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以國家標準推進制造企業(yè)智能化升級

——基于CMMM做好智能制造規(guī)劃

2025年是“十四五”收官之年，制造業(yè)正處于數(shù)字化轉型的關鍵窗口期。面向“十五五”，不少企業(yè)開始謀劃未來五年的智能制造建設路徑，但在規(guī)劃過程中面臨著“現(xiàn)狀復雜、無法切入”“方案寬泛，難以落地”“投入有限，重點不明”的問題。這些困境背后，并非簡單的技術或資金問題，而是深層次的思路、能力與方法問題。為此，我院基于《智能制造能力成熟度模型》（GB/T 39116-2020）國家標準（以下簡稱CMMM）、133400余家企業(yè)的平臺診斷數(shù)據、1100余家企業(yè)的評估實踐、850家企業(yè)的咨詢案例，構建業(yè)務架構、集成架構、指標架構、知識架構、智能架構五位一體的智能制造規(guī)劃架構，旨在為制造企業(yè)科學規(guī)劃智能制造提供方法指引。

一套國家標準，給出科學路徑

智能制造能力成熟度模型從成熟度等級、業(yè)務能力具體要求等方面，對企業(yè)智能制造建設梯次演進的五大階段進行明確定義，引導企業(yè)有序開展智能工廠建設。CMMM具有梯度能力指引性、業(yè)務覆蓋全面性、問題解決針對性、發(fā)展路徑明晰性、場景應用先進性的特點，對于謀劃“十五五”的企業(yè)來說，這不僅是一個參考，更是一個可直接使用的規(guī)劃工具。

“五層架構”構建智能制造規(guī)劃藍圖

智能制造規(guī)劃要保證最終落地，既要直面企業(yè)發(fā)展面臨的問題，又要面向行業(yè)發(fā)展趨勢與新需求，同時還要在模式創(chuàng)新與技術應用方面具備一定前瞻性。結合企業(yè)自身發(fā)展階段與現(xiàn)狀能力，整體策劃階段目標、建設項目、人員與資金投入，形成企業(yè)完整的業(yè)務架構、集成架構、指標架構、知識架構、智能架構。

按圖索驥解決企業(yè)九大核心問題

規(guī)劃工作的首要任務是識別自身能力不足，企業(yè)可基于成熟度模型開展現(xiàn)狀診斷與評估對標?，F(xiàn)狀盤點可參照成熟度條款，面向業(yè)務、協(xié)同、數(shù)據、知識等維度次第開展診斷工作，在識別問題和弱項的同時，挖掘問題根因與能力提升需求。本文總結企業(yè)經常面臨的“九大典型問題”，并通過相應架構規(guī)劃提供解決路徑。

五層架構既是規(guī)劃藍圖，也是識別問題、制定任務、保障落地的行動地圖。面對業(yè)務問題，我們圍繞標準，聚焦實際，提出五層架構的設計方式與核心內容。

業(yè)務為本：厘清企業(yè)發(fā)展主戰(zhàn)場

——業(yè)務架構是智能制造建設的基石

企業(yè)在智能制造規(guī)劃前，首先應完整描繪業(yè)務藍圖，準確識別企業(yè)發(fā)展相關的業(yè)務領域和范圍，構建業(yè)務架構，避免業(yè)務范圍完整性不足或業(yè)務能力超前問題，以保證后續(xù)智能制造建設緊密圍繞主營業(yè)務，落地到具體業(yè)務場景，發(fā)揮業(yè)務提升效果，避免空中樓閣。

業(yè)務架構規(guī)劃方式。面向各組織職能、各產品線分析，盤點企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務的完整性、規(guī)范性，同時注重與標桿企業(yè)的業(yè)務能力、制造管理模式對比，識別缺失哪些業(yè)務，以及未來轉型變革需增加的新業(yè)務，并明確定義新業(yè)務的執(zhí)行規(guī)范和相關崗位職責。由于成熟度模型各條款已細化到具體業(yè)務場景，從業(yè)務視角看標準各條款即形成一副典型的業(yè)務藍圖。圖1為基于智能制造成熟度模型總結的業(yè)務架構示例。

圖1 業(yè)務架構示例

成熟度模型國家標準提煉的是各行業(yè)較為通用、基礎的業(yè)務，實際在業(yè)務架構規(guī)劃中，可基于行業(yè)與企業(yè)特點對業(yè)務架構進行擴展梳理。基于完整的業(yè)務架構還可分析每項業(yè)務的成熟度，以及業(yè)務架構的數(shù)字化覆蓋成熟度，并由此進行企業(yè)應用架構與數(shù)據架構分析。

