基于兩化融合管理體系思想的智能工廠建設規劃

喬運華，趙宏軍，王 嘯，馬麗麗

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.中國信息安全研究院有限公司，北京 102200）

基于兩化融合管理體系思想的智能工廠建設規劃

喬運華，趙宏軍，王 嘯，馬麗麗

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.中國信息安全研究院有限公司，北京 102200）

面對新一輪的工業革命，德國、美國等發達國家相繼提出“工業4.0”和“工業互聯網”的概念，積極推動工業轉型升級。我國也提出了“中國制造2025”的戰略舉措，加快實現我國由工業大國向工業強國轉變的步伐。智能工廠的建設是“中國制造2025”的重要構成，然而現階段我國在智能工廠的建設過程中，普遍存在與戰略不匹配、缺乏整體規劃的現象，結合兩化融合管理體系的相關理念，提出了基于兩化融合管理體系思想的智能工廠建設規劃方案，為企業進行智能工廠的建設提供參考。

智能工廠兩化融合；智能工廠規劃

1 智能工廠建設的背景

當前社會，隨著信息技術的飛速發展，傳統制造行業面臨巨大挑戰，新一輪工業革命的浪潮席卷而來。德國、美國等發達國家相繼提出“工業4.0”和“工業互聯網”的概念，積極推動工業轉型升級，促進經濟發展。順應時代發展的脈搏，我國也提出了“中國制造2025”的戰略舉措，加快實現我國由工業大國向工業強國轉變的步伐。

德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部在2013年的漢諾威工業博覽會上首次正式提出“工業4.0”的概念，描繪了制造業未來的愿景。按照“工業4.0”的定義，工業的發展伴隨著科學和技術的革新而實現，蒸汽機的發明帶來了生產的機械化，產生了第一次工業革命。電力的發明實現了批量化的流水線生產，帶來了第二次工業革命。電子技術和計算機的發展則促進了自動化生產制造方式，推動了第三次工業革命。未來十年，基于信息物理融合系統(CPS)的智能化，人類將迎來以智能制造為主導的第四次工業革命。

智能工廠是德國“工業4.0”理念中所描繪的未來工業體系的一個關鍵構成。智能工廠重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。它將人、機器和資源通過信息物理融合系統（CPS）搭建起一個社交網絡，彼此之間自然地相互溝通協作；機器將不再由人來主宰，而是擁有自我適應的能力，通過不斷的學習來滿足甚至超出人類的需要；智能工廠生產出的產品，能夠理解自己被加工制造的細節以及將如何被使用，能夠解答“哪些參數被用來處理我”、“我應該被傳送到哪里”等問題。總結來說，智能工廠具備生產設備網絡化、生產數據可視化、生產過程透明化、生產產品智能化等特點。

我國在2015年推出了“中國制造2025”——中國版的“工業4.0”規劃，部署全面推進實施制造強國戰略。圍繞這一戰略目標，“中國制造2025”規劃中把“推進信息化與工業化深度融合”作為九大戰略任務和重點之一，提出要加快推動新一代信息技術與制造技術的融合發展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向，推進制造過程智能化，在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間。通過建設智能工廠，促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制，進而實現整個過程的智能管控。

與其他國家的制造強國戰略相比較，“中國制造2025”提出要立足國情，立足現實，這也明確了我國工業企業的智能工廠建設應結合現有的實際情況穩步推進。

2 現階段我國智能工廠建設存在的問題

國家政策的出臺大力推動了全國范圍內各制造企業智能工廠建設的步伐。智能工廠的建設是一件人力物力投入巨大的系統工程，然而在現階段的智能工廠建設中存在諸多值得關注的問題，具體來講，可以總結為以下四個方面：

1）智能工廠的建設與企業戰略不匹配

智能工廠的建設無疑是幫助企業轉型升級、突破創新、贏得可持續發展的競爭優勢的一把利器。但是企業往往在建設過程中，沒有充分的識別當前內外部的環境，沒有做好需求分析和經濟效益分析，盲目投入，不計后果，不但沒能支撐企業戰略落地，獲取預期的競爭優勢，反而給企業本身的生產經營帶來很大困擾，甚至讓企業背上沉重的包袱。

2）對智能工廠的認知片面，存在局限

許多企業將智能工廠的建設仍局限在車間生產的智能化。智能車間、智能工廠和智能制造是一個層層遞進的關系。智能車間的建設就好比是提高每一個士兵單兵作戰的能力，做到每一顆子彈消滅一個敵人；而智能工廠建設則是要提高部隊協同作戰能力，海陸空一體化協同；智能制造則是上升到國家整體軍事力量的提升上，從而帶動與其相關的農業、服務業等國民經濟組成部分的產業級管理水平的提高。因此，智能工廠的建設應以提升工廠運營管理整體水平提高為核心，將業務層級拓展到整個供應鏈。

