制造企业数字化转型能力成熟度评价模型研究_李海若.pdf

综述 新技术新工艺 综述 制造企业数字化转型能力成熟度评价模型研究李海若，谢鹏，兰小平，薛赣新，杨建新（中国兵器工业信息中心，北京 ）摘要：当前制造企业数字化转型能力成熟度评价模型研究普遍存在模型指标颗粒度较粗、缺乏对网络安全建设等维度评价、评价方法较单一等诸多问题，在管理实践中发挥效用有限。基于能力成熟度模型构建方法、价值链等理论，分析制造企业数字化转型的实际情况和阶段特征、关注重点，提出了一套覆盖制造企业全价值链业务活动、可根据评价应用场景进行灵活调整的评价模型。模型由能力要素、一级指标、二级指标组成的指标体系和个能力成熟度等级组成。应用模型开展评价时，采用 、模糊综合评价算法等进行指标权重设置与成熟度计算。该模型具有模型覆盖范围广、指标细化程度高、评价方法科学合理等优点，可为制造企业数字化转型评价提出广泛适用的分析依据与应用途径。关键词：制造企业；数字化转型；能力成熟度模型；指标体系；价值链；评价方法中图分类号：；文献标志码：，（，）：，：，数字化转型已成为加快驱动制造业数字化、网络化、智能化发展和凝聚形成核心竞争力的强劲动力和战略举措，是全力推进实施制造强国战略与高质量发展新征程的关键所在。因此，开展适应我国制造企业特点的数字化转型能力成熟度评价体系的探索研究就显得尤为重要。数字化转型成熟度评价模型研究多集中在通用模型或面向智能制造、工业 特定领域评价研究，前者评价指标颗粒度较粗，后者对制造企业数字化转型评价的针对性不足。此外，模型指标缺乏对网络安全建设等维度的评价。为解决上述问题，本文通过深入分析制造企业数字化转型过程中的关键要素，构建专门面向制造企业全价值链的数字化转型成熟度评价模型，并能够根据评价应用场景灵活调整不同评价指标的组合和权重占比，满足多种评价要求，帮助制造企业明确自身数字化转型发展水平和定位，认知差距，牵引、推进数字化与业务发展融合。数字化转型成熟度评价模型研究 能力成熟度模型（）研究美国卡耐基梅隆软件工程研究所针对软件过程能力首次提出能力成熟度模型（，）概念。通过等级程度来衡量企业实现目标的程度水平，成熟度大小代表了实施能力的高低，每一个成熟度等级包含一组过程目标，通过实施相应的一组关键过程域达到这一组过程目标，从而实现能力持续迭代和改进。最早用于软件开发过程和能力评价的 成熟度模型等DOI:10.16635/ki.1003-5311.2023.02.013新技术新工艺 年第期 新技术新工艺 综述级从低到高排序，分为初始级、可重复级、已定义级、已管理级和可优化级等个不同等级的成熟度。随着 内涵的不断扩充，模型结构不断优化和完善，其应用范围也逐步向更多领域拓展。数字化转型成熟度研究阿里云在 年中提出数字化转型成熟度模型，从“网络协同”驱动力和“数据应用”驱动力个维度出发，帮助企业从智能商业角度对自身所处的数字化成熟度位置以及转型升级的路线图做出判断。年，美国工业互联网联盟在 工业数字化转型白皮书 中分析了支撑企业数字化转型的三要素：业务、技术和可信度，明确了工业数字化转型方式和流程，描述了云计算、数字孪生等支撑数字化转型的关键技术及其应用场景。中信联在 数字化转型新型能力建设指南 中提出初始级、单元级、流程级、网络级、生态级等个等级成熟度。埃森哲近几年来持续应用我国企业数字转型指数模型对汽车等九大行业数字化转型水平进行评价，具体评价要素包括数字渠道与营销、产品服务创新、智能生产与制造、数字商业模式、智能支持与管控、数字创投与孵化项。本文选取了个具有代表性的数字化转型成熟度模型作为主要参考依据（见表）。