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基于突变级数法的装备制造企业信息化评
价研究
冯立冬，王建正**
作者简介：冯立冬（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向：企业信息化
通信联系人：王建正（1964-），男，博士，教授，主要研究方向：企业信息化、产品平台、先进制造技术.
（天津工业大学管理学院，天津 300387） 5
摘要：分析了装备制造企业信息化的特点及评价的现状，提出了运用突变级数法的评价方法，
克服了传统评价方法确定权重值的主观随意性，建立了针对装备制造企业的信息化评价指标
体系以及基于突变级数法的信息化评价模型。利用特点鲜明的四家典型企业的实际指标数据
对模型进行了实例验证，分析了评价结果，并探析信息化与管理模式及机制的关系。 10
关键词：信息化评价；装备制造业；突变级数法
中图分类号：
The Study of Enterprise Informatization Evaluation Based
on Catastrophe Progression Method 15
Feng Lidong, Wang Jianzheng
(Management School, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387)
Abstract: Analysing the features and the evaluation actuality of equipment manufacturing
enterprise informatization, a strategy of Catastrophe Progression Method is proposed to overcome
the subjectivity of computing ranks. Then this paper builds an architecture of enterprise 20
informatization evaluation aimed at equipment manufacturing industry and an informatization
evaluation model based on Catastrophe Progression Method. Using the truthful index data of four
typical companies which have distinct characteristics, it confirms the model, analyses the
evaluation consequence and explores the relationship between informatization and mode of
management. 25
Key words: informatization evaluation; equipment manufacturing industry; Catastrophe
Progression Method
0 引言
制造业信息化是制造企业将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，30
改善制造企业的经营、管理、产品开发和生产等各个环节，提高生产效率、产品质量和企业
创新能力，降低消耗，带动产品设计方法和设计工具的创新，从而实现产品设计制造和企业
管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数字化以及咨询服务的网络化，全面提
升我国制造业的竞争力[1]。重型装备制造业是为国家能源、交通、原材料等国民经济基础工
业和国防工业提供重型、成套技术装备的产业之一，是国家装备工业的重要组成部分，装备35
制造业是一个国家的战略性产业和工业崛起的标志，是国家制造业的基础和核心竞争力所
在，具有产业关联度高、吸纳就业能力强、技术资金密集等特点[2]。装备制造业的复杂性决
定了其信息化建设是一条漫漫长路，信息化应用到了深化和提升得阶段，对其科学评价，是
装备制造企业信息化良性发展的基础，也是目前亟待研究与解决的问题，因此，本文选择装
备制造业内四个管理特色鲜明、制造模式相近的企业进行信息化评价，并探析信息化与管理40
模式的关系，以期为他们的信息化深化应用提供指导。
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1 企业信息化评价的国内外现状
在信息化评价方面，国外学者的研究主要针对地区或国家的信息化评价方法，也有一些
学者对制造业信息化进程与现状进行了研究，针对行业尤其是装备制造企业的信息化评价研
究的文献还很少。 45
1993 年靖继鹏设计了“综合信息产业力度法”，1998 年钟义信等创设了“信息化的综
合指数法”，之后国内学者开始关注企业信息化方面研究。2000 年中国社科院博士研究生
梁滨的博士论文《企业信息化的基础理论与测评方法》成为我国最早的企业信息化测评指标
体系研究成果。2002 年，国家信息化测评中心正式推出了中国第一个面向效益的信息化指
