瞎扯制造业管理信息化的过程

先声明一下，下面不是介绍制造业信息化简史，而是介绍制造业信息化过程的基本思路，所以重点介绍基本思想和要解决的问题。

由于只是介绍管理思想，所以其涉及的IT技术不准确，因为近五年来管理信息系统基于移动互联网和云计算平台，进步惊人，从根本上颠覆了原来的系统架构和技术平台，而这些技术进步我不了解，所以只能重点介绍管理思想和要解决的管理问题，所幸这一部分在近五年中变化不大。而涉及的信息技术，可能部分就是落后或错误的了，而我也没能力纠正，因为我用过的管理信息系统都太老了，所以这篇帖子可能错误极多，你就当瞎扯看看。

虽然计算机是1946年发明的，但是计算机用于管理，有案可查的记录是1954年GE首次利用计算机计算职工的薪金，这时信息技术在管理上的运用十分简单，就是记录数据，方便查询和汇总。然后的进展主要是在交易管理工具上，例如电子数据交换（用于产品销售数据交换），以及办公系统管理工具（例如电子公告板，文件传递，电话会议或视频会议管理，以及一些考核，监督工作等等等等）。

具体说，1954--1965 年美国大企业开始大规模使用电子数据处理（Electronic Data Processing EDP）处理会计数据，不过采用计算机（当时还是晶体管计算机，数据存储采用磁盘阵列，采用纸带穿孔或纸卡输入数据，没有屏幕界面，输出是带孔纸打印，一栋楼一样大的机器性能不如现在一台笔记本）只是模仿会计数据处理的手工方式，作简单的“帐本搬家”，用于处理数量大，计算简单而重复次数多的会计核算业务（如工资核算，材料日常收发核算业务等），一项具体业务对应于一个应用程序，主要采用单机用户。

1965--1970 年，GE，波音，杜邦等等巨型企业开始用计算机对各类会计数据进行综合加工处理，并用来控制某些会计核算子系统，具有一定的反馈功能。为内部控制、分析、预测和决策提供更为详尽、更为及时的会计信息。数据处理基本上实现自动化。每项业务数据仍对应于一个程序，同一数据在许多业务中多次出现。在作业处理方式上，不仅采用成批处理，而且使用了实时处理。

1970 年以后，美国大型制造业企业普遍在会计中采用电算方式，开始建立电算化会计信息系统。随着微机普及，以及供多用户使用的关系数据库建立，运筹学广泛应用，逐步实现了电算化的全面信息系统，即管理信息系统。在这个阶段，成批处理、实时处理同时应用，以原来的单项业务数据处理方式发展到以数据为中心，实现了数据共享，避免了重复劳动，从而能更快地提供各种会计信息，作为企业管理人员决策的依据。而系统之间数据传输，就是EDP（这其实是一种电子表格传输模式）。

中国大型制造企业应用计算机于管理有案可查的记录是1979年财政部拨款500万在长春第一汽车制造厂实施信息系统的开发,最终只成功了工资管理和核算，MRP没有能够成功使用。真正的成功使用MRPII，是沈阳第一机床厂1981年实现的。

简单来说，我国大型制造业比较广泛使用信息化管理软件是80年代末期开始的，那是一个基于DOS系统的单项财务核算软件，主要是工资核算；80年代末期，为了863计划CIMS项目研发，宝钢从西门子引进了类似后来MES系统的生产线自动化管理系统（当时美国对我们禁运，不得已选择西门子），但是这是一个特例，并未广泛引进（真正的MES是美国AMR公司在90年代初提出的，所以我们大型制造业的管理信息系统并不落后）； 90年代初期我国大型制造业开始普遍使用基于局域网的管理软件，从工资核算发展到包括帐务、工资、成本、材料、报表等，然后在此基础上，开始广泛引进MRP和MRPII；90年代中期，我国大型制造业开始使用核算型财务软件产生的数据进行财务统计、查询，并进行财务管理和资源优化，而且此时在一些制造业央企MRPII已经成熟使用；90年代末期ERP被广泛引入我国大型制造业，常见的应用模块包括：生产管理、财务管理、采购和物流管理、销售管理、劳动工资和人事管理等子系统；2000年初期，SCM（包括嵌入APS和MES系统的）进入我国大型制造业。

一、制造业信息化的启蒙MRP和MRPII

1、MRP

在计算机用于企业管理前，大型制造业最核心的管理是物料管理，这是以生产为核心的企业命根子，因为物料管理水平决定了制造效率：也即大型成熟制造业产得出的瓶颈其实不是技术，工艺，设备，而是物料供应。

当时物料管理采用的是订货点法，也叫基准库存法，也即对生产中需要的各种物料，根据生产需要量及其供应和储存条件，规定一个安全库存量和订货点库存量。各种物料逐渐消耗中不得低于它的安全库存量,库存逐渐减少，当到某一点时，剩余的库存量（假设不动安全库存），可供消耗的时间刚好等于订货所需时间（即订货提前期），就要下达订单（包括加工订单和采购订单）来补充消耗了的库存量，这个时候的剩余库存量成为订货点，订货点是用物料的某个数量来表达的。

这种方法的基础数据是物料消耗的历史记录，用历史数据预测未来需求，一旦企业生产订单规模变化，或者紧急订单，插单增加，历史数据失效，企业就要抓瞎。

所以订货点法只适用于按照计划生产的大批量生产组织方式。

显然随着市场竞争加剧，订货点法是无法胜任的。

实际上，在1980年开始，中国大型制造业就开始实行：计划生产模式+订单生产模式，也即根据市场情况及时调整生产计划。这时传统的订货点法经常导致管理混乱：因为订货点法不能预测需求时间，所以不得不保持一个较大数量的原材物料安全库存，导致流动资金占用巨大，企业盈利能力下降，而且库存过大带来的库耗和贬值，更是雪上加霜，其实90年代东北许多大型制造业完蛋，过大的原材物料库存导致的损失是主要因素之一。


显然一个准确、及时、动态反映实际物料需求和库存情况的数据，以此提高计划数据和计划方法的精度的管理方法就是必须的，物料需求计划MRP(Material Requirements Planning)就此登场。

下面先介绍一点定义：

★主生产计划（Master Production Schedule， MPS）：是确定每一具体的最终产品在每一具体时间段内生产数量的计划,根据客户合同和市场预测，详细规定生产什么，什么时段产出，要具体到产品的品种、型号和具体时间段(一般以周为单位，也有日为单位的），主生产计划是经营计划或生产大纲中的产品系列具体化，使是物料需求计划的主要依据。

