This study,rooted in digital ecosystem theory,employs a longitudinal multi-case study approach,selecting Weihai Baowei New Materials on the Uniorange platform,Guangshan Cement on the Tianxin platform,and Yuyao Lingke on the Geega platform as case examples.These platforms differ in terms of their types and technical characteristics,while the case companies vary in size and belong to different industry sectors,each exhibiting distinct advancements.As a result,these cases provide a comparative and dynamic framework for analyzing the internal processes through which industrial internet platforms empower participating manufacturing enterprises to achieve twin transitions.By integrating time-series analysis and case-based coding,this study outlines the stage-specific characteristics of industrial internet platforms in supporting platform-participatory manufacturing enterprises through their twin transition.It further identifies the action paths and process models associated with the digital-green coordination in each stage of platform use.
The findings suggest that the twin transition of platform-participatory manufacturing enterprises occurs in three distinct stages:(1) digital-green technology application,(2) digital-green collaborative advancement,and (3) digital-green symbiotic innovation.The level of digital-green synergy facilitated by industrial internet platforms plays a critical role in determining whether enterprises can progress to the next stage,creating a progressive relationship that evolves from initial,surface-level implementation to deeper,more integrated practices.Two key evolutionary paths are identified in the transition from Stage 1 to Stage 2:enhancing big data processing capabilities and strengthening supply chain cooperation.In the progression from Stage 2 to Stage 3,the paths include improving the platform's innovation and reconstruction capabilities,as well as enhancing its integration and innovation capabilities.At different stages,the digital transition manifests as a sequence of changes:from digital renovation to online networking,and ultimately to comprehensive intelligentization.Meanwhile,the green transition advances through a process of high-efficiency resource utilization,green process optimization,and organizational greening.Internally,the technological features of industrial internet platforms provide a foundation for enabling these transitions.Enterprises exhibit differential characteristics in their platform usage at various stages,leading to the formation of unique chaining capabilities that contribute to the development of a collaborative ecosystem.
This paper introduces a three-stage process model for the role of industrial internet platforms in empowering manufacturing enterprises for twin transition.It offers a new theoretical framework for understanding the dynamic nature of platform empowerment,shifting research from a one-size-fits-all approach to a more nuanced,stage-specific qualitative and quantitative evaluation.Additionally,it bridges the gap between technical structure perspectives and process-oriented views in digital platform ecosystem studies,highlighting the influence of platform application stages on enterprises’ chaining capabilities and the role of these capabilities in fostering ecological synergies.In addition,it proposes practical pathways for guiding the phased evolution of twin transitions,enriching the application of value co-creation theory in this field.Finally,the study suggests that platform-participatory enterprises should build their capabilities in phases,tailored to the specific stage of digital and green twin transition they are in; and platform companies should provide differentiated empowerment services based on the needs of enterprises at different stages.While the government should establish dedicated funds to support digital and green twin transitions,promote the implementation of industrial internet platforms across industries and regions,support the development of industrial data standards,and advocate for the open and unified protocols of industrial equipment and industrial software interfaces.
党的二十届三中全会提出,推动制造业高端化、智能化、绿色化发展,发展工业互联网。2024年8月,中央网信办等十部门印发《数字化绿色化协同转型发展实施指南》,明确提出推进数字化绿色化协同发展。作为数绿孪生转型关键的使能载体,工业互联网平台的价值定位与政策目标高度契合。从功能适配性看,工业互联网平台通过提供工业软件、数据等新型生产要素[1],能够加速制造企业全链条的数字化渗透。从目标指向性看,工业互联网平台驱动的定制化低碳解决方案[2],能够精准对接“降碳、减污、扩绿”的绿色化目标,助力企业破解转型中的技术与环保双重约束。当前,工业互联网平台正从技术工具升级为战略基础设施,企业是否积极融入平台,将直接影响企业数绿孪生转型的效果。因此,从平台参与者视角,探究我国制造企业如何利用工业互联网平台促进自身数绿孪生转型,既是推动政策落地的重要抓手,同时也极具现实意义。
企业数绿孪生转型是指在同时实施数字化与绿色化两大战略转型的过程中,企业通过优化配置数绿资源和协作共创,形成一种相辅相成、相互支撑的协同关系。学界正围绕 “数绿孪生转型”概念展开研究,《Technology in Society》于2022年开设专栏探讨数字化和绿色化之间的交互作用。但学者们多从国家和行业层面探究两者之间的关系[3-4],从企业层面展开的研究相对较少,关注的也是数字化转型与绿色化发展的单向作用和单一转型效应[5-6]。近期有学者开始研究企业层面数绿协同转型的测度[7],但多采用跨阶段通用指标,其指标设计尚未区分数绿孪生转型的阶段性目标。现有的测度方法,因缺乏对数字化与绿色化动态关系的刻画,难以揭示两者协同程度在不同阶段的变化,从而弱化了数绿孪生转型演进阶段差异性的分析。
工业互联网平台主体繁多且角色各异。现有的平台赋能企业研究主要从平台企业角度出发,揭示通过构建工业互联网平台实现自身数字化转型的机理[8-9]。观点包括:交互赋能(王节祥等,2024)、场景赋能[10]、数据赋能[11]等以及生态系统的构建(孙新波等,2023)。近年来,有学者开始侧重从平台参与者角度探索工业互联网平台对参与企业的赋能,如:如何利用平台赋能获得竞争优势[12],助推传统企业实现组织重构[13],促进企业商业模式创新[14]。但上述研究主要探究平台对参与企业数字化转型方面的赋能,对参与企业绿色化转型赋能的探讨相对较少。总体而言,参与型制造企业如何利用工业互联网平台赋能实现数绿孪生转型的机理仍不清晰。
综上所述,本研究将回答以下问题:①工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的过程;在平台赋能的不同阶段,参与型制造企业数绿孪生转型的协同关系特征呈现出哪些不同?②工业互联网平台如何赋能参与型制造企业的数绿孪生转型,其内在机理与路径是什么?