表部分数字化转型成熟度模型整理汇总模型名称研究者评价要素成熟度水平评价应用智能制造能力成熟度模型中国电子技术标准研究院设计、生产、物流、销售、服务、资源要素、互联互通、系统集成、信息融合、新兴业态已规划级、规范级、集成级、优化级、引领级平均值；流程和离散制造企业；衡量产品和智能数字化成熟度模型 文化、组织、技术、洞察怀 疑 者、接 收 者、合 作 者、优势者平均值；通用领域工业 成熟度指数德国国家科学与工程院（）资源、信 息 系 统、组 织 架 构、文化计算机化、连接性、可见性、透明度、预测能力、自适应平 均 值；雷 达 图；通 用领域工业 就绪度模型德国机械与工程协会（）战略和组织、智能工厂、智能操作、智能产品、数据驱动服务、员工未规划级、初始级、中间级、熟练级、专家级、行业顶尖级平均值；离散制造企业数字化转型成熟度模型 数字化业务创新和高效运营、数据智能和价值再造、数字技术管理和融合数字化入门者、探索者、参与者、转型者、颠覆者通用领域企业智能化转型能力框架 德勤，第四范式战略、需求、数据、技术、运营、人才智能化认知、智能化探索、智能化应用、协同化智能、全面智能通用领域，智能化建设企业数字化成熟度评估架构 普华永道思略特数字 化 战 略、数 字 化 业 务 应用、数字化技术能力、数据能力、数字组织能力、变革管理在 线 化、集 成 化、数 字 化、智能化通用领域评价模型构建 指标体系构建制造企业的数字化转型能力成熟度评价是一个综合战略高度、业务广度和技术应用深度的综合命题。本文在指标体系构建思想上，明确评价目标与关注要点，开展制造企业的价值链活动分析，将企业核心业务流程概括为以产品设计、工艺设计、生产制造、交付、服务保障、回收销毁的产品全生命周期和包含人、财、物等运营管控环节的企业运营全价值链条主线（见图）。图制造企业价值链及相关活动综述 新技术新工艺 综述 在此基础上，本文运用 企业架构理论，结合制造企业业务特点与数字化转型特征，围绕企业业务、应用、数据、技术 进行分析研究，归纳得出数字化转型组织能力、产品全生命周期数字化能力、企业运营全价值链数字化能力、网络安全与支撑能力四项能力要素作为模型框架基础。将各能力要素的评价要点进一步分解为两级评价指标，评价指标尽可能全面覆盖制造企业数字化转型的业务活动与相应的战略组织及软硬件支撑条件。能力要素与一级、二级评价指标共同构成模型的核心要素。）数字化转型组织能力。企业在数字化转型过程中的战略管理与组织能力是数字化转型成功的关键。只有企业解决了数字业务战略领域的变革、领导和战略组织这一转型主要难点，才能够使得数字化转型真正服务于企业的发展战略，增强企业的核心竞争力，进而使得企业数字化转型进入良性循环。本文根据制造企业的组织架构和管理特点，通过衡量企业制定符合自身发展战略和数字化转型需求的数字化规划、制定落实数字化战略规划的管理举措和加大资源投入的意愿和程度，重点引导和规范企业面对数字化转型发展应具备的组织变革能力水平，引导企业创新体制机制，加大企业资源投入来推动和有效落实数字化战略规划。具体评价指标见表。表数字化转型组织能力评价指标一级指标二级指标评价内容发展规划规划与实施数字化转型顶层统筹、实施推进、应用考核等体制机制组织架构数字化相关组织体系、岗位职责、岗位技能要求等制度与运行业务与数字化融合相关管理流程和制度等人才队伍数字化人才保障队伍资源投入资金投入数字化专项资金统筹管理、使用方向与效益等）产品全生命周期数字化能力。产品全生命周期数字化能力要素旨在促使制造企业在产品研制全生命周期中落实数字化手段应用的管理约束和要求，实现研制过程各环节间的模型和信息高效交付传递、迭代验证和质量追溯，提升研制效率，降低研制成本，提高产品质量和综合保障。产品全生命周期数字化能力强调企业在产品定义、设计、仿真、工艺、车间执行、试验、保障、回收与销毁等产品全生命周期各环节中广泛应用数字化研制手段，并取得相应成效。具体评价指标见表。