智能化改造和數字化轉型是推動制造業轉型升級的主要途徑和手段。我國制造業的數字化轉型面臨“集成陷阱”和“中小企業陷阱”二大主要的實施障礙。通過分析50家中國獲評的“燈塔工廠”數字化轉型的基本情況，以及在“智改數轉”工作中處于全國領先地位的蘇州市制造業數字化改造的經驗，總結了影響我國實施制造業數字化改造的決定因素，并在此基礎上提出了加快我國制造業數字化改造的具體的政策建議。有效回答了當前“企業家如何開展數字化改造”“地方政府如何開展‘智改數轉’全產業鏈培育工作”這兩大關切問題，對于我國雙循環發展格局下實現工業高質量發展具有非常重要的現實指導意義。
一、問題的提出
在全球產業鏈重組的基本趨勢和背景下，作為實體經濟主體的制造業的轉型升級一直是全球各國關注的最重要的話題之一，探尋制造業轉型升級之路也是各國工業政策經久不衰的議題。Gereffi提出了全球價值鏈升級理論，指出“產業的轉型升級表現為產品升級、經濟活動升級、部門內升級和部門間升級四個方面”；Humphrey和Schmitz提出了產業升級的四種方式：“工藝升級、產品升級、功能升級、跨產業升級，前三種都是產業內升級,第四種是產業間升級”。從全球實踐來看，1970—90年代，以豐田生產模式為代表的精益生產、摩托羅拉公司首推的六西格瑪質量過程管理、哈默和錢皮提出的業務流程再造等管理變革，推動全球制造業不斷改善和優化經營效益；20世紀末隨著網絡技術的普及應用逐漸折射到制造業，在此基礎上2013年以德國為代表提出了以大規模定制為特征的工業4.0概念。在工業4.0時代的智能制造，“其核心是動態配置的生產方式，關鍵是信息技術應用，本質是基于‘信息物理系統’來實現‘智能工廠’”。
從中國實踐來看，改革開放后大量落戶我國的外資制造企業及其本地配套供應商，在上世紀末本世紀初也陸續實施了一定的運營改善活動，但是由于當時我國的制造業處于“微笑曲線”的低端，這些運營改善并沒有使得我國實現在GVC上的轉型升級，與世界制造業的發達水平依然存在較大的差異。考慮到我國加入世界貿易組織后可能面臨的外部競爭壓力，國內許多專家在“入世”前后也提出了國內制造業的轉型升級問題，譬如劉志彪指出，“沿著‘微笑曲線’從低端的‘生產’到兩端的‘創新’和‘營銷’，逐步從OEM推進到ODM再到OBM，需要分階段采取不同的轉型升級措施”；金碚指出中國工業發展的一個突出特點是資源環境約束的壓力越來越大。
然而，關于轉型升級的研究持續了近二十年，為什么沒有在中國制造業實踐發生質的變化？我們認為，一方面，由于受制于全球產業分工和國內資源條件約束，我國的制造業整體缺乏轉型升級的自主性；另一方面，我國的制造業整體處于工業2.0和工業3.0之間的水平，尚處于追求效率和規模的粗放型增長階段。但是這種困境近十年來逐漸獲得了扭轉：一方面，我國制造業增加值從2012年的16.98萬億元增加到2021年的31.4萬億元，占全球比重從22.5%提高到近30%，持續保持世界第一制造大國地位，同時成為擁有全球產業門類最齊全、產業體系最完整的制造業強國；另一方面，我國制造業發達的東部地區持續多年的“用工荒”不斷推高了制造業的用工成本，同時智能化改造和數字化轉型（以下簡稱為“智改數轉”）所需的軟硬件供應商發展迅猛，像蘇州、深圳這些制造業強市又陸續推出工廠數字化改造專項補貼，使得企業“智改數轉”的實際成本快速下降，這同步的“一升一降”推動更多的企業高管作出“智改數轉”的決策。
Oztemel等認為工業4.0定義了一種從機器主導制造向數字制造轉型的方法，由網絡物理系統、云系統、機器對機器通信、智能工廠、增強現實和模擬、數據挖掘、物聯網、企業資源規劃和商業智能、虛擬制造等構成。數字化改造通過生產設備的互聯開發了設備的潛力提高了效率；通過生產運營數據的積累和挖掘優化了生產和業務流程；通過人工替代實現了效率和質量的提升，損耗和浪費的減少；通過工業互聯網的接入從本質上突破了企業的邊界，極大地促進了開展端到端的創新服務模式。當前全球包括我國的實踐表面，制造業數字化改造已經成為制造業轉型升級最為有效的途徑。
因此，對制造業數字化改造障礙、決定因素的研究，將極大地豐富制造業轉型升級理論、促進對轉型升級實施路徑的深入探索，并從產業實踐上實現我國制造業的高質量發展，推動產業結構優化升級。
