智能工厂梯度培育系列(一):智能工厂梯度培育要素条件、关键绩效指标及建设成效解读

导语:我们将通过系列文章解读《智能工厂梯度培育要素条件》结合《智能制造典型场景参考指引》指导企业结合自身现状和发展需求逐步推进智能工厂的升级改造

自《2024年度智能工厂梯度培育行动的通知》(以下简称“通知”)发布以来,业界关于智能工厂梯度培育的探讨也逐渐多了起来。通知指出,智能工厂梯度培育是为了贯彻落实国务院办公厅印发的《制造业数字化转型行动方案》,按照《“十四五”智能制造发展规划》任务部署,构建智能工厂、解决方案、标准体系“三位一体”工作体系,打造智能制造“升级版”。


由此分析,随着《“十四五”智能制造发展规划》任务部署中阶段性目标的完成,智能制造深化发展的基础已经打下。未来五年,中国企业将在现有智能制造发展基础上,实现智能制造能力的再升级,打造中国智能制造的“升级版”。因此,我们认为在即将出台的“十五五”发展规划中,关于智能制造发展的任务描述必定会体现出这一要求,即依托于智能工厂深度改造,加快国产工业软硬件系统的开发部署,不断推动国家智能制造标准体系的优化完善。在此征途中,智能工厂梯度培育工作作为“三位一体”体系开展的支撑点,将是决定新阶段智能制造再升级的基础和重点。


我们将通过系列文章解读《智能工厂梯度培育要素条件》,结合《智能制造典型场景参考指引》指导企业结合自身现状和发展需求,逐步推进智能工厂的升级改造,在未来五年里不断提升企业的智能制造能力,强化企业市场竞争力,并为智能工厂梯度培育申报工作提供参考和创造条件。


一、《智能工厂梯度培育要素条件》解读


《智能工厂梯度培育要素条件》中将工厂划分为基础级、先进级、卓越级和领航级四个层级,分别聚焦数字化改造、集成优化、系统升级和智能化变革。如果企业要开展智能工厂申报,必须先明确三点:


一是对申报企业资格的几点基础要求:1)应为规模以上且在中国境内注册的独立法人工业企业;2)近三年无重大安全、环保事故及不良信用记录;3)关键技术装备、工业软件等需安全可控,数据风险可控;4)需建立智能工厂统筹规划机制,并配备专业人才团队。‌‌


二是根据自身智能化现状进行申报。建议对照GB/T 39116—2020《智能制造能力成熟度模型》(CMMM)等级评估要求开展,达到CMMM等级评估(二级),可申报基础级和先进级智能工厂;达到CMMM等级评估(三级),可申报卓越级智能工厂;达到CMMM等级评估(四级),可申报领航级智能工厂。‌


三是企业‌申报与认定流程。‌1)‌基础级‌:企业自主建设并自评,向省级工信部门备案;2)‌先进级‌:由省级工信部门联合相关部门认定,并报送工业和信息化部。‌‌3)‌卓越级/领航级‌:需通过工业和信息化部等六部委联合评审认定,且领航级申报需基于卓越级资质。‌‌


二、智能工厂梯度培育等级特征要求


《智能工厂梯度培育要素条件》对不同等级智能工厂申报具体要求是逐级提升。下面按照智能工厂梯度培育要求,我们从基础要求、建设重点、建设内容覆盖环节、各环节建设内容以及建设成效五个方面,对智能工厂梯度培育四个等级进行了梳理和说明。


(1)智能工厂梯度培育基础要求


对于基础级和先进级智能工厂申报,建议企业对照GB/T 39116—2020《智能制造能力成熟度模型》开展等级评估,均需达到CMMM等级评估(二级)。不同之处在于,基础级智能工厂只需通过“智能制造评估评价公共服务平台(https://www.c3mep.cn)”完成线上自评估,达到CMMM二级,并向省级工信部门备案;先进级智能工厂申报则需要完成CMMM评估流程,获得CMMM标准符合性证书(二级),由省级工信部门联合相关部门认定,并报送工业和信息化部。


关于卓越级智能工厂申报,需要完成CMMM评估,获取CMMM标准符合性证书(三级),并通过工业和信息化部等六部委联合评审认定;领航级智能工厂申报则需要获取CMMM标准符合性证书(四级),通过工业和信息化部等六部委联合评审认定,且领航级申报需基于卓越级资质,即领航级智能工厂申报前提是企业先完成卓越级智能工厂资质认证。