工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台[15]。在数字经济背景下,工业互联网平台凭借通用性、兼容性和扩展性的架构设计成为制造企业转型升级的赋能者。其赋能企业数字化主要体现在3个层面:业务层面,赋能业务集成化,将研发、生产、运维等工业业务过程进行抽象和建模,聚合企业核心业务流程[16];企业层面,推动生产组织形态从物理空间向数字空间转变[17],加速企业组织变革;生态系统层面,凭借其交互架构连接生态系统中的各利益相关者,驱动平台参与主体协作,实现各参与者和系统整体价值创造目标[18]。其赋能企业绿色化主要表现为2个方面:资源配置方面,利用平台技术有效地匹配和协调内外部绿色资源,助力企业绿色创新活动[19],帮助企业降低成本、节能减排;关系联结方面,通过联动协作与感知学习,推动实现绿色生产关系互联(郭波武等,2025)。
欧盟委员会于2022年提出数绿“孪生转型”理念,强调绿色化转型与数字化转型之间相互支持、协同促进的关系。本文中的“企业数绿孪生转型”是指数字化和绿色化转型两者之间动态互馈、协同共生的系统性转型,具体表现为:
(1)企业数字化促进企业绿色化转型。其一,数字化是企业减少碳排放的重要手段。企业数字化能够实时共享、精准匹配及智能决策,有效提升能源的使用效率、降低碳排放量和排放强度[20]。其二,企业数字化有力促进企业绿色创新。例如,Chen等[21]指出,数字技术为绿色产品设计、生产和服务提供更高效的解决方案,有效提升企业的可持续发展水平。其三,数字化转型可以推动企业运营活动的绿色升级和转型[22]。
(2)企业绿色化影响企业数字化转型。其一,企业绿色化牵引数字化转型升级的方向。在绿色化发展过程中,节能减排、绿色低碳与循环利用等目标对数字技术提出更高要求,也为数字技术的升级提供明确的方向指引[23]。其二,企业绿色化推动数字化转型进程。节能低碳技术与清洁能源的应用能够提升数字基础设施的绿色化水平,从而促进企业数字化转型(余菲菲等,2024)。其三,企业绿色化降低数字化转型成本。企业绿色技术创新能够助推企业实现绿色发展,有效减轻数字化转型过程中产生的增量成本[24]。
数字平台生态系统是指基于数字技术形成的平台生态系统,由核心企业主导,通过平台聚合利益相关者形成的一个相对松散的、扁平化的价值网络[25-26]。数字技术的可重编程性、数据均质性、去耦性和分布性使平台技术架构服从新的设计规则[27]。与一般平台生态系统不同,数字平台生态系统最大的特点是数字技术支撑。技术结构学派认为数字平台生态系统是一种可以帮助企业进行模块化生产的技术系统。Baldwin &Woodard[28]以及国内学者焦豪[29]都指出平台技术架构的独特之处不仅是模块化,还包含稳定的核心组件和可变的外围组件。这些离散的组件通过标准化的接口进行交互[30]。因此,本研究将结合技术结构学派对3个案例工业互联网平台模块化架构和标准化接口的一致性进行描述,并对其技术特征的差异性进行比较分析。
当前,学界对工业互联网平台分类体系尚未形成共识,现有的研究主要从位置层次和地理范围等维度进行划分[29-31];通过《工业互联网平台建设及推广指南》《工业互联网平台评价方法》等文件构建实践标准。基于理论与政策实践的整合分析,本研究按照功能类型、服务对象以及应用行业范围对工业互联网平台进行分类,可分为功能型平台、行业级平台和双跨级平台,并从每类平台中选择1家作为案例研究对象,基于数字平台生态系统理论,构建工业互联网平台赋能平台参与型制造企业数绿孪生转型的研究分析框架(见图1)。
图1 研究分析框架
Fig.1 Research analytical framework
工业互联网平台的生态效应并非仅由平台构建者的技术架构与治理规则决定,平台参与型制造企业的链合能力同样至关重要。平台参与型制造企业是指加入工业互联网平台并提供互补产品或服务的企业,其在不同平台应用阶段的链合能力存在差异,这种差异会影响其协同生态关系的构建,具体表现为协同主体与平台生态关系融合深度的不同。链合能力塑造是平台参与型制造企业依托平台实现数绿孪生转型的关键。不同平台应用阶段,平台参与型制造企业需动态调整技术适配、资源整合和生态构建3项核心能力,突破“被动互补者”角色局限,成长为生态主导者。链合能力持续升级助力平台参与型制造企业实现从单一技术协同到多边价值共生的生态关系跃迁,推动其数绿孪生转型阶段演进。因此,本研究引入时间维度,刻画工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的阶段特征,并结合工业互联网平台应用阶段的特点,对3个参与型制造企业案例在数绿孪生转型过程中的行为差异进行区分、归纳,以提炼工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的作用路径和过程模型。
综上所述,本研究旨在为平台参与型制造企业实现数绿孪生转型提供一个系统的、动态的全景路线图,清晰呈现“数绿技术应用—数绿合奏共进—数绿共生创新”的演进逻辑。
