趙路軍，祁雨奇，邵嘉銘，，褚健，王智化，馮毅萍

（1 浙江大學(xué)智能系統(tǒng)與控制研究所，浙江 杭州 310027；2 浙江中控技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州 310053；3 浙江大學(xué)能源清潔利用國家重點實驗室，浙江 杭州 310027）

21世紀以來，“云、大、物、智、移”等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展正在悄然改變?nèi)祟惿鐣纳a(chǎn)和生活方式，“工業(yè)4.0”也逐漸站在了制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的風(fēng)口之上[1]。在新一輪的工業(yè)革命中，傳統(tǒng)生產(chǎn)制造方式的生產(chǎn)效率低、人工成本高、安全隱患大等一系列問題逐漸凸顯，傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)正面臨著挑戰(zhàn)與機遇并存的時代考驗。各國政府和經(jīng)濟組織為了抓住產(chǎn)業(yè)鏈重組和調(diào)整的機遇，提升制造業(yè)競爭優(yōu)勢，相繼發(fā)布了相關(guān)政策文件，如美國的《重振美國制造業(yè)框架》，推進美國制造業(yè)進行“再工業(yè)化”；德國《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，全面部署工業(yè)4.0 戰(zhàn)略實施，并將其上升至國家戰(zhàn)略；韓國《新增長動力規(guī)劃級發(fā)展戰(zhàn)略》確定了17 個新興產(chǎn)業(yè)為新增長動力[2?3]。同樣地，2015 年我國發(fā)布了《中國制造2025》[4]，宣示了我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的決心。因此，制造業(yè)企業(yè)開展智能制造建設(shè)是實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的必經(jīng)之路[5]。

在企業(yè)進行智能制造建設(shè)的初期，關(guān)于智慧工廠、智能工廠、數(shù)字化工廠等概念層出不窮[2,6?7]，大型制造企業(yè)希望通過智能化裝備和信息化系統(tǒng)的大量引入來打造標新立異的新型工廠，進一步鞏固行業(yè)影響力。世界經(jīng)濟論壇和麥肯錫在全球范圍內(nèi)遴選的“燈塔工廠”也成為大多數(shù)制造業(yè)企業(yè)對標和追逐的對象。然而，在享受了智能制造帶來的紅利之后，企業(yè)也開始思考和評估價值兌現(xiàn)效果，智能制造建設(shè)也進入了“冷靜期”。大量的研究和實踐表明，當前智能制造已經(jīng)從高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的階段，企業(yè)從盲目跟風(fēng)引入新興技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槔硇韵M注重投入產(chǎn)出比的階段[8]。這一階段，制造業(yè)企業(yè)尤其是中小型企業(yè)對評估智能制造建設(shè)能力水平和指導(dǎo)智能制造建設(shè)方向的工具方法的需求尤為迫切[9?10]。

智能制造能力成熟度是用來度量智能制造發(fā)展程度，評估企業(yè)智能制造發(fā)展階段的工具[11]，基于此概念，許多學(xué)者投身于智能制造能力成熟度模型的研究當中。德國ACATECH 發(fā)布了工業(yè)4.0 成熟度模型[12]，描述了工業(yè)4.0 發(fā)展的六個特征，從資源、信息系統(tǒng)、組織結(jié)構(gòu)和文化四個維度評估企業(yè)在工業(yè)4.0 方面的成熟度，輔助企業(yè)制訂具體提升計劃，以期達到更高的成熟度；Mittal等[13]和Hamidi等[14]分別針對中小型企業(yè)開發(fā)了敏捷制造和工業(yè)4.0 數(shù)字化轉(zhuǎn)型成熟度模型，規(guī)定了不同成熟度等級的要求和評估維度，Mittal 還基于評估結(jié)果開發(fā)了提升企業(yè)智能制造能力的工具箱；2020年10月，我國發(fā)布了智能制造成熟度模型及評估方法國家標準[15?16]，模型除了成熟度等級要求和能力要素外，還詳細描述了各能力子域不同等級的成熟度要求。此外，很多研究則偏重于智能制造成熟度模型的評估方法[17?18]，諸如BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[19]、離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[20]、隨機森林回歸[21]等。

