机械设备制造业制造成熟度评价指南.doc
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机械设备制造业产品制造成熟度评价指南
1范围
本文件规定了机械设备制造业的产品制造成熟度分级、评价方法和评价程序。
本文件适用于机械设备制造成熟度评价。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GJB3363生产性分析
GJB7688装备技术成熟度等级划分及定义
GJB8345装备制造成熟度等级划分及定级
GJB8346装备制造成熟度评价程序
3术语和定义
GJB3363、GJB8345、GJB7688和GJB8346界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
机械产品制造成熟度manufacturingreadinessformechanicalproduct
机械产品制造（生产）能力满足预期生产目标的程度。
3.2
制造成熟度级别manufacturingreadinesslevels（MRL）
衡量机械产品制造成熟度的尺度。
3.3
制造成熟度评价manufacturingreadinessevaluation
对机械产品或零部件、组件、制造工艺运用制造成熟度等级定义进行的结构性评估。
3.4
技术成熟度technologyreadiness
技术满足预期的产品应用目标的程度。
3.5
技术成熟度级别technologyreadinesslevels（TRL）
衡量机械产品技术成熟程度的尺度。
3.6
制造性manufacturability
机械产品设计周期中考虑的一个特性，集中表现在过程能力、机床柔性或设施柔性，以及在所要求的成本和质量水平条件下一致性地生产的整体能力。
3.7
生产性producibility
机械产品设计和生产规划若干特征或要素的综合，它能使设计的产品在符合质量和性能要求的前提下，按规定的产量，经过一系列权衡，以尽可能少的费用和最短的时间制造出来。
3.8
关键制造要素criticalmanufacturingelement（CME）
在机械产品性能、制造成本和进度上对系统研制与生产造成潜在重大风险的子系统、部组件，以及总装、测试和部组件装配等关键过程。
3.9
实验室环境laboratoryenvironment
验证机械产品规定功能和性能的基本原理时的试验环境，该环境不能代表该产品在实际使用中遇到的真实环境。
3.10
生产相关环境productionrelevantenvironment
模拟部分实际生产要素（如工艺、工装、设备、设施和人员等）的环境，用于验证工程研制所需试验样件数量、制造进度、质量和费用要求。
3.11
生产典型环境productionrepresentativeenvironment
采用主要实际生产要素（如工艺、工装、设备、设施和人员等）的环境，用于生产工程研制所需的试验条件。
3.12
试生产环境pilotlineenvironment
采用全部实际生产要素（如工艺、工装、设备、设施和人员等）用于生产小批量试制产品的生产条件。
而验证小批量生产产品数量、制造进度、质量和费用要求。
3.13
原理样机breadboard
在低逼真度的实验室环境下验证技术原理、主要功能和性能是否满足技术开发要求而研制的试验样机。
3.14
示样机brassboard
在中逼真度的模拟使用环境下用于验证研制产品的技术性能和功能是否满足技术开发要求的试验样机。
3.15
工程样机engineeringprototype
在高逼真度的典型使用环境下用于验证研制产品的技术性能和功能以及质量等是否满足要求的试验样机。
4机械设备制造成熟度风险要素
按照机械产品全生命周期制造风险发生的领域，制造成熟度风险要素分成10个大类，23个小类，相应说明见表1。
表1机械设备制造成熟度风险要素
大类
小类
小类说明
A－工业基础与制造技术体系
A.1－工业基础
整个产业的制造资源配置、总体水平及其对机械设备产品制造的支撑。
分析支撑产品全生命周期所需的国家工业基础能力，确保减少供应风险
A.2－制造技术体系
整个产业的制造技术体系、总体水平及其对机械设备产品制造的支撑。
分析支撑产品全生命周期所需的国家制造技术能力，确保减少制造技术开发风险
表1（续）
大类
