機(jī)械制造企業(yè)智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)研究

任俊飛 吳立輝 魚鵬飛 張博暉 張中偉

摘 ?要：智能制造已經(jīng)成為中國制造業(yè)的主攻方向。面向機(jī)械制造企業(yè)提出五級(jí)智能制造能力成熟度模型，從基礎(chǔ)資源能力、業(yè)務(wù)活動(dòng)集成能力、信息融合使用能力以及持續(xù)改進(jìn)能力四個(gè)方面構(gòu)建了智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用基于層次分析法的二級(jí)模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行企業(yè)智能制造實(shí)施能力的量化測(cè)評(píng)，從而為企業(yè)客觀診斷自身實(shí)施智能制造的能力提供理論和方法支持。

關(guān)鍵詞：智能制造;能力成熟度;等級(jí);評(píng)價(jià)指標(biāo);模糊綜合評(píng)判

中圖分類號(hào)：TH186 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）02-0055-03

Abstract： Intelligent manufacturing has become the strategic trend of China's manufacturing industry. A five-level intelligent manufacturing capability maturity （IMCM） model is proposed for mechanical manufacturing enterprises， and an IMCM evaluation index system is constructed from four aspects： basic resource capability， business activity integration capability， information integration capability and continuous improvement capability. Furthermore， based on the established IMCM evaluation indexes， a two-level fuzzy comprehensive evaluation method based on analytic hierarchy process is applied to make a quantitative assessment of the capability to implement intelligent manufacturing， thereby providing theoretical and methodological support for manufacturing enterprises to objectively diagnose their own intelligent manufacturing implementation ability.

Keywords：intelligent manufacturing; capability maturity; level; evaluation index; fuzzy comprehensive evaluation

1 概述

目前，全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局正在發(fā)生重大調(diào)整，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，工業(yè)發(fā)達(dá)國家都在加大科技創(chuàng)新力度，例如德國和美國相繼提出了“工業(yè)4.0”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略[1]。與此同時(shí)，一些發(fā)展中國家也在加快謀劃和布局，積極參與全球產(chǎn)業(yè)再分工，承接發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)及資本轉(zhuǎn)移。中國制造業(yè)面臨發(fā)達(dá)國家和其他發(fā)展中國家“雙向擠壓”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，必須加緊戰(zhàn)略部署，搶占制造業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，化挑戰(zhàn)為轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)遇。為此，中國政府提出了《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略，并把智能制造作為信息技術(shù)和制造技術(shù)融合發(fā)展的主攻方向[2]。

然而，目前國內(nèi)外對(duì)智能制造的內(nèi)涵尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。以“工業(yè)4.0”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等為代表的智能制造模式都是基于發(fā)達(dá)國家已有的工業(yè)化水平提出的，而中國大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)在人員素質(zhì)、自動(dòng)化水平、管理水平等方面與發(fā)達(dá)國家存在較大差距。因此，在制造業(yè)新發(fā)展形勢(shì)下，國內(nèi)機(jī)械制造企業(yè)轉(zhuǎn)型實(shí)施智能制造應(yīng)先對(duì)自身的技術(shù)、管理水平進(jìn)行綜合診斷，然后結(jié)合企業(yè)自身實(shí)際情況實(shí)施智能制造，并逐步實(shí)現(xiàn)完善。本文采用《中國機(jī)械工程技術(shù)路線圖》中對(duì)智能制造的定義，認(rèn)為智能制造是研究制造活動(dòng)中的信息感知與分析、知識(shí)表達(dá)與學(xué)習(xí)、智能決策與執(zhí)行的一門綜合交叉技術(shù)[3]。相應(yīng)地，智能制造能力成熟度模型描述和反映了企業(yè)智能制造的核心要素、特征以及水平演進(jìn)的路徑。

制造成熟度等級(jí)的概念最早由美國提出并用于軍用領(lǐng)域，后推廣應(yīng)用至民用領(lǐng)域來管控技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)[4]。目前，國內(nèi)企業(yè)為推行智能制造，圍繞智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)已經(jīng)開展了相關(guān)探索和研究，例如：張蓉君等[5]提出了智能制造評(píng)價(jià)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從“制造維”和“智能維”對(duì)河南省41家調(diào)研企業(yè)的智能制造能力進(jìn)行了分析，指出河南省企業(yè)在智能維方面存在較大發(fā)展空間;于秀明等[6]從制造工程、制造保障以及智能提升三個(gè)維度綜合考慮智能制造的關(guān)鍵特征及要素，提出了整體成熟度和單項(xiàng)能力成熟度兩種模型，然而并未涉及成熟度等級(jí)的確定方法;中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院主導(dǎo)研究，發(fā)布了《智能制造能力成熟度模型白皮書》，盡管為企業(yè)評(píng)價(jià)其智能制造綜合水平提供了可參考的指導(dǎo)框架，但其在機(jī)械制造企業(yè)的適用性目前尚未充分驗(yàn)證[7]。因此，借鑒現(xiàn)有研究成果，本文提出面向機(jī)械制造企業(yè)的智能制造能力成熟度等級(jí)模型及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并利用基于層次分析法的二級(jí)模糊綜合評(píng)判法評(píng)估企業(yè)的智能制造能力成熟度，從而為企業(yè)診斷自身智能制造能力提供理論和方法支持。

