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      淺談CMMM四級評估(二)模型實踐

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      2023-01-16 來源:電子標準院CESI?
      企業通過CMMM二級、三級評估,經過一定時間的模型應用和項目實施后,希望確定下一階段的智能化建設方向,努力成為四級智能制造標桿企業。那么本篇聊一聊企業如何應用CMMM模型向四級提升,希望能給企業智能化建設開拓一些思路。
      四級能力的建設主體在企業自身
       企業在過往三級建設時,可以通過資金投入,外部實施力量快速實施項目,大多數企業在完成信息系統、數字裝備的部署、驗證后,都能看到明顯成效。然而,四級的難點就在于可借鑒的成功案例少,很多企業在這一階段開始迷茫,不確定方向,方向有了又不確定怎么實現,實現了又不好驗證效果或難以達到預期效果。
      由于企業所處行業不同,戰略側重點不同,智能化需求不同。而外部解決方案供應商,很難深刻理解企業自身的“復雜性”(見上篇,產品制造的復雜性),外部更多的是提供思路、方法、工具、系統框架;而對“復雜性”的探究,企業有更深刻的理解,因此四級建設的能動性就到了企業手里,借助外部工具,吸收轉化為企業內部能力。
      企業成為智能化建設主體,重要一步就是企業智能化人才體系建設。這里可能存在誤區,認為智能化人才主要是企業IT人員,特別是對于一些企業從二級、三級能力建設過來,IT一直擔當智能化建設的主力軍,但建設到一定階段,IT人員會感覺智能化建設長期停留在原地,日常就是不斷維護系統,或者認為企業各方面建設都很完善,沒有新的建設項目;有些企業還會主動從各業務部門收集智能化建設需求,但發現各業務部門也提不出需求。企業向四級發展出現瓶頸。
      解決問題的關鍵是將IT人員與制造業務人員的能力相融合。IT人員需要下沉懂業務,各職能人員需要懂智能化;但事實上也發現,一些IT人員平日忙于維護系統,很少有時間沉下去了解業務的復雜性,而且企業的各方業務也很多;因此,更需要業務職能人員懂智能化,培養智能化意識。
      在評估過程中經常發現,智能化建設好的企業,業務部門人員更懂智能化,甚至一些人員具備軟件開發能力。在四級評估答辯時,業務人員將生產優化預測模型講的更為清晰,包括模型的機理、影響因子、邊界條件等,而IT人員更多是描述系統框架、技術應用、功能實現。
      當然,業務人員的能力培養過程較為復雜,需要企業建立氛圍環境、平臺工具、組織活動,甚至建立管理制度予以保障,有效激發員工的智能制造意識。企業IT人員也需要向業務人員傳遞智能化技術的實現原理,這樣業務人員遇到具體問題時,才知道智能化技術能否解決問題,需要具備哪些條件,進而通過智能化技術將日常的知識和經驗顯性化,提升制造系統的智能化水平?!救藛T技能3a\3b\4a\4b】提出人員能力提升的多項舉措。
      在人員能力建設過程需要注意兩點。第一是管理者的表率作用,各職能部門主管要深入一線懂智能化,部分企業把操作設備、使用軟件作為關鍵用戶的事,管理者高高在上,不使用也不操作,開會還拿線下報表,這樣應用智能化的氛圍就難以形成。
      第二是培養人員的“數據敏感度”,生產大部分時間都是正常運行的,但“與眾不同”的數據更值得關注與研究;比如,哪些設備故障的頻率較高,哪些設備故障的維修時間較長,哪些設備故障對整體產出的影響較大?這樣,對于異常數據的收集、監控、分析,以及觸發一些潛在問題的洞察,也會引發業務人員提出智能化建設需求。

      四級能力建設是一個長期過程
      時常聽到企業說“我們今年目標是通過三級,明年目標通過四級”。管理者有這樣的目標是好的,確實也有企業實現了,但即使通過四級評估,也不代表企業四級建設的終結。
      通過CMMM四級評估的企業,四級條款不一定是完全實現,仍存在能力弱項,特別集中在計劃與調度、設備管理、能源管理等能力子域。我們也看到,上面提到的組織建設、人才培養也是一個長期持續的過程。此外,四級建設的長期性還表現以下幾個方面: 
       
      伴隨業務變革的智能化升級
      制造企業發展經歷著變化,比如:產品定位變化(常規大眾產品,創新差異產品),產品線擴充(低端、中端、高端),生產工藝上下游延伸(光纜、光纖、預制棒),產線增加(幾條線、十幾條、幾十條),生產模式變化(大批量生產、大規模定制),這些變化都會導致管理“復雜性”增加。而這些變化是受市場需求潛移默化的影響,以及企業發展戰略不斷調整引發,最終企業發覺現有的智能化能力不夠用了,于是“復雜性”的提升導致新的智能化需求提出,觸發企業智能化全面升級。但由于企業面臨的環境復雜,業務管理模式變化的過程不會很快,且以往的智能化能力都有一定兼容、擴展能力,加之智能化升級的決策會有一定滯后,因此,智能化全面升級需要較長的時間。
       
