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全球灯塔网络的演化研究与启发

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全球灯塔网络

“灯塔工厂”(Lighthouse Factory)是由世界经济论坛(World Economic Forum, WEF)与麦肯锡公司(McKinsey & Company)于2018年共同发起的一项全球倡议,其正式名称为“全球灯塔网络”(Global Lighthouse Network)。

这个项目旨在甄选和表彰那些在应用第四次工业革命技术(如人工智能、物联网、云计算、大数据、5G等)方面表现卓越的制造企业。这些工厂不仅实现了生产效率、敏捷性和可持续性的显著提升,还成功地将这些创新规模化,并为全球制造业的未来发展提供了可借鉴的范例。

简单来说:

  • • 发起方:世界经济论坛 (WEF) 和 麦肯锡公司 (McKinsey)。
  • • 目的:寻找并推广全球范围内在数字化、智能化转型方面最领先的制造工厂。
  • • 地位:“灯塔工厂”被誉为“世界上最先进的工厂”,是全球智能制造和工业4.0的典范。

截至2025年初,全球灯塔网络的成员已达到189家。其中,中国拥有数量最多的灯塔工厂,包括中信戴卡摩洛哥工厂(非洲首家)、GE医疗北京基地、青岛海信日立空调、蒙牛乳业银川工厂、工业富联深圳工厂等,这些企业因其在数字化转型和可持续发展方面的杰出成就而入选。

其他倡议与荣誉

除了由世界经济论坛(WEF)和麦肯锡公司(McKinsey)联合评选的“灯塔工厂”(Lighthouse Network)之外,国际上还有其他一些具有影响力的制造业和工业领域荣誉与认证,它们同样表彰在智能制造、卓越运营、可持续发展和创新方面的杰出成就。以下是一些知名的类似荣誉:

1. 德国工业4.0奖 (German Industry 4.0 Award)

  • • 主办方:德国联邦经济和气候保护部(BMWK)等。
  • • 简介:该奖项旨在表彰在工业4.0技术应用方面取得卓越成就的德国企业,特别是在数字化生产、智能工厂和价值链集成方面有突出表现的项目。它被视为德国本土对“工业4.0”实践的最高认可之一,具有很强的行业标杆意义。

2. 日本“未来工厂奖” (Future Factory Award)

  • • 主办方:日本经济产业省(METI)及相关行业协会。
  • • 简介:该奖项旨在发掘和推广在生产现场应用物联网(IoT)、人工智能(AI)、机器人等先进技术,实现生产效率、灵活性和质量显著提升的先进制造案例。它鼓励企业展示其在“互联工厂”和“超智能社会”(Society 5.0)愿景下的创新实践。

3. 美国制造业创新研究所 (Manufacturing USA Institutes) 认证与项目

  • • 主办方:美国政府资助的多个制造业创新研究所,如“数字化制造与设计创新研究所”(MxD)、“先进复合材料制造创新研究所”(IACMI)等。
  • • 简介:虽然不是一个单一的“奖项”,但参与并成功完成这些研究所的前沿项目,或获得其技术认证,被视为美国制造业在特定技术领域(如增材制造、数字孪生、网络安全等)领先的标志。这些项目促进了产学研合作和先进技术的商业化。

4. 欧盟“未来工厂” (Factories of the Future, FoF) 计划

  • • 主办方:欧盟委员会(European Commission)。
  • • 简介:这是欧盟“地平线2020”(Horizon 2020)研究与创新框架计划下的一个重要组成部分。它通过资助研发项目,支持欧洲企业开发和部署下一代制造技术。成功获得FoF项目资助并取得显著成果的企业,其技术和实践被视为欧洲智能制造的典范。

5. ISO 50001 能源管理体系认证

  • • 主办方:国际标准化组织(ISO)。
  • • 简介:虽然这是一个管理体系认证而非“奖项”,但在全球范围内,获得ISO 50001认证是企业能源管理能力和可持续发展承诺的重要标志。许多“灯塔工厂”也同时是ISO 50001的认证持有者,它在衡量工厂的绿色和可持续运营方面具有极高的权威性。

6. 全球可持续发展奖 (Global Sustainability Awards)

  • • 主办方:各类国际组织和媒体,如《金融时报》的“变革商业奖”(FT Change the World)、道琼斯可持续发展指数(DJSI)等。
  • • 简介:这些奖项和指数虽然覆盖范围更广,但会特别表彰在环境、社会和治理(ESG)方面表现卓越的工业企业。对于制造业而言,这代表了其在绿色制造、循环经济和负责任生产方面的全球领导地位。

总结

与“灯塔工厂”类似,这些荣誉和认证都旨在树立行业标杆,推动技术进步和产业转型。它们各有侧重:

  • • “灯塔工厂” 强调第四次工业革命技术的大规模应用和端到端价值链转型。
  • • 德国工业4.0奖 和 日本未来工厂奖 更侧重于本国战略框架下的技术创新和实践。
  • • 欧盟“未来工厂” 和 美国Manufacturing USA 侧重于通过公共资金支持研发和创新。
  • • ISO 50001 和 全球可持续发展奖 则更专注于可持续发展和能源效率。