表1  智能工厂梯度培育基础要求



(2)智能工厂梯度培育建设重点


从建设纬度看,智能工厂梯度培育建设重点是“由基础到复杂”的逐级深化。根据对智能工厂梯度培育要素条件的梳理,我们对不同等级智能工厂建设重点进行了归纳。


基础级智能工厂:建设重点在于完成网络化连接,并部署必要的装备、软件和系统,实现核心数据采集,关键生产工序实现自动化,以及生产与经营管理的信息化;


先进级智能工厂:要求企业实现网络化协同,实现装备、软件和系统的广泛部署,在数据采集的基础上实现生产经营数据的互通互享,实现生产过程的精准控制,生产与管理实现协同管控,并在重点场景开展智能化应用探索。


卓越级智能工厂:目前已入选的卓越级智能工厂多是行业领先企业。根据新工业网的统计,这些企业中很多都已完成CMMM等级评估,并获得了CMMM标准符合性证书,且大多达到了CMMM三级或四级,在智能制造应用方面有着较为丰富成熟的场景实践。因此,卓越级智能工厂申报要求更高,企业须在装备、软件和系统上完成体系化部署,实现设计、生产到经营管理的集成贯通与分析,实现对生产过程的优化和管控,以及产品全生命周期和供应链全环节的综合优化,开启探索多场景系统级智能化应用。


领航级智能工厂:截止目前,工信部尚未公布国家领航级智能工厂的名单,而智能工厂梯度培育要素条件已经明确,申报领航级智能工厂必须具备卓越级智能工厂资质,即从现有的卓越级智能工厂中选取申报,这些企业都是行业领军或龙头企业,在国内乃至全球都有着较高的行业知名度,智能化水平在全球顶尖。对于领航级智能工厂的申报,要求在实现网络化协同基础上,探索人工智能与制造全过程深度融合,实现全流程、全环节的数据深度分析应用,聚焦新兴技术理念,推动研发范式创新,探索未来制造模式。这类企业必须在行业具有极大影响力和极高的行业示范性,能带动产业模式和企业形态变革。


表2  智能工厂梯度培育建设重点‌

(3)智能工厂梯度培育建设内容覆盖环节


从覆盖环节看,智能工厂建设内容有其关注重点。基础级智能工厂建设要求至少覆盖生产作业环节;先进级智能工厂建设内容至少覆盖生产作业、生产管理、运营管理三个环节;卓越级智能工厂原则上应覆盖工厂建设、研发设计、生产作业、生产管理和运营管理五个环节;领航级智能工行须覆盖工厂建设、研发设计、生产作业、生产管理和运营管理全部五个环节。


对照来看,在CMMM评估体系中,生产是不可裁剪的能力域,其包含采购、计划与调度、生产作业、设备管理、安全环保、仓储配送以及能源管理7个能力子域,也是评估的重点。


表3 智能工厂梯度培育建设内容覆盖环节


(4)智能工厂梯度培育各环节建设内容


各环节建设内容是对前面建设重点的细化,从基础级到领航级,智能工厂梯度培育各环节建设内容环环递进,逐步深化。


1)工厂建设


基础级智能工厂:开展产线级、车间级数字化规划与建设,部署安全可控的装备、软件、系统和基础设施;


先进级智能工厂:开展车间级、工厂级数字化规划与建设,广泛部署安全可控的相关装备、软件和系统,同时要求对工艺路线等进行仿真。


卓越级智能工厂:开展工厂整体数字化规划与建设,推动车间级或工厂级数字孪生建设,对工厂进行系统级建模和优化,体系化部署安全可控相关装备、软件和智能系统,支撑构建各类智能化场景。


领航级智能工厂:开展企业生产全环节和业务全流程高精度、多尺度建模,推动企业级数字孪生建设,实现复杂系统实时仿真分析与优化、决策指令及时反馈下达和精准执行。


2)研发设计


基础级智能工厂:开展产品、工艺数字化研发设计;


先进级智能工厂:开展产品、工艺的数字化研发设计和仿真迭代,应用数字化设计工具,实现产品设计、工艺设计数据统一管理和协同;


卓越级智能工厂:开展产品、工艺建模分析等,集成贯通产品全生命周期数据,实现产品、工艺优化与迭代;开展智能化辅助设计,构建产品设计库、工艺知识库,减少基础性、重复性设计工作;


