制造企业数字化转型的量化评估

关俊涛，张保刚，陈 磊，游 冰

(国机工业互联网研究院(河南)有限公司 工业互联网创新推广中心，河南 郑州 450001)

近年来，在新的科技革命和产业变革浪潮中，数据驱动、集成创新、合作共享的数字化转型理念日益深入人心，越来越多的制造企业逐步认识到数字化转型是改造提升传统动能、培育发展新动能的重要手段，目前正准备或已经开始数字化转型[1]。评估企业数字化转型的现状，对分析企业数字化转型所处阶段、明确转型方向和重点、提升数字化转型成效具有重要意义。国家标准《智能制造能力成熟度模型》规定了智能制造能力成熟度模型的构成、成熟度等级、能力要素和成熟度要求[2]，为制造企业、智能制造系统解决方案供应商和第三方开展智能制造能力的差距识别、提升方案规划和改进等提供了依据。埃森哲和国家工业信息安全发展研究中心提出了包括主营增长、智能运营、商业创新等内容的中国企业数字化转型指数，发现数字化转型领军企业在恢复产能、增长信心、提升盈利能力等方面明显优于其他企业[3]。夏显超等针对电机行业的特点，构建了电机工厂智能制造评价指标体系和评估方法，为电机工厂的智能制造发展提供了参考[4]。赵懿宁基于百余家企业的调研数据，对企业数字化转型评价方法进行探讨，为企业转型评估提供了借鉴[5]。陈畴镛等结合实际案例，对制造企业数字化转型能力进行评价，针对制造企业转型过程存在的不足提出了建议[6]。张宇翔等基于调研问卷，对山东省工业企业智能制造和智能化技改的现状、问题进行系统性梳理，为政府部门掌握工业企业智能制造水平及智能化技改现状提供了数据[7]。刘东坡等开发了数字化转型公共服务平台，使企业能通过在线填写问卷和咨询，生成包含企业现状分析与改进建议的诊断报告[8]。

当前，关于企业数字化转型评价的理论研究较多，而实证研究仍较为缺乏。本文将在设计制造企业数字化转型评价指标体系的基础上，介绍企业数字化转型评价方法，并对河南省水泥制造企业的数字化转型现状进行量化评估。

1 企业数字化转型评价的指标体系

按照系统性和独立性相结合、通用化和个性化相结合、定量和定性相结合，以及可操作性强等原则，通过访谈数字化转型专家和政府主管部门专责人员，可从自动化、数字化、网络化、智能化4个维度，对制造企业数字化转型评价指标体系进行设计。企业数字化转型评价在自动化维度需要评价制造企业在研发设计、生产制造、质量检测、仓储物流等环节，应用3D打印设备、数控机床、工业机器人等自动化、数字化装备，实现“机器换人”的情况。企业数字化转型评价在数字化维度需要评价企业信息基础设施建设情况，即在研发设计、生产制造、经营管理、仓储物流等环节应用信息化系统，实现数字化装备及信息化系统集成，以及单一业务环节的数据共享和应用情况。企业数字化转型评价在网络化维度需要评价企业对主要业务环节的信息化系统开展集成，实现跨业务环节、跨部门、跨企业的数据共享和应用情况。企业数字化转型评价在智能化维度需要评价企业应用大数据、人工智能等技术，对信息化系统的数据进行建模、分析、挖掘，实现主要业务活动的精准预测和优化情况。制造企业数字化转型评价的指标体系(部分)如表1所示。表1中定量指标的数据由企业提供并经过了专家核查；定性指标的数据由走访的专家在现场打分后，取平均值。

表1 制造企业数字化转型评价的指标体系(部分)

2 企业数字化转型评价的方法及说明

2.1 评价方法

为提高企业数字化转型评价的效率和质量，本文开发了企业数字化转型评价系统，并形成了标准化的评价流程。首先，企业在数字化转型评价系统中进行注册，提出评价申请；其次，评估机构对申请材料进行审核，并反馈是否受理的结论；再次，评估机构组建评价团队，让专家在企业现场依据评价标准，对所采集证据能满足标准要求的程度进行打分；同时，系统自动计算企业得分；最后，评估机构组建团队审核评价过程，形成最终评价结果，并通过系统对评价结果进行公示，发布评价报告。参评企业可通过系统自行查看和下载评价报告。图1所示为企业数字化转型评价系统的调研问卷浏览界面。

图1 企业数字化转型评价系统的调研问卷浏览界面

2.2 评价说明

(1) 行业总分。系统中制定了不同行业的总分。

(2) 评价维度权重和子域权重。考虑到不同行业各具特点，评价维度权重、子域权重应由行业内专家，根据行业发展现状和发展趋势确定(表2)。

表2 评价维度、子域及相应权重

(3) 评分规则。根据企业所属行业总分，计算企业数字化转型评价的具体得分。

企业数字化转型评价的自动化维度得分为：

(1)

式中：An为企业所属行业总分；B1为自动化维度权重；Ci为自动化维度的子域权重；i=1，2，…，6。

企业数字化转型评价的数字化维度得分为：

(2)