★生产物料需求计划，又叫物料清单（Bill of Material,BOM）：MRP系统要正确计算出物料需求的时间和数量，首先要知道所制造的产品结构和所有要使用到的物料。产品结构列出构成成品或装配件的所有部件、组件、零件等的组成、装配关系和数量要求。它是MRP产品拆零的基础，在决定生产批量后，就可以通过物料清单确定原材料和零部件的需求量，再根据库存记录，确定需要订多少原材料、外购件和何时订来满足生产。

★制造与采购订货清单：物料需求计划的输入是主生产计划、物料清单和库存记录；输出是详细的制造与外购的物料以及零部件数量与时间清单。

MRP不是什么新东西，在60年代中期，IBM的约瑟夫.奥列基就提出了原始的物料需求计划管理方案（MRP）：把企业生产过程中涉及的所有产品、零部件、原材料、中间件等，在逻辑上视为相同的物料，再把企业生产中需要的各种物料分为独立需求和相关需求两种类型，然后构造优化数学模型（线性规划模型），进行优化决策。

简单说,MRP是以一个生产系统投入产出平衡模型为基础的编制生产与实行控制的系统，其基本模型是：净需求=毛需求+已分配量+安全库存-计划在途-实际在途-可用库存,本质是制造业计划管理方法计算机化。

也即根据总生产进度计划中规定的最终产品的交货日期，计算出必须完成各项作业的时间，并因此编制出：

★零部件生产进度计划

★对外采购各种零部件的清单（包括时间与数量）

★生产线或各车间生产计划排程

★作业延迟的调整预设方案

简单说，MRP主要功能就是根据客户订单，按照产品结构清单计算物料需求计划。实现减少库存，优化库存，保障生产计划实施的管理目标。MRP系统实现了对制造企业的库存和生产的自动化管理。以用来计算物料需求量和需求时间,从而降低库存量。所以MRP其实是物料清单管理软件。

在制造业工作过的人都知道，制造业的物料需求计划是主要的核心管理系统，使采购所需原材物料，备品备件，使数量上恰好（不缺货，不呆滞），时间上吻合（不增加库存时间，不出现停工待料）。

但是实际应用中，原始的MRP没有考虑到企业现有的生产能力和采购的有关条件的约束，其有一个基于主生产计划可行的假设：也即必须生产能力充足及物料采购计划可行+供应（供应商能力满足）+运输能力可行的基础上，因此计算出来的物料需求的日期有可能因设备和工时的不足而没有能力生产，或者因原料的不足而无法生产。同时，它也缺乏根据计划实施情况的反馈信息对计划进行调整的功能。

而单纯的数学模型优化，并不能解决如何保证生产计划成功实施的问题。约瑟夫.奥列基方案缺乏对完成计划所需的各种资源进行计划与保证的功能，也缺乏根据计划实施情况的反馈信息，对计划进行调整的功能等。

因此，能够实用的MRP必须能实现：根据需求和预测来测定未来物料供应、生产计划、控制流程和控制策略。

这样经过改进的MRP模型：闭环MRP（Closed Material Requirements Planning）就登场了，除了物料需求计划外，还将生产能力需求计划、车间作业计划和采购作业计划也全部纳入MRP，形成一个封闭的系统，并把财务子系统和生产子系统结合为一体，采用计划－执行－反馈的流程，也即在原始MRP方案上做了很多限制：

首先要求有一个现实可行的主生产计划：有明确的市场需求和合同订单，同时满足企业的生产能力约束条件。

其次是有一个生产能力与各个工作中心（车间，生产线或主要设备装备）的能力平衡计划，也即生产排程优化，能力与资源负荷均衡。

简单说，闭环MRP是把能力需求计划和执行及控制计划的功能集成了，成为一个完整的生产计划与控制系统。

其工作过程是一个PDCA循环（也即计划——实施——评价——反馈——计划循环过程）。

在实际工作中，闭环MRP系统要正常运行，除了需要有一个反映市场需求和合同订单的现实可行的主生产计划外，还必须满足企业的生产能力约束条件，也即要实现各个工作中心（生产线，关键设备装备等等）的能力平衡，做到能力与资源均满足负荷需求。

实现负荷平衡现在常用方法是对派工单进行分类，控制加工的优先级+对采购单分类，控制采购的优先级。加上这两个控制，闭环MRP就成为一个完整的生产计划与控制系统。

各工作中心能力与负荷需求基本平衡后，就是现场作业控制，包括：

★车间定单下达： MRP生成的计划订单很容易自动转换为下达定单。

★作业排序：很容易从能力负荷平衡方案转化成作业顺序或作业优先级。

★投入产出控制：通过监控正在作业的车间定单作业流（可以监控物料清单出入库情况实现），例如投入/产出报告，可以分析生产中存在的问题，采取相应的措施。

★作业信息反馈：通过跟踪作业定单在制造过程中的运动，分析各种资源消耗的实际数据，更新库存余额，完成MRP的闭环。

这时，其实MRPII已经呼之欲出，因为在闭环MRP系统中，对关键工作中心的负荷平衡其实就是MRPII的核心模块:资源需求计划。

但是闭环MRP有一个缺点，就是当出现能力需求超负荷或低负荷的情况时，并不能自动进行能力负荷平衡，只能靠计划人员手工调整。这就直接导致MRPII的诞生。

简单说，闭环MRP可以实时监控计划状态、储存状态和供货状态，实时协同各生产计划和物料采购配送计划，能够提供物料需求的准确时间和数量。

但是闭环MRP实施有一个很强的假设：已有生产主计划，且在生产主计划可行的前提下（生产能力是可实现的情况下，即有足够的生产设备和人力来保证生产计划的实现），才能制定详细物料需求计划。也即MRP制定的物料需求计划都是根据生产主计划、物料清单和库存文件计算出来的，品种、数量和需求时间都有严格要求，不可随意改变，无法适应变化市场需求。

这种假设，导致闭环MRP实用范围很窄，例如需要企业各种需求具有相关性和需求的确定性，但是实际上企业无法满足这种假设。

企业的主生产计划来源于企业的生产经营规划与市场需求（如合同、订单等），而且主要是后者，而市场需求是不确定的。

主生产计划不确定，就导致物料需求计划的制定和执行是不确定的，所以MRP无法保证计划是可靠的。

所以MRP缺陷明显，实际用途仅仅局限于以物料计划人员或存货管理人员为核心的物料需求计划体系，它的涵盖范围仅仅为物料管理这一块，最多能够处理依据客户订单、在库物料、产品结构清单计算物料需求计划，实现减少库存、降低成本的管理目标。未能真正进入企业运营管理的大门，例如MRP无法进行资源最优配置，例如管理资金优化，而这才是企业运营的核心。

