制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型研究

周渝嵐，譚付勇，楊 林，2

“智能制造”為主導(dǎo)的“工業(yè)4.0”、精益管理[1]、六西格瑪管理[2]、準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)等用于改善和提高企業(yè)管理水平和產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的理論方法成為工業(yè)進(jìn)步的基礎(chǔ)[3]。隨著精益管理理論的發(fā)展，成熟度評(píng)估模型和評(píng)估工具也被開發(fā)出來，但大部分成熟度評(píng)估模型都只提供常見的評(píng)估指導(dǎo)和宏觀框架。制造單元是制造企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值最重要的環(huán)節(jié)，精益管理成熟度水平的高低對企業(yè)制造價(jià)值的實(shí)現(xiàn)非常重要?；趦r(jià)值工程的視角，選擇以制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)為客體，從操作層面建立一個(gè)動(dòng)態(tài)的、多維的精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型，旨在解決以下問題：①如何評(píng)估制造單元的精益管理成熟度；②動(dòng)態(tài)多維精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型如何評(píng)價(jià)制造單元的精益制造績效。

1　精益管理成熟度評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀

1987年軟件能力成熟度模型被提出用于評(píng)估軟件企業(yè)自身過程和質(zhì)量能力以來，該模型就得到廣泛關(guān)注。成熟度模型的精髓是持續(xù)改善，這一思想與精益管理的全面質(zhì)量管理不謀而合，這也使得成熟度評(píng)價(jià)模型在精益管理中得到廣泛應(yīng)用。Wie?slaw Urban基于制造企業(yè)的組織文化研究，為了解精益管理在企業(yè)中的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，設(shè)計(jì)了一個(gè)精益管理成熟度自我評(píng)估工具，大大提高生產(chǎn)改善結(jié)果[4]。Selim Erol運(yùn)用精益成熟度評(píng)價(jià)模型，用于評(píng)估企業(yè)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代的能力水平[5]。Anna Kosieradzka提出了生產(chǎn)率管理成熟度評(píng)價(jià)模型，用于評(píng)估當(dāng)代先進(jìn)生產(chǎn)管理理念的綜合實(shí)踐能力水平，提高企業(yè)生產(chǎn)力[6]。部分學(xué)者對不同行業(yè)的精益管理成熟度評(píng)價(jià)進(jìn)行了一定探索性研究。高原[7]分析了制造成熟度的發(fā)展過程，對制造成熟度等級(jí)的劃分及詳細(xì)定義、影響成熟度的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了一定的總結(jié)。趙有[8]將精益管理與成熟度評(píng)價(jià)相結(jié)合構(gòu)建了信息通信精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型，搭建信息通信集約精益管理成熟度的評(píng)價(jià)體系,用于評(píng)價(jià)分析信息通信集約精益管理成熟度水平。鄭艷芳[9]將成熟度評(píng)價(jià)理論結(jié)合精益管理系統(tǒng)實(shí)施的特點(diǎn),對企業(yè)實(shí)施精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型進(jìn)行構(gòu)建和探討。綜上所述，有較多學(xué)者對精益管理理論進(jìn)行實(shí)踐研究，也有部分學(xué)者將制造行業(yè)精益管理與成熟度水平相結(jié)合對精益管理實(shí)踐水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，但宏觀戰(zhàn)略性的評(píng)價(jià)研究較多，從操作層面著手的較少。

精益管理成熟度模型是制造企業(yè)精益管理理論與項(xiàng)目管理成熟度理論相結(jié)合，側(cè)重于操作層面制造單元所需的活動(dòng)研究，旨在解決企業(yè)管理理論實(shí)踐成果評(píng)估，以便企業(yè)比較科學(xué)、可觀、全面地測評(píng)精益管理的實(shí)踐水平。

2　制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

成熟度[10]是描述能力水平高低的一個(gè)標(biāo)度，制造單元是指一個(gè)加工中心，精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型是評(píng)估制造單元精益管理能力的工具。制造單元精益管理成熟度是企業(yè)在隨著精益理論付諸實(shí)踐過程中逐漸獲得的能力，是循序漸進(jìn)的。