本研究采用纵向多案例研究方法,原因如下:①分析工业互联网平台如何赋能参与型制造企业实现数绿孪生转型的过程和内在机制,属于“如何”范式的理论问题,多案例研究方法能够清晰地对“如何”型问题进行解释[32]。②平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型动态演进特征要求通过多案例对比,系统解析不同阶段作用路径与演变规律,从而增强理论解释系统性和完整性(王倞等,2024)。③多案例研究通过跨案例比较能够提升关键构念识别效度,增强研究结论的普适性。同时引入过程研究范式[33],采用时序区间方法解构数绿孪生转型过程。通过锚定关键事件节点构建时间轴线,分析各阶段核心行动要素(曹裕等,2023)。此方法组合既能捕捉企业数绿孪生转型的动态复杂性,又可确保机制解析的时序逻辑与过程完整性。
根据工业和信息化部公布的2019—2023年《跨行业跨领域工业互联网平台名单》,选取其中3个差异化平台及其参与企业,分别为“橙色云—威海宝威新材料”“天信—光山水泥”“际嘉—余姚领克”。案例企业与平台的基本信息如表1、表2所示。案例选择基于以下原则:①代表性原则。所选平台均为国家级双跨平台,代表国内先进工业互联网平台的发展水平。同时,对应企业均为高新技术企业且获评省级绿色工厂,在数绿孪生转型实践中具有一定的行业先进性。②可对比性原则。所选平台类型与技术特征各不相同。同时,这3家案例企业规模不同,且来自不同的细分领域,有助于对比并动态分析工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的内在过程。③数据的可获得性。研究团队对案例企业进行调研访谈,对其基本情况与关键事件把握充足,并能结合公开资料形成完整证据链。
表1 三家案例企业基本概况
Table 1 Basic profiles of the three case companies
平台参与企业成立年份所在地区所属行业主营业务所属工业互联网平台企业规模威海宝威新材料2001山东石墨及碳素制品制造业高性能碳纤维复合材料研发和生产橙色云小型光山水泥 2007河南水泥制造业石灰岩开采利用、熟料水泥生产销售天信 中型余姚领克 2016浙江工程和技术研究和试验发展汽车零部件及配件制造与研发际嘉 大型
表2 三家工业互联网平台基本信息
Table 2 Basic information of the three industrial internet platforms
平台名称成立年份平台类型重点支撑行业平台技术特点功能定位模块化架构标准化接口橙色云2015功能型平台石化、化工、机械等协同研发型功能平台CRDE云研发系统、CDS云协同系统支持国标、机标、化工、船舶等标准天信 2018行业级平台水泥、煤焦化、电力、煤炭等面向建材行业高能耗领域型平台生产制造模块、质量管控模块、仓储物流模块、运营管理模块、节能减排模块支持能源、煤炭、非金属矿等标准际嘉 2020双跨级平台汽车、新能源电池、能源化工、有色金属等以汽车行业为主导的跨行业跨领域行业型平台制造协同模块、质量协同模块、仓储物流协同模块、采购协同模块支持国标、汽车、新能源电池等标准
数据收集过程遵循Yin[34]“三角验证”原则,涵盖一手访谈资料与二手数据资料:①一手访谈资料,利用研究团队所在高校商学院MBA中心和工硕中心的校友资源对接相关企业管理者,开展半结构化访谈(单次0.5~1小时),重点关注参与型制造企业如何利用工业互联网平台赋能数绿孪生转型的观点陈述。②二手数据资料,包括平台参与企业的官方网站新闻、第三方新闻报道、企业内部资料等。截至 2024年6月,数据收集情况及主要访谈内容如表3所示。
表3 数据收集情况
Table 3 Data collection
数据来源数据内容访谈对象文字转录内容(约)访谈时长(约)访谈主要内容一手访谈资料平台管理和运营团队橙色云2万字3小时·平台的发展历程·平台功能模块与系统通用性天信2万字3小时际嘉2.4万字4小时企业—平台合作项目负责人威海宝威新材料—橙色云3万字6小时·选择该平台原因·加入该平台的前期工作·平台推动企业数字化与绿色化转型的具体措施及成效·平台作用评价光山水泥—天信2.8万字6小时余姚领克—际嘉3.3万字7小时工厂/项目负责人宝威智能工厂1万字2小时·智能工厂/项目运营及成效无人值守项目1.3万字2小时领克宁波余姚工厂2万字3小时企业数字化模块负责人威海宝威新材料1.6万字3小时·企业数字化、绿色化的发展历程光山水泥1.5万字2小时余姚领克1.5万字2小时二手数据资料平台与企业官网资讯、微信公众号相关推文、网络新闻报道、企业内部资料、行业报告等
本研究使用 “一阶→二阶→聚合” 结构化数据分析方法对案例企业进行深层次结构的归纳[35]。具体步骤如下:首先,通过开放式编码形成一阶概念。研究团队成员遍阅原始资料,标记关键信息并手动编码。同时响应王凤彬和张雪(2022)提出的“加强编码的动态性和阶段性”呼吁,将时间线嵌入编码过程,识别关键时间点并单独编码,以便比较不同阶段变化。然后,归类、整合一阶概念,识别其关系和规律,形成二阶主题。最后,提炼二阶主题,形成聚合构念,建立构念之间的逻辑关系,如图2所示。结合数字平台生态系统理论,研究团队在数据、构念与文献之间反复对照与迭代,最终提炼形成数据结构图。初步形成理论模型后,研究团队多次邀请访谈对象以及相关领域的专家学者对其进行评估、完善。在案例分析部分,本文以三阶段为划分,分别呈现由一阶构念组成的具体数据结构与佐证来源(见表4~表9),揭示工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的阶段、过程和结果表现。
表4 数绿技术应用阶段内在逻辑的典型证据援引