表产品全生命周期数字化能力评价指标一级指标二级指标评价内容研发产品设计工具、数字样机、基于模型的跨业务协同等工艺设计工具应用、设计工艺制造业务集成、知识驱动等产品仿真仿真规范、流程、技术工艺仿真工艺仿真优化，工艺仿真规范、流程、技术等试验试验设计验证、试验知识固化、试验数据挖掘与应用等制造车间执行制造闭环、数字追溯等检测检测设备、控制系统、质量追溯、在线监测等综合保障使用培训训练模拟器构建，虚拟装备、虚拟场景构建等维修保障系统应用，运行数据采集、挖掘与分析售后服务售后服务信息管理回收与销毁 回收与销毁数字化处理能力、产品全生命周期闭环追溯）企业运营全价值链数字化能力。企业运营全价值链数字化能力要素旨在围绕企业价值链主线，实现“数据驱动”的全面感知、风险预警、精准运营和智能决策企业运营管理模式。促使企业贯通单位科研、生产、质量、交付等核心关键业务流程，与财务、人力资源等管理系统有效集成，推进企业构建全流程、全要素一体化运营管理信息平台。企业运营全价值链数字化能力重点关注运用数字化技术手段对企业的营销、科研管理等业务活动进行科学管理，提高企业运营水平的能力。具体评价指标见表。）网络安全与支撑能力。企业技术架构是实现应用架构与数据架构的技术途径，是帮助制造企业实现数字化技术在产品全生命周期和企业运营全价值链业务中深入应用的基础支撑。聚焦推进解决现阶段制造企业网络、安全、标准等基础水平建设发展不均的问题，强调企业数字化转型过程对基础条件和运行环境的能力要求和约束。具体评价指标见表。新技术新工艺 年第期 新技术新工艺 综述表企业运营全价值链数字化能力评价指标一级指标二级指标评价内容营销营销管理信息技术应用，知识模型，预测，个性营销等科研管理项目管理信息技术应用，知识库，研制全生命周期数据等生产管理计划管理信息技术应用，生产过程优化、柔性生产等执行管理信息技术应用，生产制造流程周期，执行能力等物供采购管理信息技术应用，采购业务闭环管理等仓储配送信息技术应用，配送机制优化，供应链优化等综合管控战略管理信息技术应用，投资、预算协同管理等决策支持信息技术应用，决策知识库，数据分析与预测人力资源信息技术应用，人力资源配置优化财务管理信息技术应用，业财管理风险识别，成本控制等资产管理信息技术应用，资产管理，优化配置等质量管理信息技术应用，事前控制，防检结合等安全与环保信息技术应用，数据管理与检测，预警等综合办公信息技术应用，精细化管理，办公资源结合等表网络安全与支撑能力评价指标一级指标二级指标评价内容基础条件科研生产设备设备数字化、全生命周期管理以及设备故障在线诊断、预防性维护等信息化设施机房、计算、存储备份网络安全网络安全管理管理组织、工作规范、培训等网络安全防护安全防护设施等标准规范标准规范数字化基础标准、支撑标准、研制标准、运营管理标准的制修订和应用情况系统集成系统集成业务、信息等的互联与互操作，信息物理融合等数据融合数据融合数据汇聚、数据共享、数据应用创新、数据治理和数据安全管理等 成熟度等级研究制造企业进行数字化转型时的路径选择存在一定差 异 性，本 文 在 进 行 成 熟 度 等 级 划 分 时 秉 承 的基本原则，重点考虑制造企业数字化转型的共性特点，结合企业数字化转型的发展目标与思路，将数字化转型过程定义为个能力成熟度等级：起步应用（分）、系统应用（分）、集成整合（分）、融合应用（分）、产业链协同（分）。其中，对应制造企业内部数字化能力从无到有、从单点应用到集成整合，再到业务和管理模式创新变革的过程；延伸到制造企业外部，结合企业按照产品配套关系开展协同研制的特性，强调企业与产业链上下游的协同互联与构建工业体系生态的综合能力。模型评价方法 评价指标权重设置本文采用层次分析决策试验与评价试验法（）分 别 设 置 各 项 评 价 指 标 权重 。）