協(xié)同為要：打通流程就是打通效能

——集成架構是實現(xiàn)業(yè)務協(xié)同的主路徑

企業(yè)通過智能制造建設提高制造環(huán)節(jié)敏捷性。成熟度模型從三級（集成級）開始，將促進跨職能業(yè)務協(xié)同作為提高制造敏捷性的重要手段，并引導企業(yè)通過業(yè)務系統(tǒng)間集成、設備與系統(tǒng)間集成、內部與外部系統(tǒng)間集成等手段實現(xiàn)跨職能業(yè)務協(xié)同。

集成架構規(guī)劃方式。一方面參考成熟度模型三級條款明確的系統(tǒng)集成點（如【產品設計4d】【采購3a 4a】【倉儲配送3a】【設備管理3a】），一方面基于“業(yè)務架構”全面分析跨職能業(yè)務協(xié)同活動與共享信息，并將這些業(yè)務協(xié)同活動串聯(lián)起來，構建訂單交付關鍵過程主干道流程（如ISC集成供應鏈相關流程），以保證關鍵過程業(yè)務執(zhí)行的連續(xù)性；同樣，企業(yè)在業(yè)務變革導入新流程時（如IPD集成產品開發(fā)），也需打通主干道相關業(yè)務流程。

最終將業(yè)務協(xié)同架構轉化為系統(tǒng)間信息交互的集成架構，如圖2所示為系統(tǒng)集成架構示例。

圖2 集成架構示例

當企業(yè)信息系統(tǒng)較多、協(xié)同活動較復雜時，為避免集成架構表達混亂，可按照單一業(yè)務域為主體，識別與其他業(yè)務的協(xié)同關系，如研發(fā)設計業(yè)務域與其他銷售、采購、倉儲、計劃、生產、物流、服務等業(yè)務的協(xié)同活動，再明確業(yè)務系統(tǒng)間集成關系，分別規(guī)劃各項業(yè)務的集成架構。此外，還需根據業(yè)務協(xié)同需求，規(guī)劃適宜的系統(tǒng)集成技術方式和交互頻率，滿足集成數(shù)據同步時效性要求。

指標先行：指標設計決定建設成效

——指標架構是衡量成果與驅動提升的標尺

企業(yè)智能制造建設要以實現(xiàn)制造運營能力提升為目標，因此建立適宜的指標體系一方面可以為智能制造建設指明方向，通過重點項目建設達成業(yè)務指標，另一方面也可以衡量并檢驗智能制造建設成效。同時，指標體系構建應緊密圍繞企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和經營目標，并將其分解為各業(yè)務職能需達到的相關指標，通過數(shù)字化指標監(jiān)控考核，將待解決問題顯性化，再進行針對性提升，最終實現(xiàn)整體戰(zhàn)略目標。

指標架構規(guī)劃方式。成熟度模型條款已給出設備綜合效率OEE、供應商量化評價、生產動態(tài)監(jiān)測等指標，但更為完整的指標需要在“業(yè)務架構”中分析挖掘，可重點在業(yè)務執(zhí)行成效、跨職能業(yè)務協(xié)同交互、異常問題發(fā)現(xiàn)與解決等方面，從及時性、高效性、準確性、經濟性角度定義監(jiān)控指標?；诔墒於饶Ｐ蜆I(yè)務架構設計6個業(yè)務域的指標架構示例，如圖3所示。

圖3 指標架構示例

在規(guī)劃指標架構過程中，還需明確指標的計算公式和系統(tǒng)取數(shù)來源。指標監(jiān)控初期，企業(yè)會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)直接計算出的指標數(shù)據與實際業(yè)務相差很大，可能存在數(shù)據口徑不統(tǒng)一或者系統(tǒng)中數(shù)據質量不高的因素，這也從側面推動企業(yè)進行相關數(shù)據治理工作；同時也會發(fā)現(xiàn)用于部分指標計算的業(yè)務數(shù)據缺失，從而推動企業(yè)完善業(yè)務系統(tǒng)功能構建與業(yè)務數(shù)據應用。