2、MRPⅡ

为了生存，软件企业改进了MRP，美国OliverWight推出了制造资源计划MRPⅡ(Manufacturing Resource Planning)，把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统集成为一个一体化的系统，为了区别物料需求计划（MRP）而记为MRP Ⅱ。其实本质是在物料需求计划+能力约束+工作中心负荷平衡基础上（这就是闭环MRP本质），引入资源优化模型：资金配置模块。

资金配置模块引入，直接把MRPII纳入了企业整个生产经营体系，包括经营目标、销售计划、财务计划、生产计划、物料需求计划、采购计划、生产现场管理、物流管理（仓储、运输、配送）、财务控制、财务核算和绩效评价等等各个方面，MRPII包括采购管理、库存管理、计划管理、生产管理、财务管理等等模块，覆盖企业生产活动所有领域，对企业的各种制造资源和企业生产经营各环节实行优化配置和实时控制，实现企业运营的计划、组织、控制和协调计算机化，达到连续均衡生产+降低各种物品的库存量，是管理信息系统第一个里程碑。

MRPII之所以出现，是因为闭环MRP系统虽然能使生产活动方面的各种子系统统一，但这还不够，因为在企业的管理中，生产管理只是一个方面，它所涉及的仅仅是物流，而与物流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是由财务人员另行管理的，这就造成了数据的重复录入与存贮，甚至造成数据的不一致性。

MRPⅡ的基本原理和逻辑很简单：以企业运营效率整体最优为目标，对企业各种制造资源和产、供、销、财各个环节进行优化计算，并因此实现对运营全过程的计划、组织和控制，使企业能力负荷均衡，计划可行。

MRPⅡ是一种计划主导型管理模式，计划层次从宏观到微观、从战略到技术、由粗到细逐层优化，但始终保证与企业经营战略目标一致。

MRPII系统的基本结构是主生产计划、生产排程计划和物料供应计划三级计划管理模式，生产计划编制、计划分解、平衡生产能力（需要手工操作，系统无能为力，因为如果把生产能力平衡约束放在模型中，会变成一个非凸约束条件，在目前数学水平下，将没有最优解，系统无法运行，就算是1984年AT&T推出Karmarkar算法，使线性规划计算获得突破性进展，也无法解决这个问题）和执行监控工作集中在企业计划部或生产部；车间班组执行基于主生产计划分解出的生产排程计划和生产调度指令，并实时反馈作业过程信息；采购、物流和仓储部门负责执行物料供应计划。

MRPⅡ系统通过企业局域网基本实现了数据共享，企业各部门都能够依据一个共用数据库数据进行管理，任何一种数据变动都能及时地反映给所有部门，可以在统一的数据库支持下，按照系统流程进行管理和决策。改变了MRP信息孤岛情况。

当然MRPⅡ也是一个闭环系统，能够实现跟踪、控制和反馈，可以及时掌握各种动态信息，管理人员可随时根据企业内外环境条件的变化迅速作出响应，及时决策调整，保证生产正常进行。

MRPⅡ运营逻辑是模拟：如果怎样……将会怎样。以此来预见计划期内可能发生的问题，事先采取措施消除隐患，而不是等问题已经发生了再花几倍的精力去处理。

MRPⅡ包含了成本会计和财务模块，可以从生产数据直接产生部分财务数据（主要是成本数据），把实物形态的物料流动直接转换为价值形态的资金流动，实时保证生产和财务数据一致（这是一般生产企业最大问题之一，也即经常帐实不符或者延迟滞后），使财务部门及时得到相关信息，通过资金流动状况反映物料和经营情况，随时分析企业的经济效益，可以大幅控制成本，并实现运营决策实时相应，指导和控制经营和生产活动。

后来MRPII不断进化，目前国内大型制造业还在使用的有以下几种：

★MRPIII ：MRPIII=MRPII+JIT(Just In Time,准时制生产)+专家系统（ES）+并行工程（CE），在某些军工企业中采用。MRPII用来执行长期计划编制；JIT用来控制短期计划的实施，实现多品种小批量生产+大批量生产两种生产类型兼容；专家知识和经验辅助决策一些有规可循的问题；对随机可能发生的意外情况，通过人－机交互干预系统工作；并行工程使工程设计、工艺设计、工程管理、生产制造等各个阶段能相互配合，最大限度地压缩各阶段的提前期，从而使各方面的工作同时并进，大大缩短产品生产周期，提高生产率、产品质量和服务水平，增强企业竞争优势。

★分布式DMRPII：一种自下而上的生产管理方式（传统的MRPII是一种自上而下的过程，其重大的缺陷之一是提前期静态）。分布式DMRPII将企业划分为拥有高度自主权的单元，各单元和数据库建立各自的MRPII系统，并有一个MRPII负责把订单分派给各个单元，每个单元可以动态地根据其现有能力和负荷进行安排，而系统整体的提前期则由各生产单元的负荷情况动态地确定，因此均衡分担了负荷，增强了灵活性，有效地解决了传统MRPII中提前期静态和对能力变化的不敏感性。轨道交通和舰船企业使用。

★精益生产LP： MRPII+JIT+TQM（全面质量管理）+按客户要求制造等等，目前国内汽车制造业采用较多。

美国生产与库存管理协会APICS(American Production and Inventory
Control Society)的统计表明，美国大企业在采用MRPII之后，一般可在把库存资金降低15－40%；资金周转次数提高50－200%；库存盘点误差率降低到1－2%；短缺件减少60－80%；劳动生产率提高5－15%；加班工作量减少10－30；按期交货率达90－98%；成本下降7－12%；采购费用降低5%左右；利润增加5－10%等等。

但是MRPⅡ缺点非常明显，它的资源优化配置，实时监控和流程管理，仅局限于企业内部，管理的目标重点是降低生产成本与提升生产效率，是单打独斗企业的管理平台，无法考虑企业外因素，而这是当今企业运营环境必须考虑的：全球资源配置，全球协同分工和全球产业链整合是大趋势。目前企业必须抱团打群架才能生存，传统的成本与效率管理不再成为企业取得市场竞争优势的主要因素，企业管理从面向内部资源管理转而面向社会一切市场资源的有效利用，五脏俱全的运营模式已经被淘汰了。

