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以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)制造企業(yè)智能化升級(jí)

——基于CMMM做好智能制造規(guī)劃

2025年是“十四五”收官之年，制造業(yè)正處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵窗口期。面向“十五五”，不少企業(yè)開始謀劃未來五年的智能制造建設(shè)路徑，但在規(guī)劃過程中面臨著“現(xiàn)狀復(fù)雜、無法切入”“方案寬泛，難以落地”“投入有限，重點(diǎn)不明”的問題。這些困境背后，并非簡(jiǎn)單的技術(shù)或資金問題，而是深層次的思路、能力與方法問題。為此，我院基于《智能制造能力成熟度模型》（GB/T 39116-2020）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱CMMM）、133400余家企業(yè)的平臺(tái)診斷數(shù)據(jù)、1100余家企業(yè)的評(píng)估實(shí)踐、850家企業(yè)的咨詢案例，構(gòu)建業(yè)務(wù)架構(gòu)、集成架構(gòu)、指標(biāo)架構(gòu)、知識(shí)架構(gòu)、智能架構(gòu)五位一體的智能制造規(guī)劃架構(gòu)，旨在為制造企業(yè)科學(xué)規(guī)劃智能制造提供方法指引。

一套國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，給出科學(xué)路徑

智能制造能力成熟度模型從成熟度等級(jí)、業(yè)務(wù)能力具體要求等方面，對(duì)企業(yè)智能制造建設(shè)梯次演進(jìn)的五大階段進(jìn)行明確定義，引導(dǎo)企業(yè)有序開展智能工廠建設(shè)。CMMM具有梯度能力指引性、業(yè)務(wù)覆蓋全面性、問題解決針對(duì)性、發(fā)展路徑明晰性、場(chǎng)景應(yīng)用先進(jìn)性的特點(diǎn)，對(duì)于謀劃“十五五”的企業(yè)來說，這不僅是一個(gè)參考，更是一個(gè)可直接使用的規(guī)劃工具。

“五層架構(gòu)”構(gòu)建智能制造規(guī)劃藍(lán)圖

智能制造規(guī)劃要保證最終落地，既要直面企業(yè)發(fā)展面臨的問題，又要面向行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與新需求，同時(shí)還要在模式創(chuàng)新與技術(shù)應(yīng)用方面具備一定前瞻性。結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展階段與現(xiàn)狀能力，整體策劃階段目標(biāo)、建設(shè)項(xiàng)目、人員與資金投入，形成企業(yè)完整的業(yè)務(wù)架構(gòu)、集成架構(gòu)、指標(biāo)架構(gòu)、知識(shí)架構(gòu)、智能架構(gòu)。

按圖索驥解決企業(yè)九大核心問題

規(guī)劃工作的首要任務(wù)是識(shí)別自身能力不足，企業(yè)可基于成熟度模型開展現(xiàn)狀診斷與評(píng)估對(duì)標(biāo)?，F(xiàn)狀盤點(diǎn)可參照成熟度條款，面向業(yè)務(wù)、協(xié)同、數(shù)據(jù)、知識(shí)等維度次第開展診斷工作，在識(shí)別問題和弱項(xiàng)的同時(shí)，挖掘問題根因與能力提升需求。本文總結(jié)企業(yè)經(jīng)常面臨的“九大典型問題”，并通過相應(yīng)架構(gòu)規(guī)劃提供解決路徑。

五層架構(gòu)既是規(guī)劃藍(lán)圖，也是識(shí)別問題、制定任務(wù)、保障落地的行動(dòng)地圖。面對(duì)業(yè)務(wù)問題，我們圍繞標(biāo)準(zhǔn)，聚焦實(shí)際，提出五層架構(gòu)的設(shè)計(jì)方式與核心內(nèi)容。

業(yè)務(wù)為本：厘清企業(yè)發(fā)展主戰(zhàn)場(chǎng)

——業(yè)務(wù)架構(gòu)是智能制造建設(shè)的基石

企業(yè)在智能制造規(guī)劃前，首先應(yīng)完整描繪業(yè)務(wù)藍(lán)圖，準(zhǔn)確識(shí)別企業(yè)發(fā)展相關(guān)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域和范圍，構(gòu)建業(yè)務(wù)架構(gòu)，避免業(yè)務(wù)范圍完整性不足或業(yè)務(wù)能力超前問題，以保證后續(xù)智能制造建設(shè)緊密圍繞主營(yíng)業(yè)務(wù)，落地到具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景，發(fā)揮業(yè)務(wù)提升效果，避免空中樓閣。