Table 4 Typical evidence of the internal logic in the digital-green technology application stage
二阶主题一阶概念典型证据平台应用阶段特征数基构筑橙色云为威海宝威新材料智能工厂提供定制化的设计方案以及配套的设备选型、加工、装配、系统开发、现场安装调试等(A38)设备上云际嘉通过连接、镜像、融合、协同等特性支撑上层工业软件应用,为余姚领克工厂提供即插即用的设备连接能力(C02)链合能力塑造价值链活动连接能力光山水泥以建立矿山云服务为突破口,借助5G基站、AI算法等技术构建矿山管理一体化平台(B35)协同生态构造多环节连通威海宝威新材料智能工厂实现了自动排产、原料及半成品自主调度、质量实时检测等环节连接融通(A71)
图2 数据结构
Fig.2 Data structure
威海宝威新材料2001年成立,主营高性能碳纤维复合材料研发、生产和销售等。2021年,公司在橙色云平台发布碳纤维预浸布数字化车间建设需求,迈入智能制造新时代。光山水泥2007年成立,主营水泥生产、非煤矿山矿产资源开采等。2020年4月,天信平台无人值守项目实施小组入驻,公司开始实施数字化智能工厂战略。余姚领克2016年成立,是领克系列的智能制造4.0工厂。通过际嘉平台,余姚领克打造出一座高效率、高质量、节能环保数字化工厂。
纵观3个案例公司的数字化绿色化发展历程,总结发现工业互联网平台赋能其数绿孪生转型相继经历了“数绿技术应用”“数绿合奏共进”“数绿共生创新”3个阶段。虽然3个案例平台的定位与技术特征各不相同,但是企业参与工业互联网平台后,获得的数绿转型动力明显,为构建本文理论提供了实践证据。
在阶段一,平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型处于初级阶段,呈现出数字化与绿色化相互促进的特征,为后续深度融合奠定基础。具体而言,企业通过工业互联网平台将工业设备接入云端,利用大数据、物联网等技术优化能源管理、提升资源利用效率。同时,企业的绿色化需求推动数字技术创新升级,促使企业在数字化转型过程中融入绿色理念。2021年,威海宝威新材料的数字化车间通过人工智能与5G、大数据等技术融合,实现提质增效与碳减排。2020年,光山水泥研发无氨脱硝技术、投产固废协同处置项目,借助模型预测、最优化技术实现水泥生产智能控制与超低排放。2021年,余姚领克利用际嘉的IIoT、边缘计算、标识解析等技术,结合“光伏+储能”,通过算法精准降耗减排。
在阶段二,平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型呈现出数字化与绿色化双向融合的特征。具体而言,企业借助工业互联网平台将数智技术与绿色资源相互对接、高效配置,协同供应链上的各参与方主动挖掘环保低碳转型潜力并采取行动,促进自身节能减排、绿色低碳发展,实现供应链上企业数字化与绿色化转型的协同推进。2022年,威海宝威新材料在橙色云协助下,建立全流程智能化工厂,优化资源调配,降低碳排放。同年,光山水泥在天信指导下,打造5G智慧水泥工厂,联动上下游,实现精细化管理和节能减排。余姚领克的3个工厂车间实现100%自动化率,通过生态设计和有害物质管控等措施,构建产业链绿色制造体系。
在阶段三,平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型呈现出数字化与绿色化深度交融的特征。企业通过工业互联网平台协同创新和跨界资源整合,形成强大的产业协同效应,实现产业链企业间链式合作和跨行业跨领域的全方位合作,重塑产业生态,共创绿色价值,推动整个产业生态可持续发展。2023年,威海宝威新材料在5G智能工厂的基础上,全面实施绿色制造标准化提升工程,为产业链绿色转型树立标杆。2023年,光山水泥主办“5G赋能水泥·助力数字化绿色化转型发展推进会”,40家企业共同探讨水泥行业数字化绿色化转型共性问题。2024年,余姚领克通过际嘉构建新能源汽车产业生态链和数智供应链,沿上游高耗能流程行业赋能,推动整个产业链可持续发展。
3家案例企业数字化绿色化转型关键事件时间线及阶段划分如图3~图5所示。
图3 威海宝威新材料数字化绿色化转型阶段
Fig.3 Process of Weihai Baowei New Materials′ digital-green transition
图4 光山水泥数字化绿色化转型阶段
Fig.4 Process of Guangshan Cement′s digital-green transition
图5 余姚领克数字化绿色化转型阶段
Fig.5 Process of Yuyao Lingke′s digital-green transition
基于前述理论分析框架,本文从平台赋能的内在逻辑和外在成效两个方面,分阶段阐述工业互联网平台赋能企业数绿孪生转型的过程与机理。
4.1.1 平台赋能内在逻辑:物理接入打通价值链环节
在数绿技术应用的阶段,工业互联网平台的核心作用主要体现为数字基础设施的构建(数基构筑)和设备的云端接入(设备上云)。这些数字基础设施通过平台的边缘层接入平台,实现系统统一接口采集,灵活收集数据。例如,在威海宝威新材料智能工厂建立之初,橙色云就为其提供了定制化的设计方案以及配套的设备选型、加工、装配、系统开发、现场安装调试。数基构筑与设备上云使得物理组件能够顺利接入平台,而平台模块化架构的特性则确保了数字与物理组件的高效通信,从而实现工业生产资源要素灵活整合[36]。这一过程极大地增强了平台参与型制造企业的价值链活动连接能力,实现企业价值链的多环节连通与深度融合[13]。例如,光山水泥依托天信的AI算法、自动驾驶、无人机三维建模等先进技术,建立涵盖水泥供产销全流程一体化可视化管理系统。工业互联网平台促进企业内部协同,构建全流程互联的数字生态系统,推动数据驱动的数字化改造。其模块化架构助力绿色技术与工艺融合,提高资源利用效率,形成数字化与绿色化的良性循环。编码过程见表4。
