《智能制造能力成熟度模型》
一、診斷咨詢服務(wù)依據(jù)
1、《智能制造能力成熟度模型》
中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院于2016年9月20日發(fā)布了《智能制造能力成熟度模型》白皮書，旨在為企業(yè)實(shí)施智能制造提供指導(dǎo)，幫助企業(yè)認(rèn)清自身所處的發(fā)展階段，能夠根據(jù)能力成熟度模型進(jìn)行自我評(píng)估與診斷，達(dá)到有針對(duì)性的提升和改進(jìn)智能制造能力的目的。
智能制造能力成熟度模型是在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)成熟度模型研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)智能制造的特點(diǎn)和企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的一套方法論，它給出了組織實(shí)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(shí)現(xiàn)智能制造的核心要素、特征和要求，為內(nèi)外部相關(guān)利益方提供了一個(gè)理解當(dāng)前智能制造狀態(tài)、建立智能制造戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施規(guī)劃的框架。
成熟度模型由維度、類、域、等級(jí)和成熟度要求等內(nèi)容組成。維度、類和域是“智能+制造”兩個(gè)維度的展開(kāi)，是對(duì)智能制造核心能力要素的分解。等級(jí)是類和域在不同階段水平的表現(xiàn)，成熟度要求是對(duì)類和域在不同等級(jí)下的特征描述。
成熟度模型在充分研究中國(guó)智能制造系統(tǒng)架構(gòu)、工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型 (RAMI 4.0)、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)，深入挖掘智能制造內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，根據(jù)“智能+制造”兩個(gè)核心維度，分解為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)、資源要素、互聯(lián)互通、系統(tǒng)集成、信息融合、新興業(yè)態(tài)10大類能力以及細(xì)化的27個(gè)要素域，對(duì)每個(gè)域進(jìn)行分級(jí)，每一級(jí)別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的要求，構(gòu)成智能制造能力成熟度矩陣，模型架構(gòu)與能力成熟度矩陣的關(guān)系如下圖所示。
《成熟度模型》根據(jù)智能制造的階段水平，定義了智能制造的5個(gè)等級(jí)，描述了一個(gè)組織逐步向智能制造最終愿景邁進(jìn)的路徑，代表了當(dāng)前實(shí)施智能制造的程度，同時(shí)也是智能制造評(píng)估活動(dòng)的結(jié)果。
各個(gè)等級(jí)的定義如下表：
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一、規(guī)劃級(jí) |
在這個(gè)級(jí)別下，企業(yè)有了實(shí)施智能制造的想法，開(kāi)始進(jìn)行規(guī)劃和投資。部分核心的制造環(huán)節(jié)已實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程信息化，具備部分滿足未來(lái)通信和集成需求的基礎(chǔ)設(shè)施，企業(yè)已開(kāi)始基于IT進(jìn)行制造活動(dòng)，但只是具備實(shí)施智能制造的基礎(chǔ)條件，還未真正進(jìn)入到智能制造的范疇。 |
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二、規(guī)范級(jí) |
在這個(gè)級(jí)別下，企業(yè)已形成了智能制造的規(guī)劃，對(duì)支撐核心業(yè)務(wù)的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行投資，通過(guò)技術(shù)改造，使得主要設(shè)備具備數(shù)據(jù)采集和通信的能力，實(shí)現(xiàn)了覆蓋核心業(yè)務(wù)重要環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、數(shù)字化升級(jí)。通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)化的接口和數(shù)據(jù)格式，部分支撐生產(chǎn)作業(yè)的信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部集成，數(shù)據(jù)和信息在業(yè)務(wù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)共享，企業(yè)開(kāi)始邁進(jìn)智能制造的門檻。 |
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三、集成級(jí) |
在這個(gè)級(jí)別下，企業(yè)對(duì)智能制造的投資重點(diǎn)開(kāi)始從對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)裝備和信息系統(tǒng)等的單項(xiàng)投入，向集成實(shí)施轉(zhuǎn)變，重要的制造業(yè)務(wù)、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)單元完成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化改造，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、物流、服務(wù)等核心業(yè)務(wù)間的信息系統(tǒng)集成，開(kāi)始聚焦工廠范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的共享，企業(yè)已完成了智能化提升的準(zhǔn)備工作。 |
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四、優(yōu)化級(jí) |
在這個(gè)級(jí)別下，企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及其他支撐系統(tǒng)已完成全面集成，實(shí)現(xiàn)了工廠級(jí)的數(shù)字建模，并開(kāi)始對(duì)人員、裝備、產(chǎn)品、環(huán)境所采集到的數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)過(guò)程中所形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)知識(shí)庫(kù)、專家?guī)斓葍?yōu)化生產(chǎn)工藝和業(yè)務(wù)流程，能夠?qū)崿F(xiàn)信息世界與物理世界互動(dòng)。從3級(jí)到4級(jí)體現(xiàn)了量變到質(zhì)變的過(guò)程，企業(yè)智能制造的能力快速提升。 |
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五、引領(lǐng)級(jí) |
