面向數字化轉型的生產設備管理
——《兩化融合管理體系 生產設備管理能力成熟度評價》標準建設需求指引

◆王金德 談云駿 / 文

新一代信息技術與實體經濟深度融合，推動數字化轉型，從而實現經濟增長和新舊動能轉換。數字化轉型的本質是以數據的自動流動化解復雜系統的不確定性，優化資源配置效率，構建企業新型能力框架，獲取可持續競爭優勢。當前，工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，通過對人、機、物的全面互聯，構建起全要素、全產業鏈、全價值鏈全面連接的新型生產制造和服務體系，是數字化轉型的實現途徑、實現新舊動能轉換的關鍵力量。加快工業互聯網建設，促進企業數字化轉型，實現數字經濟與實體經濟融合發展是推動實體經濟高質量發展的必然選擇。

一、數字化轉型總體框架構建

全面理解數字化轉型是工業經濟邁向數字經濟的必由之路，是以數據為核心驅動要素，通過新一代信息技術應用推動資源配置方式、經營組織方式、業務運行邏輯、價值創造價值深刻變革，形成數字經濟體系的重要歷史進程。構建以兩化融合為基礎、工業互聯網創新為核心的數字化轉型框架，如圖1所示。

圖1 數字化轉型總體框架

數字化轉型實質上是使用數據和數字技術從客戶的角度創造新價值，需要改變業務模式和企業文化，需要從戰略層面來確定。數字化轉型框架在組織的戰略規劃過程中具有明確的定位。數字化轉型能否成功取決于企業數字化轉型戰略定位和戰略舉措，包括確定數字化轉型戰略、制定工業互聯網轉型升級的規劃或行動計劃、構建兩化融合管理體系的工業互聯網平臺基礎，以工業互聯網創新推動數字化轉型。

二、兩化融合筑基工業互聯網與生產設備管理

數字化轉型的基礎是形成生態體系，構建工業化和信息化融合（兩化融合）管理體系，為運營技術OT與信息技術IT融合構建要素組合，發揮數據驅動的核心作用，實施技術、業務流程與組織機構優化創新，為數字技術DT的數字化運營創造空間，從而建設數字經濟時代的新型能力，促進可持續轉型發展。

數字化轉型的核心，是以數據為驅動要素的工業互聯網平臺的建設。工業互聯網平臺包括邊緣、平臺（工業PaaS）、應用三大核心層級，如圖2所示。其中，邊緣層通過大范圍、深層次的數據采集，以及異構數據的協議轉換與邊緣處理，構建工業互聯網平臺的數據基礎。一是通過各類通信手段接入不同設備、系統和產品，采集海量數據；二是依托協議轉換技術實現多源異構數據的歸一化和邊緣集成；三是利用邊緣計算設備實現底層數據的匯聚處理，并實現數據向云端平臺的集成。

圖2 工業互聯網平臺中工業邊緣層

生產邊緣設備由三部分組成，分別是終端層、網絡層、邊緣層。終端層由各物聯網設備組成，例如數控機床（computerized numerical control，CNC）、工業機器人、自動導引小車（automated guided vehicle，AGV）、可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）、射頻識別（radio frequency identification，RFID）等。網絡層是終端層和邊緣層的網絡傳輸通道，主要包括現場總線、工業以太網、無線局域網和無線傳感器網絡等連接方式，比如CNC、PLC設備通過現場總線或者工業以太網和邊緣設備連接，RFID設備通過無線局域網和邊緣設備連接。邊緣層由各種邊緣控制器組成，邊緣層作為工業互聯網平臺與生產邊緣設備的交叉點，為終端提供就近服務(例如快速響應終端設備的請求，處理終端設備的實時數據)。