2 智能制造能力成熟度等級(jí)

3 智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

廣義的制造過程是面向產(chǎn)品全生命周期的一系列生產(chǎn)活動(dòng)集合，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)等。顯然，成熟的智能制造環(huán)境下，制造過程的各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)在相應(yīng)基礎(chǔ)資源（涉及人、財(cái)、物等）的支撐下應(yīng)當(dāng)是充分集成和聯(lián)動(dòng)的。相應(yīng)地，在企業(yè)業(yè)務(wù)集成與聯(lián)動(dòng)過程中，需要充分利用信息技術(shù)，強(qiáng)化信息融合使用能力。因此，本文從企業(yè)的基礎(chǔ)資源能力、業(yè)務(wù)活動(dòng)集成能力、信息融合使用能力以及持續(xù)改進(jìn)能力四個(gè)方面來綜合評(píng)價(jià)企業(yè)的智能制造能力成熟度。進(jìn)一步，為了確定各能力域影響因子，采用企業(yè)調(diào)研與問卷調(diào)查相結(jié)合的方式進(jìn)行：首先在問卷設(shè)計(jì)中盡可能全面地列舉相關(guān)影響因子，然后深入不同機(jī)械制造企業(yè)，由工位、工段、生產(chǎn)線、車間、工廠、企業(yè)不同管理層次的人員確認(rèn)各能力域的影響因子，對(duì)于累計(jì)認(rèn)同度達(dá)到80%以上的因子即認(rèn)為是關(guān)鍵因子[9]，進(jìn)而建立如圖1所示的智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

4 智能制造能力成熟度評(píng)估

建立智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的目的是為具體企業(yè)量化測(cè)評(píng)智能制造實(shí)施能力提供指導(dǎo)依據(jù)。借鑒現(xiàn)有決策理論技術(shù)與方法，本文利用基于層次分析法的二級(jí)模糊綜合評(píng)判法評(píng)估制造企業(yè)的智能制造能力成熟度。由圖1可知，評(píng)價(jià)指標(biāo)難以全部進(jìn)行量化計(jì)算評(píng)價(jià)。針對(duì)難以量化計(jì)算的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以采用百分制打分，進(jìn)而采用模糊數(shù)進(jìn)行指標(biāo)量化值的評(píng)價(jià);對(duì)于能夠量化計(jì)算的評(píng)價(jià)指標(biāo)，同樣可以采用模糊數(shù)進(jìn)行指標(biāo)量化值的評(píng)價(jià)，從而真實(shí)反映評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相對(duì)重要性程度。

評(píng)估過程如圖2所示，主要分兩階段進(jìn)行，階段一主要利用層次分析法獲取指標(biāo)體系中同層同類指標(biāo)的權(quán)重;階段二主要結(jié)合階段一確定的指標(biāo)權(quán)重，利用模糊綜合評(píng)判對(duì)智能制造能力成熟度影響因子做出綜合評(píng)判，進(jìn)而確定智能制造能力成熟度級(jí)別，評(píng)估過程的具體實(shí)施細(xì)節(jié)可以參考文獻(xiàn)[9]。此外，由于本文提出的智能制造能力成熟度級(jí)別分為5級(jí)，所以利用基于層次分析法的二級(jí)模糊綜合評(píng)判法輸出的結(jié)果LIMCM進(jìn)行智能制造能力成熟度級(jí)別（GIMCM）判定的準(zhǔn)則為：

5 結(jié)束語

面向機(jī)械制造企業(yè)，提出了五級(jí)智能制造能力成熟度模型，并從基礎(chǔ)資源能力、業(yè)務(wù)活動(dòng)集成能力、信息融合使用能力以及持續(xù)改進(jìn)能力四個(gè)方面出發(fā)構(gòu)建了智能制造能力成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而采用基于層次分析法的二級(jí)模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行企業(yè)智能制造實(shí)施能力的客觀、量化測(cè)評(píng)。未來將進(jìn)一步細(xì)化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并進(jìn)行機(jī)械制造企業(yè)智能制造能力成熟度的快速評(píng)價(jià)方法研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]延建林，孔德婧.解析“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與“工業(yè)4.0”及其對(duì)中國制造業(yè)發(fā)展的啟示[J].中國工程科學(xué)，2015，17（7）：141-144.

[2]周濟(jì).智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機(jī)械工程，2015，26（17）：2273-2284.

[3]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì).中國機(jī)械工程技術(shù)路線圖[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[4]高原，高彬彬，董雅萍.制造成熟度管理方法研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2012（3）：30-37.

[5]張蓉君，于秀明，胡靜宜.基于智能制造評(píng)價(jià)指數(shù)的河南企業(yè)智能制造能力分析[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2016（7）：24-27.

[6]于秀明，郭楠，王程安，等.智能制造能力成熟度模型研究[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2016（5）：39-42.

[7]智能制造：如何評(píng)價(jià)企業(yè)的智能制造能力成熟度？[J].智能制造，2019（Z1）：24-29.

[8]吳超，林家駿，唐斯亮，等.軍用通信裝備軟件能力成熟度模型[J].計(jì)算機(jī)工程，2005（11）：77-79.

[9]白翱.離散生產(chǎn)車間中U-制造運(yùn)行環(huán)境構(gòu)建、信息提取及其服務(wù)方法[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.