这时，ERP（EnterpriseResourcePlanning）就登场了。

二、ERP（企业资源计划）--资源优化的绝唱

ERP（Enterprise Resource Planning企业资源计划）是由美国Garter Group Inc.提出的一整套企业管理系统体系标准，是在MRP II（Manufacturing Resources Planning制造资源计划）基础上进一步发展而成的，面向供应链（Supply Chain）优化配置资源的软件系统，集成了企业研发、生产、市场、财务、人力资源、信息、安全和行政等业务流程、物流、商流、资金流和信息流等基础数据，人力、物力和财力等基础资源，通过优化模型配置资源，制定计划，调度运营，监控执行，评估绩效等等来实现企业运营效率提升。

前面我们介绍过，MRPⅡ运行逻辑是：通过计划的定期滚动来控制整个生产过程（一般是周计划），不是实时控制，所以只能实现事中控制，这样面对瞬息万变的市场，就力不从心。

从MRPⅡ进化而来的ERP系统当然首先就要解决这个漏洞，也即ERP第一个基本功能是必须能够支持在线分析处理（Online Analytical Processing OLAP）、售后服务和质量实时反馈，使系统实现事前控制能力。这样ERP就势必要把设计、制造、销售、财务和物流等等管理模块通过集成实现并行作业，只有这样，才能为企业提供实时分析能力。

所以很自然的，ERP在MRPII系统基础上增加了：订单管理、财务预测、生产能力平衡、资源最优配置、物流管理、生产管理和质量管理等模块。能够实现JIT管理，全面质量管理，财务管理和生产资源调度管理和优化，集成了计划，采购，生产，销售和财务部门的主要功能，整合整条生产链的数据，把这些部门数据完全集成，实现数据共享，互联互通，实现实时监控，决策支持和计划制定等等集成，大幅减少库存，减少资金占用，加快需求相应速度。

ERP最大的创新是改变了MRPII的基础模型，把MRPII采用的投入产出均衡模型进化为一个：投入产出均衡模型+按客户需求制造的流程模型（订单--采购--生产--销售--财务--物流模型），把客户需求和企业内部制造资源整合，通过信息集成，财务控制，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人、经营和技术的集成，实现时间T（Time）、质量Q（Quality）、成本C（Costing）、服务S（Service）、环境E（Environment）运营指标统一实现基于制造资源约束下的人和组织协同工作。

ERP在系统结构上，进化出模块化设计思想，整个管理信息系统由几个相互协同作业的子系统，如订单管理、财务管理、营销管理、采购管理、生产制造、物流管理、质量控制、服务管理、设备管理等组成，根据企业需要灵活选择搭配。

ERP核心是财务管理模块。因为ERP基本思想不是MRPII靠制定计划来推动生产管理，而是通过对企业内部资源的优化来实现企业管理目标（前面已经说过MRP重点是物料管理；MRPⅡ重点是物流、资金流、信息流管理）。MRPⅡ也有财务模块，但是ERP的财务模块与MRPⅡ是根本不同的，在MRPⅡ中，财务模块的功能很简单，只是将供、产、销中的数量信息转变为价值信息，是物流的价值反映,而ERP系统则将财务计划和价值控制功能集成到系统中。

1、ERP基本特点和逻辑


★把企业所有资源（包括人力资源，财务资源，生产资源和市场资源）进行优化配置后，制定完整的运营计划（包括采购计划，生产计划，财务计划，人力资源计划和销售计划），并监控实施，而不仅仅是只优化生产资源和制定生产计划和物料计划（这是MRP和MRPII的特点）。

★ERP逻辑模型是基于企业运营流程（从产品报价，接受订单开始，到生产计划、设计、采购、制造、销售及售后服务，资金回收全过程）、工艺流程和工作流（数据逻辑结构），通过工作流实现企业的人力资源、财务、制造与销售的集成，而不只是一个投入产出线性规划模型，所以ERP的控制是全面的，不限于生产制造过程。

★ERP的核心不是制造过程优化和控制，而是企业财务资源优化配置和财务计划实施控制，可以实现资金流与物流和信息流协同控制（为此还集成了投资管理、质量管理、运输管理、项目管理、法规与标准、过程控制等补充模块）。

★ERP嵌入了人力资源管理，制订计划的约束条件之一就是人。

★在制定生产计划中，ERP支持MRPⅡ与JIT的混合生产管理模式，也支持多种生产方式（离散制造、连续流程制造等）的管理模式。

所以ERP覆盖了制造业全部生产经营活动，可以明显提升企业运营效率，例如：

★销售管理：ERP支持商机挖掘，客户报价，合约签订，回款管理，合约履行，销售绩效评估和销售进度实时监控等业务流程需要的决策支持数据和分析；支持提供销售优化方案和预警分析，给出各种进度分析的甘特表；支持自动与财务模块数据定期交换。

★市场管理：ERP支持客户管理（包括客户基本信息、交易历史、支付情况和信用评估）；支持产品优化配置目录管理（包括品项优化配置和新产品市场预测，市场需求分析和预测，预测新产品市场潜力和目标盈利，产品定价和产品性价比分析）；支持售后服务培训管理；支持市场销售网络搭建；支持营销方案策划和售后服务等业务流程需要的决策支持数据和分析；支持提供销售优化方案和预警分析；支持各种进度分析的甘特表；支持自动与财务模块数据定期交换。

★项目管理：ERP支持项目管理（也即凡是有明确目标、明确预算和时间限制的工作，包括企业研发项目，工程项目，市场开发项目等等，甚至可以将每一个交易作为一个项目来进行管理的模式）；支持项目成本、进度、质量和风险监控需要的集成数据和分析数据；支持项目信息互联互通和关键绩效指标考核，绩效分析需要的数据和分析；支持对项目计划和资源配置等作出调整需要的决策支持数据；支持自动与财务模块数据定期交换。

★生产管理：ERP支持定期滚动生产计划自动编制(周计划,月计划,年计划)；支持生产线计划排程；支持定义每样产品和产品零部件的生产工序；支持定期循环控制每个生产步骤，追踪生产进度，周期提供生产分析报告；支持自动与财务模块数据定期交换。

★采购管理：ERP支持基于采购需求和实际库存制定快速采购计划，制定物料清单；在嵌入电子商务模块（ES）后，可以在线完成招标、订单管理、合同跟催和支付结算工作；支持定期更新供应商信息和供应商资格认证；支持自动与财务模块数据定期交换。

