《智能制造能力成熟度模型》 國家標(biāo)準(zhǔn)在企業(yè)自評(píng)估的應(yīng)用研究

宋成琳

（上汽通用汽車有限公司,上海 200000）

隨著智能制造在國內(nèi)被越來越多的企業(yè)理解和認(rèn)可，各企業(yè)紛紛開展了智能制造的相關(guān)方案咨詢、戰(zhàn)略規(guī)劃及項(xiàng)目實(shí)施。在這過程中，各企業(yè)采取了不同的方法，有參考借鑒德國工業(yè)4.0的理念和框架進(jìn)行自我理解消化，還有邀請(qǐng)知名的咨詢公司開展方案咨詢和戰(zhàn)略規(guī)劃，以及和業(yè)界知名的自動(dòng)化、IT巨頭開展項(xiàng)目合作來推進(jìn)智能制造。各種不同的推進(jìn)路徑背后存在著對(duì)智能制造認(rèn)知和實(shí)施的差異。

為有序推進(jìn)我國智能制造快速發(fā)展，通過標(biāo)準(zhǔn)凝聚行業(yè)共識(shí)，引領(lǐng)企業(yè)向標(biāo)準(zhǔn)靠攏，降低融合發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)，中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院在工信部的指導(dǎo)下，于2016年9月發(fā)布了《智能制造能力成熟度模型白皮書（1.0）》，并在白皮書的基礎(chǔ)上經(jīng)過4年的完善優(yōu)化和企業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，形成了GB/T39116-2020《智能制造能力成熟度模型》及GB/T39117-2020《智能制造能力成熟度評(píng)估方法》兩份國家標(biāo)準(zhǔn)，于2020年10月正式發(fā)布。

1 智能制造能力成熟度模型

1.1 成熟度及智能制造成熟度

1.1.1 成熟度

成熟度是一套管理方法論，它能夠精煉地描述一個(gè)事物的發(fā)展過程，通常將其描述為幾個(gè)有限的成熟級(jí)別，每個(gè)級(jí)別有明確的定義、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)現(xiàn)的必要條件。從最低級(jí)到最高級(jí)，各級(jí)別之間具有順序性，每個(gè)級(jí)別都是前一個(gè)級(jí)別的進(jìn)一步完善，同時(shí)也是向下一個(gè)級(jí)別演進(jìn)的基礎(chǔ)，體現(xiàn)了事物從一個(gè)層次到下一個(gè)層次遞進(jìn)發(fā)展的過程。

1.1.2 智能制造成熟度

簡(jiǎn)單來講，智能制造成熟度就是成熟度方法論在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。智能制造能力成熟度描述了智能制造從初始狀態(tài)向高級(jí)階段的發(fā)展過程，將其分解為若干級(jí)別（階段），賦予每個(gè)級(jí)別明確定義，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)的必要條件。從最低級(jí)到最高級(jí)，智能制造能力是逐級(jí)提升的，每個(gè)級(jí)別都在前一個(gè)級(jí)別的基礎(chǔ)上提升完善，同時(shí)也構(gòu)成了向下一個(gè)級(jí)別提升演進(jìn)的基礎(chǔ)，從而體現(xiàn)了智能制造能力的層層遞進(jìn)和不斷發(fā)展完善的過程。

1.2 智能制造能力成熟度模型構(gòu)成

智能制造能力成熟度模型由成熟度等級(jí)、能力要素和成熟度要求構(gòu)成。其中，能力要素由能力域構(gòu)成，能力域又由能力子域構(gòu)成。如圖1所示。

圖1

能力要素包括人員、技術(shù)、資源和制造4大類。人員要素包括了組織戰(zhàn)略和人員技能2個(gè)能力域，技術(shù)要素包括了數(shù)據(jù)、集成和信息安全3個(gè)能力域，資源和制造要素分別包括2個(gè)和5個(gè)能力域。在制造要素的能力域下，細(xì)分了更多的能力子域，如設(shè)計(jì)能力域包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)2個(gè)能力子域。考慮到不同企業(yè)的不同業(yè)務(wù)范圍，標(biāo)準(zhǔn)允許企業(yè)在開展評(píng)估時(shí)，可以根據(jù)自身具體業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行合理的裁剪，后續(xù)還會(huì)具體討論。

成熟度等級(jí)分為5級(jí)，從低到高分別為1級(jí)（規(guī)劃級(jí)）、2級(jí)（規(guī)范級(jí)）、3級(jí)（集成級(jí)）、4級(jí)（優(yōu)化級(jí)）和5級(jí)(引領(lǐng)級(jí))。高等級(jí)的要求涵蓋了低等級(jí)的要求。各個(gè)等級(jí)的定義請(qǐng)參見國標(biāo)原文。

