卓越制造信息系统的四位一体

未能满足客户需求的85%的原因是由于系统和过程的低效… 而不是员工 ――戴明博士

“在21世纪的动荡环境中，企业对环境反应的复杂性必须和环境的动荡性相互匹配”。战略学家伊戈.安索夫教授在《创建柔性企业》一书的前言写道。

今天，在众多领域的制造业者所共同面临的挑战和困难是一二十年前所无法想象的，技术的发展瞬息万变，全球化的竞争四处涌现，客户的需求也上升到几乎不容许你出错甚至苛刻的水平。要想在这样的环境中取得成功，所以制造企业面临的新挑战是：

1、按需生产：具有高效敏捷的计划与排程，能够接受客户最后时刻的修改和客户订单的变化.

2、快速精益制造：实现精益企业的流动和6西格码技术的质量控制;

3、柔性企业：实现运作过程的柔性，管理结构的柔性，企业战略的柔性。

信息化管理系统在不断的进化，驱动的因素主要是新兴的业务实践和新的信息技术。制造业的日趋成熟和商业化软件的不断完善，为信息化管理系统的发展创造了有利的条件。信息化管理系统需要融入按需生产;快速精益制造;柔性企业的基因，才能给制造业以新的竞争力,跨越冬季.

面对中国这个“全球制造中心”，制造企业必将逐步与国际商业准则和先进的企业管理接轨;高透明度的市场迫使制造企业需更快速随需变革;快速发展的同时，如不断优化和提升管理能力;如何用较少的资金和人力去适应多变的市场需求。制造企业的经理们发现他们深陷越来越多的理论与事实的不协调的困惑中，各种管理大师的互相矛盾的流行理论和现实的不确定性充斥着人们的大脑，一个个幻想被现实击破。经济危机使生产低端的产品的竞争优势不断减少,管理技术的落后会使响应市场的速度放慢.我们必须加快我们的学习能力，形成管理密集性企业.面对眼花缭乱的先进理论实践，我们必须在各种工具中取其所长,。如IE工业工程和BPM业务流程设计与改善是制造工厂的运作基础。PMC生产与库存控制是制造工厂的核心竞争力。ERP是制造工厂的核心信息系统，是一体化的生产控制系统的平台。MES是制造工厂的车间执行的详细实时的数据跟踪，是连接ERP的数据采集的桥梁。精益6西格码是最好的生产方式，可以使成本降低、质量提高、交期缩短。精益自动化使精益更具柔性应变.在复杂的供应链环境中如布局不合理、质量不稳定、供应不畅等突发事件的状况下，快速响应、可视的、可模拟的、基于规则的优化计划排程APS是制造工厂强有力的工具。面对信息的海洋中，识别瓶颈、管理瓶颈，并使之利用瓶颈最大化,达到制造工厂的有效产出。设计战略缓冲和灵活缓冲使制造工厂更具活力。独立的工厂只有在SCM供应链中发挥作用，不仅需要供应链上下游的协作，更重要的是优化的整个供应链的价值，成为以客户为中心的价值链。

中国制造企业卓越之路可以采用卓越制造的四位一体:

1、ERP运作体系;

2、APS计划排程体系;

3、精益执行体系;

4、六西格玛质量体系。

如图所示:

在ERP的集成运作体系下,APS主计划产生制造排程，最终组装执行精益拉动车间的生产过程. APS主计划产生的采购材料需求计划，可同时发放给上游供应商。供应商得到这资料之后，协同自己的生产计划，提高供应链整体效率。整个过程在6西格码质量体系监控之下.

一、提升ERP价值,再造ERP价值

ERP作为制造企业的核心的系统与平台,实现企业的财务业务一体化,产销协同一体化,PLM研发产品一体化,车间管控一体化.但我们企业在具体的运作环节下有几个问题:

1 没有明确的制造策略，无法有效地支撑战略执行。你们要知道企业的战略是什么，要检查制造策略是否支持企业的战略。

2 没有系统科学地规划生产计划和物料控制的体系，工作忙而无效。

3 价值增值的业务流程不畅或不能适应新的要求，工作效率低下。

4 没有建立客户为导向的生产运营绩效评估体系，现有评估体系与公司的战略不匹配，企业无法保持持续的竞争力。

运营战略就是对企业的经营模式和各种产品要有一定的策略，建立不同的制造策略，明确不同的管理重点。基于不同策略，建立计划与物料控制管理体系。建立顺畅合理的流程，消除一切非增值的活动。针对企业的制造策略、流程建立相应的绩效管理指标体系。实现卓越的生产方式，而且实现精益管理与ERP集成的解决方案和流程。