引領(lǐng)級(jí)是智能制造能力建設(shè)的最高程度， 在這個(gè)級(jí)別下，數(shù)據(jù)的分析使用已貫穿企業(yè)的方方面面，各類生產(chǎn)資源都得以最優(yōu)化的利用，設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)自治的反饋和優(yōu)化，企業(yè)已成為上下游產(chǎn)業(yè)鏈中的重要角色，個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、遠(yuǎn)程運(yùn)維已成為企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)的主要模式，企業(yè)成為本行業(yè)智能制造的標(biāo)桿。 |
企業(yè)在實(shí)施智能制造時(shí)，應(yīng)按照逐級(jí)遞進(jìn)的原則，從低級(jí)向高級(jí)循序演進(jìn)，要注重投資回報(bào)率。企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀、市場(chǎng)定位、客戶需求和資金投入情況，來(lái)選擇合適的等級(jí)確定智能制造的發(fā)展方向。需要注意的是，并非只有最高級(jí)才是適合每個(gè)企業(yè)的最佳選擇。
2、《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》
依據(jù)工信部于2015年12月發(fā)布的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2015年版）》，智能制造系統(tǒng)架構(gòu)通過(guò)生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和智能功能三個(gè)維度構(gòu)建完成，主要解決了智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)和框架的建模研究。如下圖所示：
(1) 生命周期維度
a) 設(shè)計(jì)：產(chǎn)品及零部件設(shè)計(jì)、工模具設(shè)計(jì)、工藝仿真、協(xié)同設(shè)計(jì)等
b) 生產(chǎn)：生產(chǎn)需求、工序排程、制造過(guò)程、產(chǎn)品檢測(cè)等
c) 物流：物料采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)管理、車間物流、成品發(fā)運(yùn)等
d) 銷售：市場(chǎng)營(yíng)銷、訂單管理、需求計(jì)劃、交付計(jì)劃等
e) 服務(wù)：質(zhì)量追溯、遠(yuǎn)程服務(wù)等
(2) 系統(tǒng)層級(jí)維度
a) 設(shè)備層級(jí)：包括各種傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識(shí)別、機(jī)器、機(jī)械和裝置等硬件設(shè)備；
b) 控制層級(jí)：包括可編程邏輯控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）等對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)；
c) 車間層級(jí)：包括制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）等，整合各種控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)面向工廠與車間的生產(chǎn)管理；
d) 企業(yè)層級(jí)：包括企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）和客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）等，實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理；
e) 協(xié)同層級(jí)：由產(chǎn)業(yè)鏈上不同企業(yè)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)共享信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)同研發(fā)、智能生產(chǎn)、精準(zhǔn)物流和智能服務(wù)等。
(3) 智能功能維度
a) 資源要素：包括設(shè)計(jì)施工圖紙、產(chǎn)品工藝文件、原材料、制造設(shè)備、生產(chǎn)車間和工廠等物理實(shí)體，也包括電力、燃?xì)獾饶茉?。此外，人員也被視為資源的一個(gè)組成部分。
b) 系統(tǒng)集成：通過(guò)二維碼、射頻識(shí)別、軟件等信息技術(shù)集成原材料、零部件、能源、設(shè)備等各種制造資源。由小到大實(shí)現(xiàn)從智能裝備到智能生產(chǎn)單元、智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車間、智能工廠，乃至整個(gè)智能制造系統(tǒng)的集成。
c) 互聯(lián)互通：通過(guò)有線、無(wú)線等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間、機(jī)器與控制系統(tǒng)之間、企業(yè)之間的互聯(lián)互通。
d) 信息融合：在系統(tǒng)集成和通信的基礎(chǔ)上，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，在保障信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)信息協(xié)同共享。
e) 新興業(yè)態(tài)：包括個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維和工業(yè)云等服務(wù)型制
二、診斷咨詢服務(wù)
1、服務(wù)交付物：書面的診斷咨詢報(bào)告和智能制造解決方案
2、很多診斷咨詢的重點(diǎn)：
(1)基本現(xiàn)狀。瞄準(zhǔn)企業(yè)所屬行業(yè)世界先進(jìn)水平和國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，重點(diǎn)從智能裝備應(yīng)用、車間設(shè)備互聯(lián)互通、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)調(diào)度、物料自動(dòng)配送、產(chǎn)品信息可追溯、車間環(huán)境和資源能源消耗智能管控、車間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全可控、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)協(xié)同、售后服務(wù)智能化等方面，分析企業(yè)的實(shí)際狀況，找準(zhǔn)關(guān)鍵的指標(biāo)差距。
（2）原因分析：具體分析造成差距的原因，如研發(fā)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工藝、設(shè)備智能化、車間聯(lián)網(wǎng)等方面。
（3）具體建設(shè)方案（頂層設(shè)計(jì)方案）。針對(duì)企業(yè)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，提出3-5年內(nèi)企業(yè)建設(shè)智能車間的具體方案，分析方案的可行性，提出智能車間建設(shè)措施建議并按輕重緩急進(jìn)行拍尋。
（4）相關(guān)建議。企業(yè)除智能車間建設(shè)之外還需注意的其他問(wèn)題，如員工知識(shí)結(jié)構(gòu)、人力資源配備、職業(yè)培訓(xùn)、政策支持等。