然而，企業(yè)在完成智能制造能力成熟度等級評估認定后，往往很難確定應(yīng)該如何達到更高層次智能制造的等級要求，普遍面臨智能制造建設(shè)工作如何開展、智能制造實施效果如何評價等諸多困惑。吉峰等[22]通過5個典型的智能制造能力成熟度/準備度模型的對比分析，發(fā)現(xiàn)當前成熟度模型和準備度工具之間存在脫節(jié)，準備度評估應(yīng)該在成熟度評估之前，而準備度評估工具在提高易用性、實現(xiàn)企業(yè)的自我評估方面還存在很大的研究缺口。準備度和成熟度是兩個不同的概念，成熟度強調(diào)的是企業(yè)當前已經(jīng)達到的一種狀態(tài)，是對現(xiàn)有能力水平的認定，而準備度則用于衡量企業(yè)要達到某一個成熟度水平需要具備的能力條件。總的來說，成熟度偏重于對結(jié)果的評價，而準備度評估是一個動態(tài)的過程，描述的是達到成熟度規(guī)定的結(jié)果所需要的要素條件。目前，對智能制造準備度評估工具的研究較少，Pacchini等[23]根據(jù)《牛津詞典》和《劍橋詞典》中準備度的解釋給出了準備度的定義，即一個組織準備完成一件事情所處的狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，本文提出的智能制造準備度的定義為企業(yè)準備開展智能制造建設(shè)的意愿和條件，主要用于識別企業(yè)達到智能制造成熟度等級要求所需要具備的能力要素。智能制造準備度模型的開發(fā)和應(yīng)用，是幫助制造企業(yè)達到更高智能制造成熟度要求的關(guān)鍵。

流程工業(yè)在制造業(yè)中占有重要地位，是我國國民經(jīng)濟中的支柱產(chǎn)業(yè)[24]，提高流程工業(yè)的智能制造水平是實現(xiàn)“中國制造2025”戰(zhàn)略的主要推動力。因此，本文聚焦于流程工業(yè)，結(jié)合流程工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點，提出了流程工業(yè)智能制造準備度模型，旨在幫助企業(yè)摸清自身現(xiàn)狀，科學(xué)診斷當前企業(yè)智能制造所處階段，確定智能制造建設(shè)方向和重點，有針對性地提升企業(yè)智能制造水平。希望通過本模型的廣泛應(yīng)用，為中國流程工業(yè)企業(yè)實施智能制造提供指導(dǎo)，捕捉價值創(chuàng)造的機會。

1 流程工業(yè)智能制造準備度模型

1.1 準備度模型構(gòu)成

流程工業(yè)智能制造準備度模型由準備度等級、準備度模型、能力要求三個部分構(gòu)成。其中，準備度等級劃分了流程工業(yè)企業(yè)智能制造水平所處的不同發(fā)展階段，并描述了各階段應(yīng)該具備的等級要求；準備度模型從不同評估角度出發(fā)，逐步將企業(yè)日常生產(chǎn)經(jīng)營活動細化和具象到25 個評估域，規(guī)定了準備度評估的范圍；能力要求是在準備度等級中每個等級能力水平要求下依次針對25個評估域，規(guī)定各評估域在L1級到L5級的特征項要求。

圖1展示了準備度等級的劃分，本模型最終評估判定的企業(yè)智能制造準備度等級參考《智能制造能力成熟度模型》（GB/T 39116—2020）的等級劃分[15]，將評分高于0.8分的企業(yè)從高到低依次分為引領(lǐng)級、優(yōu)化級、集成級、規(guī)范級和規(guī)劃級，未達到0.8 分的企業(yè)歸為啟動級。表1展示了各等級的等級能力要求，規(guī)劃級要求企業(yè)對業(yè)務(wù)進行流程化和標準化的設(shè)計；規(guī)范級要求企業(yè)開始使用信息化手段對核心業(yè)務(wù)進行管理；集成級要求企業(yè)對系統(tǒng)和裝備等開展集成，并且實現(xiàn)核心業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)共享；優(yōu)化級要求企業(yè)通過對數(shù)據(jù)的分析將數(shù)據(jù)進一步轉(zhuǎn)化成模型和知識，并且可以在核心業(yè)務(wù)活動中進行預(yù)測和優(yōu)化；引領(lǐng)級作為智能制造等級的最高級別，更多程度上強調(diào)持續(xù)的優(yōu)化和創(chuàng)新，創(chuàng)造新的生產(chǎn)經(jīng)營模式。表1中規(guī)定的智能制造準備度等級能力要求是逐級評估的，企業(yè)只有滿足了低等級的準備度能力要求，才可以進行更高等級的評定，也就是說企業(yè)的智能制造準備度評定為某一等級時，該等級以下的準備度等級能力要求也需要同時滿足。

