在生产率停滞十年后，第四次工业革命（4IR）的到来预计将为全球制造业创造高达3.7万亿美元的价值。几年前，专家指出，与4IR相关的变革将以前所未有的速度推进，为真正拥抱这些变革的企业带来惊人成果。
然而，效益的指数式增长尚未到来——尽管所有企业都在努力采用技术，但制造业中大多数企业（约70%）仍陷于试点困境（技术试点长期持续，企业却没有迈出最后一步，将可行技术扩大应用）。积极大规模推广第四次工业革命技术的制造企业不到30%。
世界经济论坛与麦肯锡合作，在全球范围内寻找并评估“4IR生产灯塔”——这些场所代表了积极大规模部署4IR技术的最先进企业群体。我们将借助这些灯塔场所创建一个包容性的学习平台，力争使其成为先进制造领域新的首选体系，推动世界更接近于充分获取绝大部分效益。
第四次工业革命从根本上变革生产
大多数制造生产线看起来仍与10年、20年甚至30年前相差无几。操作员打卡上班，与同事和班组主管简短交谈，然后操作机器或工具8至12小时，再回家。视当天情况而定，机器可能会发生故障，需要维护或调整；生产线设置可能需要针对某种产品或生产批次进行修改；或者操作员可能需要暂时离岗，为生产线补充物料，或接受新操作规程的培训。
在经过4IR转型的制造场所——生产灯塔——情况已不再如此。
对于引领4IR技术采用、并愿意开展必要组织、运营和财务转型的场所而言，制造业已经发生变化。在这些场所，工作面貌和体验都略有不同。它们：
• 利用摄像头和可穿戴设备，方便人员进入建筑物、在公司商店结账，甚至接收紧急消息
• 围绕生产线和班次绩效展开讨论，参考显示实时指标的数字智能白板，并借助机器学习分析问题根本原因
• 实时并以数字方式监控机器状态，预测可能的故障点，并向相关人员发出提示
• 让生产机器从自身错误中学习，每隔几秒调整设置，以提升长期产出质量
• 使用混合现实工具诊断故障——通过“透视”机器找出问题根源，以标准化方式调整设置并接受培训
值得注意的是，上述大多数工具已在选定工厂实现规模化应用。我们的使命是找到这些工厂、向它们学习，并促进4IR技术的采用和推广。长远目标是通过全球4IR灯塔场所平台，重现几十年前丰田生产方式所带来的影响。当时，来自世界各地、各行各业的企业都会前往日本，学习丰田生产方式（TPS），然后回国部署这些最佳实践。
我们正在建设类似的平台。设想一个新的全球学习平台，旨在制造业社群中分享采用和推广4IR技术的最佳实践。
迄今约有30个场所响应了全球行动倡议：
对领先生产和制造企业的研究揭示了两个关键事实：1）多项技术同步大规模部署所产生的财务和运营影响十分显著；2）这些技术的部署成功因素因案例而异，但通常由技术和组织因素共同推动。文中重点介绍的三个案例，都以大胆创新的方式解决了制造业普遍存在的痛点。
4IR灯塔案例研究
下面介绍我们在寻找最先进制造灯塔过程中发现的三个突出案例。尽管每个案例聚焦一个具体情境，但在我们确定并走访的每个领先4IR生产场所，4IR都已真正融入其运营理念。这些场所明确了未来愿景，制定了实现愿景的路线图，并已部署多个（>5个）4IR应用案例。
1. 应对未知带来的恐惧——4IR变革管理的经验
一家总部位于法国、专注于能源管理和自动化的全球企业，正处于在全球约200个场所开展大规模数字化转型的初期阶段。为支持这项工作，该企业于2017年选定若干场所启动转型之旅，每个场所均设有专门项目团队，负责测试、试点和规模化部署，同时为组织其他部分制定路线图。转型约一年后，法国的一处场所已从14个成熟的4IR应用案例中获益，例如为操作员和维护工作提供增强现实、利用数据分析提升绩效并预防故障，以及使用自动驾驶车辆在组件即将耗尽时自动为生产线补充物料。