小类
小类说明
B－设计
B.1－生产性
在符合性能要求和质量前提下，低成本高效生产的设计与生产规划的综合特征
B.2－设计成熟度
设计工作进展和完成的程度，涉及设计的详细程度、稳定性以及产品数据的完备性
C－技术成熟度
C.1－技术成熟度
技术满足产品预期应用目标的程度
D－工艺
D.1－工艺建模仿真
指工艺流程，产品加工、装配的建模仿真，工艺包括制造过程、检验检测过程
D.2－工艺成熟度
指工艺验证充分性和工序能力
D.3－合格率与生产率
指合格率与生产率的目标、达标情况和提升工作
E－物料
E.1－物料成熟度
指物料特性满足产品生产要求的程度。
即物料的产品定义完备性及使用验证充分性。
物料可以是原材料、半成品、零部组件、装置、分系统
E.2－物料可获取性
物料获取（外购、或外包、自制）满足产品制造和产量的用量及采购准备要求的程度
E.3－供应链管理
物料供应链的完整性和各级供方供货的稳定性。
即指需求预测、建立配套清单、签订协议、供货监控等
E.4－特殊物料的处理
指特殊物料的识别、处理程序验证、问题解决、加工、保存和管理。
特殊物料指危险物料、保密物料，以及对保存期、仓储环境等有特殊要求的物料。
F－设备设施
F.1－制造设备
指工艺装备、专用试验与检测设备的研制及维护修理，分析关键制造设备（制造、供应商、售后维护）的能力与潜在能力
F.2－生产设施
产品生产所需的生产设施的准备、使用验证、维护
G－制造人员
G.1－制造人员
指制造人员（包括工程技术人员和生产工人）的数量满足情况和技能发展
H－制造管理
H.1－制造计划与进度安排
对制造计划与制造进度的控制
H.2－物料准备计划
对物料的计划、跟踪、收发、存储、使用等各方面的监督与管理和呆滞料的预防处理工作
I－质量管理
I.1－过程质量管理
对物料入仓后到成品入库前各阶段的生产活动的品质控制
I.2－产品质量管理管理
为生产合格产品和提供顾客满意的服务和减少无效劳动而进行的控制
I.3－供应商产品质量/质量管理
解决供应链上最主要的综合风险因素
J－成本与资金
J.1－成本模型
通过对成本项目的细化分析及成本影响动因的确定，结合实际设定细化的成本基准模型
J.2－成本分析
指制造成本分析和成本缩减工作的实施对成本水平与构成的变动情况，系统研究影响成本升降的各因素及其变动的原因，寻找降低成本的途径的分析
J.3－制造投资预算
对企业的固定资产的购置、扩建、改造、更新等编制的预算
5机械产品制造成熟度分级、技术要求和基本条件
5.1机械产品制造成熟度共分为十个级别，各级别的技术要求、工作内容和相应的基本条件见表2。
表2机械产品制造成熟度分级、技术要求、工作内容和基本条件
制造成熟度级别
（级）
技术要求
工作内容
基本条件
1
明确制造需求
制造成熟度的初始级别，针对制造能力，开展基础性研究。
根据需求，开展各项技术调研工作，完成制造需求说明。
2
明确制造概念
制造基本需求原理被用于
定义制造概念，并开始进行广泛应用性研究。
按照需求说明，开展技术性研究工作，确定制造概念方案；
识别其中的新材料、新工艺并明确其实现途径。
3
论证制造概念方案可行性
开展先期制造技术研究和开发，并通过分析建模、仿真或实验进行基本制造概念验证。
确定顶层工艺策划；
初步论证影响生产性的关键工艺和关键物料；
通过分析或实验基本确认了制造概念方案。
4
在实验室环境下完成技术样机制造
初步制造方案、制造工艺在实验室中得到验证、评价和确认。
完成对设计方案的生产性初步评价；
初步论证关健、重要特性以及与之相关的工艺、制造设备、生产设施、人员技能等要求；
确定初步制造方案
完成关键工艺调研和评估，细化工艺流程，识别流程变量；
初步确立成本目标并明确影响因素；
初步评估制造风险并制定风险应对初步计划；
技术成熟度：
技术原理样机通过试验环境验证；
提出制造技术开发需求计划。
5
在生产相关环境下完成单机样机制造
进行制造工艺技术开发，确
认关键技术和关键部件，制造方案在生产相关环境得到了初步验证。
初步评价工业基础能力，识别可能的配套厂家；
评估设计方案，完善关健、重要特性论证，识别关健件，并开展相应的生产性初步评价；
初步论证工序能力要求；
通过单机样机在生产相关环境下的制造，验证关键工艺、物料、制造设备、生产设施、人员技能并提出开发需求；
建立成本模型框架；
评估制造风险并完善风险缓解计划；
技术成熟度：
