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关于中小制造企业智能化升级的思考
来源:新工业网  作者: 周野 李蓝 2022-10-31 16:29:18
现阶段仍有许多中小型企业处于工业 1.0 至 2.0 阶段,生产大多处于低技术水平,企业进行智能升级的困难很多。众多学者和科技公司从技术的角度来探究中小型企业的智能化升级之路,做出了很多的探索。

1 引言

在国家大力倡导两化融合和智能制造升级的大背景下,国家工信部提出《“十四五”智能制造发展规划》,为中国的制造业明确了未来 20 年的发展方向,其中一大亮点就是重点突出了工业软件的地位。随着近几年制造业企业数字化转型的步伐逐步加快,生产型企业也逐步意识到企业智能化升级的必要性,并付诸行动。但现实问题是大型企业拥有良好的管理基础和雄厚资本,可以迅速确定企业信息化发展路径,引入智能升级产品和服务,辅助其进行智能化的改造和升级。而中小型制造业却因自身生产经营中人、财、物等的限制条件,部分处于这场变革的“围观”状态。

现阶段仍有许多中小型企业处于工业 1.0 至 2.0 阶段,生产大多处于低技术水平,企业进行智能升级的困难很多。众多学者和科技公司从技术的角度来探究中小型企业的智能化升级之路,做出了很多的探索。

本文方案以中小企业需要什么特征的交付管理系统为切入点,系统分析了 ERP 和 MES 对中小企业不适用的原因。最终得出结论,国内中小型企业需要的实际上是一种基于合同或契约的交付管理系统,其应用范围可以随意的调整,实施简单,操作简单,费用低廉,并且符合中国的制造传统习惯。为此,我们建立一种新的底层逻辑,来构建一套以交付为目的的管理系统。这个系统必须能够帮助中小型生产企业实现从合同签订到彻底交付的全过程管理。

2 交付管理模型的底层逻辑

交付管理模型的核心思想源于中国早期就已成型的交付体系,并顺应社会主义新中国的发展趋势,结合现代化信息技术手段为中小型企业提供易操作、符合中国国情的智能升级方案。交付管理模型是依据确定的计划或任务(来源于合同),向具有特定交付能力的工作单元配给资源,从而使计划按照任务链的顺序有序进行,最终按目标实现订单交付。交付管理模型协调、管理生成订单到完成交付的全过程。

交付管理模型经过层层分解,可以抽象出基本单元,这些单元依照不同目的可以进行不同的组合,但不管怎么组合,最终目的都是为了实现交付,这样即保证了普适性,又保证了专业适配性。

这个抽象出来的基本单元叫做工作单元,是按照系统配给的资源在作业平台上执行任务,直接改变任务或计划的交付状态,是交付过程数据的采集点。工作单元依据企业实际需要的指标来划分,工作单元执行作业过程中的交付数据是计算指标所需的基础数据。它一般由以下七个组成要素构成。

1)作业平台。每个作业平台都是为了实现特定的交付,在作业平台里规定了交付作业的方法、作业的环境、作业的管理和评价定义、如何进行测量等。

2)任务指令。每个合同相当于一个项目,这些项目又被细化分解成众多的任务,每个工作单元对应一个任务,工作单元开始工作的触发指令,被称为任务指令,这些指令是有触发条件的,当条件满足时,该指令将自动触发工作单元开始工作。在这个任务指令中会明确给出作业要完成的交付物信息,以及对交付物的交期、成本、质量的要求。任务指令信息是企业信息流管理的一部分。

3)执行结果。工作单元在完成作业后,根据需要统计或整理作业过程数据和交付成果相关信息,包括交付物的交期是否准时、作业成本是否超出预期、交付物的质量是否达标等,这些信息也会反馈到作业平台的管理和评价要素,以便于生产的异常处理和风险管控等,是企业信息流管理的一部分。

4)资源投入。任何工作单元在实施工作时都需要投入特定的资源,包括作业人员、机器设备、物资材料等。这些资源的投入在作业平台中有明确的规定和约束,比如需要投入人员的能力是什么,人员的数量是多少,人员的产能是多少等。

5)可再用资源回收。作业完成后,回收还可用于其他工作单元的资源。

6)成果交付。作业单元作业的最终交付物。

7)废品处理。从企业层面理解就是,对作业期间耗费掉自身全部价值的资源进行处理。

企业的生产经营状况可以通过一系列指标反映出来,而每个指标都依据实际生产数据计算得到,工作单元是指标需要的数据所涉及的交付活动的过程实例。根据企业实际需要指标的不同,工作单元圈定的工作范围也不尽相同,不同工作单元按各自任务的执行顺序采集交付数据,就可以得出指标需要的全部过程数据。而交付任务链是这些有序的工作单元集合的最优解。

交付任务链中的工作单元相互之间是有关联的,可以依据企业实际情况按串行、并行、包含或其他组合方式有序地执行交付任务。在串行方式中,前置工作单元的执行结果信息将成为当前工作单元的触发信息之一,交付成果将作为当前工作单元的投入资源继续进行生产。

系统给当前工作单元配给的资源到达作业平台后,任务指令与前置工作单元的执行结果一同触发当前工作单元的执行。在并行方式中,当前两个或多个工作单元互不干扰,但有交集。其中串行交付任务链的结构如图 1 所示。

