智能制造能力成熟度模型

《智能制造力量成熟度模型白皮書》智能制造力量成熟度模型〔一〕為幾個有限的成熟級別，每個級別有明確的定義、相應的標準以及實現其的必要條件。從最低級到最高級，各級別之間具有挨次性，每個級別都是前一個級別的進一步完善，進展的過程。比較著名的成熟度理論有：軟件力量成熟度模型〔SW-CMM〕、制造成熟度〔SGMM〕2-1定義。成熟度類別 定義模型〔SW-CMM〕軟件質量及過程改進方面的最關鍵的問題，從而為選擇過程改進策略供給指南?！睲RL〕

用于確定生產過程中制造技術是否成熟，以及技術轉化過程中是否化，能夠為企業(yè)提高制造水平供給指導依據。是一個治理工具，供給了幫助組織了解當前智能電網部署和電力基礎設施性能的框架，并為建立有關智能電網實施的戰(zhàn)略與工作打算〔SGMM〕供給參考。表2-1相關成熟度理論定義實施智能制造要到達的階梯目標和演進路徑，提出了實現智能制造的核心力量及要素、之間的差距。遵循了《國家智能制造標準體系建設指南〔2015〕》中對智能制造系統(tǒng)架構的定義，3個維度統(tǒng)籌考慮，歸納為“智能+制造”2個維10大類核心力量要素，并對每一類2-12-1智能制造力量成熟度要素圖〔二〕模型由維度、類、域、等級和成熟度要求等內容組成。維度、類和域是“智能+制造”兩個維度的開放，是對智能制造核心力量要素的分解。等級是類和域在不同階段水平的表現，成熟度要求是對類和域在不同等級下的特征描述。所涉及的核心內容，是模型組成部件的呈現。本文在充分爭論中國智能制造系統(tǒng)架構、工業(yè)4.0參考架構模型〔RAMI4.0〕、美國工業(yè)互聯(lián)網參考架構，深入挖掘智能制造內涵的根底上，依據“智能+制造”兩個核心維度，分解為設計、生產、物流、銷售、10大類力量以及細化的27個要素域，對每個域進展分級，每一級別對應相應的要求，構成智能制造力量成熟2-22-2模型架構與力量成熟度矩陣關系圖1、維度“智能+制造”兩個維度是我們論述智能制造力量成熟度模型的起點，代表了我們OT〔運營技術〕+IT〔信息技術〕在制造業(yè)的應用。制造維表達了面對產品的全生命周期或全過程的智能化提升，包括了設計、生產、物流、銷售和效勞5類，涵蓋了從接收客戶需求到供給產品及效勞的整個過程。與傳提升。智能維是智能技術、智能化根底建設、智能化結果的綜合表達，是對信息物理融合的詮釋，完成了感知、通信、執(zhí)行、決策的全過程，包括了資源要素、互聯(lián)互通、系統(tǒng)集成、信息融合和興業(yè)態(tài)5大類，引導企業(yè)利用數字化、網絡化、智能化技術向模式創(chuàng)進展。2、類和域其中，域是對類的進一步分解。102-3示。將各種制造資源要素〔人、機器、能源等〕與制造過程〔設計、生產、物流、銷售和效勞〕素，推動組織最終到達共性化定制、遠程運維與協(xié)同制造的興業(yè)態(tài)。2-3核心要素間關系圖3、等級路徑，代表了當前實施智能制造的程度，同時也是智能制造評估活動的結果。5個等級，如圖2-4示：2-4智能制造力量成熟度等級級：規(guī)劃級在這個級別下，企業(yè)有了實施智能制造的想法，開頭進展規(guī)劃和投資。局部核心的已開頭基于IT智能制造的范疇。級：標準級在這個級別下，企業(yè)已形成了智能制造的規(guī)劃，對支撐核心業(yè)務的設備和系統(tǒng)進展投資，通過技術改造，使得主要設備具備數據采集和通信的力量，實現了掩蓋核心業(yè)務重要環(huán)節(jié)的自動化、數字化升級。通過制定標準化的接口和數據格式，局部支撐生產作業(yè)的信息系統(tǒng)能夠實現內部集成，數據和信息在業(yè)務內部實現共享，企業(yè)開頭邁進智能制造的門檻。