智能工厂梯度培育与申报系列(二): 基础级智能工厂建设重点梳理

导语:本文我们将结合智能制造能力成熟度评估模型(GBT 39116—2020)中的等级特征要求围绕四个梯度智能工厂陆续展开探讨分析

在文章《智能工厂梯度培育与申报系列(一)》中,我们就《智能工厂梯度培育要素条件》中的内容进行了详细梳理,对比分析了基础级、先进级、卓越级、领航级四个梯度智能工厂的建设重点和环节覆盖内容。本文我们将结合智能制造能力成熟度评估模型(GB/T 39116—2020)中的等级特征要求,围绕四个梯度智能工厂陆续展开探讨分析。


《智能工厂梯度培育要素条件》(2025年版)中对基础级智能工厂建设重点提出的具体方向要求是——工厂应聚焦数字化改造、网络化连接开展建设,围绕智能制造典型场景部署必要的智能制造装备、工业软件和系统,实现核心数据实时采集、关键生产工序自动化、生产与经营管理信息化。表1中详细列出了基础级智能工厂培育要素条件,以及CMMM评估要点。


表 1 基础级智能工厂培育要素条件与CMMM评估要点

从基础级智能工厂建设重点要求,我们可以梳理出企业需重点关注的培育要素和CMMM评估点,首先是企业的网络化连接能力;其次是部署必要的装备、软件、系统;在此基础上,实现核心数据采集、关键生产工序自动化以及生产与经营管理的信息化。


综合以上三点,我们可以得出这样的初步结论,即企业在部署必要的工业自动化设备、工业软件和系统的基础上,实现办公网络和工业网络的基本连接能力,这种连接能力能保障工厂中核心数据的采集、关键工序的自动化以及生产与经营管理的信息化。以此为目标,我们可以就个环节的建设内容进行拆解,对照CMMM评估要求展开分析。


(一)工厂建设


目标要求: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。


CMMM评估要点:针对产线级、车间级数字化规划与建设,前提条件是企业必须有完善的组织战略、人员技术配备,部署安全可控的相关装备、软件、系统和数字基础设施,需要对现有装备、软件、系统进行改造,购置网络连接能力更好、安全性更高的工业自动化装备和系统,以达到安全可控的要求。这涉及到信息安全、网络和装备等能力子域的总体评估。


因此,基础级工厂建设需重点关注CMMM模型中组织战略、人员技能、信息安全、网络、装备五个能力子域的二级要求。


如组织战略二级(a):“应制定智能制造的发展战略,对智能制造的组织结构、技术架构、资源投人、人员配备等进行规划,形成具体的实施计划”;组织战略二级(b):“应明确智能制造责任部门和各关键岗位的责任人,并且明确各岗位的岗位职责”。人员技能二级(a):“应具有智能制造统筹规划能力的个人或团队”;人员技能二级(b):“应具有掌握IT基础、数据分析、信息安全、系统运维、设备维护、编程调试等技术的人员”;人员技能二级(c):“应制定适宜的智能制造人才培训体系、绩效考核机制等,及时有效地使员工获取新的技能和资格,以适应企业智能制造发展需要”。


需要强调的是,数字化工厂规划与建设的前提是,企业必须有明确的战略规划、组织架构、技术资源投入和实施路径,需要匹配完善的岗位与制度以及储备数字化专业技术人员来执行推进。因此,组织战略和人员技能是所有等级智能工厂梯度培育的基础。


关于部署安全可控的相关装备、软件、系统和数字基础设施,企业也可重点参考CMMM模型信息安全、装备、网络三个能力子域名,其中重点参考信息安全二级(b)和(c)以及三级(a)和(b),装备二级(a)和(b),以及网络二级(a)等条款要求。


随着中国智能制造再升级战略的推进,打造高度自主可控的中国工业智能化软硬件产业是必须完成的目标。


(二)研发设计


目标要求:开展产品、工艺数字化研发设计。


CMMM评估要点:对于基础级智能工厂的研发设计要求,《智能工厂梯度培育要素条件》(2025年版)要求比较简单,但正好对应着CMMM模型中的产品设计、工艺设计两个能力子域。