演示样机通过模拟使用环境验证。
6
在生产相关环境下完成系统样机制造
完成初始制造工艺方法开发，关键制造工艺用于分系
统或系统，生产制造方案在系统样机生产相关环境得到了应用。
完成转工程研制所需的工业基础能力评价；
完成关健件和关键技术的生产性评价；
评估生产相关环境下的合格率与生产率，符合设计要求，完善工序能力要求论证；
通过系统样机在生产相关环境下的制造，验证关键工艺、物料、制造设备、生产设施、人员技能等生产要素并提出进一步开发需求；
分析制造成本因素；
识别生产周期长的物料；
完善制造风险评估和风险缓解计划；
技术成熟度：
系统级样机通过模拟使用环境验证。
表2（续）
制造成熟度级别
（级）
技术要求
工作内容
基本条件
7
在生产典型环境下完成系统工程样机制造
制造工艺方案和方法在生产典型环境下的工程样机制造中得到验证和全面应用。
完成生产性评估工作，基本完成详细设计；
评估生产典型环境下的合格率与生产率，持续完善工序能力要求论证；
通过系统在生产典型环境下的工程样机制造，验证工艺；
已批准试生产所用的物料技术条件（产品规范）；
启动生产用工装和专用试验检测设备的研制；
完善成本模型到系统级，初步开展成本降低工作；
完成关键配套厂家的供应能力和质量管理体系评价；
针对生产周期长的物料，制定合理的采购计划；
确定初步的生产计划和质量目标；
细化制造风险评估和风险环节计划；
技术成熟度：
系统级工程样机通过典型使用环境验证。
8
完成试生产，生产能力得到验证
制造工艺可控，具备产品小
批量生产能力。
完成转小批量生产所需的工业基础能力评价；
完成全部详细设计且设计更改相对稳定，对小批量生产影响小；
制造过程受控，工序能力指数达标；
通过试生产，验证工艺、物料、制造设备、生产设施、人员技能，满足小批量生产要求；
完成生产用工装和专用试验检测设备的研制；
评审生产准备符合小批量生产需求；
根据试生产结果，完善合格率与生产率要求、成本模型；
完成配套产品的首件鉴定和质量检验；
建立满足小批量生产的供应链；
确认对小批量生产无重大风险；
技术成熟度：
系统级工程样机通过典型使用环境或者系统级产品通过测试和鉴定试验。
9
完成小批量生产，具备批量生产或稳定生产的能力
设计稳定，小批量生产质量可控，制造工艺得到实际验证，通过生产定型。
设计稳定已固化，并通过使用考核；
制造工艺稳定、受控并固化，合格率与生产率达标；
物料、制造设备、生产设施、制造人员达到预定目标并满足大批量生产或稳定生产需求；
根据小批量生产数据积累，完善成本模型，持续开展成本降低工作；
确认对大批量生产或稳定生产无重大风险，具备大批量生产能力；
技术成熟度：
系统级产品通过测试和鉴定试验或者系统级产品通过执行任务得到验证。
10
实施精益生产，完成大批量生产验证
制造成熟度的最高等级，大批量生产质量稳定可靠，精益生产正在实施。
产品满足性能要求及改进升级等需求；
制造工艺稳定、受控，能力达到要求的质量水平，合格率与生产率达标；
物料、制造设备、生产设施、制造人员符合大批量生产或稳定生产要求；
成本满足目标要求；
开展持续改进工作，建立精益生产体系并实施；
技术成熟度：
系统级产品通过使用反馈得到验证。
5.2根据制造成熟度级别，设置各级别需具备的条件作为分级的依据，各级制造成熟度应达到的基本条件分别见表3～表12。
表31级制造成熟度条件
序号
1级制造成熟度
大类
小类
基本条件
1
A－工业基础与制造技术体系
A.1－工业基础
识别当前工业基础能力的国际趋势
2
A－工业基础与制造技术体系
A.2－制造技术体系
识别制造科学技术的国际趋势（即概念、能力）
3
B－设计
B.1－设计生产性
提出技术变量和可生产性之间的因果关系假设
4
B－设计
B.2－设计成熟度
识别当前的能力不足和差距
5
C－技术成熟度
C.1－技术成熟度
识别或发现制造的基本原理
6
D－工艺
D.1－工艺建模仿真
识别支持制造和质量活动的建模和仿真方法/工具
7
D－工艺
D.2－工艺成熟度
提出关于过程变量与过程稳定性和可重复性之间的因果关系假设
8
D－工艺
D.3－合格率与生产率
提出关于未来制造合格率和生产率的假设
9
E－物料
E.1－物料成熟度
对新材料的性能和特性进行调查，识别出需要进一步研究物料（可包括可制造性、质量等）
10
E－物料
E.2－物料可获取性