★仓储物流管理：ERP支持原材物料、工器具、半成品和成品在多个站点和仓库中进行下单、储存、加工和调拨的管理；支持材料申请、审批和发放及库存的统计和更新；支持自动与财务模块数据定期交换。

★人力资源管理：ERP支持招聘信息集成、培训考评信息集成、员工出勤信息记录、薪酬和福利信息、绩效考评、假期管理等一系列管理信息；支持人力资源预算计划编制；支持绩效考评计划制定；支持自动与财务模块数据定期交换。

★财务管理：ERP支持筹资信息集成；支持投资项目事前评估，事中监控和事后核算；支持全面预算编制；支持财务计划执行监控；支持成本、库存、应付账款、应收账款、固定资产、工资明细除等等的核算；支持现金流量监控；支持自动生成各种明细账、台账和总账；支持自动编制财务报表；支持追踪订单和应收账款等等。

简单说，ERP实现了制造业采购、仓储、物流运输、生产、销售、财务和人力资源等等业务的管理数据集成和流程控制，使企业业务流程和事务处理实现了自动化，使制造企业实现了内部一体化管理。

综上所述，ERP的基本思想本质是将制造企业的制造流程和能力计划集成起来，通过各个部门与财务模块定期与交换数据，使财务管理系统不断地接收来自于制造过程、采购仓储、人力资源和销售部门的数据，以保证正确快速决策，通过计划的及时滚动，在生产管理上给管理者更强的事中控制能力，通过财务系统来实现生产制造过程监控，使MRPII尽可能增加实时特征，减少作业批量和转换时间，提升运营效率；在物料单/配方管理上用成组技术降低成本。 这样ERP基本实现了加强事前控制能力的企图，为企业提供了企业运营状态和效绩的定期分析能力，并在此基础上提供多种模拟功能和财务决策支持系统，超越了MRPII只能作月度分析，在MRPⅡ的基础上扩展了管理范围，给出了新的结构：MRPⅡ侧重对企业内部人、财、物等资源的管理，ERP则把客户需求和企业内部的制造资源整合在一起，增加了支持物流中采购、生产、配送各个环节之间的运输管理和仓储管理；支持生产保障体系的质量管理、实验室管理、设备维修和备品备件管理；支持对工作流（业务处理流程）的管理，包括订单、计划、生产制造、分销、服务与维护、财务管理、人事管理、实验室管理、项目管理、配方管理等进行集成管理，这样ERP能支持重复制造、批量生产、按订单生产、按订单装配、按库存生产等模式。

但ERP无法管理多品种、小批量生产和看板式生产模式，因为ERP核心逻辑模型仍然是MRPII，或者更确切地说仍然是以物料清单（Bill of MaterialsBOM）和工艺流程为基础，投入产出模型优化+运营流程分级优化，得到了在假设平稳生产条件下可以应用的生产计划方法。

在20世纪 90年代以前，ERP是一种很好的计划工具，因为可以实现在产品结构复杂、层次较多的情况下的快速物料需求计划制定和生产计划分解（ERP可以把大型制造业手工制定计划需要至少一周时间缩短到1小时之内），所以ERP对企业管理人员的帮助是很大的。

但是ERP是一种按库存生产的推式的模式，备好了料，按照自己计划生产出产品，等客户上门，而不是按客户需求采购，按照客户订单生产。这个模式在本世纪被彻底淘汰，自然ERP就下场不妙了。

ERP缺点常见的有：在接到销售订单时，无法自动知道订单对应的物料与生产能力是否足够；在按单设计或生产的情况时，同时在追求多种物料与部件近乎零库存的情况下，无法自动平衡不同的客户的订单交货期次序；在插入急单时，无法自动平衡基于现有物料/部件与产能等资源，无法自动按造需求的轻重缓急情况快速重排计划，作出调整；在取消订单后，不能快速响应，将这些订单所占有的相关资源需求尽快释放给其他重要的订单，然后自动进行排产、排序使后续订单与手中的资源作出最佳的匹配；对采购延迟、生产延迟、设备故障、班次和生产人员变动等意外无法自动快速反应和及时调整计划；无法自动保证最重要、最紧急订单所需的资源不被其他次要订单所误占。

2、ERP主要模块

★信息互联互通模块：由一堆中间件和数据接口组成。

ERP从出生第一天起，就是要解决制造业管理所需要的信息互联互通和各部门共享问题，通过通过中间件实现数据集成，把信息采集、处理、传输到分析利用全流程中形成的信息孤岛消除，所以ERP的需求分析(功能需求分析和数据需求分析)和系统建模(功能建模、数据建模和系统体系结构建模)是基于企业整体优化的，数据元素、基本表、用户视图、逻辑数据库、物理数据库和信息分类编码标准都是完全创新的，与MRP那种基于专业部门思路不同， ERP数据集成于共享数据库，通过各种数据接口，与各种应用软件实现数据共享。这个结构为后来SCM诞生提供了基础环境，没有ERP，就没有SCM。

★人机界面模块：ERP一般使用嵌入式人机界面，通过一堆数据接口实现人机信息交换和系统控制（输入一般是人给出的控制指令，输出一般是计算机给出的分析结果，问题报告，运营预警，作业指导，设备状态和运营流程状态等）。目前人机界面都是可视化和智能化的。目前有的系统已经开始采用虚拟现实技术（包括数据处理模块，对数据进行合并、分组、排序、过滤、计算统计信息等加工；图形映射模块，将数据映射成颜色、位置、大小等图形视觉通道；图形展示模块，展示数据，点、线、面等图形标记；辅助信息模块，用坐标轴、图例、辅助文本等说明视觉通道跟数据的映射关系），通过复杂场景可视化仿真把企业运营数据转换成三维多媒体图像，可以在终端屏幕上实时直观监控企业运营状态。

★财务管理模块：主要包括筹资，预算，核算，成本控制和投资控制几个模块，这是任何ERP系统的核心，也是他们的金刚钻，ERP往往贵就贵在这一部分。

其中最重要的是筹资和预算两个模块。

筹资模块核心是筹资能力储备和项目评估，这个一般是标准套餐。

而预算模块，则是企业运营流程的核心，基本是基于一个资源优化模型进行资源最优配置的流程模块，是一套作业标准，一般是ERP中最昂贵的模块，具体内容，可以参看我写的关于海南航空财务管理的帖子。

