罗克韦尔系列(一):互联企业 成熟度模型-智慧资讯

对于通过连接人员、过程和技术来提高效益, 您的公司是否已做好充分准备?

罗克韦尔系列(一):互联企业 成熟度模型

在未来五年,制造业的变化速度将比过去 20 年更为迅猛。

?您是否已做好充分的准备??   

在“物联网”中,几乎任何事物都可以使用嵌入式技术来收集和传送信息。比如,药片可以执行医学分析,混凝土公路可以实现交通诱导,工厂车间的机器设备可以对质量控制及能源使用情况进行管理。

运营技术(OT) 和信息技术 (IT) 之间能够以更快的速度进行连接,整个企业的协作程度将因此达到前所未有的水平,过程和工厂与供应商和客户之间也将以全新的方式连接起来。制造商、工业经营者和原始设备制造商 (OEM) 可利用实时决策来提高经济效益,而在在赢得机遇的同时,他们在保护数据和基础架构安全方面也面临着新的挑战。

 

提高生产率的“另辟之径”

由于工厂车间中以太网和智能设备的普及和适宜的成本,功能强大的本地计算解决方案,以及多种网络技术融合统一,OT 和 IT 得以快速融合,从而能够将信息转化为真知灼见。这为企业各层级的决策者提供了了解运营情况的新途径,使他们有机会更好地对以下因素做出响应:

内部测定实时监视和共享关键绩效指标 (KPI),使上到高级管理人员下到一线员工的所有员工都能发现问题,并能在问题恶化之前甚至在发生之前将问题解决。如果指标未测定,改进也就无从谈起。

企业外部活动:融入客户需求信息和/或供应商绩效数据(例如延迟交付、缺货等),因为这些因素可能会引起生产安排调整、人员配置变化和采购变更等。

市场变化:供应链策划员和采购经理现在需要依赖遍布在世界各地的诸多供应商,因此产品交付时间、质量和成本控制的管理更加复杂(例如,需要花费额外的员工工时来处理远距离供应商、库存持有成本、因库存过剩导致的物料废弃等)。

人员和过程之间可以通过技术连接起来,企业管理人员及其持续改善 (CI) 团队因此能够采用支持实时决策的工具来大幅提高生产率和经济效益,而且通常情况下无需直接干预,也不必额外增加员工数量。

“以数据作为自动化和控制的基础,”《麦肯锡季刊》称,“这意味着将通过物联网收集的数据和分析结果转化为相应指令,再经由网络反馈给执行人员,从而对过程进行调整。从数据到自动化应用构成了一个闭环,系统能够根据复杂的情况自动进行调整,免除了大量不必要的人为干预,最终可以提升生产率。”

智能网络还能改进资产优化,其中包括优化能源使用、提升设备可靠性并延长其寿命以及提高现有资产的产能。另外,网络所提供的信息还可帮助企业高管进行战略性规划,支持他们利用现有的设施根据绩效趋势、物流模式、市场需求等因素安排生产。

最后,当组织中二战后婴儿潮时期出生的高管以及工程师、OT 专员、维护等方面的专家退休时,随之而来的知识损失将会为组织带来巨大风险。(在2030 年前将有约 10,000 名二战婴儿潮时期出生的美国人逐渐步入 65 岁。)信息流和可用性的改进将有助于缓解这一风险,对于客户要求更高、监管要求更严和熟练员工较少的行业更是如此。


确保信息安全进而使经济效益得以保障

目前,许多工业基础设施的设计并不能利用物联网。据《2013 年下一代制造业研究》,只有少得惊人的几位制造业高管表示他们采用的是最先进的业务系统和设备并能够长期支持促使组织迈向下一代的六大关键策略(见下图)。

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另据IndustryWeek 杂志和罗克韦尔自动化开展的一份制造商研究显示,无论是在工厂车间还是整个组织范围内,集成水平都低得出人意料:

只有 14% 的高管表示他们所有的车间数据已与企业系统集成。

约四分之一的高管称,车间中的机器设备(不包括计算机)有近一半或一半以上能够支持 Internet(以太网或 Wi-Fi);有 30% 的高管表示所有的设备均不支持以太网。

