活学活用：制造业信息化集成的参考模型

近年来，我国一直把制造业作为企业信息化的重点行业进行大力投入和重点建设，试图通过信息化建设，提高管理水平，快速响应市场需求，抢抓市场机遇，增强企业竞争力，促进经济增长方式的快速转变。如大力推进ERP的实施，促进管理模式的变革；推进网络化制造，构建制造网格系统，提高生产制造过程的自动化水平；积极推进电子商务，改变产品营销策略。但是，就制造业信息化的发展历程来看，信息化进程缓慢、水平还比较低，仍然没有摆脱低效率、低附加值的粗放经营局面。究其原因，主要是因为企业内部资源管理（如ERP）信息化、外部营销（如电子商务）信息化、内部生产制造自动化（如网络化制造系统）没有有机地整合与集成，割裂建设现象严重，严重阻碍了制造业的信息化进程。下面针对这一突出问题，从制造业信息化内涵的分析入手，理顺制造业电子商务与ERP、网络化制造之间的关系，提出制造业电子商务（Electronic Commerce, EC）与ERP（企业资源计划，Enterprise Resource Planning）、网络化制造（Networked Manufacturing, NM）系统的集成方案，以期有助于推进制造业的信息化进程。
　　
　　1 制造业电子商务与ERP、网络化制造系统的关系
　　
　　1. 1制造业信息化的内涵
　　制造业信息化是一个很宽泛的概念，总的来说就是广泛利用信息技术，使企业在生产、经营、管理、决策等方面实现信息化，包括产品设计信息化、生产过程信息化、产品销售信息化、经营管理信息化、决策信息化以及信息化人才队伍的培养等。制造业信息化的根本目的是通过信息化促进企业管理和生产模式变革，加快信息流动，提高信息资源利用率，最终增强企业的市场竞争能力，提高企业经济效益，促进企业经济增长方式转变。由此可见，制造业信息化的内容十分广泛，主要体现在：（1）利用CAD/CAPP/CAM等现代化信息技术提高企业生产过程自动化；（2）利用MRP/MRPII/ERP等现代化信息管理技术提高企业的现代化管理水平；（3）利用CIMS等进行企业的信息集成，形成集设计、制造和管理为一体的计算机综合集成制造系统；（4）通过网络技术，将企业内部信息集成扩展到企业外部，实现电子商务等。
　　
　　1. 2制造业电子商务与ERP、网络化制造系统的关系
　　从制造业信息化的内涵来看，制造业电子商务、ERP、网络化制造（制造网格）是制造业信息化在外部营销、内部管理和生产制造方面的具体体现。同时，它们之间不是孤立的，而是一个有机的整体。
　　（1）就企业内部业务和资源管理来讲，制造业从MRP、MRPⅡ到ERP，实现了从单一的材料资源计划到包括销售、财务、人力资源、物流、库存等在内的企业所有资源的统一协调管理，为制造业实现零库存和即时生产（Just In Time，JIT）提供了支持。为实现高效的企业资源计划管理，必须有高效的、能够满足客户个性化需求的生产制造系统作支持，基于网格的网络化制造系统使其成为可能。为实现企业收益的最大化，必须能够实时掌握客户需求、抢占市场机遇、增强与客户的交流、缩短供货周期，实现快速的市场响应机制，于是，基于Web的电子商务成为制造业的现代营销手段。
　　（2）就产品制造工艺技术来看，网络化制造（Networked Manufacturing，NM）技术，尤其是制造网格（Manufacturing Grid，MGrid）技术为制造业实现大批量、个性化定制的网络化制造提供了技术支持。网络化制造离不开高效的企业资源计划管理机制和快速响应客户需求的现代电子商务模式的基础支撑。
　　（3）就企业外部业务管理来看，基于Web的电子商务为制造业开拓市场、提高销售效益营造了良好的外部交流平台。但是，如果没有高效的内部资源管理机制ERP，没有先进高效的产品制造系统，就无法满足客户的个性化即时需求，制造业的市场响应能力也难以得到提高。
　　（4）就设计和生产过程管理技术来看，产品数据管理（Product Data Management，PDM）技术在一定程度上解决了制造业“信息孤岛”现象，真正实现了与产品相关的数据、过程、资源的一体化集成管理。产品销售与客户关系、内部资源管理、生产制造是一个完整的闭环系统，任何割裂都将导致环链的断裂，PDM技术成为这个环链系统的统一和协调的纽带。
　　以上分析表明，制造业电子商务、ERP和网络化制造系统只有密切配合、相互支持，形成一个有机的整体，企业才能全面实现信息化，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。忽视或偏废任何一个方面的信息化建设都是不适宜的，都不利于制造业企业信息化的整体推进，不利于制造业经济增长方式的快速转变。因此，研究制造业电子商务、ERP和网络化制造系统的整合集成问题，构建统一协调的集成系统，对于加速制造业信息化进程具有重要意义。

