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化给制造业企业带来了哪些价值？

数字化生产率的

红利数字化给制造业企业带来了哪些

价值？

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目录

1. 数字化的价值：维度与视角 ........................................................................... 3

2. 用经济价值衡量数字化：“数字化生产率的红利” .............................................. 6

3. “数字化生产率红利”：用生产企业的话说 ...................................................... 7

4. 为“数字化生产率红利”提供资金 ................................................................. 9

5. “数字化思维”：一种新的思维方式 ............................................................ 10

6. 为数字化融资：工具 ................................................................................... 11

7. 行业聚焦：食品饮料行业 ............................................................................ 16

8. 行业聚焦：制药行业 ................................................................................... 19

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1. 数字化的价值：维度与视角

工业4.0——即第四次工业革命——正在以势如破竹的姿态高速向前发展。工业4.0将数字化工艺、物联网、

无处不在的传感器引入物理环境，使生产企业能够通过实时性能数据分析迅速提升生产效率。新一代的数

字化、自动化技术已推广开来。远程监控和预防性维护有效增加工厂和设备的正常运行时间，而批量定制

生产可大幅度增强竞争力，而且成本与过去的大批量生产基本一致。这让全球的制造企业能够通过虚拟产

品或工艺开发提高总体绩效并缩短上市周期。

工业4.0带给众多的制造企业一次前所未有的发展机遇，它是企业的产品在更多样化、更高品质同时也更

具性价比。本文在自主研究和相关文献的基础上，归纳总结了到目前为止，已经开始投资新一代数字化和

自动化技术的先驱型企业所获“红利”的实际情况。下图以要点的形式对这些“红利”进行了总结（图

1）。

图1

本次研究中采访的大多数生产企业和专家顾问，都确信提高生产率是利用数字化创造价值的根本。以更低

的成本制造同样多的产品，或在成本少量增加或不增加的情况下制造更多产品，是企业家们投资数字化技

术以增强竞争力的初衷。制造企业的利润率因行业不同，在各个国家也不一样，但一般比服务业要低得多。

在西方发达国家，制造企业的净利润率差不多为收入的10%左右；而相比之下，服务类企业和软件公司的

净利润率可达20%。在印度，制造企业的利润率一般高于全球的平均水平，而中国制造业企业的利润率一

般略低于西方国家。随着全球化程度越来越高，能否提高制造业生产率将对制造企业的财务业绩产生重大

影响。

受访者们普遍强调，影响生产成本的要素因行业和国家而异。在某些行业，减少能耗就能大大提高经济效

益，如碾磨作业、烹饪、泵送、化学和动力生产都会消耗大量的能源。在斯堪的纳维亚，西门子的一个食

品行业客户通过数字化提高能效，能够使每年每个制造基地可节约70多万欧元的成本。尽管非民用用电价

格目前似乎已经稳定，但能源仍将是制造企业提高成本效益的一个主要关注点，因为政府会继续征收附加

费，为逐步过渡到可再生能源埋单。

其他影响生产效率的典型要素还包括停机时间和安装/换模时间。安装在生产线关键部位的数字传感器能

够将实时性能数据传输至中央控制系统，这样工人可通过细微的调整优化性能，在真正出现生产率损失或

缩短安装和换模

时间

降低能耗

提高生产率

减少停机情况的

发生

提高产品质量

减少浪费

改进规划与

预测

去库存

缩短上市周期增强竞争力

提高财务可

持续性数字化与自

动化：价值

驱动力

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停机之前发现和解决问题。这样的分析技术可实现预防性维护：按计划有序地进行部件替换和设备维护，

尽可能降低对生产高峰的影响，并真正减少停机时间。数字化还让企业能够以更快的安装和换模速度为客

户提供规模更小、个性化程度更高，但与大批量生产成本基本相同的定制化生产。校准、设置、容差等程

序均储存在数字化的“大脑”中并自动实施，从而避免了一些人工的、按部就班的、耗时的生产程序。

“数字化是如此的重要，因为我们的工厂对自身能耗还不够了解，而且无法在没有（数字化）信息的情况下采取（纠正）措施。”

德国某汽车零部件企业

西门子MindSphere开放工业云

MindSphere是一款强大的物联网系统的中心部件，它有数据分析与连接，开发者工具以及应用和服务等功

能。它能够帮助我们评估和利用生产数据，获取突破性的信息。

通过MindSphere，西门子以平台即服务（PaaS）的形式，为应用开发提供了一个本轻利厚的可扩展云平台。

该平台被设计为物联网的开放性操作系统，可通过记录和分析大量的生产数据，提高工厂的效率。以

MindSphere为依托，西门子和第三方供应商能够为用户提供应用和数据服务，比如预防性维护、能源数据管

理、资源优化等。

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“对我们所处的行业而言，数字化非常重要…我们需要平衡投资、利润与市场需求，以明确数字化所创造

