军民融合创新示范园智能工厂规划与建设

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导读

INTRODUCTION

本文作者所在集团公司的军工企业坚持军民融合式发展，将军品研发的长期技术积累转化为民品产业化发展的内生动力和新动能。通过智能工厂的建设实现产品智能化制造，大力提高企业的生产工艺水平和生产能力，全面提升企业的核心竞争力。

本文针对集团公司军工板块的智能工厂建设项目，提出了军民融合智能工厂的总体框架及规划设计的思路，对于后续智能工厂的建设在军民融合创新示范园的推广应用具有一定的参考价值。

作者：武汉工控工业技术研究院有限公司 谌俊杰

1 智能工厂规划原则与关键阶段

1.1 智能工厂规划原则

军民融合创新示范园智能工厂在规划过程中遵循以下原则：

1）战略优先原则：优先满足军工企业的发展战略，并以核心业务为纽带，实现以“战略＋业务”为驱动的数字化规划。

2）适用性原则：充分考虑数字化现状、行业特点行业特点以及未来的发展需求等条件以及未来的发展需求等条件，提出具备可操作性、针对性强的规划方案，能够指导军工企业进行规划方案的最终实现。

3）集成性原则：重点考虑跨业务、跨部门和跨系统之间的集成，在信息化建设开始就贯穿“体系”的思想，从整体考虑，避免出现信息孤岛。

4）先进性原则：尽可能的引入先进的数字化技术，如工业4.0、大数据应用等技术，保证整体规划达到行业领先的水平。

5）高性价比原则：考虑未来的数字化投入，重点以整体拥有成本（TOC）为出发点，而非单一系统的初期购买成本。

1.2 智能工厂规划关键阶段

通过调研军民融合创新示范园各个工厂、各职能部门的业务职责、管理现状、业务流程、IT与自动化建设现状及未来需求等，提出智能工厂规划与建设方案。在规划过程中主要包括以下几个关键阶段：

1）智能工厂现状评估：针对军工企业的实际情况，结合企业智能工厂成熟度模型，对标行业或领域的标杆，形成业务与智能工厂融合、可量化评估、同类对比分析智能工厂成熟度模型，对智能工厂进行全面的评估。

2）智能工厂需求分析：在完成现状分析（智能工厂现状、业务体系现状）的基础上，根据发展战略、集团管控要求、产业特点、业务管理要求、上下游企业、用户要求、IT治理架构和智能工厂能力提升等多个角度，全面分析公司各方面的详细需求，并对需求进行分层、分级管理。

3）智能工厂总体框架设计：在完成需求分析的基础上，根据战略发展规划、业务需求和业务流程完成智能工厂总体框架的设计，主要涉及智能工厂战略与智能工厂目标（分为长远目标和短期目标），IT治理架构和智能工厂组织，应用系统的整体框架设计，IT应用系统集成方案/数据交换方案等。

4）应用平台与系统规划：完成智能工厂蓝图设计，对蓝图中的每一个子平台、子系统进行设计，包括子系统的设计框架、实现目标、主要功能、系统I/O、实施关键点等。

5）实施路线及投资预算：根据企业发展的瓶颈、存在的问题、企业的核心能力、系统对业务的重要性、系统的投资收益比，规划出系统详细的实施路线。同时根据IT战略、实施路线等，核算硬件投入、软件投入、维护投入等。

2 智能工厂评估与需求分析

2.1 智能工厂现状访谈及问卷调查

现状访谈主要是对营销、研发、产品、供应链、人力、财务、行政业务进行全面摸底，对智能工厂应用现状与需求进行全面调研，包括管理现状，业务运行情况。调研主要包含以下内容：企业在规划期间内的发展目标、指导方针和发展策略；企业组织机构图；企业KPI考核体系；企业现有的管理流程；企业管理特点及难点；相应的法规、规范等；先进的管理思想和标准信息系统原理、模型；以往的信息化规划；上级主管部门对信息化的要求；企业已经实施的信息系统的现状。整个调研过程将分为五大阶段：

