工业互联网成熟度评估模型

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、、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

6、，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。nt互联网成熟度评估三大棱心蔓索工业互联网体系架枸用方（消裁者/企戏用户图i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

7、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）。11个关键能力三大核心要索10个关

8、键能力离散型制造服务化延伸数据分析利用服务化延伸流程型制造网络化协同供应链优化供应链优化能耗与安全管理优化产生命周期优化生产智能管理运营智能决策运营智能决策端到端集成综合集成端到端集成纵向集成纵向集成横向集成横向集成生产资源连接互联互通信息网设施信息网设施智能设备联网智能设备联网图2工业互联网成熟度评估的关键能力参照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

9、间层、企业层管理系统或监控 系统。能力等级如下：L1IL2L3L4L5数字化设备处于孤数字化设备处于联数字化设备开始进大部分数字化设数字化设备联网立状态，仅有不到网改造的初级阶入规模化联网建设备实现了联网建建设或改造基本20%的设备实现段，21%40% 的或改造，41%60%设或改造，较大规完成，全面实现了了数据信息采集与设备实现了数据信的设备实现了数据模实现了数据信生产现场数据信上传息采集与上传信息采集与上传息采集与上传息采集与上传图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

10、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：L1L2L3L4L5规划或开始建初级建设阶段，部分实现了一定规模大部分办公和生产区信息网络设施全面设期，尚未构建办公和生产区域实的网络设施覆盖域实现了网络设施覆建成，信息系统云信息网络设施现了网络覆盖和信和信息交互，有盖和信息系统统一架端统一部署芫成，和信息安全机息交互，无安全管理安全管理和防范构，管理手段和灾备已通过信息安全认制机制机制措施健全证图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

11、（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：L1L2L3L4L5人机之间、机人机之间利用人对机器实现了利用手机和pad移AR和VR技术用于器之间没有信电脑连接、机器分布式监控，机动端作为人机交互生产过程人机交互，息交换和通讯之间有总线连接器之间有工业以太网接口界面，机器可以直接连上互联网机器之间可通过网络服务互相访问图5生产资源连接能力等级（4）综合集成：横向集成横向集成主要实现企业与企业之间、企业与售出产品（客户）之间的协同，将企业内部的业 务信息向企业以外的供应商、经销商、用户进行延伸实现企业与产业链上下游之间的集成。能力等级如下：L1L2L3L4

12、L5企业与产业链上下企业与产业链基于人工拷贝、基于http调用、java基于统一的数据处游没有数据共享与上下游数据共邮件等方式进远程调用或web理平台进行实时共交互协作享与交互协作行日常数据共services等方式进彳亍享与交互协作次数非常有限享与交互协作数据共享与交互协作图6横向集成能力等级（5）综合集成：纵向集成纵向集成主要解决企业内部的集成，即解决信息孤岛的问题，实现现场层、车间层、企业层 等所有层次，研发、生产、销售等所有环节的信息无缝链接，包括一个环节上的集成（如研 发设计内部信息集成），也包括跨环节集成（如研发和制造环节的集成。能力等级如下：L1L2L3L4L5设备层、车间层企业内

13、部各层基于人工拷贝、采用文件传输、共享采用统一数据模型框和企业管理层级之间数据传邮件等方式进数据库、数据接口、架构建企业级共享服之间无数据传输和共享程度行日常数据传消息队列等方式进行务平台输和共享非常有限输和共享自动数据传输和共享图7纵向集成能力等级 （6 ）综合集成：端到端集成端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，在所有终端（点）数字化的前提下实现 企业内部、企业之间基于价值链的一种整合，目前各界对端到端集成有不同的理解，本模型 中主要是指基于模型的数字化工程（MBD）和基于模型的企业（MBE）/虚拟企业构建。离散行业能力等级如下：L1L2L3L4L5尚未开展以MBD为核心三维数字化

14、模型已MBD模型可以在MBD模型以及相关数据基于的产品和工艺经贯穿于整个产品产品制造环节顺畅在企业内能够照畅流通、MBD技术设计工作处于数字化制造过程中，流通和直接重用，可直接重用，支撑企业实的产品定试点或局部应并开始构建MBE先实现基于模型的制现跨供应链的产品生命周义工作用阶段进制造体系造(MBM)期的MBE业务图8端到端集成能力等级（离散）流程行业能力等级如下：L1L2L3L4L5尚未规划开始规划，尚未建立模型库开始尝试建立工 厂、生产车间、生 产单元、工作站和 生产装置等多个 层次的仿真模型工厂、生产车间、 生产单元、工作站 和生产装置等多 个层次的仿真模型基本建立完成在虚拟企业中建 立起了各层次仿 真的信息交互，并 能和现实场景进 行实时映射图9端到端集成能力等级（流程）（7）数据分析利用：运营智能决策运营智能决策是指通过企业数据库、模型库和知识库的建立，将行业领域专家水平的知识与 经验积累固化到计算机系统中进而充分应用人类专家的知识和解决问题的方法来帮助企业解决在运营管理中遇到的复杂的决策问题。能力等级如下：LIL2L3L4L5开始规划，建立了决策支持系统的建立了决策支持系统，在模建立了基于Web的智尚未建立决基