本文的邊際貢獻在于：根據相關文獻主要聚焦企業外部的宏觀層面、較少具體落實到對制造業企業“智改數轉”的分析的不足，本文加強了對企業執行層面的研究，即強化了對先進企業數字化改造經驗的分析和總結，以及對克服數字化改造障礙推進全產業鏈數字化水平的培育經驗進行分析和總結。基于對共計十批工業4.0示范全球“燈塔工廠”中50家上榜中國工廠的特征分析，以及在工業發達城市蘇州開展的“智改數轉”專題調研，分別從當前急需的橫向企業和縱向產業鏈兩個視角研究我國制造業數字化改造的障礙和決定因素，并提出對應的政策建議。
二、制造業數字化改造的障礙
關于我國制造業數字化改造的障礙，國內外學者已經開展了相關的研究：
首先，從制造業數字化改造的宏觀環境來看，錢藝文指出，“現階段，我國制造業承受著來自國內外的雙重壓力。一方面，發達國家制造業依靠原始積累，率先進行數字化轉型升級，生產成本不斷降低，科技含量不斷提高，致使我國制造業國際競爭力相對較弱，在全球價值鏈中存在‘低端鎖定’風險；另一方面，隨著國內勞動力和原材料成本優勢衰減‘劉易斯拐點’的到來致使制造業原有的粗放式發展模式受到強烈沖擊”。因此“工信部原副部長楊學山認為，要實現《中國制造2025》提出的目標任務，僅有一批大企業是不夠的，需要各個行業80%的產能和80%的企業都能夠達到制造業的先進水平。但麥肯錫報告又指出：國外一般企業數字化轉型失敗率為80%。”埃森哲與工信部國家工業信息安全發展研究中心合作開發的中國企業數字轉型指數顯示，中國只有7%的企業突破業務轉型困境，成為轉型領軍者。
其次，從數字化改造企業的異質性研究來看，Moeuf等對涵蓋中小企業不同工業4.0問題的現有應用研究進行了文獻綜述。結果表明，“中小企業并沒有利用所有資源來實施工業4.0，而且往往只限于采用云計算和物聯網。同樣，中小企業似乎只采用了工業4.0概念來監控工業過程，而且在生產計劃領域仍然缺乏實際應用。
第三，從數字化改造產業層面來看，國務院發展研究中心“我國數字經濟發展與政策研究”課題組指出，“我國制造業企業所處發展階段參差不齊，其數字化轉型既包括處于較低發展階段的企業提高信息化水平，也包括處于較高發展階段的企業實現數字化、網絡化、智能化……缺乏權威的數據標準、數據安全問題有待解決、數據開放與共享水平有待提高、技術基礎與信息基礎設施相對薄弱、對就業將產生嚴峻挑戰等問題仍存在，阻礙著制造業數字化轉型進一步深入”。
綜上所述，對于制造業數字化改造障礙的認識，國內外學者和企業實踐者基本達成一致：數字化轉型存在兩大基本矛盾，即集成陷阱和中小企業陷阱。“所謂‘集成陷阱’是指企業管理信息的全局優化需求與碎片化供給的矛盾。具體表現為企業在工業化和信息化融合發展的初期階段，各個職能部門各自搞了許多信息系統，卻鮮見信息系統間的連接與集成，最終成為一個個‘信息孤島’”。一般認為，數字化改造只有突破了集成陷阱（突破圖1價值拐點G），企業才會進入工業化和信息化兩化深度融合發展的高級階段，進而進入實質性受益階段。而“所謂‘中小企業陷阱’是指對于廣大中小企業來說，由于缺資金、缺人才，對數字化轉型大都抱有‘不敢轉、不愿轉、不能轉、不會轉、不善轉’的態度；即使有勇于嘗試者，也大都在沒有超越前期沉沒成本（圖1中OF段）、尚未突破“集成陷阱”、數字化改造效果尚未顯現前消耗完了所有的資源。”
圖1 數字化轉型的基本矛盾:集成陷阱和中小企業陷阱
通過上述的回顧還可以發現：盡管現存的文獻從各個方面對產業數字化改造的障礙、影響因素進行了研究，但是從整體來看，主要集中在企業外部宏觀層面的分析上，具體落實到制造業的“智改數轉”領域，則對于先進企業數字化改造經驗的分析和總結、對于克服數字化改造障礙推進全產業鏈數字化水平的培育經驗的分析和總結，都顯得非常單薄，且缺少對企業執行層面的研究。
2020年11月，中央《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出：要充分發揮海量數據和豐富應用場景優勢，促進數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業轉型升級。2022年12月，國務院發布的《“十四五”數字經濟發展規劃》指出：大力推進產業數字化轉型，要加快企業數字化轉型升級；全面深化重點產業數字化轉型，立足不同產業特點和差異化需求，推動傳統產業全方位、全鏈條數字化轉型，提高全要素生產率。