第一阶段：访谈与调查问卷准备。搜集企业智能工厂建设相关材料，了解企业业务流程和管理特点，准备针对性的访谈与调查问卷，制定访谈与调查计划。

第二阶段：现场访谈。企业现场对各部门的负责人及关键用户进行访谈，充分了解公司智能工厂需求与应用现状等。

第三阶段：调查问卷发放。对关键业务部门发放智能工厂应用现状的调查问卷，并回收问卷。

第四阶段：结果整理。对调研结果进行搜集和整理，通过现场调研以及调研问卷全面了解各业务部门的管理现状、核心流程、智能工厂应用现状及评价、未来智能工厂的需求等。

第五阶段：结果确认。通过消化领导访谈及回收的调查问卷，分析访谈结果，对有异议的地方进行确认。

2.2 智能工厂现状评估

本阶段根据军工企业智能工厂成熟度模型，通过对智能工厂运行环境、智能工厂运维、各应用系统的功能、流程和数据，系统与系统之间的集成进行全面调研与评估，同时对企业的智能工厂绩效进行评估。

图1 智能工厂评估体系

评估方法主要采取：问卷调查与访谈相结合；实际操作与问卷相结合；分系统独立评估与集成评估相结合；定量评估与定性评估相结合的“四结合”工作方法进行。如图1所示，智能工厂评估体系，该评估体系是信息规划的核心方法之一，各部分的主要评估内容为：

1）运行环境评估：运行环境评估分为“硬环境”评估和“软环境”评估。硬环境的评估主要是支撑信息系统正常运行的硬件、网络及安全等硬件环境等；软环境评估主要包含领导意识（使用信息系统和参与核心需求规划讨论）、组织体系（主要关注IT部门的KPI的建立情况）、编码体系、员工培训、相关制度的制定等。

2）功能评估：评估各应用系统中相关功能实现情况及应用所覆盖部门；同时对通用体系应包含的基本功能是否在系统中实现进行评估。

3）业务流程评估：业务流程评估主要评估IT系统对企业核心业务的支撑情况，主要评估一方面管理流程是否已经灌输到IT系统中，另一方面发现还有哪些流程游离于IT系统之外，这些流程是否需要IT系统的支撑。

4）数据评估：评测的主要内容为各应用系统的静态数据、动态数据的完备及准确情况，同时评估能否及时形成相关的报表。

5）系统集成评估：主要评估不同应用系统之间的集成方式、集成效果及系统升级对集成的影响等。

6）IT运维评估：与IT部门本身业务流程管理评估，如需求管理、实施管理、升级维护管理等。

2.3 智能工厂需求分析

图2所示为智能工厂需求分析流程。通过对军工企业各层领导访谈、战略和管理模式的理解、行业及业务模式的分析调研、公司价值链的调研分析等制定出智能工厂需求以及管理改进。

图2 智能工厂需求分析流程

3 智能工厂框架与核心系统设计

3.1 智能工厂目标确定

智能工厂愿景目标的确定是进行智能工厂规划的核心和基点，如果目标不清晰，就很容易在实施的过程中反复，甚至迷失方向；如果目标定的过高，在实施的过程中就容易丧失信息；如果目标定的过低，就没有意义。因此，智能工厂目标的确定要结合企业发展的战略和业务重点，提出一个切实可行的适中目标，并且是在规划期内通过各方的努力是可达到的。智能工厂目标分为长远目标和近期目标。

军民融合智能工厂建设目标：实现财务、人力资源的集团化管理，构建端到端的营销服务敏捷化、研产协同一体化、高效灵活的供应链智能化、办公业务管理协同化、生产设备运营集成化的智能化工厂。

在智能工厂目标确定的基础上，要通过明确智能工厂的组织战略、投资战略、实施战略、集成战略和绩效战略等，确保目标的实现。

3.2 智能工厂总体框架设计

在智能工厂战略目标确定后，要规划出未来的智能工厂总体框图，该框图是企业战略与IT总体目标的支撑框架，通过该框图展示了未来的智能工厂建设蓝图，包含核心系统、应用层面以及系统逻辑关系，并为后续的分系统设计提供基础。

如图3所示，智能工厂总体框图，实现财务、人力资源的集团化管理，构建端到端的营销服务敏捷化、研产协同一体化、高效灵活的供应链智能化、办公业务管理协同化、生产设备运营集成化的智能化工厂。军民融合创新示范园搭建人力资源管理平台、决策支持平台、营销管理平台、研发工艺平台、供应链管理平台、业务协调平台、决策支持平台等七大平台全面建设智能工厂。

