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工业互联网成熟度评估模型
本文出自工业互联网产业联盟发布的《工业互联网成熟度评估白皮书》。
本白皮书旨在为企业提供一套评价自身实践的方法论,为企业找到工业互联网实施中的主要问题、改进方
向和建设路径。与此同时,业界各方力量的应用和反馈也将不断促进联盟修正该方法论中存在的问题,为
工业互联网发展提供更科学更准确的指导。
一、 工业互联网成熟度评估提出的原因 ?
(一)工业互联网应用浪潮来袭 ?
随着工业互联网概念兴起,美德先导应用不断涌现,目前德国工业 4.0 平台已有 140 多个应用案例,美国
IIC 有接近 50 个应用案例,主要聚焦在生产管理优化、物流仓储优化、质量管理优化、产线柔性部署、产
品服务价值化等领域。与此同时,我国产业界也加快了面向各类场景的工业互联网应用探索。 2016 年,
工信部相关部门组织实施了 10 个工业互联网试点示范项目,AII 联盟也评选出了首批 12 个工业互联网
优秀案例。然而,目前我国工业互联网应用与发达国家相比还存在总体发展水平较低、行业间企业间基础
差异较大、大规模推广难度巨大、缺乏工业互联网评估体系和实施指南等问题。 ?
(二)联盟需构建先导性的标准化模型 ?
从国内外已有的主要成熟度模型来看,德国构建了工业 4.0 成熟度评级模型,但因两国发展基础不同,建
设水平不同,并不能直接用于我国工业互联网成熟度评估。AII 联盟作为推进我国工业互联网政产学研用
协同发展的公共平台,需要率先开展研究,针对我国自身特点,制定一套评估模型和方法,推进工业互联
网理论与实践。?
(三)为企业提供一个便利的自我评价工具 ?
当前产业界对工业互联网的理解不统一,企业对自身工业互联网发展的定位、现状和发展路径不明确,缺
乏一致的方法论来评判具体实践。联盟希望通过工业互联网成熟度评估体系的制定助力企业了解自身建设
水平,发现存在的问题,并获取相关的诊断建议。该评估模型并不是为了创造一套复杂的理论,而是希望
以提供互联网服务的方式为企业提供一个便利的自我评价工具。?
(四)为政产研用搭建一个持续透明的信息窗口 ?
工业互联网成熟度评估模型的制定并不是一蹴而就的,当前的 1.0 版本主要是结合现阶段工业互联网发展
的特点和先进实践而得出的,将来还有持续发展、反复迭代的过程,需要借助产业界各类主体的意见和建
议深化模型,并结合企业对模型的应用结果和反馈,不断更替或补充更符合不同阶段实际情况的评估因素,
不断修正完善评估指标、权重和评估问卷设置等。这个过程不仅能助力政府部门了解我国工业互联网的最
佳实践,也能帮助应用企业和解决方案服务商建立透明的信息窗口,促进产学研结合。
二、 工业互联网成熟度评估模型?
(一)评估模型的架构?
1、三大核心要素?
遵循《工业互联网体系架构(版本 1.0)》的主体思路。工业互联网的核心是基于全面互联而形成数据驱动
的智能,基于工业互联网的网络、数据与安全,将构建面向工业智能化发展的三大优化闭环,即面向机器
设备运行优化的闭环、面向生产运营优化的闭环、面向企业协同、用户交互与产品服务优化的闭环。三大
闭环并不是简单割裂的关系,而是环环相扣、互相贯穿,机器设备的互联互通、生产运营系统的综合集成,
为企业协同、用户交互所需的数据流动和协作奠定了良好的基础。?
基于上述体系架构的思想,本模型将工业互联网成熟度评估的 3 大核心要素归纳为互联互通、综合集成、
数据分析利用(如图表 1 所示)。互联互通是指企业内部或企业内外部之间的人与人、人与机器、机器与
机器、机器与产线、产线与产线、以及服务与服务等之间的网络互联和信息互通。综合集成是指企业内部
或企业内外部之间通过数据库集成、点对点集成、数据总线的集成、面向服务的集成等多种模式,实现产
品设计研发、生产运营管理、生产控制执行、产品销售服务等各个环节对应系统的互集成互操作。数据分
析利用是企业基于互联互通、综合集成所汇聚的各类数据,进行数据分析和深度挖掘,对企业智能化决策
与生产、网络化协同、服务化转型等提供支撑和土壤。?
