智能化改造和数字化转型是推动制造业转型升级的主要途径和手段。我国制造业的数字化转型面临“集成陷阱”和“中小企业陷阱”二大主要的实施障碍。通过分析50家中国获评的“灯塔工厂”数字化转型的基本情况，以及在“智改数转”工作中处于全国领先地位的苏州市制造业数字化改造的经验，总结了影响我国实施制造业数字化改造的决定因素，并在此基础上提出了加快我国制造业数字化改造的具体的政策建议。有效回答了当前“企业家如何开展数字化改造”“地方政府如何开展‘智改数转’全产业链培育工作”这两大关切问题，对于我国双循环发展格局下实现工业高质量发展具有非常重要的现实指导意义。
一、问题的提出
在全球产业链重组的基本趋势和背景下，作为实体经济主体的制造业的转型升级一直是全球各国关注的最重要的话题之一，探寻制造业转型升级之路也是各国工业政策经久不衰的议题。Gereffi提出了全球价值链升级理论，指出“产业的转型升级表现为产品升级、经济活动升级、部门内升级和部门间升级四个方面”；Humphrey和Schmitz提出了产业升级的四种方式：“工艺升级、产品升级、功能升级、跨产业升级，前三种都是产业内升级,第四种是产业间升级”。从全球实践来看，1970—90年代，以丰田生产模式为代表的精益生产、摩托罗拉公司首推的六西格玛质量过程管理、哈默和钱皮提出的业务流程再造等管理变革，推动全球制造业不断改善和优化经营效益；20世纪末随着网络技术的普及应用逐渐折射到制造业，在此基础上2013年以德国为代表提出了以大规模定制为特征的工业4.0概念。在工业4.0时代的智能制造，“其核心是动态配置的生产方式，关键是信息技术应用，本质是基于‘信息物理系统’来实现‘智能工厂’”。
从中国实践来看，改革开放后大量落户我国的外资制造企业及其本地配套供应商，在上世纪末本世纪初也陆续实施了一定的运营改善活动，但是由于当时我国的制造业处于“微笑曲线”的低端，这些运营改善并没有使得我国实现在GVC上的转型升级，与世界制造业的发达水平依然存在较大的差异。考虑到我国加入世界贸易组织后可能面临的外部竞争压力，国内许多专家在“入世”前后也提出了国内制造业的转型升级问题，譬如刘志彪指出，“沿着‘微笑曲线’从低端的‘生产’到两端的‘创新’和‘营销’，逐步从OEM推进到ODM再到OBM，需要分阶段采取不同的转型升级措施”；金碚指出中国工业发展的一个突出特点是资源环境约束的压力越来越大。
然而，关于转型升级的研究持续了近二十年，为什么没有在中国制造业实践发生质的变化？我们认为，一方面，由于受制于全球产业分工和国内资源条件约束，我国的制造业整体缺乏转型升级的自主性；另一方面，我国的制造业整体处于工业2.0和工业3.0之间的水平，尚处于追求效率和规模的粗放型增长阶段。但是这种困境近十年来逐渐获得了扭转：一方面，我国制造业增加值从2012年的16.98万亿元增加到2021年的31.4万亿元，占全球比重从22.5%提高到近30%，持续保持世界第一制造大国地位，同时成为拥有全球产业门类最齐全、产业体系最完整的制造业强国；另一方面，我国制造业发达的东部地区持续多年的“用工荒”不断推高了制造业的用工成本，同时智能化改造和数字化转型（以下简称为“智改数转”）所需的软硬件供应商发展迅猛，像苏州、深圳这些制造业强市又陆续推出工厂数字化改造专项补贴，使得企业“智改数转”的实际成本快速下降，这同步的“一升一降”推动更多的企业高管作出“智改数转”的决策。
Oztemel等认为工业4.0定义了一种从机器主导制造向数字制造转型的方法，由网络物理系统、云系统、机器对机器通信、智能工厂、增强现实和模拟、数据挖掘、物联网、企业资源规划和商业智能、虚拟制造等构成。数字化改造通过生产设备的互联开发了设备的潜力提高了效率；通过生产运营数据的积累和挖掘优化了生产和业务流程；通过人工替代实现了效率和质量的提升，损耗和浪费的减少；通过工业互联网的接入从本质上突破了企业的边界，极大地促进了开展端到端的创新服务模式。当前全球包括我国的实践表面，制造业数字化改造已经成为制造业转型升级最为有效的途径。
因此，对制造业数字化改造障碍、决定因素的研究，将极大地丰富制造业转型升级理论、促进对转型升级实施路径的深入探索，并从产业实践上实现我国制造业的高质量发展，推动产业结构优化升级。