标体系——企业信息化基本指标构成方案（试行），以全面评估中国境内各企业的信息化发50
展和应用水平。天津大学齐二石、王慧明（2005）从战略地位、基础建设、应用状况、人力
资源、信息安全、经济安全和满意度七个方面建立了制造业信息化初步评价体系[1]，采用层
次分析法确定指标权重，并构建了企业信息化指数模型。王慧英（2005）运用主成分分析法
确定指标权重，并在计算后对结果进行重要性分析[3]。李钢等（2008）提出了运用遗传算法
优化 BP 神经网络的评价方法，排除了对选择的因素赋予权重值的主观随意性，使评价结果55
更为客观[4]。张聪慧、郭伟（2010）引入计量经济学的 Granger 因果分析模型、VAR 模型、
脉冲响应函数以及协作理论，从多角度、多层次对信息化投资价值与绩效评价进行了定量的
分析[5]。
上述学者均利用多指标综合评价方法，探讨了企业信息化的评价。但存在几个共同问题：
其一，上述研究多为针对制造业信息化评价，没有充分考虑行业中细分行业及企业个体间的60
差异性，缺乏针对装备制造行业的信息化评价；其二，这些方法需要确定各个指标权重，而
准确确定指标权重比较困难，多为个人经验评估，主观性较大；其三，算法繁琐，计算量大。
所以，本文提出了基于突变级数法的装备制造企业信息化评价方法，使得针对装备制造行业
的信息化评价更加客观准确。
2 装备制造企业信息化评价模型的建立 65
突变级数法的原理
突变级数法（Catastrophe Progression Method，CPM）是将评价的目标进行多层次的矛
盾分解，利用模糊数学与突变理论结合产生的突变模糊隶属函数，用推导出归一公式进行综
合量化计算，归一成一个参数，即总隶属函数，据此对评价的目标排序和综合分析的评价方
法[6]。相较于与其他评价方法，突变级数法不是采用权重对指标进行分析，而是考虑了各个70
评价指标的重要程度，不失合理性、科学性又减少了人为主观性，且计算过程准确简便。
常用的突变系统有 3 个类型，包括尖点突变、燕尾突变与蝴蝶突变系统，模型势函数如
表 1 所示。
表 1 突变系统模型势函数
Function of catastrophe system model 75
突变模型 模型势函数
尖点模型 bxaxxxf ++=)( 24
燕尾模型 cxbxaxxxf +++=)( 22
13
3
15
5
1
蝴蝶模型 dxcxbxaxxxf ++++=)( 22
13
3
14
4
16
6
1
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突变级数法模型的建立
建立多层次结构的指标体系
装备制造业企业和一般制造业相比具有显著的特点：
（1）面向市场和客户，联合关键零部件供应商以项目或产品订单为依据，开发设计、
制造产品，业务覆盖市场营销、产品开发设计、加工、装配、安装调试、维护服务等阶段； 80
（2）单件或小批量定制的制造模式；
（3）产品涉及机械、电气、液压、计算机等多个知识领域；
（4）具有产品结构复杂、零部件数目繁多；
（5）零部件加工工艺复杂。
装备制造业企业的这些特点，决定了其信息化的重要性和复杂性，也决定了其信息化的85
特点和现状。
（1）信息化内容多；
（2）信息化起步于 CAD、应用效果显著；
（3）PDM/PLM、ERP 应用较广，但需要深化；
（4）企业级及供应链级系统集成是趋势； 90
（5）信息化基础建设较好，但也需及时升级。
本文根据装备制造企业的信息化特点，参考信息化主管部门关于企业信息化建设的基本
指标构成方案和其他学者研究成果，从信息化应用情况和信息化基础建设两大方面设计评价
指标体系。其指标体系如图 1 所示。
装
备
制
造
企
业
信
息
化
评
价
指
标
体
系 信
息
化
基
础
建
设
信
息
化
应
用
情
况
基础设施
战略地位
安全保障
人力资源
管理应用
技术应用
系统集成
信息化投入占固定资产的比重
网络性能水平
每百人计算机拥有量
计算机联网率
信息化战略规划与整体战略规划的关系
信息化部门级别
CIO职务级别
网络系统安全
数据信息安全
信息化技术使用人员培训率
信息化部门人员素质
CAD/CAE/CAM/CAPP技术的应用
PDM/PLM技术的应用
数控技术的引用
知识资源库的积累与利用
ERP信息化的应用
CRM信息化的应用
办公自动化技术的应用
门户网站及电子商务利用
信息系统的集成
供应链的集成
95
图 1 装备制造企业信息化评价指标体系
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The index architecture of enterprise informatization evaluation of equipment manufacturing industry
确定指标体系的突变系统类型
当一个指标仅对应一个分指标，该系统为折叠突变系统；分解成两个分指标时，此系统
是尖点突变系统；能分解成三个分指标时，此系统是燕尾突变系统；能分解成四个分指标时，100
此系统是蝴蝶突变系统。本文中总指标为尖点突变系统，信息化应用情况为燕尾突变系统，
信息化基础建设为蝴蝶突变系统。
运用归一公式进行综合评价
将控制变量转化成状态变量所表达的质态，即将系统中各控制变量的不同质态转化成同