获得这些国际认可,不仅是企业实力的体现,也为其在全球市场中赢得了声誉和竞争优势。

需要说明的是,部分奖项(如德国工业4.0奖、日本未来工厂奖)的具体评分细则可能不完全对外公开,但其核心标准和方向是明确的。

国际上具有影响力的制造业相关荣誉与认证 渊源

以下表格形式是国际上具有影响力的制造业相关荣誉与认证,涵盖其主办方、起源背景、评选/认证重点、国际影响力等关键信息,帮助您全面了解它们的渊源与定位。

荣誉/认证名称      
主办方/发起机构      
起源国家/地区      
创立时间      
核心目标与评选重点      
国际影响力与特点      
灯塔工厂 (Lighthouse Factory)
世界经济论坛 (WEF) 与 麦肯锡公司 (McKinsey) 联合评选      
国际合作项目      
2018年      
评选在第四次工业革命技术(AI、IoT、大数据、机器人等)方面实现大规模应用,并在生产效率、可持续性、供应链韧性等方面取得显著成效的“端到端”数字化转型标杆工厂。      
全球最具影响力的智能制造标杆体系之一。被誉为“世界上最先进的工厂”,代表制造业数字化转型的最高水平。入选工厂被视为行业灯塔,引领全球制造升级。      
德国工业4.0奖 (German Industry 4.0 Award)
德国联邦经济和气候保护部 (BMWK)、VDI(德国工程师协会)等      
德国      
2010年代中期(随“工业4.0”国家战略推进)      
表彰在“工业4.0”理念下,成功实施数字化生产、智能工厂、柔性制造、人机协作等创新项目的德国企业。强调技术集成与实际效益。      
德国本土最高级别的工业数字化奖项之一,体现德国制造在自动化与数字化融合方面的领导地位。对欧洲制造业有重要示范作用。      
日本“未来工厂奖” (Future Factory Award)
日本经济产业省 (METI)、日本机器人工业会 (JARA) 等      
日本      
2010年代后期(配合“Society 5.0”战略)      
奖励在生产现场应用IoT、AI、机器人、数字孪生等技术,显著提升生产效率、质量、灵活性和劳动生产率的先进制造案例。强调“互联工厂”和以人为本的智能化。      
日本制造业转型升级的重要风向标,体现日本在精益制造基础上融合智能化的独特路径。在亚洲制造业中具有广泛影响力。      
欧盟“未来工厂”计划 (Factories of the Future, FoF)
欧盟委员会 (European Commission)      
欧盟      
2010年启动(“地平线2020”计划下)      
通过资助研发项目,推动欧洲制造业在智能制造、绿色制造、先进材料、人机协作等方面的技术创新与产业化。支持跨企业、跨国界合作。      
欧洲制造业创新的核心平台,虽非直接“颁奖”,但获得FoF资助的项目代表欧洲最前沿的制造技术方向,具有高度权威性和技术引领性。      
美国制造业创新研究所 (Manufacturing USA Institutes)
美国联邦政府(多部门联合资助)      
美国      
2012年启动(原“国家制造创新网络”)      
建立专注于特定先进制造技术领域的研究所(如MxD数字制造、LIFT轻量化、AI-ME人工智能制造等),推动技术从实验室走向产业应用。强调产学研协同与技术转化。      
美国维持制造业技术领先地位的战略举措。参与或主导这些研究所的企业被视为美国先进制造的“国家队”,在增材制造、数字孪生等领域具有全球影响力。      
ISO 50001 能源管理体系认证
国际标准化组织 (ISO)      
国际标准      
2011年发布      
提供一个框架,帮助组织建立系统化的能源管理流程,持续提高能源绩效(如降低能耗、减少碳排放)。是管理体系认证,非竞争性奖项。      
全球公认的能源管理权威标准,被100多个国家采用。是企业绿色制造和可持续发展能力的“通行证”,常作为其他奖项(如灯塔工厂)的评估基础。      
道琼斯可持续发展指数 (DJSI)
标普全球 (S&P Global)      
国际评级      
1999年      
评估全球大型上市企业在环境、社会和治理 (ESG) 方面的综合表现。制造业企业若入选,表明其在绿色生产、供应链责任、创新管理等方面达到世界一流水平。      
全球投资界最权威的ESG指数之一,直接影响企业融资与品牌形象。入选DJSI是企业可持续发展领导力的重要标志。      

总结说明

  • • 共同目标:这些荣誉均旨在推动制造业向更智能、更高效、更绿色、更具韧性的方向发展。
  • • 地域特色
    • • 德国侧重“工业4.0”的技术集成与工程化;
    • • 日本强调“Society 5.0”下的人机协同与精益智能化;
    • • 美国注重前沿技术研发与商业化
    • • 欧盟强调跨国合作与可持续创新
    • • WEF“灯塔工厂”则提供了一个全球统一的卓越制造标杆
  • • 类型差异:既有竞争性奖项(如德国、日本奖项),也有项目资助机制(如欧盟FoF、美国Manufacturing USA),还有国际标准认证(如ISO 50001)和商业评级指数(如DJSI)。

这些体系共同构成了全球制造业卓越评价的多元图景,企业获得其中任一认可,都意味着其在特定领域达到了国际先进水平。

国际主要制造业荣誉评选标准详解

荣誉/认证名称      
核心评选/认证标准      
灯塔工厂 (Lighthouse Factory)1. 技术应用深度与广度      
:      
• 大规模应用第四次工业革命技术(AI、IoT、大数据分析、云计算、机器人、增材制造、数字孪生等)。      
• 技术不仅用于单点优化,而是贯穿研发、采购、生产、物流、销售等端到端价值链。      
     
2. 业务影响与可量化成果:      
• 在生产效率(如OEE提升)、质量(如缺陷率降低)、可持续性(如能耗、碳排放减少)、供应链韧性(如库存周转、交付周期)等方面有显著、可量化的提升。      
• 通常要求有具体数据支撑(如成本降低20%,产量提升30%)。      
     
3. 创新性与变革性:      
• 实践具有行业开创性,能够为其他企业带来启发。      
• 实现了根本性的业务模式或运营模式变革,而非渐进式改进。      
     
4. 可扩展性与复 制性:      
• 成功经验具备在企业内部或其他工厂大规模复 制和推广的潜力。      
德国工业4.0奖 (German Industry 4.0 Award)1. 工业4.0技术集成      
:      
• 成功集成传感器、工业互联网平台、MES/ERP系统、自动化设备等,实现生产数据的实时采集与分析。      
• 实现了高度的柔性制造个性化定制能力。      
     
2. 人机协作与工作设计:      
• 关注新技术对员工的影响,优化人机协作流程,提升员工技能与工作满意度。      
• 体现“以人为本”的数字化转型理念。      
     
3. 经济效益与创新价值:      
• 项目带来显著的成本节约、效率提升或新业务模式。      
• 在智能制造解决方案上有独特的创新点。      
     
4. 可持续性与未来适应性:      
• 考虑能源效率、资源利用和环境影响。      
• 系统设计具备应对未来市场需求变化的适应性。      
日本“未来工厂奖” (Future Factory Award)1. 现场智能化 (Monozukuri Innovation)      
:      
• 在生产现场(车间)有效应用IoT、AI、机器人等技术,解决实际生产痛点(如预测性维护、智能质检、自动化排产)。      
• 强调“现场主义”,技术应用必须扎根于生产一线。      
     
2. 生产力与质量提升:      
• 显著提升劳动生产率、设备综合效率(OEE)和产品质量稳定性。      
• 通过数据驱动决策,减少浪费和返工。      
     
3. 人与技术的融合:      
• 技术应用旨在辅助和赋能员工,而非简单替代。      
• 提升员工的数字技能和问题解决能力。      
     
4. 案例的可推广性:      
• 项目成果具有在企业内部或其他同类工厂复 制和推广的价值。      
欧盟“未来工厂”计划 (FoF)1. 技术前沿性与创新性      
:      
• 项目聚焦于智能制造、绿色制造、先进材料、人机交互等前沿技术领域。      
• 具有明确的技术突破目标。      
     
2. 跨领域与跨机构合作:      
• 要求由企业、大学、研究机构等多方组成的联盟共同申请和执行项目。      
• 强调知识转移和技术扩散。      
     
3. 经济与社会影响:      
• 项目成果需具备商业化潜力,能创造新的市场或就业机会。      
• 符合欧盟的可持续发展数字化转型战略目标。      
     
4. 预算与执行能力:      
• 有合理的项目预算和明确的里程碑计划。      
• 团队具备强大的研发和项目管理能力。      
美国制造业创新研究所 (Manufacturing USA)1. 技术领域聚焦      
:      
• 项目必须符合特定研究所的技术使命(如MxD聚焦数字制造,LIFT聚焦轻量化材料)。      
     
2. 共同投资与产业参与:      
• 要求申请方提供配套资金(通常与政府资助匹配)。      
• 项目需有多家企业(尤其是中小企业)参与,确保技术能惠及整个产业生态。      
     
3. 加速技术转化:      
• 目标是将实验室技术快速转化为可产业化的解决方案。      
• 有明确的知识产权(IP)管理和技术转移计划。      
     
4. 劳动力发展:      
• 项目需包含技能培训内容,为新技术应用培养合格人才。      
ISO 50001 能源管理体系认证1. 体系建立与运行      
:      
• 建立符合ISO 50001标准的能源管理体系(EnMS),覆盖所有主要能源使用环节。      
     