本文的边际贡献在于：根据相关文献主要聚焦企业外部的宏观层面、较少具体落实到对制造业企业“智改数转”的分析的不足，本文加强了对企业执行层面的研究，即强化了对先进企业数字化改造经验的分析和总结，以及对克服数字化改造障碍推进全产业链数字化水平的培育经验进行分析和总结。基于对共计十批工业4.0示范全球“灯塔工厂”中50家上榜中国工厂的特征分析，以及在工业发达城市苏州开展的“智改数转”专题调研，分别从当前急需的横向企业和纵向产业链两个视角研究我国制造业数字化改造的障碍和决定因素，并提出对应的政策建议。
二、制造业数字化改造的障碍
关于我国制造业数字化改造的障碍，国内外学者已经开展了相关的研究：
首先，从制造业数字化改造的宏观环境来看，钱艺文指出，“现阶段，我国制造业承受着来自国内外的双重压力。一方面，发达国家制造业依靠原始积累，率先进行数字化转型升级，生产成本不断降低，科技含量不断提高，致使我国制造业国际竞争力相对较弱，在全球价值链中存在‘低端锁定’风险；另一方面，随着国内劳动力和原材料成本优势衰减‘刘易斯拐点’的到来致使制造业原有的粗放式发展模式受到强烈冲击”。因此“工信部原副部长杨学山认为，要实现《中国制造2025》提出的目标任务，仅有一批大企业是不够的，需要各个行业80%的产能和80%的企业都能够达到制造业的先进水平。但麦肯锡报告又指出：国外一般企业数字化转型失败率为80%。”埃森哲与工信部国家工业信息安全发展研究中心合作开发的中国企业数字转型指数显示，中国只有7%的企业突破业务转型困境，成为转型领军者。
其次，从数字化改造企业的异质性研究来看，Moeuf等对涵盖中小企业不同工业4.0问题的现有应用研究进行了文献综述。结果表明，“中小企业并没有利用所有资源来实施工业4.0，而且往往只限于采用云计算和物联网。同样，中小企业似乎只采用了工业4.0概念来监控工业过程，而且在生产计划领域仍然缺乏实际应用。
第三，从数字化改造产业层面来看，国务院发展研究中心“我国数字经济发展与政策研究”课题组指出，“我国制造业企业所处发展阶段参差不齐，其数字化转型既包括处于较低发展阶段的企业提高信息化水平，也包括处于较高发展阶段的企业实现数字化、网络化、智能化……缺乏权威的数据标准、数据安全问题有待解决、数据开放与共享水平有待提高、技术基础与信息基础设施相对薄弱、对就业将产生严峻挑战等问题仍存在，阻碍着制造业数字化转型进一步深入”。
综上所述，对于制造业数字化改造障碍的认识，国内外学者和企业实践者基本达成一致：数字化转型存在两大基本矛盾，即集成陷阱和中小企业陷阱。“所谓‘集成陷阱’是指企业管理信息的全局优化需求与碎片化供给的矛盾。具体表现为企业在工业化和信息化融合发展的初期阶段，各个职能部门各自搞了许多信息系统，却鲜见信息系统间的连接与集成，最终成为一个个‘信息孤岛’”。一般认为，数字化改造只有突破了集成陷阱（突破图1价值拐点G），企业才会进入工业化和信息化两化深度融合发展的高级阶段，进而进入实质性受益阶段。而“所谓‘中小企业陷阱’是指对于广大中小企业来说，由于缺资金、缺人才，对数字化转型大都抱有‘不敢转、不愿转、不能转、不会转、不善转’的态度；即使有勇于尝试者，也大都在没有超越前期沉没成本（图1中OF段）、尚未突破“集成陷阱”、数字化改造效果尚未显现前消耗完了所有的资源。”
图1 数字化转型的基本矛盾:集成陷阱和中小企业陷阱
通过上述的回顾还可以发现：尽管现存的文献从各个方面对产业数字化改造的障碍、影响因素进行了研究，但是从整体来看，主要集中在企业外部宏观层面的分析上，具体落实到制造业的“智改数转”领域，则对于先进企业数字化改造经验的分析和总结、对于克服数字化改造障碍推进全产业链数字化水平的培育经验的分析和总结，都显得非常单薄，且缺少对企业执行层面的研究。
2020年11月，中央《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确提出：要充分发挥海量数据和丰富应用场景优势，促进数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级。2022年12月，国务院发布的《“十四五”数字经济发展规划》指出：大力推进产业数字化转型，要加快企业数字化转型升级；全面深化重点产业数字化转型，立足不同产业特点和差异化需求，推动传统产业全方位、全链条数字化转型，提高全要素生产率。