【工廠管理】智能制造成熟度模型與實施路徑

智能制造成熟度模型與實施路徑九十年代最成功的企業(yè)將會是“學(xué)習(xí)型組織”，因為未來唯一持久的優(yōu)勢，是有能力比你的競爭對手學(xué)習(xí)得更快?！说?圣吉《第五項修煉》在筆者看來，作為制造企業(yè)的愿景和目標(biāo)，智能制造的本質(zhì)不只在于企業(yè)的產(chǎn)品或服務(wù)的競爭力(企業(yè)之“用”)，更在于企業(yè)作為一個系統(tǒng)的生態(tài)存活能力(企業(yè)之“體”)，即企業(yè)適應(yīng)環(huán)境和市場變化的能力。在智能制造時代，企業(yè)要能夠敏捷執(zhí)行和實時變化，要能夠自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)?！皩W(xué)習(xí)型組織”是彼得?圣吉對優(yōu)秀企業(yè)的要求，不過他主要指的是企業(yè)中的人、組織結(jié)構(gòu)和企業(yè)文化；智能制造則把自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的能力要求擴充到企業(yè)的整個系統(tǒng)，包括人、組織、文化、技術(shù)、流程、資源、設(shè)備、工具，等等。具體來說，就是運營技術(shù)(OperationTechnology,OT)、信息技術(shù)(InformationTechnology,IT)、通訊技術(shù)(CommunicationTechnology,CT)、人和組織等四者的融合,以及融合之后的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)。(1)進化階段和路徑企業(yè)系統(tǒng)從無知、混沌的狀態(tài)到自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的狀態(tài)，是從無序到有序，從懵懂到明智的進化過程。從企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造建設(shè)的角度來看，這個過程大體可以分為五個階段：互聯(lián)化、可視化、透明化、可預(yù)測和自適應(yīng)，這也可作為企業(yè)智能制造的建設(shè)路徑?！白赃m"；如何自主地應(yīng)對并達到最優(yōu)效果?“準(zhǔn)備”；什么將在何時何地發(fā)生？“理解”：為什么發(fā)生了這種情形?“看見”：發(fā)生了什么？“顯現(xiàn)”：一切皆為數(shù)字!/T' 1/ Jr;￡J可卒o 1互聯(lián)化2可視化3透明化4可預(yù)測5二盲適應(yīng)工圖1:智能制造的進化階段和路徑在互聯(lián)化階段，企業(yè)系統(tǒng)的各個要素及運行都可用數(shù)字來表達。在信息化時代，業(yè)務(wù)的數(shù)字化顯現(xiàn)主要通過手工錄入來完成，在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、及時性方面都有一定的缺陷。面向智能制造時代，通過物聯(lián)網(wǎng)和人工智能（圖像識別、語音識別等）等技術(shù)的應(yīng)用，理論上講，業(yè)務(wù)的數(shù)字化顯現(xiàn)工作可以自動完成，數(shù)據(jù)在準(zhǔn)確性、完整性和及時性等方面有了指數(shù)級提高。在可視化階段，企業(yè)系統(tǒng)的數(shù)字化顯現(xiàn)被賦予了業(yè)務(wù)意義。在信息化時代，業(yè)務(wù)的可視化主要以交易或記錄為中心，以統(tǒng)計學(xué)技術(shù)來表示業(yè)務(wù)運營的特征，比如總量、最大、最小、平均、中位數(shù)、環(huán)比、同比、TOPN，等等。面向智能制造時代，隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)更注重業(yè)務(wù)發(fā)展軌跡的變化，數(shù)字主線和數(shù)字孿生成為了業(yè)務(wù)可視化的新型展現(xiàn)方式，并使業(yè)務(wù)遠程管理等業(yè)務(wù)場景成為可能。在透明化階段，關(guān)注的是企業(yè)系統(tǒng)各要素之間的關(guān)系，以及企業(yè)業(yè)務(wù)運營和變化的背后，因果關(guān)系的尋求。在信息化時代，企業(yè)能夠得到的主要是業(yè)務(wù)變化的“How”。面向智能制造時代，隨著數(shù)據(jù)數(shù)量和質(zhì)量的大大

