材料化工企業數字化轉型研究

摘要：本文運用GB/T 39116-2020智能制造能力成熟度模型，基于近6萬家制造業企業評估診斷數據，分析了我國材料化工行業數字化轉型的現狀及面臨挑戰，并選擇成都市材料化工企業作為案例進行分析。研究結論豐富了智能制造成熟度模型的相關研究成果，也可為材料化工企業數字化轉型提供有益借鑒。

關鍵詞：數字化轉型；材料化工企業；智能制造成熟度模型

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.03.078

中圖分類號：F 424.3；TP 3；TQ-9 " " " " "文獻標志碼：A " " " " " "文章編碼：1672-7274（2025）03-0-03

Research on Digital Transformation of Material Chemical Industry

--Case Study Based on Maturity Model of Intelligent Manufacturing Capability

XIONG Shuhan， ZHOU Qianru

（Chengdu-Chongqing （Chengdu） Information and Communication Technology Co.， Ltd.， Chengdu 610200， China）

Abstract： This articletakes the GB/T 39116-2020 Maturity Model of Intelligent Manufacturing Capability to analyze the development and challenges of digital transformation in material chemical industry， based on diagnostic data from nearly 60 000 manufacturing enterprises. Also， the paper selects material chemical enterprises in Chengdu as case study. The research findings can provide valuable insights for the digital transformation of material chemical enterprises.

Keywords： digital transformation;material chemical enterprises; Maturity Model of Intelligent Manufacturing Capability

1 " 研究背景

加快推進傳統產業數字化轉型，建設現代化產業體系，成為推動我國經濟高質量發展的新動能和新路徑。在此背景下，材料化工行業的轉型升級也面臨著新的要求和挑戰。一方面，材料化工行業作為典型的傳統制造業，對傳統要素如資源、投資等的依賴程度高，隨著經濟進入新常態，僅依靠資源、勞動力投入已經難以支撐材料化工行業的持續高速發展，并且對環境保護帶來了巨大的壓力。數字化轉型可以提高企業全要素生產率，成為提升企業競爭力的關鍵途徑[1]。材料化工行業作為技術密集型的流程產業，在其生產流程中呈現工藝鏈條長、原料構成復雜、中間控制嚴苛等顯著特點，傳統企業在實際運營中面臨一系列亟待解決的痛點問題，包括生產工藝和設備的復雜性、能耗消耗高、安全生產和環境保護的剛性約束。

2 " 研究方法

本文依托工業和信息化部和國家標準化管理委員會在2020年發布的國家標準《智能制造能力成熟度模型》（GB/T 39116-2020）[2]，該模型由成熟度等級、能力要素和成熟度要求構成。其中，成熟度等級分為5個等級，每一級逐步增加智能化程度，從對企業核心業務的改造到智能生產模式實現創新引領。能力要素涵蓋人員、技術、資源和制造4方面，作為企業實施智能制造必需的條件，下分12個能力域和20個能力子域。

本文選取成都市材料化工企業作為案例進行研究，進一步探究數字化轉型的要素和路徑，并遵循典型性、啟發性和數據可獲得性原則進行選擇。本文作者深入參與此次診斷評估活動，實地走訪調研企業，獲得了較為豐富且詳細的一手數據，使研究更加完整、科學。

3 " 材料化工行業數字化轉型現狀及挑戰

3.1 材料化工行業智能制造成熟度等級

根據電子標準研究院發布的《智能制造成熟度指數報告（2022）》[3]，該報告以在智能制造評估評價公共服務平臺上近6萬家制造業企業填報的數據為支撐，覆蓋我國制造業31個大類和31個省市自治區，數據具有代表性和權威性。

從行業智能制造成熟度排名來看，材料化工行業在全國31個大類中排名第十，具有一定的數字化生產基礎。受行業連續流程生產、原材料多樣、設備工藝復雜的特性影響，企業愿意引入自動化生產裝備、安全管控、能耗監測平臺等設備軟件，來滿足生產流程復雜性及安全生產的剛需要求，行業整體智能制造成熟度行業排名靠前。

與全國制造業智能制造成熟度等級分布相比，材料化工行業的數字化轉型呈現出以單點突破為主的特征，跨業務協同優化尚未取得顯著進展。71%的材料化工企業智能制造成熟度處于一級規劃級及以下水平，而僅有14%的材料化工企業達到二級規范級，7%的材料化工企業達到三級集成級，這遠低于全國制造業企業平均水平（全國制造業企業達到二級規范級占比21%，達到三級集成級占比12%）。這表明盡管部分材料化工企業引入了自動化生產設備，但在數據集成與跨業務協同方面仍存在明顯不足，導致標桿項目和引領型企業的發展空間依然廣闊。

