制造單元精益管理成熟度評價模型研究

周渝嵐，譚付勇，楊 林，2

“智能制造”為主導的“工業4.0”、精益管理[1]、六西格瑪管理[2]、準時制生產等用于改善和提高企業管理水平和產品生產質量的理論方法成為工業進步的基礎[3]。隨著精益管理理論的發展，成熟度評估模型和評估工具也被開發出來，但大部分成熟度評估模型都只提供常見的評估指導和宏觀框架。制造單元是制造企業創造價值最重要的環節，精益管理成熟度水平的高低對企業制造價值的實現非常重要。基于價值工程的視角，選擇以制造單元精益管理成熟度評價為客體，從操作層面建立一個動態的、多維的精益管理成熟度評價模型，旨在解決以下問題：①如何評估制造單元的精益管理成熟度；②動態多維精益管理成熟度評價模型如何評價制造單元的精益制造績效。

1　精益管理成熟度評價研究現狀

1987年軟件能力成熟度模型被提出用于評估軟件企業自身過程和質量能力以來，該模型就得到廣泛關注。成熟度模型的精髓是持續改善，這一思想與精益管理的全面質量管理不謀而合，這也使得成熟度評價模型在精益管理中得到廣泛應用。Wie?slaw Urban基于制造企業的組織文化研究，為了解精益管理在企業中的轉換狀態，設計了一個精益管理成熟度自我評估工具，大大提高生產改善結果[4]。Selim Erol運用精益成熟度評價模型，用于評估企業進入工業4.0時代的能力水平[5]。Anna Kosieradzka提出了生產率管理成熟度評價模型，用于評估當代先進生產管理理念的綜合實踐能力水平，提高企業生產力[6]。部分學者對不同行業的精益管理成熟度評價進行了一定探索性研究。高原[7]分析了制造成熟度的發展過程，對制造成熟度等級的劃分及詳細定義、影響成熟度的風險因素進行了一定的總結。趙有[8]將精益管理與成熟度評價相結合構建了信息通信精益管理成熟度評價模型，搭建信息通信集約精益管理成熟度的評價體系,用于評價分析信息通信集約精益管理成熟度水平。鄭艷芳[9]將成熟度評價理論結合精益管理系統實施的特點,對企業實施精益管理成熟度評價模型進行構建和探討。綜上所述，有較多學者對精益管理理論進行實踐研究，也有部分學者將制造行業精益管理與成熟度水平相結合對精益管理實踐水平進行評價，但宏觀戰略性的評價研究較多，從操作層面著手的較少。

精益管理成熟度模型是制造企業精益管理理論與項目管理成熟度理論相結合，側重于操作層面制造單元所需的活動研究，旨在解決企業管理理論實踐成果評估，以便企業比較科學、可觀、全面地測評精益管理的實踐水平。

2　制造單元精益管理成熟度評價模型構建

成熟度[10]是描述能力水平高低的一個標度，制造單元是指一個加工中心，精益管理成熟度評價模型是評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在隨著精益理論付諸實踐過程中逐漸獲得的能力，是循序漸進的。

2.1　制造單元精益管理成熟度等級

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個等級，分別為起始級、簡單級、規范級、優化級和持續改進級，構成制造單元精益管理成熟度模型，如圖1所示。其中成熟度等級逐級增高，成熟度管理水平越高，則能力越強。

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特征

1）起始級：制造單元環境較為混亂，有個別優化行為，但這些行為為偶然性行為，沒有建立所有制造單元有計劃和實施的行為。所有的制造過程和環境缺乏制造理論支撐，沒有基于精益管理的戰略規劃。可通過對精益理論的理解達到初始級。

2）簡單級：已經開始接受和理解精益制造理論，在各個精益維度中，精益理論服務于產品制造和優化。工人接受初級精益理論培訓，掌握一定的精益工具和方法的使用能力。人員、設備、工藝等的潛能被重視和測量。通過精益實踐達到規范級。

3）規范級：精益實踐已經成為組織戰略、組織項目與活動的一部分。精益工具、方法和理論的實踐經驗被整個組織廣泛的認識、接受和利用，制造效率、人員績效、工藝改善能力獲得肯定。通過改善改進過程達到優化級。

