智能制造能力成熟度評價CMMM企業(yè)智能制造迭代升級最佳實踐指南

智能制造能力成熟度評價CMMM企業(yè)智能制造迭代升級最佳實踐指南經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國制造業(yè)規(guī)模躍居世界第一位，建立起門類齊全、獨立完整的制造體系，但與先進(jìn)國家相比，大而不強(qiáng)的問題突出。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，經(jīng)濟(jì)增速換擋、結(jié)構(gòu)調(diào)整陣痛、增長動能轉(zhuǎn)換等相互交織，長期以來主要依靠資源要素投入、規(guī)模擴(kuò)張的粗放型發(fā)展模式難以為繼。加快發(fā)展智能制造，基于此工信部《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》明確提出到2035年通過“兩步走”，加快推動生產(chǎn)方式變革：一是到2025年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)大部分實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步應(yīng)用智能化；二是到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點行業(yè)骨干企業(yè)基本實現(xiàn)智能化。如何聚焦新階段新要求，統(tǒng)籌考慮區(qū)域、行業(yè)發(fā)展差異，充分發(fā)揮地方、行業(yè)和企業(yè)積極性，分層分類系統(tǒng)推動智能制造創(chuàng)新發(fā)展對當(dāng)前推進(jìn)企業(yè)智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。面對不斷升級的智能制造發(fā)展需求，為深化智能制造推廣應(yīng)用，衡量企業(yè)智能制造能力成熟度水平，探索形成具有行業(yè)區(qū)域特色的智能轉(zhuǎn)型升級路徑，《智能制造能力成熟度模型》GB/T39116-2020描述了企業(yè)實施智能制造要達(dá)到的階梯目標(biāo)和演進(jìn)路徑，是引導(dǎo)企業(yè)智改數(shù)轉(zhuǎn)工作的一把標(biāo)尺。智能制造能力成熟度模型描述了企業(yè)實施智能制造要達(dá)到的階梯目標(biāo)和演進(jìn)路徑，提出了實現(xiàn)智能制造的核心要素、特征和要求，從人員、技術(shù)、資源、制造等要素維度，從低到高分5個成熟度等級綜合評價企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平。其中，1級為流程化管理（規(guī)劃級），2級為數(shù)字化改造（規(guī)范級），3級為網(wǎng)絡(luò)化集成（集成級），4級為智能化生產(chǎn)（優(yōu)化級），5級為產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新（引領(lǐng)級）。截至2021年12月底，智能制造評估評價公共服務(wù)平臺()企業(yè)自診斷數(shù)量突破20300家。支撐地方相關(guān)部門共搭建12個分平臺，分布于北京、無錫、內(nèi)蒙古、江西、上海、寧夏回族自治區(qū)、深圳、山西、山東等省市自治區(qū)。截止到2022年2月，包括北京、天津、深圳、江蘇省、浙江省、福建省、山東省、湖南省、廣東省、陜西省、江西省在內(nèi)等11個省市的地方工業(yè)和信息化主管部門先后出臺鼓勵企業(yè)開展智能制造能力成熟度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)政策，在引導(dǎo)企業(yè)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、用標(biāo)準(zhǔn)方面成效顯著。