業(yè)務(wù)架構(gòu)規(guī)劃方式。面向各組織職能、各產(chǎn)品線分析，盤點(diǎn)企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的完整性、規(guī)范性，同時(shí)注重與標(biāo)桿企業(yè)的業(yè)務(wù)能力、制造管理模式對(duì)比，識(shí)別缺失哪些業(yè)務(wù)，以及未來轉(zhuǎn)型變革需增加的新業(yè)務(wù)，并明確定義新業(yè)務(wù)的執(zhí)行規(guī)范和相關(guān)崗位職責(zé)。由于成熟度模型各條款已細(xì)化到具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景，從業(yè)務(wù)視角看標(biāo)準(zhǔn)各條款即形成一副典型的業(yè)務(wù)藍(lán)圖。圖1為基于智能制造成熟度模型總結(jié)的業(yè)務(wù)架構(gòu)示例。

圖1 業(yè)務(wù)架構(gòu)示例

成熟度模型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提煉的是各行業(yè)較為通用、基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)，實(shí)際在業(yè)務(wù)架構(gòu)規(guī)劃中，可基于行業(yè)與企業(yè)特點(diǎn)對(duì)業(yè)務(wù)架構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展梳理。基于完整的業(yè)務(wù)架構(gòu)還可分析每項(xiàng)業(yè)務(wù)的成熟度，以及業(yè)務(wù)架構(gòu)的數(shù)字化覆蓋成熟度，并由此進(jìn)行企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)與數(shù)據(jù)架構(gòu)分析。

協(xié)同為要：打通流程就是打通效能

——集成架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同的主路徑

企業(yè)通過智能制造建設(shè)提高制造環(huán)節(jié)敏捷性。成熟度模型從三級(jí)（集成級(jí)）開始，將促進(jìn)跨職能業(yè)務(wù)協(xié)同作為提高制造敏捷性的重要手段，并引導(dǎo)企業(yè)通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)間集成、設(shè)備與系統(tǒng)間集成、內(nèi)部與外部系統(tǒng)間集成等手段實(shí)現(xiàn)跨職能業(yè)務(wù)協(xié)同。

集成架構(gòu)規(guī)劃方式。一方面參考成熟度模型三級(jí)條款明確的系統(tǒng)集成點(diǎn)（如【產(chǎn)品設(shè)計(jì)4d】【采購(gòu)3a 4a】【倉(cāng)儲(chǔ)配送3a】【設(shè)備管理3a】），一方面基于“業(yè)務(wù)架構(gòu)”全面分析跨職能業(yè)務(wù)協(xié)同活動(dòng)與共享信息，并將這些業(yè)務(wù)協(xié)同活動(dòng)串聯(lián)起來，構(gòu)建訂單交付關(guān)鍵過程主干道流程（如ISC集成供應(yīng)鏈相關(guān)流程），以保證關(guān)鍵過程業(yè)務(wù)執(zhí)行的連續(xù)性；同樣，企業(yè)在業(yè)務(wù)變革導(dǎo)入新流程時(shí)（如IPD集成產(chǎn)品開發(fā)），也需打通主干道相關(guān)業(yè)務(wù)流程。

最終將業(yè)務(wù)協(xié)同架構(gòu)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)間信息交互的集成架構(gòu)，如圖2所示為系統(tǒng)集成架構(gòu)示例。

圖2 集成架構(gòu)示例

當(dāng)企業(yè)信息系統(tǒng)較多、協(xié)同活動(dòng)較復(fù)雜時(shí)，為避免集成架構(gòu)表達(dá)混亂，可按照單一業(yè)務(wù)域?yàn)橹黧w，識(shí)別與其他業(yè)務(wù)的協(xié)同關(guān)系，如研發(fā)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)域與其他銷售、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、計(jì)劃、生產(chǎn)、物流、服務(wù)等業(yè)務(wù)的協(xié)同活動(dòng)，再明確業(yè)務(wù)系統(tǒng)間集成關(guān)系，分別規(guī)劃各項(xiàng)業(yè)務(wù)的集成架構(gòu)。此外，還需根據(jù)業(yè)務(wù)協(xié)同需求，規(guī)劃適宜的系統(tǒng)集成技術(shù)方式和交互頻率，滿足集成數(shù)據(jù)同步時(shí)效性要求。

