夏顯超，江濤，龍罡

（中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，長沙410007）

1 引言

隨著信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，德、美、英、中、法等國相繼發(fā)布以智能制造為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步推進(jìn)本國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，從而帶動實(shí)體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在“中國制造2025”的背景下，制造企業(yè)需要自查薄弱環(huán)節(jié)、準(zhǔn)確定位，明確發(fā)展方向，利用信息化、數(shù)字化技術(shù)發(fā)展智能制造新模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。而電機(jī)行業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)的重要組成部門，產(chǎn)品具有品種多、型號繁雜、工序多、生產(chǎn)信息化水平不高的特點(diǎn)，隨著市場對電機(jī)的要求越來越高，國家與企業(yè)均在加大對電機(jī)行業(yè)的投入，先進(jìn)技術(shù)不斷被應(yīng)用，電機(jī)行業(yè)逐漸向?qū)I(yè)化、自動化、集約化的方向發(fā)展。

針對目前制造成熟度模型對電機(jī)行業(yè)的針對性不強(qiáng)、指標(biāo)比較寬泛的問題，本文以現(xiàn)有國內(nèi)外相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)，構(gòu)建實(shí)踐可行的電機(jī)工廠智能制造評價(jià)指標(biāo)及評估方法，為電機(jī)工廠推動智能制造發(fā)展提供決策性參考和依據(jù)。

2 評估方法推動轉(zhuǎn)型升級的意義

在電機(jī)工廠智能化改造過程中評估是不可缺少的環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建智能制造評價(jià)指標(biāo)，評估企業(yè)智能化水平，對企業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行診斷，并提出改造建議。既可作為企業(yè)改造發(fā)展的重要參考，為企業(yè)明確智能轉(zhuǎn)型方向提供有效的指導(dǎo)和支撐，也是各級工業(yè)和信息化管理部門優(yōu)化智能制造支持政策、完善行業(yè)管理體系的重要參考。如何科學(xué)、系統(tǒng)地評估電機(jī)制造企業(yè)智能制造的發(fā)展水平，是國家加強(qiáng)電機(jī)制造企業(yè)智能制造相關(guān)項(xiàng)目診斷、評估、考核，完善行業(yè)管理體系的實(shí)際需求，又是推動智能制造在電機(jī)制造領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用的必然要求和重要保障。

3 與現(xiàn)有評估方法的比較分析

合理的評估模型是構(gòu)建科學(xué)指標(biāo)體系的前提，是準(zhǔn)確評估工廠智能化建設(shè)程度的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的評估模型中軟件能力成熟度模型（SW-CMM）應(yīng)用于軟件能力成熟度的評估；制造企業(yè)功能層次模型符合制造業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和制造流程，主要側(cè)重生產(chǎn)；工業(yè)企業(yè)信息化和工業(yè)化融合評估規(guī)范側(cè)重信息化在制造業(yè)的融合，覆蓋面廣；工業(yè)4.0 成熟度評測分為6 個(gè)等級層次進(jìn)行評估，是結(jié)合工業(yè)4.0 特點(diǎn)的成熟度評估升級版；基于模型的企業(yè)（MBE）能力評估對6 個(gè)方面的能力水平進(jìn)行評估，以模型和數(shù)據(jù)為核心，重點(diǎn)在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面；智能制造能力成熟度模型包含制造和智能2 個(gè)維度，是行業(yè)智能化水平的等級層次水平的參照標(biāo)桿。

現(xiàn)有模型成果在各自領(lǐng)域均具有較強(qiáng)的實(shí)用性，然而制造業(yè)行業(yè)差異大，發(fā)展水平不一，現(xiàn)有模型無法系統(tǒng)地衡量某一企業(yè)、工廠或項(xiàng)目的智能制造發(fā)展水平。為此，本文提出針對電機(jī)行業(yè)特點(diǎn)的評估模型，應(yīng)用定性與定量相結(jié)合的研究方法，構(gòu)建智能制造評價(jià)指標(biāo)體系，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)框架具有一定的前瞻性與穩(wěn)定性，且隨著標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷完善，該體系可以快捷方便地進(jìn)行更新，使各項(xiàng)指標(biāo)更加細(xì)化、更具針對性。

4 評價(jià)指標(biāo)及評估方法

4.1 構(gòu)建原則

評估方法以產(chǎn)品全生命周期為主線，對智能化水平分層級量化評分，建立分層級評價(jià)指標(biāo)體系。在構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)、確定評估方法、執(zhí)行評估程序的過程中，遵循目的性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、可行性、可比性原則，緊密圍繞評估目的，遵循系統(tǒng)化思想，采用科學(xué)的評估方法，客觀反映企業(yè)智能制造的發(fā)展水平，從廣度、深度以及實(shí)踐應(yīng)用多個(gè)方面對企業(yè)智能制造發(fā)展水平進(jìn)行評估。評價(jià)指標(biāo)之間具有完整性、層次性和獨(dú)立性，盡可能反映共性特征，能系統(tǒng)地反映智能制造的主要方面。同時(shí)，指標(biāo)的測量和獲取方式具備可操作性，計(jì)算方法和獲取方式可行且易操作。最后使結(jié)論切實(shí)、客觀地反映企業(yè)的真實(shí)水平，通過評估引導(dǎo)和鼓勵被評估企業(yè)向正確的方向和目標(biāo)發(fā)展。