一质态，运用归一公式来获得，如表 2 所示。 105
表 2 突变系统模型归一公式
Unitary formula of catastrophe system model
突变模型 归一公式
尖点模型 3
1
2
1
=,= bxax ba
燕尾模型 4
1
3
1
2
1
=,=,= cxbxax cba
蝴蝶模型 5
1
4
1
3
1
2
1
=,=,=,= dxcxbxax dcba
利用控制变量来计算状态变量时，对变量对应的各控制变量得出的 x 值采用互补或非互
补原则。互补原则：若系统的各控制变量间能相互弥补其不足，使得 x 值达到相对较高平均110
值时，则整个系统的 x 值用控制变量相对应的平均值来代替，即取“平均”。非互补原则：
当系统的各控制变量间不能相互补充不足时，根据多目标模糊决策原理，整个系统的 x 值用
同一对象各控制变量计算得到的对应 x 值中最小的一个来代替，即为“大中取小”。
3 实证分析
分析样本选择了装备制造业内制造模式相近、管理各具特色四个企业：企业A和企业B115
为民营装备制造企业，企业C和企业D为大型国有装备制造企业，而同为国有企业的C和D在
管理模式上也存在较大不同，企业C为分权管理模式而企业D则为集权管理模式。
指标权重的确定
在使用突变级数法进行具体指标评价时，虽然不需要确定权重的具体数值，但是要对指
标的重要性进行排序。同一层次、同一属性的指标中，排在前面的为重要程度较大的指标，120
排在后面的为相对次要的指标。为了克服排序所带来的主观性，保证所排指标的顺序与其重
要程度相一致，本文在计算指标权重以对其排序时使用层次分析法与熵值法的组合权重。利
用 Yaahp 和 Matlab 软件分别计算出权重，并且使用较为常见的乘法合成进行组合赋权归一
化处理后如表 3 所示。
表 3 两种赋权方法的组合权重 125
Combined weight of two weighting methods
指标 层次分析法权重 熵值法权重 综合权重 最终权重
信息化投入占固定资产的比重
每百人计算机拥有量
计算机联网率
网络性能水平
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信息化部门级别
CIO 职务级别
信息化战略与整体战略规划的关系
网络系统安全
数据信息安全
信息化技术使用人员培训率
信息化部门人员素质
CAD/CAE/CAM/CAPP 技术的应用
PDM/PLM 技术的应用
数控技术的应用
知识资源库的积累与利用
ERP 信息化的应用
CRM 信息化的应用
办公自动化技术
门户网站及电子商务利用
信息系统集成
供应链集成
根据三级指标权重进行累加得出二级、以及一级指标权重并将指标分别排序，结果如表
4 所示。
表 4 评价体系指标的最终权重及排序
Final weight and order of the evaluation architecture 130
一级指标 权重 二级指标 权重 三级指标 权重
信息化
应用情况
A1
系统集成
B1
信息系统集成 C1
供应链集成 C2
技术应用
B2
PDM/PLM 技术的应用 C3
CAD/CAE/CAM/CAPP 技术的应用 C4
数控技术的应用 C5
知识资源库的积累与利用 C6
管理应用
B3
ERP 信息化的应用 C7
门户网站及电子商务利用 C8
办公自动化技术 C9
CRM 信息化的应用 C10
信息化
基础建设
A2
战略地位
B4
信息化战略与整体战略规划的关系 C11
信息化部门级别 C12
CIO 职务级别 C13
基础设施
B5
信息化投入占固定资产的比重 C14
每百人计算机拥有量 C15
网络性能水平 C16
计算机联网率 C17
人力资源
B6
信息化部门人员素质 C18
信息化技术使用人员培训率 C19
安全保障
B7
数据信息安全 C20
网络系统安全 C21
数据的无量纲化处理
为使指标数据取值范围在 0-1 之间，需使用无量纲化关系式对原始数据进行处理。由于
本文的指标均为正向指标，即数值越大越好，故采用关系式
i
ij
ij x
x
y = 计算，无量纲化处理
并归一后结果如表 5 所示。
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表 5 样本企业无量纲化处理后的数据 135
Dimensionless data of sample enterprises
指标 企业 A 企业 B 企业 C 企业 D
信息系统集成 C1
供应链集成 C2
PDM/PLM 技术的应用 C3
CAD/CAE/CAM/CAPP 技术的应用 C4
数控技术的应用 C5
知识资源库的积累与利用 C6
ERP 信息化的应用 C7
门户网站及电子商务利用 C8
办公自动化技术 C9
CRM 信息化的应用 C10
信息化战略与整体战略规划的关系 C11
信息化部门级别 C12
CIO 职务级别 C13
信息化投入占固定资产的比重 C14
每百人计算机拥有量 C15
网络性能水平 C16
计算机联网率 C17
信息化部门人员素质 C18
信息化技术使用人员培训率 C19
数据信息安全 C20
网络系统安全 C21
突变级数法评价
本文以企业A为例介绍其具体运算过程，计算结果保留六位小数。
对于二级指标B1系统集成，C1、C2构成尖点突变，互补型，有