表1 智能制造準備度等級要求

圖1 流程工業(yè)智能制造準備度等級劃分

2015 年，德國機械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會提出了工業(yè)4.0 準備度模型[25]，模型從策略及組織、智能工廠、智能運行、智能產(chǎn)品、數(shù)據(jù)驅(qū)動服務(wù)和員工六個維度評估企業(yè)在面對工業(yè)4.0 時的準備度情況；新加坡經(jīng)濟發(fā)展委員會在2017 年發(fā)布了智能工業(yè)準備度指數(shù)白皮書[26]，模型分為層結(jié)構(gòu)，從過程、技術(shù)、組織三個維度進行準備度指數(shù)的評估，隨后在2019年發(fā)布了該模型使用的LEAD優(yōu)先級模型[27]，幫助企業(yè)在開展智能制造建設(shè)工作中評估項目建設(shè)的優(yōu)先級；Angreani等[28]通過對2011—2019年所有與“工業(yè)4.0”相關(guān)模型的研究論文進行綜述，總結(jié)成熟度模型的評估內(nèi)容可以歸結(jié)為九個內(nèi)容，分別為戰(zhàn)略、領(lǐng)導(dǎo)力、客戶、產(chǎn)品、操作、文化、人員、管理和技術(shù)；Hizam?Hanafiah等[29]綜述了30個與“工業(yè)4.0”相關(guān)的準備度模型，并對其中158個評估維度進行分析，得出技術(shù)、人員、戰(zhàn)略、領(lǐng)導(dǎo)力、過程和創(chuàng)新為準備度模型的六個最重要的評估維度。結(jié)合前人的研究成果，本文提出了流程工業(yè)智能制造準備度模型，如圖2 所示。模型為族、類、域三層架構(gòu)，包括4 個族、9 個類和25 個域，評估內(nèi)容在涵蓋了之前文獻綜述中所總結(jié)的主要內(nèi)容項的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國流程工業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營特點及智能工廠、智能制造相關(guān)建設(shè)標準與經(jīng)驗[2,30,15]，進行了重新設(shè)計和組織。本模型首先將業(yè)務(wù)、組織和技術(shù)三個族列為主要的評估維度，業(yè)務(wù)族聚焦于企業(yè)供應(yīng)鏈和產(chǎn)品生產(chǎn)的全生命周期，涉及產(chǎn)、供、銷等具體業(yè)務(wù)活動，包括供應(yīng)鏈、生產(chǎn)管理和技術(shù)管理三個類；組織族偏重于企業(yè)的組織體系和人才隊伍建設(shè)，衡量企業(yè)的組織體系、組織結(jié)構(gòu)、人力資源管理等方面是否滿足企業(yè)智能制造的建設(shè)需要；技術(shù)族則更多用于識別企業(yè)在應(yīng)用自動化和信息化技術(shù)所具備的基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)集成和信息安全方面的條件。除此之外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)、組織和技術(shù)三個族內(nèi)的評估內(nèi)容項不能很全面、具體地體現(xiàn)企業(yè)在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的準備度情況，而全面的數(shù)字化改造又是智能制造建設(shè)不可或缺的部分[31?32]。因此，本模型增加第四個族“智能族”用于評估企業(yè)數(shù)據(jù)體系和支撐平臺建設(shè)情況，主要圍繞數(shù)據(jù)驅(qū)動和平臺賦能兩個類進行評估。

