基于两化融合管理体系思想的智能工厂建设规划

2017-08-16乔运华赵宏军马丽丽

制造业自动化 2017年6期

关键词：管理体系工厂规划

乔运华，赵宏军，王啸，马丽丽

（1.北京机械工业自动化研究所，北京 100120；2.中国信息安全研究院有限公司，北京 102200）

基于两化融合管理体系思想的智能工厂建设规划

乔运华，赵宏军，王啸，马丽丽

（1.北京机械工业自动化研究所，北京 100120；2.中国信息安全研究院有限公司，北京 102200）

面对新一轮的工业革命，德国、美国等发达国家相继提出“工业4.0”和“工业互联网”的概念，积极推动工业转型升级。我国也提出了“中国制造2025”的战略举措，加快实现我国由工业大国向工业强国转变的步伐。智能工厂的建设是“中国制造2025”的重要构成，然而现阶段我国在智能工厂的建设过程中，普遍存在与战略不匹配、缺乏整体规划的现象，结合两化融合管理体系的相关理念，提出了基于两化融合管理体系思想的智能工厂建设规划方案，为企业进行智能工厂的建设提供参考。

智能工厂两化融合；智能工厂规划

1 智能工厂建设的背景

当前社会，随着信息技术的飞速发展，传统制造行业面临巨大挑战，新一轮工业革命的浪潮席卷而来。德国、美国等发达国家相继提出“工业4.0”和“工业互联网”的概念，积极推动工业转型升级，促进经济发展。顺应时代发展的脉搏，我国也提出了“中国制造2025”的战略举措，加快实现我国由工业大国向工业强国转变的步伐。

德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年的汉诺威工业博览会上首次正式提出“工业4.0”的概念，描绘了制造业未来的愿景。按照“工业4.0”的定义，工业的发展伴随着科学和技术的革新而实现，蒸汽机的发明带来了生产的机械化，产生了第一次工业革命。电力的发明实现了批量化的流水线生产，带来了第二次工业革命。电子技术和计算机的发展则促进了自动化生产制造方式，推动了第三次工业革命。未来十年，基于信息物理融合系统(CPS)的智能化，人类将迎来以智能制造为主导的第四次工业革命。

智能工厂是德国“工业4.0”理念中所描绘的未来工业体系的一个关键构成。智能工厂重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。它将人、机器和资源通过信息物理融合系统（CPS）搭建起一个社交网络，彼此之间自然地相互沟通协作；机器将不再由人来主宰，而是拥有自我适应的能力，通过不断的学习来满足甚至超出人类的需要；智能工厂生产出的产品，能够理解自己被加工制造的细节以及将如何被使用，能够解答“哪些参数被用来处理我”、“我应该被传送到哪里”等问题。总结来说，智能工厂具备生产设备网络化、生产数据可视化、生产过程透明化、生产产品智能化等特点。

我国在2015年推出了“中国制造2025”——中国版的“工业4.0”规划，部署全面推进实施制造强国战略。围绕这一战略目标，“中国制造2025”规划中把“推进信息化与工业化深度融合”作为九大战略任务和重点之一，提出要加快推动新一代信息技术与制造技术的融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向，推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间。通过建设智能工厂，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制，进而实现整个过程的智能管控。

与其他国家的制造强国战略相比较，“中国制造2025”提出要立足国情，立足现实，这也明确了我国工业企业的智能工厂建设应结合现有的实际情况稳步推进。

2 现阶段我国智能工厂建设存在的问题

国家政策的出台大力推动了全国范围内各制造企业智能工厂建设的步伐。智能工厂的建设是一件人力物力投入巨大的系统工程，然而在现阶段的智能工厂建设中存在诸多值得关注的问题，具体来讲，可以总结为以下四个方面：

1）智能工厂的建设与企业战略不匹配

智能工厂的建设无疑是帮助企业转型升级、突破创新、赢得可持续发展的竞争优势的一把利器。但是企业往往在建设过程中，没有充分的识别当前内外部的环境，没有做好需求分析和经济效益分析，盲目投入，不计后果，不但没能支撑企业战略落地，获取预期的竞争优势，反而给企业本身的生产经营带来很大困扰，甚至让企业背上沉重的包袱。

2）对智能工厂的认知片面，存在局限

许多企业将智能工厂的建设仍局限在车间生产的智能化。智能车间、智能工厂和智能制造是一个层层递进的关系。智能车间的建设就好比是提高每一个士兵单兵作战的能力，做到每一颗子弹消灭一个敌人；而智能工厂建设则是要提高部队协同作战能力，海陆空一体化协同；智能制造则是上升到国家整体军事力量的提升上，从而带动与其相关的农业、服务业等国民经济组成部分的产业级管理水平的提高。因此，智能工厂的建设应以提升工厂运营管理整体水平提高为核心，将业务层级拓展到整个供应链。

