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中国智能制造能力成熟度发展研究报告

作者:www.cechina.cn2023.05.08阅读 7850

  1 引言
  中国电子技术标准化研究院联合相关单位共同编写了《中国智能制造发展研究报告:能力成熟度》(以下简称CMMM 2.0),于2022年11月23日在世界智能制造大会主论坛正式发布。
  本报告是继《智能制造能力成熟度模型白皮书(1.0)》、GB/T39116—2020《智能制造能力成熟度模型》发布以来又一重要著作,凝结了百余位智能制造能力成熟度评估师的集体智慧和300余家制造企业的创新探索,向世界展示了智能制造发展的中国智慧和中国方案。本文从编写者视角对报告的主要内容进行系统全面的梳理和解读,从CMMM发展历程、CMMM应用等方面给出作者的理解和判断。
  2 编制背景
  智能制造是制造强国建设的主攻方向,是实现新型工业化的关键抓手。近年来,党中央、国务院对促进传统产业升级做出了系列部署,明确提出大力推进智能制造。自2015年以来通过产学研用协同创新、行业企业示范应用、央地联合统筹推进,我国智能制造发展取得长足进步。
  《“十四五”智能制造发展规划》为“十四五”时期我国智能制造的发展指明了方向,提供了根本遵循。该规划中明确提出了“到2025年,我国智能制造能力成熟度水平明显提升”的转型升级目标。CMMM2.0就是以“持续提升智能制造能力成熟度水平”为核心,从企业应用视角切入,展示CMMM灵活应用思路和高价值实践,指引不同类型、不同行业的制造企业站在系统、全局的角度统筹考虑智能制造规划,选择正确的路径实施智能制造过程改进工作,是对企业持续提升智能制造能力成熟度水平的实践指导,也是有效支撑智能制造“十四五”规划的重要研究。
  当前推进智能制造的重点和难点在于快速且有效地推进更多的企业参与实践和优秀解决方案在更多场景的落地应用。“十三五”以来我国智能制造发展的成绩斐然。供给层面,一是我国智能制造解决方案供应商发展成效显著。已经拥有6000余家智能制造系统解决方案供应商,其中CONTROL ENGINEERING China版权所有,主营业务收入超10亿元的系统解决方案供应商达40余家,供应商专业化程度和创新能力增强,初步形成了一支可满足我国制造业企业推进数字化转型的队伍,中国智能制造服务网络基本构建完成。二是标准体系不断完善。工信部于2015年、2018年、2021年先后发布更新了三版《国家智能制造标准体系建设指南》,同时在船舶、石化、建材、纺织等14个细分行业构建了智能制造标准体系,智能制造专项支持建成近200个标准试验验证平台,智能制造领域国家标准共计300余项,基本覆盖生产制造全流程各环节。
  需求层面,“十三五”期间,工信部遴选了305个智能制造试点示范项目,建成一批数字化车间和智能工厂,树立了行业标杆,有效起到了智能制造领头羊的作用。但我们必须保持清醒的认识,由于我国制造业规模巨大,制造业中90%以上是中小企业,而中小企业是下一轮竞争的关键。中小企业囿于技术、资金、人才等各类资源限制,整体呈现出的数字化转型水平较低,数据显示,79%的企业处于数字化转型的初级阶段。当下之选就是依靠智能制造解决方案供应商的技术和人才优势,以及已经发布的各项标准创新成果和优质服务队伍,帮助广大的中小企业突破困境,实现转型升级。

 我国制造业中小企业数字化转型现状
  3 CMMM2.0核心内容
  3.1 CMMM“是什么”
  智能制造能力成熟度模型简称“CMMM”,是由中国电子技术标准化研究院提出的,用于实施智能制造过程改进提升的成熟度模型。总体来看,CMMM包括1个能力模型。
  其中CONTROL ENGINEERING China版权所有,1个能力模型是一个指导企业系统推进智能制造的总体模型;4个能力要素包括人员、资源、技术制造;3个基础支撑要素和1个制造核心要素(涵盖了产品的设计、生产、物流、销售、服务的全生命周期);5个成熟度等级从低到高分别为规划级、规范级、集成级、优化级、引领级,20个能力子域包括人员、资源、技术3个要素下的7个基础能力子域,制造要素的13个核心能力子域,若干条款要求是对20个能力子域在5个成熟度等级下分别提出的重点实施内容要求。
  8年来,CMMM持续发展并取得了长足进步。2015年,工信部为加快推进智能制造,提出“智能制造、标准先行”的指导思想,以解决我国智能制造领域标准缺失、标准研制滞后以及交叉重复等问题,启动了一批智能制造标准化项目,局我国智能制造标准化工作。中国电子技术标准化研究院联合相关单位承担了工信部智能制造综合标准化“智能制造评价指标体系及成熟度模型标准化与试验验证系统”项目,以基础共性标准为核心,通过项目实施推进标准化工作,通过制定标准凝聚业界共识,打造符合我国国情的智能制造模型。