針對圖2中的每一個評估域，在如何判定企業(yè)在該評估域所處的準備度等級方面，還缺乏明確的評估標準和依據(jù)。因此，本研究按照表1中所規(guī)定的五個準備度等級的要求，對每個評估域在每個等級應(yīng)該具備的能力要求進一步細化，共建立了249個特征項要求。其中，以質(zhì)量管理為例，總結(jié)設(shè)計了質(zhì)量管理域從L1到L5的11個特征項要求，如表2所示。

圖2 流程工業(yè)智能制造準備度模型

表2 質(zhì)量管理域各等級特征項要求

1.2 準備度指數(shù)計算方法

為了量化企業(yè)智能制造準備度水平，本研究提出了智能制造準備度指數(shù)，并規(guī)定了其計算方法。對某一特征項要求的評估分級參考GB/T 39117—2020《智能制造能力成熟度評估方法》的劃分要求分為4個級別：完全符合特征項（FI，記1分）、大部分符合特征項（LI，記0.8分）、部分符合特征項（PI，記0.5分）和完全不符合特征項（NI，記0分）。按照級別劃分要求首先得出特征項準備度得分，然后根據(jù)不同特征項、域、類、族的權(quán)重，逐級計算得出相應(yīng)等級的綜合準備度指數(shù)，如式(1)～(4)所示。最終企業(yè)的準備度指數(shù)結(jié)果由各等級的綜合準備度指數(shù)計算得出，從規(guī)劃級開始，每一級的綜合準備度指數(shù)若≥0.8，則說明企業(yè)滿足該等級的能力要求，記為1分，繼續(xù)評估下一等級的綜合準備度指數(shù)，直至某一等級的綜合準備度指數(shù)<0.8。企業(yè)最終的智能制造準備度指數(shù)為該等級綜合準備度指數(shù)與前幾級別（每個級別記1分）的分段累加，如式(5)所示。最后，根據(jù)表1中準備度指數(shù)與定級劃定的對應(yīng)關(guān)系，判定企業(yè)所處的智能制造準備度等級。

評估等級的域準備度指數(shù)（Rd,l）計算如式(1)。

式中，Rd,l為所評估等級的域準備度指數(shù)；Rc為所評估等級的域中的特征項準備度指數(shù)；nc為所評估等級中該評估域中特征項的個數(shù)。

評估等級的類準備度指數(shù)（Rs,l）計算如式(2)。

式中，Rs,l為所評估等級的類準備度指數(shù)；Wd,l為所評估等級的類中的評估域的權(quán)重；nd為所評估等級中該評估類中評估域的個數(shù)。

評估等級的族準備度指數(shù)（Rr,l）計算如式(3)。

式中，Rr,l為所評估等級的族準備度指數(shù)；Ws,l為所評估等級的族中的評估類的權(quán)重；ns為所評估等級中該評估族中評估類的個數(shù)。

評估等級的綜合準備度指數(shù)（Ro,l）計算如式(4)。

式中，Ro,l為所評估等級的綜合準備度指數(shù)；Wr,l為所評估等級的類中的評估類的權(quán)重。

企業(yè)綜合準備度指數(shù)（Ro）計算如式(5)。

式中，l′為從L1 到L5 第一個綜合準備度指數(shù)≤0.8時所處的等級。

綜上所述，不同等級的域準備度指數(shù)采用算術(shù)平均的方法計算得出，不同等級的類、族和綜合準備度指數(shù)采用加權(quán)平均的方法計算得出。

此外，本研究還將特征項要求轉(zhuǎn)化為流程工業(yè)企業(yè)對具體業(yè)務(wù)、信息系統(tǒng)、設(shè)備等的要求，設(shè)計出了智能制造準備度調(diào)研問卷，方便企業(yè)進行自評估，提升評估模型的易用性。該評估問卷也在本文第二部分案例中得以應(yīng)用驗證，真正將模型工具化。

