卷煙智能工廠能力成熟度評價模型研究

文｜孫玲玉 李競堯 張晉浩

智能制造是制造強國建設的主攻方向，其發(fā)展程度直接關乎我國制造業(yè)質(zhì)量水平。建設智能場景和智能工廠，加快新一代信息技術與制造全過程、全要素深度融合，推進制造技術突破和工藝創(chuàng)新，推行精益管理和業(yè)務流程再造，實現(xiàn)泛在感知、數(shù)據(jù)貫通、集成互聯(lián)、人機協(xié)作和分析優(yōu)化，是聚焦企業(yè)、行業(yè)轉型升級需求，創(chuàng)造價值增值的有效途徑。

煙草行業(yè)在2000年左右就成為兩化融合的積極探索者，行業(yè)企業(yè)投入大量資源用以研究并發(fā)展智能制造。在行業(yè)企業(yè)的積極探索下，煙草行業(yè)智能制造水平正在逐步提升，已經(jīng)具備了一定的智能制造應用基礎。卷煙工廠作為卷煙生產(chǎn)制造的基本單位，承接卷煙生產(chǎn)制造的直接任務，是智能化助力提質(zhì)、增效、降本、減存和綠色發(fā)展的直接載體，是煙草行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中技術水平、裝備水平、信息化水平最高的環(huán)節(jié)，是最能體現(xiàn)智能制造的環(huán)節(jié)。全國90余家卷煙工廠智能化建設起步早晚不同，建設重點不同，水平參差不齊。在“十四五”期間，行業(yè)加快全國煙草生產(chǎn)經(jīng)營管理一體化平臺建設推進煙草行業(yè)數(shù)字化轉型大背景下，建立全面的卷煙智能工廠能力成熟度評價模型，能夠幫助行業(yè)內(nèi)卷煙工廠更準確地分析智能化建設效果，并根據(jù)智能工廠能力成熟度指標評分識別智能化建設的優(yōu)勢與差距，為卷煙智能工廠方案設計、建設實施和改進提升提供重要的借鑒意義。

一、煙草行業(yè)智能工廠能力評價研究現(xiàn)狀

（一）智能制造及其成熟度相關研究

國家智能制造成熟度模型包含模型構成、成熟度等級、能力要素和成熟度要求，面向流程型和離散型行業(yè)智能制造水平評價，提出了一整套行業(yè)通用和兼容的企業(yè)級智能制造能力成熟度評價模型和評估方法，但與各行各業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點結合不夠緊密，對具體行業(yè)企業(yè)的針對性和實用性存在不足。特別是煙草行業(yè)在專賣制度下，工商經(jīng)營分離，按計劃生產(chǎn)，具有明顯的體制特點，如卷煙工廠不具有銷售服務、產(chǎn)品設計等職能，煙機裝備供應商只有固定的四家等。

國家智能制造標準體系建設指南（2021版）中，智能工廠作為一項關鍵技術，標準體系建設需要涵蓋智能工廠設計和交付等過程，以及工廠內(nèi)設計、生產(chǎn)、管理、物流及系統(tǒng)集成等內(nèi)容，具體包括智能工廠設計、智能工廠交付、智能設計、智能生產(chǎn)、智能管理、工廠智能物流、集成優(yōu)化等7個部分。“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃提出智能工廠建設要圍繞設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造全過程開展智能化升級，優(yōu)化組織結構和業(yè)務流程，強化精益生產(chǎn)，推動跨業(yè)務活動的數(shù)據(jù)共享和深度挖掘，實現(xiàn)對核心業(yè)務的精準預測、管理優(yōu)化和自主決策。

（二）煙草行業(yè)智能制造相關研究

行業(yè)內(nèi)對智能制造能力有一定的研究基礎?！稛煵菪袠I(yè)智能制造能力指數(shù)實現(xiàn)分析》通過對煙草行業(yè)智能制造能力指數(shù)研究，總結提煉煙草行業(yè)智能制造的核心要素和特征，依據(jù)國家智能制造標準體系并結合煙草行業(yè)特點從10大類、27個域分析了煙草行業(yè)智能制造的核心要素，為煙草行業(yè)建立了一個描述其智能制造能力水平的框架?？蚣苓m用于全行業(yè)智能制造能力評價，但27個域未做具體定義和評價依據(jù)，且工廠級業(yè)務結合緊密性不足，可操作性較差。《卷煙工廠智能制造能力評價標準研究》從智能生產(chǎn)、智能物流、智能管理、信息支撐4個方面、3級指標搭建評價體系，并定義了第3級指標的特征描述，具有一定的可操作性，但指標的設計僅考慮了影響生產(chǎn)制造過程的部分影響因素，對于工廠組織戰(zhàn)略、技術能力等考慮不足，同時缺少結果因素的評價。

