面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理
——《兩化融合管理體系 生產(chǎn)設(shè)備管理能力成熟度評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)需求指引

◆王金德 談云駿 / 文

新一代信息技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的本質(zhì)是以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)化解復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，優(yōu)化資源配置效率，構(gòu)建企業(yè)新型能力框架，獲取可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，通過(guò)對(duì)人、機(jī)、物的全面互聯(lián)，構(gòu)建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈全面連接的新型生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)現(xiàn)途徑、實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵力量。加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展是推動(dòng)實(shí)體經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。

一、數(shù)字化轉(zhuǎn)型總體框架構(gòu)建

全面理解數(shù)字化轉(zhuǎn)型是工業(yè)經(jīng)濟(jì)邁向數(shù)字經(jīng)濟(jì)的必由之路，是以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)要素，通過(guò)新一代信息技術(shù)應(yīng)用推動(dòng)資源配置方式、經(jīng)營(yíng)組織方式、業(yè)務(wù)運(yùn)行邏輯、價(jià)值創(chuàng)造價(jià)值深刻變革，形成數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系的重要?dú)v史進(jìn)程。構(gòu)建以兩化融合為基礎(chǔ)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新為核心的數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架，如圖1所示。

圖1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型總體框架

數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)質(zhì)上是使用數(shù)據(jù)和數(shù)字技術(shù)從客戶的角度創(chuàng)造新價(jià)值，需要改變業(yè)務(wù)模式和企業(yè)文化，需要從戰(zhàn)略層面來(lái)確定。數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架在組織的戰(zhàn)略規(guī)劃過(guò)程中具有明確的定位。數(shù)字化轉(zhuǎn)型能否成功取決于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略定位和戰(zhàn)略舉措，包括確定數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略、制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的規(guī)劃或行動(dòng)計(jì)劃、構(gòu)建兩化融合管理體系的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

二、兩化融合筑基工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)設(shè)備管理

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)是形成生態(tài)體系，構(gòu)建工業(yè)化和信息化融合（兩化融合）管理體系，為運(yùn)營(yíng)技術(shù)OT與信息技術(shù)IT融合構(gòu)建要素組合，發(fā)揮數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的核心作用，實(shí)施技術(shù)、業(yè)務(wù)流程與組織機(jī)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)新，為數(shù)字技術(shù)DT的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造空間，從而建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的新型能力，促進(jìn)可持續(xù)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心，是以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)要素的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)包括邊緣、平臺(tái)（工業(yè)PaaS）、應(yīng)用三大核心層級(jí)，如圖2所示。其中，邊緣層通過(guò)大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。一是通過(guò)各類通信手段接入不同設(shè)備、系統(tǒng)和產(chǎn)品，采集海量數(shù)據(jù)；二是依托協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的歸一化和邊緣集成；三是利用邊緣計(jì)算設(shè)備實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的匯聚處理，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向云端平臺(tái)的集成。

圖2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中工業(yè)邊緣層

生產(chǎn)邊緣設(shè)備由三部分組成，分別是終端層、網(wǎng)絡(luò)層、邊緣層。終端層由各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組成，例如數(shù)控機(jī)床（computerized numerical control，CNC）、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引小車（automated guided vehicle，AGV）、可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）、射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）等。網(wǎng)絡(luò)層是終端層和邊緣層的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，主要包括現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等連接方式，比如CNC、PLC設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線或者工業(yè)以太網(wǎng)和邊緣設(shè)備連接，RFID設(shè)備通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)和邊緣設(shè)備連接。邊緣層由各種邊緣控制器組成，邊緣層作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與生產(chǎn)邊緣設(shè)備的交叉點(diǎn)，為終端提供就近服務(wù)(例如快速響應(yīng)終端設(shè)備的請(qǐng)求，處理終端設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù))。

狹義上的設(shè)備管理僅涵蓋了終端層，而數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的現(xiàn)代設(shè)備管理覆蓋了終端、網(wǎng)絡(luò)、邊緣三個(gè)層面，因此對(duì)生產(chǎn)設(shè)備管理提出了新的要求。

三、生產(chǎn)設(shè)備管理成熟度評(píng)價(jià)的重要意義及其標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

