導(dǎo)讀

GB/T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》國家標(biāo)準(zhǔn)自2020年發(fā)布以來受到業(yè)界廣泛關(guān)注。很多智能制造從業(yè)人員參加智能制造成熟度模型培訓(xùn)班進行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，截止2023年5月底，已累計5800余名學(xué)員參與培訓(xùn)并取得結(jié)業(yè)證書。有不少學(xué)員反映，雖然3天課程收獲很多，但學(xué)完之后不知在工作中如何應(yīng)用；還有些企業(yè)在自診斷平臺上進行自診斷，但不理解成熟度模型標(biāo)準(zhǔn)條款的含義；還有些人員時間有限，無法參與為期3天的培訓(xùn)班，如何進行國家標(biāo)準(zhǔn)的自學(xué)習(xí)。

針對以上問題，本人結(jié)合以往培訓(xùn)授課經(jīng)歷，總結(jié)了一些學(xué)習(xí)與應(yīng)用智能制造能力成熟度模型（下簡稱：成熟度模型）方法，希望為大家提供一些幫助。

知識背景要求

曾經(jīng)有學(xué)員咨詢：不是IT專業(yè)人員，不了解IT技術(shù)，可以看懂智能制造能力成熟度模型么？針對這一顧慮，可能在部分條款上有一點影響，但總體上，不影響對成熟度模型的理解。雖然模型中包含一定的IT技術(shù)，特別是在“網(wǎng)絡(luò)”、“信息安全”、“集成”、“數(shù)據(jù)”等能力子域，以及其他能力子域的四級、五級條款需要IT知識，但只要多查看相關(guān)技術(shù)資料，技術(shù)原理大致可以理解。

然而，對于一些未去過制造企業(yè)的人員，即使從事IT工作（比如互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)人員），但對制造企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)業(yè)務(wù)不了解，反倒會影響對成熟度模型的理解。

企業(yè)開展智能制造的目的是提升制造業(yè)務(wù)活動管控能力，想要提升的前提，應(yīng)先了解企業(yè)當(dāng)前制造業(yè)務(wù)如何運轉(zhuǎn)，提升的需求在哪里，再去想用哪些智能技術(shù)手段實現(xiàn)，而對于高等級智能制造建設(shè)需求，還需了解行業(yè)生產(chǎn)工藝流程與關(guān)鍵工序裝備運行。

因此，在成熟度培訓(xùn)班授課時，每個能力子域會經(jīng)常用一定時間先講清生產(chǎn)各職能業(yè)務(wù)活動，為學(xué)員補齊業(yè)務(wù)認知的短板，將智能技術(shù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)場景先描繪清楚。

智能制造能力成熟度模型結(jié)構(gòu)

等級

智能制造能力成熟度模型的五個等級，可看作是企業(yè)開展智能制造經(jīng)歷的五個發(fā)展階段。企業(yè)經(jīng)歷的這些階段不是像登臺階一樣，一躍邁過，而是像爬一個緩坡，在長期的智能制造建設(shè)日積月累下，潛移默化實現(xiàn)智能化發(fā)展階段的平滑過渡，智能技術(shù)導(dǎo)入帶來的業(yè)務(wù)變革，縱向提升、橫向拓寬了企業(yè)制造能力。

模型的等級特征提煉了企業(yè)各發(fā)展階段智能制造的通用特征。

大多數(shù)企業(yè)的智能制造歷程，從創(chuàng)立初期業(yè)務(wù)管理大量應(yīng)用電子表格（一級）到上線信息系統(tǒng)，生產(chǎn)現(xiàn)場從手工裝備到半自動、自動化裝備，通過智能化技術(shù)規(guī)范生產(chǎn)管理與生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行（二級）。隨著信息系統(tǒng)增多、數(shù)字化裝備增多，為打破信息交互壁壘，促進跨業(yè)務(wù)協(xié)同，提升業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)響應(yīng)能力，企業(yè)開展信息系統(tǒng)集成、設(shè)備集成活動（三級）。