2 流程工業(yè)智能制造準備度指數(shù)實踐應(yīng)用

本文提出的流程工業(yè)智能制造準備度模型主要服務(wù)于四個主體：第一是制造企業(yè)，用于自身智能制造現(xiàn)狀的評估，確定改進目標和實施方案；第二是政府等相關(guān)產(chǎn)業(yè)主管部門，用于評估管理范圍內(nèi)企業(yè)智能制造準備度現(xiàn)狀，撰寫產(chǎn)業(yè)報告，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的制訂；第三是解決方案供應(yīng)商，用于解決方案研發(fā)的需求輸入，企業(yè)需求與解決方案的匹配；第四是第三方行業(yè)研究機構(gòu)，用于企業(yè)和行業(yè)數(shù)據(jù)的分析，出具相關(guān)分析報告。本次35 家流程工業(yè)企業(yè)的評估應(yīng)用案例主要偏重于政府等相關(guān)產(chǎn)業(yè)主管部門和第三方行業(yè)研究機構(gòu)方面的部分應(yīng)用展示。

2.1 評估企業(yè)介紹及評估流程

圖3(a)為本次評估的35 家企業(yè)的行業(yè)分布情況，可以發(fā)現(xiàn)被評估企業(yè)的行業(yè)分布以精細化工企業(yè)為主，有27家，石油化工企業(yè)5家，煤化工和造紙行業(yè)各1家。評估過程充分考慮了企業(yè)所屬行業(yè)的產(chǎn)品業(yè)務(wù)特點和相似智能制造建設(shè)案例。根據(jù)國統(tǒng)字〔2017〕213號《統(tǒng)計上大中小微型企業(yè)劃分辦法（2017）》的規(guī)定，對35 家企業(yè)的規(guī)模進行劃分，結(jié)果如圖3(b)所示，可以發(fā)現(xiàn)被評估的企業(yè)以中小型企業(yè)為主，占比88.6%。此外，分析發(fā)現(xiàn)被評估的企業(yè)中有21 家為集團化公司，該部分企業(yè)大多數(shù)與主體公司共用經(jīng)營管理職能和經(jīng)營管理信息系統(tǒng)，部分企業(yè)僅作為生產(chǎn)單元不具有市場銷售和財務(wù)管理職能。本次評估工作將這類屬于同一集團化公司的主體及其子公司智能制造現(xiàn)狀和建設(shè)需求進行統(tǒng)一考慮。

圖3 35家被評估企業(yè)行業(yè)分布情況和企業(yè)規(guī)模

本次智能制造準備度評估工作采用問卷調(diào)研和現(xiàn)場診斷結(jié)合的方式，保障評估結(jié)果更加準確和真實地反映企業(yè)現(xiàn)狀。評估工作分為企業(yè)提資、調(diào)研準備、現(xiàn)場診斷、分析診斷和確認完成五個階段，如圖4所示，這也是使用本模型開展智能制造評估的通用流程。企業(yè)提資階段，向被評估企業(yè)發(fā)放調(diào)研問卷，并且進行工藝、運營情況等資料收集工作；調(diào)研準備階段，根據(jù)企業(yè)問卷情況進行初步準備度指數(shù)計算，并制訂現(xiàn)場診斷的計劃；現(xiàn)場診斷階段通過對各評估域相關(guān)負責(zé)人的訪談和對企業(yè)各部門的現(xiàn)場取證，逐步確認各特征項評估結(jié)果的準確性，并對相關(guān)評估域的評估結(jié)果進行修正；分析診斷階段主要進行診斷報告的編寫；確認完成階段與企業(yè)負責(zé)人完成最終確認。具體評估流程見圖4。

圖4 智能制造準備度指數(shù)評估流程

2.2 評估結(jié)果及分析

根據(jù)企業(yè)智能制造準備度指數(shù)得分情況，本次評估企業(yè)有23 家處于啟動級，12 家處于規(guī)劃級。整體來說，評估企業(yè)智能制造準備度水平較低，企業(yè)普遍重視裝備自動化建設(shè)，信息化管控技術(shù)應(yīng)用較為欠缺，智能制造應(yīng)用場景少，傳統(tǒng)管理手段和工作方式尚未被高效智能制造模式替代，業(yè)務(wù)活動信息化系統(tǒng)功能覆蓋不足，企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)仍大量采用人工紙質(zhì)記錄，管理中缺少數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和優(yōu)化場景。