制造商设备及系统的现代信息化水平还存在明显的提升空间。美国质量学会 (ASQ) 曾对制造商就智能制造的使用情况开展调查,所谓智能制造是指通过集成来自网络的数据和信息,实时了解制造和供应链企业的方方面面、找出存在相应问题的原因、制定规划、进行管理并制定相关决策。调查结果显示,只有 13% 的制造商表示在组织内采用了智能制造。在声称已实施智能制造的组织中,有 82% 的制造商表示提高了效率,有 49% 的制造商表示降低了产品缺陷,有 45% 的制造商表示提高了客户满意度。

对企业网络的攻击可来自于任何位置、任何设备和任何人,其中包括通过早期的OT 设备进行攻击。员工或承包商会通过无线智能手机和平板电脑来监视生产,因此这些手持设备可能会成为内部有意或无意攻击的入口点,同时也为外部授权或未经授权的远程访问提供了可能。而未经授权的访问可能表示攻击者有意获取专有数据或信息,甚至试图完全停止工厂的生产。同时还可能存在其它一些恶意行为,从多方面损害工厂的利益,危及公共健康与福利。安全策略现在必须覆盖从整个企业到各个端点的整个范围,其中包括 IT 在传统上尚未触及的领域,以及需要 IT 和 OT 相互协作来确保满足运营需求的领域。

另外,与现代 OT 连接的老化系统或与老化 OT 相连的现代系统也会带来巨大的风险,例如传输的数据不正确可能会更改过程并导致产品规格不正确、质量低下甚至设备停机、作业中断。在汽车等行业中,每分钟生产中断的损失即可超过 20,000 美元。网络也可能发生数据解析错误,使生成的报告不能为客户、利益相关方、监管机构和/或公司报告和规划部门呈现准确的运营信息。此外,这些老旧系统还变得越来越难以集成与维护,从而难以提升效率。

相比之下,罗克韦尔自动化先进的 OT 设备和控制系统依靠开放式工业标准技术,如工业以太网协议(EtherNet/IP),它采用通用工业协议,而这两种协议均由 ODVA 管理和维护。网络将各种设备(如电机启动器和传感器)连接到控制器、人机界面和企业网络,使 OT 与 IT 实现连接,而连接后的网络更易于管理,并能提供相应信息以便更清晰地掌握运营情况、制定更为明智的决策。

更新、更智能的网络还可最大程度地降低总拥有成本 (TCO) 突然增加的财务风险。原因何在?这是因为老化的 OT 和 IT 系统和网络可能会因为出现故障导致供货不及时、出现废品和反工、客户流失以及各种安全问题,从而使 TCO 陡增。先进的 OT 和 IT 既可提升当前的经济效益,又可提高成本确定性。


实施更为智能的 OT/IT 网络

任何重大的技术变革都会令人振奋并充满机遇,同时也会令人畏惧并带来风险。而幸运的是,现在可以采用“互联企业成熟度模型”来对实施更为智能的 OT/IT 网络提供支持。该模型由罗克韦尔自动化首创,经过实践检验,该模型能够大幅缩减成本并能提高产能。罗克韦尔自动化所开发的成熟度模型分为五个阶段,其中包含必要的相关措施和最佳实践,能够确保在技术和组织文化层面都能实现卓有成效的变更。该公司还与思科、Microsoft?、Panduit? 和其它组织建立了合作伙伴关系, 为制造商和工业经营者搭建 OT/IT 知识桥梁(请参见罗克韦尔自动化合作伙伴)。

罗克韦尔系列(一):互联企业 成熟度模型

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第 1 阶段:评估

在互联企业成熟度模型的评估阶段,会对组织的现有 OT/IT 网络进行全方位评估:

信息基础架构(硬件和软件),

提供和接收数据的控制系统和设备(传感器、执行器、电机控制、交换机等),

用于传输所有此类信息的网络,以及

安全策略(理解、组织、执行)。

尤为关键的是,要检查对此框架进行管理的人员和相应流程,即使是获得认可的框架也应进行检查。

“我们会评估工业企业是否已经做好变更过程和信息架构的准备,帮助判断是否能够利用目前企业中可用的更为及时和更为精确的信息。”罗克韦尔自动化主席兼CEO Keith Nosbusch 称。“我们经常发现企业中存在效率低下的早期过程,以及不便于利用 OT/IT 融合和互联企业所带来的明显优势的过程和工作流。然后帮助工业企业建立一套有助于系统、有序且安全地整合技术、过程和人员的策略。”