很多企業(yè)在這一階段后期智能化建設(shè)停止不前，感覺所有業(yè)務(wù)都已經(jīng)數(shù)字化覆蓋，信息全部貫通，沒有新的項目可實施；而這一階段更需要用戶側(cè)，基于數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)日常信息到工業(yè)知識的沉淀與積累，智能制造建設(shè)從構(gòu)建知識的復(fù)用與決策環(huán)境入手，并將隱性的知識和經(jīng)驗轉(zhuǎn)換為顯性的數(shù)據(jù)分析模型，用于生產(chǎn)過程工藝、質(zhì)量、計劃、資源的優(yōu)化與預(yù)測（四級）。而以上提到的規(guī)范、集成、優(yōu)化，分別是成熟度模型二級、三級、四級的等級特征。

能力子域

成熟度模型包含的20個能力子域，可以分為兩部分，一部分是推進智能制造建設(shè)的基礎(chǔ)共性資源與保障，即“人員”、“技術(shù)”、“資源”，另一部分是圍繞產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)的主要“制造”活動。第一部分的業(yè)務(wù)職能與企業(yè)統(tǒng)籌運營管理及智能制造責(zé)任與推進職能相關(guān)，第二部分圍繞企業(yè)訂單交付、產(chǎn)品價值實現(xiàn)的業(yè)務(wù)職能相關(guān)，其能力子域分別對應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)相關(guān)業(yè)務(wù)部門。

業(yè)務(wù)活動

在能力子域之下是各等級的成熟度條款要求，這里標(biāo)準(zhǔn)隱含了一層結(jié)構(gòu)——業(yè)務(wù)活動。

“工藝設(shè)計”能力子域的三級包含a) b) c) d) 共4個條款，這4個條款分別對應(yīng)“工藝設(shè)計環(huán)境”，“工藝知識管理”、“工藝仿真應(yīng)用”、“工藝設(shè)計業(yè)務(wù)協(xié)同”4項業(yè)務(wù)活動，再看“工藝設(shè)計”能力子域的四級也有a) b) c) d) 4個條款，同樣也分別對應(yīng)以上4項業(yè)務(wù)活動。因此，在各等級條款要求之上抽象出這層維度，即業(yè)務(wù)活動維度，理解這層維度有助于后續(xù)深入學(xué)習(xí)成熟度模型。

成熟度模型學(xué)習(xí)方法

成熟度模型提供了層級的、具體的、實操的智能制造建設(shè)方向指引，各能力子域條款涵蓋的信息量大，部分條款文字描述簡潔，不是很容易理解。有些人讀完以后感覺都懂了，但又感覺很模糊，或想象不到應(yīng)用場景，以及不知道模型如何應(yīng)用。這里提供一些學(xué)習(xí)方法和應(yīng)用思路，分別是：

思為何 識需求

逆向看 定目標(biāo)

分階段 明路徑

察關(guān)聯(lián) 促協(xié)同

柔性擴 建完整

思為何 識需求

成熟度模型表面上指導(dǎo)如何進行智能制造建設(shè)，但究其背后，每項條款都是在解決生產(chǎn)業(yè)務(wù)中遇到的問題。因此，在理解條款要求基礎(chǔ)上，不乏思考下，為何會設(shè)置這樣的要求？

由此也引導(dǎo)企業(yè)，在開展智能制造建設(shè)之前，應(yīng)把解決的“問題”明確好，把“為何”要做思考清楚，這要比建設(shè)過程更重要。思考“為何”就是識別需求，把握關(guān)鍵建設(shè)要點。對于有些建設(shè)項目企業(yè)未必是需要的，或者不是急迫的，不必盲目投入建設(shè)；還有些項目有潛在需求，但企業(yè)未真正意識到。

成熟度模型“裝備”子域三級b條款，“應(yīng)建立關(guān)鍵工序設(shè)備的三維模型庫”。很多企業(yè)表示，暫時沒有裝備五級a條款的“數(shù)字孿生”需求，不必積累裝備的三維模型。然而，裝備的三維模型還有其他應(yīng)用點，如“工藝設(shè)計”三級c的工藝仿真要求，仿真時需要裝備、生產(chǎn)環(huán)境的三維模型。同時，部分大型復(fù)雜裝備的維修，為了解裝備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，定位故障部位，判斷故障影響，也需要三維模型的支持；部分流程行業(yè)，裝備的三維模型用于新員工培訓(xùn)，了解裝備生產(chǎn)工藝流程與工作機理。

