高曉雨，馬冬妍，王 濤

（工業(yè)和信息化部電子科學技術情報研究所，北京 100040）

中國制造信息化指數構建與評估研究

高曉雨，馬冬妍，王 濤

（工業(yè)和信息化部電子科學技術情報研究所，北京 100040）

在我國由“制造大國”向“制造強國”邁進的過程中，為衡量、分析和評估我國智能制造水平，對標工業(yè)4.0，構建了中國制造信息化指數（Made-in-China Informatization Index，簡稱MCII），從基礎環(huán)境、產業(yè)應用、效益與影響三個維度提出該指數指標體系的評估框架，并基于中國兩化融合服務平臺70000余家制造業(yè)企業(yè)數據和國家統(tǒng)計局的宏觀數據進行實證分析，結果顯示2016年中國制造信息化指數為36.9，正由工業(yè)2.0向工業(yè)3.0過渡，中國智能制造總體水平正在快速逼近德國。江蘇、浙江、廣東、天津、上海和廣東智能制造水平屬于第一梯隊，石化、電力、電氣等率先進行信息化發(fā)展的行業(yè)智能制造水平相對較高。

中國制造信息化指數；對標工業(yè)4.0；智能制造

0 引言

制造業(yè)是衡量一國綜合國力的重要指標，在全球化競爭日趨激烈的今天，制造業(yè)已成為一個國家賴以生存的資本和經濟發(fā)展的重要保障。智能制造正成為新一輪產業(yè)競爭的制造點，繼德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網等之后，我國也迅速出臺了《中國制造2025》、《關于加快推進制造業(yè)與互聯(lián)網融合發(fā)展的指導意見》和《中國智能制造十三五規(guī)劃》等一系列重大戰(zhàn)略部署，大力推進智能制造發(fā)展。

當前，在信息化應用評估方面，國內外已經開展了大量研究。據現(xiàn)有研究來看，較為成熟的評估研究可主要歸納為宏觀和微觀兩個方面：宏觀上，評估主要以某個國家或地區(qū)的信息技術應用環(huán)境等為主要依據進行評估和研究，其三大代表指數分別為“信息通信技術發(fā)展指數”（ICT Development Index, 簡稱IDI）、“電子政務發(fā)展指數”（e-Government Development Index, 簡稱EGDI）和 “網絡化準備指數”（Network Readiness Index, 簡稱NRI）[1]。微觀上，評估則以企業(yè)信息化水平為主要依據進行分析和評估，以制造業(yè)信息化評價指標體系為代表[2]。近年來，在以行業(yè)或區(qū)域等為范疇、以相關企業(yè)為對象，在中觀層面開展的信息技術應用評估和對比分析也涌現(xiàn)出了依據《工業(yè)企業(yè)“信息化和工業(yè)化融合”評估規(guī)范》要求而建立的制造業(yè)企業(yè)兩化融合評估體系[3]。

但不難發(fā)現(xiàn)，在各種評估方式之中，我國尚沒有一套成熟的、適合我國國情的智能制造發(fā)展水平評估體系，特別是沒有與工業(yè)4.0標準完全對標的體系，這使得在評估我國智能制造發(fā)展水平時很難與國際接軌，難以通過國際化視角全方位評定我國智能制造發(fā)展現(xiàn)階段的成果與不足。

基于以上研究，為衡量、分析和評估我國智能制造水平，中國制造信息化指數以由工業(yè)和信息化部電子科學技術情報研究所構建的“制造業(yè)企業(yè)兩化融合評估指標體系”為基礎，順應全球新一代信息技術對制造業(yè)重塑的歷史趨勢，充分利用我國當前“傳統(tǒng)產業(yè)+互聯(lián)網”的個性化優(yōu)勢，大力融合以萬物互聯(lián)、組織變革、數據驅動、綜合集成、協(xié)同創(chuàng)新為代表的創(chuàng)新工業(yè)4.0核心要素，精心選取29個核心指標，廣泛涵蓋基礎環(huán)境、產業(yè)應用、效益影響三大維度，并綜合國家統(tǒng)計局和中國兩化融合服務平臺70000余家制造業(yè)企業(yè)的數據進行實證分析。