4）優化級：精益活動在制造單元的所有區域持續不斷地進行，精益思考和實踐已經成為一種日常工作，持續改善更像是習慣而非特殊任務。對于精益工具、方法的實踐理解在所有的組織成員中已經相當成熟，同時被所有的組織成員廣泛運用于產能提升和績效改善。當達到優化級后，企業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，精益管理作為軟實力在生產制造過程中發揮的作用顯現出來。通過持之以恒的改進達到持續改進級。

5）持續改進級：精益戰略已經不僅僅是組織內部戰略，它在所有精益活動中的影響可以通過企業績效被測量。精益活動的計劃、實踐和控制被用于企業發展和成長。持續改進級是高級階段，此階段精益管理的重點在于優化現有的精益管理模式。

當精益管理成熟度等級逐級提高時，其計劃和控制將變得更加系統化。企業的精益生產管理系統也將更加健全和規范。

2.3　制造單元精益管理成熟度等級標準量化

將制造單元精益管理成熟度等級標準劃分為5個等級，通過5分制進行評定成熟度等級。通過對各個維度的各個層次評價，最終評估出每個維度的成熟度級值。評分值對應的等級標準為：（0,1）混亂級、[1,2）初始級、[2,3）規范級、[3,4）優化級、[4,5）持續改進級。

3　制造單元精益管理成熟度評價

3.1　制造單元精益管理成熟度評價指標

學者Vinodh與Chintha認為精益對于制造行業是以最少的投入，獲得最多的產出[11]。同時Lemieux認為精益是指減少資源浪費并且進一步優化組織資源[12]。精益是指在合適的時間使用最優的方法生產出最好的產品或者提供最好的服務，最終獲得最理想的結果。

精益管理各維度協調發展對于精益管理成熟度的提升十分重要，因此有必要對每個維度的成熟度值進行評估。趙有[8]從信息通信行業分析對業務流程、資源管理、文化體系和保障體系4方面精益管理成熟度進行了定義和評價，但并不完整詮釋精益原則。精益理論應用于制造行業，生產制造最重要的是資源的運用。生產制造資源是指人、物料、設備、能源、工藝和環境，資源相互協調作用的過程稱為產品制造過程。根據精益管理原則劃分出7個精益維度以及每個維度的精益指標，見表1。

3.2　制造單元精益管理成熟度評價方法

收集和測量精益七大維度指標量化值數據和精益管理成熟度，遵循精益生產實施定義的路徑和正確運用精益工具和技術進行測量[13]。按照以下步驟進行。

表1　制造單元精益管理成熟度評價指標

第一步：定義精益層級指標涵義。

根據7個維度和5層級特征，定義7個維度、5個層次的精益管理成熟度指標涵義。指標涵義用于指導問題，檢查清單的編制。

第二步：制定測量精益指標的檢查清單。

在測量的第二步中，利用第一步所得的精益指標涵義，制作審查表作為數據收集工具。每個清單包括解決每個精益指標要求的問題，如：生產工藝維中的標準作業程序指標問題，標準是否被及時更新，為了量化審核結果，對每一個待評估問題，使用4-grades評分系統，分別為0分、1分、3分與5分。0分表示沒有任何相關作業標準被更新；1分表示部分相關作業標準被更新；3分表示所有的相關作業標準都被更新，但是存在部分作業標準更新的不正確；5分表示作業標準以正確的方式全部更新。類似問題檢查清單見表2。

表2　測量精益指標的檢查清單樣本問題表

第三步：精益指標量化數據收集。

將定性指標定量化計算，達到可測量的目的。將第二步所得審計結果收集成表，再根據公式（1），計算各精益維的各層級指標打分值。

式中：成熟度級別i=1,2,3,4,5;精益維j=1,2,···,7;Lijm表示i級別的j維度的第m個指標；a1、a2、a3表示檢查清單問題分別為1分、3分、5分的數量。

第四步：精益指標層級成熟度評價。

根據第三步的數據結果，結合公式（2）計算出精益維的不同層級的成熟度評價值。通過比例縮減，將成熟度值縮減到0～1，便于計算精益維度成熟度。

Lij表示第i層級的j精益維的成熟度值。

第五步：精益維成熟度評價。

計算精益維的整體精益管理成熟度值，必須滿足每一級別達到合格級別，也就是層級精益維所有指標成熟度值必須達到1，才能提高成熟度能力級別。因此采用最小評價值法進行評估精益維成熟度指標，根據公式（3）計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圖分析。

