工业互联网成熟度评估模型

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，目前德国工业平台已有多个应用案例，

4.0140美国有接近个应用案例，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nc50部署、产品服务价值化等领域与此同时，我国产业界也加快了面向各类场景的工业互联网应用探索年，工信部相关部门组织实施了个工业互联网试点示范项目，联盟也评选出了首批202210An12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，德国构建了工业成熟度评级模型，但因两国发展基础不同，

4.0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联盟作为推进我国工业互联网政产All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翼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非为了创造一套复杂的理论，而是希翼以提供互联网服务的方式为企业提供一个链上下游:客户需求数据了有效协同企业的及时数据共享与数据库反馈协作图生产智能管理能力等级12

（10）数据分析利用供应链优化供应链优化是指对供应链上游物料流转数据、供应链下游客户需求数据（包括个性化需求）进行采集和分析，并将分析结果及时反馈给供应链上游企业，实现供应链上下游数据共享和反馈协作能力等级如下」LI L2L3L45尚未;机开始规划,已经采集1整对采集数据进行员理基于数据分析结果实现划尝试建K供合了上游物和分析，使得企业部物了生产与供应计划无缝应链上才下斗流转数据料供应管理实体对接，实现了企业的及游数据才库市】下游客现时数有效协同与上游据共r户需二求数据享与反馈协作图供应链优化能力等级13（）数据分析利用网络化协同（离散）11网络化协同是指基于网络协同平台，将定单信息、设计任务、创造任务等分配给不同地域、尚未之间、不同工厂之间、不同工厂之间实企业间实现了跨不同规模的企业，将社会分散的资源、创造能力在网络平台进行集聚共享，形成网络化协同的组织模式能力等级如下:LI L2L3L4L5尚未规开始规企业内部不同部门企业内部不同部门之企业内部与外部设计和创造设计和创造计和创金实现间实现了本地协同现了跨区域的网络化区域的网络化设图网络化协同能力等级14

（12）数据分析利用能耗与安全管理优化（流程）能耗与安全管理优化是指通过现场各种仪器仪表、传感器等采集和上传能耗数据、环境数据等，然后基于大量实时和历史数据的分析优化能耗效率、降低安全生产事故概率能力等级如下L1L2L3L4L5尚未规于数据挖开始规划，采］了恰够通过现场各种基:于统一平台整基划集一反馈结果少量能耗检测数仪表或者传感器，，是早了实时和历史掘息化能耗和据、环境数据集绝大部份能耗数环据，对数据进行彳5数据、境数据处理和女•析安全管理图能耗与安全管理优化能力等级15

（13）数据分析利用服务化延伸服务化延伸主要指通过自建或者利用第三方统一云平台，整合企业设备、产线、生产、经营、产品以及企业内外部价值链上各类数据，并基于大数据建模分析提供数据增值服务，如产品远程运维等，且正在形成或者已经按照一定的商业模式来经营能力等级如下L1L2L3L4L5尚未规开始规又当成商业■企业内部数据构建I企业内部和外部数已，构划划,尚未了，且开始对统一的工业数据平建了统一的工业模式罟实现台生收益据,并基于数据分析数平台，并基于数据产;分才挖掘提供新型工业反析挖掘提供新型工服务用服务业应用图服务化延伸能力等级16