的价值。”

中国某食品加工企业

另一个提高制造业生产率的准则就是提高产品质量。利用传感器数据，企业能够发现和改进导致产品瑕疵

的工艺缺陷，从根本上降低每百万分之一的错误。尤其对单价很高的精密产品而言，这一优势可创造巨大

的经济效益。在过去几年间，西门子的许多客户通过利用数字化工艺控制和设计产品模拟，把产品的缺陷

率几乎降至为零。

由数字化衍生出的价值不仅限于生产领域：它还能够将企业以及供应链、分销链合作伙伴的数据以数字化

的形式连接起来，可改进规划与预测，从而大大降低成本、增强竞争优势。改进规划与预测所带来的好处

因行业而异，在各个国家也不尽相同。然而，对所有制造企业而言， 直接的好处就是由去库存和减少浪

费所带来的成本效益，因为数字化数据分析让生产更贴近实际或预测的市场需求波动。如果使用了增材制

造（3D打印）等创新技术，航空、能源等高价值精密零部件行业就可以根据需求安排生产，备件（包括

有几十年应用历史的“老”备件）的库存几乎可以降至为零。

此外，数字化带来的一些好处不必非要用财务数字去证明，比如在增强竞争力方面。以缩短产品开发周期

的数字化技术为例：缩短产品的开发周期可帮助企业领先竞争对手，推出能够占据市场份额、占领新市场

的创新型产品。产品生命周期管理软件通过提供快速测试产品或生产工艺的虚拟环境，以及仪表板控制和

端到端制造环境管理，可以大大缩短开发时间。

“当引进数字化技术的时候，我们寻找的是可以提高生产率的现代化创新解决方案。 终，我们见证了企业因为更快的生产流程而实现了成长。”

波兰某实验室设备制造商

另外，数字化也是制造业企业确保财务可持续性的基础。企业可将生产率提高所节约的资金和所实现的规

模效益应用在其他地方，比如用于给股东派发更多红利、用于增加研发投入以便在未来实现创新、用于开

展营销和分销项目以增加市场份额、用于给客户提供更具竞争力的价格，或用来做上面所有这些。借此，

企业的竞争优势将会得到整体的提升，市场地位更加牢固，同时盈利能力——影响财务可持续性的关键因

素，也得到了保证。

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2. 用经济价值衡量数字化：“数字化生产

率的红利”前面的章节提到了数字化所创造的各种引人注目的价值，而且许多具备开拓精神的制造业企业也已经实现

了这些价值。然而，有些价值是很难准确地用金钱去衡量的。就比如换模的灵活性和批量定制能力带来的

竞争优势无疑是很有价值的，但这类价值更难准确地量化。不过，有一个例外：制造业生产率的提高——

指以更低的成本生产同样多产品，或以同样的成本生产更多产品的能力——这对成本和利润有着显而易见

的、可量化的积极影响。

本文将生产率提高所创造的价值称为“数字化生产率红利”。

本研究报告采访了来自11个国家的60家全球性的工业企业和专业管理咨询公司，以及一些学术专家，请

他们对数字化技术可为制造业企业带来的潜在经济效益进行了专业评估——特别是从生产率提高的角度。

生产率的提高被定义为生产成本的减少，或利润的增加。受访者评估了这些降低的生产成本——“数字化生产率红利”（用总收入的百分比表示）。

“数字化生产率红利”的全球平均估值在图2中展示：

为了用财务数据来表示“数字化生产率红利”，我们可以用平均“红利”百分比乘以全球不同行业的年度

总收入（收入数据来源于第三方研究机构、行业协会、政府统计数据等，视情况而定），得出的总数即表

示数字化转型以及随之提高的生产率给整个行业带来的潜在经济效益。

图2

全球“数字化生产率红利”：因采用数字化技术而降低的生产成本

红利（降低的生产成本，表示为总收入的%）

据估计，在全球的塑料制品和包装制造行业，数字化技术可带来340亿美元到530亿美元的“数字化生产

率红利”。

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3. “数字化生产率红利”：用生产企业的

话说

众所周知，制造业企业只有在将生产技术升级为新一代数字化系统或设备，并因此在实践中获得收益之后，

才能获得“数字化生产率红利”，而新技术所降低的生产成本则可以被用于投资增长项目或向股东回报更

多红利。

我们还邀请了全球性生产企业从通过投资数字化设备和技术来提高生产率的角度，讲述了他们在数字化

（“第四代”）设备或技术转型方面的经验。图3列出了部分示例。

受访者的回答与我们的研究假设是契合的，即：企业因投资第四代数字化技术实现了生产率的提高，并获

得了巨大的经济回报。他们所描述的收益与我们的价值要点也完全吻合，概括起来就是（按照这些企业划

分的优先顺序）利润率的提高、竞争力的增强、更有竞争力的定价、预测与规划的改进（可避免供不应求

或过量生产）以及新产品开发投资。

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某金属切削加工企业（德国）

“采用完全数字化、自动化的智能工厂，五年内我们的生产率(生产单个产品的实际成本效益)将会提高大约30%。”