成熟度要求規(guī)定了各能力要素（包括能力域、能力子域）在不同成熟度等級(jí)下應(yīng)該滿足的具體條件。下方圖2以人員為例，要素中包括了組織戰(zhàn)略和人員技能2個(gè)能力域（子域）,規(guī)定了從1級(jí)到5級(jí)的具體要求，部分要求有合并，如組織戰(zhàn)略的3級(jí)以上要求是統(tǒng)一的。

圖2

2 智能制造能力成熟度模型在企業(yè)自評(píng)估中的應(yīng)用

2.1 基于企業(yè)業(yè)務(wù)范圍的能力域及能力子域的確定

國標(biāo)對(duì)各制造企業(yè)自身的行業(yè)屬性和業(yè)務(wù)范圍做了充分的考慮。如針對(duì)流程型制造企業(yè)和離散型制造企業(yè)的不同特性，設(shè)定了不同的能力子域，圖3是適用于離散型制造企業(yè)的評(píng)估域。（具體參見GB/T39117-2020）。企業(yè)須先確定所屬的企業(yè)類型，然后確定評(píng)估域。

圖3 離散型制造企業(yè)評(píng)估域

其次，企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍對(duì)評(píng)估域的確定也會(huì)有相應(yīng)的影響。如一家以代工制造為主營業(yè)務(wù)的企業(yè)，沒有產(chǎn)品設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)和部門，在這種情況下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估域就可以被裁剪掉，不參與評(píng)估。評(píng)估的4大要素中，人員、技術(shù)和資源為必選內(nèi)容，不可裁剪。制造要素下的生產(chǎn)能力域不可裁剪，其他能力域可根據(jù)企業(yè)具體業(yè)務(wù)范圍進(jìn)行合理裁剪。制造要素下的生產(chǎn)能力域是必選評(píng)估項(xiàng)，因此國標(biāo)不適用沒有生產(chǎn)制造的企業(yè)。

2.2 成熟度要求和企業(yè)業(yè)務(wù)的結(jié)合

國標(biāo)覆蓋包括了流程型制造和離散型制造的多個(gè)行業(yè)，因此，各個(gè)能力域在各級(jí)成熟度下的要求必須具備概括性和普適性，不具有行業(yè)或企業(yè)的針對(duì)性。

企業(yè)在開展自評(píng)估時(shí)，須基于國標(biāo)，結(jié)合自身業(yè)務(wù)內(nèi)容、業(yè)務(wù)范圍和特點(diǎn)，開展要求的具化和細(xì)分。這個(gè)過程是將國標(biāo)要求轉(zhuǎn)化為對(duì)企業(yè)具體要求的過程。對(duì)于國標(biāo)要求的正確理解和把握是整個(gè)過程的關(guān)鍵，只有基于正確的理解和把握，結(jié)合企業(yè)業(yè)務(wù)的細(xì)化分解，最終形成了適用于企業(yè)的要求，使評(píng)估更具可操作性，也便于企業(yè)明確發(fā)展的目標(biāo)和要求。圖4以裝備能力域2級(jí)要求為例，說明了基于國標(biāo)要求的業(yè)務(wù)細(xì)化和分解。

圖4

在上圖中，對(duì)照左側(cè)的國標(biāo)要求，企業(yè)基于自身具體情況，對(duì)各個(gè)工藝區(qū)域及工序的裝備進(jìn)行了分解，然后逐一進(jìn)行關(guān)鍵工序和數(shù)字化設(shè)備應(yīng)用的判斷，以及設(shè)備通信接口的梳理。經(jīng)過這個(gè)拆解、細(xì)分和梳理，既清晰地反映出企業(yè)在要求下的符合情況，也清晰地識(shí)別了不足，為后續(xù)的智能制造能力提升規(guī)劃提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 企業(yè)自評(píng)估

在完成了上述工作后，就可以開始自評(píng)估了。評(píng)估采用打分的方式進(jìn)行，從低等級(jí)要求開始，逐級(jí)向上遞進(jìn)。

首先，國標(biāo)針對(duì)離散型制造和流程型制造給出了2種不同的推薦評(píng)估域和對(duì)應(yīng)的權(quán)重，參見GB/T39117-2020評(píng)估方法的表4和表5，一般情況下，建議企業(yè)直接采用推薦值。