生產(chǎn)設(shè)備是制造活動(dòng)的基本載體，是制造企業(yè)最核心的資產(chǎn)，其管理水平直接影響企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、供應(yīng)等價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)快速發(fā)展并與制造業(yè)滲透融合，生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平持續(xù)提升，與所在運(yùn)行環(huán)境和配套設(shè)備之間的交互協(xié)同愈加緊密，其組成形態(tài)、運(yùn)行方式、管理模式和管理目標(biāo)正在發(fā)生根本性變化。面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理，面臨管理方法缺失、管理能力不足、數(shù)據(jù)模型開發(fā)應(yīng)用水平待提升等問(wèn)題，亟需充分把握面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理的基礎(chǔ)共性規(guī)律，研制形成可系統(tǒng)、科學(xué)、有效地規(guī)范和提升企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化運(yùn)行管理能力的標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)當(dāng)前數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)代要求。

擬定中《生產(chǎn)設(shè)備管理能力成熟度評(píng)價(jià)》是兩化融合管理體系生產(chǎn)設(shè)備系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之一，來(lái)源于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“制造服務(wù)關(guān)鍵基礎(chǔ)共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究”，由全國(guó)兩化融合管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC573）歸口。標(biāo)準(zhǔn)給出了面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備的術(shù)語(yǔ)定義和管理導(dǎo)向，從生產(chǎn)設(shè)備組成形態(tài)和生命周期兩方面明確面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備的基本認(rèn)識(shí)和本質(zhì)內(nèi)涵，提出面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理域（如圖3所示）和管理能力成熟度等級(jí)（如圖4所示），并明確各管理域在不同成熟度等級(jí)下的特征和要求，以及生產(chǎn)設(shè)備管理能力成熟度評(píng)價(jià)方法，以引導(dǎo)企業(yè)逐級(jí)打造并系統(tǒng)提升面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理能力。

圖3 面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理域和管理子域

圖4 面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)設(shè)備管理能力成熟度評(píng)價(jià)框架

四、兩化融合管理體系生產(chǎn)設(shè)備管理成熟度評(píng)價(jià)案例

某燃?xì)庠O(shè)備公司已通過(guò)兩化融合管理貫標(biāo)，其新型能力為“基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)庠O(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)能力”。該能力利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為燃?xì)馄髽I(yè)提供了設(shè)備管理、遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警以及數(shù)據(jù)綜合分析等服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)數(shù)據(jù)直接控制整個(gè)服務(wù)過(guò)程、提高服務(wù)效率，為企業(yè)提供以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的精準(zhǔn)分析與決策、提升企業(yè)服務(wù)能力。其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu)如圖5所示。

公司通過(guò)智能化的監(jiān)控平臺(tái)、先進(jìn)的通訊網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)的智能調(diào)壓站組成的智能氣網(wǎng)，一方面通過(guò)智能化的遠(yuǎn)程設(shè)備控制服務(wù)，不僅可以隨時(shí)監(jiān)控管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可以通過(guò)大數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，定時(shí)提供管網(wǎng)的調(diào)度預(yù)案，然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將調(diào)度指令下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)的智能調(diào)壓站。調(diào)壓站可根據(jù)調(diào)度指令啟動(dòng)自身的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)、流量限定，從而確保管網(wǎng)的供氣平衡和安全運(yùn)行。

通過(guò)兩化融合審核對(duì)企業(yè)的了解，按照生產(chǎn)設(shè)備管理成熟度評(píng)價(jià)模型對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，如圖6所示。在資源保障管理域方面，通過(guò)兩化融合“戰(zhàn)略-優(yōu)勢(shì)-能力”和實(shí)施方案的策劃，公司較為全面地建立了與生產(chǎn)設(shè)備管理相關(guān)的資源保障，尤其在人員配置和資金投入方面有重點(diǎn)的考慮；在運(yùn)行環(huán)境管理域方面，公司工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在支持各類生產(chǎn)設(shè)備的協(xié)議解析和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入的基礎(chǔ)上，可滿足產(chǎn)線級(jí)的生產(chǎn)設(shè)備低延時(shí)、高可靠、大帶寬、高并發(fā)的數(shù)據(jù)交互要求，能夠支持生產(chǎn)設(shè)備基于海量數(shù)據(jù)的智能運(yùn)轉(zhuǎn)；在基礎(chǔ)管理方面，公司可對(duì)必要的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并以紙質(zhì)或電子方式對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化存儲(chǔ)和管理；在運(yùn)行維護(hù)管理域方面，公司可對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的功能、性能等健康狀況定期進(jìn)行規(guī)范化的檢查、評(píng)估、診斷和維護(hù)；在績(jī)效改進(jìn)方面，圍繞兩化融合管理體系的要求，公司基于管理平臺(tái)按照一定周期對(duì)相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集和測(cè)算，能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)備運(yùn)行績(jī)效進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和可視化呈現(xiàn)。

圖6 某企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備管理能力成熟度評(píng)價(jià)