某食品企业（英国）

“通过投资数字化工厂，我们实现了将利润率提高约五个百分点的目标，盈利能力高出同行业1.5倍。”

某微生物学产品生产企业（美国）

“得益于第四代生产技术带来的数字化、自动化，以及相关的分析和安全技术，我们的净利润增长了50%。”

某机械制造商（西班牙）

“由于采用了物联网数字化设备，我们的产品质量得以提升，生产效率提高了25%。维护、生产管理、事件上报、生

产效率监测等方面如此大的改进也都归功于生产线上的RFID（射频识别）传感器。”

某电气设备制造商（法国）

“投资工业4.0所带来的效率提升让我们在2020年前能够实现九位数的利润，将息税前利润增加将近三分之一。”

某交通运输公司（波兰）

“按照规划，我们在2014-2020年间的数字化投资所产生的回报将是整个投资额的三倍，而事实证明我们已经提前实现

了这一目标。其他的效益将直接体现在我们之后每年的利润中。”

某电气技术公司（土耳其）

“通过将生产环境改造成物联网和数字化，我们提高了生产的可视性和实时监测，生产车间的生产效率提升超过

10%……而且我们认为生产效率还将有更大的提升。”

某精密零件制造商（俄罗斯）

“3D打印和3D设备的数字化使我们的生产成本降低了50%，有些情况下甚至超过50%。虽然生产成本不在我们总成本

中占比很大的比重，但通过淘汰掉传统的零件制造方式，我们提高了盈利能力，也增强了在国内和全球市场上的竞争

力。”

某微处理器生产企业（中国）

“我们的数字化生产系统聚合、集中了传感器和其他物联网设备收集的生产工艺数据。为了在确保安全性的同时实时

处理和分析积累的数据，我们建设了大数据分析平台，它可就设备中检测的问题发出报警信号。得益于此，我们的产

量（生产率，用占总收入的百分比来表示）提升了10%。”

某工业泵制造厂（印度）

“数字化智能工厂改变了我们的预测与规划。我们将人员、机器、材料、车间和管理层无缝连接到一起，同时利用来

自生产线的实时信息和通过个性化移动仪表盘设置的自动工作流触发条件，使我们的停机时间减少了20%，生产率提

高了20%。”

某电源产品企业（瑞典）

“投资数字化与机器人自动化以前，员工需要不停地操作设备。现在，我们使用的新自动化生产技术提高了生产率，

同时将我们的（生产）效率提高了20%-25%。”

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4. 为“数字化生产率红利”提供资金

虽然数字化能够提升财务可持续性，但是否能使用各种合适的、智能的融资工具——“工业4.0融资”—

—是企业持续投资第四代数字化技术和自动化设备的关键。我们在研究中发现了制造业企业的共识：“没

有合适的资金来源，就无法持续投资数字化技术。”

正是在这样的情况下，专业的融资工具应运而生。现在开发出的融资工具让企业能将“数字化生产率红利”

部分或全部地投入数字化技术和设备；也正是因为有这些数字化技术和设备，才产生了“数字化生产率红利”。简言之，这些融资手段使新技术投资成本与“数字化生产率红利”带来的回报相协调，让数字化技

