中台項目。

數據清理和數據治理是一件極具挑戰性的工作。尤其對工業企業，鏈條數據多，數據治理工作量巨大。通常來說，它的搭建是一件長周期的事情，少則2年，多則5年，但那時任三一重工總工程師的易小剛領到的「軍令狀」是用半年時間完成數據中台的搭建。

在剛開始建設階段，項目組先後找了近30家廠商比選，選擇了國內具有競爭力的雲廠商阿里雲，與三一旗下樹根互聯合作搭建三一集團的數據中台。

據阿里雲某工程師回憶，那時三一的工廠中一天有幾百台設備下產線，每45分鐘就能完成一台泵車的組裝。面對這樣的「三一速度」與「龐然大物」，尤其是三一重工的業務系統還超過了200個，相比中小型製造企業的業務系統不到10個，難度量級增加數十倍，非常罕見。

與此同時，在項目期間，三一重工也招募了20多名數據工程師作為數據中台建設的內在動力，之後項目組從12個業務環節、200多個業務系統中篩選出75個核心業務系統，形成4000多張業務表格，以及1.2萬億條業務和生產數據。

新老搭配的模式，比較適合在傳統企業內部推進數字化轉型的工作。最終在供應商的配合下，用了不到半年時間，數據中台正式上線。

當然，從執行思路上來看，首先是數據整合，讓集團海量數據入庫，將每台設備的工作狀況都能實時傳回數據中台，做到實時監控生產現場的所有視頻數據；其次是數據治理，構建數據治理體系，打造關鍵工程；最後是數據應用，深度挖掘數據在工業領域的潛在價值和應用場景。

不過，在數據中台上線1個月後，創始人梁穩根同時提出要求，即各事業部要招聘7-8名大數據分析、數據建模人才，形成CEO匯報制度，制定數據洞察應用清單，每周上報至少2個智能化應用需求。

一場基於數據中台的「智能化戰役」在三一內部又開始打響。

從結果來看，不到3個月，三一在集團內已徵集到60多個智能應用軟件的需求。其中，第一個基於數據中台開發的智能應用軟件與能耗監控有關，管理者也是第一次意識到三一的19個園區每天使用的水電量可進行優化，即對高能耗設備重新排產，降低能耗成本。

到如今，三一集團已完成了5.5萬個「三現四表互聯」。其中，「三現」指現場、現實、現物，「四表」是水、電、氣、油表，而「互聯」則是圍繞以上三個現場，將「四表」的數據管理搬到樹根互聯的根雲平台，以及將加工設備、加工中心等廠內設備和銷售出的71+萬台挖掘機、裝載機等廠內外設備搬上了雲平台進行管理。

目前該平台也已連接工業設備80萬台，資產超6500億元，覆蓋了48個工業細分領域。

另外，在技術中台構建層面，目前由三部分組成。一是基於雲原生的容器雲；二是微服務的治理平台；三是在此之上做了基於devops的開源平台。

從內部到外部，數字化滲透到各個環節

從內到外，三一重工也率先在行業內建立企業控制中心ECC，依託物聯網平台「雲端+終端」建立了智能服務體系，實現全球範圍內工程設備2小時到現場，24小時完工的服務承諾；同時推出客戶雲2.0，實現設備互聯、設備數據共享、工況查詢、設備導航、設備保養提醒。

據2021年年報，公司不斷加強建立全球代理商體系與服務優勢，持續推進海外數字化能力建設。

比如根據國際業務特點，上線全球客戶門戶、數字化營銷系統，實現售前、售中、售後全流程在線；產品、配件、物流等信息實時查詢，推進遠程在線服務；開展線上直播、線上展會、線上訂貨會、VR參觀工廠、線上交流。

回看三一的數智化轉型過程，也給到一些啟發。

比如更加重要的是先把數據存下來，同步將流程打通，當觸點一旦打通，數據就會開始有用；比起直接開發軟硬件產品，更應該先培養既懂技術又懂業務的專業人才；更好地與外部數字化廠商直接合作，放大效應加速收益的產生過程……

當前，國內工程機械龍頭未來如何保持整體持續性增長，以及這些「大國重器」如何向全球超級巨頭邁進，成為新時代命題。

包括從全球市場角度看，根據Yellow Table 2022研究數據，一方面，基建狂魔的背後，中國工程機械企業銷售額占全球企業總銷售額24.2%，是占比最高的國家；另一方面，國內企業的絕對份額還可繼續提升，如美國卡特彼勒、日本小松市場份額各占比13.8%、10.9%，而徐工、三一、中聯分別占7.8%、6.9%、4.5%。

全球工程機械巨頭「卡特彼勒」公司，在其超過百年發展過程中給了可借鑑參考的答案。比如保持高研發的產品技術投入、建立強大穩固的全球代理商體系、弱化周期打造新增長動能、以及配置全品類零配件和可持續的售後服務等。

而在未來，數字化能力可能也是解開該時代命題的「核心鑰匙」之一。

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