級：集成級網絡化改造，能夠實現設計、生產、銷售、物流、效勞等核心業(yè)務間的信息系統(tǒng)集成，開頭聚焦工廠范圍內數據的共享，企業(yè)已完成了智能化提升的預備工作。級：優(yōu)化級在這個級別下，企業(yè)內生產系統(tǒng)、治理系統(tǒng)以及其他支撐系統(tǒng)已完成全面集成，實現了工廠級的數字建模，并開頭對人員、裝備、產品、環(huán)境所采集到的數據以及生產過程中所形成的數據進展分析，通過學問庫、專家?guī)斓葍?yōu)化生產工藝和業(yè)務流程，能夠實3級到4級表達了量變到質變的過程，企業(yè)智能制造的力量快速提升。級：引領級業(yè)的方方面面，各類生產資源都得以最優(yōu)化的利用，設備之間實現自治的反響和優(yōu)化，企業(yè)已成為上下游產業(yè)鏈中的重要角色，共性化定制、網絡協(xié)同、遠程運維已成為企業(yè)開展業(yè)務的主要模式，企業(yè)成為本行業(yè)智能制造的標桿。企業(yè)在實施智能制造時，應依據逐級遞進的原則，從低級向高級循序演進，要留意投資回報率。企業(yè)應當依據自身的業(yè)務進呈現狀、市場定位、客戶需求和資金投入狀況，來選擇適宜的等級確定智能制造的進展方向。需要留意的是，并非只有最高級才是適合每個企業(yè)的最正確選擇。4、成熟度要求別的依據。每個域下分不同級別的成熟度要求〔如圖2-2示〕，其中對制造維及資源1535息融合的要求從4級到55級。〔三〕1設計是通過產品及工藝的規(guī)劃、設計、推理驗證以及仿真優(yōu)化等過程，形成設計需參數化/2-5圖2-5設計的關鍵評價域、產品設計產品設計的目的是解決企業(yè)如何基于客戶需求，利用計算機關心工具，依據閱歷、注點在于基于學問庫的參數化/模塊化設計、產品生命周期不同業(yè)務域的協(xié)同化、基于12級：實現計算機關心三維設計及產品設計內部的協(xié)同；3現產品設計與工藝設計的并行協(xié)同；4級：基于學問庫來實現設計工藝制造全維度仿真與優(yōu)化，并實現基于模型的設計、制造、檢驗、運維等業(yè)務的協(xié)同；5級：實現基于大數據、學問庫的產品設計云效勞，實現產品共性化設計、協(xié)同化設計。、工藝設計〔離散〕工藝設計是承受工藝學問積存、挖掘、推理的方法，利用先進技術工具，把設計設業(yè)，其等級及特征如下。1級：實現計算機關心工藝規(guī)劃和工藝設計；2級：實現工藝設計關鍵環(huán)節(jié)的仿真以及工藝設計的內部協(xié)同；3的信息交互、并行協(xié)同；4級：實現基于工藝學問庫的工藝設計與仿真，并實現工藝設計與制造間的協(xié)同；5跨平臺的全面協(xié)同，供給即時工藝設計效勞。、工藝優(yōu)化〔流程〕工藝優(yōu)化同樣是承受工藝學問積存、挖掘、推理的方法，利用優(yōu)化平臺等技術實現對工藝路線、參數等與產量、能耗、物料、設備等的最優(yōu)匹配，以到達產量高、功耗低和效益高的生產目標。本節(jié)的工藝優(yōu)化適用于流程行業(yè)，其等級及特征如下。1級：具備符合國家/行業(yè)/企業(yè)標準的工藝流程模型及參數；2級：工藝模型應用于現場，能夠滿足場地、安全、環(huán)境、質量要求；3級：能夠利用離線優(yōu)化平臺，建立單元級工藝優(yōu)化模型；4級：基于工藝優(yōu)化模型與學問庫實現全流程工藝優(yōu)化；5級：建立完整的工藝三維數字化仿真模型，完成生產全過程的數字化模擬，能夠基于學問庫實現工藝的實時在線優(yōu)化。2、生產生產是通過IT與OT的融合，對人、機、料、法、環(huán)五大生產要素進展管控，以實現從前端選購、生產打算治理到后端倉儲物流等生產全過程的智能調度及調整優(yōu)化，項要素和過程的集中管控，最終到達從選購、生產打算與排產、生產作業(yè)、倉儲物流、完工反響等全過程的閉環(huán)與自適應。構成生產類力量的域如圖2-6、選購