术转型升级更加经济，而且不增加企业的生产成本。实际上，对全球的大多数制造企业而言，数字化转型

升级的速度很大程度上取决于专业融资工具的可用性——尤其是对那些自己没有融资手段的企业来说。因

此，专业融资就成为制造业企业获取“数字化生产率红利”的主要工具。反过来，一旦完成了数字化技术

升级，“数字化生产率红利”将会提升企业未来的财务可持续性。本报告接下来的部分将大体介绍“工业

4.0融资”这一专业的融资工具。

每个生产企业在如何运用“数字化生产率红利”方面都有自己的偏好，本报告的受访者列出了几条运用该

红利的关键战略，包括：

· 提高当前的利润率，向股东返利

· 加大研发和新产品开发投资力度，以保住市场份额，打入新市场

·通过提供更有竞争力的产品定价，与客户分享部分“数字化生产率红利”，并占领市场

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5. “数字化思维”：一种新的思维方式

人们经常说，数字化升级——工业4.0——不光是改造技术平台这么简单，它还需要“数字化思维”。 在

业内人看来，这意味着：设计工艺时要时刻想着自动化；开发各种个性化的、非大规模生产的产品；以模

块化的方式组建业务部门，以便灵活地适应当地的情况或市场趋势；设计适合新的数字化世界的管理架构，

确定合适的职责；鼓励协作；招募并定期培训数字化人才，等等。

融资同样也需要思维方式的改变，从而提供一种持续、高效地应用数字化技术的方法——一种被称为“工

业4.0融资”的专业融资工具组合。首先，有效的工业4.0融资需要考虑未来的收益，然后再为眼前的技术

投资提供资金方面的支持。这也就意味着，提供工业4.0融资的融资机构需要了解该技术未来会产生什么

样的收益，否则他们很难安心开发出相应的融资方案。这也就是说，融资机构不再仅仅是是为技术投资提

供资金，而更多地是在为业务成果提供资金。因此，对于这些融资机构而言，深入了解数字化技术如何在

实践中发挥作用以及如何带来满意的成果就显得至关重要。

工业4.0融资机构如何支持“数字化思维”？

工业4.0融资能够：

- 将融资方案融入 初的价值定位中，提供更多经济的数字化转型途径。

- 灵活设计融资期限，以适应每个生产企业在数字化转型之后降低成本或增加销售额的步伐。

- 涵盖整个解决方案和总拥有成本（软硬件和服务），从而使生产企业能以有保证、可持续的月度成本来

实现数字化转型。

- 使用机器数据，从而确保资金资基于使用情况或成果，使技术能力与它们所产生的商业价值相协调。

- 利用可节约的成本或产生利润的成果，为相关的技术投资提供资金支持，让数字化转型不耗用更多的成

本。

- 整合技术升级的方案，避免生产企业在创新周期越来越短的今天陷入技术淘汰的困境。

- 填补技术投资与投资回报之间的现金流缺口，让数字化转型在财务上更具可持续性。

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6. 为数字化融资：工具

正在进行中的研究工作已经表明，大量专业化的融资方法正在被制造商们所运用，而制造商们期望借此升

级到数字化和自动化的“工业4.0”操作平台。“工业4.0融资”，即一系列专业化的融资技术，可满足各

种不同的需求：从单个数字化设备的采购到整个新工厂的建设，甚至还包括对竞争对手的收购。

工业4.0融资方案倾向于由专业公司提供，这些专业公司不仅深谙数字化技术的应用，同时也非常了解如

何实现 “数字化生产率红利”和其他诸多好处。有时，融资方案也会成为价值主张中根深蒂固的一部分，

并在销售周期的起始处即被提出。在其他情况下，技术服务供应商会将其客户推荐给一家或多家融资机构，

以促成销售。 终用户则可以货比三家，选择 好的融资方案，有效地实现制造工厂的全面数字化运作—

—从设备到软件到生产线再到整个企业。

其中，这一系列的“工业4.0融资”技术使无论大小各类型的组织均能够获取“数字化生产率红利”。鉴

于这一原因，我们有必要花一点时间去简要地介绍一下每一种融资技术是如何运作的。

回租、二次融资

和资本结构调整

资产融资

为数字化转型融

资

基于设备使

用效果的融

资

为技术升级换

代融资

制造业收购、

增长融资

生产企业的营

运资本融资

硬件、软件融

资

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ASR Industries

ASR Industries是印度 大的汽车厂的检具和定制化发动机部件的主要供应商。两年前，该公司见证了需