這兩個文件的發布，標志著我國制造業數字改造從前期的理論分析、規劃設計階段進入實質性運行和快速發展階段，因此亟需從企業視角總結數字化改造的決定因素，為其他尚未開展數字化改造的企業提供示范；亟需從產業鏈視角分析產業數字化過程中面臨的障礙，為各地政府開展產業數字化改造培育工作提供指南；此外，《綱要》中還提出：要鍛造產業鏈供應鏈長板，立足我國產業規模優勢、配套優勢和部分領域先發優勢，打造新興產業鏈，推動傳統產業高端化、智能化、綠色化。因此，從企業和產業鏈層面去解決“智改數轉”工作的中障礙，是中國走出施正榮所提“微笑曲線”中低附加值的低端加工制造困局，實現研究了20多年的產業轉型升級的主要抓手，還是中國經濟提升國際競爭能力、避免在中國式現代化過程中落入中等收入陷阱的重要舉措，也是我國提高制造業人均勞動生產效率,實現工業高質量發展的必由之路。
但從已經開展“智改數轉”城市的實踐來看，許多制造型企業往往存在因為缺專業人才“不敢轉”、缺錢缺技術“不愿轉”、設備制式數據標準不統一“不能轉”、缺智能化診斷和后續服務“不會轉”、頭部企業示范引領作用不強，中小企業缺抓手“不善轉”等實施障礙；而促成制造業數字化改造成功的主要決定因素尚不明確，特別是缺乏企業層面和產業層面的相關研究。因此，我們認為當前亟需對我國那些突破業務轉型困境，成為數字化改造轉型領軍企業的特性進行分析，并結合已經開展“智改數轉”城市的實踐經驗教訓，從整個產業鏈層面來總結數字化改造的決定因素，并針對現有的轉型障礙提出相應的產業政策建議。
三、制造業數字化改造的決定因素
（一）橫向企業視角的分析：基于50家中國獲評“燈塔工廠”的特征分析
2018年達沃斯世界經濟論壇牽頭并聯合麥肯錫公司啟動了“全球燈塔網絡”倡議，旨在為制造業的大規模數字化轉型提供全球認可的推廣加速平臺。它們所遴選的數字化制造和全球化4.0示范者“燈塔工廠”，有智能制造“奧斯卡”之稱，代表了全球制造業領域智能制造和數字化最高水平。截至2023年1月，全球共有十批132家“數字化制造全球化4.0”示范的“燈塔工廠”入選，這些全球“燈塔工廠”中57%實現了產量增加，35%實現了產量和銷售的雙增加。
中國獲評“燈塔工廠”50家（其中大陸46家，臺灣地區4家），約占全球獲評數量的4成，成為世界上擁有最多“燈塔工廠”的國家，與中國制造業在全球的地位基本相稱。選擇中國獲評“燈塔工廠”作為研究對象，可以很好地總結我國先進制造企業的數字化改造經驗。因此我們通過網站、專題新聞報道以及研究報告，收集了這50家中國獲評“燈塔工廠”的相關信息，進行了橫向企業層面的統計分析。
1.中國獲評“燈塔工廠”數字化轉型的總體特征
從產業分布看，中國獲評“燈塔工廠”的產品主要服務于終端用戶。中國獲評“燈塔工廠”集中度較高的前五大產業分別是家用電器，電子產品及設備，消費品，汽車和汽車零部件制造，工業機械、設備、裝備，累積占比達到76%。而前三大傳統產業的累積占比高達56%。
表1 中國50家獲評“燈塔工廠”的產業分布
從區域分布看，中國獲評“燈塔工廠”落戶在16個省的26個城市中，主要集中在沿海制造業發達地區(數量占比72%)，其中長三角地區18家，環渤海灣10家，珠三角8家；從城市排名看，前三的城市分別是蘇州6家、合肥4家、上海天津青島各3家，其他21個獲評城市分別擁有1—2家。這種高度的地域集中性，表明制造業數字化改造與城市制造業水平、地方政府對“智改數轉”培育工作的重視程度密切相關。
表2 中國50家獲評“燈塔工廠”的地域分布
從表3企業性質看，中國大陸46家獲評“燈塔工廠”中的外資企業占65.2%，這其中既有“燈塔工廠”冠名認證的宣傳工作在外資企業較為普及的原因，但更主要的是外資企業自從上世紀末以來大力施行了精益生產、六西格瑪質量管理、設備綜合效率、業務流程再造等一系列綜合運營模式改善，為推行制造業數字化轉型奠定了基礎。
表3 大陸46家獲評“燈塔工廠”的企業性質分布
從企業屬性看，46家大陸企業的平均注冊資金為37億人民幣，基本為所在行業的大型頭部企業；46家大陸企業平均成立年份為16.5年，其中2001年中國“入世”前成立的企業15家，占比26.1%，1988年成立的中信戴卡股份有限公司（生產鋁合金車輪）和廣州寶潔有限公司（生產日化產品）經營時間最久。這說明我國傳統制造業轉型升級的空間巨大，對此應該有堅定的信心。
從數字化轉型的效果看，大陸的46家“燈塔企業”在以下五個維度上都表現優異：提高效率（20%-250%）、降低成本（6%-35%）、節能減排（10%-49%）、提高客戶滿意度（25%-75%）、促進銷售（14%-40%）。