4.1.2 平台赋能外在成效:数字化改造与资源利用高效化的互促
在工业互联网平台赋能数绿技术应用过程中,数字化与绿色化相互促进、协同发展。数字化转型助力节能、减排、降碳,绿色化发展则推动数字技术的创新与升级。具体而言,数字化改造显著提升生产制造的节能降耗能力。通过生产环节的可视化管理、大数据驱动的能源管理以及智能化设备运维,企业能够优化生产效率,提高资源配置能力,并减少生产过程中的浪费[37]。例如,威海宝威新材料完成智能化工厂改造后,其生产流程实现了自动排产、原料及半成品自主调度、质量实时检测、设备动态监控等高度集成,不仅显著提升生产效率,还实现节能减排。同时,资源利用的高效化也进一步推动人工智能、大数据等数字技术深度应用,促使企业采用绿色生产技术,加速数绿技术融合发展。以高污染高能耗的水泥行业为例,光山水泥针对生产复杂性与固废污染问题,融合篦冷机改造、脱硝技术与平台模型预测、最优控制技术,有效降低煤耗、电耗,减少污染物排放,同步提升生产效率与产品质量。编码过程见表5。
表5 数绿技术应用阶段外在成效的典型证据援引
Table 5 Typical evidences of the external outcomes in the digital-green technology application stage
二阶主题 一阶概念 典型证据数字化改造经营活动信息化借助5G基站、AI算法、电动矿卡、自动驾驶、无人机三维建模等“黑科技”,实现了生产“一张图管理”(B36)生产过程可视化数字化车间的生产数据可以通过工业物联网系统与终端设备进行交互,最终实现生产环节可视化(A81)管理决策敏捷化工程师通过远程查看故障工单看板就可以实时发现现场巡检人员发现的问题,及时响应,制定合理的检修计划(C185)资源利用高效化减污降碳增效基于大数据的能源管理,通过加强能源需求侧管理,实现能源动态分析及精确调度,从而降低能源消耗,减少污染物排放(B32)能源精准供应工厂接上卫星,几天前就拿到了台风数据并进行智能模拟,再根据实际调整温度、湿度、能耗、机器运转速度(A57)资源回收利用排放方面采用中水回用技术,中水回用率达到50%以上,冲压废料、包装废料实现100%回收(C187)
4.2.1 平台赋能内在逻辑:知识流动加速供应链协作
在数绿合奏共进阶段,工业互联网平台的应用特征主要体现为场景应用和知识交互。平台将制造企业实践积累的经验与知识转化为数据和模型,实现知识的固化与沉淀[38],通过开放功能接口,实现知识的复用,提升行业整体智能化水平。例如,橙色云为威海宝威打造的智能工厂,构建新材料行业的智能制造范式。同时,场景应用和知识交互特性,还能够吸引不同类型主体广泛参与其中的细分场景(朱国军等,2024)。这种广泛参与提升了平台参与型制造企业在供应链中的协同能力,有效推动平台上多元主体协作,优化供给侧知识整合,进而促进构建知识驱动型供应链多主体协同生态,实现供应链体系内的动态响应。例如,际嘉为余姚领克打造的数字化供应链协同平台,将排产响应时间从天级压缩至分钟级,产品全生命周期缩短33%,订单交付效率提升15%。借助工业互联网平台,平台参与型制造企业推动资源要素高效聚集,实现企业间的网络在线化,打造多主体协作生态。企业可通过多主体协作生态,突破资源利用的局限性,鼓励供应链各环节加强网络协同与知识流动,赋能整个生产流程的绿色创新[39],形成数字化与绿色化的协同效应。编码过程见表6。
表6 数绿合奏共进阶段内在逻辑的典型证据援引
Table 6 Typical evidences of the internal logic in the digital-green synergistic advancement stage
二阶主题一阶概念典型证据平台应用阶段特征场景应用以前仓储、配矿依赖人工,能耗居高不下,单台设备预警滞后导致全线停产,到如今智慧配煤、车产智能调度、设备远程诊断(B42)知识交互威海宝威新材料通过平台数据沉淀与生产闭环的持续学习优化,实现碳纤维全流程品控跃升(A32)链合能力塑造供应链主体协同能力际嘉平台为领克汽车余姚工厂搭建供应链控制塔模型,帮助其和链上企业实现采购、计划、库存、质量等环节的高效协同(C34)协同生态构造多主体协作光山水泥在天信平台指导下,同中国电信信阳分公司合作,全面开展信息化、智能化建设,打造5G+智慧水泥项目(B112)
4.2.2 平台赋能外在成效:网络在线化与流程绿色化的协同
在工业互联网平台赋能数绿合奏共进过程中,数字化与绿色化相互协同、齐头并进,共同推动供应链上企业协同创新与绿色转型。首先,这种协同关系体现为供应链信息与资源整合。企业通过网络在线化,有效缓解信息不对称问题,实现信息的实时共享、精准匹配和智能决策。这不仅为企业优化资源配置提供有力支持,还为降低碳排放量和排放强度创造条件[20]。例如,橙色云利用AI算法帮助威海宝威新材料将原料采购周期缩短30%,仓储物流成本降低20%。其次,数绿协同关系还体现为创新驱动。企业流程的绿色化促使企业主动寻求绿色技术的创新与应用,推动供应链上各方挖掘自身绿色转型的潜力并采取行动。例如,光山水泥通过天信与德国洪堡公司合作研发水泥生产线脱硝技术,在行业内率先实现超低排放。这种创新驱动的协同不仅激发链上企业的绿色技术创新,还推动供应链企业之间的合作研发,并形成收益共享机制,构建更加紧密、高效的协同网络。例如,余姚领克通过际嘉与山东魏桥、新疆众和等行业龙头企业,以关键共性技术、前沿引领技术、颠覆性技术创新为突破口,打造绿色低碳领域的行业标杆。编码过程见表7。