  2016年,中国电子技术标准化研究院在对国内外相关成熟度模型研究的基础上,结合我国智能制造的特点和企业的实践经验,研究发布了《智能制造能力成熟度模型白皮书(1.0)》,这是业界比较早的一套系统推进智能制造的方法论。该白皮书遵循了《国家智能制造标准体系建设指南(2015版)》中对智能制造系统架构的定义,给出了组织实施智能制造要达到的阶梯目标和演进路径,提出了实现智能制造的核心要素、特征和要求,为内外部相关利益方提供了一个理解当前智能制造状态、建立智能制造战略目标和实施规划的框架,旨在为企业实施智能制造提供指导,帮助企业认清自身所处的发展阶段,能够根据能力成熟度模型进行自我评估与诊断,达到有针对性的提升和改进智能制造能力的目的。
  2017年,国家标准委下达国家标准制修订计划,正式立项了国家标准(标准计划号:20173534-T-339),2017—2020年,3年间中国电子技术标准化研究院持续开展智能制造能力成熟度模型研究,研究了软件能力成熟度集成(CMMI)理论,研究了18个过程域确定、等级划分等内容;研究了德国机械设备制造业联合会(VDMA)提出工业4.0就绪度,研究了工业4.0就绪度的框架、核心要素组成及核心要素的内涵;研究了国家智能制造系统架构三维魔方控制工程网版权所有,吸纳了其3个维度的核心,确立了模型的核心要素组成。
  2020年10月11日,GB/T39116—2020《智能制造能力成熟度模型》和GB/T39117—2020《智能制造能力成熟度评估方法》两项国家标准正式批准发布。近两年,中国电子技术标准化研究院依托国家标准,联合业界同仁构建了完善的标准服务体系,建设了智能制造评估评价公共服务平台,累计为5万余家企业提供智能制造自诊断服务,助力企业明确了短板弱项,开展人才培训,累计培养了4000余位智能制造人才,开展现场评估服务,依托专家力量累计为300余家企业提供了现场评估服务,帮助企业系统摸清了智能制造发展水平,指明了下一步的发展方向。
  3.2 “为什么用”CMMM
  标准不应被束之高阁,要走进产业,用到企业。标准是连接政策和产业的桥梁、市场和政府的枢纽www.cechina.cn,在支撑科学施策、构建发展生态等方面标准发挥着举足轻重的作用。标准凝聚共识,标准制定建立在协商一致的基础上,通过标准研讨形成业界统一认识。同时,标准也助力创新、推进成果固化,形成新的技术迭代。在创新技术不断涌现的今天,标准化的过程就是优中选优CONTROL ENGINEERING China版权所有,在不同技术方案的比较选择中形成共识,通过标准的形式进行成果固化,不断达成新的技术标准,进而推动技术的不断更新迭代。
  在国家的支持下,在产业界的共同研讨中,一批智能制造国家标准应运而生,下一步需要在“用好”这些智能制造标准化成果上下功夫,真正实现以高质量标准引领制造业高质量发展。CMMM标准是系统推进智能制造的有效抓手。智能制造能力成熟度模型标准是我国智能制造领域的集体智慧的结晶,一方面,该标准充分借鉴了国际先进的研究成果,例如工业4.0、CMMI、NIST智能制造系统等研究内容,另一方面,该标准也充分考虑了我国产业发展的实际情况,最终形成了完整的理论模型、提出了具体的能力要求,兼具理论性和实操性。企业系统推进智能制造应用标准更“管用”。
  CMMM构建了完善的标准化服务体系。目前,围绕CMMM标准的应用推广,已经形成了涵盖人才培训、企业自诊断、专家现场评估的综合服务体系。在人才培训服务方面,以CMMM标准为核心,开发了一系列智能制造培训课程,提供标准知识培训、试验基地实训、现场实操培训等多种人才培训服务。在企业自诊断方面,搭建智能制造评估评价公共服务平台,为制造企业提供自诊断服务,帮助企业明确能力短板,目前已经累计为50000余家企业提供了服务。在专家现场评估方面,分行业、分领域积累了一批智能制造专家,专家现场把脉问诊为企业推进智能制造出谋划策。完善的服务体系有效支撑CMMM标准更“好用”。
  CMMM被中央和地方的政策采信认可。国家层面,《“十四五”智能制造发展规划》采信标准,明确提出了“到2025年,我国智能制造能力成熟度水平明显提升”的转型升级目标。《“十四五”民用爆炸物品行业安全发展规划》采信标准,提出鼓励相关企业对标智能制造能力成熟度模型国家标准,到2025年,民爆行业智能制造能力成熟度达3级以上的企业超过20%。
  《“十四五”原材料工业发展规划》采信标准,提出到2025年产业数字化转型效应凸显,智能制造能力成熟度3级及以上企业达到20%以上。地方层面,江苏、山东、广东、湖南、安徽、江西、浙江等省市出台政策并采信标准,通过技改补助、相应等级补助等方式推动区域企业智能制造发展。政策采信和资金支持标准使得企业更“想用”。各行业企业应用CMMM取得了显著成效。