日常工作量最大的是会计核算，ERP可以实现自动处理记账凭证输入和记录，并实时输出日记账、一般明细账和总分类账，自动编制会计报表；自动监控应收帐款（包括客户订单追踪、发票管理、客户信用管理、客户支付能力评价、支付记录管理、帐龄分析等）；自动监控应付帐款并定期提交预警分析（集成采购模块和库存模块数据，提供包括采购合同追踪、发票管理、供应商信用评估、支付结算管理、帐龄分析等支持）；支持现金流平衡管理（基于预算模块提供的预算数据为基础，监控现金流量状态，核算和控制现金流，对银行账户异常提供实时监控和预警，并支持在线支付结算和查询，清单打印等等功能）；支持固定资产核算（包括固定资产增减和折旧计提和分配，自动登录固定资产台账和明细账，自动编制报表，自动编制转账凭证，并转入总账）；支持自动进行工资管理（包括工资结算、分配、核算和各项相关经费的计提，提供在线工资查询、打印工资清单和自动生成各类汇总报表，自动生成凭证并导入总账）；支持自动成本核算和监控管理（包括依产品、工作岗位、工序、采购品项和库存数据等进行的各种成本核算，用标准成本或计划成本监控成本计划实施情况，并给自动出分析报告和预警）；支持多币制核算（包括客户订单、库存管理和采购管理），利用ERP提供的和应收帐、应付帐、总帐、客户订单、采购等的接口，可自动生成所需数据。

★计划模块：ERP看家本领就是做计划，这个模块最大的一部分是市场预测、销售预测和财务预测模块，在这几个模块基础上，制定生产计划、销售计划和财务计划，再实时对各种计划执行进行监控，定期给出执行结果分析，为实施PDCA循环提供数据。系统好坏，看几个预测模块功能和价格，好货不便宜。

★生产管理模块：这是制造业的核心模块，ERP支持自动生成主生产计划（根据计划模块制定的生产计划，再根据客户订单输入数据，制定各生产周期（周，月，年）中各产品生产种类和数量，然后自动生成产品计划，自动生成物料计划，经过手工平衡物料供应能力和生产能力后，自动生成精确到周生产进度、生产数量和生产线任务清单（报告主设备，工位等等）的详细的排程计划）；支持自动生成物料需求计划（在主生产计划决定生产什么，生产多少后，根据物料清单，把要生产的产品的数量转变为所需的原材物料数量，并根据现有的库存量，计算出还需采购多少或加工多少的最终数量）；支持动态车间控制（一般每周调整一次将作业分配到各个具体车间，生产线和关键设备的动态作业计划、作业排序、作业管理和作业监控）；支持制造标准控制（包括物料清单，零件规格质量、在制品规格质量、产品结构、工序和工艺完成率）。

目前ERP不支持实时自动生成能力需求平衡计划，所以还需要手工操作。一般是ERP自动生成生产计划和物料需求计划后，手工把所有工作中心（生产线，关键设备和关键工位）的总工作负荷和物料供应能力与生产计划和物料需求计划需要的能力平衡后，调整生产计划和物料需求计划，产生可行的生产计划和物料需求计划，这一部分工作无法实现自动化，也无法实现优化，只能追求非劣解和平衡解，可行性优先于必要性。

目前大多数ERP已经嵌入APS或者MES模块。

★销售模块：ERP支持自动制定销售计划（包括产品品项配置、区域销售目标、大客户销售策略、定价策略、授信管理和应收账款管理等需要的业务数据统计，业绩监控和问题分析（包括计划的销售数量、金额、利润、绩效、客户服务与实际实现差距的原因分析）；支持客户信息管理和服务（包括客户信息档案分类管理，报价记录，往来订单，应收帐款，销售费用，累计销售额，销售毛利，平均采购周期，预计下次采购日期等）；支持销售团队管理（包括销售计划完成情况，应收账款和坏账记录，新客户开发记录，丢单率分析）；支持销售订单管理（包括客户信用审核及评估，产品库存查询和交货跟催，产品报价，订单变更及跟踪，回收账款跟催，销售统计和与计划差异分析，客户投诉纪录和原因分析）。

★库存控制模块：ERP支持自动控制物料库存，以保证生产稳定和最少占用流动资金（包括物料采购方案自动生成，自动物料出入库核算记账）；自动制定安全库存和缓冲方案，并实时调整和维护。

★采购模块：ERP支持自动生成采购计划（包括品项，数量，质量，到货时间，价格，供应商选择）；支持验收信息差异分析；支持订单跟催；支持供应商资格认证需要的信息，支持供应商档案管理；支持委外加工跟催和成本控制；支持原料价格分析；支持库存成本核算和差异分析。

★人力资源管理模块：ERP支持自动制定人力资源计划（包括人员配置和组织结构编制多种方案进行模拟运营比较和运行分析，并进行效率评估）；支持自动制定制定职务模型（包括职位要求、升迁路径和培训计划）；支持模拟企业运营过程中需要的机构改组或职位变动，提出人员配置结构和培训方案；支持人力资源成本分析和预测；支持招聘过程优化管理；支持设计薪资结构和薪资核算；支持工时管理；支持出勤管理；支持差旅核算。

★办公自动化模块：现在ERP供应商普遍会把办公自动化（OA）当成赠品，因为太便宜了。现在嵌入ERP系统的OA模块，一般支持办公数据管理（如文件管理、档案管理等），基于互联网的文档管理、电子邮件、目录服务、群组协同等业务流程，可以实现公文流转、流程审批、会议管理、制度管理等功能；最新一代的ERP嵌入OA模块，一般都支持基于移动互联网办公平台，在移动终端（例如智能手机）上可以实现远程协同办公（例如统计报表生成，公文传递，在线审批，人事协作，费用报销，资产管理（采购申请、流转、 报修、报废），视频会议和企业数据库在线查询（一般包括产品品项组合数据，工艺数据，库存数据，定价数据，销售数据，财务数据，人事数据）等等）。

顺便说一句，上ERP最困难的一步是业务流程重组：调整组织结构、改进管理模型，重新进行权力分配。大多数上ERP的企业，都死在这一步上，管理者没有跳烟囱玩命的思想准备，不要轻易尝试。

3、ERP进化升级

ERP由于在使用过程中，不断失败，不得不自我进化，进化升级的ERP系统包含了原生产运作系统﹐管理信息系统和决策支持系统的功能﹐并把一些原先独立的单一系统整合和集成，例如集成APS系统和MES系统。