此外，企業(yè)為提高生產(chǎn)質(zhì)量、效率，降低能耗，對生產(chǎn)裝備進行技術(shù)改造活動也需要裝備的三維模型。很多企業(yè)引進國外的生產(chǎn)裝備，供應(yīng)商只允許使用裝備，不允許改造，企業(yè)也不敢改造，在裝備自主可控方面受制于人。所以，“裝備”三級b條款，從側(cè)面上，也是鼓勵企業(yè)具備一定的裝備研發(fā)、改造能力。隨著企業(yè)向四級、五級行業(yè)龍頭發(fā)展，生產(chǎn)裝備的智能程度與工藝先進性要保持領(lǐng)先地位，需要與裝備廠商聯(lián)合研發(fā)，甚至靠企業(yè)自身探索。

逆向看 定目標(biāo)

在學(xué)習(xí)能力子域各等級條款時，通常采用從低等級到高等級的正向查閱方式，這也與企業(yè)智能制造建設(shè)逐級提升相一致。

一些行業(yè)龍頭企業(yè)，已具備一定智能制造成果，在制定長期智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃時，缺少可參考的對象，難以確定建設(shè)目標(biāo)。這時不妨查看成熟度模型較高等級的條款要求，先確定未來建設(shè)目標(biāo)，再逆向進行建設(shè)。

企業(yè)提出未來向大規(guī)模定制生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型發(fā)展。結(jié)合成熟度模型，以五級a條款“建立產(chǎn)品個性化定制平臺，具備個性化定制的接口與能力”，作為“產(chǎn)品設(shè)計”智能化建設(shè)目標(biāo)。這就需要將外部個性化需求與內(nèi)部產(chǎn)品配置構(gòu)型打通，建立產(chǎn)品BOM數(shù)據(jù)、數(shù)字化模型的自動轉(zhuǎn)換接口。而建立“接口”的前提，是在產(chǎn)品設(shè)計過程形成“參數(shù)化、模塊化”設(shè)計方式，即將產(chǎn)品切分為可獨立個性化配置的子模塊，并建立產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計模板，實現(xiàn)子部件參數(shù)化尺寸驅(qū)動與模型生成，即“產(chǎn)品設(shè)計”能力子域四級a要求。而實現(xiàn)產(chǎn)品“參數(shù)化、模塊化”設(shè)計需要積累總結(jié)相似產(chǎn)品的通用特征，形成產(chǎn)品族或產(chǎn)品系列的參數(shù)化設(shè)計模板，明確尺寸間的關(guān)聯(lián)約束，以及可復(fù)用的產(chǎn)品族BOM的基礎(chǔ)構(gòu)型、三維模型等，這些“模板”、“約束”、“基礎(chǔ)構(gòu)型”都是產(chǎn)品設(shè)計知識，即三級a條款產(chǎn)品知識庫的建立。

由此可見，從五級a → 四級a → 三級a，為實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制方式的產(chǎn)品設(shè)計，需要建立客戶端到企業(yè)端的產(chǎn)品個性化定制接口平臺，需要建立敏捷的設(shè)計知識應(yīng)用環(huán)境，以及基于信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計知識沉淀。這樣，企業(yè)不僅制定了智能制造建設(shè)目標(biāo)，還明確了建設(shè)路徑。

分階段 明路徑

如前所述，由于各能力子域包含“業(yè)務(wù)活動”這一維度，使得各等級間同一業(yè)務(wù)活動的條款橫向關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)企業(yè)在長期智能制造建設(shè)中分階段、分步驟建設(shè)，并提供路徑指引。這一路徑不僅是指導(dǎo)智能制造建設(shè)的技術(shù)路徑，也是企業(yè)制造業(yè)務(wù)能力提升的路徑。