3.2 材料化工行業數字化轉型的挑戰

3.2.1 數字化轉型的戰略規劃和人才建設滯后

數字化轉型已成為企業在信息技術革命與產業變革中的必然路徑，盡管此觀念已獲多數企業認同，但清晰的組織戰略規劃缺失成為關鍵阻礙。部分企業對數字化轉型的認識不到位或者有認知偏差，視其為單純的業務信息化，單點部署信息化系統且缺乏整體規劃，導致數字化戰略與業務運營脫節[4]。此外，材料化工領域的數字化轉型亟需既精通復雜生產工藝又擅長信息技術整合的復合型人才，而當前企業普遍面臨員工技能單一、數字化轉型人才儲備不足的問題，這進一步制約了企業在組織與人才層面的戰略規劃與發展。

3.2.2 數據要素賦能潛力尚未釋放

材料化工企業具有較好的自動化基礎，行業企業雖普遍使用PLC/DCS等過程控制系統，但數字化且聯網的生產設備較少，產線和復雜工序的數據采集未能全面覆蓋。不同時期部署的工控系統、自動化生產設備等標準規范不統一，數據不能有效采集并流通，“數據孤島”現象林立[5]。上述情況導致企業內數據難以全部貫通，缺乏統一的數據平臺對生產和業務等跨環節的數據進行集成分析，通過數據要素挖掘對生產環節精益管理、設備預測性維護、需求和配送自動優化等場景應用尚未實現，數據要素的賦能潛力尚未釋放。

3.2.3 產業鏈上下游協同水平不高

材料化工企業在產業鏈上下游協同上面臨危化品運輸存儲和企業需求對接的挑戰。化工類企業在運營中需儲備一定量的原材料和備品備件，這不僅涉及易燃易爆、有毒有害原輔料物流和倉儲的安全難題，同時也占用了企業大量的流動資金，對企業的物流運輸、上下游產業鏈直接配合提出較高需求。在原料產品的信息發布、生產需求對接方面，也需要上下游企業之間打通信息壁壘，避免產能過剩導致惡性競爭。

4 " 成都市材料化工企業數字化轉型案

例分析

4.1 成都市材料化工企業智能制造成熟度等

級分布

智能制造成熟度區域特征顯著。成都市材料化工企業智能制造成熟度呈“金字塔型”分布，64%的企業仍處在一級規劃級及以下等級水平。成都企業在達到二級規范級的水平上表現突出，占比達到30%，超過全國材料化工行業達到二級規范級占比（14%）的一倍，展現出成都材料化工企業在核心裝備和業務環節上的數字化改造取得較大的突破。但達到三級集成級的企業僅占4%，成都缺乏達到四級優化級及以上的標桿企業，這一現狀凸顯出受到西部區域經濟發展的限制以及缺乏化工產業數字化復合型人才影響，成都市在培育龍頭領軍企業方面存在的短板。

4.2 智能制造成熟度模型要素解析

綜合對成都材料化工企業不同成熟度等級的能力子域得分可以看出，人員技能、信息安全與能源管理成為約束企業達到二級規范級及以上等級的關鍵因素。材料化工企業更傾向于在生產制造環節進行單點突破，這也與材料化工的產業特點緊密關聯，企業在生產和投資過程中，更加關注生產效率、設備管理和生產安全水平，能夠直接為企業節省生產成本和提高經營效率。在信息安全、能源管理以及復合型人才引入方面，企業在數字化轉型的初期階段投入資源較少，但在智能制造成熟度達到二級規范級之后，企業逐步投入資源到以上領域，以加強企業信息安全保障、優化能耗管控和提升人員數字化技能。

此外，材料化工企業從智能制造成熟度二級規范級提升到三級集成級后，企業實現跨業務協同，各項能力子域得到全面提升。但值得注意的是在生產裝備能力子域提升不大，因為材料化工企業的生產設備數據采集改造難度大，部分設施建成時間早，現行標準、接口設計與當前技術趨勢之間存在一定的差距，難以實現生產設備集成管理和跨設備間數據流通，改造資金需求量大。這也成為限制材料化工企業通過數據挖掘以實現對核心生產環節的精準預測和優化的約束條件，需要通過統一規劃、更新迭代來逐步克服。