2.2.1 企業(yè)智能制造準備度指數(shù)

圖5為35家企業(yè)的族、類、域準備度指數(shù)評估結(jié)果。從圖中可以看出，本次評估的企業(yè)智能制造準備度差距較大，不同評估域建設(shè)水平不均衡。從圖5(a)的族準備度指數(shù)結(jié)果來看，業(yè)務(wù)族的整體發(fā)展情況相對較接近，前25%的企業(yè)并沒有和之后的企業(yè)拉開很大的差距，這是由于業(yè)務(wù)族的評估范圍是工廠的主要生產(chǎn)過程活動，也是企業(yè)重點建設(shè)的工作。技術(shù)族雖然頭部企業(yè)的得分相較于其他三個族較高，但是其前25%的企業(yè)水平差距很大，并且有超過75%的企業(yè)技術(shù)族的得分等級都小于0.8 分，處于啟動級，整體建設(shè)水平較為薄弱，評估企業(yè)在智能制造基礎(chǔ)設(shè)施和集成互聯(lián)的技術(shù)應(yīng)用方面有較大提升空間。圖5(b)中的類準備度指數(shù)更加體現(xiàn)了不同業(yè)務(wù)域工作建設(shè)不均衡的特點，9個評估類的中位水平的準備度指數(shù)在1.0 分，而供應(yīng)鏈、生產(chǎn)管理、人力資源、技術(shù)設(shè)施和集成互聯(lián)類的最佳水平可以達到或接近集成級的水平。另外，所有評估企業(yè)都沒有搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，在平臺賦能和數(shù)據(jù)驅(qū)動方面有較大的提升空間。在圖5(c)域準備度指數(shù)中可以發(fā)現(xiàn)前25%的企業(yè)在采購供應(yīng)、安全環(huán)保和數(shù)據(jù)應(yīng)用域的建設(shè)水平非常接近，說明企業(yè)在進行智能制造能力提升改造過程中更傾向于優(yōu)先發(fā)展這些業(yè)務(wù)域。另外，前25%～50%的企業(yè)在計劃調(diào)度、操作管理、質(zhì)量管理、能源管理、網(wǎng)絡(luò)支撐和控制系統(tǒng)域的建設(shè)情況很接近，說明這些業(yè)務(wù)域在企業(yè)日常生產(chǎn)運營中有較強的支撐作用。本次評估過程中通過現(xiàn)場診斷35 家企業(yè)各個業(yè)務(wù)域的實際情況進行舉證，逐級確認域、類、族的準備度打分，最終的打分結(jié)果和表1中的能力要求及企業(yè)實際現(xiàn)狀進行了對比驗證，并得到了被評估企業(yè)的確認，驗證了模型的可用性。

圖5 35家企業(yè)智能制造準備度評估結(jié)果

2.2.2 企業(yè)自動化和信息化建設(shè)情況

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)本次評估的企業(yè)整體自動化水平較高，對企業(yè)關(guān)鍵工序DCS 控制系統(tǒng)覆蓋率和安全聯(lián)鎖SIS 系統(tǒng)的覆蓋率進行統(tǒng)計，如圖6 所示。結(jié)果顯示有24 家企業(yè)DCS 控制系統(tǒng)覆蓋率達到了100%，這部分企業(yè)以連續(xù)性生產(chǎn)為主，原料及產(chǎn)品基本在原油分餾產(chǎn)品的深加工出精細化工產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈上。5 家企業(yè)沒有進行DCS 控制系統(tǒng)的建設(shè)，這些企業(yè)中有些是由于工藝的原因無法實現(xiàn)自動化控制，有些企業(yè)已經(jīng)申請了技改技措項目，進行生產(chǎn)線自動化水平的提升。SIS 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的覆蓋率相比于DCS 控制系統(tǒng)較低，其中14 家企業(yè)達到了100%的覆蓋率，這部分企業(yè)大都生產(chǎn)過程中帶有一定的危險性，原料和產(chǎn)品涉及危險化學(xué)品。