表7 数绿合奏共进阶段外在成效的典型证据援引
Table 7 Typical evidences of the external outcomes in the digital-green synergistic advancement stage
二阶主题一阶概念典型证据网络在线化供需精准匹配余姚领克采用的APS高级柔性排程系统,能够快速响应市场订单需求,制定最优的生产计划(C35)数据集成管理工厂内依托上万个传感器为链接,通过运用物联网、云数据库、5G等技术,让生产工业大数据纵向集成、无缝衔接(A16)决策动态优化借助智能算法,天信平台能够在多个爆堆之间进行优化计算,从而得出最优的配矿方案(B28)流程绿色化绿色防治升级对现有VOCs废气收集率、治理设施同步运行率和去除率开展排查,对达不到要求的收集、治理设施进行更换或升级改造(A99)绿色工艺创新从原燃材料源头加以控制,减少硫排放,对各条生产线增加了脱硫设备,并且引入热生料脱硫技术(B16)绿色管控体系工厂通过生态设计、选择无毒无害或低毒低害的绿色环保材料、建立较完善的汽车有害物质和可回收利用率管控体系(C55)
4.3.1 平台赋能内在逻辑:生态蝶变激活生态圈创新
在数绿共生创新阶段,平台应用特征表现为模型迭代和生态蜕变。工业互联网平台通过数据积累、算法优化和模型迭代,有效集成海量工业设备与系统数据,实现业务与资源的智能管理,并驱动应用和服务开放创新[38]。例如,威海宝威新材料智能工厂落地,呈现了全球领先的跨行业、跨领域、跨地域、跨组织的协同研发产业互联网新模式和新业态。模型迭代和生态蜕变通过海量工业数据的持续积累与算法优化,能够跨越不同的知识领域和技术边界,促使平台参与型制造企业塑造跨产业链融通创新能力。例如,光山水泥与华为共同研发的矿山云已经在7个矿区实现复制应用,并衍生出生产云、设备云等。平台参与型制造企业的跨产业链融通创新能力通过生态多主体之间的互动,拓宽视野并实现跨界创新,形成多领域共创的协同生态系统[40]。例如,际嘉帮助余姚领克打造的智能制造4.0标杆工厂,构建起新能源汽车产业生态链和数智供应链。多领域共创协同生态助力平台参与型制造企业加速数据价值向业务智能转化,实现生产管理智能化,还能跨越组织边界推进绿色低碳技术创新,使企业从被动响应转为主动创造,形成数字化与绿色化双轮驱动的共生效应。编码过程见表8。
表8 数绿共生创新阶段内在逻辑的典型证据援引
Table 8 Typical evidences of the internal logic in the digital-green symbiotic innovation stage
二阶主题一阶概念典型证据平台应用阶段特征模型迭代际嘉平台向内深挖工艺机理,沉淀机理模型,结合智能算法建立覆盖制造全过程的数字孪生系统和综合知识图谱(C28)生态蜕变天信平台与华为共同打造矿山云、生产云、设备云、物流云等“六朵云”,让光山水泥发生数字蝶变(B94)链合能力塑造跨产业链融通创新能力余姚基地落实的工业互联网平台项目基于行业Know-How沉淀,将汽车制造中的数据建模、AI优化、柔性生产能力标准化横向输出至纺织、家电等行业(C198)协同生态构造多领域共创威海宝威新材与海通胜行携手使激光导航AGV与5G技术率先合作应用,引领5G+智能制造新浪潮(A45)
4.3.2 平台赋能外在成效:全面智能化与组织绿色化的共生
在工业互联网平台赋能数绿共生创新过程中,数字化与绿色化相融共生、协同进化,共同推动产业生态主导型企业迈向可持续发展。这种共生关系体现为:其一,全面智能化为组织绿色化注入核心动能。企业通过全面智能化实现生产方式变革,内、外部资源全面互联互通,为组织绿色化提供数智化支持。例如,威海宝威新材料智能工厂以智能化信息系统为核心,对传统的生产组织模式和生产结构进行创新,使得生产效率提升200%,运营成本降低30.43%,单位产值能耗降低66.38%。其二,组织绿色化倒逼智能化纵深发展。企业通过构建绿色标准体系和绿色产业圈,不仅提高自身的绿色竞争力,还为智能化技术应用提供更广阔的空间。例如,光山水泥的“六朵云”实现水泥工艺配置的完全智能化,同时在环保方面实现超低排放,并着力打造花园式、智能化绿色建材园区。此外,际嘉助力余姚领克不断开发智能制造先进设备和技术,并沿着汽车产业上下游实现对链上有色金属、新能源电池、能源化工等跨行业赋能,全力构建产业绿色智造体系,实现智能化与绿色化深度融合。编码过程见表9。
表9 数绿共生创新阶段外在成效的典型证据援引
Table 9 Typical evidences of the external outcomes in the digital-green symbiotic innovation stage