运用 法确定各指标的组合权重。基于基本原理和步骤构建层次结构模型，目标层与准则层、分别为制造企业数字化转型能力成熟度综合得分、能力要素、一级指标和二级指标。采用标度法构建各层指标的判断矩阵，计算判断矩阵的特征向量和最大特征根 ，对判断矩阵进行一致性和随机性检验，调整指标间比值，直至对应判断矩阵通过一致性检验。检验公式为：（）式中，为判断矩阵的随机一致性比率；为判断矩阵的平均随机一致性指标；为判断矩阵一致性指标。由下式计算得出：（）式中，为判断矩阵的阶数。如果 ，则认为矩阵具有相对一致性，否则需重新调整两两指标间比值。计算各指标的组合权重。判断矩阵所求得特征向量即为各指标单层权重。）根据 法测算二级指标间的影响程度。基于准则层对应的二级指标构建直接影响矩阵，用标度定义二级指标间的影响强度，分别代表个二级指标间没有影响、稍弱影响、弱度影响、强度影响、较强影响，构建直接影响矩阵（）。构建规范化矩阵：（），（）综述 新技术新工艺 综述 构建综合影响矩阵（），为的同阶单位矩阵。根据综合影响矩阵计算各二级指标间的影响度、被影响度、中心度（）和原因度（）：，（）当原因度（）时，表示该二级指标对模型中其他二级指标影响作用较大，为原因因素；当原因度（）时，表示该二级指标受模型中其他二级指标影响作用较大，为结果因素。中心度（）表示在模型评价中的重要程度。）基于 修正指标权重。将 与 有机结合，引入综合影响度：（）（）（）式中，为法计算得到的原组合权重；为各指标得到的新组合权重。采集指标分值计算针对各项二级指标设计项采集指标，组成调查问卷，并运用标度法确定各采集指标权重。采集指标既包含单选、多选等形式的定性指标，也包含如生产设备数字化率等反映企业数字化转型能力水平的定量采集数据。定性指标的评分通过量化处理得到，分值区间为 分。定量数据可采用标准差标准化法，将采集实际数值使用 标准化为采集指标分值，分值区间为 分，公式为：（）（）成熟度等级测算制造企业在评价环节中通过填写调查问卷，完成数据采集，应用模糊综合评价法，基于最大隶属原则，由下一级指标成熟度分值及成熟度等级计算得出上一级指标成熟度分值及成熟度等级，最终得到本企业数字化转型能力成熟度评价的等级和分值。结语本文提出在统一的 集成化模型框架中，建立覆盖企业不同维度的、指导优化改进的数字化转型能力成熟度评价模型。根据评价应用场景灵活调整不同评价指标的组合和权重占比，满足不同领域制造企业的评价目标与要求，实现能力评估的量化、科学化和可操作化，为制造企业数字化转型能力评价提供了新的、实用性更强的解决方案。参考文献中国电子技术标准化研究院制造业数字化转型路线图（）：卡 耐 基 梅 隆 大 学 软 件工 程 研 究 所能 力 成 熟 度 模 型北京：电子工业出版社，阿里云研究中心 新一代数字化转型白皮书（）：美国工业互联网联盟工业数字化转型白皮书（）：？，数字化转型新型能力体系建设指南埃森哲（中国）有限公司，国家工业信息安全发展研究中心 埃森哲中国企业数字转型指数北京：国家工业信息安全发展研究中心，智能制造能力成熟度模型 ，：（）王至尧学习德国工业、中国智能制造讲座（连载一）新技术新工艺，（）：中国企业数字化发展报告网易云创大会，德勤管理咨询，第四范式 数字化转型新篇章：通往智能化的“道、法、术”世界人工智能大会，普华永道新形势下，企业如何进行数字化转型 ：邓生雄，杨廷玮泞，张昌福，等基于工业互联网平台的企业数字化规划及架构 新技术新工艺，（）：王瑞，董明，侯明制造型企业数字化成熟度评价模型及方法研究科技管理研究，（）：李志刚基于 法的烤烟上部叶评价标准研究湖南文理学院学报：自然科学版，（）：作者简介：李海若（），女，工程师，硕士，主要从事数字化转型、数字化能力评价与数字化技术研究等方面的工作。收稿日期：责任编辑郑练