2. 能源评审与基准:      
• 进行全面的能源评审,识别主要能源使用(SEU)和改进机会。      
• 设立能源基准和能源绩效参数(EnPI)。      
     
3. 目标、指标与改进:      
• 制定具体的能源绩效目标和指标。      
• 实施能源管理方案,持续改进能源绩效。      
     
4. 合规性与管理评审:      
• 确保符合相关法律法规和其他要求。      
• 定期进行内部审核和管理评审,确保体系有效运行。      
道琼斯可持续发展指数 (DJSI)1. 环境维度 (Environmental Pillar)      
:      
• 气候变化策略:温室气体排放管理、可再生能源使用、碳足迹披露。      
• 环境报告:透明度和完整性。      
• 材料使用:资源效率、循环经济实践。      
• 水相关风险:水资源管理。      
     
2. 社会维度 (Social Pillar):      
• 人力资本发展:员工培训、健康与安全、多样性与包容性。      
• 供应链管理:负责任采购、供应商审核。      
• 客户隐私与数据安全。      
• 产品责任:质量安全、生命周期管理。      
     
3. 治理维度 (Governance Pillar):      
• 公司治理:董事会结构、高管薪酬、反腐 败。      
• 风险与危机管理。      
• 财务透明度。      
     
4. 经济维度 (Economic Pillar):      
• 创新管理:研发投入、知识产权、数字化转型。      
• 固定资产管理:运营效率、资产利用率。      
     
• 评分方法:采用企业可持续发展评估 (CSA) 问卷,由标普全球分析师根据企业披露的信息进行打分,行业排名前列者入选。      

总结

这些荣誉的评选标准虽然各有侧重,但都体现了现代制造业发展的核心趋势:

  • • 技术驱动:AI、IoT、大数据等数字技术的深度应用是共性要求。
  • • 效益为王:无论是效率、质量、成本还是可持续性,都强调可量化的实际成果
  • • 系统思维:从单点优化走向端到端价值链的协同与变革。
  • • 以人为本:关注技术对员工的影响,强调技能提升和人机协作。
  • • 可持续发展:环境、社会和治理(ESG)表现日益成为硬性指标。

企业若想冲击这些荣誉,需在技术创新、管理变革、数据治理和可持续发展等方面进行系统性规划和长期投入。

灯塔工厂 (Lighthouse Factory)白 皮书

根据现有信息,世界经济论坛(WEF)的“灯塔工厂”项目并非每年都会发布白皮 书,但会在关键节点或基于深入研究后,定期发布重要的研究报告或白 皮书,总结和分享灯塔工厂网络的经验与洞见。

例如,根据知识库中2025年6月27日腾讯网的报道,在当年的夏季达沃斯论坛上,世界经济论坛就发布了《全球灯塔网络:转变思维模式,加速数字化转型》白 皮书的中文版。这份白 皮书聚焦于36家新晋“灯塔工厂”的核心经验。

灯塔工厂相关白皮 书的主要目的

这类白皮 书的核心目的远不止于公布名单,而是旨在将领先企业的成功经验转化为可复 制的行业知识,推动全球制造业的整体转型。具体来说,其主要目的包括:

  1. 1. 提炼可复 制的转型框架:    
    白皮 书的核心是解构“灯塔工厂”的成功密码。它会系统性地分析这些标杆工厂在技术应用、组织变革、人才管理、可持续发展等方面的具体实践,提炼出一套可借鉴、可落地的转型方法论和最佳实践。这有助于解决许多企业在数字化转型中面临的“试点成功,推广失败”的困境。
  2. 2. 构建“灯塔操作系统”:    
    正如报道中提到的“灯塔操作系统”,白皮 书旨在将分散的、个案式的成功经验,整合成一个结构化的“操作系统”或知识框架。这个框架可以帮助其他企业(尤其是中小企业)理解转型的路径、关键步骤和所需资源,降低数字化转型的试错成本和门槛。
  3. 3. 促进全球知识共享与协作:    
    “灯塔工厂”网络本身就是一个全球性的知识共享社区。白皮 书是其知识输出的重要载体,旨在打破信息壁垒,让领先经验惠及更广泛的制造业企业。通过公开分享,鼓励企业间的学习、互鉴和合作,加速第四次工业革命技术的普及。
  4. 4. 指明未来趋势与方向:    
    白 皮书通常会基于对全球灯塔工厂网络的深度分析,揭示制造业数字化转型的最新趋势。例如,知识库中提到,白 皮书可能分析AI技术的应用比例(如79%的灯塔工厂已应用AI)、生成式AI(GenAI)的探索情况,以及可持续发展方面的进展。这为全球企业提供了前瞻性的战略指引。
  5. 5. 倡导系统性思维模式转变:    
    报道中强调了“转变思维模式”。白 皮书不仅提供技术方案,更致力于推动企业领导者和管理者在认知层面的变革。它强调数字化转型是“技术+人才+治理+生态”的系统工程,需要从追求单点效率提升,转向构建端到端的韧性、智能和可持续的制造体系。

总结来说,灯塔工厂的白皮 书是其项目价值的集中体现。它超越了简单的“评奖”性质,致力于将“灯塔”所代表的先进经验,转化为照亮整个制造业前行道路的“地图”和“工具箱”,其最终目的是加速全球制造业向更智能、更高效、更可持续的未来迈进。

“灯塔工厂”项目自2018年启动以来,其核心综合报告的数量并不多。世界经济论坛(WEF)与麦肯锡公司(McKinsey)通常在项目关键节点发布深度报告,而非每年发布。

根据公开记录和官方发布渠道,以下是所有可公开获取的、由WEF和McKinsey联合发布的关于“全球灯塔网络”(Global Lighthouse Network)的核心报告的中英文版本地址。

灯塔工厂核心报告合集(2018 - 2023)

1. 《全球灯塔网络:重构运营模式,释放增长潜能》

  • • 发布年份2019年
  • • 意义: 这是灯塔工厂项目启动后的首份综合性深度报告,首次系统定义了“灯塔工厂”的概念、标准和早期成功案例。
  • • 英文版地址:    
    https://www3.weforum.org/docs/WEF_The_Global_Lighthouse_Network_2019.pdf
  • • 中文版地址:    
    世界经济论坛中文官网通常会存档重要报告。请访问:    
    https://cn.weforum.org/reports    
    在搜索框中输入“全球灯塔网络”或“重构运营模式”,查找2019年左右发布的同名报告。    
    (注:WEF中文站有时会将报告归类在“先进制造”或“第四次工业革命”主题下。)

2. 《全球灯塔网络:重设运营与价值链》

3. 《全球灯塔网络:利用第四次工业革命技术重塑供应链》

  • • 发布年份2023年
  • • 意义: 这是目前最新的一份综合报告,聚焦于如何利用AI、IoT等技术增强供应链的韧性、敏捷性和可持续性。2025年夏季达沃斯论坛上发布的白 皮书很可能是基于此报告的更新或解读。
  • • 英文版地址:    
    https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1757430602604_byxlh2.pdf
  • • 中文版地址:    
    访问 WEF 中文官网:    
    https://cn.weforum.org/reports    
    搜索“利用第四次工业革命技术重塑供应链”或“2023 全球灯塔网络”。    
    (注:根据2025年6月报道,WEF在夏季达沃斯发布了更新版中文白 皮书,标题为《转变思维模式,加速数字化转型》,您可在该页面查找此最新标题的报告。)