其次，對(duì)于評(píng)估能力域或能力子域的每一條要求進(jìn)行打分。打分分為4個(gè)檔次，從全部滿足、大部分滿足、部分滿足到不滿足，分別對(duì)應(yīng)1，0.8，0.5和0分。至于如何合理判定全部滿足，大部分滿足還是其他，則可參考圖4的方法。以此為例，對(duì)于在關(guān)鍵工序中數(shù)字化設(shè)備應(yīng)用，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)在5個(gè)關(guān)鍵工序中應(yīng)用了3個(gè)數(shù)字化設(shè)備，據(jù)此，可評(píng)估其為大部分滿足。

將某個(gè)能力子域所有要求的評(píng)分取算數(shù)平均值即為該能力子域的得分；對(duì)各能力子域得分做加權(quán)求和，得到該能力域得分；對(duì)各能力域得分做加權(quán)求和，得到該能力要素得分。其中，加權(quán)求和涉及的權(quán)重，請(qǐng)參考GB/T39117-2020評(píng)估方法的表4和表5。

最后，在完成了所有能力要素的評(píng)估后，將根據(jù)得分情況來確定成熟度等級(jí)。根據(jù)國標(biāo)的要求，當(dāng)被評(píng)估對(duì)象在某一等級(jí)下的成熟度得分超過評(píng)分區(qū)間的最低分，視為滿足該等級(jí)要求，反之，則視為不滿足。在計(jì)算總分時(shí)，已滿足的等級(jí)的成熟度得分取值為1，不滿足的級(jí)別的成熟度得分取值為該等級(jí)的實(shí)際得分。智能制造能力成熟度總分，為各等級(jí)評(píng)分結(jié)果的累計(jì)求和。評(píng)分結(jié)果與能力成熟度對(duì)應(yīng)關(guān)系見GB/T39117-2020評(píng)估方法表6。

圖5以假設(shè)數(shù)據(jù)為例說明成熟度等級(jí)的判定。

圖5

3 企業(yè)自評(píng)估后的改進(jìn)提升規(guī)劃

通過以上步驟的實(shí)施，企業(yè)對(duì)照了國標(biāo)，結(jié)合自身的智能制造開展情況，完成了4大智能制造能力要素的評(píng)估。通過評(píng)估，企業(yè)可以識(shí)別當(dāng)前自身所處的智能制造成熟度階段，認(rèn)清自身的發(fā)展水平狀態(tài)及不足點(diǎn)，并依據(jù)這些信息有針對(duì)性地展開能力提升規(guī)劃。

相比提升智能制造能力成熟度得分和等級(jí)，更重要、更有意義的是企業(yè)業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)績(jī)效伴隨著智能制造的推進(jìn)而提升。因此，企業(yè)需要根據(jù)自身的業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)、業(yè)務(wù)能力短板，以國標(biāo)要求為指引和參考，有針對(duì)性地、有優(yōu)先級(jí)地制定智能制造發(fā)展規(guī)劃。

企業(yè)還可以伴隨著智能制造的深入推進(jìn)，定期或不定期地開展自評(píng)估，既可用于衡量智能制造項(xiàng)目實(shí)施效果，又可以動(dòng)態(tài)更新智能制造能力成熟度狀態(tài)，適時(shí)優(yōu)化調(diào)整智能制造規(guī)劃和實(shí)施，不斷接近企業(yè)的智能制造目標(biāo)。

4 結(jié)語

GB/T39116-2020《智能制造能力成熟度模型》及GB/T39117-2020《智能制造能力成熟度評(píng)估方法》兩份國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，為智能制造在我國的全面深化推進(jìn)提供了系統(tǒng)的、完整的、標(biāo)準(zhǔn)化的引領(lǐng)，為企業(yè)實(shí)施智能制造提供指導(dǎo)，幫助企業(yè)開展智能制造能力的評(píng)估、診斷和有針對(duì)性地規(guī)劃和提升。企業(yè)可開展標(biāo)準(zhǔn)的深入學(xué)習(xí)，在充分理解和掌握的基礎(chǔ)上開展自評(píng)估；也可以邀請(qǐng)相關(guān)有資質(zhì)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)開展評(píng)估和咨詢，為企業(yè)的智能制造發(fā)展提供支持。作為國標(biāo)的前身，《智能制造能力成熟度模型白皮書（1.0）》是一份很有價(jià)值的基礎(chǔ)材料，可以很好地幫助初次接觸智能制造成熟度的人員理解相關(guān)的背景、原理、框架等。