      源頭問題的梳理和探究
      智能化建設需要很多的資金投入,進口裝備、設計軟件需要投入的更多,那是否只要企業有資金、供應商愿意提供技術,大家的制造水平就相近呢?
      企業差異化能力體現在管理水平,除了對人的管理,也包括更好的應用已購買的資源,而對于四級企業應再“下沉”一層,探究其制造本源和機理,于是從產品質量提升到工藝參數優化,從生產工藝優化到裝備技術改造,從買來應用到完全自主。四級的很多條款就是引導企業不斷探究更深層次的機理,【計劃與調度4b】對于優化調度的探究,【生產作業4b】對于優化設備參數的探究、【設備管理4a\4b】對于降低設備故障率、提高效率的探究,這個過程伴隨著影響因子的識別、量化關系的確定、優化模型的驗證等一系列過程。企業能把資源應用好就需要一個過程,再去尋求深層次的突破更需要一個循序漸進的過程。
       
      智能化環境迭代完善
      很多企業會發現,在較長一段時間智能化水平并未發生變化,裝備和信息系統不斷更新,卻又功能相近。曾經評估一些企業,ERP軟件品牌更換2、3次。企業每次選擇的時候,可能只是看中其中一部分功能,后來隨著不斷的功能追加、定制開發,漸漸對真正的需求越發清晰,最后當平臺的技術架構都無法滿足時更換平臺,或者參與供應商的裝備和平臺研發,或者企業自己獨立構建。
      雖然這一過程會導致有些三級建設的內容會推翻重來,但因此平臺具備了更強的功能性、擴展性、易用性,也因此一些制造企業在總結工業經驗基礎上,構建了工業互聯網平臺。這個過程是在不斷夯實智能化底座,為四級建設打好基礎,也是促使企業在后續智能化建設中目的更明確、策劃更全面、要點更清晰。

      四級能力建設的核心思想
        企業四級能力建設有哪些方向可以引導呢,這里總結為16個字“降低復雜、動態平衡、整合資源、抵御風險”。
       
      降低復雜
      隨著企業發展,制造“復雜性”都將從各維度提升,四級企業面臨的問題更加突出,如果復雜性未能有效解決,就會降低企業運行效率。因此,降低復雜就是應用智能化,使我們的制造過程更簡單、更順暢、更敏捷,不管是產品研發,還是生產排程、生產控制等方面。這就需要根據復雜場景,進行知識與經驗總結,輔助業務活動快速處理。比如,【產品設計4a】面對系列化產品的設計復雜性,采用模塊化、參數化設計加快產品研發,【工藝設計4b】面對典型特征的工藝相似性,利用工藝知識為工藝設計與規劃提供決策,【生產作業4a】面對多品種產品混線生產,根據產品與程序匹配實現生產指令自動下發,【計劃與調度4a】面對多任務、多資源、多約束的復雜性,實現作業計劃自動優化排產調度;以及在【集成4a】面對信息系統間點對點集成的復雜性,采用ESB、ODS等技術路線,使集成運維工作更為敏捷。
       
      動態平衡
      企業生產過程一直受到外部環境、內部資源變化影響,不可能一直按既定的路線、流程、模式等正常環境生產出產品,指標異常就在“不確定”的時候出現,于是整個生產過程就處于一方面盡可能保持正常,一方面又盡快的在異常中恢復,這樣交叉進行,智能化要解決的就是這種動態平衡能力。
      有時這些異常有明確的指標判斷,顯性異常,比如產品質量指標超差,還有的是隱形異常,比如工藝指標趨勢表現偏離。不論是哪種異常,首先都需要建立指標參照體系,監控哪些指標,指標在何種范圍是正常的,是結果性的,是趨勢性的,還是關聯性的。在國標三級條款里就是要建立這些指標并進行監控,如【設備管理3b】設備OEE指標、【能源管理3a】高能耗設備能耗評價指標、【計劃與調度3c】生產進度指標,指標制訂的合理性本身也是數據分析的過程。
      四級的動態平衡就是要針對這些指標的異常結果做出反饋,消除這些“不確定”帶來的復雜性,進行敏捷響應,實現短周期平衡;而制造系統經過一定時間運行,指標值不斷驗證,指標類型及其邊界需要重新校正調整,優化使其更為合理,進行長周期平衡閉環。
      短周期動態平衡,比如【設備管理4b】對設備OEE異常的設備進行分析,確定影響運行效率的因素(單元供料不及時、前后工序節拍不平衡、設備工藝參數不合理),自動進行工藝和計劃調節?!居媱澟c調度4b】面對物料短缺、質量異常、設備宕機等各類異常情況,自動進行生產調度調節,使其恢復到正常生產狀態。長周期動態平衡,比如【采購4c】在積累了供應商歷史供貨表現后,優化供應商評價模型,使其更能反應供應商供貨績效;【物流4c】結合運力資源能力、運送節點、運輸任務優化資源裝載能力和運輸路徑,降低運輸成本,提高物流效率。
       