2-6生產的關鍵評價域選購是指通過對庫存、生產打算、銷售量等的自動感知、推測以及合理掌握，使企業(yè)到達經濟合理的庫存量，滿足柔性生產的需求。其關注點在于選購與生產、倉儲的車間級集成，與供給商、分銷商的企業(yè)級集成以及利用數據挖掘技術進展選購推測等。等級及其特征如下。1級：具備肯定的信息化根底來關心選購業(yè)務；2級：能夠實現企業(yè)級的選購信息化治理，包括供給商治理、比價選購、合同治理等，實現選購內部的數據共享；3級：實現選購治理系統(tǒng)與生產、倉儲治理系統(tǒng)的集成，實現打算、流水、庫存、單據的同步；4能夠推測補貨；5級：實現庫存量可實時感知，通過對銷售推測和庫存量進展分析和決策，形成實時選購打算；與供給鏈合作企業(yè)實現數據共享。打算與調度是實現全部生產活動的核心。通過信息技術進展準確的數據處理，對于提高生產設備利用率，從而提高生產效率。關注生產打算與調度的協(xié)同與優(yōu)化、與各種資源要素的匹配等。1級：實現主生產打算的治理，可以從銷售訂單和市場推測等信息生成主生產打算及調度方案；2級：實現物料需求打算的運算，運算結果生成的生產打算以及選購打算仍是無限產能打算，需人工參與調整和調度；3級：基于安全庫存、選購提前期、生產提前期等要素實現物料需求運算，自動生成生產打算、選購打算；4生產打算顆粒度到天；5〔〕建立的標準工時數據庫等，實現高級排產與調度、生產作業(yè)的結合起來，形成聯(lián)動作業(yè)和連續(xù)生產，取得最大的生產成果和經濟效益。關注準確的物料配套、生產過程的掌握，與生產打算、倉儲配送等其他業(yè)務的協(xié)同。1級：具備自動化和數字化的設備及生產線，具備現場掌握系統(tǒng)；2級：能夠承受信息化技術手段將各類工藝、作業(yè)指導書等電子文件下發(fā)到生產單元，實現對人員、機器、物料等多項資源的數據采集；3集生產過程實時數據信息并存儲，能夠供給實時更的制造過程的分析結果并將其可視化；45級：能夠通過監(jiān)控整個生產作業(yè)過程，自動預警或修正生產中的特別，提高生產效率和質量。、倉儲與配送倉儲與配送是指廠內物料存儲和物流，利用標識與識別技術、自動化的傳輸線、信息化治理手段等，實現對原材料、半成品等的標識與分類、數據采集、運輸以及庫位管理，自動完成零部件的取送任務。關注識別技術的應用、自動化運輸線的改造、智能的倉庫治理系統(tǒng)以及與上下游的集成技術等。1級：能夠實現基于信息治理系統(tǒng)對原材料、中間件、成品等的庫存、盤點治理；2RFID/二維碼/字化標識，并能基于識別技術實現自動或半自動出入庫治理；3級：能夠實現倉儲配送與生產打算、制造執(zhí)行以及企業(yè)資源治理等業(yè)務的集成；4級：能夠基于生產線實際生產狀況拉動物料配送，能夠基于客戶和產品需求調整目標庫存水平；5級：能夠實現最優(yōu)庫存和即時供貨。為主，防檢結合，已到達全面質量治理的目的。