领航级智能工厂:开展研发方式变革,实现生成式设计等,显著提升研发效率和创新能力;开展产品全生命周期高效协同和智能优化,实现需求主动感知等,驱动产品价值延伸和升级。


3)生产作业


基础级智能工厂:开展关键装备数字化改造,促进工艺优化升级,实现关键装备、系统的网络化连接和实时监控,以及关键生产工序自动化;


先进级智能工厂:开展关键装备和工序数智技术应用,实现关键装备异常预警等;


卓越级智能工厂:开展生产全过程综合优化提升,构建柔性可重构制造单元、产线,进行过程控制等数据在线实时监测和分析应用;开展人工智能技术应用,提升生产过程智能化水平;


领航级智能工厂:开展工艺创新突破,通过智能制造装备与数字技术深度融合实现极端尺寸等制造,拓展制造能力边界;推动生产方式变革,围绕工艺等提升自感知等能力,实现换产零切换等。


4)生产管理


基础级智能工厂:应用信息系统,对作业计划等进行管理,实现关键生产过程精益化;


先进级智能工厂:通过对生产过程等进行数字化集成管控,应用数据分析工具,实现高效辅助计划排产等,并开展安全能源环保数字化管控;


卓越级智能工厂:开展数字化生产管理,集成打通 “人、机、料、法、安、能、环” 数据,动态优化生产计划与车间排产等,进行高效精细管理;开展生产过程综合智能化管控,实现生产管理全局优化;


领航级智能工厂:开展生产管理方式智能化变革,通过计划排产等自组织、自优化,实现生产过程零浪费等;开展生产模式创新,形成共享制造等新模式。


5)运营管理


基础级智能工厂:应用信息系统,对采购等进行管理,实现经营数据精准核算和绩效指标量化评估;


先进级智能工厂:通过经营管理与生产作业等业务的数据集成贯通,应用数字化管理工具,实现成本有效管控等,开展供应链数字化管理;


卓越级智能工厂:开展企业经营活动数智化赋能,基于数据综合分析实现精益管理等应用;开展智能化经营,实现企业经营状态及时感知和快速精准决策;


领航级智能工厂:构建运营管理智能体,实现财务管理等关键业务流程的少人化、无人化;推动企业形态变革,实现网络化、分布式管理,催生新型商业模式,构建价值共创的产业生态。


表4  智能工厂梯度培育各环节建设内容

维度

基础级智能工厂

先进级智能工厂

卓越级智能工厂

领航级智能工厂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

各环节建设内容

工厂建设:开展产线级、车间级数字化规划与建设;部署安全可控的相关装备、软件、系统和数字基础设施

工厂建设:开展车间级、工厂级数字化规划与建设;对工艺路线等进行仿真;广泛部署安全可控的相关装备、软件和系统

工厂建设:开展工厂整体数字化规划与建设,对工厂进行系统级建模和优化,推动车间级或工厂级数字孪生建设,与真实工厂进行实时数据交互;体系化部署安全可控相关装备、软件和智能系统,建设高性能网络、算力等数字基础设施,支撑构建各类智能化场景

工厂建设:推动企业级数字孪生建设,开展企业生产全环节和业务全流程高精度、多尺度建模,实现复杂系统实时仿真分析与优化、决策指令及时反馈下达和精准执行

研发设计:开展产品、工艺数字化研发设计

研发设计:开展产品、工艺的数字化研发设计和仿真迭代,应用数字化设计工具,实现产品设计、工艺设计数据统一管理和协同

研发设计:开展产品、工艺建模分析等,集成贯通产品全生命周期数据,实现产品、工艺优化与迭代;开展智能化辅助设计,构建产品设计库、工艺知识库,减少基础性、重复性设计工作

研发设计:开展研发方式变革,实现生成式设计等,显著提升研发效率和创新能力;开展产品全生命周期高效协同和智能优化,实现需求主动感知等,驱动产品价值延伸和升级

生产作业:开展关键装备数字化改造,促进工艺优化升级,实现关键装备、系统的网络化连接和实时监控,以及关键生产工序自动化

生产作业:开展关键装备和工序数智技术应用,实现关键装备异常预警等

生产作业:开展生产全过程综合优化提升,构建柔性可重构制造单元、产线,进行过程控制等数据在线实时监测和分析应用;开展人工智能技术应用,提升生产过程智能化水平

生产作业:开展工艺创新突破,通过智能制造装备与数字技术深度融合实现极端尺寸等制造,拓展制造能力边界;推动生产方式变革,围绕工艺等提升自感知等能力,实现换产零切换等