“設(shè)備管理”子域三級d條款，針對設(shè)備運維管理業(yè)務(wù)，引導(dǎo)企業(yè)基于IT/OT集成，敏捷處理設(shè)備故障報修、維修過程；當(dāng)企業(yè)實現(xiàn)這一目標(biāo)后，如何繼續(xù)提升設(shè)備故障響應(yīng)能力？四級a條款給出答案，繼續(xù)引導(dǎo)企業(yè)提前預(yù)知設(shè)備故障發(fā)生，將故障事后響應(yīng)處理變?yōu)槭虑邦A(yù)測感知，并進行應(yīng)對性維護。

如何實現(xiàn)故障事前預(yù)測感知，四級a條款給出實現(xiàn)路徑：“基于設(shè)備運行模型和設(shè)備故障知識庫”，而這兩項分別是三級a條款與三級c條款要求。設(shè)備故障的發(fā)生與設(shè)備運行信息相關(guān)（設(shè)備機構(gòu)運行參數(shù)、特定產(chǎn)品的加工工藝參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境影響要素等），首先需要辨別哪些因素與發(fā)生故障相關(guān)，這就需要對歷史設(shè)備故障事件進行分析，判斷故障影響因子，對歷史發(fā)生故障時，多因子運行數(shù)據(jù)進行擬合確定關(guān)聯(lián)因子，分析結(jié)果也轉(zhuǎn)為設(shè)備故障知識庫的知識內(nèi)容，即三級c條款；再對這些關(guān)聯(lián)影響因子進行實時采集與監(jiān)控，即三級a條款。因此，為了實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測性維護，對故障知識的總結(jié)以及實時的設(shè)備運行模型就成為實現(xiàn)設(shè)備智能運維的關(guān)鍵技術(shù)路徑。

重關(guān)聯(lián) 促協(xié)同

成熟度模型條款之間的關(guān)聯(lián)，不僅體現(xiàn)在上述同一業(yè)務(wù)活動、不同等級的躍遷關(guān)聯(lián)，還體現(xiàn)在同一等級內(nèi)、不同業(yè)務(wù)活動間的關(guān)聯(lián)協(xié)同。重視這種智能制造建設(shè)關(guān)聯(lián)，讓企業(yè)成為一個高效運行的有機體。

采購能力子域，通過采購業(yè)務(wù)執(zhí)行（三級a條款），收集供應(yīng)商的供貨表現(xiàn)信息，通過信息系統(tǒng)對供應(yīng)商進行量化評價（三級b條款），其供應(yīng)商評價表現(xiàn)結(jié)果又會指導(dǎo)供應(yīng)商采購份額的分配，從而改變采購計劃模型（三級a條款）。

設(shè)備管理二級c條款，在設(shè)備管理系統(tǒng)中實現(xiàn)點巡檢、維護保養(yǎng)狀態(tài)管理，就是在全面掌握設(shè)備的運行情況，為合理調(diào)整設(shè)備保養(yǎng)計劃（二級b條款）提供完整數(shù)據(jù)支撐。

此外，不同能力子域的條款也具有相關(guān)性。

采購能力子域二級a條款要求信息系統(tǒng)中實現(xiàn)物料需求計劃編排，提高編排效率，而計劃與調(diào)度能力子域二級b條款，也涉及到物料計劃運算，只是建設(shè)重點由物料需求計劃的制訂環(huán)境（通過信息系統(tǒng)）轉(zhuǎn)移到是否考慮安全庫存、BOM數(shù)量、時間等約束。

