【通信产业网讯】疫情刺激和双循环背景下，智能工厂建设进程大幅加速。新建和利旧是智能工厂建设的两大主要实施模式。新建模式在综合拥有成本和全周期投入产出方面全面占优，更契合现代化的智能工厂建设方向。案例和调研共同显示，头部工业企业更认可通过新建模式实现工厂智能化。
第一章后疫情时代加速智能化升级改造步伐
智能工厂建设已是大势所趋
制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。当前，我国已形成全球最大的制造业体系以及完整的工业门类体系，2019年我国制造业增加值已占全球的30%。但同时，我国制造业也面临市场产能过剩、产品技术结构落后、出口市场萎缩和严酷的技术壁垒等挑战。在疫情“常态化”以及“双循环”新时代的战略定位调整的背景下，我国制造业面临供给端和需求端的双重考验，借力智能工厂建设以调整产品结构，优化服务模式，重塑组织模式和业务流程已成为大势所趋。
事实上，智能工厂一直是我国制造业转型升级国家战略顶层设计的核心内容。2017年底，国务院印发《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，提出工业互联网是实现生产制造领域全要素、全产业链、全价值链连接的关键支撑，是工业经济数字化、网络化、智能化的重要基础设施，为深化制造业与互联网融合发展明确了实现路径。国家到各省市地方政府层面纷纷出台制造业数字化、智能化相关政策，政策红利不断释放，推动中国制造业实现高质量发展。同时，以5G、人工智能为代表的新一代信息技术革命正在蓬勃兴起，制造业生产方式正在发生深刻的历史性变革，我国发展智能工厂建设迎来重要的战略机遇期。
在此背景下，赛昇信息技术研究院(以下简称“我院”)基于国家工业信息安全发展研究中心多年工业研究的数据和案例积累，编制了《智能工厂建设决策模型和现状分析报告》，通过实证分析为当前智能工厂建设实施提供新的决策视角。
2.智能工厂的定义和范畴
根据工信部《智能工厂建设导则第1部分：物理工厂智能化系统》，“物理工厂智能化系统支持企业内外部信息互联，满足企业生产管理、安全管理、现场数据采集、设备远程控制等要求。物理工厂智能化系统建设标准规范建设与企业运营方式和生产工艺相匹配的物理工厂智能化系统。”从智能化涵盖的领域而言，“物理工厂智能化系统可分为研发设计信息化系统、设备设施智能化系统、生产过程智能化系统、安全生产智能化系统、信息基础设施、管理与集成系统，共计六大系统。”而从国际来看，德勤咨询公司对智能工厂的定义为：智能工厂是一个柔性系统，能够自行优化整个网络的表现，自行适应和实时或近实时学习新的环境条件，并自动运行整个生产流程，它的主要特征包括：互联、优化、透明、前瞻和敏捷，促成一家智能工厂获得成功的必要元素却大致相同，而且每个都很重要，包括数据、技术、流程、人员和网络安全。
结合我们对工业制造业的长期积累和理解，我们认为智能工厂是当前制造业发展的必然之路。智能工厂是在数字化基础之上，充分利用人工智能技术、工业互联网技术等新一代信息技术实现工厂的终端智能化、网络智能化、生产智能化、流程智能化、经营智能化等五大体系。智能工厂的建设和实施已成为构建现代化制造业的基石，成为我国制造业企业高质量发展和转型升级的核心驱动力。
3.智能工厂建设的实施模式和路径对比
我们认为，智能工厂是基于传统数字化、自动化、信息化基础之上所做的新一代的建设提升。因此，从实施路径上有两大类模式，一种是新建模式，另外一种是利旧模式。所谓新建模式是采购全新的设备集成建设新型的智能化工厂，而利旧模式则是基于工厂原有设备设施进行智能化改造和升级。
新建模式的实施关键点包括如下六个方面，分别是生产设备数字化升级、网络的技术升级、感知终端体系的全新部署、统一上云上平台、数据应用模型全新部署和应用定制化开发部署。
利旧模式的实施关键点包括如下六个方面，分别是对生产设备的智能化改造、基于现有网络的扩容、感知终端规模和数量的提升、对接云平台并提供兼容性、构建独立的数据应用模型平台的技改以及对应用部署的升级优化。
新建模式和利旧模式是当前我国智能工厂建设的两大主流路径，在技术、投资、实施难度、兼容性等方面各有利弊。
第二章智能工厂建设的关键成本模型
当前我国对智能工厂经营决策有多种方法，其中成本决策法和投入效益法是目前最为直接且可量化的决策模式。成本决策法是考虑智能工厂建设投资项目建成后全生命周期总体的拥有成本，而投入效益(ROI)分析综合考虑总体成本和总体产出进行投资决策。结合具体的分析来看，相当多的企业用户开始意识到在智能工厂建设过程中，前期的投资在总体的拥有成本中占比并不突出，而中长期回报才是智能工厂建设决策更应该考虑的因素。
1.智能工厂建设的成本决策模型
TCO决策是一组完整、成熟的分析方法、模型和工具，可以帮助企业更好地衡量和管理IT投资所产生的价值及其全部成本。TCO是一种关于IT成本的整体观点，即指从客户拥有某种产品开始，直到停止使用该产品期间的所有与其相关的投入成本，通常需要跨越整个生命周期。这个理论最早是80年代末由研究公司Gartner率先提出，最初被用来分析拥有和部署个人电脑的花费。当前，越来越多行业用户在进行数字化转型升级提升核心竞争优势的项目决策时也开始采用TCO的方法关注控制总体建设成本。
智能工厂的建设总拥有成本包括三个部分：资本支出(CapEx)、运维成本(OpEx)和机会成本(OppCost)。即：