1 中國制造信息化指數

中國制造信息化指數共分為一級指標3個，二級指標11個，三級指標29個，采用逐級加權的計算方法，對中國智能制造水平進行評價。

1）構建理念

對標工業(yè)4.0，中國智能制造水平在中國制造信息化指數中得以俯瞰。中國制造信息化指數囊括了工業(yè)4.0的核心要素：萬物互聯(lián)、組織變革、數據驅動、綜合集成和協(xié)同創(chuàng)新：

（1）萬物互聯(lián)

萬物互聯(lián)作為工業(yè)4.0的核心要素之一，其概念旨在利用信息物理系統(tǒng)（CPS）將傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施等相互分離的個體形成一個綜合的智能網絡，聯(lián)通產品與生產設備、不同的生產設備以及數字世界和物理世界；聯(lián)通機器、工作部件、系統(tǒng)、人類，使其通過網絡保持數字信息交流[5]。中國制造信息化指數的評估范圍將包括自動控制與感知技術及硬件（一硬）、工業(yè)核心軟件（一軟）、工業(yè)互聯(lián)網（一網）、工業(yè)云與智能服務平臺（一平臺）在內的制造業(yè)新型基礎設施（簡稱“新四基”）。工業(yè)大數據、工業(yè)APP、工業(yè)軟件的集成應用加速了市場對工業(yè)云的迫切渴望。伴隨著工業(yè)網絡寬帶化、IP化、無線化的穩(wěn)步推進，網絡化、智能化的機器設備已成生產設備之間、設備和產品之間、虛擬和現(xiàn)實之間“互聯(lián)”的橋梁，并最終成為實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的基礎。

（2）組織變革

在工業(yè)4.0時代，企業(yè)會將信息技術手段和現(xiàn)代管理理念加以融合，進行業(yè)務流程重組和企業(yè)組織再造，現(xiàn)有的組織體系將會被改變，符合智能制造要求的組織模式將會出現(xiàn)[5]。中國制造信息化指數基于對互聯(lián)網時代企業(yè)組織形態(tài)變革趨勢的理解，對組織創(chuàng)新程度、信息化人才的激勵與賦權水平等著重進行評估。互聯(lián)網時代，企業(yè)要充分發(fā)揮互聯(lián)網聚集、整合、優(yōu)化各類要素資源的優(yōu)勢，以各種經濟性聯(lián)接為紐帶，以用戶需求為中心，通過跨企業(yè)業(yè)務流程體系構建、員工充分賦權以及績效制度優(yōu)化，突破企業(yè)邊界和規(guī)模，構建以激發(fā)人的創(chuàng)造性為導向的自組織和價值網絡，使企業(yè)組織形態(tài)呈現(xiàn)出組織功能單元虛擬化、組織要素分散化、組織形式彈性化和網絡化、企業(yè)之間以及企業(yè)與消費者之間邊界模糊化等特征，加快從過去高度集中的決策中心組織向分散的多中心決策組織演進，從而快速響應市場動態(tài)變化，最大程度滿足用戶需求，更好地為用戶創(chuàng)造價值。

（3）數據驅動

工業(yè)4.0的又一核心就是數據驅動。從工業(yè)1.0、2.0、3.0演進的角度來看，數據是區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產體系的本質特征。在“工業(yè)4.0”時代，所有的生產裝備、感知設備、聯(lián)網終端，包括生產者本身都在源源不斷地產生數據，這些數據將會滲透到企業(yè)運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石[5]。中國制造信息化指數將數據資源作為基礎環(huán)境進行評估，重點評估數據采集率和數據開發(fā)利用能力。在一個智能制造過程中，數據首先通過價值創(chuàng)造的供給側傳入智能數據管理系統(tǒng)，結合互聯(lián)網云端等系統(tǒng)中的公開數據、價值鏈上的數據及其他外部數據，然后傳入服務提供的需求側推進商業(yè)服務與產業(yè)服務的進行；同時，從需求側產生的數據也在顧客消費的同時傳輸到智能數據管理系統(tǒng)中，結合系統(tǒng)內的大量數據傳輸回供給側，再為生產制造提供有力的數據支持。依托數據強有力的支持，在智能制造中將準確的信息傳遞給準確的設備和準確的人，為企業(yè)本身、上下游相關企業(yè)及客戶及時提供準確高效的信息和解決方案，構建智慧化的精準的生產系統(tǒng)。

