目前，全球灯塔工厂数量达到172家，其中，中国有“灯塔工厂”72家，企业经营范围涵盖半导体、人工智能（AI）服务器、机械设备、家用电器、汽车、轨道交通、化工、核电、新能源、消费品生产、食品制造等多个领域。
近日，由世界经济论坛与麦肯锡共同倡议成立的全球灯塔网络迎来19个第四次工业革命灯塔新成员。新一批的“灯塔工厂”正在大规模且富有成效地运用数字技术，来推动新一代的卓越运营、环境可持续发展和劳动者的现代化。这个影响力不断扩大的创新者网络，据了解已在多个行业部署了超过1000个解决方案。目前，全球灯塔工厂数量达到172家，来自31个国家的35个不同行业。
通常，在行业内“灯塔工厂”被誉为“世界上最先进的工厂”，随着我国制造产业对“智造”的大力推动，以及行业数字化转型升级的深入实施，中国在智能工厂建设方面取得了显著的成效。
据国务院新闻办公室的消息，截止2024年初，中国已培育出421家国家级的智能制造示范工厂，以及万余家省级的数字化车间和智能工厂。在本次的“灯塔工厂”评选结果中，有10家位于中国。至此，中国有“灯塔工厂”72家，企业经营范围涵盖半导体、人工智能（AI）服务器、机械设备、家用电器、汽车、轨道交通、化工、核电、新能源、消费品生产、食品制造等多个领域。
中国地区为何能在“灯塔工厂”发展数量上位于首位？我们从入选的“灯塔工厂”中择选半导体行业，从它们的入选理由、呈现出的发展趋势，以及企业采取的先进的共性技术等方面来探讨一二。
首先，一起来看看花落中国的半导体行业“灯塔工厂”都有哪些企业，以及它们的入选理由是什么？
Part 1
半导体行业“灯塔工厂”
作为信息技术产业的核心以及先导性产业，半导体的技术水平和发展规模已成为衡量国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。当前，全球半导体产业链已实现高度专业化。半导体制造企业对于技术进步迭代、量产规模、质量稳定性等的追求，让他们在很早就开始拥抱自动化和智能化，致力于用更科学的手段和更先进的技术来推动企业的发展和行业的进步。
1.施耐德电气（上海，属于第十二批：2024年10月公布）
鉴于全球订单大幅上涨，新能源市场的最小存货单位增加了4倍，施耐德电气上海将自动化水平提高了20%，并整合了多项先进技术，包括机器学习驱动的原型设计、智能规划和生成式人工智能推动的系统维护等，将产品上市速度提升了63%，将按订单生产的交付时间缩短了67%，将劳动生产效率提高了82%。
2.日月光半导体 （高雄，属于第十批：2023年1月公布）
为了提高生产效率和缩短交付周期，同时应对日益复杂的生产工艺（100个工艺步骤），日月光半导体高雄凸块工厂在从检验到调度的各工艺流程部署了多个人工智能应用，因此将产量提高了67%，同时将订单交付时间缩短了39%。
3.工业富联 （深圳，属于第十批：2023年1月公布）
为了响应客户对智能手机新品快速发布的需求，并满足严格的质量标准，工业富联通过大规模部署37个第四次工业革命技术用例，实现了敏捷的产品推出、快速的产能提升和智能化的大规模生产，将新产品的上市时间缩短了29%，将产能提升速度加快了50%，将质量不合格比例降低了56%，并将生产成本减少了30%。
4.联想 （合肥，属于第十批：2023年1月公布）
为了应对激烈的市场竞争、严重的需求波动和日益增加的产品定制化需求，联想合肥工厂部署了30多项第四次工业革命灵活自动化和先进分析技术用例，将生产效率提高了45%，将供应商质量问题减少了55%，同时有效管理了难以计数的小额订单（80%的订单都是在5台设备以下）。
5.纬创资通 （中山，属于第十批：2023年1月公布）
公司面临的压力在于，要在不到72小时的时间内交付60%的订单，并要在不影响卓越质量的前提下加速端到端流程。为此，纬创资通在工厂内部署了33项技术用例，对整个价值链进行变革。尽管面临供应不足的问题，但通过采用第四次工业革命技术，还是将单位人时产能提高了32%，将缺陷率降低了55%，将交付时间缩短至48小时，最终将单位生产成本降低了22%。