对于运营战略，一般企业有三种选择：第一种，成本领先的战略特点。第二种，差异化战略特点。第三种，客户聚焦战略特点。企业的核心竞争优势可能是价格,质量,产品设计,服务,交货的可靠性,或还是柔性.一旦确定你的核心竞争优势，应对策略定下来以后，你就要设计你的制造策略，制造策略有四种：第一，面向订单设计,接到订单进行设计、采购、生产。第二，按单生产，接到订单之后按照订单来生产。第三，按订单装配，把关键的原材料半成品进行预测采购生产入库，接到订单以后快速组装起来。第四，面向库存生产。先做好有把握的预测，按预测生产产品，放在仓库里进行销售。企业选择哪一个制造策略，应该根据产品的生命周期，不同的产品采用不同的策略，不是一刀切。一般企业可能同时要选择这几种制造策略组合。选择制造策略有很多种方法，推荐用生产时间和客户的要货时间进行对比，这是比较定量的又最容易的方法。企业生产产品的时间比客户要货的时间长，你只能按单装配或面向库存生产;企业生产产品的时间比客户要货的时间短，这时候就有能力按单生产。 各种制造策略各有利弊，针对不同的产品的生命周期采用相应的制造策略。企业的产品刚投入，这个就按单生产;生长期快成熟了按单装配;成熟的产品，肯定客户需要的，库存做出来准备在那里。每个企业应对自己的产品策略进行分析，采用不同的制造策略，就可以确定生产计划模式。生产计划流程一定要针对每个产品的制造策略后，才能定义它采用的具体计划方式。生产计划模式实际上支撑了企业的很多的流程和策略，如果策略和流程不恰当，企业的计划就不会有效。所以需要根据设定的制造策略设计不同的计划管理体系，计划管理体系支撑不同的策略。

企业实际上的生产控制模式也不一样，有的只需要控制到生产订单，有的企业需要控制生产过程、工序;有的企业还想控制工序成本。计划执行信息采集的方式，有手工采集，条码采集，通过MES自动采集，看板控制。采用的方法不同，底层控制工具也是不同的。

对这些模式分析完之后，就要梳理优化生产运作流程。一般来讲，根据价值链并综合制造策略的管理体系，流程设计应当自上而下。有三个层次：管理流程、运作流程、执行操作流程。我们必须根据公司的竞争优势，设计组织的模式，根据优化结果明确部门的职责。决定组织架构是垂直式的，还是扁平式，这就需要业务流程再造。在哪种架构下，信息化可以满足管理要求。通过信息平台共享使沟通更加流畅。

组织结构定义后，就需要设定绩效管理策略。生产绩效管理，包括组织的绩效、部门的绩效、每个人的绩效。制造策略不同，绩效的指标是不一样的，也不能一刀切。如果产品是按单生产，主要KPI应是考核交货准确情况，等等。

信息系统的应用要先确定策略，分析流程，之后用信息化支撑它，信息化才能有效果。信息化强调流程管控，如销售和收款就是一个流程,需求和生产、成本分析一个流程，采购与应付款流程。这三个闭环穿过不同的部门，打破了传统流程上的部门壁垒。 ERP是要承载着卓越制造的整个体系，从资本、财务、销售、生产、供应、设备、质量、研发PLM、人力资源等，是企业所有资源一体化运作。

二、APS有限能力,创造无限价值

APS就是高级计划排程，APS需要满足资源约束，均衡生产过程中各种生产资源;要在不同的生产瓶颈阶段给出最优的生产排程计划;要实现快速排程并对需求变化做出快速反应。APS系统最初运用是在一个企业的范围内进行计划的运算和优化，但它也被扩展到供应链的计划上，这包括供应商、分销商和出货点的需求。不同的软件供应商选用不同的优化算法搭建自己的高级计划系统软件，需要根据解决不同的问题来决定采用哪种算法引擎。