（4）綜合集成

綜合集成是工業(yè)4.0的關鍵詞，工業(yè)4.0提出了縱向集成、橫向集成、端到端的高度集成，希望通過以上三個集成，全面打通企業(yè)內部、企業(yè)之間、社會化的集成、協(xié)同，實現(xiàn)靈活、個性化、高效、社會化、智能化的生產[5]。中國制造信息化指數體現(xiàn)了集成的理念，對企業(yè)內部、企業(yè)間和產業(yè)生態(tài)創(chuàng)新應用三個不同層面的集成效果進行評估：企業(yè)內部的集成重點包括設計與制造的集成，經營管理和生產控制的集成，產供銷的集成，財務與業(yè)務的集成等，企業(yè)之間的集成則是通過價值鏈及信息網絡所實現(xiàn)的一種資源整合，以實現(xiàn)產品開發(fā)、生產制造、經營管理等在不同的企業(yè)間的信息共享和業(yè)務協(xié)同，產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新應用則可以說是一種新的理念，它以供應鏈為主線，企業(yè)間的集成應用是產業(yè)生態(tài)合作的重要基礎。

（5）協(xié)同創(chuàng)新

“工業(yè)4.0”的實施過程實際上就是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程，制造技術、產品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新層出不窮。工業(yè)4.0的“網絡化制造”、“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”充分體現(xiàn)了協(xié)同創(chuàng)新的重要思維[5]。中國制造信息化指數評估了我國自主創(chuàng)新能力，新工業(yè)革命拉開了全球價值鏈體系重組的序幕，創(chuàng)意設計研究、營銷及生產環(huán)節(jié)也將因此而結合的更加緊密。同時，還重點評估了網絡化生產新模式的發(fā)展情況，如網絡化協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制和服務型制造等。在信息化和互聯(lián)網條件下，開源平臺和眾包幫助企業(yè)。

整合內外部各方資源互相融合、推進協(xié)作，力求滿足用戶日益多樣化、開放化、個性化的需求，推動規(guī)?；I(yè)經濟向個性化信息經濟轉變。在這一趨勢下，大數據技術、工業(yè)云服務、產品全生命周期服務、產業(yè)鏈協(xié)同服務等服務產業(yè)將贏得大發(fā)展，傳統(tǒng)產業(yè)沿全價值鏈實現(xiàn)服務化轉型將爆發(fā)旺盛的生命力。

2）構建原則

中國制造信息化指數的體系設計遵循以下原則：中國制造信息化指數的體系設計遵循以下原則：（1）科學性原則。從信息化的基本定義出發(fā)，選取反映智能制造水平的系列指標，并使指標體系及指數的計算方法科學合理。（2）導向性原則。對標工業(yè)4.0，引導和促進中國智能制造水平的提高，促進各方面采取措施推動智能制造發(fā)展。（3）可比性原則。指標體系既能反映我國智能制造水平的實際，也能夠進行省市間、行業(yè)間智能制造水平的比較，使得最終結果在橫向上（我國各省市間、各行業(yè)）和縱向上（各個時期）能夠進行對比分析。（4）可操作性原則。所設指標應能夠獲取較為準確的數據，使量化的評價與監(jiān)測可以進行。

3）指標體系

中國制造信息化指數指標體系由一系列相互關聯(lián)的指標構成，其中包括3個一級指標，下轄11個二級指標，29個三級指標。

一級指標基礎環(huán)境用于衡量制造業(yè)信息化應用的基礎和前提條件。該指標下共有4個二級指標，包括資金投入、基礎設施、組織與人才、數據資源，分別衡量圍繞信息基礎設施的建設和提升所需要的相關資金投入情況、包括生產裝備數控化率（一硬）、工業(yè)軟件普及率（一軟）、工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)接水平（一網）、云平臺滲透率（一平臺）在內的制造業(yè)新基礎設施建設情況、業(yè)務流程和組織重組再造情況和構建以激發(fā)人的創(chuàng)造性為導向的組織結構創(chuàng)新程度、將數據作為戰(zhàn)略性基礎資源予以管理的情況。