4.2 電機(jī)智能工廠評估方法

本文提出的評估方法與“國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南”中智能工廠標(biāo)準(zhǔn)子體系契合，針對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、建設(shè)規(guī)劃、生產(chǎn)制造、管理水平、服務(wù)能力、系統(tǒng)集成應(yīng)用等能力要素測評。本評價(jià)指標(biāo)共包含3 個(gè)層級，第一個(gè)層級分6 類：基礎(chǔ)設(shè)施、智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能物流、智能管理、系統(tǒng)集成，涵蓋企業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營的全過程評價(jià)；二級指標(biāo)包括一級指標(biāo)6 大類下19 個(gè)細(xì)化指標(biāo)，三級指標(biāo)包括二級指標(biāo)下細(xì)分的65 個(gè)詳細(xì)指標(biāo)[1]。

電機(jī)智能工廠評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 電機(jī)智能工廠評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施評價(jià)指標(biāo)從硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)準(zhǔn)體系等方面著手，評估企業(yè)具備的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，重點(diǎn)評估企業(yè)所具備的基礎(chǔ)條件?；A(chǔ)設(shè)施評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 基礎(chǔ)設(shè)施評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.2.2 智能設(shè)計(jì)

智能設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)評估企業(yè)在工廠整體規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的集成建設(shè)水平[2]。重點(diǎn)在企業(yè)的總體數(shù)字模型、產(chǎn)品智能數(shù)字模型設(shè)計(jì)與分析應(yīng)用水平、仿真分析、數(shù)字化工藝流程、數(shù)據(jù)的可控管理等方面。智能設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 智能設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.2.3 智能生產(chǎn)

智能生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)主要評估企業(yè)應(yīng)用智能化裝備、數(shù)字化執(zhí)行系統(tǒng)對生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化水平。重點(diǎn)在自動化、智能化的裝備、產(chǎn)線應(yīng)用水平，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量的動態(tài)傳輸與共享。智能生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 智能生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.2.4 智能物流

智能物流評價(jià)指標(biāo)主要評估企業(yè)產(chǎn)品制造過程工序流轉(zhuǎn)的智能化水平。重點(diǎn)在統(tǒng)一的標(biāo)識管理、運(yùn)輸目標(biāo)識別、智能物流裝備應(yīng)用、運(yùn)輸狀態(tài)跟蹤、交付轉(zhuǎn)接的全過程的物流配送系統(tǒng)建設(shè)。智能物流評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 智能物流評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.2.5 智能管理

智能管理評價(jià)指標(biāo)主要評估企業(yè)綜合管理水平。重點(diǎn)在企業(yè)信息化水平以及與生產(chǎn)制造的融合程度，智能化管理對生產(chǎn)的促進(jìn)和對效率的提升。智能管理評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖見圖6。

圖6 智能管理評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.2.6 系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成評價(jià)指標(biāo)主要評估企業(yè)的各種智能化技術(shù)、裝備、系統(tǒng)的融合程度、智能制造的業(yè)務(wù)生態(tài)建設(shè)。重點(diǎn)在智能制造綜合應(yīng)用水平和創(chuàng)造的價(jià)值。系統(tǒng)集成評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 系統(tǒng)集成評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

4.3 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)評估計(jì)算原則，依照企業(yè)的數(shù)字化、智能化工廠建設(shè)狀況和評價(jià)指標(biāo)體系，確定各項(xiàng)指標(biāo)得分并求和，再乘以對應(yīng)加權(quán)系數(shù)，得到評估結(jié)果。計(jì)算公式如下[3]：

式中，n為評估體系中三級指標(biāo)的個(gè)數(shù)；m為評估體系中二級指標(biāo)的個(gè)數(shù)；p為評估體系中一級指標(biāo)的個(gè)數(shù)；aij為第i個(gè)二級指標(biāo)下第j個(gè)三級指標(biāo)的值；Aki為第k個(gè)一級指標(biāo)下第i個(gè)二級指標(biāo)的值；ωki為第k個(gè)一級指標(biāo)下第i個(gè)二級指標(biāo)的值；Bk為第k個(gè)一級指標(biāo)的值；λk為第k個(gè)一級指標(biāo)的權(quán)重；Z為企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)水平的綜合評估計(jì)算結(jié)果。

5 結(jié)語

該評估方法可引導(dǎo)企業(yè)確立戰(zhàn)略目標(biāo)、采用適宜的方法與路徑實(shí)現(xiàn)智能制造，積極推動企業(yè)智能制造的邁進(jìn)。并通過持續(xù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、制造、管理、物流等環(huán)節(jié)的產(chǎn)品全生命周期閉環(huán)動態(tài)優(yōu)化，推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)、裝備智能化升級、工藝流程優(yōu)化、精益生產(chǎn)、可視化管理、質(zhì)量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。