APS和传统的生产排程区别:高级排程是一个多重约束的排程，包括更多的排程方法，可视化的拖拉排程，基于能力和相关能力排程，实时的能力承诺CTP和高级物料计划。

1 基于能力自动排程,可以定义一个能力或员工技能为多重资源，而不是资源组或一个独立资源。

2 相关能力,当工序需要考虑多个相关资源排程时，排程可以选择考虑主要能力。

3 有限与无限能力,对资源可以定义有限与无限能力，一旦发生变化，可以更具规定的类型重排。

4 物料约束,用物料的可用量来作为排程约束。

APS的基本要素是工序:代码，类型，外加工工序，工序之间的衔接方法。资源组:特别的机器，特别的地方，工具，人.资源:一个资源组的一个机器，工具之一和物料关联和排程规则。能力:把工序，主要资源组关联在一起，把资源和能力关联和附加能力.每天的生产能力:一天完成的数量，如热处理一天可以出理多少个架放进热处理炉内.生产消耗率：　在一个资源组内需要制造零件的实际比率。物料的设置：约束规则，如是考虑现有量，可用量或包含提前期。

APS基本处理流程是1,CTP能力可承诺,考虑产能约束和物料约束模拟计算承诺交货期。2，生产订单排程,创建生产订单,分配能力(资源)给工序。3， 可视化多重资源甘特排程板。4，实时的执行记录，利用自动采集数据技术,实时反映偏差，自动动态的重排。5，车间负荷报告分析;优先级派工报告分析，排程影响模拟分析报告。生产定单状态报告，工作队列报告，资源负荷状态分析图，识别瓶颈。

实践证明,通用化的APS产品很难面面俱到解决各行业的问题，而且越是考虑的行业多，越会导致系统参数很多，使用难度加大，系统友好性变差，计算效率降低，最终实施效果变差。同时，传统的排程软件很难发展壮大。APS软件一定是整合了工艺BOM、物料需求计划、高级排程、产能预测、发运计划、甚至现场管理等一系列附加功能的综合体。因为客户几乎不可能把这些功能割裂开，而去分别买多套系统再接口整合。他一定是期望最好是一体化解决方案，以减少多个系统集成的风险。所以，APS软件一定要是平台化、可快速客制化修改。生产管理本来就复杂多变，精细化的生产就更是复杂多变。如果不能快速客制化修改，则很难解决好客户的实际问题，最后的实施效果不会好。如果APS集成ERP和MES系统,效果会更好.

三、按需生产,精益制造,柔性应变

为了满足按需生产，我们还要实现精益生产的拉式生产系统。对工厂进行重新布局，设计具有流动拉式节拍的单元制造系统。

精益制造的渊源，起源于日本丰田汽车工业公司的准时生产制这种生产方式。如果想要进一步了解精益管理,可以看这三本书《改革世界的机器》、《精益思想》、《精益企业》。

精益生产的哲理是：减少浪费。改善制造过程。拉式生产组织方式。精益思想是创造新工作的方法,首先是要确定价值，识别价值，让有价值的活动流动起来，按需拉动，追求尽善尽美。

精益企业是要达到按需生产; 精益制造;柔性企业; 精益供应链。就是采用精益原则和实践，让所有的参与者有效地创造价值、最小浪费和快速应变。为我们的客户、员工、供应商，所有参与的合作伙伴都创造价值。

精益生产与传统生产方式的区别：用流水线生产取代以前的车间任务，这是一个变化。用看板信息来拉式生产，彻底减少七种浪费：生产过剩的浪费;停工待料的浪费;搬运的浪费;加工过程本身的浪费;库存的浪费;操作运作的浪费;制造次品的浪费。

精益生产是目前工业界追求的目标,大部分公司承受着越来越多产品的短交货期,不可预测的需求和越来越少的库存压力。这是需要相当的水平才能达到的。目前问题是在精益生产中如何运用APS技术的需求已经上升。

在过去的20年里，制造商借助精益生产技术和六西格玛技术等其它先进的技术，在经营方式的改进方面取得了令人瞩目的进步;但相比之下，这些企业的业务系统的变化幅度却相对较小。制造企业业务运作中所依赖的ERP 系统与精益企业为保持其竞争优势所使用的战略和流程极不协调。实际上，精益信息化是一种精益转化的工具，能够：

1.重新将各种业务系统同精益物料与制造战略和流程连接起来

2.保护精益企业的ERP 投资，将精益方法延伸至采用各种迥然不同的系统，将整个精益供应链维系在一起。

3.为那些行进于精益道路上的企业创造条件，使之更快获得成效。

4.协助已经精益化的企业强化持续改善方案。

5.为制造商提供至关重要的成本节支手段并获得竞争优势，助其走向成功。

精益制造模式的核心思想就是用最经济的方式进行生产和制造，在客户需要的时候，按客户需要的量，使用最少的资源，生产、提供客户需要的产品。一个精益的、柔性的、具有成本优势的制造业企业，应该具有低成本，高质量、快速响应的特点，能够提供出众的价值即最低的成本、最高的质量即六西格玛水平的质量管理、快速的响应即最短的交货周期，以及生产、设计、采购和市场的无缝连接，而这些特点都是企业在当今快速变化的市场环境中，保持高竞争力、获取成功的关键。