已经在广泛的范围内（甚至全球范围）调查并确定了物料的可用性，并对物料可能会出现过时、造源萎缩和材料短缺的趋势进行了研究
11
E－物料
E.3－供应链管理
已经在广泛的范围内（甚至全球范围）调查并确定了关键、新物料供应链的能力和产能的趋势
12
E－物料
E.4－特殊物料的处理
特殊物料已被识别，了解其安全处理程序
13
F－设备设施
F.1－制造设备
开展先进（适用）的制造设备、工具、测试和检验设备调查
14
F－设备设施
F.2－生产设施
已对现有设施的能力和潜在能力进行了调查
15
G－制造人员
G.1－制造人员
对支持制造和技术的制造技能开展调查
16
H－制造管理
H.1－制造计划与进度安排
生产管理需要考虑的事项进行调查，将其包括在早期的计划活动
17
H－制造管理
H.2－物料准备计划
需要调查材料规划的先进性
18
I－质量管理
I.1－过程质量管理
质量管理需要考虑的事项进行调查，并将其包括在早期的计划活动中
19
I－质量管理
I.2－产品质量管理
调查计量的现状水平
20
I－质量管理
I.2－产品质量管理
提出了关于技术参数和质量之间因果关系的假设
21
I－质量管理
I.3－供应商产品质量/质量管理
调查供应商产品质量和质量管理系统的现状
22
J－成本与资金
J.1－产品成本知识/成本建模
评估技术应用对企业制造成本的影响（涉及到加价或降价）
23
J－成本与资金
J.2－成本分析
确定初始制造成本和质量成本
24
J－成本与资金
J.3－制造投资预算
制定潜在的制造投资策略
表42级制造成熟度条件
序号
2级制造成熟度
大类
小类
基本条件
1
A－工业基础与制造技术体系
A.1－工业基础
识别潜在的工业基础能力差距
2
A－工业基础与制造技术体系
A.2－制造技术体系
识别潜在的制造科学和技术差距
3
B－设计
B.1－设计生产性
开展技术变量和可生产性之间因果关系假设的研究，识别对可生产性有潜在影响的要素（即材料、工艺、能力、限制）
4
B－设计
B.2－设计成熟度
分析评估解决制造能力差距的潜在解决方案的可行性
5
C－技术成熟度
C.1－技术成熟度
提出将基本原理应用于系统中的思想
6
D－工艺
D.1－工艺建模仿真
如果适用，开发初步的仿真和模型
7
D－工艺
D.2－工艺成熟度
研究并验证过程变量与过程稳定性和重复性之间的因果关系，并识别初始工艺方法
8
D－工艺
D.3－合格率与生产率
研究检验有关合格率与生产率的假设
9
E－物料
E.1－物料成熟度
新材料性能对设计、应用、可制造性和质量的潜在影响已根据研究进行了预测
10
E－物料
E.2－物料可获取性
评估物料的可获取性
11
E－物料
E.3－供应链管理
已确定供应链的能力和潜在能力与要求之间的差距
12
E－物料
E.4－特殊物料的处理
初步评价物料的潜在强制性要求和特殊处理重点关注事项
13
E－物料
E.4－特殊物料的处理
识别经过特殊处理的原材料和部件，并对其潜在的法律法规要求进行评估
14
F－设备设施
F.1－制造设备
确定了潜在的生产设备、工具、技术培训、系统和工业工程需求
15
F－设备设施
F.2－生产设施
确定了对设施的能力和潜在能力要求
16
G－制造人员
G.1－制造人员
评估支持制造和技术的制造技能
17
H－制造管理
H.1－制造计划与进度安排
对生产管理的需求进行评估、分析和验证
18
H－制造管理
H.2－物料准备计划
评估潜在材料和部件的初始可用性、交货期、处理和存储要求
19
I－质量管理
I.1－过程质量管理
对质量管理的需求进行评估、分析和验证
20
I－质量管理
I.2－产品质量管理
研究及检验技术参数与质量之间因果关系的假设
表4（续）
序号
2级制造成熟度
大类
小类
基本条件
21
I－质量管理
I.2－产品质量管理
确定对质量有潜在影响的要素（如材料、过程、能力、限制等）
22
I－质量管理
I.3－供应商产品质量/质量管理
评估初步的供应商产品质量和质量管理体系
23
J－成本与资金
J.1－产品成本知识/成本建模
初步定义了成本建模的方法
24
J－成本与资金
J.2－成本分析
确定潜在的制造成本和质量成本驱动因素和企业可承受能力的差距
25
J－成本与资金
J.3－制造投资预算
计划/项目有合理的预算，通过实验可达到MRL3级别水平
26
J－成本与资金
J.3－制造投资预算
估算确定制造投资预算，以支持缩小工业基础和制造能力差距的策略
