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三大战役来评测 工业4.0成熟度三部曲(下)

2019-05-31 09:59 出处:未知 人气: 评论(

本文由知识自动化(zhishipai)授权转载

1、业务流程的分解评测

《工业4.0指数》中,针对企业的各个功能领域分别对上文中叙述的能力进行了调查。在不同的功能领域及其包含的业务流程中,各能力的具体成熟度阶段也有所不同。一个企业一般在五个功能领域进行展开。而每个领域的关键能力,则被分解为上述的四个结构领域。为了使这一模型易于使用,功能领域的研究将在业务构成流程级别开展。

三大战役来评测 工业4.0成熟度三部曲(下)

图15:五大功能的业务流程

《工业4.0指数》建立了一个五大功能和四大结构的矩阵体系。

表1:业务流程的结构化评估表

三大战役来评测 工业4.0成熟度三部曲(下)

以研发为例,随着工业4.0的科技、文化和组织因素不断深入企业流程,制造型企业的研发功能发生了根本变化。传统的机电系统设计方式,并不能了解客户的全部需求,也不太可能在研发之初就恰好满足客户的全部需求。越来越普遍的做法就是勾勒产品前景,将后期阶段引入到前期设计中来。随着整个研发阶段的新要求和请求的自动变化,而不断进化,直至产品投入使用。

案例分析:洛克希德马丁LockheedMartin

通过“数字织锦”(Digital Tapestry),洛马实现了企业整体(工程、IT、供应商、制造等)得益于完整的数字化产品定义。“数字织锦”指将产品研发过程的全部要素融入无缝数字环境。这种全面整合有助于刺激创新和协作。通过这一项目,LockheedMartin可以在概念设计阶段完成问题识别并完善解决方案,从而大量节省了时间和成本。

洛马将数字织锦运用于其“空间系统”组织的多个程序,包括“猎户座飞船”。“猎户座飞船”开创了下一代人类太空探索,承载四名宇航员探索太空并安全返回地球。在美国宇航局进行的载人试验中,洛马可采集的数据量超过200GB,包括来自原型的座舱压力和温度等数据,并且可以将这些数据反馈给设计环节,从而提升未来任务的设计。

企业可以使用《工业4.0指数》规划自己的工业4.0发展路径,并为向敏捷企业的逐步转型做好准备。

《工业4.0指数》应用包括三个连续阶段。第一阶段是识别不同功能领域的当前成熟度阶段。第二阶段涉及基于企业策略,企业确认在转型结束时期望达到的目标发展阶段。这一阶段包括通过功能领域和结构领域分析企业现有工业4.0能力,以及采用差距分析确认企业仍需开发的缺失能力。这些依赖于第一阶段确定的当前发展阶段,以及企业在转型结束时期望达到的目标发展状态。最后,第三阶段涉及行动制定和将行动融入路线图,从而开发第二阶段识别能力。

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图16:三个阶段的战役

2、第一战:当前工业4.0阶段的确定

当前工业4.0成熟度阶段的确定,是以工业4.0能力为基础。

这些能力依据功能领域的业务流程进行决定,并采用对各个环节能力评级的调查问卷进行评估。每个问题都包括与六个发展阶段关联的多选答案。

企业现场评估随处可见。现场参观形成人们对流程工作方式的最初印象,然后根据订单管理流程分析现状,在生产场所评估流程,最后将从属于相关原则的能力评分进行整合,并向各个流程环节展示。《工业4.0指数》用同心圆代表四个功能领域的成熟度阶段,圆圈的半径越大,制造型企业的成熟度等级就越高。

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图17:工业4.0成熟度的雷达图

以图18为例,该部分问卷与“生产”功能领域的流程相关,评估“文化”结构领域内错误价值识别的程度。通过多项选择可以对相关能力进行明确的等级划分。

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图18:部分问卷示意图

3、第二战:待开发能力的识别

可以通过各个流程的得分汇总得出各个功能区以及企业整体的总分。这些分数的视觉说明可以快速确定平均成熟度等级并标记四个功能区发展阶段的不同。理解不同结构区对比方式的主要目的是确保他们以相同速度发展。如下示例,如果“资源”和“文化”结构区的得分远远高于其他两个结构区,就意味着“信息系统”和“组织结构”结构区缺乏相关能力,所以相应的能力也不能加以利用。