围绕精益，高级计划与排程(APS)、制造执行系统MES、全面质量管理TQM、六西格玛等概念也应运而生。有些企业把这些概念归结在精益制造的大概念下，也有些企业认为精益属于这些概念的一部分。对于概念，关键要看企业在运用这些工具的时候以哪个为主导。

在这样的背景下，精益信息化在企业的应用成为精益制造的新浪潮就不足为奇。许多企业开始考虑精益自动化，用信息化手段指导精益生产。中国很多制造企业在使用MRP、ERP，现场用很多电子看板、追溯系统，或者扫描枪等等，其实都是不自觉地在应用精益信息化的概念。

在企业信息化架构中，精益信息化处于核心的执行层。在企业运作层面的信息架构中，最上层是决策信息化层，这一层中IT占的比重比较少，毕竟很多决策层的内容是人的智慧产生的。架构的中间是计划和预测层，MRP、APS等信息系统都属于这一层，计划和预测层通常只是对财务、远期计划、销售计划、生产较宏观的预测进行管理。最下面一层就是执行层，执行层具体负责生产制造等企业运作内容的管理，包括现场每天具体做些什么、供应商每小时应该供应什么、几点钟仓库应该运什么东西到哪里等等，都是属于执行层的内容。

如图:

精益的滚动计划和混合顺序排程需要APS的需求计划和优化排序的支持，长提前期的物料计划需要MRP的支持，看板的执行和ERP的库存模块集成。

制造执行系统MES的供应商能支持单件流和看板的能力还是有差别的，但大多数制造执行系统的解决方案对采集详细执行数据和质量的相关数据都非常出色。从质量保障的角度来看，用制造执行系统来支持精益制造是大势所趋。制造执行系统不仅能够进行分析，它还同时指导电子作业并指挥派工操作。

精益制造企业很可能使用看板和程序单来替代进度和作业指南，但即便是纯粹的精益制造企业也仍然需要最新的关于基层生产的最新数据。制造执行系统能够创造出质量分析和生产线过程改进所需要的数据。企业实施精益制造时会紧密地关注检测。如整体设备效率(OEE)，特别是当整体设备效率不正常并有可能迅速中断精益制造的流程时。

许多MES解决方案支持无订单看板，还将其基于XML 的供应链联接模块扩展， 使其将精益的补货指令传递给供应商。要想切实地执行精益制造，企业需要实时了解物料的短缺或生产线以外的其它问题，并做出响应。但在同时，精益制造不仅仅是关于厂房四面墙内所发生的事情而是与供应商沟通的问题。

在企业实际操作层面，动态精益引擎可以与制造执行系统结合，MES系统可以更好地控制动态精益引擎所无法完成的工作，比如设备信息的现场采集，现在已经有很多企业把MES系统挂在动态精益引擎系统下，将整个生产系统通过信息系统连接起来之后，企业的生产过程将完全实现透明化。

MES是车间执行管理系统，主要是追踪、监督、控制、管理。实现上层ERP管理与底层PCS(Process Control System)控制层之间的实时通信和指令执行，并与企业内其它制造管理信息系统进行信息传输与交换，实现企业信息无缝集成。

MES是业务应用系统与PCS集成的平台桥梁：

(1)、向ERP提供实际生产数据，如成本、周期时间、产出等其它生产数据。

(2)、向APS提供实际的订货状态、生产能力、班次等实时变化的约束。可以成功实时重排优化计划排程。

(3)、向销售服务系统提供生产设备及能力可以成功进行交货期的承诺CTP和报价。

(4)、向工程研发提供产品产出和质量的实时数据，便于CAD/CAM做出适当调整。

(5)、向过程控制PCS提供生产设备以优化的方式进行生产的工艺规程与指令，并下达。

四, 满足客户需求,卓越质量管理

六西格玛是基于统计的质量项目,它是一套改善过程控制的严格的方法体系.我们无法依赖质量检验来保证产品质量,必须建立从初始设计到最终产品的交付的质量体系。六西格玛提供基于过程的方法来进行持续改进.它与所涉及的测量独立,并能应用于任何业务过程的提高.传统的质量控制是检验产品,然后用柏拉图排列出认为是导致不合格的症状,再采取措施减轻或消灭症状,而6西格码的方法是测量过程输出并分析数据,在输出和过程变量间寻找数量关系, 建立并完善控制计划.