2.1　制造單元精益管理成熟度等級(jí)

對于制造單元精益管理成熟度水平，將成熟度按照常見的階段式劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為起始級(jí)、簡單級(jí)、規(guī)范級(jí)、優(yōu)化級(jí)和持續(xù)改進(jìn)級(jí)，構(gòu)成制造單元精益管理成熟度模型，如圖1所示。其中成熟度等級(jí)逐級(jí)增高，成熟度管理水平越高，則能力越強(qiáng)。

圖1　制造單元精益管理成熟度模型

2.2　制造單元精益管理成熟度等級(jí)特征

1）起始級(jí)：制造單元環(huán)境較為混亂，有個(gè)別優(yōu)化行為，但這些行為為偶然性行為，沒有建立所有制造單元有計(jì)劃和實(shí)施的行為。所有的制造過程和環(huán)境缺乏制造理論支撐，沒有基于精益管理的戰(zhàn)略規(guī)劃?？赏ㄟ^對精益理論的理解達(dá)到初始級(jí)。

2）簡單級(jí)：已經(jīng)開始接受和理解精益制造理論，在各個(gè)精益維度中，精益理論服務(wù)于產(chǎn)品制造和優(yōu)化。工人接受初級(jí)精益理論培訓(xùn)，掌握一定的精益工具和方法的使用能力。人員、設(shè)備、工藝等的潛能被重視和測量。通過精益實(shí)踐達(dá)到規(guī)范級(jí)。

3）規(guī)范級(jí)：精益實(shí)踐已經(jīng)成為組織戰(zhàn)略、組織項(xiàng)目與活動(dòng)的一部分。精益工具、方法和理論的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)被整個(gè)組織廣泛的認(rèn)識(shí)、接受和利用，制造效率、人員績效、工藝改善能力獲得肯定。通過改善改進(jìn)過程達(dá)到優(yōu)化級(jí)。

4）優(yōu)化級(jí)：精益活動(dòng)在制造單元的所有區(qū)域持續(xù)不斷地進(jìn)行，精益思考和實(shí)踐已經(jīng)成為一種日常工作，持續(xù)改善更像是習(xí)慣而非特殊任務(wù)。對于精益工具、方法的實(shí)踐理解在所有的組織成員中已經(jīng)相當(dāng)成熟，同時(shí)被所有的組織成員廣泛運(yùn)用于產(chǎn)能提升和績效改善。當(dāng)達(dá)到優(yōu)化級(jí)后，企業(yè)可以有效地量化考核精益績效，精益管理過程體系也正式形成，精益管理作為軟實(shí)力在生產(chǎn)制造過程中發(fā)揮的作用顯現(xiàn)出來。通過持之以恒的改進(jìn)達(dá)到持續(xù)改進(jìn)級(jí)。

5）持續(xù)改進(jìn)級(jí)：精益戰(zhàn)略已經(jīng)不僅僅是組織內(nèi)部戰(zhàn)略，它在所有精益活動(dòng)中的影響可以通過企業(yè)績效被測量。精益活動(dòng)的計(jì)劃、實(shí)踐和控制被用于企業(yè)發(fā)展和成長。持續(xù)改進(jìn)級(jí)是高級(jí)階段，此階段精益管理的重點(diǎn)在于優(yōu)化現(xiàn)有的精益管理模式。

當(dāng)精益管理成熟度等級(jí)逐級(jí)提高時(shí)，其計(jì)劃和控制將變得更加系統(tǒng)化。企業(yè)的精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)也將更加健全和規(guī)范。

2.3　制造單元精益管理成熟度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量化

將制造單元精益管理成熟度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個(gè)等級(jí)，通過5分制進(jìn)行評(píng)定成熟度等級(jí)。通過對各個(gè)維度的各個(gè)層次評(píng)價(jià)，最終評(píng)估出每個(gè)維度的成熟度級(jí)值。評(píng)分值對應(yīng)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：（0,1）混亂級(jí)、[1,2）初始級(jí)、[2,3）規(guī)范級(jí)、[3,4）優(yōu)化級(jí)、[4,5）持續(xù)改進(jìn)級(jí)。