  例如,电子信息行业纬创资通(昆山)有限公司应用标准打造自组织柔性生产模式,能源化工行业广西华谊能源化工有限公司应用标准推进可持续制造,工程机械行业徐工集团工程机械股份有限公司应用标准深化数字化研发设计,白色家电行业青岛海尔洗涤电器有限公司应用标准打造自组织物流模式,医药行业华润三九医药股份有限公司应用标准开展设备全生命周期管理。在标准实践应用中涌现了一批智能制造标杆企业,并且取得了良好的经济效益,展示出标准在各业务环节很“实用”。
  3.3 “怎么用好”CMMM
  3.3.1 瞄准建设需求应用CMMM
  当前,数字化浪潮席卷而来,我国智能车间、智能工厂、智慧供应链建设如火如荼推进,我们必须清晰地认识到罗马并非一天建成的,制造业智能制造转型升级也并非一日之功。企业更需要保持战略定力,深入分析自身需求,注重投入产出比,合理规划资金、技术、人才等各类资源,从大的方向来说,根据行业特点、所处产业链供应链的位置、业务痛点等情况,合理选择建设重点,例如,信息化基础薄弱的中小企业,应聚焦关键产线、重点车间、核心车间开展智能化建设。信息化基础良好的大型企业,应聚焦供应链上下游信息共享、数据互联互通建设智慧供应链,盘活供应链生态,以数据驱动的紧密协作供应链获得市场竞争优势。智能化转型升级的过程中切不可盲目建设,以避免低效和无效建设。
  (1)智能车间建设
  智能车间的建设重点在于实现“数据贯通”。智能车间的建设应以提升生产过程效率和产品质量为目标,对车间内关键环节、业务单元的设备连接、数据采集和分析利用,能够自动、高效、稳定的完成排产和生产执行。应重点参考CMMM2级和3级中人员、技术、资源和制造(工艺设计、采购、计划与调度、生产作业、设备管理、仓储配送、安全环保、能源管理)中的能力要求,开展建设与实施,逐步实现车间的智能化升级。
  (2)智能工厂建设
  智能工厂的建设重点在于实现“协同优化”。智能工厂的建设应以提高工厂运营管理水平为核心。瞄准提高业务协同和优化的目标,主要是促进设计、生产、物流、销售、服务等业务环节的互联互通,使厂内生产资源得到最合理的配置和优化。应重点参考CMMM2级-4级中人员、技术、资源和制造(工艺设计、采购、计划与调度、生产作业、设备管理、仓储配送、安全环保、能源管理)的能力要求开展建设。
  (3)智慧供应链建设
  智慧供应链建设重点在于实现“高效配置”。智慧供应链的建设应以整合调度多方资源并做出快速反应为核心,在采购、仓储配送、物流、销售等业务环节实现快速识别、精准获取、自动预警、敏捷传递、精准营销,实现对商流、信息流、物流、资金流全过程的精细化、透明化管控。应重点参考CMMM3级-4级中规定的技术、资源和制造(采购、计划与调度、仓储配送、物流、销售)的能力要求开展建设。
  3.3.2 聚焦高价值模式应用CMMM
  企业实施智能制造的最终目标是为了创造新的价值,新价值的呈现主要依靠数字化技术的应用获取足量的数据,大量数据与人脑知识充分结合将为消除原有业务痛点带来新思路和新方案,有助于企业改变传统的低效发展模式,包括生产模式、运营模式、管理模式、商业模式等。从小的切入点来说,智能制造的推进应瞄准高价值的模式,这些高价值的模式必须经过了企业落地实践与充分验证,才具有快速复制和大力推广的价值。本报告基于CMMM标准在300余家制造企业现场的应用,提炼总结了八大高价值典型实践模式,并给出了实施路径。见图8。
  CMMM沉淀总结了八大高价值应用模式与实施路径。CMMM评估团队从标准化视角出发,结合企业实践,从20个能力子域的典型实践中归纳提炼出数字化人才培养、设备全生命周期管理、数字化研发设计、自组织柔性生产、自组织物流、敏捷供应链、基于价值的服务、可持续制造八大典型模式实践,描绘企业提升智能制造能力水平的具体实践要点和方法路径。以期帮助制造企业在了解当前智能制造成熟度的情况下,结合自身发展战略、业务目标,找到实施智能制造建设工作的正确发力点。
  4 结语
  当前,我国智能制造已经由概念普及、标准先行迈入到落地实践、行业深耕的阶段。前几年,在政策和资金支持下制定了一批优秀的智能制造标准,下一步最重要的是立足解决实际问题,真正做到知行合一。因此,标准的全部意义在于回到实践中去,为实践服务,标准创新成果只有回到新的实践中去、服务于新的实践www.cechina.cn,才能发挥重大先导作用。因此,下一步,应立足当下,面向未来最大化标准价值,以标准为中心,加速实现重点行业、重点领域优秀智能制造标准的覆盖,有效释放标准成果的红利,真正做到高标准引领产业高质量发展。
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