4.3 材料化工企業數字化轉型路徑分析

通過對成都材料化工企業的能力子域得分以及不同等級企業的縱向對比，可以看出材料化工企業在數字化轉型的不同階段呈現出不同的特征及轉型驅動力。

圖1 材料化工企業數字化轉型路徑圖

4.3.1 信息數字化階段：核心業務環節的技術突破

在數字化發展的初期階段，制造企業在有限資源投入的情況下，更傾向于在單一核心業務環節進行自動化、數字化改造[6]，轉型重點在于將數字化技術植入生產、制造、設備管理等環節，以期能快速實現提質增效的目標。尤其是材料化工等流程型產業，對于生產設備的自動化水平要求高，以及危化品生產過程中對本質安全提出更高的要求，因此在材料化工企業中，數字化轉型往往是從自動排產作業、生產設備自動化、設備安全運行監測等環節切入。

4.3.2 業務數字化階段—技術管理+組織變革

在業務數字化階段，企業的關注點從核心業務環節改造轉向多業務之間的整合，以及在數字化轉型的組織戰略和人才培育方面，也有了進一步的突破躍升。一方面，企業利用“數據+平臺+應用”的解決方案，以數據為驅動力，從單一業務優化走向多流程數字化協同，如打通庫存、采購、排產、配送等關鍵環節數據，根據訂單情況及時安排原料采購及調整生產排期，實現企業運行的全鏈路數字化。另外，材料化工企業在組織層面積極應對，提升對數字化轉型的戰略認知，重構組織架構，設立數字化管理部門，并吸納復合型人才，從組織管理上為企業進行數字化轉型賦能。

4.3.3 產業生態數字化階段：實現高度智能和產

業協同

材料化工企業相關上下游產業鏈長、關聯性強，在產業生態數字化階段，企業不僅關注內部的業務整合，而且進一步延伸到產業鏈上下游，實現生態互聯，深化數字化轉型。企業將數字孿生、人工智能等新技術融入傳統制造生產過程，實現人機物的互聯互通，研產供銷全鏈業務的高度集成和智能決策。如材料化工企業建立設備-車間-產線的三維仿真模型，打造數字孿生工廠，實現化工生產工藝仿真和調優、設備預測性維護、資源智能調度等新模式。在產業生態互聯上，依托產業鏈協同平臺，龍頭企業開放數字系統接口帶動配套企業協同改造，通過上下游企業原料和流程產品信息的在線發布、自動匹配和線下對接，開展協同采購、協同配送、產品溯源等應用，提升供應鏈產業鏈的響應速度和效率。

5 " 結束語

數字化轉型是一項長期、系統性的工程，在新一代信息技術與制造業深度融合的背景下，材料化工企業面臨著數字化轉型戰略規劃不足、數據要素潛能尚未完全釋放、產業鏈上下游協同水平不高等挑戰。通過對成都市的案例分析可見，成都市材料化工企業實現核心裝備和業務改造的占比高于全國化工企業平均水平，但要實現跨業務數據共享和產業鏈協同仍有較大空間。推動材料化工企業的數字化轉型，需要按照分類推進的步驟，轉型過程中企業需要把握自身發展階段和應用特點，明確階段性重點任務，同時，也要注重數字化轉型復合型人才的培養，積極開展與高校、科研院所、行業協會等合作，培養IT和OT融通的復合型人才，夯實企業數字化轉型的人才基礎。

參考文獻

[1] 趙宸宇，王文春，李雪松.數字化轉型如何影響企業全要素生產率[J].財貿經濟，2021，42（7）：114-129.

[2] 工業和信息化部，中國國家標準化管理委員會.GB/T 39116-2020智能制造能力成熟度模型[EB/OL].（2020-10-11）[2024-5-20]. http：//c.gb688.cn/bzgk/gb/showGb？type=onlineamp;hcno=809991917D73FE52B65C1ECC8B51B418.

[3] 中國電子技術標準化研究院.智能制造成熟度指數報告（2022）[EB/OL].（2023-5-25）[2024-5-20]. http：//www.dtinsight.com.cn/nd.jsp？id=2063.

[4] 徐曉明，杜何顏.數實融合助力制造業數字化轉型的路徑探析[J].行政管理改革，2024（2）：57-65.

[5] 尚舵，李淵源，何慧虹，等.石化化工行業數字化轉型路徑研究與探索[J].新型工業化，2023，12（13）：27-40.

[6] 林艷，軋俊敏.制造業數字化轉型的驅動力與實現路徑——基于TOE框架的案例研究[J].管理學刊，2023，36（5）：96-113.