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图 1 串行交付任务链

工作单元与交付任务链的构建应符合企业的实际生产活动要求,同时应考虑企业管理层究竟想要获取什么样的数据,这些数据包括生产指标,统计报表或其他图表等,模型的灵活性在于可以按照企业的实际需要选择性搭建。因为每个数据的获取都需要相应的投入和安排,太过精细的管理必然带来成本的大幅增加,企业可以适当粗放管理。比如有经验丰富的车间主任来保证高效管理和管控风险时,那么以车间为单位搭建工作单元即可,班组的工作单元可以少建甚至不建。工作单元和任务链的按需构建,可以帮助企业轻松获取需要的生产经营数据,还可以保证管理的有效性。

3 与类似管理系统的不同

交付管理系统内部是一种“生产”与“交付”结合的结构,即“生产要素”与“交付要素”的结合。“生产要素”即企业的各种制造要素,包括人、机、料、财、环、法、测、评;交付要素是与交付成果相关的要素,包括成本、质量、交货期。交付管理系统实现订单交付的目的具体体现为,在不超过预期成本的情况下,按照订单要求的质量在交货期内完成产品的交付。类似管理系统主要指 ERP、MES 等,这里主要对照 ERP 来说明。

首先,交付管理系统与现有管理系统的不同体现在使用系统的目的。使用 ERP 系统的目的是整合企业资源,使用 MES 的目的是采集和管理生产实时信息,而交付管理系统的目的是完成合同交付。

其次,交付管理模型与他们的底层设计逻辑也不相同。ERP 以功能为导向,采用模块化的设计方式,将业务划分为模块,再通过集成每个功能模块的企业资源达成对整个供应链的资源整合,是一个大而全的系统。而交付管理系统以完成交付为导向,工作单元模型的建立使每个单位自成体系。

再次,ERP 中有工作中心的概念,它指的是直接改变物料形态或性质的生产作业单元,在这个工作中心的组成里,人、设备、作业场所,必然要依托于一个实体,但没有明确的定义。在工作单元中,这些定义是明确的,并做了明确的要素划分。工作中心与工作单元没有内在联系,硬要进行关联的话,也可以理解为工作单元是工作中心的替代或升级。

最后,不同还体现在灵活性上,中小企业需要的是一款高度灵活、配置简单的产品,可以与管理模式和管理精细度的升级同步,且高度吻合。

相较于类似的管理系统,交付管理模型更加注重管理的特殊指向性,更加重视交付环节的关键信息流通管理,更加支持柔性化、定制化经营。这些发展正是当前中国中小型企业普遍呈现的管理需求。

在交付管理系统中企业的基本组织是以交付为核心的动态组合组织。工作单元的范围动态可变,可根据企业实际需要的指标选择重构工作单元。通过任务链追溯重构工作单元的交付数据,并计算出指标,企业管理者就能分析生产经营状况。

由此可以看出,交付管理系统与 ERP 系统的“大而全”不同,它是一个精简、柔性的管理系统,更符合中小企业“小而精”“小而活”的发展特色。

4 抽象模型与现有管理系统的结合

交付管理模型管理是从生成订单到完成交付的全过程,从销售人员与客户签订销售合同开始,到产品完整交给客户结束。在模型中,交付活动由各种任务或计划驱动。计划完成过程中需要的内部资源包括人、机、料、财、环、法、测、评这些方面,外部资源包括客户资源、供应商资源等。交付管理模型有时并不需要关注资源所有方面的信息,它可能只关注资源参与到交付活动中的部分关键信息,而这些信息可以从各管理模块的资源明细中获取。

交付任务执行时,系统按需向工作单元投入资源,这些资源都有各自的管理模块,包括决策资源管理(DRM)、客户资源管理(CRM)、供应商资源管理(SRM)、人力资源管理(HRM)、物料资源管理(MRM)、设备资源管理(ERM)、费用控制管理(CCM)等。交付执行过程中的生产进度,库存情况,工作进度及其他操作相关信息流也可以与 WMS、MES 等对接交互。交付任务完成后,交付物的成本、交付期、质量信息会流向成本管理中心(CM)、质量管理中心(QM)、交期管理中心(DM) 等。数据对接的简易框图如图 2所示。

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图 2 各系统数据对接示意图

工作单元可以从这些内部或外接的管理模块中采集与交付作业能力相关的数据,并存储在交付管理模型中,整个交付任务链的工作完成后,按任务链的执行顺序统计相关数据,就可以计算出企业需要的各类指标。对于交付系统来说,因为涉及结构化和非结构化的数据较多,数据的管理要更谨慎,数据管理架构框图如图 3 所示。系统需要将收集到的数据进行归集整理,标签化等操作,过程与大数据管理过程类似。

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图 3 数据管理架构示意图

5 未来与展望

本系统的底层逻辑是工作单元的定义与约束,也可以应用在多组织与多企业的联合生产上。比如某地有很多木制玩具生产企业,企业间紧密合作,甲企业生产玩具的 A 部分,乙企业生产玩具的 B 部分,最后由丁企业负责组装和包装,而市场上却没有基于这种合作模式的应用软件,协助企业进行智能升级和改造,但交付管理系统可以做到。

再如在当地一些企业把自己的项目进行拆分、承包,企业提供场地、设备和订单,承包人负责原材料的采购、加工和交付,这些承包组织之间存在各种交付关系,在定义好交付要素后,各项工作即可进行。

构建交付管理模型的目的是解决中小企业或组织的管理问题。希望交付管理的思想能被更多人理解,引发更多人思考研究,为更多中小企业智能升级提供依据。

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编辑:张煜洁
关键字: 智能制造  数字化转型  ERP  大数据  MES 
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