一級指標產業(yè)應用用于衡量制造業(yè)信息化應用的水平。該指標下共有3個二級指標，包括企業(yè)應用、企業(yè)間協(xié)同應用和產業(yè)生態(tài)創(chuàng)新應用，企業(yè)信息化應用旨在評估企業(yè)應用電子商務交易水平，企業(yè)內部產品設計與制造集成、管理與控制集成、產供銷集成、財務與業(yè)務集成的水平以及基于統(tǒng)一信息平臺的運營水平。企業(yè)間協(xié)同應用考量的分為兩個方面：產品全生命周期協(xié)同創(chuàng)新水平和產業(yè)鏈協(xié)同水平。新業(yè)態(tài)新模式的發(fā)展情況是產業(yè)生態(tài)創(chuàng)新應用評估的主要考量內容，如網絡化協(xié)同制造設計、大規(guī)模個性化定制和服務型制等均在其評估范圍之內。

一級指標效益與影響用于衡量信息化帶動制造業(yè)轉型升級的效果。該指標下共有4個二級指標，包括業(yè)務效率、創(chuàng)新能力、經濟效益和社會效益，主要包括設備綜合利用效率和全員勞動生產率、新產品設計和研發(fā)創(chuàng)新水平、企業(yè)收益情況以及信息化促進綠色制造發(fā)展的效果。

4）計算方法

采用綜合評價方法來計算，具體計算公式為：

其中，MCII（Made-in-China Informatization Index）為全國、省市或行業(yè)制造信息化發(fā)展指數的數值，a為一級指標的個數，本指數中a=3，Wi為第i個一級指標在總指數中的權重，ni為第i個一級指標下轄二級指標的個數，Nij為第i個一級指標的下轄的第j個二級指標的權重，mij為第i個一級指標第j個二級指標下三級指標的個數，Mijk為第i個一級指標第j個二級指標下第k個三級指標權重，Pijk為該三級指標標準化后的值。

圖1 中國制造信息化指數指標體系

針對部分缺失數據，我們結合各個省市和行業(yè)各個指標的具體情況，對某些指標、某些年份的缺失數據采用插值法、外推法、組平均數替代法以及用發(fā)展水平相當的省市和行業(yè)的數據替代或用相關指標替代等方法進行補充。在計算各指標之前，需要將各個不同計量單位的指標數據進行標準化處理，以消除各指標的量綱，使其能夠進行計算。在標準化計算時，盡量選取合適的門柱值[4]。

5）數據來源

筆者基于中國兩化融合服務平臺上70000余家企業(yè)數據，并對應國家統(tǒng)計局發(fā)布的工業(yè)行業(yè)36個分行業(yè)進行分析。樣本企業(yè)數量較多分布于通用設備制造業(yè)、專用設備制造業(yè)、計算機、通信和其他電子設備制造業(yè)等，分別占到8.8%、8.5%和8.0%。其次為非金屬制品業(yè)、農副食品加工業(yè)、化學原料和化學制品制造業(yè)等行業(yè)，均超過6%。樣本企業(yè)地區(qū)分布情況，華東地區(qū)最多，達到36.4%，其次是華北和華中地區(qū)，分別為22.9%和12.5%。

2 實證分析

總體看來，中國智能制造總水平有所提升。2016年，中國制造信息化指數為36.9，較上年提高了3.8%，中國制造業(yè)總體水平正處在工業(yè)2.0向工業(yè)3.0的過渡階段。

與制造強國德國相比，中德之間差距較大，但如果從互聯(lián)網時代制造業(yè)綜合競爭優(yōu)勢判斷出發(fā)，中國制造正在快速向德國靠攏。中國在“新四基”、云服務等方面取得了舉世矚目的成就，2016年我國制造業(yè)生產裝備數控化率為44.1%，核心工業(yè)軟件普及率ERP最高，達到69.7%，工業(yè)云與智能服務平臺初具規(guī)模，工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)接水平為32.0分，較2015年幾乎翻一番，制造業(yè)云平臺滲透率為33.7%。在電子商務、企業(yè)間協(xié)同、尤其是在產業(yè)生態(tài)創(chuàng)新等互聯(lián)網轉型發(fā)展方面中國已經走在世界前列。