1級：建立質量檢驗標準，能通過滿足要求的計量器具進展檢驗并形成檢驗數據；2級：建立質量掌握系統(tǒng)，承受信息技術手段關心質量檢驗，通過對檢驗數據的分析、統(tǒng)計實現質量掌握圖；3\系統(tǒng)的集成，自動對檢驗結果推斷和預警；4級：建立產品質量問題處置學問庫，依據產品質量在線檢測結果推測將來產品質量可能的特別，基于學問庫自動給誕生產過程的訂正措施；5級：通過在線監(jiān)測的質量數據分析和基于數據模型的預判，自動修復和調校相關的生產參數，保證產品質量的持續(xù)穩(wěn)定。安全與環(huán)保是通過建立有效的治理平臺，對安全、環(huán)保治理過程標準化，對數據進展收集、監(jiān)控以及分析利用，最終能建立學問庫對安全作業(yè)和環(huán)境治理等進展優(yōu)化。關注數據監(jiān)測、應急及環(huán)境治理學問庫建立等。1級：已承受信息化手段進展風險、隱患、應急等安全治理以及環(huán)保數據監(jiān)測統(tǒng)計等；2級：能夠實現從清潔生產到末端治理的全過程信息化治理；3級：通過建立安全培訓、典型隱患治理、應急治理等學問庫關心安全治理；源超標準時預警；4建立環(huán)保治理模型并實時優(yōu)化，在線生成優(yōu)環(huán)保優(yōu)化方案；5據、生產、設備等數據，自動制定治理方案并執(zhí)行。3、物流、物流治理物流治理是將產品運送到下游企業(yè)或用戶中的過程，利用條形碼、射頻識別、傳感能源消耗。物流力量成熟度的提升是從訂單、打算調度、信息跟蹤的信息化治理開頭，運輸打算與調度治理、物流信息的跟蹤與反響，運輸路徑的優(yōu)化等。等級及其特征如下。1級：通過信息化手段治理物流過程，對信息進展簡潔跟蹤反響；2級：通過信息系統(tǒng)實現訂單治理、打算調度、信息跟蹤和運力資源治理；34級：應用學問模型實現訂單精益化治理、路徑優(yōu)化和實時定位跟蹤；5級：實現無人機運輸、物聯(lián)網跟蹤等。4、銷售銷售治理是以客戶需求為核心，利用大數據、云計算等技術，對銷售數據、行為進展/客戶實際需求拉動生產、選購和物流打算，最終實現通過更加準確的銷售推測對企業(yè)客戶治理、供給鏈治理與生產治理進展優(yōu)務與相關業(yè)務的集成以及銷售的模式。等級及其特征如下。1級：通過信息系統(tǒng)對銷售業(yè)務進展簡潔治理；2級：通過信息系統(tǒng)實現銷售全過程治理，強化客戶關系治理；3/實際需求拉動生產、選購和物流打算；4級：應用學問模型優(yōu)化銷售推測，制定更為準確的銷售打算；通過電子商務5級：能夠實現對電子商務平臺的大數據分析和共性化營銷等功能。5效勞是通過對客戶滿足度調查和使用狀況跟蹤，對產品的運維狀況統(tǒng)計分析，反響給相關部門，維護客戶關系，提升產品過程，到達從縱向挖掘客戶對產品功能和性能的平臺和移動客戶端、客服機器人/AR/VR的轉變，最終能夠供給共性化客戶效勞和基于學問挖掘的創(chuàng)性產品效勞。構成效勞的域如圖2-7所示。2-7效勞的關鍵評價域、客戶效勞客戶效勞是借助云平臺、移動客戶端、學問模型和智能客服機器人等技術，多維度計和分析、客服渠道的多樣性和智能客服機器人的投用狀況等。1級：設立客戶效勞部門，通過信息化手段治理客戶效勞信息，并把客戶效勞信息反響給相關部門，維護客戶關系；2并把客戶效勞信息反響給相關部門，維護客戶關系；3級：建立客戶效勞學問庫，可通過云平臺供給客戶效勞，并與客戶關系治理系統(tǒng)集成，提升效勞質量和客戶關系；4級：實現面對客戶的精細化學問治理，供給移動客服方式；5級：通過智能客服機器人，供給智能效勞、共性化效勞等。產品效勞是借助云效勞、數據挖掘和智能分析等技術，捕獲、分析用戶信息，更加主動、精準、高效的給用戶供給效勞，向按需和主動效勞的方向進展。關注點在于產品的智能化、遠程效勞平臺的建立、數據挖掘和分析等。