柔性擴 建完整

智能制造能力成熟度模型作為國家標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮各行業(yè)智能制造的通用性、普適性。然而，企業(yè)在導(dǎo)入、應(yīng)用模型時，可不拘泥于標(biāo)準(zhǔn)條款，基于自身生產(chǎn)工藝特點和業(yè)務(wù)管理特點，增加一些本行業(yè)的智能制造建設(shè)重點，擴展智能制造業(yè)務(wù)活動，將智能制造體系建設(shè)完整。例如，針對多種物料的復(fù)雜投料（或裝配）作業(yè)場景，在“生產(chǎn)作業(yè)”能力子域增加物料的投料防錯校驗要求。對標(biāo)準(zhǔn)未提到的業(yè)務(wù)活動進行柔性化擴展，明確特殊業(yè)務(wù)活動在各等級的建設(shè)項，完整再現(xiàn)業(yè)務(wù)活動的發(fā)展歷程。成熟度模型培訓(xùn)講師，張巍老師和宋躍武老師都曾在授課中，對國家標(biāo)準(zhǔn)條款進行柔性化擴展。

針對“人員技能”能力子域，按業(yè)務(wù)活動的顯性化擴展如下表所示。黑色字體為國家標(biāo)準(zhǔn)原文，藍色字體為擴展增加內(nèi)容。在“人力資源”業(yè)務(wù)方面，顯性化增加高新技術(shù)應(yīng)用人才、復(fù)合型人才、專家型人才團隊建設(shè)需求。在“人才培養(yǎng)技能提升”業(yè)務(wù)方面，顯性化一級基礎(chǔ)能力要求，并補充三級、四級關(guān)于人員能力量化評估內(nèi)容。在“知識管理應(yīng)用”業(yè)務(wù)方面補充一級、二級關(guān)于知識的初級管理能力要求。企業(yè)也可結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展需要，構(gòu)建自身相應(yīng)業(yè)務(wù)活動的高等級要求（五級）。

不同角色人員學(xué)習(xí)應(yīng)用模型方式

制造企業(yè)人員、解決方案供應(yīng)商、評估人員日常工作目標(biāo)不同，在學(xué)習(xí)與應(yīng)用智能制造能力成熟度模型時各有側(cè)重點。

制造企業(yè)人員

對于制造企業(yè)人員，應(yīng)用成熟度模型可以指導(dǎo)企業(yè)智能制造規(guī)劃與建設(shè)，應(yīng)用的前提是對成熟度模型進行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)的主體，不僅包含企業(yè)智能制造、IT、裝備研發(fā)部門人員，更需要包含生產(chǎn)車間、采購、計劃、倉儲、設(shè)備管理等生產(chǎn)業(yè)務(wù)部門人員。

學(xué)習(xí)方式可以通過“為什么”來識別需求，即標(biāo)準(zhǔn)條款提到的建設(shè)項是否適合本企業(yè)應(yīng)用場景？是否能夠解決企業(yè)存在的問題？是否與企業(yè)未來戰(zhàn)略目標(biāo)匹配？能否對業(yè)務(wù)能力優(yōu)化提出建設(shè)新需求？

企業(yè)根據(jù)業(yè)務(wù)部門提出的需求，判斷已有系統(tǒng)環(huán)境是否支持需求實現(xiàn)，若不支持，再規(guī)劃在哪個系統(tǒng)環(huán)境實現(xiàn)，是否需要新一代信息技術(shù)支撐，然后確定建設(shè)項目的重要度與優(yōu)先級。企業(yè)智能制造建設(shè)過程中，應(yīng)對照標(biāo)準(zhǔn)抓住關(guān)鍵實現(xiàn)點，不盲目求多、求全，跟蹤應(yīng)用成效。

解決方案供應(yīng)商

軟件解決方案供應(yīng)商可利用成熟度模型優(yōu)化軟件產(chǎn)品，提供軟件系統(tǒng)集成接口、二次開發(fā)接口，增加軟件產(chǎn)品的適配性與可擴展能力，從聚焦軟件產(chǎn)品功能轉(zhuǎn)移到應(yīng)用場景的適用性。

針對MRP物料需求計劃運算功能，有的企業(yè)采購物料種類多，需基于產(chǎn)品BOM展開運算；有的企業(yè)物料相對固定，按安全庫存進行大批量備貨，需基于安全庫存提醒的物料需求運算。系統(tǒng)軟件應(yīng)支持不同采購模式的物料需求解決方案。