圖6 35家企業(yè)DCS控制系統(tǒng)覆蓋率和SIS安全聯(lián)鎖系統(tǒng)覆蓋率

評估企業(yè)信息化建設(shè)情況統(tǒng)計如圖7所示，可以發(fā)現(xiàn)診斷企業(yè)中建有財務(wù)系統(tǒng)的企業(yè)數(shù)量最多，有33 家，占比94%；建有MES 系統(tǒng)的企業(yè)數(shù)量最少，有2家，占比6%，另有4家企業(yè)正在進行MES系統(tǒng)的實施；建有SCM系統(tǒng)的有16家，占比46%；建有ERP、CRM、SCM 和OA 系統(tǒng)的企業(yè)數(shù)量相接近。結(jié)合圖3(b)評估企業(yè)的企業(yè)規(guī)模進行分析，發(fā)現(xiàn)集團管控型企業(yè)和大中工業(yè)企業(yè)出于資產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、業(yè)務(wù)協(xié)同的需要，對ERP、SCM、CRM、OA、MES、WMS 建設(shè)需求較為強烈；小微工業(yè)企業(yè)由于規(guī)模小、裝置少、組織管理簡單，導(dǎo)致上述系統(tǒng)的建設(shè)投入產(chǎn)出效果不明顯，建設(shè)意愿相應(yīng)較低。小微工業(yè)企業(yè)更愿意在基礎(chǔ)自動化、安全環(huán)保設(shè)備等方面進行投資。整體來說，本次評估企業(yè)對生產(chǎn)管控類的信息化系統(tǒng)，如MES、WMS 等，建設(shè)相對薄弱，對經(jīng)營管理類信息化系統(tǒng)，如ERP、OA、SCM、CRM等，建設(shè)相對較完善。

圖7 35家企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)情況

2.2.3 企業(yè)需求分析

針對評估企業(yè)智能制造準備度指數(shù)得分較低的評估域所反映出的短板問題，在現(xiàn)場調(diào)研過程中有目的性地進行現(xiàn)狀剖析，挖掘企業(yè)需求，尋找提升改進空間，匯總35 家企業(yè)在關(guān)于智能制造的主要需求，如表3所示。綜合來看，企業(yè)提出的需求基本上圍繞降本、提質(zhì)、增效的根本問題，這也是企業(yè)開展智能制造改造建設(shè)的預(yù)期目標。可以發(fā)現(xiàn)，企業(yè)對生產(chǎn)管理類的需求較為迫切，主要集中在生產(chǎn)自動化控制水平的提升、設(shè)備和產(chǎn)品的全生命周期管理和生產(chǎn)過程中的安全與節(jié)能降耗等方面。其他評估類中對引入信息化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)記錄、查找、共享來簡化線下流程、提高效率、實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同的需求較為普遍。通過需求分析，可以幫助企業(yè)厘清目前存在的短板問題，并通過與過程控制和系統(tǒng)集成供應(yīng)商的合作，找到相對應(yīng)的技術(shù)手段和解決方案，有針對性地進行改進提升，提高投資的有效性，降低投資風(fēng)險，這也是智能制造準備度模型的一個應(yīng)用點。

表3 35家被評估企業(yè)智能制造建設(shè)主要需求

2.4 評估反思

本次應(yīng)用案例評估結(jié)果分析是從組織單位工信局的角度進行論述，幫助政府部門了解轄內(nèi)企業(yè)基礎(chǔ)自動化、信息化系統(tǒng)建設(shè)情況及需求，有助于制訂相關(guān)的智能制造改進政策。但是，本次準備度評估結(jié)果對被評估的個體企業(yè)的應(yīng)用價值并沒有詳細說明，這主要是由于模型的樣本企業(yè)數(shù)量較少。未來，隨著被評估樣本企業(yè)的數(shù)量不斷增多，逐步建立起石油化工、煤化工等各流程工業(yè)行業(yè)智能制造準備度數(shù)據(jù)庫，被評估企業(yè)可以找到本企業(yè)智能制造準備度情況在本行業(yè)中的定位，明確各評估族、類、域在同行業(yè)內(nèi)所處的位置，確定行業(yè)內(nèi)合理的對標企業(yè)，指導(dǎo)智能制造建設(shè)策略的制訂。通過本次35 家流程工業(yè)企業(yè)準備度評估工作中對本模型的實際應(yīng)用效果的驗證，發(fā)現(xiàn)評估模型還有以下問題待改進。