2021年11月工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財政部、市場監(jiān)管總局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于開展2021年度智能制造試點示范行動通知》（下簡稱“《通知》”），《通知》要求將面向國內(nèi)優(yōu)秀制造型企業(yè)遴選包括智能制造優(yōu)秀場景、智能制造示范工廠在內(nèi)的示范內(nèi)容。我們注意到智能制造能力成熟度模型被采信作為本次申報的推薦條件，《通知》明確提出申報主體應(yīng)通過智能制造數(shù)據(jù)資源公共服務(wù)平臺開展智能制造能力成熟度自評估，需達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T39116-2020《智能制造能力成熟度模型》二級及以上或滿足相關(guān)行業(yè)智能制造指導(dǎo)性文件要求?！锻ㄖ芬彩状翁岢鲋悄苤圃靾鼍笆痉秲?nèi)容,總結(jié)15個環(huán)節(jié)52個智能制造典型場景，作為智能制造示范工廠建設(shè)的參考，并提供了《智能制造典型場景參考指引（2021年）》。如何評判相關(guān)場景的業(yè)務(wù)范圍，如何量化評價相關(guān)場景的實施情況，智能制造能力成熟模型給出了很好的答案，這也是指引評價智能制造場景的有利工具。在下表中，我們將智能制造能力成熟度模型與智能制造典型場景做了對應(yīng)，以期幫助企業(yè)在實施相關(guān)場景建設(shè)過程中有定性定量的工具作為支持。表1智能制造能力成熟度模型20個能力子域與智能制造典型場景對應(yīng)表環(huán)節(jié)場景對應(yīng)智能制造能力成熟度能力子域?qū)?yīng)智能制造能力成熟度模型等級工廠設(shè)計車間/工廠數(shù)字化設(shè)計----車間/工廠數(shù)字化交付----產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與仿真產(chǎn)品設(shè)計4級c;5級c原料性質(zhì)表征與配方研發(fā)----工藝設(shè)計離散型工藝數(shù)字化設(shè)計工藝設(shè)計四級a、b、c流程型工藝數(shù)字化設(shè)計工藝設(shè)計四級c、五級a計劃與調(diào)度生產(chǎn)計劃優(yōu)化計劃與調(diào)度三級a、b車間智能排產(chǎn)計劃與調(diào)度四級a精準(zhǔn)作業(yè)派工計劃與調(diào)度四級a、b生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)線柔性配置生產(chǎn)作業(yè)五級a資源動態(tài)組織生產(chǎn)作業(yè)四級b；五級a先進(jìn)過程控制生產(chǎn)作業(yè)五級b工藝流程/參數(shù)動態(tài)調(diào)優(yōu)生產(chǎn)作業(yè)四級b；五級b人機(jī)協(xié)同作業(yè)裝備三級a精益生產(chǎn)管理計劃與調(diào)度、生產(chǎn)作業(yè)、設(shè)備管理、倉儲管理、采購相關(guān)能力子域三級、四級、五級條款倉儲配送智能倉儲倉儲配送三級a、b、c精準(zhǔn)配送倉儲配送四級a、b物料實時跟蹤倉儲配送、物流、生產(chǎn)作業(yè)倉儲配送四級a；物流四級b；生產(chǎn)作業(yè)三級d質(zhì)量管控智能在線檢測生產(chǎn)作業(yè)三級c質(zhì)量精準(zhǔn)追溯生產(chǎn)作業(yè)四級d產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)四級d設(shè)備管理自動巡檢設(shè)備管理二級c(高于成熟度要求）智能維護(hù)管理設(shè)備管理二級b、c；三級c、d(高于成熟度要求）在線運(yùn)行監(jiān)測與故障診斷設(shè)備管理三級a預(yù)測性維護(hù)與運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備管理四級a資產(chǎn)全生命周期管理設(shè)備管理三級d(比成熟度要求更廣）安全管控安全風(fēng)險實時監(jiān)測與識別安全環(huán)保四級a安全事件智能決策與應(yīng)急聯(lián)動安全環(huán)保三級c?；分悄芄芸匕踩h(huán)保三級b危險作業(yè)自動化安全環(huán)保三級a能源管理能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測能源管理二級a、b、c能效優(yōu)化能源管理四級a、b能源平衡與調(diào)度能源管理三級b環(huán)保管控污染源管理與環(huán)境監(jiān)測安全環(huán)保三級b排放預(yù)警與管控安全環(huán)保四級b固廢處置與再利用----碳資產(chǎn)管理----