3）智能工厂的建设重硬轻软

企业投入大量资金购买先进设备，搭建智能产线，却忽略了相关人才的培养和维护保障，智能化项目在运转过程中，将会积累大量的信息资源，但是由于缺乏人才和技术基础，难以对其进行充分的挖掘创新，将造成智能设备潜在的附加利润大打折扣；另一方面，设备随着时间的推移，因缺乏必要的维护升级等原因跟不上企业发展的步伐，也会造成巨大的浪费。

4）智能工厂建设的系统性规划不足

有的企业在进行智能工厂项目建设中，缺乏顶层设计。一方面，企业未能正视智能工厂建设带来的短期和长期效益，未能制定出合理的指标来监督和量化建设的成果，缺乏对近期和远期目标的规划，对项目整体把控能力较差；另一方面，各个部门业务隔离，信息部门牵头制定信息化规划，生产部门牵头制定技改方案，部门之间信息传递不畅，因为企业整体需求不够明确，系统目标不同，导致智能化项目即使建成，也因为不适应需求而造成内部矛盾，最后运转不通，不了了之。

面对现阶段智能工厂建设中的种种问题，需要提前对智能工厂项目做好规划，并通过一套标准来规范整个流程，确保项目的科学性、系统性和有效性。

3 两化融合管理体系

3.1 体系基本情况

国家工业和信息化部于2013年提出《信息化和工业化深度融合专项行动计划（2013～2018年）》，其第一项则为“企业两化融合管理体系标准建设和推广行动”，组织研究建立两化融合标准体系，帮助企业建立和规范两化融合管理机制。

两化融合管理体系是一套引导组织强化变革管理、系统推进两化融合的管理方法论。智能工厂的建设作为企业两化融合工作的重要组成部分，应用两化融合管理体系的思想，可以有效规避和解决前文中提及的问题，规范建设的过程。

3.2 体系原则

两化融合管理体系坚持“以获取可持续竞争优势为关注焦点，战略一致性，领导的核心作用，全员参与、全员考核，过程管理，全局优化，循序渐进、持之以恒，创新引领，开放协作”的九项基本原则。这是贯穿整个两化融合管理体系的核心思想和重要理论基础，是确保企业把握两化融合本质、获得并不断提升其实效的关键。

3.3 体系框架

在两化融合管理体系的基本框架下，涵盖了战略循环、要素循环和管理循环三个基本循环。

图1 两化融合管理体系框架图

战略循环（战略—可持续竞争优势—新型能力）：

指明了两化融合工作的发展方向，即“往哪儿走”。企业两化融合工作的开展应紧紧抓住“战略-可持续竞争优势-新型能力”这一条主线，从企业战略出发，充分识别企业内外部环境的变化，从而明确与企业战略相匹配的可持续竞争优势需求，通过打造信息化环境下的新型能力，来确保获取预期的可持续竞争优势，进而实现企业战略落地。

要素循环（数据—技术—业务流程—组织结构）：

帮助企业明确两化融合工作的具体路径，从哪几方面入手开展两化融合工作，即“做什么”。充分发挥技术的基础支撑作用，优化业务流程和组织结构，并通过技术来固化新的业务流程和组织结构。同时，加强对数据的开发利用，挖掘数据这一要素的创新驱动潜能，推动和实现四个要素整体的互动创新和持续优化。

管理循环（策划—支持、实施与运行—评测—改进）：

以“PDCA”的管理方法，帮助企业推进两化融合工作，即“怎么做”。围绕数据、技术、业务流程与组织结构四要素，充分发挥领导的核心作用，建立策划，支持、实施与运行，评测与改进管理机制，让两化融合工作形成管理闭环，稳定获取预期的可持续竞争优势。

4 基于两化融合管理体系思想的智能工厂建设规划

企业基于两化融合管理体系思想来进行智能工厂的建设，首先，应依照两化融合管理体系的要求，建立文件化的两化融合管理系统，并在已构建的文件化管理体系基础上，依据结构化的方法开展涉及智能工厂两化融合建设的中长期规划、年度计划以及项目等相关的规划活动。如图2所示，可将智能工厂建设规划的过程分为规划分析、规划设计、规划实施三个阶段。

图2 基于两化融合管理体系思想的智能工厂建设规划流程

4.1 规划分析

首先，企业应提出建设智能工厂规划的需要，并经过企业领导层的审批，来获得支持和认可。规划需求的提出，应结合企业的实际情况，既可能是自上而下由企业领导提出，进而向下部署的企业级战略任务，也可能是业务部门结合实际需要牵头提出，自下而上向企业领导层汇报获得批准。

项目批准后，智能工厂的建设应遵循“一把手工程”的原则，由企业最高管理者整合资源，组建规划组织，指定负责人，充分识别企业的内外部环境，围绕“智能设计、智能生产、智能经营、智能服务”等智能工厂涉及的主要业务层面，来进行企业的现状调研，从而识别和确定与企业战略相匹配的可持续竞争优势的需求。