二阶主题一阶概念典型证据全面智能化全面互联互通设备的温度、电流、生产品种、质量检验等生产数据统一汇聚到MES系统中,从生产执行到过程监控,再到产品出厂,全程实现互联互通(B60)智能决策支持通过集成人工智能、机器学习等新技术能力融合,支撑汽车产业链综合分析、全程追溯、精细运营与智能决策(C162)资源跨时空调配威海宝威新材料利用橙色云平台大脑团队,汇聚各行业工程师,通过CRDE云研发系统,实现跨时空、高效协同,为客户提供服务(A86)组织绿色化能碳管理平台搭建际嘉平台为余姚领克工厂搭建的能源智慧决策平台,能够对生产基地能耗设备数据进行采集、分析和优化(C80)全链绿色标准实施威海宝威新材料在5G智能工厂的基础上,全面实施绿色制造标准化提升工程(A101)绿色生态圈构建公司围绕水泥制造,延伸上下游产业链,建设集智能水泥制造项目、固废环保处置项目、现代物流项目等于一体的光山天瑞绿色建材产业园(B25)
基于上述案例分析,本文进一步探讨工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的过程模型,揭示不同阶段平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的内在机理,如图6所示。从过程演化视角看,工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型经历数绿技术应用、数绿合奏共进和数绿共生创新3个阶段。前一阶段的平台赋能企业数绿协同程度决定平台参与企业能否转型至下一阶段,形成由浅入深、层层递进的关系。而在不同阶段,工业互联网平台有效地促进平台参与型制造企业数绿孪生转型,数字化转型依次表现为数字化改造、网络在线化和全面智能化的变化过程,而绿色化转型则依次表现为资源利用高效化、流程绿色化和组织绿色化的演变过程。从内在机理看,工业互联网平台的技术特征为工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型提供技术基座。在不同阶段,平台参与型制造企业对工业互联网平台的应用呈现出差异化特征,进而形成各具特色的链合能力。这种差异化的应用特征和链合能力,逐步推动协同生态构建。
图6 工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型过程模型
Fig.6 Process model of industrial internet platform empowering participatory manufacturing enterprises in twin transition
通过3个案例分析,结合工业互联网平台赋能过程模型,本文归纳提炼出平台参与型制造企业数绿孪生转型3个阶段之间的依次演进路径,如图7所示。
图7 工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型路径
Fig.7 Twin transition path for industrial internet platform empowering participatory manufacturing companies
5.2.1 阶段一到阶段二的演进路径归纳
在阶段一,参与型制造企业集中利用单一数字技术(如物联网、云计算等)优化内部产品价值链环节。随着企业向阶段二发展,企业需融合多种数智化技术以满足更高的数字化和绿色化需求。从平台参与企业角度,阶段一到阶段二的演进主要包含两条路径。
(1)路径一:提升大数据处理能力,从单一数绿技术应用向工业大数据集成转变。首先,加强数据采集与整合能力。利用工业互联网平台的多源异构数据采集功能收集和处理全网络各个节点各种行为的数据,打破数据孤岛,形成统一、高质量的数据集。其次,充分利用平台提供的大数据分析工具和算法模型,推动数据要素深度参与企业管理决策。最后,提升数据存储与管理能力。依托平台采用分布式存储、云存储技术,确保数据安全稳定存储。
(2)路径二:加强供应链链式合作,从企业内部场景应用向供应链数绿化场景创新转变。首先,推动供应链协同创新,与上下游企业共同开展技术创新,强化数绿化场景应用。同时,与客户合作探索基于数据的按需生产、定制化生产等新模式,提升资源利用效率和产品附加值。其次,借助平台大数据分析与智能算法优化供应链资源配置,增强灵活性与响应速度。最后,加强供应链风险管理。实时监测供应商财务、物流等供应链风险因素,制定应对措施,保障供应链稳定运行。
5.2.2 阶段二到阶段三的演进路径归纳
在阶段二,工业互联网平台开放接口,促进行业资源聚集和知识流动,推动供应链上多主体知识共享与协作创新。进入阶段三,平台需发挥开放生态创新功能,帮助参与制造企业与多领域创新主体对接和资源共享,构建绿色创新生态,形成跨行业跨领域平台生态的产业绿色转型路径。从工业互联网平台角度,阶段二到阶段三的演进主要包含两条路径。
(1)路径一:提高平台创新重构能力,从平台场景模仿复用向平台生态迭代创新转变。首先,工业互联网平台构建方需强化平台的技术创新能力,深化与科研机构和高校合作,推动基础研究和关键技术产品攻关;持续优化架构设计,如采用微服务架构,灵活适应新技术集成应用,满足市场需求变化。其次,加强平台生态的开放合作,进一步开放接口和资源,吸引创新主体参与,提供开放API接口,让不同领域主体基于平台开发新应用服务;建立合作机制和激励政策,鼓励资源共享协同创新。