      整合資源
      這里“資源”的范圍較廣,不只是企業的物料、設備、工裝、能源、軟件、數據等,還包括企業內部的組織、崗位、業務活動?!窘M織戰略3b】提到對崗位結構的優化和調整,就是結合企業智能化建設,進行相應崗位的職能調整與崗位結構的整合。
      一方面,通過平臺圍繞產品全生命周期整合數據,比如【數據4a】企業級的數據中心,【產品設計4b】實現設計模型在內的全面數據歸檔,【產品服務4c】將產品使用、運行過程的數據整合,并優化產品運行性能。另一方面,通過智能化應用實現各職能崗位的業務活動協同、傳遞信息,整合組織內部資源。比如,【產品設計4d】整合產品研發與生產、物流、銷售、服務業務協同需要的BOM等資源,【銷售4b】整合線上與線下銷售渠道與需求資源等。
      此外,相比在三級(集成級)重點關注的軟件系統和硬件設備間的數據集成,在四級里更強調實時的“軟硬一體”無縫整合。比如,【倉儲配送4a】基于生產調度指令,實現物料從倉儲區域到生產區域的自動配送,這一過程涉及生產管理系統、排程調度系統、倉儲系統、配送系統等軟件系統與數字化倉儲設備、數字化配送設備、生產單元設備等硬件系統的聯動交互,交互的每個動作包含著指令下達、收到回應、驅動執行、執行完畢等消息傳遞,軟、硬件頻繁交互也將生產組織和設備運行緊密結合一起;同樣,【計劃與調度4b】對于生產異常的實時優化調度,需要軟硬一體的模式實現。
      :文中出現【計劃與調度4b】表達形式,代表國家標準GB/T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》中,“計劃與調度”能力子域,四級,b條款,即“應實時監控各生產要素,系統實現對異常情況的自動決策和優化調度”
       
      抵御風險
      相比“動態平衡”消除已發生的異常,抵御風險是賦予制造系統的預知能力。提前知道風險,防范潛在問題發生,將損失降到最低,即四級標準提到很多的“預測”。
      為了構建風險預測模型,首先需要找到表征風險的指標,這需要基于日常經驗與知識的積累,也就是三級條款提到的“知識庫”,同時要保證“指標”是可實時采集或度量的。其次,需要給出指標趨勢變化的邊界范圍和各級臨界值,量化風險大小。然后,針對風險采取的措施,建立解決方案對策模型,將風險控制在一定范圍內。最后與實際情況對比,驗證模型對風險預測的準確性,并不斷優化模型。
      有些指標可以直接預示風險,如監控質量特性指標的趨勢變化;有些與風險產生存在關聯關系,間接預示風險,如通過工藝指標的趨勢變化預測產品質量的變化,有些關聯還由多重因子導致,比如【設備管理4a】設備故障預測性維護,可能涉及設備關鍵部件多指標運行表現、外界環境影響、產品加工參數等。
      四級條款強調的就是企業抵御風險,建立預警預測模型的能力。比如,【采購4b】采購風險模型、【生產作業4c】質量預測模型,【安全環保4a】安全風險的動態識別、【安全環保4b】環保排放風險,【倉儲配送4c】罐區冒罐風險,以及【信息安全4c】工業信息安全風險,提升主動防御能力。同時,在【產品服務4a\4b】將風險預測延伸到產品運行使用環節,感知產品運行的潛在風險,比如對電梯、發動機產品建立遠程運維監控與優化性能服務,在抵御運行安全風險的同時,增加了產品附加值。
      綜上,企業四級能力建設是一個長期過程,其智能化建設成果代表了企業深耕行業的看家本領,也是區別于其他企業的優勢能力,其應用成效也會確保企業處于行業競爭領先地位。
      當企業四級能力建設取得階段性成果,可以考慮進行CMMM四級評估,對建設成果進行檢驗,并確定下一步改造提升方向。下一篇《淺談CMMM四級評估(三) 以評促建》我們談一下如何面對四級評估進行準備,更好的實現以評促建。
       
      專家介紹
      楊卓峰,工學博士,CMMM®高成熟主任評估師、培訓講師 ,《智能制造能力成熟度模型》相關標準主要起草人之一。
       
       
       

        

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