企業(yè)通過指標架構規(guī)劃，明確業(yè)務工作與未來發(fā)展重心，特別在企業(yè)制造成本降低方面，需將制造業(yè)務實際發(fā)生的采購物料、生產人力、倉儲庫存、質量不良、資源損耗等各項支出量化統(tǒng)計，并在業(yè)務執(zhí)行過程監(jiān)控成本波動，通過數(shù)據指標對比分析找到降本空間。

經驗成庫：把個人能力變成組織能力

——知識架構是能力復制與智能進階的利器

企業(yè)知識架構規(guī)劃有助于識別市場核心競爭力。企業(yè)智能裝備和信息系統(tǒng)中已蘊含一部分工業(yè)知識與業(yè)務規(guī)則，這些知識保證產品制造過程高效、穩(wěn)定運行；然而還有一部分知識隱藏在各業(yè)務人員頭腦里，包括用于分析解決制造過程中異常，甚至避免潛在異常發(fā)生的知識和經驗。

開展知識架構規(guī)劃目的在于完整梳理業(yè)務知識框架，促進各業(yè)務領域人員的業(yè)務經驗與知識總結，再利用這些群體智慧高效輔助解決實際業(yè)務問題。在CMMM三級條款中多處提及業(yè)務知識庫的構建與應用，四級五級條款還提到基于數(shù)據模型的實時動態(tài)優(yōu)化與預測，這些模型本身更是邏輯性很強的業(yè)務知識。

知識架構規(guī)劃方式。各業(yè)務域的知識架構規(guī)劃可結合CMMM，重點從異常事件預先感知、問題分析與解決方案、業(yè)務資源能力復用等方面設計，將人員日常工作的離散經驗有效歸集。同時，知識架構規(guī)劃除了明確知識庫類型，還需注重知識庫內部的結構分層設計，如工藝設計知識庫包含工藝路線、工序、工藝參數(shù)、工藝資源等多個子類知識庫，關聯(lián)呈樹形結構，細顆粒度的知識結構與知識內容便于在場景中應用?；贑MMM構建4項業(yè)務域的知識架構及工藝設計知識庫分層設計示例，如圖4所示。

圖4 知識架構示例

很多企業(yè)反饋知識架構及知識庫構建并不存在技術難點，難點在于業(yè)務知識內容的沉淀與收集；這一問題需要人力資源部門建立完備的知識管理體系，激發(fā)人員知識總結能動性，將個人頭腦中的知識主動貢獻出來，即CMMM中【人員技能3a 3b】條款要求。同時，知識架構也為高階四級五級能力——工業(yè)人工智能應用構建基礎，很多人工智能模型場景應用依賴業(yè)務知識庫信息。

智能領航：智能技術解決復雜問題

——智能架構是構建引領能力的關鍵突破口

智能架構規(guī)劃面向企業(yè)最為復雜的業(yè)務場景，重點規(guī)劃智能技術與業(yè)務場景的賦能對應關系，策劃智能技術應用落地。CMMM五級條款雖然提出在復雜場景下應用人工智能、大數(shù)據技術，但由于每個行業(yè)面臨的復雜業(yè)務場景不同，因此標準條款不限制具體應用場景，充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新引領能力，智能架構也成為企業(yè)獨具匠心之處，企業(yè)應聚焦生產管理、工藝技術、設備運行的復雜性特點進行規(guī)劃。圖5所示為各項智能技術賦能業(yè)務域的智能架構示例。

圖5 智能架構示例

企業(yè)進行各業(yè)務領域架構規(guī)劃時，也可根據自身行業(yè)管理特點明確規(guī)劃工作重心，在重點業(yè)務領域形成更為詳細的建設路徑。通常離散型制造企業(yè)較為關注產品設計、工藝設計、計劃與調度、采購、生產作業(yè)、倉儲配送；流程制造企業(yè)較為關注數(shù)據、裝備、設備管理、安全環(huán)保、能源管理、物流等業(yè)務領域。

綜上，企業(yè)從業(yè)務架構、集成架構、指標架構、知識架構、智能架構五個維度梯次開展智能制造規(guī)劃，明確“十五五”智能制造實施落地的任務清單、邏輯主線與投資計劃，通過CMMM國家標準賦能打造企業(yè)最佳應用實踐。建議企業(yè)在制定“十五五”智能制造規(guī)劃時，優(yōu)先明確五層架構中哪些部分已有基礎、哪些存在差距、哪些亟需突破，并結合行業(yè)實踐與自身條件，系統(tǒng)性規(guī)劃成效導向型行業(yè)智能制造建設路徑。