提高，以及高級分析技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)更關(guān)注業(yè)務(wù)變化的“Why”。有了對企業(yè)系統(tǒng)中因果關(guān)系的清晰認(rèn)識，就可以做制造運營的仿真和優(yōu)化，從而實現(xiàn)精益制造。在可預(yù)測階段，關(guān)注的是業(yè)務(wù)運營的未來變化，以便于企業(yè)提前做好應(yīng)對。在信息化時代，企業(yè)對業(yè)務(wù)變化的預(yù)測主要是通過統(tǒng)計學(xué)方法來實現(xiàn)的，比如SPC(統(tǒng)計過程控制技術(shù))在制造管理中的應(yīng)用，其在適用范圍和準(zhǔn)確性等方面還有很大的局限。面向智能制造時代，隨著機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，可供應(yīng)用的預(yù)測技術(shù)更加多元化，線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹、支持向量機等技術(shù)在制造業(yè)都可以找到其適用場景。在自適應(yīng)階段，企業(yè)系統(tǒng)的運營已經(jīng)實現(xiàn)了高度自主。作為智能制造的高級階段，企業(yè)系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境的變化做出實時調(diào)整，并根據(jù)應(yīng)對措施的效果反饋進行自學(xué)習(xí)和算法優(yōu)化。在自適應(yīng)階段，智能制造的表象就是少人化，甚至零人工干預(yù)，并實現(xiàn)柔性制造和自主制造。(2)組織范圍和能力要求根據(jù)企業(yè)系統(tǒng)智能化的五階段劃分，對于不同的系統(tǒng)要素，其所處的階段是不同的。為了對系統(tǒng)要素的智能化程度有個更具體的認(rèn)識，以便于后續(xù)的改進優(yōu)化，本文從四個維度、九大視角來對組織范圍和能力要求進行劃分，即資源維度，包括資源的數(shù)字化映射和結(jié)構(gòu)化溝通；技術(shù)維度，包括數(shù)據(jù)處理和信息集成；流程維度，包括縱向的執(zhí)行鏈，端到端的產(chǎn)品鏈和資產(chǎn)鏈，橫向的價值鏈；文化維度，包括變革的意愿和社會化協(xié)作。結(jié)構(gòu)化溝通 信息集成數(shù)字化映射.縱向執(zhí)行鏈?流程技術(shù)*數(shù)據(jù)處理*變革的意愿文化端到端產(chǎn)品鏈橫向粒值鏈 社會化協(xié)作圖2:組織范圍和能力要求資源維度，包括各種物理的、可見的資源，包括企業(yè)員工、機器設(shè)備、工具、原材料、半成品和產(chǎn)成品，等等。資源維度包括兩項能力要求：資源的可數(shù)字化和結(jié)構(gòu)化溝通，其支撐基礎(chǔ)是信息物理網(wǎng)絡(luò)(CyberPhysicalSystem)，以實現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界的融合。資源維度的能力是智能制造的基礎(chǔ)。技術(shù)維度，主要指信息技術(shù)應(yīng)用能力，包括數(shù)據(jù)的處理(清洗、加工、存儲、運算等)和信息的集成。有些企業(yè)，比如實施yMES等IT系統(tǒng)，也獲取了很多數(shù)據(jù)，但不知道怎么去使用；抑或是，企業(yè)中的信息孤島很多，難以得到業(yè)務(wù)的統(tǒng)一視圖，這是數(shù)據(jù)處理和信息集成方面的能力不足。技術(shù)維度的著重點是建立“數(shù)據(jù)驅(qū)動(Data-Driven)”的企業(yè)。流程維度，指的是企業(yè)內(nèi)及企業(yè)間流程的柔性化和敏捷化。流程維度的主體內(nèi)容是工業(yè)4.0的三項集成，即縱向的執(zhí)行鏈集成，端到端的產(chǎn)品

鏈和資產(chǎn)鏈的集成，以及產(chǎn)業(yè)鏈上的橫向集成。流程維度的智能化要求，要確保企業(yè)內(nèi)或企業(yè)間的流程既要高度集成，又能隨機組合，通過高度柔性來實現(xiàn)實時改變或調(diào)整。文化維度，包括企業(yè)內(nèi)各級員工的變革意愿和社會化協(xié)作。企業(yè)的主體是人，企業(yè)的敏捷性最終取決于員工的行為。如果一個企業(yè)的文化中缺乏變革基因，企業(yè)中的員工不主動擁抱變革，智能制造的愿景就不可能實現(xiàn)。面向智能制造，文化維度指的是企業(yè)內(nèi)信息的自由流動和高度共享，數(shù)字化創(chuàng)新方法，扁平化、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作，以及基于知識的決策。(3)成熟度模型的應(yīng)用數(shù)字化映射社會化協(xié)作結(jié)構(gòu)化溝通數(shù)據(jù)處理橫向價位彼信息集成端到端產(chǎn)品鏈縱向執(zhí)行會變革的意愿技術(shù)流程三三Z一智麟0：初始級b互聯(lián)化2：可視化3：數(shù)字化映射社會化協(xié)作結(jié)構(gòu)化溝通數(shù)據(jù)處理橫向價位彼信息集成端到端產(chǎn)品鏈縱向執(zhí)行會變革的意愿技術(shù)流程三三Z一智麟0：初始級b互聯(lián)化2：可視化3：透明化4：可預(yù)測5f自適應(yīng)文化圖3：智能制造成熟度評估模型根據(jù)上述評估模型，企業(yè)可以對自身的智能制造成熟度進行評估，并尋找改進方向和措施：1）確定當(dāng)前成熟度等級。分別從資源、技術(shù)、流程和文化等四個維度看當(dāng)前的成熟度等級，即看其分別處于互聯(lián)化、可視化、透明化、可預(yù)測、自適應(yīng)中的哪個等級。2）識別需要強化的能力。根據(jù)第一步的成熟度評估結(jié)果，分別從數(shù)字化映射、結(jié)構(gòu)化溝通、數(shù)據(jù)的處理、信息的集成、縱向執(zhí)行鏈、端到端產(chǎn)品鏈、橫向價值鏈、變革的意愿、社會化協(xié)作等九大視角去看改進方向。3）制定具體推進措施。結(jié)合第二步所明確的改進方向，根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和優(yōu)先級，制定具體的智能制