提示:中文版报告通常由世界经济论坛与合作伙伴(如中国工业互联网研究院、腾讯等)联合发布,因此在腾讯、财新网、第一财经等中国主流财经和科技媒体上搜索报告标题,也常能找到可下载的PDF链接或深度解读文章。

企业价值推广的借力借势

每年新入选的“灯塔工厂”名单,其发布主要通过世界经济论坛(WEF)的官方渠道进行,同时会借助全球主流媒体和合作伙伴进行广泛传播。整个发布过程是一个结合了权威发布、深度解读和全球推广的系统性动作。

具体来说,企业是通过以下几种方式被正式公布和传播的:

1. 世界经济论坛(WEF)官方渠道(最权威来源)

这是名单发布的核心和源头

  • • 官方网站发布
  • • 官方社交媒体
    • • WEF会通过其Twitter (X)、LinkedIn、Facebook等官方账号同步发布消息,并@新入选的企业。
    • • 这种方式传播速度快,互动性强,能迅速在全球商界和政界引发关注。
  • • 官方报告与白 皮书
    • • 在发布综合白皮 书的年份(如2019, 2021, 2023),新入选的工厂会作为核心案例被详细分析和收录。
    • • 即使在非白皮 书年,WEF也可能发布简短的洞察报告或信息图(Infographic),总结当年入选工厂的行业分布、技术应用趋势等。

📰 2. 全球主流财经与科技媒体(广泛传播)

WEF的发布会立即被全球顶级媒体转载和深度报道,这是企业获得公众认知度和品牌声誉的关键途径。

  • • 国际媒体
    • • 如 Bloomberg(彭博社)Reuters(路透社)Financial Times(金融时报) 等,会从全球经济和产业趋势的角度进行报道。
  • • 中国主流媒体
    • • 如您知识库中提到的 新浪科技财联社IT之家腾讯网 等,会第一时间发布中文报道,详细介绍中国入选企业的具体情况,引发国内关注。
    • • 这些报道通常包含企业高管的引言、技术细节和经济效益数据,具有很强的说服力。

3. 合作伙伴与研究机构(深度解读)

“灯塔工厂”项目由WEF与麦肯锡公司(McKinsey & Company) 联合发起,麦肯锡在发布中扮演着关键角色。

  • • 联合发布:新闻稿和报告通常由WEF和麦肯锡联合署名发布,体现了学术与产业研究的结合。
  • • 专家解读:麦肯锡的合伙人和行业专家会接受媒体采访,对入选名单进行深度解读,分析背后的技术趋势(如AI、可持续制造)和商业价值。
  • • 案例研究:麦肯锡官网会发布对个别“灯塔工厂”的深度案例研究(Case Study),详细拆解其转型路径,这些内容极具参考价值。

4. 入选企业自身的官方发布(品牌宣传)

对于入选企业而言,这是极高的荣誉,因此会进行大规模的自我宣传

  • • 企业官网与新闻稿:企业会在官网首页发布新闻,宣布这一成就。
  • • 社交媒体宣传:通过企业官方的微 信公众 号、微博、LinkedIn等平台发布喜讯,配以“灯塔工厂”的官方Logo和证书图片。
  • • 高管发声:企业CEO或相关高管会发表讲话或撰写文章,分享入选经验,提升企业形象。

5. 行业组织与政府机构(区域性推广)

  • • 行业协会:如中国的工业互联网产业联盟(AII)、德国的工业4.0平台等,会转发消息,表彰本国/本行业的优秀企业。
  • • 政府机构:地方政府(如深圳、青岛等)会将本地企业入选“灯塔工厂”作为区域制造业实力的证明,在官方渠道进行宣传,以吸引投资和人才。

总结:一个“自上而下”的全球传播网络

新入选“灯塔工厂”的企业是通过一个多层级、多渠道的传播网络被公布的:

  1. 1. 源头:WEF官方发布(新闻稿 + 社交媒体)。
  2. 2. 放大:全球主流媒体(财经、科技类)进行广泛报道。
  3. 3. 深化:麦肯锡等合作伙伴提供深度分析和案例研究。
  4. 4. 扩散:入选企业自身、行业协会和政府机构进行二次传播和品牌宣传。

这个过程确保了“灯塔工厂”的荣誉不仅是一个名单,更成为全球制造业转型升级的风向标和最佳实践的标杆

灯塔工厂主要被分为以下三类

根据世界经济论坛(WEF)与麦肯锡公司(McKinsey)对“全球灯塔网络”(Global Lighthouse Network)的官方分类,灯塔工厂主要被分为以下三类:

  1. 1. “灯塔工厂” (Lighthouse):在规模化应用第四次工业革命技术方面表现卓越的制造工厂。
  2. 2. “端到端灯塔” (End-to-End Lighthouse):不仅工厂内部实现数字化,更将技术应用延伸到端到端价值链(从需求预测、供应链、生产到物流和客户服务)。
  3. 3. “可持续灯塔” (Sustainability Lighthouse):在数字化转型的同时,在可持续发展方面(如减碳、节能、循环经济)取得显著成效的工厂。

截至2025年初,全球“灯塔工厂”完整名单(按类别分类)

说明

  • • 名单基于公开 信息(截至2024年底评选结果),包含中国及全球主要灯塔工厂。
  • • “可持续灯塔”是2022年新增的类别,部分工厂同时属于多个类别。
  • • WEF官网会动态更新名单,最新信息可访问:https://www.weforum.org/communities/global-lighthouse-network

一、“灯塔工厂” (Lighthouse)

(规模化应用4IR技术,实现生产效率与敏捷性提升)

国家/地区      
企业名称      
所属行业      
备注      
中国      
宁德时代(溧阳)      
电池制造      
全球最大动力电池制造商      
中国      
富士康(深圳)      
电子制造      
首批灯塔工厂之一      
中国      
海尔(青岛)      
家电制造      
首个获认证的“灯塔工厂”      
中国      
海尔(天津)      
家电制造      
第二家灯塔工厂      
中国      
海尔(郑州)      
家电制造      
第三家灯塔工厂      
中国      
海尔(沈阳)      
工业装备      
卡奥斯COSMOPlat平台      
中国      
联宝科技(合肥)      
笔记本电脑制造      
联想旗下最大PC工厂      
中国      
三一重工(长沙)      
工程机械      
“灯塔之光”标杆      
中国      
爱尔康(里斯顿,美国)      
医疗设备      
-      
德国      
西门子(安贝格)      
工业自动化      
工业4.0标杆      
德国      
宝马(雷根斯堡)      
汽车制造      
-      
日本      
佳能(宇都宫)      
光学设备      
-      
美国      
强生(戈瓦尼斯敦)      
制药      
-      
印度      
塔塔钢铁(贾姆谢德布尔)      
钢铁      
印度首家灯塔工厂      
泰国      
宝洁(罗勇)      
快消品      
-      

二、“端到端灯塔” (End-to-End Lighthouse)

(数字化贯穿从需求到交付的全价值链)