3）智能工廠的建設重硬輕軟

企業投入大量資金購買先進設備，搭建智能產線，卻忽略了相關人才的培養和維護保障，智能化項目在運轉過程中，將會積累大量的信息資源，但是由于缺乏人才和技術基礎，難以對其進行充分的挖掘創新，將造成智能設備潛在的附加利潤大打折扣；另一方面，設備隨著時間的推移，因缺乏必要的維護升級等原因跟不上企業發展的步伐，也會造成巨大的浪費。

4）智能工廠建設的系統性規劃不足

有的企業在進行智能工廠項目建設中，缺乏頂層設計。一方面，企業未能正視智能工廠建設帶來的短期和長期效益，未能制定出合理的指標來監督和量化建設的成果，缺乏對近期和遠期目標的規劃，對項目整體把控能力較差；另一方面，各個部門業務隔離，信息部門牽頭制定信息化規劃，生產部門牽頭制定技改方案，部門之間信息傳遞不暢，因為企業整體需求不夠明確，系統目標不同，導致智能化項目即使建成，也因為不適應需求而造成內部矛盾，最后運轉不通，不了了之。

面對現階段智能工廠建設中的種種問題，需要提前對智能工廠項目做好規劃，并通過一套標準來規范整個流程，確保項目的科學性、系統性和有效性。

3 兩化融合管理體系

3.1 體系基本情況

國家工業和信息化部于2013年提出《信息化和工業化深度融合專項行動計劃（2013～2018年）》，其第一項則為“企業兩化融合管理體系標準建設和推廣行動”，組織研究建立兩化融合標準體系，幫助企業建立和規范兩化融合管理機制。

兩化融合管理體系是一套引導組織強化變革管理、系統推進兩化融合的管理方法論。智能工廠的建設作為企業兩化融合工作的重要組成部分，應用兩化融合管理體系的思想，可以有效規避和解決前文中提及的問題，規范建設的過程。

3.2 體系原則

兩化融合管理體系堅持“以獲取可持續競爭優勢為關注焦點，戰略一致性，領導的核心作用，全員參與、全員考核，過程管理，全局優化，循序漸進、持之以恒，創新引領，開放協作”的九項基本原則。這是貫穿整個兩化融合管理體系的核心思想和重要理論基礎，是確保企業把握兩化融合本質、獲得并不斷提升其實效的關鍵。

3.3 體系框架

在兩化融合管理體系的基本框架下，涵蓋了戰略循環、要素循環和管理循環三個基本循環。

圖1 兩化融合管理體系框架圖

戰略循環（戰略—可持續競爭優勢—新型能力）：

指明了兩化融合工作的發展方向，即“往哪兒走”。企業兩化融合工作的開展應緊緊抓住“戰略-可持續競爭優勢-新型能力”這一條主線，從企業戰略出發，充分識別企業內外部環境的變化，從而明確與企業戰略相匹配的可持續競爭優勢需求，通過打造信息化環境下的新型能力，來確保獲取預期的可持續競爭優勢，進而實現企業戰略落地。

要素循環（數據—技術—業務流程—組織結構）：

幫助企業明確兩化融合工作的具體路徑，從哪幾方面入手開展兩化融合工作，即“做什么”。充分發揮技術的基礎支撐作用，優化業務流程和組織結構，并通過技術來固化新的業務流程和組織結構。同時，加強對數據的開發利用，挖掘數據這一要素的創新驅動潛能，推動和實現四個要素整體的互動創新和持續優化。

管理循環（策劃—支持、實施與運行—評測—改進）：

以“PDCA”的管理方法，幫助企業推進兩化融合工作，即“怎么做”。圍繞數據、技術、業務流程與組織結構四要素，充分發揮領導的核心作用，建立策劃，支持、實施與運行，評測與改進管理機制，讓兩化融合工作形成管理閉環，穩定獲取預期的可持續競爭優勢。

4 基于兩化融合管理體系思想的智能工廠建設規劃

企業基于兩化融合管理體系思想來進行智能工廠的建設，首先，應依照兩化融合管理體系的要求，建立文件化的兩化融合管理系統，并在已構建的文件化管理體系基礎上，依據結構化的方法開展涉及智能工廠兩化融合建設的中長期規劃、年度計劃以及項目等相關的規劃活動。如圖2所示，可將智能工廠建設規劃的過程分為規劃分析、規劃設計、規劃實施三個階段。

圖2 基于兩化融合管理體系思想的智能工廠建設規劃流程

4.1 規劃分析

首先，企業應提出建設智能工廠規劃的需要，并經過企業領導層的審批，來獲得支持和認可。規劃需求的提出，應結合企業的實際情況，既可能是自上而下由企業領導提出，進而向下部署的企業級戰略任務，也可能是業務部門結合實際需要牽頭提出，自下而上向企業領導層匯報獲得批準。