式中：B2为数字化维度权重；Cj为数字化维度的子域权重；j=7，8，…，19。

企业数字化转型评价的网络化维度得分为：

(3)

式中：B3为网络化维度权重；Ck为网络化维度的子域权重；k=20，21，…，24。

企业数字化转型评价的智能化维度得分为：

(4)

式中：B4为智能化维度权重；Ch为智能化维度的子域权重；h=25，26，…，29。

企业数字化转型评价的总得分为：

C总=C自动化+C数字化+C网络化+C智能化

(5)

(4) 等级。在企业数字化转型评价系统中可制定不同行业的评级分类规则。评级时可根据企业所在行业自动匹配评级分类规则。评价结果与企业数字化转型评价的总得分、各评价维度得分有关。评价结果中的层级、等级以及满足的条件如表3所示。

表3 评价结果中的层级、等级以及满足的条件

3 企业数字化转型现状的评价与分析

此前，曾采用企业数字化转型评价方法在水泥行业数字化转型诊断活动中，对一些水泥制造企业进行了数字化转型的量化评估，累计有52家河南省水泥企业反馈了有效信息。从河南省水泥企业数字化转型评价结果的总体分布(图2)来看，3.8%的企业(2家)未达到评级最低要求(无等级)，63.5%的企业(33家)处于自动化阶段，13.5%的企业(7家)处于数字化阶段，19.2%的企业(10家)处于网络化阶段。

图2 河南省水泥企业数字化转型评价结果的总体分布

分析可知，河南省水泥企业数字化转型的总体水平尚处于起步阶段，但也有部分企业达到了较高水平。在行业管理中，以数字化转型水平较高的这部分企业作为标杆出台相应政策，将会有力地推动河南省水泥企业的数字化转型工作。

图3所示为河南省水泥企业各维度平均得分率。水泥企业各维度平均得分率=企业各维度平均得分/对应各维度的满分。

图3 河南省水泥企业各维度平均得分率

由图3可看出：河南省水泥企业的自动化维度平均得分率为68.9%，数字化维度平均得分率为38.9%，网络化维度平均得分率为23.8%，智能化维度平均得分率为4.5%。分析可知，河南省水泥企业自动化程度高，并具备一定的数字化基础，但网络化的协同集成和大数据、人工智能的应用仍有待加强。综合来看，河南省水泥企业数字化转型改造的基础良好。实际操作中，可优先推进数字化技术的应用，再适时开展网络化协同和人工智能的应用。

图4-图7所示分别为河南省水泥企业自动化、数字化、网络化和智能化维度的得分分布。在各维度的得分分布中，每个分值段均包含下限而不包含上限，但满分(即100分)作为分值段上限时包含在分值段内。

图4 河南省水泥企业自动化维度的得分分布

由图4可看出，河南省水泥企业在自动化维度得60～80分的占比44.2%，得80～100分的占比28.9%。这表明，河南省水泥企业在生产自动化方面的工作已经基本完成。由图5可看出，河南省水泥企业在数字化维度得0～20分的占比19.2%，得20～40分的占比42.3%，得40～60分的占比13.5%。这表明，河南省大部分水泥企业在数字化技术应用方面仍处于起步阶段，目前还未覆盖企业生产经营管理的主要环节。由图6可看出，河南省水泥企业在网络化维度得0～20分的占比较高，为61.5%。这一方面与河南省水泥企业网络化技术的应用平台建设不全有关，同时也和企业信息化系统建设缺乏统一规划的现状有关。网络化技术应用平台存在缺陷，导致了后期集成难度的增大。由图7可看出，河南省水泥企业在智能化维度得0～10分的占比很高，为94.2%。这与河南省水泥企业智能化技术的应用平台建设不全，系统间缺乏互联互通的局面有直接联系。这说明，河南省水泥行业目前还没有积累足够企业数字化转型应用的数据，还缺乏大数据和人工智能应用的基础。

图5 河南省水泥企业数字化维度的得分分布

图6 河南省水泥企业网络化维度的得分分布

图7 河南省水泥企业智能化维度的得分分布

4 结 论

(1) 本文设计的制造企业数字化转型评价指标体系以及开发的制造企业数字化转型评价系统，能够满足企业数字化转型评价的需求,在河南省52家水泥企业数字化转型评价中取得了较好的应用效果。

(2) 河南省水泥企业的数字化转型水平参差不齐，表现在：3.8%的企业未达到评级最低要求；63.5%的企业处于自动化阶段；13.5%的企业处于数字化阶段；19.2%的企业处于网络化阶段。

(3) 对河南省水泥企业数字化转型现状的评价发现：企业的生产自动化水平较高，但存在信息化系统覆盖企业生产环节不全，系统间互联互通程度不足等问题；企业自动化、数字化、网络化和智能化维度的平均得分率分别为68.9%、38.9%、23.8%和4.5%，企业数字化转型的基础良好，但网络化的协同集成和大数据、人工智能的应用有待加强。