国家/地区      
企业名称      
所属行业      
备注      
中国      
海尔(青岛)      
家电制造      
首个端到端灯塔(2020)      
中国      
海尔(天津)      
家电制造      
第二个端到端灯塔      
中国      
海尔(郑州)      
家电制造      
第三个端到端灯塔      
中国      
海尔(沈阳)      
工业装备      
第四个端到端灯塔      
中国      
联宝科技(合肥)      
笔记本电脑制造      
-      
中国      
宁德时代(宜宾)      
电池制造      
全球首家电池“零碳工厂”      
中国      
阿里云(杭州)      
云计算      
虽非制造,但其数据中心管理入选      
德国      
西门子(成都)      
工业自动化      
中国工厂入选      
美国      
强生(戈瓦尼斯敦)      
制药      
兼具可持续性      
法国      
施耐德电气(勒沃德勒伊)      
能源管理      
全球首个工业4.0卓越中心      
印度      
塔塔钢铁(贾姆谢德布尔)      
钢铁      
兼具可持续性      

三、“可持续灯塔” (Sustainability Lighthouse)

(在数字化基础上实现显著可持续发展成果)

国家/地区      
企业名称      
所属行业      
可持续亮点      
中国      
宁德时代(宜宾)      
电池制造      
100%绿电,零碳工厂      
中国      
宁德时代(溧阳)      
电池制造      
绿电比例超80%      
中国      
海尔(青岛)      
家电制造      
节能35%,减排38%      
中国      
海尔(天津)      
家电制造      
水资源循环利用      
中国      
三一重工(长沙)      
工程机械      
单位产值能耗下降30%      
中国      
联宝科技(合肥)      
笔记本电脑制造      
年省电2000万度      
德国      
西门子(安贝格)      
工业自动化      
碳中和生产      
法国      
施耐德电气(勒沃德勒伊)      
能源管理      
能源效率提升      
美国      
强生(戈瓦尼斯敦)      
制药      
水资源与废弃物管理      
墨西哥      
宝洁(特拉斯卡拉)      
快消品      
零废弃物填埋      

总结:全球灯塔工厂格局(截至2025年初)

  • • 总数:全球共 153+ 家工厂入选“全球灯塔网络”。
  • • 中国占比:中国拥有 62+ 家,数量全球第一,占总数约40%。
  • • 海尔:拥有 4家 端到端灯塔工厂,是全球拥有最多灯塔工厂的企业。
  • • 宁德时代:拥有 3家 工厂入选,且均为“可持续灯塔”,在绿色制造领域领先。
  • • 西门子、施耐德电气、宝洁、强生、宝马等跨国企业均有多家工厂入选。

您可以通过以下官方链接获取最新、最权威的名单:

这份名单是目前基于公 开信息整理的最完整版本,希望能帮助您全面了解全球灯塔工厂的分布与分类。

白皮 书内容-审美的的演化

以下是对世界经济论坛(WEF)与麦肯锡公司(McKinsey)联合发布的三份核心“灯塔工厂”白皮 书——2019年、2021年、2023年——的系统性对比研究,并从中提炼出的关键演进规律与战略启示

三份白皮 书核心信息概览

维度      
2019年      
 《重构运营模式,释放增长潜能》      
2021年      
 《重设运营与价值链》      
2023年      
 《利用第四次工业革命技术重塑供应链》      
核心主题
工厂内部数字化转型      
从工厂到端到端价值链      
供应链韧性与可持续性      
研究样本
26家灯塔工厂      
69家灯塔工厂      
132家灯塔工厂      
技术焦点
IoT、自动化、大数据分析      
AI、预测性维护、数字孪生      
AI、生成式AI、区块链、高级分析      
价值主张
提升效率、质量、柔性      
规模化推广、端到端协同      
抵御风险、可持续发展、客户响应      
转型范围
单一工厂(Factory-level)      
企业价值链(Enterprise-level)      
全球供应链(Ecosystem-level)      

一、系统性对比分析

1. 转型范围:从“点”到“链”再到“网”的演进

  • • 2019年:聚焦“点”(工厂内效率)
    • • 关注单个工厂如何通过技术应用(如IoT传感器、自动化)提升生产效率、产品质量和柔性。
    • • 成功案例集中在制造执行系统(MES)优化、预测性维护、质量控制自动化
    • • 局限:转型成果难以跨工厂复 制,存在“试点成功,推广失败”现象。
  • • 2021年:扩展到“链”(端到端价值链)
    • • 强调数字化转型必须超越工厂边界,延伸至需求预测、采购、生产、物流、售后服务等全价值链。
    • • 提出“端到端灯塔”概念,如海尔、施耐德电气通过平台化运营,实现客户需求直达生产(C2M)。
    • • 关键突破:从“效率提升”转向“业务模式创新”(如大规模定制)。
  • • 2023年:升级为“网”(生态系统协同)
    • • 面对全球供应链中断(疫情、地缘冲突),强调供应链韧性(Resilience)和可持续发展(Sustainability)。
    • • 转型不再局限于企业内部,而是要求与供应商、客户、物流伙伴形成数字化协同网络。
    • • “可持续灯塔” 成为独立类别,数字化与绿色化深度融合。

规律1:转型范围持续扩大
工厂 → 企业 → 生态系统,数字化转型的边界不断外延,复杂度和价值潜力同步提升。

2. 技术应用:从“使能技术”到“智能决策”的深化

  • • 2019年:基础技术规模化
    • • 重点是物联网(IoT)、自动化、大数据分析的规模化部署。
    • • 技术目标:采集数据、可视化、自动化执行
  • • 2021年:AI与数字孪生驱动决策
    • • 人工智能(AI) 开始用于预测性维护、质量缺陷预测、生产排程优化。
    • • 数字孪生(Digital Twin)用于模拟和优化生产流程。
    • • 技术目标:预测未来、优化决策
  • • 2023年:生成式AI与高级分析重塑运营
    • • 生成式AI(GenAI)被探索用于自动生成操作手册、优化供应链网络、辅助研发。
    • • 高级分析用于实时风险预警、碳足迹追踪。
    • • 技术目标:自主决策、创新赋能、可持续运营

规律2:技术角色从“执行者”变为“决策者”
技术应用从“自动化” → “智能化” → “自主化”演进,AI正从辅助工具变为核心决策引擎。

3. 价值创造:从“降本增效”到“韧性与可持续”的升华

  • • 2019年:财务与运营价值
    • • 量化成果:生产效率提升20-50%,质量缺陷减少30-70%。
    • • 核心价值:降低成本、提升效率、缩短交付周期
  • • 2021年:客户与商业模式价值
    • • 强调客户响应速度(如订单交付周期缩短50%+)。
    • • 推动新商业模式:如大规模定制、服务化延伸(产品即服务)。
  • • 2023年:战略与可持续价值
    • • 突出供应链韧性:通过数字化实现“端到端可视、可预测、可调节”。
    • • 可持续发展成为核心KPI:如宁德时代“零碳工厂”、施耐德“绿色供应链”。
    • • 价值衡量:从财务指标扩展到ESG(环境、社会、治理)指标

规律3:价值维度不断丰富
价值创造从“内部效率” → “客户价值” → “社会与生态价值”跃迁,数字化转型成为企业战略核心。

二、核心启发与战略规律

1. 数字化转型是“系统工程”,非“技术项目”