指標(biāo)先行：指標(biāo)設(shè)計(jì)決定建設(shè)成效

——指標(biāo)架構(gòu)是衡量成果與驅(qū)動(dòng)提升的標(biāo)尺

企業(yè)智能制造建設(shè)要以實(shí)現(xiàn)制造運(yùn)營(yíng)能力提升為目標(biāo)，因此建立適宜的指標(biāo)體系一方面可以為智能制造建設(shè)指明方向，通過重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)達(dá)成業(yè)務(wù)指標(biāo)，另一方面也可以衡量并檢驗(yàn)智能制造建設(shè)成效。同時(shí)，指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)緊密圍繞企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，并將其分解為各業(yè)務(wù)職能需達(dá)到的相關(guān)指標(biāo)，通過數(shù)字化指標(biāo)監(jiān)控考核，將待解決問題顯性化，再進(jìn)行針對(duì)性提升，最終實(shí)現(xiàn)整體戰(zhàn)略目標(biāo)。

指標(biāo)架構(gòu)規(guī)劃方式。成熟度模型條款已給出設(shè)備綜合效率OEE、供應(yīng)商量化評(píng)價(jià)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等指標(biāo)，但更為完整的指標(biāo)需要在“業(yè)務(wù)架構(gòu)”中分析挖掘，可重點(diǎn)在業(yè)務(wù)執(zhí)行成效、跨職能業(yè)務(wù)協(xié)同交互、異常問題發(fā)現(xiàn)與解決等方面，從及時(shí)性、高效性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性角度定義監(jiān)控指標(biāo)?；诔墒於饶Ｐ蜆I(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)6個(gè)業(yè)務(wù)域的指標(biāo)架構(gòu)示例，如圖3所示。

圖3 指標(biāo)架構(gòu)示例

在規(guī)劃指標(biāo)架構(gòu)過程中，還需明確指標(biāo)的計(jì)算公式和系統(tǒng)取數(shù)來源。指標(biāo)監(jiān)控初期，企業(yè)會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)直接計(jì)算出的指標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)際業(yè)務(wù)相差很大，可能存在數(shù)據(jù)口徑不統(tǒng)一或者系統(tǒng)中數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的因素，這也從側(cè)面推動(dòng)企業(yè)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)治理工作；同時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)用于部分指標(biāo)計(jì)算的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)缺失，從而推動(dòng)企業(yè)完善業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能構(gòu)建與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用。

企業(yè)通過指標(biāo)架構(gòu)規(guī)劃，明確業(yè)務(wù)工作與未來發(fā)展重心，特別在企業(yè)制造成本降低方面，需將制造業(yè)務(wù)實(shí)際發(fā)生的采購(gòu)物料、生產(chǎn)人力、倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存、質(zhì)量不良、資源損耗等各項(xiàng)支出量化統(tǒng)計(jì)，并在業(yè)務(wù)執(zhí)行過程監(jiān)控成本波動(dòng)，通過數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)比分析找到降本空間。

經(jīng)驗(yàn)成庫(kù)：把個(gè)人能力變成組織能力

——知識(shí)架構(gòu)是能力復(fù)制與智能進(jìn)階的利器

企業(yè)知識(shí)架構(gòu)規(guī)劃有助于識(shí)別市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力。企業(yè)智能裝備和信息系統(tǒng)中已蘊(yùn)含一部分工業(yè)知識(shí)與業(yè)務(wù)規(guī)則，這些知識(shí)保證產(chǎn)品制造過程高效、穩(wěn)定運(yùn)行；然而還有一部分知識(shí)隱藏在各業(yè)務(wù)人員頭腦里，包括用于分析解決制造過程中異常，甚至避免潛在異常發(fā)生的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

開展知識(shí)架構(gòu)規(guī)劃目的在于完整梳理業(yè)務(wù)知識(shí)框架，促進(jìn)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域人員的業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)總結(jié)，再利用這些群體智慧高效輔助解決實(shí)際業(yè)務(wù)問題。在CMMM三級(jí)條款中多處提及業(yè)務(wù)知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建與應(yīng)用，四級(jí)五級(jí)條款還提到基于數(shù)據(jù)模型的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化與預(yù)測(cè)，這些模型本身更是邏輯性很強(qiáng)的業(yè)務(wù)知識(shí)。