從全國范圍看，制造業(yè)水平整體呈現(xiàn)“東南沿海高、西部內陸低”的態(tài)勢。其中，江蘇、浙江、廣東、天津、上海和山東智能制造水平屬于第一梯隊，京津冀緊隨其后。

從行業(yè)范圍看，石化、電力、電氣行業(yè)總體發(fā)展水平較高，冶金、采掘類行業(yè)相對落后，各行業(yè)差異明顯。煙草、電力行業(yè)的生產裝備數控化率分別為68.6%和60.0%，處于領先水平，這些行業(yè)在數據驅動和組織創(chuàng)新方面的步伐也走在前列，石油化工等行業(yè)的組織創(chuàng)新和數據資源得分分別達到51.9和67.0。電力、石油開采等行業(yè)的信息化應用程度最高，在一級指標“產業(yè)應用”中的得分達到59.5和53.6，電子商務交易水平的得分別為60.4和44.9。裝備和原材料行業(yè)的綜合集成水平較高，綜合集成包括產品與制造集成、管理與控制集成、產供銷集成、財務與業(yè)務集成四方面。文娛用品制造業(yè)實現(xiàn)與相關方業(yè)務全面在線協(xié)同的企業(yè)比例最高，達到30.5%。石油加工和電子兩個行業(yè)產業(yè)鏈企業(yè)之間信息交互的水平最高，分別達到31.6%和26.4%。我國制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)生產計劃協(xié)同、物流協(xié)同、訂貨業(yè)務協(xié)同、財務結算協(xié)同、物流倉儲協(xié)同、加工配送協(xié)同、研發(fā)設計協(xié)同、產業(yè)鏈企業(yè)間訂單全程可追溯和實現(xiàn)產業(yè)鏈企業(yè)間質量全程可控的比例分別達到37.5%、37.4%、35.1%、30.7%、29.2%、25.7%、19.9%、16.6%、13.0%。離散制造業(yè)各行業(yè)搭建協(xié)同制造平臺的企業(yè)平均占比28.8%，建立開放式研發(fā)社區(qū)的企業(yè)平均占比16.6%，開展網絡化精準營銷的企業(yè)平均占比26.9%，實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制的企業(yè)平均占比5.8%。

3 總結

推進中國智能制造發(fā)展一是在要素層面激活數據這一高級生產要素，數據正日益成為企業(yè)生產、經營和決策的重要依據。二是在企業(yè)層面通過深化集成和提升組織結構柔性程度來提升企業(yè)核心競爭能力。三是在產業(yè)層面積極探索新模式、新業(yè)態(tài)，圍繞用戶體驗、個性化服務和價值創(chuàng)造實現(xiàn)多產業(yè)跨界融合發(fā)展將成為新的潮流和趨勢。四是加快自動控制與感知、工業(yè)軟件、工業(yè)云與智能服務平臺、工業(yè)互聯(lián)網等制造業(yè)新型基礎設施建設。

[1] 曹學勤,高曉雨,馬冬妍.中國信息化發(fā)展評測指數國際排名下滑分析[A].中國信息化形勢分析與預測（2012）[M].社會科學文獻出版社,2012.

[2] 齊二石,王慧明.制造業(yè)信息化評價指標體系和方法研究[J].工業(yè)工程,2005,8(2):52-56.

[3] 周劍,陳杰.制造業(yè)企業(yè)兩化融合評估指標體系構建[J].計算機集成制造系統(tǒng),2013,19(9).

[4] 楊京英,閭海琪,楊紅軍.信息化發(fā)展指數的測算[J].中國統(tǒng)計,2007,(2):15-18.

[5] 孔令輝.工業(yè)4.0簡介及海馬4.0建設淺見[A].2016年海南機械科技學術年會論文集[C].2016.

Structuring and evaluating study of made-in-china informatization index

GAO Xiao-yu, MA Dong-yan, WANG Tao

TP399

：A

1009-0134(2017)03-0052-04

2017-01-18

高曉雨（1984 -），女，北京人，工程師，碩士，研究方向為信息化戰(zhàn)略和兩化融合等。