图 1 工业互联网成熟度评估三大核心要素?
2、两大目标对象?
本评估模型主要面向离散型和流程型制造企业,在构建评估体系时着重考虑了两者不同的行业特性。在互
联互通环节,离散行业生产现场设备中机床、机器人、传感器等占主导,而流程行业中以工艺设备、阀门、
仪器仪表设备等占主导。在综合集成环节,离散和流程行业除具备现场层、车间层、企业层纵向集成等共
同特性外,离散行业对产品设计研发系统建设与集成有较高的要求,而流程行业侧重于工艺设计、能源安
全管理等方面。在数据分析利用环节,离散行业基于大数据进行新业务和新模式创新主要体现在产品远程
运维、个性化定制、网络化协同等方面,流程行业则主要体现在供应链优化、能耗与安全管理优化等方面。?
3、十三个关键能力和能力等级 ?
?通过对三大核心要素现阶段发展所需具备的关键能力进行深入研究,本着化繁为简、去粗取精、求同存
异的原则,本模型提取了 13 个关键能力,其中面向离散行业的有 11 个,面向流程行业的有 10 个(如
图表 2 所示)。?
离 11 个关键能力
散
型
服务化延伸
制
网络化协同
造
供应链优化
三大核心要 10 个关键能力
索
数据分析利 服务化延伸
用
供应链优化
流
程
型
制
能 耗 与 安 全 管 理
造
优化
产生命周期优化
运营智能决策
端到端集成
纵向集成
横向集成
生产资源连接
信息网设施
智能设备联网
图 2 工业互联网成熟度评估的关键能力
生产智能管理
运营智能决策
综合集成 端到端集成
纵向集成
横向集成
互联互通
信息网设施
智能设备联网
参照 CMM 理论思路(在附件 2 中有详细介绍),本模型对 13 个关键能力分别给出了相应的能力等级,
等级越高,表示能力越强。?
(1)互联互通要素:智能设备联网?
智能设备联网是指生产现场的生产设备、产线和工艺装置、工业机器人、传感设备等数字化物理实体通过
标准通信接口、协议转换等方式将数据上传至车间层、企业层管理系统或监控系统。能力等级如下: ?
L1I L2 L3 L4 L5
数字化设备处 数字化设备处 数字化设备开始 大部分数字化 数字化设备联
于孤立状态,仅于联网改造的 进入规模化联网设备实现了联 网建设或改造
有不到 20% 的初 级 阶 段 ,建 设 或 改 造 ,网 建 设 或 改基本完成,全
设备实现了数 21%~40%的设备41%~60% 的设备造,较大规模 面实现了生产
据信息采集与 实现了数据信 实现了数据信息 实现了数据信 现场数据信息
上传 息采集与上传 采集与上传 息采集与上传 采集与上传
图 3 智能设备联网能力等级
(2)互联互通要素:信息网络设施?
信息网络设施是指企业通过全面的 IT 网络和 OT 网络(涉及现场总线、工业以太网、无线网等)建设、
灵活的信息系统架构以及完善的信息安全机制建立等为制造企业构建良好的网络互通和信息互联基础设
施。能力等级如下:
L1 L2 L3 L4 L5
规划或开始 初级建设阶段,实 现 了 一 定大部分办公和生 信息网络设施
建设期,尚 部分办公和生产规 模 的 网 络产区域实现了网 全面建成,信息
未构建信息 区域实现了网络设 施 覆 盖 和络设施覆盖和信 系统云端统一
网络设施和 覆 盖 和 信 息 交信息交互,有息系统统一架构,部署芫成,已通
信息安全机 互,无安全管理安 全 管 理 和管理手段和灾备 过信息安全认
制 机制 防范机制 措施徤全 证
图 4 信息网络设施能力等级
(3)互联互通要素:生产资源连接(离散)?
生产资源连接是指生产现场的人与机器、机器与机器之间通过电脑、移动交互界面、互联网、AR(增强现
实)与 VR(虚拟现实)技术等手段实现互连接、互感知、互操作。能力等级如下:
L1 L2 L3 L4 L5
人机之间、人机之间利人 对 机 器 实利用手机和 padAR 和 VR 技术用
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春哥111
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