求量的爆炸性增长，这就要求它在一周内采购美国VMC测试设备来扩大生产规模，但是传统的银行融资

渠道无法在这么短的时间内批复贷款。新设备如果不能按时到位，ASR Industries就会损失约5%的新订单。

西门子金融服务集团在3天内提供了质押贷款，帮助ASR Industries顺利拿下新订单。

金丰（中国）机械工业有限公司

金丰（中国）机械工业有限公司专业制造锻压机械，是西门子数字化工厂集团的主要合作伙伴之一。为了

满足其 终用户不断增加的融资需求，金丰（中国）与西门子融资租赁有限公司签署战略合作协议。根据

协议，西门子融资租赁有限公司为金丰（中国）的 终用户提供定制化的租赁方案。在这些方案的帮助下，

金丰（中国）赢得了更多的商机，而这些商机本可能会由于 终用户的预算紧张而消失。自2013年合作

至今，西门子财务租赁已经融资了总额超过6000万元人民币的金丰（中国）机床设备。

皮尔金顿

隶属于NSG集团的英国皮尔金顿公司（“皮尔金顿”）是英国 大的玻璃生产企业之一，计划在其生产

基地与西门子合作开展一个大型的合同能源管理项目，旨在提高皮尔金顿的总体能效，降低成本。根据双

方的合作协议，西门子金融服务集团提供项目所需的初始资金，并按预计的能源成本设定3年期的还款方

案。皮尔金顿只需每月按照当月节约的能源成本，向西门子金融服务集团付款。“零成本”的合同能源管

理服务不仅让皮尔金顿完成了现代化改造，而且还大大减少了碳排放量。

Südzucker AG

Südzucker AG是欧洲 大的制糖企业。由于制糖属于能源密集型产业，Südzucker AG决定投资节能技术

以提高工艺效率、降低排放，实现可持续发展。为了实现这一目标，Südzucker AG位于德国的一家工厂

决定用新的西门子变频器优化风机系统，资金由西门子金融服务集团以合同能源管理的形式提供，而且每

个月该工厂可以根据节省的用电成本调整安装的变频器数量。这个项目使该工厂每年可节约93万千瓦的电

力，减少CO2排放680吨。

dpm Daum + Partner Maschinenbau GmbH

dpm是一家汽车工业领域的机械工程公司，专长于制造自动导引车（AGV）。西门子为dpm提供电机、

SIMATIC控制系统和开关柜。随着AGV的广泛应用，dpm的订单量激增，需要采购的西门子设备数量也大

幅增加。这对dpm既是机会也是挑战。由于大多数项目dpm要到中长期才能回收成本，其应收应付和现金

流方面的压力也水涨船高。为了实现可持续发展，dpm与西门子金融服务集团签署了具有高度灵活性的供

货后付款融资协议。通过该融资模式，dpm得以延长向西门子付款，而且可就每个订单决定是否需要延长

付款期限。这样即使大订单也不会带来太大的财务压力。

AK Steel Holding

AK Steel的目标是成为北美 大的钢铁生产企业。该公司将重点放在扩大产能、实现产品的现代化上。因

此，AK Steel意欲收购俄罗斯Severstal在美国密歇根州迪尔伯恩市的业务，这一举措将让该公司赢得汽车

行业的客户。但同时，AK Steel需要15亿美元完成此次收购，西门子金融服务集团为其提供了1亿美元的

多贷方流动资金贷款，帮助AK Steel收购Severstal工厂。收购完成后，AK Steel扩大了产品范围，出货能

力提升超过40%，业务也因此更加灵活。

现代牙科集团

现代牙科——30多年前在中国北京成立的一家全球领先的义齿制造商和提供商。现代牙科计划对其核心债

务进行二次融资，利用流动资金贷款提高业务的灵活性，并在首次公开募股后在中国建设新工厂。为了帮

助现代牙科完成这些计划，西门子金融服务集团为其提供了2500万美元的资金（与其他三家金融机构一

起合计提供8500万美元信贷）。

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Intas

Intas是印度一家业务涉及研究、生产和配方开发的制药企业（位列印度前12位）。该公司的产品销往70多个国家和地区，包括美国、澳大利亚、新西兰、欧洲、中美洲和拉丁美洲、非洲、亚太、中东等地区。

西门子金融服务集团以辛迪加贷款的形式，为该公司提供了大约7.1亿美元的信贷，使Intas得以在2016年从Teva Pharma手中收购Actavis UK。

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硬件融资企业为取得某种系统、设备或某项技术而进行的融资，通常是以融资租赁、经营性租赁、租赁或分期付款