6.西部数据（上海，属于第九批：2022年10月公布）
为应对250%的年增长率、短期18个月的技术转型周期以及劳动力挑战，西部数据上海半导体后端工厂实施了多样化的第四次工业革命技术，如自动化产品设计系统、基于机器学习的虚拟晶圆测试和智能规划系统。该工厂将产品上市时间缩短了40%，产品成本降低了62%，生产率提高了221%。
7.京东方科技集团（福州，属于第八批：2022年3月公布）
为了用一流的产品质量赢得市场份额，京东方福州在完全自动化的生产系统中广泛采用了人工智能和高级分析技术，力求实现最卓越的产品质量、设备效率和能源可持续性，在未进行重大资本投资的情形下，将新产品产量提升期缩短了43%，将单位成本降低了34%，并将产量提升了30%。
8.友达光电（台中，属于第七批：2021年9月公布）
为了应对劳工短缺、高度定制化产品要求和极端的气候条件等挑战，以及显示面板行业的高度竞争，友达光电台中三号工厂投资打造定制自动化能力，建设了一个数据分析和人工智能开发平台，将生产效率提高了32%，将高级产品的产量提高了60%，同时分别将用水量和碳排放量降低了23%和20%。
9.宁德时代（宁德，属于第七批：2021年9月公布）
为了应对日益复杂的制造工艺和满足高质量产品的需求，宁德时代利用人工智能、先进分析和边缘/云计算等技术，在三年内实现了在生产每组电池耗时1.7秒的速度下仅有十亿分之一的缺陷率，同时将劳动生产率提高了75%，将每年的能源消耗降低了10%。
10.富士康（武汉，属于第七批：2021年9月公布）
为了满足客户要求，提升定制化水平，缩短交货周期，富士康武汉工厂大规模引入了先进分析和柔性自动化技术，重新设计了制造系统，将直接劳动生产率提高了86%，将质量损失减少了38%，将交货周期缩短至48小时（缩短了29%）。
11.富士康（郑州，属于第七批：2021年9月公布）
为了解决技能工人缺乏、质量性能不稳和市场需求不确定等问题，富士康郑州采用了柔性自动化技术，将劳动生产率提高了102%，并利用数字化和人工智能技术，将质量缺陷减少了38%，并将设备综合效率提高了27%。
12.群创光电（高雄，属于第七批：2021年9月公布）
面对面板行业的激烈竞争、客户更高的质量要求和毛利润的严重下滑，群创光电八号工厂投入采用先进自动化、物联网和先进分析等技术，将加工能力提高了40%，将成品率损失降低了33%，从而提高了利基产品的生产能力。
13.施耐德电气（无锡，属于第七批：2021年9月公布）
施耐德电气在中国无锡的电子部件工厂拥有20年历史，如今为了应对日益频繁的生产更改和订单配置需求，建立了灵活的生产线，综合采用了模块化人机合作工作站、人工智能视觉检测等第四次工业革命技术，将产品上市时间缩短了25%，并利用先进分析技术来自动分析问题根源和检测整个供应链中的异常情况，将准时交货率提升了30%。
14.纬创（昆山，属于第六批：2021年3月公布）
为了应对“多品种、小批量”的经营挑战，纬创利用人工智能、物联网和柔性自动化技术，在生产、物流和供应商管理等环节提高员工、资产和能源效率，将生产成本降低了26%，同时将能源消耗减少了49%。
15.富士康（成都，属于第六批：2021年3月公布）
面对需求的快速增长和劳动力技能短缺问题，富士康成都采用了混合现实、人工智能和物联网等技术，将生产效率提升了200%，把设备的整体效能提升了17%。
16.美光科技（台中，属于第五批：2020年9月公布）
为了推动生产率的进一步提升，美光的大批量先进半导体存储器制造厂开发了集成物联网和分析平台，确保可以实时识别制造异常，同时提供自动化根本原因分析，从而加快了20%的新产品投产速度，减少了30%的计划外停工时间，并提高了20%的劳动生产率。
17.富士康（深圳，属于第二批：2019年1月公布）