營銷管理市場快速分析預(yù)測銷售管理四級a銷售計劃動態(tài)優(yōu)化銷售管理四級a銷售驅(qū)動業(yè)務(wù)優(yōu)化銷售管理四級c售后服務(wù)主動客戶服務(wù)客戶服務(wù)四級a產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維產(chǎn)品服務(wù)四級a、b、c數(shù)據(jù)增值服務(wù)客戶服務(wù)四級a、b;五級：a供應(yīng)鏈管理采購策略優(yōu)化采購管理四級b、c供應(yīng)鏈可視化采購管理四級a物流實時監(jiān)測與優(yōu)化物流管理四級b、c供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)警與彈性管控采購管理四級b；五級a模式創(chuàng)新用戶直連制造產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)作業(yè)、客戶服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計五級a、d；生產(chǎn)作業(yè)五級a；客戶服務(wù)四級a大批量定制產(chǎn)品設(shè)計五級a共享制造----網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、計劃與調(diào)度、產(chǎn)品服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計五級d、工藝設(shè)計五級c、計劃與調(diào)度五級b、產(chǎn)品服務(wù)五級b基于數(shù)字孿生的制造裝備裝備五級a(成熟度僅有裝備級的數(shù)字孿生）參考以上智能制造能力成熟度模型20個能力子域與智能制造典型場景對應(yīng)表，通過對標(biāo)智能制造能力成熟度模型的條款，可以對相關(guān)智能制造典型場景的實踐情況進(jìn)行業(yè)務(wù)內(nèi)容的界定、實施效果的量化評價。企業(yè)申報的典型應(yīng)用場景經(jīng)智能制造能力成熟度模型相應(yīng)條款評估滿足條款要求，就可判斷為滿足智能制造典型場景建設(shè)要求。本文將以兩家制造型企業(yè)的案例闡述如何利用CMMM標(biāo)準(zhǔn)來衡量相應(yīng)場景的實踐方法。場景1：離散型工藝數(shù)字化設(shè)計（某整車制造廠）

典型場景描述：離散型工業(yè)數(shù)字化設(shè)計要求應(yīng)用計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計工具（CAPP）和工藝知識庫，采用高效加工、精密裝配等先進(jìn)制造工藝，集成三維建模、仿真驗證等技術(shù)，進(jìn)行基于模型的離散工藝設(shè)計。對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)條款

工藝設(shè)計能力子域四級a：場景業(yè)務(wù)界定：應(yīng)實現(xiàn)基于模型的三維工藝設(shè)計和優(yōu)化，并將完整的工藝信息（如：工裝、工具、設(shè)備等）集成于三維工藝模型中；量化評價過程：該企業(yè)使用PDPS三維模型進(jìn)行詳細(xì)工藝設(shè)計開發(fā)，工藝設(shè)計過程中可調(diào)用工具、刀具、焊槍模型庫等工藝資源和信息對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行仿真驗證，并基于仿真結(jié)果對產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。例如車身焊槍三維仿真驗證從三維焊槍模塊庫選型、三維建模工藝仿真、工藝評價到工藝調(diào)整的閉環(huán)。缸蓋的機(jī)加工工藝采用基于模型開展三維工藝設(shè)計并對產(chǎn)線運(yùn)作進(jìn)行仿真優(yōu)化，并基于仿真結(jié)果實施產(chǎn)線設(shè)備布置。對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)條款

工藝設(shè)計能力子域四級b：場景業(yè)務(wù)界定：應(yīng)基于工藝知識庫的集成應(yīng)用，實現(xiàn)工藝流程、工序內(nèi)容、工藝資源等知識的實時調(diào)用，為工藝規(guī)劃與設(shè)計提供決策支持；量化評價過程：該企業(yè)定制開發(fā)的PMDS內(nèi)置工具、工裝、設(shè)備、工時卡標(biāo)準(zhǔn)工藝數(shù)據(jù)庫（知識庫）。系統(tǒng)支持參數(shù)化的工具選型、標(biāo)準(zhǔn)工時定額自動生成，確保工藝開發(fā)結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化要求。對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)條款