（二）评估模型的指标体系、具体指标1坚持易评估可量化的构建原则为便于工业互联网成熟度评估体系的快速应用推广，在选择评估指标时既要避免指标信息遗漏，又不能过于繁琐，需要从广度和深度两方面进行平衡工业互联网成熟度模型采用三层指标评估体系，大核心要素、个核心能力分别作为一级指标、二级指标313三级指标充分考虑了评估的简单易行，力求突出重点，从近百个评估指标中分别选取了个和个，2823形成为了离散行业和流程行业的评估指标体系离散行业包括个一级指标、个二级指标、个三级指标（如图表所示）3112817图离散行业工业互联网成熟度评估指标体系17流程行业包括个一级指标、个二级指标、个三级指标（如图表所示）3102318图流程行业工业互联网成熟度评估指标体系18在互联互通要素中，主要评估机床设备、工艺装置、工业机器人、传感设备、智能产线等生产要素的联网能力及网络、信息和安全基础设施建设水平在综合集成要素中，主要评估企业从现场层、车间层到企业层的纵向集成能力，企业和供应链上下游协同的横向集成水平，以及基于产品全生命周期、工艺和产线等模型的构建的端到端集成能力MBE在数据分析利用要素中，主要评估企业的数据库、知识库建设情况，以及企业基于数据建模、分析和挖掘是否形成为了自反馈、自优化、自决策的机制，是否衍生出了创新的业务模式、权重设置2权重设置将直接影响企业的评估结果，在整套评估体系中至关重要本模型主要结合专家法、问卷调查法和试评估结果反向调整法（如图表所示），确定了一级和二级指标的权重首先，在评估指标19体系制定初期，在联盟内部和全社会广泛征集业界专家和企业意见；然后，在线上试评估过程中，设置开放题，邀请应答企业选择其认为最重要的个指标并进行排序最后，结合采集上来的问卷结果5对权重进行调整，主要是为了避免浮现少数指标分值很高而决定整体评估结果的情况专家意见征集确定一级指在线评估问卷调标、二级指标、三级指标评估结果反向调权重值整图权重设置的思路和修正方法19根据专家和企业意见的反馈统计，各三级指标重要性被排在前名的次数相当说明整体而言，各三5级指标的重要性并无明显差异，即权重配置基本相同，因此本模型对各二级指标下三级指标的权重采取了均值处理经过三轮修正，确定一级指标和二级指标的权重值如下一级指标;又重二级指标离散型企业权重流程型企业权重互联互通

0.35智能设备联网

0.32智能设备联网

0.40信息网络设施信息网络设施

0.

480.

600.20生产资源连接综合集成,33横向集成

0.28横向集成

0.32纵向集成纵向集成

0.

480.50端到端集成端到端集成

0.

240.18数据分析

0.32运营智能决策

0.20运营智能决策

0.20利用产品生命周期优（.30生产智能管理

0.30化供应链优化供应，建优化

0.

250.24网络化协同

0.5能与安全管理优

0.16化服务化延伸

0.10服务化延伸

0.10图二级指标和三级指标的权重设置20

三、工业互联网成熟度评估模型的应用和试评估

（一）应用方法、指标量化采集1依照评估指标体系，本模型设置了对应的评估问卷，问卷题目包括定量和定性两种，定量指标可以直接采集数值对应不同分值，定性指标通过对不同发展程度给出阶段性描述，然后根据企业具体实践情况对应不同分值定量题均设置个层级，定性题设置个层级，设置方法主要依据上文中关键能力的53-5能力等级每一个层级对应一定的分值，以下各举一例（如图表所示）21打分原三级指标指标量化采集则分20生产设备联网

2.21%-40%40分

3.41%-60%60分（定量指标）

4.61%-80%80分

5.81%-100%100分

1.0-20%1・来实现2企业或者集团内不同部分门在产品设计阶段实现了本地协同分40协同设计企业或者集团内在产品设计阶段基于统一的研发资源3分（定性指70集成共享平台实现了跨区域协同.企业或者集成内部与外部企业之间基于统一的研发资4分100源集成共享平台实现了跨区域访同图定量指标和定性指标的量化采集及打分原则

21、实时结果计算2各选项均对应份内的不同分值，而且是分值越高越好，因此不需要对指标进行无量纲化处理，可100直接应用如下公式中的加权平均模型来计算具体的评价得分情况、对应星级评定3评估问卷中每道题的选项设置均依照梯次递进的思路，一定程度上反映了企业工业互联网建设的过程该模型可以对一级指标和二级指标中的单项能力进行评估，也可以对总体能力进行评估，最终评估结果采取星级制一级指标和二级指标的单项能力评估分值和星级对应原则如下星星星星遑1234一级/二级指标（-20分21*40分41-50分61-80分81-10）分能力图单项能力评估分值和星级对应原则22总体能力评估分值和星级对应时不仅要求总体分值达标，也对单项能力分值设置了门坎，避免了单项能力过于薄弱而总分达标的企业获取较高星级的情况，如果总体分值达标，但某一单项能力分值未达标，则做降级处理，如企业总体分值达到了星，但其中一个A3单项能力低于分，则只能评定星对应原则如下3521112星3星4J良5星综总体分值0-20分21〜40分41-6061-80分81-100分分合互联互通能力分值10分30分〉50分70分分30I综合集成能力分值分分分能105070数据分析利用能力分10305070力值图总体能力评估分值和星级对应原则23

（二）试评估结果分析为了保证该评估模型的合用性和科学性，联盟上线了在线评估调查问卷简版，并邀请联盟成员结合自身实际情况进行问卷填写，并反馈对问卷的意见和建议历时周，联盟共收到了有效2问卷份，其中包括离散型创造企业个，流程型创造企业个，虽然样本数量有限，但也一定221210程度上代表了当前工业互联网的建设水平和发展特点，能够为企业、研究机构、政府部门等提供一定的参考、工业互联网成熟度总体能力水平1基于本成熟度评估模型，份有效样本中，星企业家，星企业家，星企业家，星221125394企业家，星企业家，其中有家企业因单项能力弱被降级（如图表所651424示）•

60.