采购中的某种形式。对制造业有深入了解的融资机构会根据企业利用该技术可能实现的收益，设计出合适

的融资方案和条款。通常，这类融资方式还会涵盖维护费用等相关成本。为了让生产企业更轻松地制定采

购决策，融资机构通常会与其签订某种主协议，简化未来的融资流程。

软件融资尽管工业4.0转型很少是纯粹的软件投资，大多数项目会同时涉及硬件和软件；但专业的融资机构对软件

应用和可能带来的业务成果有比较清晰的认识，并能够洞悉相关的风险，从而将软件这一要素纳入总体融

资计划中。

为数字化转型融资虽然过渡到数字化生产环境可带来的好处不言而喻，但转型的过程必须严格控制，而且必须在实际生产环

境中严格测试新技术，消除商业风险。专业融资机构对转型过程中存在的挑战有清晰认识，可提供延迟付

款等融资方案——在新系统上线并稳定运行以前，企业无需新系统支付成本。这消除了企业的财务压力，

使企业无需在旧系统还未淘汰的情况下就开始为新系统埋单。

为技术升级换代融资在数字化的时代，技术创新与升级之间的周期越来越短，设备与技术融资同样在融资期内提供了升级方案，

避免技术淘汰。升级包括用新的型号替代老的型号，或者对主技术平台进行改造提升。

基于设备使用效果的融资根据新技术预计带来的商业效益（或“成果”）安排还款的这种融资方案变得越来越受欢迎。由于在实践

中，可以用新技术节约的成本或带来的收益来支付每月的租金，因此从长期来看，新技术不会增加企业的

成本。一个很好的例子是：在高能耗设备降低能耗、节约成本的项目中，融资方案会根据每月节约的资金

比例来确定租金额度。

运营资本融资现金流和流动资金压力随时都会出现。数字化能够提高产能、生产率和价格竞争力，从而使企业的订单量

出现迅速的巨额增长，这是积极的方面；但也会给企业带来挑战，如制造企业可能突然需要在短期内采购

大量的原材料或零部件；这时候企业就可以运用融资服务——通常基于某种形式的发票融资——来应对这

种突发的现金流问题。

资产融资实现数字化的同时，生产企业可能会面临因高速发展而出现的流动性缩紧。有了资产融资，生产企业就可

获取现金，盘活资本资产占用的资金。信用额度根据生产企业的应收账款和库存情况，保证提供所需的流

动性，满足日常的现金需求。生产企业可将该现金用于为数字化升级之后的日常运营、企业发展、收购或

重组。

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制造业收购、增长融资对企业家而言，正确的收购会促进企业发展、带来巨大的商业效益——不论是收购每况愈下的竞争对手，

还是采取进入新地区和新市场的战略行动。一些专业的融资机构可以提供定制化的企业贷款和循环贷款，

满足企业在收购过程中的资金需求，助力战略性增长，很多时候这类融资服务以多贷方辛迪加的形式提供。

回租、二次融资和资本结构调整生产企业经常会可能需要管理债务或经历财务所有权的变更。融资机构提供定期贷款和循环贷款，以便生

产企业能够调整资本结构，从而改善债务情况、为股东派发股利、促进所有权变更以降低总资本成本。随

着数字化的实现，生产企业可摒弃传统的资本结构，并可能需要以更低的利率对债务进行二次融资。

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7. 行业聚焦：食品饮料行业为了使数字化所带来的价值表现得更为生动和具体，我们可以以一个具体的行业领域为视角，基于其所面

临的机遇、挑战以及生产过程来展开分析。而作为在世界范围内具有重要经济地位的食品饮料行业就成为

了我们审视“工业 4.0”之具体应用的很好素材。

为了反映出“工业 4.0”能够给食品饮料行业所带来的利益规模，我们在报告中将“数字化生产率红利”