1級：設立產品效勞部門，通過信息化手段治理產品運維信息，并把客戶效勞信息反響給相關部門，指導產品過程提升；2級：具有標準的產品效勞制度，通過信息系統(tǒng)進展產品效勞治理，并把產品效勞信息反響給相關部門，指導產品過程提升；3級：產品具有存儲、網絡通信等功能，建立產品故障學問庫，可通過網絡和品的設計生產，并為產品設計生產供給根底；4級：產品具有數據采集、通信和遠程掌握等功能，通過遠程運維效勞平臺，供給在線檢測、故障預警、推測性維護、運行優(yōu)化、遠程升級等效勞，通過與其品設計生產供給根底；5/實現智能運維和和創(chuàng)性應用效勞6、資源要素資源要素是對組織的戰(zhàn)略、組織構造、人員、設備及能源等要素的籌劃、治理及優(yōu)2-82-8資源要素的關鍵評價域、戰(zhàn)略和組織制度的建立等。通過戰(zhàn)略制定、方案籌劃和實施、資金投入和使用、組織優(yōu)化和調整使企業(yè)的智能制造進展始終保持與企業(yè)進展戰(zhàn)略相匹配。關注點在于智能制造戰(zhàn)略部署、組織和資金配備等。等級及特征如下。1級：組織有進展智能制造的愿景，并做出了包括資金投入的承諾；2級：組織已經形成進展智能制造的戰(zhàn)略規(guī)劃，并建立明確的資金治理制度；3級：組織已經依據進展規(guī)劃實施智能制造，已有資金投入，智能制造進展戰(zhàn)略正在推動組織發(fā)生變革，組織構造得到優(yōu)化；4級：智能制造已成為組織的核心競爭力，組織的戰(zhàn)略調整是基于智能制造的進展；5級：組織的智能制造進展戰(zhàn)略為組織制造了更高的經濟效益，創(chuàng)治理戰(zhàn)略為組織帶來了的業(yè)務時機，產生了的商業(yè)模式。、雇員雇員是實現智能制造的關鍵因素。通過對雇員的培育、技能獵取方式的實現、技能水平的提升，使雇員具備與組織智能制造水平相匹配的力量。關注點在于雇員技能獵取和提升、雇員持續(xù)教育等。等級及其特征如下。1級：能夠確定構建智能制造環(huán)境所需要的人員力量；2級：能夠供給雇員獵取相應力量的途徑；3級：能夠基于智能進展需要，對雇員進展持續(xù)的教育或培訓；4級：能夠通過信息化系統(tǒng)分析現有雇員的力量水平，使雇員技能水平與智能制造進展水平保持同步提升；5級：能夠鼓勵雇員，使其在更多領域上獵取智能制造所需要的技能，持續(xù)提升自身力量。、設備關注點在于設備數字化、全生命周期治理等。等級及其特征如下。1級：能夠承受信息化手段實現局部設備的日常治理，開頭考慮設備的數字化改造；2級：持續(xù)進展設備數字化改造，能夠承受信息化手段實現設備的狀態(tài)治理；3級：能夠承受設備治理系統(tǒng)實現設備的生命周期治理，能夠遠程實時監(jiān)控關鍵設備；4級：設備數字化改造根本完成，能夠實現專家遠程對設備進展在線診斷，已建立關鍵設備運行模型；5級：能夠基于學問庫、大數據分析對設備開展預知修理。、能源因素，利用信息化手段標準組織的能源治理，優(yōu)化能源和資源的使用，旨在降低組織能源消耗、提高能源利用效率。關注對能源介質數據的采集及監(jiān)測、能耗量化治理等。1級：開頭能源治理的信息化，實現局部能源數據的采集與監(jiān)控；2級：能夠通過信息化治理系統(tǒng)對主要能源數據進展采集、統(tǒng)計；3級：能夠對能源生產、存儲、轉換、輸送、消耗等各環(huán)節(jié)進展監(jiān)控，能夠將能源打算與生產打算等進展融合；4級：能夠實現能源動態(tài)監(jiān)控和精細化治理，分析能源生產、輸送、消耗的薄弱環(huán)節(jié)；5級：能夠基于能源數據信息的采集和存儲，對耗能和產能調度供給優(yōu)化策略和優(yōu)化方案，優(yōu)化能源運行方式。