根據第五步計算出每個精益維度的整體精益成熟度值，通過雷達圖進行圖表分析，提出改進路徑。

4　案例分析

X企業是某石油機械設備制造型企業。X企業引進了精益管理理論在公司實踐，企業需要對操作層面進行改善、提高、突破瓶頸，進行制造單元精益成熟度評價。

4.1　單維度評價

根據以上評價方法，分別對各個維度的不同指標和層次進行測評。首先通過對指標的涵義進行分析，通過第二步的5分制評估得到各維度指標不同層次的評分值，再根據公式（1）和公式（2）計算得到精益指標層級成熟度評估值，最后根據公式（3）可得到最終的各維度成熟度值。各維度的成熟度綜合評估值見表3。

4.2　結果分析

通過對制造單元的分析，計算可得制造單元精益管理成熟度值如圖2所示。在成熟度評價結果中，對制造單元在精益成熟度各層級中精益管理理論的充分理解、實踐、改善以及持之以恒地改進過程的詮釋。

表3　制造單元精益管理維成熟度評估值

圖2　制造單元精益成熟度

從結果可以分析出，制造單元各精益維度的成熟度存在不同差異。部分維度未達到2級成熟度，如生產工藝維、JIT以及6S維的整體維度成熟度分別為1.95、1.82與1.83，僅實現了初始級成熟度，需首先改進維度。通過回顧審計檢查結果，可以發現那些未被完成的或是不合格的問題，尋找出改進路徑。

5　結論

突破傳統認識與以往研究的不足，構建制造單元精益管理成熟度評價模型，側重于操作層面制造單元所需的活動研究，完善制造行業精益管理成熟度評價理論研究，促進企業實踐改善。該模型具有可操作性、透明性以及動態性等特點，評價過程科學嚴謹，同時可追溯整個評價過程。

由于每個企業制造單元環境各有不同或存在特殊情況，因此建議每個企業根據其特殊情況制定模型中的檢查清單。評估清單、精益指標和主要控制項目，并根據公司的要求、戰略和組織提供一個整體的企業精益轉型計劃。精益評估清單是根據精益項目發展過程而構建的，形成一個動態的評估系統。同時，相關的精益評估清單可通過使用之前精益評價結果的反饋信息，分析精益單元制造改善對比結果來進行持續改善。本模型可通過長期的實證分析和制造單元精益實際相結合，根據動態評估系統不斷提高評價模型的精度。

參考文獻：

[1]胡恒進,劉 航,鞏方舟,等.數字化制造企業精益管理模式下成本控制應用研究[J].石油工業技術監督,2016,32(11):41-43.

[2]于海山.低滲透油田清防蠟精益質量管理實踐[J].石油工業技術督,2015,31(11):1-5.

[3]牛占文,路振中,楊福東,等.基于數據包絡分析的精益管理實施效率評價[J].武漢理工大學學報(信息與管理工程版),2015,37(6):766-770.

[4]Wieslaw Urban.The Lean Management Maturity Self-assess?ment Tool Based on Organizational Culture Diagnosis[J].Pro?cedia-Social and Behavioral Sciences,2015,213(12):728-733.

[5]Selim Erol.A Maturity Model for Assessing Industry 4.0 Readiness and Maturity of Manufacturing Enterprises[J].Pro?cedia CIRP,2016(52):161-166.

[6]Anna Kosieradzka.Maturity Model for Production Manage?ment[J].Procedia Engineering,2017(182):342-349.

[7]高 原.制造成熟度管理方法研究[J].制造技術與機床,2012(3):30-37.

[8]趙 有,闕秀煉,翟海英,等.信息通信集約精益管理成熟度評價體系研究[J].電力學報,2014,29(6):548-553.

[9]鄭艷芳,朱小勇,甘 浪.企業實施精益管理系統水平評價能力成熟度模型研究[J].價值工程,2016(22):227-229.

[10]余曉鐘.石油工程項目管理成熟度評價模型研究[J].當代石油石化,2009,17(4):28-32,50.

[11]S.Vinodh.Environmental Impact Minimisation in an Auto?motive Component Using Alternative Materials and Manu?facturing Processes[J].Journal of Manufacturing Systems,2013,32(4):620-631.

[12]LemieuxCombining Lean and Green in Manufacturing:a Model of Waste Management[J].IFAC Proceedings Vol?umes,2013,46(9):117-122.

[13]包北方,陳小峰.電力企業精益管理實踐及其過程評價研究[J].經營管理者,2015(28):85.