在评估阶段面临的主要挑战在于,要投入时间来质疑已依赖多年的做法时,人们可能会犹豫不决。而更为迫切的问题在于,了解如何管理向更为智能的 OT/IT 网络的转换过程而不会中断运营或导致客户延迟。转换在很大程度上取决于当前状态和目标状态之间的差距,也就是说,是对现有网络的功能进行升级,还是需要进行更换?

全面的评估能够识别出现有 OT/IT 网络中存在的问题并进行分类,帮助构建新网络和运营的“愿望表”,从而为实施商业智能软件或云计算功能等更为先进的技术奠定基础。超过半数的制造商 (56%) 表示其应用或系统均未采用云计算;另有 23% 的制造商则表示仅有 1% – 10% 的应用和系统采用云技术。平均而言,仅有 10% 的应用和系统已采用云技术(请参见“云计算”),而云计算是各企业 CIO 选择的在 2013 年优先采用的三大技术之一,据预计,这一技术将在未来十年彻底改变业务格局。各位高管的偏好能够影响上述统计结果,而技术本身的能力对于统计结果的影响并不亚于这一因素。

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评估不仅能够了解转向更先进技术的能力,还将找出网络中的安全问题,这同样重要,有利于采取必要的风险缓解措施。思科工业解决方案集团资深总监 Rick Esker 向《控制》(Control) 杂志表示,由于工业网络普及的速度非常快并且具有多样化的特性,制造商很容易受到攻击。“因此,思科和罗克韦尔自动化已着手研发适合工业市场的高级安全功能。由于我们之间建立了持久的伙伴关系,我们已开发出集成度更高的方案,这种方案使我们能够成功解决用户担忧的主要问题,帮助他们提高安全意识、养成安全的习惯并能保护他们在未来免受威胁。”

没有两家制造商是完全相同的,他们对愿意接受的风险等级都有各自的定义,在实现安全方面愿意采取的措施也不尽相同。而评估阶段还会给出对这些“不良后果”的精确定义。


第 2 阶段:安全且经过升级的网络和控制系统

在找出当前OT/IT 网络和运营中存在的差距和薄弱环节之后,应从长期的视角出发开始进行升级,应考虑到工厂未来的扩容和新技术的引用。在此阶段中,组织会逐步形成并且/或者构建 OT/IT 的主干,以实现从车间运营到企业业务系统之间适合的安全连接。

而短语“从车间运营到企业业务”揭示了制造商在设计更为智能的网络时所面临的最大挑战之一:由谁负责管理新的 OT/IT 网络?由 OT 或 IT 负责,还是由二者共同负责?在第 2 阶段,将开始对硬件进行升级,同时也将规划 OT 和 IT 工程师之间的协作方式。跨职能团队会以研讨会的形式,评估新的技术选项、建立供应商路线图并绘制面向未来、可扩展的 OT/IT 网络设计蓝图。目标在于在一个受控的虚拟环境中指导 OT 与 IT 之间的衔接,而不是等到在生产线上处理客户订单的过程中实际发生这些问题时再进行解决。这一过程还有助于企业制定业务流程和工作流,使企业内部双方都能接受并合理分担智能网络的管理工作。

制造商(尤其是大型组织)经常面临的一大挑战在于存在大量各种各样过时的控制系统和网络。明智的高管会按照代表各地、各职能等的跨职能团队所确定的优先顺序系统性地进行更换。而 OT/IT 升级过程中,高管和工程师认为当前系统仍然可行而因此犹豫不决的情况并不少见。如果网络无法连接设备,则无法保护设备安全。高级领导层应负责转变员工思想,说服相应的人员、排除升级过程中的障碍。

即便仅完成第 2 阶段,企业的网络也会变得更为安全,能够通过内置的安全授权和身份验证机制来提供可访问的数据。对于许多公司而言,这是第一次实现集成的OT/IT 网络,也是第一次有机会对设备性能进行实时控制(例如,需求响应)。为配合更为安全、高效的网络,在第 2 阶段还会着手制定安全策略。