知識(shí)架構(gòu)規(guī)劃方式。各業(yè)務(wù)域的知識(shí)架構(gòu)規(guī)劃可結(jié)合CMMM，重點(diǎn)從異常事件預(yù)先感知、問題分析與解決方案、業(yè)務(wù)資源能力復(fù)用等方面設(shè)計(jì)，將人員日常工作的離散經(jīng)驗(yàn)有效歸集。同時(shí)，知識(shí)架構(gòu)規(guī)劃除了明確知識(shí)庫(kù)類型，還需注重知識(shí)庫(kù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分層設(shè)計(jì)，如工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)包含工藝路線、工序、工藝參數(shù)、工藝資源等多個(gè)子類知識(shí)庫(kù)，關(guān)聯(lián)呈樹形結(jié)構(gòu)，細(xì)顆粒度的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)內(nèi)容便于在場(chǎng)景中應(yīng)用?；贑MMM構(gòu)建4項(xiàng)業(yè)務(wù)域的知識(shí)架構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)分層設(shè)計(jì)示例，如圖4所示。

圖4 知識(shí)架構(gòu)示例

很多企業(yè)反饋知識(shí)架構(gòu)及知識(shí)庫(kù)構(gòu)建并不存在技術(shù)難點(diǎn)，難點(diǎn)在于業(yè)務(wù)知識(shí)內(nèi)容的沉淀與收集；這一問題需要人力資源部門建立完備的知識(shí)管理體系，激發(fā)人員知識(shí)總結(jié)能動(dòng)性，將個(gè)人頭腦中的知識(shí)主動(dòng)貢獻(xiàn)出來，即CMMM中【人員技能3a 3b】條款要求。同時(shí)，知識(shí)架構(gòu)也為高階四級(jí)五級(jí)能力——工業(yè)人工智能應(yīng)用構(gòu)建基礎(chǔ)，很多人工智能模型場(chǎng)景應(yīng)用依賴業(yè)務(wù)知識(shí)庫(kù)信息。

智能領(lǐng)航：智能技術(shù)解決復(fù)雜問題

——智能架構(gòu)是構(gòu)建引領(lǐng)能力的關(guān)鍵突破口

智能架構(gòu)規(guī)劃面向企業(yè)最為復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，重點(diǎn)規(guī)劃智能技術(shù)與業(yè)務(wù)場(chǎng)景的賦能對(duì)應(yīng)關(guān)系，策劃智能技術(shù)應(yīng)用落地。CMMM五級(jí)條款雖然提出在復(fù)雜場(chǎng)景下應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)，但由于每個(gè)行業(yè)面臨的復(fù)雜業(yè)務(wù)場(chǎng)景不同，因此標(biāo)準(zhǔn)條款不限制具體應(yīng)用場(chǎng)景，充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新引領(lǐng)能力，智能架構(gòu)也成為企業(yè)獨(dú)具匠心之處，企業(yè)應(yīng)聚焦生產(chǎn)管理、工藝技術(shù)、設(shè)備運(yùn)行的復(fù)雜性特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃。圖5所示為各項(xiàng)智能技術(shù)賦能業(yè)務(wù)域的智能架構(gòu)示例。

圖5 智能架構(gòu)示例

企業(yè)進(jìn)行各業(yè)務(wù)領(lǐng)域架構(gòu)規(guī)劃時(shí)，也可根據(jù)自身行業(yè)管理特點(diǎn)明確規(guī)劃工作重心，在重點(diǎn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域形成更為詳細(xì)的建設(shè)路徑。通常離散型制造企業(yè)較為關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、計(jì)劃與調(diào)度、采購(gòu)、生產(chǎn)作業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)配送；流程制造企業(yè)較為關(guān)注數(shù)據(jù)、裝備、設(shè)備管理、安全環(huán)保、能源管理、物流等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

綜上，企業(yè)從業(yè)務(wù)架構(gòu)、集成架構(gòu)、指標(biāo)架構(gòu)、知識(shí)架構(gòu)、智能架構(gòu)五個(gè)維度梯次開展智能制造規(guī)劃，明確“十五五”智能制造實(shí)施落地的任務(wù)清單、邏輯主線與投資計(jì)劃，通過CMMM國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)賦能打造企業(yè)最佳應(yīng)用實(shí)踐。建議企業(yè)在制定“十五五”智能制造規(guī)劃時(shí)，優(yōu)先明確五層架構(gòu)中哪些部分已有基礎(chǔ)、哪些存在差距、哪些亟需突破，并結(jié)合行業(yè)實(shí)踐與自身?xiàng)l件，系統(tǒng)性規(guī)劃成效導(dǎo)向型行業(yè)智能制造建設(shè)路徑。