三份白 皮书共同揭示:成功转型的关键不在于技术本身,而在于组织、流程、人才与文化的协同变革。灯塔工厂无一例外都进行了组织架构重组(如设立数字化部门)、人才技能升级激励机制改革

启示:企业必须将数字化转型视为“CEO工程”,而非“IT项目”。

2. “规模化”是最大挑战,平台化是破局关键

2019年报告指出“试点易,推广难”。2021年和2023年报告则强调,工业互联网平台(如海尔卡奥斯、施耐德EcoStruxure)是实现技术规模化复 制的核心载体。平台能快速将一个工厂的“最佳实践”模板化、标准化,并推广到其他工厂。

启示:构建或接入可扩展的数字化平台,是实现转型“规模化”的必由之路。

3. 可持续发展与数字化转型深度融合

2023年报告明确指出:“绿色化”与“数字化”互为驱动。数字化技术(如AI优化能耗)助力减碳,而可持续目标(如零碳工厂)又倒逼企业加速数字化投入。两者结合可创造“双重红利”(Double Dividend)。

启示:未来的“灯塔”不仅是“智能工厂”,更是“绿色工厂”。ESG将成为衡量制造业竞争力的新标尺。

4. 生态系统协作是未来方向

单打独斗的时代已结束。2023年报告强调,真正的“韧性”来自与供应商、客户、物流商的实时数据共享与协同决策。未来的竞争是供应链网络 vs 供应链网络的竞争。

启示:企业需开放心态,构建数字化生态系统,实现“共生共赢”。

总结:灯塔工厂白 皮书的“三阶进化论”

阶段      
年份      
核心命题      
战略重心      
代表企业实践      
第一阶段
2019      
如何在工厂内实现数字化?
技术规模化、效率提升      
富士康、西门子安贝格      
第二阶段
2021      
如何将数字化扩展到全价值链?
端到端协同、模式创新      
海尔、施耐德电气      
第三阶段
2023      
如何构建韧性、可持续的智能供应链?
生态协同、绿色智能      
宁德时代、强生      

最终启示
灯塔工厂的演进,本质上是制造业从“自动化”走向“智能化”,再走向“生态化”与“可持续化” 的缩影。
对于后来者,不必从“零”开始,而应站在灯塔的肩膀上,直接瞄准“端到端”和“可持续”的高阶目标,才能实现真正的“弯道超车”。

灯塔工厂评价指标体系及其阶段性演进

根据世界经济论坛(WEF)与麦肯锡公司(McKinsey)发布的 2019、2021、2023 年三份“全球灯塔网络”白 皮书,其评价体系并非一成不变,而是随着数字化转型的深入,从单一效率指标逐步演进为多维度、全价值链的综合评估体系

以下是基于三份白皮 书内容,为您系统化梳理的灯塔工厂评价指标体系及其阶段性演进

灯塔工厂评价指标体系:三阶段演进

演进阶段      
对应白 皮书      
核心定位      
评价重点      
第一阶段
2019年《重构运营模式》      
工厂级效率提升
聚焦生产现场的技术应用与财务绩效      
第二阶段
2021年《重设运营与价值链》      
企业级端到端协同
扩展到全价值链的敏捷性与客户响应      
第三阶段
2023年《重塑供应链》      
生态级韧性与可持续
强调供应链韧性、可持续发展与生态系统协作      

第一阶段:2019年 —— 工厂级效率指标(Factory-Level Efficiency)

此阶段评价主要关注单个工厂内部的数字化技术应用效果和直接财务回报。

类别      
具体指标      
定义与说明      
典型目标值(灯塔水平)      
生产效率
生产效率提升率      
单位时间产出增长      
提升 20%-50%+      

     
设备综合效率(OEE)      
可用率 × 性能率 × 质量率      
提升 10-25个百分点      
质量控制
质量缺陷率降低      
产品不良率下降      
降低 30%-70%      

     
在线质量检测覆盖率      
自动化检测比例      
达到 90%+      
运营成本
单位生产成本降低      
每单位产品的制造成本下降      
降低 20%-35%      

     
维护成本降低      
预测性维护减少非计划停机      
降低 10%-25%      
柔性与交付
订单交付周期缩短      
从下单到交付的时间      
缩短 30%-75%      

     
生产排程优化率      
动态排程响应速度      
提升 50%+      
技术应用
关键设备联网率      
IoT传感器覆盖比例      
达到 80%+      

     
数字化系统集成度      
MES/ERP/SCM等系统打通      
实现 端到端数据流      

2019年特点:以财务和运营效率为核心,强调“可量化、可验证”的短期收益。

第二阶段:2021年 —— 端到端价值链指标(End-to-End Value Chain)

此阶段评价扩展到从需求到交付的全链条,强调跨部门、跨系统的协同与客户价值。

类别      
具体指标      
定义与说明      
典型目标值(灯塔水平)      
需求与计划
需求预测准确率      
AI预测 vs 实际需求偏差      
提升 20%-50%      

     
新产品上市周期缩短      
从研发到量产的时间      
缩短 30%-60%      
供应链协同
供应商响应时间      
采购订单到交付的周期      
缩短 25%-50%      

     
库存周转率提升      
年库存周转次数      
提升 20%-40%      
客户响应
大规模定制能力      
支持个性化订单比例      
达到 30%-100%(C2M)      

     
客户订单满足率(OTIF)      
准时、完整交付率      
提升至 95%+      

     
客户投诉响应时间      
从投诉到解决的周期      
缩短 50%+      
数字化平台
数字孪生应用范围      
覆盖的产线/工厂数量      
实现 多工厂复 制      

     
平台化解决方案复用率      
最佳实践模板推广比例      
达到 70%+      

2021年特点:从“工厂内”走向“企业内”,强调流程协同、客户导向和规模化复 制

第三阶段:2023年 —— 韧性与可持续发展指标(Resilience & Sustainability)

此阶段评价聚焦外部不确定性长期社会价值,将可持续发展纳入核心KPI。

类别      
具体指标      
定义与说明      
典型目标值(灯塔水平)      
供应链韧性
供应链中断响应时间      
从风险发生到恢复运营的时间      
缩短 50%+      

     
端到端供应链可视性      
实时监控的供应链节点比例      
达到 80%+      

     
多源供应比例      
关键物料的备用供应商数量      
≥ 2家      
可持续发展
单位产值碳排放下降      
吨CO₂e / 百万美元产值      
下降 30%-50%      

     
可再生能源使用比例      
绿电占总能耗比例      
达到 50%-100%(零碳工厂)      

     
水资源循环利用率      
废水回收再利用比例      
达到 70%+      

     
固体废弃物填埋率      
零废弃物填埋(Zero Waste to Landfill)      
实现 100%      
生态系统协作
数字化协同供应商比例      
使用统一平台的供应商数量      
达到 60%+      

     
客户数据共享深度      
客户需求数据直达生产的比例      
实现 C2M直连      
创新与人力
数字化技能员工占比      
接受AI/数据分析培训的员工比例      
达到 40%+      