“黑灯工厂”-这家生产电气设备组件的工厂采用全自动化制造流程，配备机器学习和人工智能型设备自动优化系统、智能自我维护系统和智能生产实时状态监控系统。富士康注重优先引入第四次工业革命技术，令生产效率提高30%，库存周期降低15%。
Part 2
“高精尖”，难，难，难
作为典型的“高精尖”行业之一，遵循严格的精度和质量标准，半导体产业的制造过程可以说是困难重重。对于该产业的企业而言，面临的制造难点主要体现为材料纯度、制造精度、温度和环境控制、制造成本、技术更新以及良品率提升等方面。
制造精度要求高：半导体器件的尺寸通常非常小，如纳米级别，因此制造过程需要非常高的精度和控制。这包括晶圆加工、光刻、薄膜沉积、离子注入等步骤，每一步都需要精确到纳米级别，以确保器件的性能和可靠性。
温度和环境控制严格：半导体制造过程中需要严格控制温度和环境条件。温度的变化可能会导致材料的膨胀或收缩，从而影响器件的性能。此外，环境中的湿度、气体和化学物质也可能对制造过程产生负面影响。因此，半导体制造通常需要在高度控制的洁净室环境中进行，以防止尘埃影响微小的电路结构。
技术更新迅速：半导体行业的技术发展非常迅速，新的制造技术和工艺不断涌现。因此，制造商需要不断跟进和采用新的技术，以保持竞争力。这种快速的技术更新要求企业具备强大的研发能力和敏锐的市场洞察力。
良品率提升困难：半导体元器件的生产过程对环境要求极高，微小的尘埃颗粒或温度、湿度等环境因素的变化都可能影响产品质量，导致良品率下降。提高良品率需要在生产过程中进行严格的质量控制和管理，这对企业的生产管理水平提出了很高的要求。
为了应对这些行业挑战，企业需要从多个方面进行提升。从以上半导体行业“灯塔工厂”的入选描述中，我们发现他们都在不约而同地利用现代化的智能技术，不断地解决问题-优化流程-发现问题-解决问题-优化流程，解决或规避开行业生产所面临的困境，并形成正向的循环，从而达到更先进的制造水平和实现更优的产出比。
在整体，通过自动化设备和工业软件的投入，提升生产流程整体的自动化、可视化和智能化，让整个生产过程在从业者眼中“具象化”，从而更利于发现和优化；在局部，将大数据分析、人工智能、机器学习等先进技术融入具体环节，例如机器视觉检测、虚拟现实模拟等，及时发现或提前发现问题，助力决策。
Part 3
“灯塔工厂”勇担行业先锋
据世界经济论坛的总结，今年最新当选的灯塔工厂将劳动生产率平均提高了50%，这主要归功于其实施的各类数字解决方案，例如互动式培训计划、智能设备和可穿戴设备，以及将机器人、人工智能和机器视觉技术融为一体的自动化系统等。流程建模和根因分析技术也提高了灯塔工厂端到端供应链的效率，分别将能源消耗、库存和废料/废弃物平均减少了22%、27%和55%。
对于众多制造企业而言，竞争加剧、资源短缺和运营复杂等是企业生存和发展难以避开的挑战，“灯塔工厂”们通过大规模采用先进技术，不仅提高了生产效率、缩短了研发交付时间、节约了企业成本，还释放出更多新的劳动力潜力，提高了工作的参与性和合作空间，为企业赢来更多市场机会。
在对于中国“灯塔工厂”的解读上，麦肯锡全球董事合伙人侯文皓表示在本轮新晋中国灯塔上看到了四大新貌：一是灯塔的影响力扩展到了各行各业，涌现出许多新面孔。比如，迎来了全球首家风能设备、首家乳业、首家煤矿机械、首家核电、首家轨道交通设备的灯塔；二是得益于持续的数字化、智能化、绿色化的投入，这一轮中国的“灯塔工厂”在全球占比约60%，创历史新高。更难能可贵的是，3家新获评可持续灯塔均来自中国；三是生成式AI等新技术的应用方兴未艾。
几乎每家灯塔工厂都有相关的落地应用，这说明AIGC（生成式人工智能）的试点速度比以往传统人工智能用例更快（具体效果还有待进一步检验）；四是中国企业在海外发出了第一颗新芽，诞生了首家海外灯塔工厂（工业富联越南工厂）。他希望，这是中国企业迈向大航海时代的良好开端。（荣格 智能制造）