进化后的ERP与以前ERP系统不同的地方是：系统结构采用模块化设计，开放系统数据接口，把系统变成一个给用户自由度很大的自我完善，自我开发的二次开发平台﹐通过流程设计和模块框架搭建，为客户嵌入自己的管理知识和经验提供方便（傻瓜平台，类似机房的机柜），并便于企业获取新知识﹐更新知识﹐建立知识网络。

目前ERP100%采用基于浏览器/服务器的体系结构，支持标准网络通信协议，支持标准的数据库访问，支持 XML的异构系统互联；实现应用系统独立于硬件平台、操作系统和数据库；实现系统的开放性、集成性、可扩展性、互操作性。

从系统角度﹐ERP已从传统的联机事务处理系统变成高度集成的企业管理知识创造和管理经验提取开发信息系统。

升级进化的ERP系统能把企业管理信息系统各功能模块无缝整合起来﹐为企业各层次提供决策支持。现在SAP提供的新一代ERP已经包括如下选装模块：

技术系统包括：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）、PDM（产品数据管理）、PLM（产品生命周期管理）等等；

管理系统包括： CRM（客户关系管理系统）、SRM（供应商管理系统）、BI（商业智能系统）、 EC（电子商务管理系统）等等；

生产制造过程系统：包括APS（高级计划排程系统）、NC（生产现场数字控制）、FMS（柔性制造系统）、AS/RS（自动化立体仓库）、MES（制造执行系统）等等。

并把这些模块之间的共享信息和信息交换接口通过类似现场总线的技术标准链接，实现真正的管理信息远程（全球）实时互联互通和共享，实现从底层（基础数据库和基础模型）到应用层（决策支持和优化方案）的真正系统集成。

ERP的另外一个进化方向是嵌入其他模块，例如嵌入CRM功能，以客户和市场需求驱动业务和运营流程（目前对制造业来说，这个模块功能不成熟，所以采用不多，一般是服务业，尤其是物流业，连锁零售业，连锁酒店业，通信业等等采用）；嵌入APS，嵌入MES等等。



ERP后来针对自己不足，也不断进化，除了前面介绍的不断嵌入其他管理信息系统外，在体系上也进行了创新进化，其中最重要的进化是后面我们要另外开帖重点介绍的供应链管理（SCM），SCM可以弥补ERP在供应链横向管理功能上的不足。SCM强调从供应链整体角度出发，并不过多地考虑企业内部流程中某个环节的工序是否合理、时间是否可控、库存是否正常，而是考虑物料在供应链上的合作企业间流动时如何实现整个价值链升值，它关注与供应链主导企业发生关系的上下游合作伙伴的运营整体效率，强调企业管理的横向化，弥补了ERP横向管理的不足。

不过下面先简单介绍一下ERP的另外一个进化产品：APS。

三、昂贵的高级计划与排程APS（Advanced Planning and Scheduling）

对变化多端的市场需求来讲，ERP体系缺点是明显且致命的，例如：

★ERP的计划缺少真正优化的功能（这是最致命的问题）。ERP产生的计划是不考虑实际生产能力负荷平衡的（需要手工操作完成，与MRPII并无不同），亦即它产生的计划是基于无限能力的模型编制的，不考虑实际的资源、约束与能力，缺少优化的模型与规则，例如ERP对物料需求的计算是基于无限资源假设的，也即不考虑资源采购的可行性约束；另外ERP资源最优优化算法假定物料采购的提前期是已知的固定值，但是在完全竞争市场环境下，这种假设是不可能实现的，因为需求是多变的，导致原材物料采购也会多变。

★ERP资源配置优化需要假设固定的工艺路线，生产次序仅仅是根据交付周期或日期来安排，如果变更工艺路线，必然导致优化计算重新来，导致重排计划过程非常费时。所以在ERP系统中，计划的更改十分困难，甚至不可能完成。

所以ERP面对小批量多品种，计划生产+订单驱动模式的企业从管理范围、技术、基础和功能上都力不从心，甚至彻底失败（长虹电器ERP项目失败就是例子）。所以ERP更适用于面向库存的平稳生产。

但是企业生产的产能和原料的供应不会是无限的，要受到许多实际条件的约束，而且在实际业务运营中各种各样的变化往往是很难预料的，经常会遇到设计更改，工程更改，订单更改，原料短缺，关键件短缺，产能不足，交期推迟，生产设备故障，客户要求插入急单，取消订单，例外事故等情况，这就要求企业要迅速地调整原有的计划，才能满足客户与市场的需求变化。

这样基于计划优化为基础的APS（AdvancedPlanningandScheduling 高级计划与排程）就应运而生。APS主要解决多资源的优化、生产排程和生产调度顺序问题，例如基于订单任务的排序优化；基于资源利用率优化计划；基于资源瓶颈（主要是物料约束和生产能力约束）约束优化和可行计划；基于供应资源优化的分销配置计划；基于运输资源优化的运输计划等等。

APS最早的使用者包括轮胎制造商KellySpringfield，烟草公司PhilipMorris化工巨头巴斯夫，美联航，IBM，Intel，TI，Harris，宝洁等等企业。

1、APS的逻辑结构

完全市场环境下，企业生产是靠订单驱动的，而不是靠计划驱动（生产一批库存，等买家），而订单驱动，自然会出现：随机订单，订单变化频繁，插单多等等情况，如果制定的生产计划排程没有弹性，也没有优化，必然会出现交货期经常延误；设计产能很高，但是产量上不去；机器、人员忙闲不均；零部件的备货不足，半成品、原材料的库存水平非常高；生产成本居高不下；无法准确预测未来机台产能负荷；无法均衡分配产能等等情况。因为在排满计划的车间，生产调度指令会因为一个插单、一个工序而变，结果导致计划平衡、生产能力平衡、物料平衡、仓储平衡和物流平衡全部打破，导致企业立即混乱。

上述这些问题就是APS要解决的问题。

APS至少要满足在小批量，多品种，订单变化大，原材物料资源供应不稳定，工序流程复杂请情况下，并面临不同的多目标（例如最短交货期，或最佳的设备使用率（例如减少机台产线停机、等待时间），或最少库存，或紧急插单优先，或物料采购提前期缩短，或最少欠料，生产时间等等），能够在可以容忍的时间内(例如10分钟)排出一个最优化生产线排程计划或可行的调度计划，并且这个排程计划的优化程度是可以判断和量化的，同时还可以预测对今后的影响（例如可以看到两个月后的情况），并能够实现生产管理透明化、可视化、可预测、可量化。