此外，對于系統(tǒng)軟件供應(yīng)商，應(yīng)提升現(xiàn)場系統(tǒng)操作的便利性。

倉儲配送三級b條款，在執(zhí)行物料入庫上架操作時，PDA掃描物料條碼后，應(yīng)能自動提醒當(dāng)前可存放物料的空庫位的位置，而不應(yīng)讓庫內(nèi)作業(yè)人員耗時耗力到處找空的庫位存放。如果軟件再進行優(yōu)化，針對大批量物料入庫揀貨作業(yè)，實現(xiàn)對物料上架、揀貨順序指引，最短化行走路徑，還能極大減輕庫內(nèi)人員勞動強度，提高庫內(nèi)作業(yè)效率。

裝備硬件解決方案供應(yīng)商可結(jié)合成熟模型標(biāo)準(zhǔn)，提升裝備的柔性加工與實時調(diào)度能力，開放與上層應(yīng)用系統(tǒng)的作業(yè)程序調(diào)用接口、調(diào)度執(zhí)行接口，并結(jié)合裝備歷史應(yīng)用表現(xiàn)數(shù)據(jù)，增強裝備自主故障預(yù)警預(yù)測能力、在線性能優(yōu)化能力。

對于咨詢診斷解決方案供應(yīng)商，應(yīng)能結(jié)合成熟度模型標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建完整的咨詢與診斷服務(wù)工作體系，針對不同訪談對象形成業(yè)務(wù)調(diào)研方案，判斷并分析通過智能技術(shù)能夠解決的業(yè)務(wù)問題，并匯集優(yōu)秀的智能應(yīng)用場景案例，供企業(yè)適宜性借鑒。

CMMM^?評估人員

CMMM^?評估人員基于成熟度模型對企業(yè)智能制造建設(shè)成果進行驗證。評估人員應(yīng)結(jié)合條款要求，分析從何種角度驗證企業(yè)具備此項能力，需企業(yè)舉證哪方面案例，提供哪些信息。對于某些正式生產(chǎn)環(huán)境的系統(tǒng)和裝備，為了不影響企業(yè)正常生產(chǎn)，評估驗證工作還要考慮間接驗證方式。

對于條款中“基于模型自動生成”的驗證，可以從業(yè)務(wù)模型機理，模型輸入輸出數(shù)據(jù)在信息系統(tǒng)中的展示界面，自動觸發(fā)操作方式及日志，系統(tǒng)內(nèi)模型約束設(shè)置的完備性，數(shù)學(xué)求解計算公式，生成結(jié)果數(shù)據(jù)的合理性及校驗等多方面進行綜合判斷。

此外，評估人員還需要精準(zhǔn)把握每個條款的關(guān)鍵審核點，能夠辨別企業(yè)當(dāng)前能力水平或提供的證據(jù)是否滿足條款要求，以及滿足程度強弱，明確能力缺失及未來提升方向。當(dāng)評估人員面對不同行業(yè)時，又能根據(jù)行業(yè)特點靈活變換驗證內(nèi)容，以企業(yè)達到實際建設(shè)結(jié)果為導(dǎo)向，不教條智能制造實現(xiàn)方式。

采購四級a條款，對于實現(xiàn)協(xié)同供應(yīng)鏈，既可以考慮標(biāo)準(zhǔn)提到的“與供應(yīng)商銷售系統(tǒng)集成”；也可以采用自建供應(yīng)商協(xié)同平臺，為每家供應(yīng)商開通業(yè)務(wù)協(xié)同賬號；或者采用VMI供應(yīng)商管理庫存方式，共享供應(yīng)商物料庫存信息。

隨著企業(yè)智能制造能力提升以及智能技術(shù)的發(fā)展，智能制造能力成熟度模型國家標(biāo)準(zhǔn)也在與時俱進，不斷修訂完善。希望更多的制造企業(yè)學(xué)習(xí)成熟度模型，應(yīng)用好成熟度模型，受益于成熟度模型。同時，也歡迎更多的智能制造從業(yè)人士參加智能制造能力成熟度培訓(xùn)班，以及加入國家標(biāo)準(zhǔn)的研制工作，共同探討，交流學(xué)習(xí)。