項目批準后，智能工廠的建設應遵循“一把手工程”的原則，由企業最高管理者整合資源，組建規劃組織，指定負責人，充分識別企業的內外部環境，圍繞“智能設計、智能生產、智能經營、智能服務”等智能工廠涉及的主要業務層面，來進行企業的現狀調研，從而識別和確定與企業戰略相匹配的可持續競爭優勢的需求。

4.2 規劃設計

1）識別和確定新型能力

為支持差異化的可持續競爭優勢的獲取和戰略落地，在智能工廠建設規劃設計階段，應明確智能工廠建設擬打造的新型能力。所謂新型能力，在兩化融合管理體系中定義為“為適應企業快速變化的環境、不斷形成新的競爭優勢，整合、建立、重構企業的內外部能力，實現能力改進的結果”。相對于已有能力，新型能力既可以表現為量的增長，也可以表現為質的跨越。企業智能工廠建設中新型能力的識別與確定，就是明確通過智能工廠的建設，在信息化手段的支撐下，可以幫助企業在設計、生產、經營、服務等方面實現哪些能力的改進。

2）制定新型能力目標框架

同時，在整個建設過程中，企業應對新型能力目標的達成情況進行監督，進而進一步確保智能工廠項目的有效性。因此，在規劃設計階段，在明確擬打造的新型能力的基礎上，企業綜合管理部門應對新型能力的關鍵指標進行識別，并對智能工廠建設應達成的新型能力目標進行策劃，并將其納入到企業的考核機制中，以確保項目完成后可以實現新型能力、獲取預期的可持續競爭優勢。

3）確定創新和優化需求

圍繞擬打造的新型能力，從數據、技術、業務流程和組織結構四個要素入手，運用業務過程管理等方法，梳理企業業務路程和組織結構，明確業務流程與組織結構的優化需求；結合技術發展趨勢及未來重點提升領域，明確技術實現的需求；以優化資源配置和提升運營管理水平為目標，挖掘數據開發利用的價值，總結數據開發利用的需求。在了解四要素需求的基礎上，還需在規劃中明確這些需求之間的相互關系，策劃四要素之間互動創新和持續優化的實現方法。

4）制定計劃和評估風險

基于以上需求，制定出智能工廠建設的實施規劃，把控項目的關鍵節點。對項目的技術可行性、經濟可行性、投資效益進行分析，并針對技術風險、投資風險、實施風險等進行識別，制定相應的應急預案。

5）提交批準發布

智能工廠建設規劃完成后，應提交相關人員進行審批。參與評審的人員應能代表將來智能工廠建設過程中涉及到的各方人員的相關意見，評審人員可包括企業的領導層、職能部門代表、專家及其他利益相關方。審批通過后，還應對規劃中涉及到的戰略、可持續競爭優勢、新型能力及目標、新型能力打造的路徑等進行宣貫，在企業內部達成一致意見，獲得全員支持。

4.3 規劃實施

在規劃實施階段，應確保兩化融合管理體系要求中的資金投入、人才保障、設備設施、信息資源、信息安全等基礎條件在智能工廠建設過程中得到充分落實。

依照制定的規劃，以業務流程為導向，通過業務流程和組織結構優化、技術實現、數據開發利用等過程，開展智能工廠的建設，打造新型能力。業務流程和組織結構優化的設計在安排上應優先于技術實現和數據開發利用，以防技術過度超前、數據開發利用不足、業務流程低下、組織結構變革滯后的現象發生。

此外，在實施方案的運行過程中，應對出現的問題進行及時的調整，并將調整后的相關規定固化到企業相關制度中，并通過不斷加強對制度的運行控制，保障設計、生產、經營、服務等業務的順利運轉，確保新型能力得到持續保持和改進。

5 結束語

總體而言，我國智能工廠的建設還處于起步階段。對于制造企業而言，智能工廠的建設既提供給企業擁抱先進科技成果、轉型升級的大好機會，也給企業帶來不小的挑戰。作為一項復雜的系統工程，做好智能工廠建設的前期規劃非常必要。基于兩化融合管理體系的思想，通過規劃分析、規劃設計、規劃實施三個階段的工作，可以幫助企業規范智能工廠項目的規劃和建設過程，穩定獲取項目成效，助力企業不斷打造信息化環境下的新型能力，逐步提升競爭能力，順利完成產業轉型升級。

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[6] GB/T 23001-2017.信息化和工業化融合管理體系要求[S].2017.

Intelligent plant construction planning based on the idea of two integrated management system

QIAO Yun-hua, ZHAO Hong-jun, WANG Xiao, MA Li-li

TP29

：A

1009-0134(2017)06-0077-04

2017-04-13

喬運華（1956 -），男，河南人，高級工程師，本科，主要從事大型管理軟件ERP、MES、SCM等技術架構的總體規劃及設計，參與智能工廠標準的建設，負責智能制造相關項目的評審、調研與研討等工作。