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图19:组织能力出现不匹配

作为一般规则,建议企业优先达到的应该是所需行动能够保证全部四个结构区达到同一成熟度等级的结构区,从而实现这些成熟度等级的全部效益(成熟度等级一致性)。在某些操作区或功能区中,大部分效益的实现可能无需四个结构区成熟度等级的平衡平等,其中可能包括复杂的物流操作。这种物流操作的成功绝大部分取决于组织有效性或者有效信息系统承担关键角色的预见性维护改进。一旦达到要求的成熟度等级和一致性,企业可以进一步执行实现目标状态(达到更高的成熟度等级)所需的其他行动 。

图20对这两个阶段进行了说明。

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图20:先实现成熟度的匹配

4、第三战:确定具体措施

从四个结构领域缺失的能力可以得出必要措施,而对各个流程的评估可以对这些措施进行精确定位。之后,企业开始制定路线图并尽快执行措施。这些措施采用上述两步法进行制定,第一步是实现成熟度阶段的一致性,第二步是引入达到更高成熟度等级的措施。

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图21:企业制定线路图执行措施

为了实现成熟度阶段一致性和达到更高的成熟度阶段目标状态,必需完成以上两个阶段的措施,首先就是沿时间轴制定措施,从而确定措施的优先顺序,彼此配合并按照物流顺序执行。

还可以采用成本效益矩阵评估措施,运用指标体系进行效益评估,其中每项能力分配一个指标。通过指标得分的增加反映相关能力的发展,从而对特定措施的效益进行评价。成本评估则由各个企业自行展开。

5、量化效益

通过指标量化企业工业4.0应用的效益,基本理念是将完善的指标和工业4.0的影响相关联。通过指标和《工业4.0指数》的结合,用具体数字代表评估结果。据此,企业可以了解成熟度阶段的提高如何影响相应指标。

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图22:关键值-分类方案与《工业4.0指数》的联系

为了评估工业4.0应用的效益,指标分类系统必不可少。自优化生产流程效益等复杂关系应采用易理解的方式加以解释。自优化生产流程可以提高机器的整体功效,并通过降低意外故障率更为严格地遵守交货期限,这可以对企业产出和整体生产产生积极影响。这个简短的例子清楚地表明指标分类系统需要说明指标之间的关系,确定的指标需要进行检查并转型为等级结构。企业的成熟度等级为最高层,创新能力、生产力等在下一层。生产力是企业的产出和投入比。机器性能要素等可测量数据则位于最底层。

6、应用案例

2016年8月初,以连接器而知名的德国浩亭Harting AG在工厂总部验证了《工业4.0指数》。Harting制造的产品包括工业连接器、装置连接技术和网络部件。2016年,该企业雇佣了近4,300名员工,遍及43家销售企业和13家制造工厂。

“生产”功能区的措施之一涉及现有试点项目与整个制造过程的集合。这些在单独生产线上进行的试点项目目前只能引起部分进程改进,而且由于并未在整个生产线上发挥试点项目的潜力,这些改进是孤立分散的。

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图23:分散实施的弊端

在工业4.0成熟度指数的体系下,浩亭重新通过这些评估,凭借价值链中工业4.0试点项目实现所述数字化模型,达到了“可见性”成熟度等级(第三等级)。在这一现状下,该公司制定措施,确保这一成熟度等级的全部方面保持一致,然后采取行动,迈向下一等级。

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图24:浩亭评估

Harting制定了所有相关功能区内的流程详细清单。不但对各个功能区内的专家进行访问,还在标准产品制造过程展示期间进行实地考察,从而评估不同部门间的交流以及生产场所的信息实用性。

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图25:浩亭的评估体系

原有分散实施的流程被打破,开始将个别试点项目融入端到端流程,从而充分发挥工业4.0潜力,这涉及具体产品或产品组的综合方法选择,以及试点项目在整个价值创造过程中的延伸。除了布置额外传感器,还包括加量操作过程和决策过程的整合,从而实现基于数据的决策。

Harting已经在工业4.0领域完成了许多工作,特别是针对制造设施。过去几年对IT基础设施的升级以及来自生产场所的系统性反馈使得该公司能够创建信息系统内的生产环境数字模型。通过不同生产环节的个别试点项目实现对相关技术的深入了解。该公司从试点项目和现存操作流程的集成中受益良多。

作者:周峰 安琳 林雪萍

  编者简介

  周峰:北京邮电大学硕士,中国软件评测中心主任助理,主要研究面向工业控制系统系统的安全可靠测评技术、智能化能力评价技术。

  安琳:北京航空航天大学博士,赛迪集团旗下赛迪智能制造工程技术测评中心有限公司总经理,主要从事企业智能化转型能力研究和咨询服务工作。

  林雪萍:南山工业书院发起人,北京联讯动力咨询公司。


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