(2)路径二:提升平台融通创新能力,从供应链线性减碳合作向跨产业生态绿色创新转变。首先,需强化跨产业合作机制,建立灵活开放的机制,促进资源共享优势互补。组织跨产业创新论坛项目,鼓励制造业与能源、交通、金融等行业企业共探绿色创新解决方案。其次,推动数据驱动的协同创新,利用平台数据采集、整合、分析能力,为企业提供支持,挖掘跨产业数据并分析其中的绿色创新机会路径。最后,促进平台多主体开展融通创新活动,积极互动拓宽视野,跨越知识领域技术边界,形成多领域共创协同生态系统。平台企业需联合软硬件厂商、信息化服务商、第三方开发者等,共同探索数据、机理、知识沉淀转化路径,创新工业APP快速组装交付方式,打造应用孵化、升级、复用循环体系。
借鉴数字平台生态系统的技术结构派观点,本文深入探究工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的过程和机理,构建阶段性过程模型,揭示内在机理,并提出演化路径。
(1)基于多案例研究与时序区间方法,清晰地划分工业互联网平台赋能参与型制造企业数绿孪生转型的3个阶段:数绿技术应用、数绿合奏共进和数绿共生创新,并揭示阶段的演进规律,进一步丰富从数字化转型角度探讨工业互联网平台赋能效果的相关研究。该模型在动态视角下,深入阐释工业互联网平台从数绿技术工具化支持到数绿关系协同,再到数绿价值重构这种共生式创新的赋能演进规律,不仅为理解工业互联网平台赋能的动态过程提供新的理论框架,也为后续研究提供更为全面的分析维度,有助于推动企业数绿孪生转型研究从定量测度向动态、多阶段的定性与定量结合测度转变。
(2)本文揭示工业互联网平台不同应用阶段特征对参与型制造企业链合能力塑造的影响,以及链合能力塑造对平台生态协同关系构建的推动作用,有助于理解企业数绿孪生转型过程阶段的动态演进,并为整合“技术结构派”和“过程视角”的理论观点提供了新的视角。同时,该赋能机理强调平台参与型制造企业的链合能力塑造是触发不同阶段跃迁的关键因素。这一观点可为后续研究提供新的切入点,即从链合能力塑造的角度,深入探讨平台赋能与参与型制造企业转型之间的动态互动关系,进一步拓展数字平台生态系统赋能的理论边界。
(3)从实践层面,归纳提炼推动数绿孪生转型阶段演进的具体操作路径。从阶段一到阶段二,需要参与制造企业提升大数据处理能力,从单一数绿技术应用向工业大数据集成转变,同时加强供应链链式合作,从企业内部场景应用向供应链数绿化场景创新转变;从阶段二到阶段三,需要平台企业与平台中的其他主体共同提高平台创新重构能力,从平台场景模仿复用向平台生态迭代创新转变,提升平台融通创新能力,从供应链线性减碳合作向跨产业生态绿色创新转变。这一演化路径为平台参与型制造企业提供具体的实践建议,丰富了价值共创理论在数绿孪生转型领域的应用,并为从平台参与者能力提升角度探讨数绿孪生转型阶段跃升研究提供了参考。
6.2.1 管理启示
(1)平台参与型制造企业应充分考虑自身的数字化基础和规模差异,选择与自身工业设备和行业特征相适配的工业互联网平台,并分阶段建设其能力。在数绿技术应用阶段,优先评估平台技术兼容性,选用匹配的数字化工具,建立标准化数据采集、清洗及存储流程,构建覆盖设备层到管理层的实时数据中台,避免资源浪费。在数绿合奏共进阶段,依托平台开放接口与上下游共享生产排程、库存及物流数据,通过动态算法优化供应链能效。联合核心企业制定绿色采购标准,将碳排放纳入供应商考核,形成 “绿色竞合” 生态。在数绿共生创新阶段,联合平台内的能源、金融等异质主体,开发融合型商业模式,并设立生态创新基金,吸引外部开发者基于平台API开发定制化绿色应用。
(2)对平台企业而言,应根据不同阶段的参与企业需求,提供差异化赋能服务。在数绿技术应用阶段,重点提供技术支持与培训,帮助参与企业快速掌握平台工具的使用方法;在数绿合奏共进阶段,加强平台的协同功能建设,提供供应链管理、数据共享等工具,促进平台多主体间的合作与协同创新;在数绿共生创新阶段,鼓励平台内的创新活动,提供创新资源与技术支持,引导参与企业开展跨产业、跨领域的绿色创新项目。
6.2.2 政策建议
首先,设立数绿孪生转型专项扶持资金,通过财政补贴、税收优惠、低息贷款等方式,针对不同转型阶段的平台参与型制造企业实施差异化政策:支持处于数绿技术应用阶段企业购置工业互联网平台设备与软件工具;鼓励处于数绿合奏共进阶段企业开展供应链协同创新并提供项目资金;扶持处于数绿共生创新阶段企业开展跨产业、跨领域的绿色创新项目,给予研发补贴与税收减免。其次,推进工业互联网平台行业与区域落地,增强技术支撑能力,挖掘大规模应用场景。通过创新券、服务券等形式降低企业平台使用成本,引导制造企业融入平台生态,促进平台规模化发展。最后,支持制定工业数据标准,推动工业设备协议、工业软件接口协议等开放统一,打通企业接入平台及数据流通壁垒,为工业互联网平台健康可持续运营提供标准化支撑。
本文选取3家工业互联网平台及对应的3家参与型制造企业作为研究对象,由于案例多级编码方法的固有缺陷,结论的普适性受到一定的影响。未来可通过多时段跟踪式问卷调查获取数据,或采用准自然实验方法展开工业互联网平台对参与制造企业数绿孪生转型影响的数理统计分析,以提升结论的稳健性和普适性,使研究结果更加全面客观。此外,参与型制造企业在选择平台赋能路径时会受工业互联网平台类型及功能属性、企业自身数字化基础、规模大小和行业细分领域等多重因素影响。未来可进一步探究工业互联网平台赋能企业数绿孪生转型路径选择机制,运用fsQCA方法对前因要素及其联合效应展开研究。
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