（1）模型評估對象的聚焦度和行業(yè)細分度有待提高。雖然本模型聚焦于流程工業(yè)，綜合考慮流程工業(yè)生產(chǎn)機理復(fù)雜、生產(chǎn)流程連續(xù)、生產(chǎn)過程危險等特點，但是流程工業(yè)企業(yè)依然包括諸多細分行業(yè)，不同細分行業(yè)對智能制造的建設(shè)需求及側(cè)重點也會略有區(qū)別。例如，在過程控制方面，石油化工企業(yè)更加重視全過程的自動化控制和APC、RTO等優(yōu)化控制，而精細化工行業(yè)則偏重于Batch 批控制和配方管理。因此，準備度評估模型需進一步進行行業(yè)細分，針對有明顯不同的行業(yè)調(diào)整評估特征項要求及所占權(quán)重，提高模型的精準度。

（2）需要建立評估結(jié)果與下一步指導(dǎo)策略的關(guān)聯(lián)關(guān)系。準備度評估是企業(yè)開展智能制造建設(shè)的第一步，可以幫助企業(yè)梳理自身所具備的現(xiàn)狀條件，找到短板和提升空間，目前模型的應(yīng)用效果也僅停留在這一步。未來評估模型可以與相關(guān)解決方案建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，配合企業(yè)制訂相關(guān)改造提升策略。此外，也可以幫助企業(yè)明確需求，有針對性地與智能制造咨詢規(guī)劃服務(wù)商合作，開展下一步的咨詢規(guī)劃工作，繪制建設(shè)藍圖，明確建設(shè)路徑，發(fā)揮模型的“潛熱”。

3 結(jié)論

本文基于流程工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點，結(jié)合我國智能工廠、智能制造建設(shè)的標準和要求，提出了流程工業(yè)智能制造準備度模型，是首個針對流程工業(yè)企業(yè)的智能制造的準備度評估模型。該模型從業(yè)務(wù)、組織、技術(shù)和智能四個維度評估企業(yè)進行智能制造改造所具備的現(xiàn)狀條件，深度挖掘企業(yè)需求，尋找改進條件和提升機會。并且，針對模型的4個族、9 個類、25 個域和249 個特征項，本文提出了量化的準備度指數(shù)，并詳細描述了準備度指數(shù)的計算方法，將特征項的符合度情況轉(zhuǎn)化為對應(yīng)得分，逐層計算得出企業(yè)的綜合智能制造準備度指數(shù)，判斷企業(yè)當前所處的智能制造準備度等級。另外，本文基于提出的準備度模型，設(shè)計出了智能制造準備度評估問卷和線上評估系統(tǒng)，提高了模型的易用性，實現(xiàn)了流程工業(yè)企業(yè)的自評估。

本文將模型用于山東省35 家企業(yè)的智能制造準備度評估工作，以一個實際應(yīng)用案例，展示了模型的使用方法、評估結(jié)果輸出及展示形式和模型的應(yīng)用價值。通過35 家企業(yè)智能制造準備度評估案例，也對模型的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進行了初步的驗證，表明了該模型是透明的且易于使用的，為模型在流程工業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用提供了借鑒意義。將來，隨著智能制造準備度評估工作的逐步推廣，被評估樣本企業(yè)數(shù)量的逐步增加，本模型對評估企業(yè)在行業(yè)中的定位將更加準確，改進提升策略也將更加符合企業(yè)發(fā)展實際。最后，希望在本模型的不斷的優(yōu)化改進后，可以在流程工業(yè)智能制造評估中廣泛應(yīng)用，推動我國企業(yè)智能制造普及建設(shè)工作，加快企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，助力中國制造2025的戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。