狹義上的設備管理僅涵蓋了終端層，而數字化轉型下的現代設備管理覆蓋了終端、網絡、邊緣三個層面，因此對生產設備管理提出了新的要求。

三、生產設備管理成熟度評價的重要意義及其標準建設

生產設備是制造活動的基本載體，是制造企業最核心的資產，其管理水平直接影響企業生產、經營、供應等價值創造活動。隨著物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術快速發展并與制造業滲透融合，生產設備數字化、網絡化、智能化水平持續提升，與所在運行環境和配套設備之間的交互協同愈加緊密，其組成形態、運行方式、管理模式和管理目標正在發生根本性變化。面向數字化轉型的生產設備管理，面臨管理方法缺失、管理能力不足、數據模型開發應用水平待提升等問題，亟需充分把握面向數字化轉型的生產設備管理的基礎共性規律，研制形成可系統、科學、有效地規范和提升企業生產設備數字化運行管理能力的標準，以適應當前數字化轉型的時代要求。

擬定中《生產設備管理能力成熟度評價》是兩化融合管理體系生產設備系列國家標準之一，來源于國家重點研發計劃“制造服務關鍵基礎共性技術標準研究”，由全國兩化融合管理標準化技術委員會（SAC/TC573）歸口。標準給出了面向數字化轉型的生產設備的術語定義和管理導向，從生產設備組成形態和生命周期兩方面明確面向數字化轉型的生產設備的基本認識和本質內涵，提出面向數字化轉型的生產設備管理域（如圖3所示）和管理能力成熟度等級（如圖4所示），并明確各管理域在不同成熟度等級下的特征和要求，以及生產設備管理能力成熟度評價方法，以引導企業逐級打造并系統提升面向數字化轉型的生產設備管理能力。

圖3 面向數字化轉型的生產設備管理域和管理子域

圖4 面向數字化轉型的生產設備管理能力成熟度評價框架

四、兩化融合管理體系生產設備管理成熟度評價案例

某燃氣設備公司已通過兩化融合管理貫標，其新型能力為“基于物聯網技術的燃氣設備遠程運維服務能力”。該能力利用物聯網技術，為燃氣企業提供了設備管理、遠程控制、故障報警以及數據綜合分析等服務，從而實現通過數據直接控制整個服務過程、提高服務效率，為企業提供以數據為導向的精準分析與決策、提升企業服務能力。其工業互聯網平臺架構如圖5所示。

公司通過智能化的監控平臺、先進的通訊網絡和現場的智能調壓站組成的智能氣網，一方面通過智能化的遠程設備控制服務，不僅可以隨時監控管網的運行狀態，同時可以通過大數據計算和分析，定時提供管網的調度預案，然后通過通信網絡將調度指令下發到現場的智能調壓站。調壓站可根據調度指令啟動自身的自動化監控系統，最終實現對管網的壓力調節、流量限定，從而確保管網的供氣平衡和安全運行。

通過兩化融合審核對企業的了解，按照生產設備管理成熟度評價模型對其進行評價，如圖6所示。在資源保障管理域方面，通過兩化融合“戰略-優勢-能力”和實施方案的策劃，公司較為全面地建立了與生產設備管理相關的資源保障，尤其在人員配置和資金投入方面有重點的考慮；在運行環境管理域方面，公司工業網絡環境在支持各類生產設備的協議解析和多源異構數據接入的基礎上，可滿足產線級的生產設備低延時、高可靠、大帶寬、高并發的數據交互要求，能夠支持生產設備基于海量數據的智能運轉；在基礎管理方面，公司可對必要的生產設備運行數據進行采集，并以紙質或電子方式對其進行規范化存儲和管理；在運行維護管理域方面，公司可對生產設備的功能、性能等健康狀況定期進行規范化的檢查、評估、診斷和維護；在績效改進方面，圍繞兩化融合管理體系的要求，公司基于管理平臺按照一定周期對相關指標數據進行自動采集和測算，能夠對生產設備運行績效進行在線監測和可視化呈現。

圖6 某企業生產設備管理能力成熟度評價