工藝設(shè)計能力子域四級c：場景業(yè)務(wù)界定：應(yīng)基于工藝知識庫的集成應(yīng)用，實現(xiàn)工藝流程、工序內(nèi)容、工藝資源等知識的實時調(diào)用，為工藝規(guī)劃與設(shè)計提供決策支持；量化評價過程：該企業(yè)已實現(xiàn)基于三維模型的工藝仿真分析和迭代優(yōu)化，如應(yīng)用Autoform軟件對沖壓成型過程中復(fù)雜的深拉延和拉伸成形的魯棒性和可靠性等進(jìn)行仿真分析，預(yù)判破裂或者起皺潛在風(fēng)險并進(jìn)行優(yōu)化，縮短模具調(diào)試周期和降低開發(fā)成本。又如依據(jù)發(fā)動機(jī)車間產(chǎn)線三維建模對發(fā)動機(jī)的產(chǎn)線工藝路徑、生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行仿真，根據(jù)聯(lián)調(diào)仿真驗證實現(xiàn)工藝設(shè)計優(yōu)化。綜合以上內(nèi)容，故該企業(yè)在“離散型工藝數(shù)字化設(shè)計”場景量化評價為滿分。場景2:產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化,質(zhì)量精準(zhǔn)追溯（某化工企業(yè)）典型場景描述：質(zhì)量精準(zhǔn)追溯要求建設(shè)質(zhì)量管理系統(tǒng)（QMS），集成條碼、標(biāo)識和區(qū)塊鏈等技術(shù)，采集產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程、客戶使用的質(zhì)量信息，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量精準(zhǔn)追溯。

產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化依托質(zhì)量管理系統(tǒng)（QMS）和知識庫，集成質(zhì)量設(shè)計優(yōu)化、質(zhì)量機(jī)理分析等技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量影響因素識別、缺陷分析預(yù)測和質(zhì)量優(yōu)化提升。對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)條款生產(chǎn)作業(yè)能力子域四級d場景業(yè)務(wù)界定：應(yīng)實時采集產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程、客戶使用的質(zhì)量信息，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的精準(zhǔn)追溯，并通過數(shù)據(jù)分析和知識庫的運(yùn)用，進(jìn)行產(chǎn)品的缺陷分析，提出改善方案。

量化評價過程：該企業(yè)通LIMS系統(tǒng)對原料、半成品、產(chǎn)成品和客戶使用的質(zhì)量信息進(jìn)行質(zhì)量追溯，通過知識庫運(yùn)用，解決生產(chǎn)中發(fā)生的產(chǎn)品缺陷問題，對新產(chǎn)生的問題進(jìn)行專家解決，新的問題和解決辦法錄入知識庫進(jìn)行更新。例如當(dāng)中間品采樣產(chǎn)品酸度不合格，從知識庫的異常預(yù)案中獲取原因分析及處理方式，系統(tǒng)查詢原料、反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)，分析實際原因，并采取相應(yīng)的解決方案，降低不合格率。綜合以上內(nèi)容，故該企業(yè)在“產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化、質(zhì)量精準(zhǔn)追溯”兩個場景量化評價得分為滿分。企業(yè)智能化建設(shè)是一個持續(xù)化提升過程，想要推動企業(yè)向智能化方向發(fā)展，需要一個逐級階梯式引導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)對標(biāo)模型可識別自身所處智能制造的發(fā)展階段，并參考模型有計劃地提升自身的智能制造化水平，做到有的放矢，行之有矩。同時，企業(yè)不僅可以通過成熟度模型的等級特性識別其所處的發(fā)展階段，還可參照能力子域的不同等級的條款，逐級分解智改數(shù)轉(zhuǎn)的任務(wù)，實現(xiàn)改造目標(biāo)。智能制造能力成熟度模型是企業(yè)的智改數(shù)轉(zhuǎn)的操作指南。以智能制造典型場景建設(shè)為例，擬申報智能制造典型場景的企業(yè)，可以對標(biāo)模型相應(yīng)條