对于基础级智能工厂的研发设计能力的考察,仅限于了解企业是否有开展产品、工艺数字化研发设计,这里强调的是数字化能力,产品设计二级(a)要求企业基于计算机辅助开展三维产品设计;工艺设计二级(a)要求企业基于计算机辅助开展工艺设计和优化。


实际上,就是了解企业是否部署使用了三维CADCAPP等研发设计系统,但不作为考察重点,基础级智能工厂的考察重点仍然在生产作业。


(三)生产作业


目标要求: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。


CMMM评估要点: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。其核心就是对老旧工业设备或不具备连接能力的工业设备进行联网能力改造,强化对关键装备、系统的网络化连接能力和数据采集能力。在此基础上,实现关键生产工序的自动化。


企业需要关注的重点是装备、网络、集成和生产作业等能力子域。


如装备二级(a):“应在关键工序应用数字化设备”;二级(b):“关键工序设备应具有标准通信接口,包括RJ45、RS232、RS485等,并支持主流通信协议,包括OPC/OPC UA、MODBUS、PRO- FIBUS等”;网络二级(a):“应实现工业控制网络和生产网络覆盖”;集成二级(a):“应开展系统集成规划,包括网络、硬件、软件等内容”;二级(a):“应实现关键业务活动设备、系统间的集成”。生产作业二级(c):“应在关键工序采用数字化质量检测设备,实现产品质量检测和分析”;三级(c):“应通过数字化检验设备及系统的集成,实现关键工序质量在线检测和在线分析”。


生产作业是通过人员、机器和设备等资源,按照特定的工艺流程将原材料转化为成品的过程。因此,对关进装备、系统进行数字化改造,以强化生产过程的数据采集和网络化连接能力就至关重要。对于基础级智能工厂,关键设备、系统的联网能力、数据采集能力以及实现关键业务活动设备、系统间的集成都是考察的重点。


(四)生产管理


目标要求: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。


CMMM评估要点:通过信息系统对作业计划等过程进行管理,以实现关键生产过程的精益化。其目标是‌“以最小资源投入创造最大价值”,即通过各种管理手段消除浪费、‌提升质量、‌优化交付、‌降低成本。其手段有强化质量监控、缩短交付周期和减少库存,降低仓储和物流成本等。


企业需重点关注采购、计划与调度、仓储配送、物流等能力子域。


如采购二级(a),“应通过信息系统制定物料需求计划,生成采购计划,并管理和追踪采购执行全过程”;计划与调度二级(a),“应通过信息系统,依据生产数量、交期等约束条件自动生成主生产计划”;二级(b),“应基于企业的安全库存、采购提前期、生产提前期等制约要素实现物料需求计划的运算”;仓储配送二级(a)、(b)、(c),“应基于条码、二维码、RFID等,实现出人库管理;应建立仓储管理系统,实现货物库位分配、出人库和移库等管理;应基于生产单元物料消耗情况发起配送请求,并提示及时配送”;物流二级(a),“应通过运输管理系统实现订单、运输计划、运力资源、调度等的管理;物流二级(b),“应通过电话、短信等形式反馈运输配送关键节点信息给管理人员”。


生产管理的最终目标是通过各个生产环节的动态调整和‌持续改进无限接近零浪费状态。对于企业而言,ERPMES、WMS、APS等系统的部署是必不可少,且需要在一定程度上实现系统数据的拉通。


(五)运营管理


目标要求: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。


CMMM评估要点:通过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。目标是通过对企业资源的规划、组织与控制,实现运营效率提升与成本优化。这里重点提采购管理,即对产品采购成本与质量的综合核算,实现对供应商的量化评价等。经营数据精准核算和绩效指标量化评估,涉及对产品销售、人员绩效的量化管理。‌‌


企业需重点关注采购、销售能力子域。


如采购二级(b),“应通过信息技术手段,实现供应商的寻源、评价和确认”;销售二级(a),“应通过信息系统编制销售计划,实现销售计划、订单、销售 历史数据的管理”;销售二级(b),“应通过信息技术手段实现分销商、客户静态信息和动态信息的管理”。


建设成效


关于基础级智能工厂建设成效评价,详见《智能工厂建设关键绩效指标参考》,要求主要技术经济指标应高于省(区、市)同行业平均水平即可。

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