975.5•・

47.5•

63.

791.3•

12.0•―»

65.8•

63.

028.5•

78.3*

64.6353••

60.

559.6•

59.4•

52.5•

32.7•

33.7•

59.9•

57.8•

71.4••

42.9家星家星家星家星家图工业互联24＜11202540394631网成熟度总体能力试评估结果以上评估结果显示现阶段我国工业互联网成熟度水平呈现如下特点图工业互联网成熟度总体能力星级分布25的企业工业互联网建设尚未启动，设备和系统孤岛问题明显，数据采集工作尚

4.5%未起步，数据价值意识薄弱的企业工业互联网建设刚刚开始，互联互通基础设施具备一定基础，系统集成

22.7%工作覆盖部份环节，数据采集和分析尚处于探索阶段的企业工业互联网建设逐步推进，互联互通能力不断提升，纵向集成基本完成，端到端

40.9%集成和横向集成具备一定基础，数据采集工作已经启动的企业工业互联网建设比较完善，基础设施互联互通和系统集成度较高，数据流已经基

27.3%本贯通，对新型工业网络、云计算、大数据等新技术的应用比较广泛,数据价值挖掘意识较强的企业工业互联网建设水平率先，基础设施互联互通和系统集成度高，企业内部数据流和

4.5%供应链上下游价值流已经全线打通，新技术应用比较成熟，数据价值挖掘比较充分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非一蹴而就的，当前的版本主要是结合现阶段工业互联网发

1.0展的特点和先进实践而得出的，将来还有持续发展、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，不断更替或者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，也能匡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、三大核心要素1遵循《工业互联网体系架构（版本）》的主体思路工业互联网的核心是基于全面互联而形成数

1.0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、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非简单割裂的关系，而是环环相扣、互相贯通，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大核心要素归纳为互联互通、综合集3成、数据分析利用（如图表所示）互联互通是指企业内部或者企业内外部之间的人与人、人与机1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者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，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图工业互联网成熟度评估三大核心要素

1、两大目标对象2本评估模型主要面向离散型和流程型创造企业，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、十三个关键能力和能力等级3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，本模型提取了个关键能力，其中面向离散行业的有个,1311面向流程行业的有个（如图表所示）102离个关键能力三大核心要个关键能力流11310散索程型服务化延伸数居分析利服多,化延伸型网络化协同制8供应链优化制J造供应链优化能耗与安:金管理造优化产生命周期优化生产智能管理运营智能决策运营智育决策2端到端集成经三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工业互联网成熟度评估的关键能力2参照理论思路在附件中有详细介绍,本模型对个关键能力分别给出了相应CMM213的能力等级，等级越高，表示能力越强互联互通要素智能设备联网1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间层、企业层管理系统或监控系统能力等级如下:数字化设备处I//1字化设备处数字化设备开始大部份数字化数字化设备联L1I L2L3L4L5于孤立状态，仅于联网改造的进入规模化联网殳备实现了联网建设或者改造有不到的列级阶段，建设或者改造，网建设或者改基本完成，全20%设备实现了数的设备的设冬造，较大规模面实现了生产21%〜4041%〜60%据信息采集与实现了数据信实现了数据信息实现了数据信现场数据信息图智能设备联网能力等级3互联互通要素信息网络设施2信息网络设施是指企业通过全面的网络和网络涉及现场总线、工业以太网、无IT OT线网等建设、灵便的信息系统架构以及完善的信息安全机制建立等为创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规划或者开始初级建设阶段，实现了一定大部份办公和生信息网络设施建设期，尚部份办公和生产规模的网络产区域实现了网全面建成，信息未构建信息区域实现了网络设施覆盖和终设施覆盖和信系统云端统一网络设施和覆盖和信息交信息交互，有息系统统一架构，部署芫成，已通信息安全机互，无安全管理安全管理和管理手段和灾备过信息安全认制机制防范机制措施全正图信息网络设施能力等级4（）互联互通要素生产资源连接（离散）3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、挪移交互界面、互联网、（增AR强现实）与（虚拟现实）技术等手段实现互连接、互感知、互操作能力等VR级如下LI L2L3L4L5人机之间、人机之间利人对机器实利用手机和和技术用机padAR VR器之间用电脑连现了分布式挪移端作为人机于生产过程人机没有信息接、机器之监控，机器交互界面，机器交互，机器之间交换和通间有总线连之间有工业可以直接连上互可通过网络服务讯接以太网接口联网互相访问图生产资源连接能力等级5（）综合集成横向集成4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LI L2L3L4L5企业与产业链:企业与产业1走于统一的数据走于人工拷有于http调用、；ava上下游没有数链上下游数处理平台进行贝、邮件等远程调用或京:日fj i实据共享与夕:互据共享上信时共享与交互交方式进行web services今协作次数常数协作互协据共享方式进行数据共作非常有限与交互协作享与交互协作图横向集成能力等级6（）综合集成纵向集成5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（如研发和创造环节的集成）能力等级如下:LI L2L3L4L5设备层、车企业内部各基于人工拷睬用文件传输、共采用统一数据模间层和企业房级之间数贝、邮件等享数据库、数据接型框架构建企业管理层之间据传输和共方式进行日匚、消息队列等方吸共享服务平台无数据传输享程度非往往数据传输式进行自动数据和共享有限和共享传输和共享图纵向集成7能力等级