表53级制造成熟度条件
序号
3级制造成熟度
大类
小类
基本条件
1
A－工业基础与制造技术体系
A.1－工业基础
识别项目系统潜在配套厂商的工业基础能力
2
A－工业基础与制造技术体系
A.2－制造技术体系
识别制造技术需求，以解决系统概念的潜在制造能力差距
3
B－设计
B.1－生产性
通过实验、建模和仿真对设计方案涉及相关材料、工艺的可制造性和可生产性进行了评价
4
B－设计
B.2－设计成熟度
定义和评价产品的顶层性能、生命周期和技术要求
5
B－设计
B.2－设计成熟度
开展基于实验和初始有效性度量的设计方案权衡
6
C－技术成熟度
C.1－技术成熟度
用解析分析方法和试验手段验证了关键的功能，或证明了技术方案的正确性
7
D－工艺
D.1－工艺建模仿真
利用建模和仿真识别产品系统概念的制造和质量差距
8
D－工艺
D.2－工艺成熟度
通过实验验证过程控制变量与过程稳定性和重复性之间的因果关系
9
D－工艺
D.2－工艺成熟度
确定关键过程控制变量，识别关键工艺
10
D－工艺
D.3－合格率与生产率
通过实验及当前工艺水平，初步预测产品的合格率与生产率
11
E－物料
E.1－物料成熟度
对物料的概念、可制造性和质量进行验证和评估，确认新材料对设计目的满足程度，从而判断制造可行性
表5（续）
序号
3级制造成熟度
大类
小类
基本条件
12
E－物料
E.2－物料可获取性
识别物料供应扩大所带来的问题
13
E－物料
E.3－供应链管理
制定了供应链能力和产能缺口填补战略
14
E－物料
E.4－特殊物料的处理
已确定ESH合规风险
15
E－物料
E.4－特殊物料的处理
提出特殊物料清单。
有害物质若有替代品，对其替代品进行评估
16
E－物料
E.4－特殊物料的处理
初步的特殊处理程序在实验室中得到应用
17
E－物料
E.4－特殊物料的处理
评价特殊处理的关注事项
18
F－设备设施
F.1－制造设备
系统化制造过程的制造设备、工具、技术培训、系统和工业工程要求已经确定
19
F－设备设施
F.2－生产设施
识别生产设施的特殊要求或需求，确定了设备能力和能力要求以及系统概念的差距
20
G－制造人员
G.1－制造人员
识别产品制造所需的制造技能，并评估制造人员制造技能差距
21
H－制造管理
H.1－制造计划与进度安排
系统识别了制造管理的要求
22
H－制造管理
H.2－物料准备计划
系统地确定材料清单和部件清单
23
H－制造管理
H.2－物料准备计划
确定初始物料计划的要求（即可用性，交货时间，处理和存储）
24
I－质量管理
I.1－过程质量管理
体系中识别了质量管理要求
25
I－质量管理
I.2－产品质量管理
通过实验、建模和仿真等手段评估系统概的质量要求
26
I－质量管理
I.2－产品质量管理
确定的初始产品的质量要求、风险和问题
27
I－质量管理
I.2－产品质量管理
确认了检测的技术要求
28
I－质量管理
I.3－供应商产品质量/质量管理
体系中识别了供应商产品质量和质量管理体系的要求
29
J－成本与资金
J.1－产品成本知识/成本建模
估算概念设计阶段的制造成本
30
J－成本与资金
J.1－产品成本知识/成本建模
开发了基于高阶流程步骤和材料的初始成本模型
31
J－成本与资金
J.2－成本分析
分析改进制造和质量成本动因、风险和发展策略（如从实验室到工厂的试验）
32
J－成本与资金
J.2－成本分析
确定了减少潜在的成本和企业可承受能力的差距的填补策略
33
J－成本与资金
J.3－制造投资预算
合理估计计划/项目的预算，以确保达到MRL4等级水平
34
J－成本与资金
J.3－制造投资预算
已经制定了初步的制造缺口填补建议的制造投资预算
表64级制造成熟度条件
序号
4级制造成熟度
大类
小类
基本条件
1
A－工业基础与制造技术体系
A.1－工业基础
针对优选的设计方案、关键技术、部件及（或）关键工艺等方面需求，完成工业基础能力调查
2
A－工业基础与制造技术体系
A.1－工业基础
在多方案分析中考虑工业基础能力的风险和问题
3
A－工业基础与制造技术体系
A.2－制造技术体系
定义制造技术开发计划，设计方案分析中考虑制造技术开发要求
4
B－设计
B.1－生产性
完成设计方案的可生产性和可制造性初步评价，评价结果作为择优选择设计方案的依据之一
5
B－设计
B
升级会员 