生产管理:应用信息系统,对作业计划等进行管理,实现关键生产过程精益化

生产管理:通过对生产过程等进行数字化集成管控,应用数据分析工具,实现高效辅助计划排产等,并开展安全能源环保数字化管控

生产管理:开展数字化生产管理,集成打通 “人、机、料、法、安、能、环” 数据,动态优化生产计划与车间排产等,进行高效精细管理;开展生产过程综合智能化管控,实现生产管理全局优化

生产管理:开展生产管理方式智能化变革,通过计划排产等自组织、自优化,实现生产过程零浪费等;开展生产模式创新,形成共享制造等新模式

运营管理:应用信息系统,对采购等进行管理,实现经营数据精准核算和绩效指标量化评估

运营管理:通过经营管理与生产作业等业务的数据集成贯通,应用数字化管理工具,实现成本有效管控等,开展供应链数字化管理

运营管理:开展企业经营活动数智化赋能,基于数据综合分析实现精益管理等应用;开展智能化经营,实现企业经营状态及时感知和快速精准决策

运营管理:构建运营管理智能体,实现财务管理等关键业务流程的少人化、无人化;推动企业形态变革,实现网络化、分布式管理,催生新型商业模式,构建价值共创的产业生态



(5)智能工厂梯度培育建设成效


智能工厂梯度培育建设需结合《智能工厂建设关键绩效指标参考》、 T/CAMS182-2024《智能制造效能通用评测方法》进行成效评估。


基础级智能工厂:要求主要技术经济指标应高于省(区、市)同行业平均水平;


先进级智能工厂:要求主要技术经济指标应处于省(区、市)同行业领先水平,同时在省(区、市)同行业起到引领带动作用;


卓越级智能工厂:要求主要技术经济指标应处于国内同行业领先水平,其中应用人工智能技术场景比例不低于 20%。在行业应用层面,要在国内同行业起到引领带动作用,带动供应链上下游协同开展数智化升级;在解决方案层面,能培育形成具有行业推广价值的智能制造解决方案;在标准体系层面,能探索构建企业智能制造 “标准群;同时培养一批智能工厂建设和运营人才;


领航级智能工厂:要求主要技术经济指标全球领先,其中应用人工智能技术场景比例不低于 60%,打造全球领先的应用标杆。在行业应用层面,通过 “母工厂” 等方式推动工厂建设经验复制推广,引领产业链上下游形成智能制造协同创新生态;在解决方案层面,培育的智能制造解决方案实现对外输出;在标准体系层面,形成较为完善的企业智能制造 “标准群”,推动形成行业、国家标准;同时培养智能制造领军人才,对外提供智能工厂建设和运营指导或服务;


表5  智能工厂梯度培育建设成效

维度

基础级智能工厂

先进级智能工厂

卓越级智能工厂

领航级智能工厂

 

 

 

 

 

 

建设成效

参考相关指标和方法评估,主要技术经济指标应高于省(区、市)同行业平均水平

参考相关指标和方法评估,主要技术经济指标应处于省(区、市)同行业领先水平

参考相关指标和方法评估,主要技术经济指标应处于国内同行业领先水平,其中应用人工智能技术场景比例不低于 20%

参考相关指标和方法评估,主要技术经济指标全球领先,其中应用人工智能技术场景比例不低于 60%

 

在省(区、市)同行业起到引领带动作用

在国内同行业起到引领带动作用,带动供应链上下游协同开展数智化升级

打造全球领先的应用标杆,通过 “母工厂” 等方式推动工厂建设经验复制推广,引领产业链上下游形成智能制造协同创新生态

 

 

培育形成具有行业推广价值的智能制造解决方案,探索构建企业智能制造 “标准群”

培育的智能制造解决方案实现对外输出,形成较为完善的企业智能制造 “标准群”,推动形成行业、国家标准

 

 

建立较为完善的智能制造复合型人才培养体系,培养一批智能工厂建设和运营人才

培养智能制造领军人才,对外提供智能工厂建设和运营指导或服务


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