（6）综合集成端到端集成端对端集成是指贯通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尚未开以为核三维数字化模型模型可以模型以及关数展基于心的产品和三经贯通MBD MBDMBD于整个在产品创造环据在企业内能够照技术工艺设计工产品数字化创造节顺畅流通用畅流通、MBD可直接重的产品作处于试点过程中，并开始直接重用，实现月，支撑企业实现跨定义工或者局部应月构建先进制基于模型的制供应链的产品生命作阶段造体系造（）周期的业务MBE MBMMBE图端到端集成能力等级（离散）8流程行业能力等级如下:L1L2L3L4L5尚未规划开始规划，尚开始尝试建立工厂、生产车在拟企业中未建立模型库工厂、生产车间、生产单元、建立起了各层间、生产单元、工作站和生产次仿真的信息工作站和生产装置等多个交互，并能和装置等多个层层次的仿真模现实场景进行次的仿真模型型基本建立完实时映射成图端到端集成能力等级（流程）9

（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匡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LI L2L3L4L5尚未规开始规建立了决策支持系建立了决策支持系统，建立了基于的Web划戈尚未统的基础关键数据在模型和知识管理的智能决策支持系lb建立决策库，即用于检索问基础上，增加了专家系统，充分调用企业支持模型题可能解决方案的统，数据挖掘技术、知内部、外部的数据库和知识模型库和知识库识发现技术资源，辅助决策图运营智能决策能力等级10

（8）数据分析利用产品生命周期优化（离散）产品全生命周期优化是指从客户对产品的需求开始，从产品设计到产品淘汰报废的全部生命历程中，企业通过各环节数据的采集、分析、建模、仿真、反馈等预测产品生产可行性、实时跟踪产品质量、有效进行产品功能和性能创新能力等级如下L1I L2],3L4L5开始规至尚未规圭于数据反馈结果立了产品设计、:才时数据进行处理和分3,尝试原才划划殳计阶段进行产料、生产、在析制品,实现可溯的产品在21建立产品优化，进行从设计1和产品服务方维护母系，实现后端数据目全生命周;到生产可行性的预数据的一体化数据向前端数据的及时反期数据库库馈和优化图产品生命周期优化能力等级11

（9）数据分析利用生产智能管理（流程）生产智能管理是指在产品工艺设计、原料生产转化、生产装置运行的过程中，企业通过各环节数据的采集、分析、建模、仿真、反馈等预测加工工艺的可行性、实时监控与追溯生产过程、实现异常工况提前诊断与自愈控制能力等级如下:LI L2L3L4L5尚未规开始规已经采集整合对采集数据进行处理」于数据分析结果实现尝试了一二游物料流和分析，使得企业内了生产与供应计划的无划划,建立供应转数据和下游部物料供应管理实现整对接，实现了与上游。