第 3 阶段:明确定义、组织有序的流动数据资本 (WDC)

在第 3 阶段,专为 OT/IT 组建的团队应升级、定义和组织公司的流动数据资本 (WDC),即用于改善业务流程的所有可用数据和改进措施,并确定如何利用 WDC 获得最佳的效益。需要注意的是,任何阶段都不可能与其它阶段完全独立,对于第 2 阶段(新数据功能出现)和第 3 阶段(识别如何驾驭和利用数据)的组织变更尤为如此。在第 3 阶段,此团队还会通过界定新的工作流、时间安排和责任领域的范围而为数据“提供背景信息”。数据在各个系统之间必须保证标准、统一。

“在这一阶段中所发生的变化表现为组织中的信息从不足转变为过剩,”罗克韦尔自动化市场拓展副总裁 John Nesi 称。“在有些情况下,可能会从没有任何可用的 OT 数据转变为信息过于丰富。那么如何评估现在可用的数据并将其转化为真知灼见?如何从具有参考价值而无法作为行动依据的各种见解中获得真知灼见?”

WDC 计划可防止制造商和工业运营陷入数据的海洋,也可防止出现没有信息可用的情况。此计划能够帮助企业建立相关系统,该系统能够帮助他们确定如何将数据转化为切实的变更触发因素,并帮助他们评估公司层面的战略决策对提高最终收益所发挥的作用。即使对于最为基本的业务战略,也很少有制造商能够清晰了解这些决策为整个组织所带来的回报。例如,对于评估面向客户的创新工作回报的评定系统,仅有 14% 的制造商描述为“由 CEO 和高级员工定期监视和审核公司特定的指标,并使其整个组织内保持透明、清晰”。许多制造商并没有用于监测战略性工作回报的系统(请参见“测定和监视回报”)。

有效的OT/IT 网络会包含整个企业中各个 OT 设备的数据以提供对绩效有关键作用的信息(例如,成本、停机时间等),从而为实时决策提供支持,即使在 IT 通过远程监视支持更多位置时也应如此。同样重要的是,还可实时编制客户、认证计划例如,ISO)和合规性计划所需的相关文档。

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第 4 阶段:分析

在第 4 阶段,工作重心将从硬件、设备、软件和网络转移到持续改善。如何最有效地利用新获得的 OT/IT 功能?随着公司内思想上的转变,至此应认识到 OT/IT 网络能够实时发现问题并能挖掘机会。在运营层面,利用已确定的 WDC 进行分析将有助于确定最需要实时信息的位置(例如特定位置、过程、产品、机器持续存在的问题)、能够按照信息采取行动并具有授权的信息接收者,以及此类信息将触发的标准化协议(多个主动和自动触发的协议)。

在高管层面,分析可为资产管理提供支持。“OT/IT 网络已演变成为一套生态系统,”罗克韦尔自动化高级副总裁兼技术总监Sujeet Chand 称。“企业高管可借助此网络优化全球的工厂运营,并且无需额外投资因而能够长期节省大量成本。他们能够就哪些工厂在什么时候生产哪些产品制定更为明智的决策。”以罗克韦尔自动化为例,由于提高了工厂网络的设备利用率和调度水平,仅无需额外投资一项每年即可节约 300 万美元。

在第 4 阶段,挑战仍然存在并需要避免数据过载。有些经理希望捕获并查看所有可用数据,尽管这样做收效甚微。其他人则“对数据充满怀疑”,对于是否接受工厂车间中产生的数据犹豫不决,因为这些数据与长期以来对过程、生产线和设备运营方式所持的观点相悖。同样,高级领导层应负责转变员工思想,说服相应的人员、排除升级过程中的障碍,以实现卓越运营为核心进一步深化组织发展。

当思想发生转变后,只要出现问题,内置的机制就将对出现的问题积极做出响应,而且通常本着能够最大程度地降低成本消耗损失这一主导指标。等待滞后的措施会导致(库存、资源、能源等)浪费不断累积,而且往往仅会带来以救急为目的的短期改进,与其如此,不如采用 WDC 和分析机制,帮助组织在问题恶化升级之前快速确定持续改进方法/改善项目并排定优先顺序。同时通过运用精益、六西格玛和/或其它改进原则持续改善运营,最终将促进生产率、效率和质量的同步提升。罗克韦尔自动化在多年的发展过程中已通过成熟度模型实现运营的大幅改进(请参见“罗克韦尔自动化运营改进”)。