模型运用到了 11个不同国家的食品饮料行业之中，将红利的平均百分比乘以年度总收入（收入数据来源

于第三方的官方资料）。图 4所显示的估计的数据，就是数字化转型给食品饮料行业所直接带来的制造生

产力的提高。

然而，“数字化生产率红利”仅仅是数字化带给食品饮料行业诸多益处的一个方面。为该报告所进行的调

查研究便显示出，数字化与自动化可以在食品饮料行业的许多关键环节中创造出有益的价值。下面我们就

介绍一些

在食品供应链这一环节中 ，农业生产就会由于数字化数据的介入而获益。比如在食品加工行业里，关于

加工过程中所需要的某一种原料之预期品质的数字化信息（如：与原料产量密切相关的气候条件数据），

便可以在原料收割之前帮助企业调整改变生产流程或原料来源。

除了食品供应这一领域，“工业 4.0”在食品质量的保证方面也可以有所建树。对很多食品生产企业来说，

保质期是一个不可回避的现实问题，特别是对那些生产当天就需要发货的生鲜食品企业而言，避免生产过

剩是至关重要的。而紧随销售链和供应链变化流动的数字化信息便可以更好地协调供需关系（供需关系可

能会频繁地每天都在变动），从而提防过量订单和生产过剩的现象。具备了这样的电子可追踪性，生产商

便有可能跟踪其产品从交付到超市上架的整个过程。这也就是能够实现联合系统与制定更有效供需计划的

工程、生产与信息技术的连接。

估计在全球的食品饮料行业，数字化技术可带来

2900亿美元到4500亿美元的“数字化生产率红利”。

预计的“数字化生产率红利”： 食品饮料行业采用数字化技术所节约的生产成本。

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红利（降低的生产成本） 图 4

数字化集成供应链的另一个好处是通过云平台连接生活社区和工厂，企业通过数据分析可以准确预测客户

需求，进一步完善生产方案，使产品更快上市。”食品工业4.0”便可以连接供应链与生产设备以实现一种互

操作性，从而允许企业更快地将一种产品带入市场之中。数据中的可发现模式也使企业能够真正地预期顾

客的需求，从而让企业能够运用数据分析和进一步完善它们的处理方案。

一位行业观察家分析指出，”食品工业4.0”带来了高度灵活的“无人干预”（完全自动化的 ）生产模式，

将生产的经济性提升到了一个新的水平。比如 “无人干预”的码垛和卸垛系统——一辆叉车自动地将系

统内装满单个的箱子，而机器人拾取箱子， 将其放在正确的位置并码在货板上。然后这些货板在专门区

域内码又被堆放在彼此的上部。空间用完的时候，传感器就会检测出来，只有在这种时候才会触发人为干

预。借助“无人干预”模式，工厂降低了人工成本、优化了人员部署、减少了人为错误、提高了流程精确

性、实现了自主监测和信息审核，并自动化了行动触发，增加了机器正常运行时间。

数字化技术可以优化预防性维护，避免机器故障引发的生产延迟等代价高昂的事故。工业烘烤炉就是一个

很好的例子。客户对烘烤炉有着即烤即食的时间要求。生产高峰时烤炉出现故障会严重损害商家与顾客的

利益，因此基于传感器数据分析的预防性、预测性维护就显得尤为重要。

实现生产设备之间的互联互通可减少浪费、缩短切换时间、提高生产灵活性、提高能源和设备使用的透明

度、改进设备综合效率和其他关键性能。

一家国际知名的糖果生产企业敏感于将3D打印这一增材制造技术应用到新产品开发过程中。这使该企业

能在几天内将创意想法转化为3D模型，然后于几天内再生产出可食用的原型。这种新的产品开发方式让

这家企业能够以超越任何竞争对手的速度和低成本制作和测试原型，这也使它 终成长为行业的领军企业。

包装是因智能工厂技术获益的另一个领域。比如，通过与一个众包平台合作，一家大型的全球化饮料公司

收集了客户在产品贴标方面的创意。参与的客户可以设计他们自己的标签，预定小批量的产品。只有运用

数字化的工业4.0打印技术和贴标技术，才可能以经济的成本实现这种“大众化定制”。除了有助于实现

“大众化定制”，该技术也有助于树立企业形象和发展客户关系。

中国

法国

德国

印度

波兰

俄罗斯

西班牙

瑞典

土耳其

英国

美国

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有时，数字化链条在一些工厂中的持续存在是至关重要与必不可少的。例如，某些情况下，在食品加工过