3　制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)

3.1　制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)

學(xué)者Vinodh與Chintha認(rèn)為精益對于制造行業(yè)是以最少的投入，獲得最多的產(chǎn)出[11]。同時(shí)Lemieux認(rèn)為精益是指減少資源浪費(fèi)并且進(jìn)一步優(yōu)化組織資源[12]。精益是指在合適的時(shí)間使用最優(yōu)的方法生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品或者提供最好的服務(wù)，最終獲得最理想的結(jié)果。

精益管理各維度協(xié)調(diào)發(fā)展對于精益管理成熟度的提升十分重要，因此有必要對每個(gè)維度的成熟度值進(jìn)行評(píng)估。趙有[8]從信息通信行業(yè)分析對業(yè)務(wù)流程、資源管理、文化體系和保障體系4方面精益管理成熟度進(jìn)行了定義和評(píng)價(jià)，但并不完整詮釋精益原則。精益理論應(yīng)用于制造行業(yè)，生產(chǎn)制造最重要的是資源的運(yùn)用。生產(chǎn)制造資源是指人、物料、設(shè)備、能源、工藝和環(huán)境，資源相互協(xié)調(diào)作用的過程稱為產(chǎn)品制造過程。根據(jù)精益管理原則劃分出7個(gè)精益維度以及每個(gè)維度的精益指標(biāo)，見表1。

3.2　制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)方法

收集和測量精益七大維度指標(biāo)量化值數(shù)據(jù)和精益管理成熟度，遵循精益生產(chǎn)實(shí)施定義的路徑和正確運(yùn)用精益工具和技術(shù)進(jìn)行測量[13]。按照以下步驟進(jìn)行。

表1　制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)

第一步：定義精益層級(jí)指標(biāo)涵義。

根據(jù)7個(gè)維度和5層級(jí)特征，定義7個(gè)維度、5個(gè)層次的精益管理成熟度指標(biāo)涵義。指標(biāo)涵義用于指導(dǎo)問題，檢查清單的編制。

第二步：制定測量精益指標(biāo)的檢查清單。

在測量的第二步中，利用第一步所得的精益指標(biāo)涵義，制作審查表作為數(shù)據(jù)收集工具。每個(gè)清單包括解決每個(gè)精益指標(biāo)要求的問題，如：生產(chǎn)工藝維中的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序指標(biāo)問題，標(biāo)準(zhǔn)是否被及時(shí)更新，為了量化審核結(jié)果，對每一個(gè)待評(píng)估問題，使用4-grades評(píng)分系統(tǒng)，分別為0分、1分、3分與5分。0分表示沒有任何相關(guān)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被更新；1分表示部分相關(guān)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被更新；3分表示所有的相關(guān)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都被更新，但是存在部分作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更新的不正確；5分表示作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以正確的方式全部更新。類似問題檢查清單見表2。

表2　測量精益指標(biāo)的檢查清單樣本問題表

第三步：精益指標(biāo)量化數(shù)據(jù)收集。

將定性指標(biāo)定量化計(jì)算，達(dá)到可測量的目的。將第二步所得審計(jì)結(jié)果收集成表，再根據(jù)公式（1），計(jì)算各精益維的各層級(jí)指標(biāo)打分值。

式中：成熟度級(jí)別i=1,2,3,4,5;精益維j=1,2,···,7;Lijm表示i級(jí)別的j維度的第m個(gè)指標(biāo)；a1、a2、a3表示檢查清單問題分別為1分、3分、5分的數(shù)量。

第四步：精益指標(biāo)層級(jí)成熟度評(píng)價(jià)。

根據(jù)第三步的數(shù)據(jù)結(jié)果，結(jié)合公式（2）計(jì)算出精益維的不同層級(jí)的成熟度評(píng)價(jià)值。通過比例縮減，將成熟度值縮減到0～1，便于計(jì)算精益維度成熟度。