这两个文件的发布，标志着我国制造业数字改造从前期的理论分析、规划设计阶段进入实质性运行和快速发展阶段，因此亟需从企业视角总结数字化改造的决定因素，为其他尚未开展数字化改造的企业提供示范；亟需从产业链视角分析产业数字化过程中面临的障碍，为各地政府开展产业数字化改造培育工作提供指南；此外，《纲要》中还提出：要锻造产业链供应链长板，立足我国产业规模优势、配套优势和部分领域先发优势，打造新兴产业链，推动传统产业高端化、智能化、绿色化。因此，从企业和产业链层面去解决“智改数转”工作的中障碍，是中国走出施正荣所提“微笑曲线”中低附加值的低端加工制造困局，实现研究了20多年的产业转型升级的主要抓手，还是中国经济提升国际竞争能力、避免在中国式现代化过程中落入中等收入陷阱的重要举措，也是我国提高制造业人均劳动生产效率,实现工业高质量发展的必由之路。
但从已经开展“智改数转”城市的实践来看，许多制造型企业往往存在因为缺专业人才“不敢转”、缺钱缺技术“不愿转”、设备制式数据标准不统一“不能转”、缺智能化诊断和后续服务“不会转”、头部企业示范引领作用不强，中小企业缺抓手“不善转”等实施障碍；而促成制造业数字化改造成功的主要决定因素尚不明确，特别是缺乏企业层面和产业层面的相关研究。因此，我们认为当前亟需对我国那些突破业务转型困境，成为数字化改造转型领军企业的特性进行分析，并结合已经开展“智改数转”城市的实践经验教训，从整个产业链层面来总结数字化改造的决定因素，并针对现有的转型障碍提出相应的产业政策建议。
三、制造业数字化改造的决定因素
（一）横向企业视角的分析：基于50家中国获评“灯塔工厂”的特征分析
2018年达沃斯世界经济论坛牵头并联合麦肯锡公司启动了“全球灯塔网络”倡议，旨在为制造业的大规模数字化转型提供全球认可的推广加速平台。它们所遴选的数字化制造和全球化4.0示范者“灯塔工厂”，有智能制造“奥斯卡”之称，代表了全球制造业领域智能制造和数字化最高水平。截至2023年1月，全球共有十批132家“数字化制造全球化4.0”示范的“灯塔工厂”入选，这些全球“灯塔工厂”中57%实现了产量增加，35%实现了产量和销售的双增加。
中国获评“灯塔工厂”50家（其中大陆46家，台湾地区4家），约占全球获评数量的4成，成为世界上拥有最多“灯塔工厂”的国家，与中国制造业在全球的地位基本相称。选择中国获评“灯塔工厂”作为研究对象，可以很好地总结我国先进制造企业的数字化改造经验。因此我们通过网站、专题新闻报道以及研究报告，收集了这50家中国获评“灯塔工厂”的相关信息，进行了横向企业层面的统计分析。
1.中国获评“灯塔工厂”数字化转型的总体特征
从产业分布看，中国获评“灯塔工厂”的产品主要服务于终端用户。中国获评“灯塔工厂”集中度较高的前五大产业分别是家用电器，电子产品及设备，消费品，汽车和汽车零部件制造，工业机械、设备、装备，累积占比达到76%。而前三大传统产业的累积占比高达56%。
表1 中国50家获评“灯塔工厂”的产业分布
从区域分布看，中国获评“灯塔工厂”落户在16个省的26个城市中，主要集中在沿海制造业发达地区(数量占比72%)，其中长三角地区18家，环渤海湾10家，珠三角8家；从城市排名看，前三的城市分别是苏州6家、合肥4家、上海天津青岛各3家，其他21个获评城市分别拥有1—2家。这种高度的地域集中性，表明制造业数字化改造与城市制造业水平、地方政府对“智改数转”培育工作的重视程度密切相关。
表2 中国50家获评“灯塔工厂”的地域分布
从表3企业性质看，中国大陆46家获评“灯塔工厂”中的外资企业占65.2%，这其中既有“灯塔工厂”冠名认证的宣传工作在外资企业较为普及的原因，但更主要的是外资企业自从上世纪末以来大力施行了精益生产、六西格玛质量管理、设备综合效率、业务流程再造等一系列综合运营模式改善，为推行制造业数字化转型奠定了基础。
表3 大陆46家获评“灯塔工厂”的企业性质分布
从企业属性看，46家大陆企业的平均注册资金为37亿人民币，基本为所在行业的大型头部企业；46家大陆企业平均成立年份为16.5年，其中2001年中国“入世”前成立的企业15家，占比26.1%，1988年成立的中信戴卡股份有限公司（生产铝合金车轮）和广州宝洁有限公司（生产日化产品）经营时间最久。这说明我国传统制造业转型升级的空间巨大，对此应该有坚定的信心。
从数字化转型的效果看，大陆的46家“灯塔企业”在以下五个维度上都表现优异：提高效率（20%-250%）、降低成本（6%-35%）、节能减排（10%-49%）、提高客户满意度（25%-75%）、促进销售（14%-40%）。