程中不能破坏冷链和热链，否则整批食品可能会变得无法食用。此时，通过物联网监控冰箱和其他温控环

境就变得十分重要，其自动警报功能和逐级管理功能使迅速发现和纠正错误成为了可能。

在一个工业厨房中，存在许多严格的制度。比如，热食的温度不可低于某温度（绝对精确），以消除细菌

滋生的风险。交付链中的智能运输容器便有助于监测食品的温度并在必要时加热。

物流、商品、原料搬运也是数字化可创造价值的主要领域。自动导引车（AVG，广泛应用于汽车厂商等制

造厂）正在进入食品饮料和消费品包装行业，替代人工操作的叉车来搬运原料和成品， 并促成了人员的

重新部署和二次培训。尽管自动化车辆 基本的目的仍在于以更为有效的性价比来搬运物品，这也并不妨

碍它其他益处的发挥，包括减少产品损坏、减少不准确性以及降低安全风险。

一位业内人士以更加具有未来主义色彩的视野，对“食品工业4.0”如何在于企业的互动中创造具有重要

意义的经济价值进行了展望。他认为，虽然今天的食品工业系统是集中控制的，但是在未来，信息与原材

料将同样地利用信息和通讯技术与社交网络通讯，并超越公司的物理界限独立地组织生产。

从田间到工厂

数字化信息使生产与需求更精准地匹配，从而改

进预测和规划，减少过度生产和浪费。

“云”系统将消费者的创意和潮流趋势

直接传达给生产企业

增材制造改进了可食用

样品的生产，缩短了上

市周期

大众化定制，以大批量

生产的成本生产定制的

产品或包装

自动化的数字化监控确

保温度完全符合要求

数字化信息使生产与需求更精

准地匹配，从而改进预测和规

划，减少过度生产和浪费

完全自动化的设施提升了

精确性，增加了正常运行

时间，降低了成本

设备的互联互通减少

了能源消耗，缩短了

交换时间

供应链

制造

合规

配送

19

8. 行业聚焦：制药行业

与上文中的食品饮料行业相同，本文也将研究模型运用到了这11个国家和地区的制药行业，从而预测该行

业因投资数字化工业4.0技术将获得的“数字化生产率红利”，再用红利的平均百分比乘以制药行业的年

收入（采用了官方收入数据）。图5中估算出来的数字就是数字化转型直接提高的生产率为制药行业带来

的可能性收益。

正如上一节已经提到的，对制药企业的首席财务官来说，“数字化生产率红利”是决策的关键出发点。不

过，数字化转型还带来了其他的商业价值。利用为这份报告所进行的定性研究与一些具体的行业实例，本

文同样阐述了数字化与自动化是如何在药品行业中创造价值的。

制药厂的故障停机时间一般比较长。据一位分析师所言，数字化和数据分析技术可将制药厂的故障停机时

间减少30%到40%，从而大大改进设备的整体效率。通过物联网实现的设备和机器学习人工智能的连接，

提供了无缝化流程、预防性维护和自动纠正措施。

药品生产车间的环境高度敏感，需要严格的管理。即使是 小的错误，也可能导致严重的医疗后果，并对

生产企业造成商业、法律和名誉上的灾难性影响。正因为如此，“制药4.0”能够在改善运营、提竞争力

方面为制药企业创造价值。

估计在全球的制药行业，采用数字化技术可带来670亿美元到1050亿美元的“数字化生产率红利”。

图5估算的“数字化生产率红利”：制药行业采用数字化技术所节约的生产成本

20

红利（降低的生产成本）

几年前，由于包装问题和人工错误，一家国际知名制药巨头不得不召回50多万颗药片。为了避免类似情况

的再度发生及由此造成的经济与名誉损失，该企业引进数字化传感器和机器人，并投资高可用性计算以解

决装置间的数据传输问题。在此基础上，该企业已经建设出了一条完全自动化的生产线，从而使维护洁净

室流程，捕捉和管理电子批次记录以及分析过程性能（根本原因分析）来及早确定问题并实施改进变得更

为方便容易。

在规则遵守方面，“制药4.0”也正在展现着更进一步的价值。为了对整个生产过程进行可视化监控、环

境监控、温度监测和化学监测，某制药企业安装了数字化传感器。虽然有关部门仍然要每半年开展一次人

工测试来审计和验证自动化报告，但合规情况报告之完全实现自动化的实现大大减轻了之前人工检测所需

要的昂贵成本。数字化不仅为该企业节约了资金（这些资金可用于其他投资），还可在某些参数超出规定

的容差时发出警报，触发早期干预， 大程度降低污染、配方错误和因此导致的停产。

同时，鉴于个性化制剂正在成为一种趋势，大众化定制对制药行业也变得日益重要。虽然个性化药品制造

在质量、批次稳定性、风险管理等方面提出了诸多问题，但能够以过去大批量生产的成本制造小批量的定

制化药品仍然在许多方面获益。目前，有一家药品企业就正在用镇痛复合液试验这种数字化工艺。

销售链中的数字集成（从经销商到药房和零售商，再到临床医生和患者）也为制药企业打击假冒伪劣产品

提供了更多的机会。一家仿制药生产企业发现，它的产品在几个国家出现了许多不同的伪造“版本”。于

是，该制造商引进了加密数字签名包装，使其能够在销售链上追踪正品，并让医疗机构能通过云端的安全

门户对产品进行验证。

上及供应链下至销售链的数字信息集成，也正在大大改进供需管理。一家供应大量疗法的制造商与某个地

区的所有医院建立了信息链，通过此信息链便可以收集所选择的几个科室的汇总匿名患者数据，并利用预

测分析技术改进产量规划。这一尝试已经展示出高度的准确性，并计划至2020年于该国内逐步推行。

中国

法国

德国

印度

波兰

俄罗斯

西班牙

瑞典

土耳其

英国

美国

21

从化学品到药品

供应链

制造

合规

配送

实时物联网信息将生产、供应链更准确地与基本需求和急症

需求相匹配，改进了预测与规划，减少浪费

自动化的警报和应急措施减少

了污染风险和配方错误

完全自动化的设施改进了

洁净室性能、增加了正常

运行时间

信息和预防性维护可将制

药企业的停机时间减少

30%到 40%

自动化减少了人为错

误和产品召回风险

通过大众化定制可以经济

地生产个性化药物

实时的数字化数据和自动

化警报确保问题得到尽早

解决，保护公司的声誉

将配送链和供应链连接到物联网可监控整个产品生命周期，

减少假冒伪造现象

22

保留所有权利。使用的所有商标为西门子或其他相关所有者所拥有。

西门子股份公司 2017 年发布

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更新于：2017 年 4 月（除非另有说明）

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