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      人均1000萬產值,三一重工“燈塔工廠”的秘密

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

      圖1:中國制造業快速崛起,資料來源:世界銀行

      圖2:國內制造業產業升級趨勢并不明顯,資料來源:上海市統計局

      隨著經濟發展目標從快到優的歷史性轉變,轉型升級成為制造業的新內核。

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

      由此可知中國制造業轉型的方向很確定,就是工業4.0。唯有此,中國制造業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)正式發布新一期全球制造業領域“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:工業發展的四個階段,資料來源:德國人工智能研究中心

      【1】中國制造名片

      三一集團始創于1989年,發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,實現了快速發展,成為國內第一、全球前三的重工企業。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市值最大的公司,也是同行業唯一一家市值超2000億元的企業。

      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,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,在制造業公司中,三一是最早一批走向全球化的中國企業。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??梢哉f,三一也是最契合一帶一路倡議的企業之一。

      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(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,而是保留了創業初期的憂患意識。早在幾年前,三一就看到經濟轉型下制造業企業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、工業智能研究院、三一機器人、盛景科技等,負責4IR技術的開發、試點及智能工廠規劃、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:

      工程機械行業是一個規模巨大的行業,在中國,工程機械行業企業數量高達約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,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,是工程機械行業里大象的轉身。從營業收入的增速來看,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,而行業基本維持在5000-6000億元的規模。

      圖7:三一重工是國內規模最大的工程機械企業 ,資料來源:國家統計局,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企業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,隨著三三目標的執行,未來三一也將是最先穿越無人區的。

      圖8:三一集團數字化轉型目標,資料來源:公司資料

      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,建筑業和地產業每年增加值合計為15萬億元左右,占GDP比重達到15%,而且建筑地產產業鏈條長,也是其他行業的基石;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:建筑業和地產業是我國經濟的基石,資料來源:國家統計局

      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,如今在工業互聯網的助力,破局生產難題,快速響應大國發展需求。

      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。

      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,規劃月生產50臺旋挖鉆機,是國內規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,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首家“燈塔工廠”,領先于行業全球龍頭卡特彼勒,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的人均產值排名前20名的企業,這20家企業的人均產值僅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,從行業平均產值,也能夠感受到我國制造業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。

      目前業內比較公認的是采用工業互聯網作為改造工具。從定義上來講,工業互聯網是面向工業企業數字化、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,為工業用戶提升自動化和信息化水平,最終實現“讓工業充滿智慧,讓智慧創造價值”愿景。

      圖12:工業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,主要由APS、MES等系統組成,提高生產前期、中期和后期的生產過程智能化水平。

      企業層為企業運營管理,主要由ERP、PLM、SCM等系統組成,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升維至技術密集型行業。

      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:

      自動化:在北京樁機廠建成時,規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,我們可以實時監控所有的設備的開機率、作業率。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節為例,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,最終將每個環節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)

      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革命的關鍵技術(數字化、自動化、工業物聯網IIOT等),最終實現工業轉型至工業4.0。

      翻看歷史,在工業轉型至3.0時代的時候,日本發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。正是因為這,發那科的估值成功突破傳統制造業的天花板,常年穩定在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4.0革命,相信市場會給其公允的估值。

      圖14:發那科歷史估值水平,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,完成蛻變。在工業智能化時代,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鏈伙伴、行業,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的毛細血管之中,加速產業基礎高級化、產業鏈現代化進程。這個空間有多大呢?根據統計,2020 年我國工業互聯網產業增加值規模達到3.57 萬億元,而這個市場規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,在新時代的制造業競賽中,工業互聯網成為必需的利器。

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

      目前中國工業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互聯網企業,可能成為工業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,工業互聯網通過推動我國制造業“補鏈強鏈”,通過深入垂直領域,培育眾多“專精特新”企業,能夠有力促進國內經濟大循環,并依托國內經濟循環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互促共進的發展新格局,并順利占據全球產業鏈分工下的高附加值產業新高地。

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

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

      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APP和工業數據驅動的創新服務,最終可以為工業企業提供低成本、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,成為工業互聯網的獨角獸企業,便是業內對其高度認可的注腳。

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

      正是因為造夢師給產業帶來的脫胎換骨的改變,樹根互聯連續三年成為中國唯一上榜Gartner全球工業互聯網魔力象限的企業。入選理由為:1)生態開放,樹根互聯為整個工業價值鏈貢獻價值;2)技術創新,前瞻性與執行能力突出;3)成功落地,世界級燈塔工程照亮工業轉型之路。

      “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:樹根互聯連續三年成為中國唯一上榜Gartner全球工業互聯網魔力象限的企業,資料來源: 公司資料


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