Lij表示第i層級(jí)的j精益維的成熟度值。

第五步：精益維成熟度評(píng)價(jià)。

計(jì)算精益維的整體精益管理成熟度值，必須滿足每一級(jí)別達(dá)到合格級(jí)別，也就是層級(jí)精益維所有指標(biāo)成熟度值必須達(dá)到1，才能提高成熟度能力級(jí)別。因此采用最小評(píng)價(jià)值法進(jìn)行評(píng)估精益維成熟度指標(biāo)，根據(jù)公式（3）計(jì)算精益維整體成熟度值。

LAj值指精益維j的成熟度，其范圍為0～5。

第六步：制造單元精益管理成熟度雷達(dá)圖分析。

根據(jù)第五步計(jì)算出每個(gè)精益維度的整體精益成熟度值，通過雷達(dá)圖進(jìn)行圖表分析，提出改進(jìn)路徑。

4　案例分析

X企業(yè)是某石油機(jī)械設(shè)備制造型企業(yè)。X企業(yè)引進(jìn)了精益管理理論在公司實(shí)踐，企業(yè)需要對操作層面進(jìn)行改善、提高、突破瓶頸，進(jìn)行制造單元精益成熟度評(píng)價(jià)。

4.1　單維度評(píng)價(jià)

根據(jù)以上評(píng)價(jià)方法，分別對各個(gè)維度的不同指標(biāo)和層次進(jìn)行測評(píng)。首先通過對指標(biāo)的涵義進(jìn)行分析，通過第二步的5分制評(píng)估得到各維度指標(biāo)不同層次的評(píng)分值，再根據(jù)公式（1）和公式（2）計(jì)算得到精益指標(biāo)層級(jí)成熟度評(píng)估值，最后根據(jù)公式（3）可得到最終的各維度成熟度值。各維度的成熟度綜合評(píng)估值見表3。

4.2　結(jié)果分析

通過對制造單元的分析，計(jì)算可得制造單元精益管理成熟度值如圖2所示。在成熟度評(píng)價(jià)結(jié)果中，對制造單元在精益成熟度各層級(jí)中精益管理理論的充分理解、實(shí)踐、改善以及持之以恒地改進(jìn)過程的詮釋。

表3　制造單元精益管理維成熟度評(píng)估值

圖2　制造單元精益成熟度

從結(jié)果可以分析出，制造單元各精益維度的成熟度存在不同差異。部分維度未達(dá)到2級(jí)成熟度，如生產(chǎn)工藝維、JIT以及6S維的整體維度成熟度分別為1.95、1.82與1.83，僅實(shí)現(xiàn)了初始級(jí)成熟度，需首先改進(jìn)維度。通過回顧審計(jì)檢查結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)那些未被完成的或是不合格的問題，尋找出改進(jìn)路徑。

5　結(jié)論

突破傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)與以往研究的不足，構(gòu)建制造單元精益管理成熟度評(píng)價(jià)模型，側(cè)重于操作層面制造單元所需的活動(dòng)研究，完善制造行業(yè)精益管理成熟度評(píng)價(jià)理論研究，促進(jìn)企業(yè)實(shí)踐改善。該模型具有可操作性、透明性以及動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，評(píng)價(jià)過程科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)可追溯整個(gè)評(píng)價(jià)過程。

由于每個(gè)企業(yè)制造單元環(huán)境各有不同或存在特殊情況，因此建議每個(gè)企業(yè)根據(jù)其特殊情況制定模型中的檢查清單。評(píng)估清單、精益指標(biāo)和主要控制項(xiàng)目，并根據(jù)公司的要求、戰(zhàn)略和組織提供一個(gè)整體的企業(yè)精益轉(zhuǎn)型計(jì)劃。精益評(píng)估清單是根據(jù)精益項(xiàng)目發(fā)展過程而構(gòu)建的，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的評(píng)估系統(tǒng)。同時(shí)，相關(guān)的精益評(píng)估清單可通過使用之前精益評(píng)價(jià)結(jié)果的反饋信息，分析精益單元制造改善對比結(jié)果來進(jìn)行持續(xù)改善。本模型可通過長期的實(shí)證分析和制造單元精益實(shí)際相結(jié)合，根據(jù)動(dòng)態(tài)評(píng)估系統(tǒng)不斷提高評(píng)價(jià)模型的精度。

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