他们将成功归功于自己应对“未知带来的恐惧”的能力。法国的这处场所首先构建了未来工厂的数字模型，从而实现了这一点。操作员共同参与，逐砖逐块地创建当前工厂的数字副本，并在其上叠加4IR技术。在多场次的过程中，操作员戴上虚拟现实眼镜并手持遥控器，观看、思考并讨论工厂转型及其自身角色的变化。提出问题和表达担忧突然变得容易且为人接受——曾经难以捉摸的事物变得明了。
当技术开始在车间现场实际部署时，最大的障碍——观念转变——已经克服。
2. 即时修正质量——实时如何运用摄像头检测和机器学习
一家总部位于瑞士的数字解决方案公司，致力于通过智能应用前瞻性技术保持竞争力。多年来，该公司持续推进相关工作，其位于德国的一家工厂通过实施18个成熟的4IR应用案例，取得了更好的运营和财务成果。该工厂的做法包括：1）利用公司内部技术生态系统；2）组建专门的项目团队和专家队伍；3）只实施财务上可行且符合严格试点规程的技术。这家工厂自动化程度很高，已在使用自主研发的机器人，但面对不断变化的市场，仍受到显著的成本和产能限制。过去，工厂通常以较低的品种差异生产数百万件的大批量产品；如今，市场需求日益转向相反方向——批量更小、品种差异更大。该产品是微型断路器，消费者日常使用它，它也关系到消费者的生活，但除非发生故障，人们很少会想到它。它安装在住宅中，能够防止短路、过电流和过载，且不会给最终用户带来任何麻烦。质量至关重要。
该场所的专门4IR团队着手寻找并实施一种经济高效的技术，以支持对完美品质有严格要求的生产线。他们的解决方案是在整条生产线上部署标准摄像头，对组件进行质量扫描。鉴于生产特性（每六秒就完成一个新组件），速度至关重要。每次扫描后，数据都会反馈到机器学习算法中。这些算法由公司的整体技术能力设计，并结合该场所的测试经验，用于在生产批次进行期间调整生产线设置。这意味着，每一件后续生产的产品质量都会有所提升。具体而言，该场所的质量每天都能在当天结束时提高4%。整个过程流畅无阻，也让操作员能够转向附加值更高的工作。
3. 节省空间（和资金）——数字孪生的优势
第四次工业革命不仅有望提升传统产业的价值主张，还能创造全新的商业模式和机遇。对于一家总部位于美国的大型物流公司而言，这一点尤其明显。该公司已实施六个成熟的4IR应用案例（另有15个正在开发）。该公司投资了一家初创企业，后者在全新场地应用多项协同的4IR技术，旨在提供按需制造能力，让生产靠近最终消费者，并从单件起订。这种新商业模式回应了大规模定制等大趋势，以及缩短交货周期的需求。
这种新商业模式正在芝加哥的一处场所实施。该场所最初存放高价值备件的数字副本。大型工业企业通常会把这类零件存入库存，占用空间、资金和资源，收益却很有限——只是以防万一。如今，制造场所可以按需打印零件，并在靠近最终消费者的地方完成生产，从而让漫长的交货周期、被占用的资本以及零件或原始设备制造商停产等问题成为过去。长远目标是减少仅在美国就持有的价值1.8万亿美元的库存。
推动技术采用和推广
要以包容、全面的方式充分获取4IR的效益，我们还有很长的路要走。为此，整个生态系统中的技术采用和推广需要大幅改善。我们得到的关键经验是，每个获选灯塔场所都是通过同步实施多项技术，才达到这一地位
公共和私营部门的各类组织都指出，需要一个中立的学习平台，帮助制造业应对第四次工业革命的复杂转型历程。我们的目标是建立这样一个中立平台，提供有关制造业4IR技术的最佳技术和组织洞见，以加快效益实现。这样的平台还将促进企业与政府之间的协同行动和新型伙伴关系。
目前，研究人员正在考察灯塔候选场所，以建立供论坛成员借鉴的最佳实践库。预计将在论坛新领军者年会上正式授予灯塔称号。年会将于9月18日至20日在中国天津举行。
我们的搜寻工作将持续推进，直至2019年达沃斯会议期间，并继续寻找以下问题的答案：
• 世界上最先进的制造场所是什么样的？
• 还有哪些4IR技术已在今天得到广泛应用？
• 哪些组织架构和流程成功支持了4IR技术的采用和推广？