本文以國家政策、標準為基礎參考，針對目前卷煙行業(yè)智能工廠能力評價中存在的問題，充分結合卷煙生產(chǎn)制造工藝技術特點，搭建起一套符合智能化發(fā)展趨勢和行業(yè)特點的行業(yè)卷煙智能工廠能力成熟度評價模型，為卷煙工廠摸底智能制造現(xiàn)狀，規(guī)劃智能制造框架，識別差距、確立目標、實施改進提供依據(jù)。

二、卷煙智能工廠能力成熟度模型

卷煙智能工廠能力成熟度模型包含基礎模型構成、成熟度等級、指標體系。

（一）基礎模型構成

基礎模型構成如圖1所示，分解為兩大維度、三級指標，其中組織戰(zhàn)略、技術能力、資源支持和卷煙制造等4個一級指標屬于影響因素維度，績效優(yōu)化、智能場景和模式創(chuàng)新等3個一級指標屬于結果因素維度。

圖1 基礎模型構成

（二）成熟度等級

成熟度等級一共四級，自低向高分別為一級（規(guī)范級）、二級（場景級）、三級（領域級）和四級（平臺級）。結合卷煙智能工廠能力成熟度模型指標體系，定義各級成熟度水平基本特征。

一級（規(guī)范級）：卷煙工廠重視并已開展智能技術應用，具有一定的技術和資源支持，有效提升企業(yè)運行規(guī)范性和效率。

二級（場景級）：卷煙工廠圍繞關鍵業(yè)務場景，推動工業(yè)技術、管理技術和信息技術充分融合，實現(xiàn)關鍵業(yè)務活動場景數(shù)字化和智能化。

三級（領域級）：卷煙工廠沿縱向管控、價值鏈和產(chǎn)品全生命周期維度開展數(shù)據(jù)和系統(tǒng)集成，基于領域知識模型實現(xiàn)主要業(yè)務活動的智能化管控。

四級（引領級）：卷煙工廠積極推進上行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理一體化平臺（以下簡稱一體化平臺）、用一體化平臺，并依托平臺構建的開放能力，以數(shù)據(jù)為核心驅動實現(xiàn)與行業(yè)上下游的業(yè)務協(xié)同和管理智能決策。

圖2 成熟度等級

表1 指標體系

（三）指標體系

卷煙智能工廠能力成熟度指標體系覆蓋面廣，較難全部采用量化數(shù)據(jù)計算得出能力值。針對定性指標項，通過采集工廠數(shù)據(jù)信息與指標項對應的具體要求進行對照，根據(jù)符合程度打分。針對定量指標項，直接采集工廠實際數(shù)據(jù)，根據(jù)與理想值差異程度打分。末級指標要素描述，是各末級指標評價的打分依據(jù)。指標體系經(jīng)過煙草行業(yè)、智能制造領域等多名專家研究，各級指標權重采用層次分析法確定。

表2 末級指標要素體系

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三、卷煙智能工廠能力成熟度評價方法

評價模型實踐應用中，以模型評估專家組走訪調(diào)研、查閱資料等方式開展評價工作，將各煙廠基本信息與末級指標要素描述的具體要求進行對照，根據(jù)符合程度打分，每項末級指標滿分100分。

卷煙智能工廠能力成熟度評價得分：

卷煙智能工廠能力成熟度一級指標得分：

總分值和影響因素維度一級指標分值均達到相應等級要求；若總體得分達到階段要求，但是影響因素維度一級指標未達標，則做降一級處理。

四、結語

本文綜合分析了當前煙草行業(yè)智能制造能力評價研究存在的不足，以國家政策、標準為基礎參考，面向90余家卷煙工廠智能制造發(fā)展需求，針對性開展行業(yè)工廠級智能制造能力成熟度研究，構建了包含兩大維度、三級指標的卷煙智能工廠能力成熟度評價模型。模型符合智能工廠特征要求，同時適配卷煙生產(chǎn)特點，是國家標準智能制造能力成熟度模型在煙草行業(yè)級、工廠級的細化補充，搭建起卷煙工廠智能制造能力框架與演進路徑，為評價卷煙工廠智能制造能力水平提供參考依據(jù)，為建設卷煙智能工廠提供指導方向。