　　
　　2 制造业电子商务与ERP、网络化制造系统的集成模型
　　
　　2. 1集成模型的概念结构设计
　　从宏观上来说，在公共的信息技术、标准、协议、法规、政策等基础设施的支撑下，将制造业电子商务系统、企业资源计划系统与网络化制造系统按照业务流程进行有机集成，才能更好地发挥各个系统的优势，才能形成合力，共同推进企业信息化的进程。它们的集成模型的概念结构如图1所示。

　　对集成模型的分析如下：
　　（1）电子商务系统作为企业开展外部业务、实现与客户沟通和交流的平台，当确认了客户订单后，通过Web将客户订单传递到负责企业内部管理的企业资源计划系统ERP。
　　（2）企业资源计划系统ERP作为企业内部资源的管理者和生产计划的制订者，将根据收到的客户订单，一方面分析客户个性化需求特征，预测市场需求趋势，分析产品需求导向，及时进行内部资源的计划调整；另一方面根据客户需求，合理安排生产计划，并向网络化制造系统发布生产指令。
　　（3）网络化制造系统作为产品的制造者，根据接收到的来自于ERP的生产计划指令，启动制造网格，按照客户的个性化需求实施个性化高效生产，并将产品制造信息实时地反馈给ERP系统。
　　（4）ERP系统将实时采集到的产品信息，一方面进行企业内部资源的实时管理和计划修正；另一方面将产品信息，诸如产品特征、规格型号、性能指标等，发布到电子商务平台，让客户及时了解企业产品信息，增强与客户的交流与合作，获取来自客户的信息反馈，从而调整产品研发和生产、经营计划，做到最大限度地适应客户的个性化需求，把握市场动态，拓宽销售渠道，增强企业的市场竞争力。

2. 2集成模型的逻辑结构设计
　　依据制造业的业务流程主线，给出集成模型系统的详细设计（如图2），并进一步分析各子系统的基本结构及其实现过程。
　　2. 2. 1集成模型各子系统的基本结构与实现过程分析
　　（1）电子商务系统。在图2中，电子商务系统是企业外部营销和与客户交流的平台，它至少应有如下几个基本模块：
　　1）产品展示。用于向顾客展示企业的产品外部特征、规格型号、性能指标、应用领域等。
　　2）身份认证。用于验证、确认客户身份，以便采集、分析客户信息，更重要的是对于企业的友好客户，根据分类等级给予不同的信息共享授权。
　　3）商务谈判。用于企业与客户的在线谈判，可通过调用后台谈判系统实现。
　　4）个性化需求。客户依据对展示的产品的各方面了解和在线谈判结果，启动后台的虚拟制造系统，生成满足个性化需求的虚拟产品样品。
　　5）签约与订单。根据双方谈判结果，确认个性化需求，进行在线签约，确认订单。然后将确认的订单通过在线方式提交给企业内部的ERP系统。
　　6）支付与结算。在客户收到产品后与制造企业进行货款的支付与结算。支付与结算可通过在线方式进行，支付与结算信息通过网络直接送入企业内部的ERP系统的销售管理和财务子系统。
　　7）其他管理。指除了上面主要业务以外的其他功能。如客户满意度调查、制造业资质等。
　　（2）ERP系统。在图2中，企业内部的ERP系统既是企业内部资源的管理者、生产计划的制订者和生产指令的发布者，同时也是连结外部电子商务系统和内部后台产品生产制造网络化系统的桥梁，担负着联系外部、协调内部和控制生产的任务。因此，它至少应有如下几个主要模块：
　　1）客户订单。客户订单管理是ERP的销售管理子系统的主要模块，是企业内部ERP系统的起点。在图2的集成模型中，它与外部的电子商务系统相连，能够实时检测来自前方电子商务系统的客户订单数据。
　　2）制订采购计划与采购。采购计划与采购是ERP系统采购管理子系统的主要模块，是企业内部根据客户订单准备生产所需各方面条件的重要基础工作。
　　3）制订生产计划。生产计划管理是ERP系统的又一个重要的子系统，它依据客户订单，以生产条件为基础，同时它也是后续生产管理子系统的基础。
　　4）产品制造。在准备和配置好制造资源以后，根据生产计划，启动网络化制造系统（NMS）或制造网格（MGrid），按照客户的个性化需求订单，进行高效率的产品生产。
　　5）产品入/出库。它是ERP中仓库与库存管理子系统的主要模块，进行产品入库登记、管理和分发。
　　6）物流与配送。它是ERP系统中运输管理子系统的主要模块。由于它与现代第三方物流企业有着密切联系，因此，也可拓展图2的集成模型，构建跨企业甚至跨行业的广义集成系统。
　　7）售后服务。它是现代ERP系统的又一个重要组成部分，用来跟踪客户信息、了解客户满意度，进而进行产品创新、质量控制、拓展市场，是企业求生存、谋发展的重要方面。
　　8）财务管理。效益最大化是企业追求的目标，财务管理是ERP系统的核心子系统，同时也是连结外部电子商务系统、控制内部管理和生产过程成本的关键子系统。
　　9）其他管理。对于一个制造企业，一个完整的ERP系统除了图2中给出的主要模块之外，还应包括人力资源管理、档案管理、安全管理、产品质量管理、职工教育与培训等其他子系统。
　　（3）网络化制造系统NMS。在图2中，网络化制造系统NMS是满足客户的批量化、个性化、即时化需求的产品生产能力保证。网络化制造系统NMS的实现可通过将企业的制造资源，按照产品的制造工艺进行分类，利用现代信息技术进行描述和封装，基于高效、共享的网格计算技术，搭建制造网格（MGrid）。