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第 5 阶段:相互协作

成熟度模型的第 5 阶段是要构建一个能够预测整个企业乃至供应链和需求链活动的环境。

在企业内部,将拥有预测能力,这种能力有助于提升生产规划和资产管理效率,能够促进及时、始终如一地执行订单及提高质量并能实现更合理的工厂绩效。借助实时信息将能够动态检测和管理工厂流程。

而对外目标则是培养对外部事件的响应能力,包括对供应商和客户活动、业务趋势、市场、政治事件和甚至气候模式等活动的响应,从而最大程度地降低负面事件所带来的损失(例如,外汇暴跌及其对国内库存的影响)并利用新的机会(例如,热浪对产品需求的影响)。OT/IT 网络开始协调从最远端供应商一直到最终用户的各种活动。

尽管改善供应商和客户之间关系的机会已呈现在所有制造商面前,但只有 21% 的制造商与客户发展了“合作伙伴”关系,只有 13% 的供应商将自身与其供应商之间的关系称为“合作伙伴关系”(请参见供应链关系)。

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在第 5 阶段,内部的改善将继续进行,但此时的侧重点在于以创新的方法实现更高的绩效目标,从而实现之前根本不可能实现的目标。在此阶段,面临的一大挑战在于弱化组织“无所不能”这一观点,因为这种观点会给员工带来不必要的负担。

OT/IT 网络对供应商和客户的限制同样也会阻碍合作和绩效达到最佳水平。对于供应商,可通过建立相应标准来“鼓励”他们按照自身的成熟度模型向前发展;但对于客户,只有在他们认识到合作对于改进产品、提高价格所发挥的作用之后,才解除对他们的相关限制。而无论供应商、客户还是业务部门,只要从 OT/IT 网络捕获数据或为该网络提供数据,都应对其访问进行审查,一方面是出于网络安全方面的考虑,另一方面也是为了保护专有过程。

快速、准确地对新出现的供应链和市场状况进行响应将带来诸多优势,而这些优势会以各种途径促进实现卓越运营和成本节省:

提高供应商交付、质量和成本方面的绩效,同时还可改善供应商的文档记录工作以实现合规性。

通过制造执行系统实现企业的集成生产,促进形成一致的工作流、物料消耗、库存等并对此进行跟踪。

提供新的合作机会,例如在扩展的 OT/IT 技术框架内使用协作工具(例如,远程访问、即时通信、视频聊天、文件共享等),实现前所未有的创新。

集中位于同一位置的领域专家可为各个国家/地区和多家公司服务,能够及时分享最佳实践并能调取整条供应链的知识库用于解决面临的各种难题。对于罗克韦尔自动化,通过与供应链(包括上游的组件与零件供应商和下游的原始设备制造商)进行协作,我们取得了创新性突破并显著提高了运营预测水平及运营效率。


结论

对于互联企业成熟度模型,每家制造商都将从最适合自身的阶段开始实施这一模型,并根据自身的需求、基础设施、准备的充分程度和资源情况按恰当的步伐逐步走过不同阶段。在罗克韦尔自动化,我们已与众多组织开展合作:有一些处于相对较高的阶段(通过评估确定),他们已经开始利用 WDC 并已同供应商开展协作;另一些则刚刚开始他们的 OT/IT 智能旅程。无论这些组织处于哪种阶段,都会为他们带来大量机会并最终带来经济效益。

罗克韦尔自动化遍布全球 80 个国家/地区,拥有 22,000名员工,我们花了几年的时间才逐步走过整个模型的所有阶段并实现对智能 OT/IT 运营信息的有效利用。这一过程需要高级领导层的参与,需要进行战略性投资还要与众多利益相关方相互协作。以罗克韦尔自动化的经验和所整理的五个阶段为基础,已与罗克韦尔自动化开展合作的制造商都已通过互联企业成熟度模型实现更快的发展。

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