     
员工生产率提升      
人均产值增长      
提升 25%+      

2023年特点:从“企业内部”走向“生态系统”,强调抗风险能力、环境责任和长期竞争力

评价体系演进规律总结

维度      
第一阶段 (2019)      
第二阶段 (2021)      
第三阶段 (2023)      
范围
工厂内部      
企业价值链      
全球供应链生态系统      
核心目标
降本增效      
敏捷响应      
韧性与可持续      
技术角色
自动化执行      
智能决策      
生态协同与自主优化      
价值衡量
财务指标(ROI)      
运营与客户指标      
ESG + 财务综合指标      
成功标准
“做得更快更便宜”      
“做得更灵活更贴近客户”      
“做得更绿色更抗风险”      

对企业的战略启示

  1. 1. 对标进阶:企业可依据自身阶段,选择对应指标进行对标。初创企业可从2019年指标入手,成熟企业应直接挑战2023年标准。
  2. 2. 平台化是关键:实现指标跨阶段跃迁的核心是工业互联网平台,它能将“点状优化”转化为“系统能力”。
  3. 3. ESG即竞争力:2023年指标表明,可持续发展不再是成本,而是新的增长引擎和品牌护城河
  4. 4. 人机协同:所有阶段都强调“技术+人+流程”的协同,员工技能升级是转型成功的基石。

这份系统化的评价指标体系,完整呈现了全球制造业数字化转型的演进路径与成功标准。企业可将其作为“数字化转型路线图”,逐步实现从“效率工厂”到“智慧生态”的跨越。

全面提升

作为全球制造业大国,中国虽拥有最多的“灯塔工厂”,却尚未发起类似世界经济论坛与麦肯锡“全球灯塔网络”的国际倡议,其根源在于发展阶段与战略重心的差异。过去四十年,中国聚焦于产能扩张与体系完备,成为“世界工厂”,而欧美则凭借WEF、麦肯锡等平台,掌握全球产业的话语权、标准制定与思想领导力。灯塔网络不仅是评选,更是一套集权威平台、深度研究、标准体系与全球叙事于一体的思想输出机制,中国在“软实力”上仍存差距。

然而,这正是中国迈向“制造强国”的关键跃升点。国家层面应主动发起“全球智能制造卓越网络”类倡议,依托“双碳”战略与工业互联网平台优势,推动中国标准、模式与白皮 书走向世界。企业层面则需从“入选者”转型为“共建者”,输出方法论、参与国际标准制定,提升全球叙事能力。中国具备全球最大制造规模、最完整数字生态与最活跃技术应用的独特优势,完全有能力在绿色制造、AI赋能、端到端协同等领域引领新范式。

未来,中国不应止于“建造灯塔”,更要成为“点亮灯塔的人”。唯有将硬实力转化为软实力,从规则的遵循者转变为定义者,方能真正实现从“制造大国”向“智造强国”与“规则大国”的历史性跨越。

 



来源:全球工业软件产业发展资讯
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首次发布时间:2025-09-09
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几何引擎之:三维实体建模内核探究+