=
2
+
=
2
2+1
=
33
1
CC
X B 140
对于B2技术应用，C3、C4、C5、C6构成蝴蝶突变，互补型，有
=
4
+++
=
4
6+5+4+3
=
543543
2
CCCC
X B
对于B3管理应用，C7、C8、C9、C10构成蝴蝶突变，互补型，有
=
4
+++
=
4
10+9+8+7
=
543543
3
CCCC
X B
对于B4战略地位，C11、C12、C13构成燕尾突变，互补型，有 145
=
3
++
=
3
13+12+11
=
4343
4
CCC
X B
对于B5基础设施，C14、C15、C16、C17构成蝴蝶突变，互补型，有
=
4
+++
=
4
17+16+15+14
=
543543
5
CCCC
X B
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对于B6人力资源，C18、C19构成尖点突变，互补型，有
=
2
+
=
2
19+18
=
33
6
CC
X B 150
对于B7安全保障，C20、C21构成尖点突变，互补型，有
=
2
+
=
2
21+20
=
33
7
CC
X B
对于一级指标A1信息化应用情况，B1、B2、B3构成燕尾突变，互补型，有
=
3
++
=
3
3+2+1
=
4343
1
BBB
X A
对于A2信息化基础建设，B4、B5、B6、B7构成蝴蝶突变，互补型，有 155
=
4
+++
=
4
7+6+5+4
=
543
543
2
BBBB
X A
对于企业A的信息化评价值，A1、A2构成尖点突变，非互补型，有
( ) ( ) =,=2,1min= 332 AAX
同理计算出企业B、C、D的数值并排序如表6所示。
表6 四家企业的分项及综合评价值 160
Partial and comprehensive value of four enterprises
指标 企业 A 企业 B 企业 C 企业 D
系统集成
技术应用
管理应用
战略地位
基础设施
人力资源
安全保障
综合评价
可以看出，综合评价值较高，且评价值之间的差距很小，与人们传统评价对象的“优”、
“劣”的直观判断差距较大，容易使人产生某些误解，这也是突变级数法归一公式造成的固
有缺陷[7]。为了提高结果分析的分辨水平，本文采用文献[7]提出的方法，对综合评价结果进
行变换。设当底层指标对应的隶属度值均取为xi（i=1，2，„，n）时，由突变评价法进行计165
算，可得到其综合评价值为yi（i=1，2，„，n）。当n足够多时，则可建立起yi与xi之间的
对应关系，如表7所示。
表7 yi与xi对应关系
Relationship between yi and xi
r
s
r 1
s 1
根据对应关系可得变换后的综合评价值，更加符合实际情况，具有了习惯意义上的“优”、170
“劣”概念，从而使突变评价法更具实用价值，如表 8 所示。
表 8 改进后的评价值及排序
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Value and order after improvement
企业 A 企业 B 企业 C 企业 D
评价值
改进评价值
排序 3 4 2 1
结果分析
通过利用突变级数法对上述四家装备制造企业信息化进行评价可以得出如下结论： 175
（1）从整体上看，装备制造企业的信息化各方面水平近几年均有较大的提升，但民营
装备制造企业的信息化水平相对国有企业还有着较大差距，这与民营装备制造企业更注重近
期实效有着直接的关系，在资金投入相对较少、系统选型更注重价格。
（2）分项来看，技术应用、基础设施、战略地位方面信息化较为突出，水平相当，这
与产品开发设计是装备制造企业的核心的特点相符合，与产品开发设计应用信息化实施相对180
简单、基础设施建设技术成熟相一致；管理应用方面信息化差异较大，这与装备制造企业定
制化生产方式，生产管理较为复杂有直接的关系；安全保障方面，差距相对较小，但人力资
源、资金投入方面民营企业和国有企业相对差距较大；系统集成均是弱项、企业间差距较大，
是信息化深化和提升的重点。
（3）从信息化应用水平与管理模式和机制的关系来看，两家管理模式不同的国有企业185
信息化水平也有较大差异。分权模式的企业 C 只是在单元技术应用、基础设施、安全保障
方面与集中管控的企业 D 水平相近，但在管理应用、信息系统集成方面与集中管控的企业 D
还有较大差距，可以看出集中管控模式由于是由企业集中、统一部署，执行力强，更有利于
企业信息化的实施和应用。
4 结论 190
本文通过对装备制造业内四个制造模式相近、管理各具特色的企业的信息化数据采集和
评价，验证了基于改进突变级数法的装备制造企业信息化评价的合理性和便捷性，为企业信
息化评价探索了新的方法，避免了专家赋权的主观性，同时紧密结合行业特点和同类企业的
相近性，使评价结果更为科学、准确。此外，根据装备制造企业信息化评价的结果，分析了
信息化应用水平与管理模式和机制的关系，可以看出集中管控模式更适合装备制造企业信息195
化，民营装备制造企业的信息化水平相对国有企业还有着较大差距，期望能为企业信息化深
化应用提供借鉴。
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