图3 智能工厂总体框图

3.3 核心系统设计

智能工厂总体框图确定后，会对未来公司将要实施的核心系统进行初步、整体、统一的设计，将包含应用系统、IT基础构架及信息安全等部分内容，其中每个应用系统将涵盖系统目标、系统功能设计、系统间I/O分析和系统实现的关键点。

核心系统设计是需求分析的具体落实，通过需求与系统的结合，未来通过相关系统的实施，将实现业务与IT的融合，在设计的过程中，将重点关注信息、功能与资源之间的结合。在实施方法上坚持总体规划，分步实施的原则，重点在系统选型时，选择能与业务集成的系统。

3.4 集成方案设计

信息孤岛是企业在建设智能工厂过程中经常遇到的问题，使企业的信息系统无法发挥更大的作用，甚至限制了企业的发展。结合军民融合示范园的发展需求，采用企业服务总线的集成模式。

如图4所示，ESB集成平台系统架构。通过ESB总线集成，实现减少集成架构中应用整合接口的数量和复杂程度；提供了新协议快速接入的能力，实现了高开放性、扩展性；解决集成服务管理问题，提供统一的接口管理平台。

3.5 IT基础架构与信息安全设计

根据未来信息系统的建设要求，设计未来与之匹配的IT基础架构与信息安全框架的建设蓝图。

图4 ESB集成平台系统架构

IT基础架构与两大保障体系：为了确保信息化战略目标的实现，需要建立一个IT基础架构与两大保障（IT治理体系、信息安全体系）来为军工企业的信息化工作护驾保航。

IT基础架构包括：外部广域网接入管理、内部局域网与交换管理、数据中心基础设施（服务器）管理、智能楼宇及通讯设施管理。

信息安全框架包括：物理安全管理、网络安全管理、主机安全管理、应用安全管理、数据安全管理。

4 智能工厂实施方案设计

在实施规划上，将未来要实施的内容划分为一个个具体的项目，并对项目按照类别进行分类（如可划分为基础构架类、应用系统类、研发工具类、基础建设类、条件保障类等）。并针对每个项目将从项目利益、项目所需资源与能力、项目风险和项目之间的依赖关系等4个方面进行综合分析确定项目优先级，四项指标重点考虑的内容如图5所示。

图5 智能工厂项目优先级分析模型

具体项目评分时将以效益和风险两大体系的指标来进行综合评估，在评估时根据权重进行排序，最终根据综合的情况，确定项目实施的优先级。如图6所示，其中每个小圆点代表一个项目，不同颜色的代表不同的项目类型。

图6 项目优先顺序分析

通过分析不难将项目分解为高收益低风险、中收益低风险、高收益中风险、高收益高风险、中收益中风险、低收益低风险、低收益中风险、中收益高风险、低收益高风险等九类项目，未来考虑实施时：首先，优先实施高收益低风险、中收益低风险、高收益中风险的项目，如A22、B2等项目；其次，将智能工厂关注的重点放到风险比较大，但收益也比较大的项目上，如A24、A31等项目；然后，在具体的实施过程中，考虑到人员及资金配比的均衡性，每年均有一个侧重点。最后，形成最终实施的项目甘特图，如图7所示。

图7 项目实施甘特图

注：表格中每年度分为1、2、3、4季度。表示项目一期；表示项目二期；表示项目三期；表示深化应用项目。在整体费用预算方面，将综合考虑公司IT战略、实施路线等因素，结合相关系统的价格范围，核算每年的硬件投入、软件投入、维护投入等，核算出详细的IT投资预算。

5 结语

智能工厂建设已成为推进军民融合、寓军于民的重要着力点。本文分享了作者所在集团公司军工板块的军民融合创新示范园智能工厂规划与建设的实践经验，并提出了规划与建设思路，详细阐述了规划设计的原则及关键阶段。智能工厂现状“四结合”评估方法、智能工厂建设的总体框架及系统项目优先顺序分析方法对军民融合智能工厂的规划、设计、建设及推广具有一定的参考价值。

原文刊载于《制造业自动化》2023年5月 作者：武汉工控工业技术研究院有限公司 谌俊杰