智能化总体成本(TCO)=直接资本成本(CapEx)+运维成本(OpEx)+机会成本(OppCost)
直接资本成本=初期购买支出(硬件、软件和服务包)，以及后期随着企业发展，智能化的升级提升所需支付的成本等，这些都是直接成本，均摊在产品的整个生命周期。一般包括，购买成本、安装成本、财务成本等。
运维成本(OpEx)=与日常智能化运行维护有关的间接成本，包括安装、调试、维护、管理以及培训，此外运维成本还包括设备运行过程中需要支付的其它费用等，一般包括能源成本、维修成本、升级成本、转换成本、培训成本、支持成本、服务成本、维持成本和当机成本等。
机会成本是一个更加不可见、更难量化的部分，例如因关键智能化设备故障所引起的营收损失，不能快速承载新业务来满足客户的新需求而导致的利润流失等。其它机会成本还包括因智能化应用崩溃造成的生产力损失，因不能及时补救而错失的商业机会等。一般包括安全成本、生产力成本、风险成本和处理成本等。
2.智能工厂建设的投入产出模型
ROI是会计学概念，早期用来判定投资工厂的项目决策是否合理，现被广泛应用于与投入和产出相关的各个领域，也是智能工厂建设评估决策的主要方法。ROI的结果通常用百分比来表示，即投入产出比，简单来说就是企业所投入资金的回报程度。智能化效益产出(ROI)一般是指，智能化总体产出除以智能化总体投入得到的效益值。
其中智能化总体成本等于智能化总体的TCO总体成本加上期间其他相关管理成本、品牌成本等不可预计的无形成本。智能化总体产出包括智能化改造带来的生产效率的提升实现的资产溢价，比如传统的产能扩充带来的直接产量提升，智能化改造带来的产品良率的提升从而使得总体成本的降低，基于智能化改造带来的性能、产品品类等多方面的提升，使得公司可以加快向高质量产品结构提升等。
3.智能工厂建设的关键决策模式
目前，针对智能工厂建设的决策评估，基于成本的测算方法是主流模式，而对ROI的测算则主要基于直接资本成本的数据，存在一定的偏颇。我院综合上述两种决策模型，调研数十个制造业头部用户，构建了一套智能工厂建设实施决策的标准评估体系。
基于上述模型基础，我院通过对数十个行业用户的调研访谈，以及对于14个行业1976个企业案例的深入分析，得出如下结论
两种建设模式成本对比，新建模式的TCO更低，原因是虽然利旧的直接资本投入相对较低，但会产生更高的运维和维护成本，同时考虑到机会成本，利旧模式的风险要素更高，更不可预计。
从效益产出层面来看，新建模式将更带来更高的效益产出，且抛弃了利旧模式的历史包袱后，新建模式将比利旧模式创造更多的效益产出。
综合对比两种模式，案例分析和调研访谈可以总结出以下结论：
1、新建模式相比利旧模式的总体拥有成本更低。
2、新建模式相比利旧模式更有利于企业的未来发展，并且全生命周期投资回报更高。
3、对于中小企业和智能化改造项目，新建模式相比利旧模式并无明显优势，甚至部分细分行业领域利旧模式更为适宜。
4、在部分特种领域，考虑到特种设备和特种领域的应用难度，即使是新建模式也需要充分考虑利旧应用。
第三章智能工厂建设现状解读
基于我院自有的数据案例库，本次研究从近2年智能工厂的建设和实践案例库中共计抽取1976个相关案例，涉及4大行业、14个二级制造业行业，样本区域包括全国31个省、市、自治区。详细数据统计信息见附录。
依据相关案例，对我国近2年智能工厂建设现状有如下发现和解读：
(1)新建模式已成为智能化跃代提升的主要选择方向
新建模式是目前大多数工业领域企业的选择，案例中65.3%采用新建模式，34.7%采用利旧模式。借力新一代信息技术实现工业降本增效、智能化跃代提升，新建模式已成为大多数行业用户的选择。
(2)规模也影响了模式的选择，大型行业用户更倾向于新建模式
大型行业用户是目前智能化新建模式的主要推动者和实践者。从案例数据来看，78.8%的大型行业用户选择新建模式，而对比来看，年收入在1亿以下的行业用户新建的比例仅为46.3%。
从数据结果可以看到，年销售额规模超过5亿元的企业，拥有更充裕的资金和更强大的技术力量，更倾向于采用新建模式实现工厂智能化，其中年收入规模20亿以上的企业中已有接近80%的选择直接新建模式。
(3)华东、华北地区更倾向于新建模式
从区域结果来看，华北、华东、华南地区企业将新建模式作为主流选择，有接近80%的案例采用新建模式推进。西南地区是智能工厂的另一大亮点，近年来的发力趋势凸显，也有半数以上采用新建模式。而西北、东北企业普遍具有一定的历史包袱，且智能工厂建设存在资金、体制、认知等多方面的不足，在原有设备和网络基础上开展利旧模式的比例更高。
(4)新建模式上云上平台更为凸显
工业互联网平台能进一步激发智能制造的价值和效果，上云上平台是智能工厂实现数据驱动价值提升的关键点，是推进智能制造的重要战略方向。从案例结果看，新建模式的案例更多的选择了上云，而利旧模式的用户较大比例未接入工业互联网平台。
第四章新建模式成为智能化实施主要选择
我国正处于制造业产业转型的战略机遇期，全行业正加速向新一代工业领域提升并实现价值链的不断上移。智能工厂已成为提高制造业生产效率的重要手段，成为借助新一代信息技术推动制造业生产要素数据生产、流转和价值释放的载体。从实施路径来看，新建模式付出更低的全周期拥有成本、带来更高的投资回报，抛弃历史包袱、拓展未来的更多可能，已成为更多制造业行业用户尤其是其中头部用户的选择。