7、互聯(lián)互通互聯(lián)互通是現場總線、工業(yè)以太網、無線網絡等在工廠中的部署和應用，使工廠具備將人、機、物等有機聯(lián)通的環(huán)境。互聯(lián)互通成熟度的提升是從設備間，到車間、到工廠以及企業(yè)上下游系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，表達了對系統(tǒng)集成、協(xié)同制造等的支撐。構成互2-9圖2-9互聯(lián)互通的關鍵評價域、網絡環(huán)境網絡環(huán)境的目的是解決如何利用現場總線、工業(yè)以太網、無線網絡、物聯(lián)網等技術實現設備、系統(tǒng)間的互聯(lián)與通信。關注企業(yè)根底網絡根底通信環(huán)境。3級：能夠實現制造環(huán)節(jié)設備間的互聯(lián)互通與信息采集與發(fā)送；4級：能夠實現生產治理與企業(yè)治理系統(tǒng)間的互聯(lián)互通；5級：能夠實現企業(yè)上下游系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，實現生產與經營的無縫集成。、網絡安全備等進展可用性、完整性、保密性檢測與治理。關注用戶身份的鑒別治理，網絡傳輸設備冗余力量和重要子網的自恢復力量。3訪問掌握、完整性檢測等安全功能。4級：確保數據傳輸和重要子網的安全性，并具備自恢復力量，具備網絡協(xié)議信息過濾和數據流量管控功能，能夠對網絡邊界的完整性進展檢查。5抵擋通信協(xié)議的攻擊破壞。8、系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成的目的是實現企業(yè)內各種業(yè)務、信息等的互聯(lián)與互操作，最終到達信息物到企業(yè)內全部系統(tǒng)、企業(yè)間上下游集成的轉變，表達了對資源充分共享。構成系統(tǒng)集成2-102-10系統(tǒng)集成的關鍵評價域、應用集成應用集成是通過統(tǒng)一平臺、實時數據庫、云效勞等技術，將不同的業(yè)務應用系統(tǒng)有效集成，到達信息流、數據流無縫傳遞的效果。關注集成技術的應用及效果。3級：能夠圍繞核心生產流程，局部實現生產、資源調度、供給鏈、研發(fā)設計等不同系統(tǒng)間的互操作；4級：能夠全面實現生產、資源調度、供給鏈、研發(fā)設計等不同系統(tǒng)間的互操作；5級：能夠基于云平臺實現企業(yè)間業(yè)務的集成。、系統(tǒng)安全掌握系統(tǒng)的信息安全進展監(jiān)控、治理與評估。關注安全風險的評估、系統(tǒng)安全的監(jiān)控、工業(yè)掌握系統(tǒng)的主動防范等。3級：應制定針對工業(yè)掌握系統(tǒng)的安全治理要求、大事治理和相應制度等，并定期開展主要系統(tǒng)的安全風險評估；4級：能夠對非本地進程進展監(jiān)控，能夠在系統(tǒng)投產前開展安全檢測，能夠依據應急打算定期開展培訓、測試與演練；5級：能夠實現對工業(yè)掌握系統(tǒng)安全的主動防范與漏洞掃描安全防護。9、信息融合信息融合的核心在于對數據的開發(fā)利用，通過數據標準化、數據模型的應用等，實現對設計、生產、效勞等流程的優(yōu)化，提升推測預警、自主決策的力量。信息融合成熟2-11所示。圖2-11系統(tǒng)集成的關鍵評價域、數據融合表達了企業(yè)內部到企業(yè)外部數據交換的過程。關注企業(yè)數據標