精益和六西格玛的结合是质量和速度的完美结合，随着市场竞争的加剧，质量和速度都成了企业制胜不可或缺的条件。传统的精益管理是一种消除浪费、提高速度与生产率的方法，关注流程速度与效率的方法，主要偏向于对企业流程速度的改善，它衡量的是，为满足客户要求而进行的操作的迅速性;而六西格玛则是一种消除缺陷并减少流程波动的方法，主要偏向于对企业流程质量的控制，它衡量的是为满足客户要求而进行的操作的可靠性。因此，只有精益或者六西格玛都不能使企业在质量和速度两方面达到世界级企业的目标，精益六西格玛应运而生。

虽然六西格玛方法和精益生产方式有着许多相似之处，如：两者都需要高层的支持、都属于改进的方法、都可以应用于所有领域、都强调降低成本和提高效率、都采用团队的方式实施改善、都具有显著的财务效果、都关注顾客的价值和需要。然而，我们还是要把这两种管理的方法结合起来，得到一种更有效的方式和行为。

精益六西格玛是一种方法，通过提高客户满意度、降低成本、提高质量、加快流程和改善资本投入，使股东价值实现最大化。如果企业中实施了其中的任何一种管理方法，不久就会发现需要另外一种管理方法来相互配合，所以将精益和六西格玛相互融合就能发挥最佳效果。因为，精益六西格玛能够更有效地直接降低成本，效果远胜于以往的任何改进方法，关键在于它同时兼顾了质量和速度两个因素。因为精益不能用统计的方法来管理流程，但是单靠六西格玛无法显著地提高流程速度或者减少资本投入，一家公司如果要大幅度降低成本、提高质量、加快响应速度，就必须同时拿起精益和六西格码这两件武器，消灭影响关键质量因素的问题和时间陷阱造成的延误。

精益六西格玛内容广泛，概括起来主要有四大要素：第一、在市场上做得最好的公司是能够从顾客的角度看问题并及时满足其需求，顾客是决定质量的唯一因素;第二、减少任何不满足顾客需求的东西;第三、保持产品、服务和过程的一致性与稳定性;第四、要提供最低的价格而要盈利的唯一办法是改进质量和速度。

改进流程，消除缺陷，减少波动。包括以下五点含义：第一、大多数质量问题存在于过程中而不是人;第二、改进的方法有工作程序文件化、检查工作步骤间的传递、教会员工持续所需的知识和方法、减少质量波动、改进速度。第三、波动是缺陷的主要来源，波动决定西格玛水平;第四、改进过程就是提高西格玛水平;第五、必须成为一个用过程概念来考虑问题和后果的人，即过程思考者。

所有的决策都以事实和数据为基础。包括两点含义：第一、使用数据的障碍有：缺少现成的数据、在收集和分析数据方面缺少训练、人们使用数据只是为了惩罚或奖励员工而不是改进流程;第二、数据包括结果数据(顾客满意度、财政收支等)和过程数据(速度、交付期、质量、缺陷等)。

五,中国制造企业卓越之路

结合ERP、APS、精益进行互为组合解决方案，可以为处在不同生命周期的企业提供不同的组合和解决方案，有利于企业更好的利用先进的信息技术，提高制造企业核心竞争力。

如使用MRP的企业，在转向精益生产时，可以使用部分的看板物料控制，部分使用MRP物料控制。在企业对计划排程要求严格的情况下，可以对关键资源或瓶颈资源和关键物料进行有限约束的快速排程。当然，成熟的企业可以采用以ERP为基础的精益生产和APS的结合，这就是中国制造企业的卓越制造。

卓越制造战略的灵活性和培养战略适应性的能力尤其重要，也就能力需要适应战略。企业要有自己的制造战略，制造企业既要从战略的高度考虑长期的发展，而不是短期的超越竞争对手、狭隘地消减成本或增加灵活性。要有几种核心的能力如按单精益制造能力和ERP计算机集成能力，APS的快速优化能力和业务流程改善能力，六西格码质量控制能力,最重要的是要有持续的学习能力和柔性应变能力。现在，在这个强调不断学习的时代中，许多制造商显然已经忘记了一个重要的利润法则：竞争优势最终来源于顾客响应性