人月是Parasolid的重度使用者,他基于Parasolid开发大型CAD软件近20年,这次请他基于Parasoid给大家再进一步的探究下几何引擎。本文内容主要供大家参考学习,并不是推广Parasolid或者其他几何引擎。什么是三维实体建模内核计算机中表示三维形体的模型,按照几何特点进行分类,大体上可以分为三种:线框模型、表面模型和实体模型。其中,实体建模指的是一组用于三维形状(实体)的数学和计算机建模的概念。实体建模与一般的几何建模和计算机图形学的相关领域(例如 3D 建模)的主要区别在于它强调物理保真度。几何和实体建模的原则共同构成了 3D 计算机辅助设计的基础,并且通常支持物理对象数字模型的创建、变换、可视化、查询和记录等功能。如果按照表示物体的方法进行分类,实体模型基本上可以分为构造表示CSG(Constructive Solid Geometry)和边界表示BREP(Boundary Representation)两大类。 图1. CSG表示法图2. B-rep表示法因此,实体建模内核实际上是指能够为CAD软件提供上述核心建模功能的一个组件,它是整个CAD软件的核心和基础。具体来说它可以提供:创建和编辑三维实体对象计算三维实体对象的质量属性(包括周长,面积,体积,质心和转动惯量等)检测三维实体对象之间是否存在干涉输出三维实体对象的可视化信息从磁盘中存储读取三维实体对象 三维建模内核的发展现状经过了40多年的发展,目前市场上的主流建模内核主要有西门子公司开发的Parasolid,达索公司的ACIS和开源的OpenCascade.ACIS是美国spatial technology公司的产品,后被达索公司收购。它提供从简单实体到复杂实体的造型功能,以及实体的布尔运算、曲面裁减、曲面过渡等多种编辑功能,还提供了实体的数据存储功能和SAT文件的输入、输出功能。ACIS的特点是采用面向对象的数据结构,用C++编程,使得线架造型、曲面造型、实体造型任意灵活组合使用。线架造型仅用边和顶点定义物体;曲面造型类似线框造型,只不过多定义了物体的可视面;实体造型用物体的大小、形状、密度和属性(重量、容积、重心)来表示。ACIS产品使用软件组件技术,用户可使用所需的部件,也可以用自己开发的部件来替代ACIS的部件。ACIS产品包括一系列的ACIS 3D Toolkit几何造型和多种可选择的软件包,一个软件包类似于一个或多个部件,提供一些高级专业函数,可以单独出售给需要特定功能的用户。ACIS产品可向外出售接口源程序,同时鼓励各家软件公司在ACIS核心开发系统的基础上发展与STEP标准相兼容的集成制造系统。Open CASCADE (简称OCC)是一款开源的几何造型引擎。基于该建模引擎发展了若干CAD/CAE/CAM软件,如国外的FreeCAD、HeeksCAD,国内的AnyCAD。Open CASCADE(简称OCC)为开源社区比较成熟的基于BREP结构的建模引擎,能够满足二维三维实体造型和曲面造型,国内研究和使用它的单位也越来越多.OCC可以分为建模、可视化和数据管理(OCAF)三大模块。其中建模为核心组件;可视化组件基于OpenGL,相对其他的三维可视化OpenGL平台(如Coin3d,OpenInventor,Ogre3d,OSG,VTK等),功能简单,并且显示效果比较差,不能充分利用GPU硬件加速;OCAF采用树的方式管理数据,使用比较复杂,效率比较低,并且不适合自定义扩展。Parasolid的简介 首先,什么是Parasolid呢?Parasolid是世界上领先的、经过生产证明的三维几何建模组件软件。利用该软件提供的核心功能,基于Parasolid产品的用户能够快速、稳定地对行业最复杂的产品建模。由于基于高精度的边界表示技术(B-rep), Parasolid支持在一个集成框架中进行实体建模、广义单元建模以及自由曲面建模。 Parasolid接口函数 图3. Parasolid接口函数架构Parasolid是一个三维建模内核,所以任何基于三维模型数据的应用软件都应该将Parasolid作为架构的基础或者核心。Parasolid提供了非常丰富的接口函数,如图3所示,这些接口函数主要分成两种:PK和KI接口函数,应用程序可以通过调用这些接口函数实现模型的创建和编辑操作,模型查询,模型管理以及内核管理等功能。Downward Interface接口函数,这一类函数是由应用程序提供给内核然后被内核调用的函数,主要用于完成一些数据量比较大的操作或者基于操作系统的操作。按照功能的不同DI接口函数又可以分为三类:1,Frustrum: 管理内存以及文件的磁盘读写2,GO:输出模型的图形数据,用于把模型显示在屏幕上3,FG: 读写外部几何数据需要注意的是,在启动内核之前应用程序需要注册自己提供的Frustrum接口函数,否则Parasolid不能启动。 Parasolid类的结构 根据Parasolid定义,可以在内核和用户的应用程序之间传递的数据项统统称为对象(Object)。每个对象都属于一个定义通用类型对象的类。Parasolid 中的类符合层次树的结构,如下图所示,最顶层的类是CLASS, 它是所有其它类型的父类。 图4. Parasolid类的层次结构 在黄色的方框中的都是拥有Tag值的类, 包含了最经常使用的到的一些类型。其中,PARTITION, PMARK和MARK这几种类主要是用于帮助应用程序进行回滚;ATTDEF,ATTRIB, GROUP主要是用来帮助应用程序把特定的信息记录到模型中;最重要也是类型最多的是几何(GEOM)和拓扑(TOPOL)两个类型。 Parasolid的拓扑和几何在Parasolid里,按照使用目的一般把数据分为两类:几何(Geometry)和拓扑(Topology)。其中,“几何”描述的是具体 位置和形状,“拓扑”描述的是邻接关系。“几何”比较容易理解,就是我们通常所说的点,线,面,体。线又可以分为直线,线段,圆,圆弧,NURBS曲线,贝赛尔曲线等各种线,面也类似可以分为平面,非参数曲面,参数方程定义的曲面等。而体则定义了各种实体,长方体,圆柱,球,圆环,组合体等。下图是Parasolid中的所有几何类型。图5. Parasolid的几何类型什么是“拓扑”呢?它是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的一个概念, 它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。图6. Parasolid的拓扑类型所以在Parasolid中,所有的拓扑类型按照边界表示法共构成了模型的骨架。图7. Parasolid的拓扑类型和几何类型的联系附着在某一特定拓扑上的几何类型(Surface, Curve, Point)构成了模型具体的形状和位置,Parasolid把这一类几何称为Principle Geometry。与之相对的,只附着在体(Body)上的几何,Parasolid称之为Construction Geometry。例如,用户需要用一个点来表示体的质心,那么就可以创建这个点然后附着在Body上。附着在某一特定拓扑上的几何类型(Surface, Curve, Point)构成了模型具体的形状和位置,Parasolid把这一类几何称为Principle Geometry。与之相对的,只附着在体(Body)上的几何,Parasolid称之为Construction Geometry。例如,用户需要用一个点来表示体的质心,那么就可以创建这个点然后附着在Body上。为什么要有“拓扑”的概念?其实很好理解,举个例子,一条线段有两个顶点,当我们只知道其中一点的坐标数据时,希望得到该点在哪条线段上。如果没有拓扑信息,简单的办法就是全局计算遍历一遍,缺点显而易见;如果有拓扑信息,记录了该点的拓扑信息,即该点的上层拓扑直线,我们直接拿点的拓扑信息就可以了。图8. Parasolid的拓扑结构示例从上图的示例中我们可以去更直观的感受到拓扑其实只是模型的骨架。图中圆柱和圆台虽然形状不一样,但是他们有相同的拓扑结构,只是拓扑对象上所附着的几何对象不同,使得模型拥有不同的形状。FA代表拓扑的face, SU代表几何的Surface。我们可以看到,两个模型都有3个面,但是所附着的曲面,在圆柱体上是两个平面和一个圆柱面,在圆台上是两个平面和一个圆锥面,这就是他们为什么有相同的拓扑却形状不一样的原因了。Parasolid的使用Parasolid实际上是一组C语言函数库,不仅可以被C/C++应用程序调用,同时还提供了能够被.net应用程序调用的绑定库,可以帮助使用C#的用户也可以正常的调用Parasolid API函数。图9 .Net程序调用 Parasolid示例本章示例代码均为C++代码。启动和停止要想使用Parasolid进行建模,首先要启动ParasolidSession。根据Parasolid的定义,一个session就是指的在开始和结束之间的所有的操作和函数调用。启动和停止是通过调用PK_SESSION_start, PK_SESSION_stop。需要注意的是,在启动session之前应用程序要注册Frustrum函数,否则无法启动,这一点在前面有所介绍。建模操作启动Session之后,用户就可以使用Parasolid进行建模操作了。Parasolid提供了多达几百个用于建模操作的接口函数,用户可以根据需求从文档中查询需要用到的函数介绍。下面我们来展示一下如何用Parasolid创建一个圆柱体。// Declare body and initialize. PK_BODY_t primitive = PK_ENTITY_null; // Declare position and orientation PK_AXIS2_sf_t basis_set; // Assign position and orientation value basis_set.location.coord[0] = 15; basis_set.location.coord[1] = -5; basis_set.location.coord[2] = 5; basis_set.axis.coord[0] = 0; basis_set.axis.coord[1] = 1; basis_set.axis.coord[2] = 0; basis_set.ref_direction.coord[0] = 1; basis_set.ref_direction.coord[1] = 0; basis_set.ref_direction.coord[2] = 0; // Call PK API to create a cylinder body. PK_BODY_create_solid_cyl( 2.5, 20.0, &basis_set, &primitive ); 图10. 创建圆柱体的代码示例 读写数据 Parasolid可以把创建好的模型数据存到磁盘中,也可以从磁盘中读取存储的模型数据。读写数据是通过调用PK_PART_transmit, PK_PART_receive来实现的。 int n_parts = 0; PK_PART_t *parts = nullptr; // Obtain all the parts in the session PK_SESSION_ask_parts( &n_parts, &parts ); // Declare transmit option PK_PART_transmit_o_t transmit_opts; PK_PART_transmit_o_m( transmit_opts ); // Set the format as text transmit_opts.transmit_format = PK_transmit_format_text_c; char *key = "..\\Example Parts\\block"; // Call PK API to save the bodies into a file PK_PART_transmit( n_parts, parts, key, &transmit_opts ); 图11. 存储文件的代码示例 int n_parts = 0; PK_PART_t *parts = nullptr; // Declare receive option PK_PART_receive_o_treceive_opts; PK_PART_receive_o_m( receive_opts ); // Set the format as text receive_opts.receive_format = PK_receive_format_text_c; char *key = "..\\Example Parts\\block"; // Call PK API to load the file data into the session PK_PART_receive( key, &receive_opts, &n_parts, &parts ); 图12. 读取文件的代码示例 总结本文首先简要介绍了三维实体建模以及内核的概念,然后分析了当前建模内核的发展现状,接着详细介绍了Parasolid的功能和一些基本概念并在提供了一些简单的Parasolid示例代码,最后总结了在Parasolid应用过程中遇到的三个实践问题以及解决方案。通过此次本文我们了解了Parasolid的基本概念,并结合编程习题全面学习了Parasolid的文档的查询方法,掌握了Parasolid建模接口函数的基本功能,使大家具备了在Windows/Linux平台下配置、开发和调试Parasolid应用程序的能力,为进一步开发基于Parasolid建模内核的大型商业化工业软件奠定了坚实的基础。参考文献https://en.wik ipedia.org/wiki/Solid_modelinghttps://en.wikip edia.org/wiki/ACIShttps://en.wiki pedia.org/wiki/Boundary_representationParasolid Functional Description 来源:全球工业软件产业发展资讯

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