　　2. 2. 2集成模型的性能分析
　　在图2所给出的集成模型的逻辑结构中，为了说明集成的思路，简化了电子商务系统、ERP系统和网络化制造系统的部分子系统和其他模块；但是，给出了一些其他的中间子系统，诸如商务谈判系统、虚拟制造系统、产品数据管理系统等。图2中给出的集成模型系统具有如下显著特点：

 
　　（1）在电子商务系统和ERP系统之间增加了商务谈判系统，实现了外部营销与内部资源管理的一体化。因此，与一般的电子商务系统相比，增强了制造业电子商务系统的功能和制造业与客户之间的商务交互能力，将传统的面对面商务谈判转化为电子谈判，克服了面对面商务洽谈中的一些人为约束，提高了谈判的效率，大大提高电子商务交易的签约率和成功率，降低了商务洽谈成本和营销总体成本。
　　（2）在电子商务系统和ERP系统之间增加了虚拟制造系统。一方面客户可以通过虚拟制造系统生产出自己需求的“样品”，向制造企业提出自己的个性化需求；另一方面，制造企业可以从中了解客户需求意愿，预测市场需求趋势，并利用这些有价值的信息及时调整企业内部资源计划，不断地优化企业内部资源配置结构和产品设计、制造的工艺流程，以适应不断地来自于用户的个性化需求，实时调整产品研发目标；第三，大大提高电子商务交易的签约率和成功率。
　　虚拟制造是指在高性能计算机及高速网络的支持下，根据捕获的先验知识和统计数据，推断三方(客户、设计人员和工艺人员)异地产品协同设计中的设计状态类别，采用三维显示实现技术，根据客户端输入的设计参数进行三维模型参数化驱动设计。所以，虚拟制造系统实际上就是一个计算机软件系统，借助这一系统，客户与设计人员通过网络共同合作，在计算机上进行虚拟生产，利用虚拟的原材料定制出满足客户个性化需要的虚拟产品，为企业有效地满足客户多品种、小批量、多批次、短周期和高质量的消费需求提供一条新“样品”自行制造途径。
　　（3）将产品数据管理技术PDM纳入企业的内部资源管理和网络化制造过程的管理中。在一定程度上解决了制造业“信息孤岛”现象，真正实现了与产品相关的数据、过程、资源的一体化集成管理。
　　著名咨询机构CIM data认为：PDM是一门管理所有与产品相关的信息和过程的技术。而Gartner Group认为：PDM 是一个辅助工具，它用于在企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行协作环境，一个成熟的PDM 系统能够使所有参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文档、CAD 文件与产品结构等。因此，PDM系统应包含如下功能： 电子数据保存和管理，灵活组织文件，支持多种文件格式，文档安全性，分类与查询管理，用户化工具，集成功能，产品管理，产品结构管理，工作流程管理，项目管理。
　　综上分析 ，在图2所示的集成模型系统中，通过电子商务谈判系统、虚拟制造系统和产品数据管理系统将制造业的电子商务、ERP和网络化制造系统连结成为一个有机的整体，合理地运用了系统集成方法。此外，从上面的分析来看，该集成模型系统也渗透了客户关系管理（Customer Relationship Management，CRM）和供应链管理（Supply Chain Management，SCM）的基本思想，具有理论集成性。第三，从技术层面来讲，外部的电子商务系统可利用.Net、JS和网络数据库技术实现；内部的ERP系统可利用Java、J2EE、XML和数据库技术实现；网络化制造系统可基于网格服务资源结构（WSRF）标准和简单对象协议（SOAP），利用网格服务描述语言（WSDL）和统一描述、发现和集成（UDDI）服务、XML技术等进行制造资源封装，构建基于Agent的制造网格系统（MGS）。因此，图2给出的集成模型系统在技术上是可以实现的。
　　
　　3 小 结
　　
　　本文给出的集成模型，在技术层面为制造业信息化提供了一个集成化的实现参考模型，对于加快制造业信息化进程是有益的。但是，我们应该清醒地认识到，制造业信息化是一项复杂的系统工程，它的整体推进，除了在技术上深入应用信息技术，加强企业内部资源管理与生产制造过程信息化、外部营销业务信息化建设之外，还需要深入开展企业内部员工的信息技术教育培训，提高员工的信息技术素养，改革管理体制，转变管理理念和生产、经营模式；需要政府在相关政策上给予长久的支持，进一步完善相关法律法规；需要行业、地区和国家信息化的整体推进，为制造业信息化营造良好的外部环境。因此，在制造业信息化进程中，割裂或忽视任何一个方面的建设都是不合适的，而且，还有许多问题需要作进一步的理论研究和实证研究。
　　

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