4.2 规划设计

1）识别和确定新型能力

为支持差异化的可持续竞争优势的获取和战略落地，在智能工厂建设规划设计阶段，应明确智能工厂建设拟打造的新型能力。所谓新型能力，在两化融合管理体系中定义为“为适应企业快速变化的环境、不断形成新的竞争优势，整合、建立、重构企业的内外部能力，实现能力改进的结果”。相对于已有能力，新型能力既可以表现为量的增长，也可以表现为质的跨越。企业智能工厂建设中新型能力的识别与确定，就是明确通过智能工厂的建设，在信息化手段的支撑下，可以帮助企业在设计、生产、经营、服务等方面实现哪些能力的改进。

2）制定新型能力目标框架

同时，在整个建设过程中，企业应对新型能力目标的达成情况进行监督，进而进一步确保智能工厂项目的有效性。因此，在规划设计阶段，在明确拟打造的新型能力的基础上，企业综合管理部门应对新型能力的关键指标进行识别，并对智能工厂建设应达成的新型能力目标进行策划，并将其纳入到企业的考核机制中，以确保项目完成后可以实现新型能力、获取预期的可持续竞争优势。

3）确定创新和优化需求

围绕拟打造的新型能力，从数据、技术、业务流程和组织结构四个要素入手，运用业务过程管理等方法，梳理企业业务路程和组织结构，明确业务流程与组织结构的优化需求；结合技术发展趋势及未来重点提升领域，明确技术实现的需求；以优化资源配置和提升运营管理水平为目标，挖掘数据开发利用的价值，总结数据开发利用的需求。在了解四要素需求的基础上，还需在规划中明确这些需求之间的相互关系，策划四要素之间互动创新和持续优化的实现方法。

4）制定计划和评估风险

基于以上需求，制定出智能工厂建设的实施规划，把控项目的关键节点。对项目的技术可行性、经济可行性、投资效益进行分析，并针对技术风险、投资风险、实施风险等进行识别，制定相应的应急预案。

5）提交批准发布

智能工厂建设规划完成后，应提交相关人员进行审批。参与评审的人员应能代表将来智能工厂建设过程中涉及到的各方人员的相关意见，评审人员可包括企业的领导层、职能部门代表、专家及其他利益相关方。审批通过后，还应对规划中涉及到的战略、可持续竞争优势、新型能力及目标、新型能力打造的路径等进行宣贯，在企业内部达成一致意见，获得全员支持。

4.3 规划实施

在规划实施阶段，应确保两化融合管理体系要求中的资金投入、人才保障、设备设施、信息资源、信息安全等基础条件在智能工厂建设过程中得到充分落实。

依照制定的规划，以业务流程为导向，通过业务流程和组织结构优化、技术实现、数据开发利用等过程，开展智能工厂的建设，打造新型能力。业务流程和组织结构优化的设计在安排上应优先于技术实现和数据开发利用，以防技术过度超前、数据开发利用不足、业务流程低下、组织结构变革滞后的现象发生。

此外，在实施方案的运行过程中，应对出现的问题进行及时的调整，并将调整后的相关规定固化到企业相关制度中，并通过不断加强对制度的运行控制，保障设计、生产、经营、服务等业务的顺利运转，确保新型能力得到持续保持和改进。

5 结束语

总体而言，我国智能工厂的建设还处于起步阶段。对于制造企业而言，智能工厂的建设既提供给企业拥抱先进科技成果、转型升级的大好机会，也给企业带来不小的挑战。作为一项复杂的系统工程，做好智能工厂建设的前期规划非常必要。基于两化融合管理体系的思想，通过规划分析、规划设计、规划实施三个阶段的工作，可以帮助企业规范智能工厂项目的规划和建设过程，稳定获取项目成效，助力企业不断打造信息化环境下的新型能力，逐步提升竞争能力，顺利完成产业转型升级。

[1] 蒋明炜.工业互联网与智能工厂[J].中国工业评论,2016,(01):30-36.

[2] 杜品圣.智能工厂—德国推进工业4.0战略的第一步(上)[J].自动化博览,2014(1):50-55.

[3] 初海鹏.智能化工厂的创建要点探讨[J].信息化建设,2016(7).

[4] 周剑.企业两化融合管理体系构建研究[J].产业经济评论,2013(11):16-26.

[5] GB/T 23000-2017.信息化和工业化融合管理体系基础和术语[S].2017.

[6] GB/T 23001-2017.信息化和工业化融合管理体系要求[S].2017.

Intelligent plant construction planning based on the idea of two integrated management system

QIAO Yun-hua, ZHAO Hong-jun, WANG Xiao, MA Li-li

TP29

：A

1009-0134(2017)06-0077-04

2017-04-13