APS想达成上述目标，其基本逻辑显然不能与计划驱动生产的MRP/ERP一样，例如当面对多种产品配置订单，具有不同的需求和偏好订单，拥有不同的优先级别订单时，生产计划排程次序不能依从先来先服务的原则，而是需要整体优化（尤其是采用零库存策略的企业，大多采用VMI或JITI的采购方式，一旦订单出现变化，或某种原料与零部件的供应发生突然短缺时，生产计划就必须调整，这时APS就会同时检查生产能力约束， 物料约束，需求约束，运输约束，资金约束，重新进行优化计划排程计算，找到新的均衡计划排程方案，解决生产的顺序冲突问题，因此，更需要灵活多变、基于约束模型与优化规则和能够及时重排计划的计划系统）。而MRP/ERP的逻辑是无法适应这种要求的。

APS 在ERP的基础上进行的主要改进就是在计划排程上，把生产能力和资源约束当成模型优化的约束条件，这样可以得到比较符合市场现实的可行的排程计划，能够等到按订单的要求的物料平衡方案，而不是象ERP中只能开出需求清单。

由于加入了复杂的约束条件，APS的模型和算法就与MRP/ERP完全不同，目前主要采用的还是基于TOC算法的派生算法（TOC在APS上的应用，可以参看《企业实战运营案例》一书）。

目前软件商i2和Fastman采用数据库技术SQL+TOC算法，使APS的计划优化方法达到了实用程度，通过使用APS模块，大量的APS嵌入ERP系统，提升了ERP生存能力，目前80%的ERP都有与之集成的APS引擎，如SAP有SAPAPO（Advanced Planningand Optimization），Baan有BaanSCS（Supply Chain Solutions）,Oracle买了ILOG的产品，PeopleSoft购买了RedPepper，而JDEdwards则买了Numetrix。目前ERP依靠APS才能活下来。但是嵌入APS的ERP系统极为昂贵，小企业无法享受。

同时，MES也把APS嵌入自己系统，如GE收购了Novotech的Scheduler，西门子收购了Preactor， PSI兼并了APSBroner。

目前APS的核心是基于TOC理论的优化算法，目前已经是四代，也即智能算法融合人工智能动态调整，以智能算法进行静态排程，以多Agent代理协商进行分布计算动态调整。ILOG（现属于IBM）的APS优化算法Cplex是目前性能最好的数学规划问题求解器，目前是许多APS供应商的核心引擎，如ILOG，SAP，i2，Asprova，FlexSche，Preactor（西门子），AspenTeech，Quintiq等的优化软件都是。不过目前APS没有太大的独立公司，因为稍微有点特色，就会被大的巨无霸厂商收购。

APS使用TOC理论，可以大大简化计算，使生产计划排程只用几小时而不是几十小时，大大缩短了计划运行时间。而且APS可以综合考虑产能、工装、加工批次等约束，并能结合MES实现滚动排产。所以在智能制造状态下，MES+APS系统的价值远远大于ERP。或者说只有APS才能实现多品种小批量的个性化定制计划模式。

目前APS分为供应链级的APS和工厂级的APS两类。APS极端昂贵，因为模型复杂和计算复杂，需要价格昂贵的大型计算机和核心算法，不是一般中小企业可以承受的。不过云计算平台成熟后，大量中小企业可以租用大型企业闲置的APS平台为自己服务，为此IBM，甲骨文等企业已经推出基于SaaS（Software-as-a-service 软件即服务）的APS。

不过APS应用比较复杂，对基础数据要求高，对企业设备自动化程度要求也高，一般小企业难以使用。目前APS的运行需要有ERP、MES、PLM等系统提供的数据支持，单独的APS项目实施效果不好，原因是没有MES帮助APS实现闭环和滚动排产，导致计划可执行性较差。目前APS+PLM+MES是快速定制化智能工厂的核心模块，而按照分组加工的行业和大规模个性化生产行业,例如汽车和家电行业，如果没有APS，人工已经很难基于经验进行计划的编制工作（用Excel人工排程车间工序级计划少则几个小时，甚至要个把星期）。所以智能化生产或智能工厂，不是小企业或穷人能够用得起的东西，千万不要一厢情愿。

在《企业运营实战案例》中，我介绍过APS模型基于约束理论，采用的算法基于TOC和数学优化（因为计划排程本质上是NP-Hard问题，目前没有一个确定的算法来解决这个问题，如果不采用TOC简化很多约束条件，得出实际的排程计划是不可能的），求解基于约束切割与深度优先搜索，它的求解框架可以简单描述如下：首先用约束切割解的搜索空间，如果查询变量的值域确定（不能再细分）且不为空集，则找到解，回溯继续搜索其余解空间以寻求更优解；如果查询变量存在值域为空集，则证明目前状态下无解，回溯继续探索其余解空间以寻求解；如果查询变量的取值有未确定 (可以再细分)，则按搜索规则选择某个查询变量，将这个查询变量的值域一分为二，把问题变成对应各子域的两个子问题，系统进行分枝以求解子问题。TOC可以简化约束条件，强化对解空间的全局切割效应，可以有效地抑制组合爆炸。而且TOC支持人对排程过程的直接参与，因为纯粹的自动化排程是不现实的。

在计划与排程的过程中，APS并发考虑企业内外的资源与能力约束，从上万，甚至百万个可行方案中选出一套最优方案来指导企业的生产、采购、库存等，帮助企业进行计划-执行-分析-优化和决策。

APS除了在算法上使用TOC理论（可以参考我介绍TOC理论的帖子）外，还有许多基本假设，最重要的有四条，例如：

★PRM（Partner Relationship Management 合作伙伴关系管理）假设：工艺流程与物料清单互相约束（因为工艺流程中的每个工作都带有所需物料以及产出物料的信息），所以工艺流可以绑定物料流，工艺流程图可以绑定物料流程图，就可以用工艺流程图代替物流流程图，这样就可以把ERP 的基础假设淘汰（ERP基础假设是基于物料流程图，只能根据企业产品配置计算物料数量需求，不能精确定义到时间和工位上），就可以用单一的工艺流程代替以前分别存在的工作流和物流，这样计算出来的工序信息同时包含了的全部物料信息，特别是有了精确的投料和产出的时间，使生产过程控制、库存管理、采购监控逻辑上成为可能。

★在制品控制是生产效率核心假设：每道工序的需求物料，首先从上道工序的产出物料中寻找，没有或者数量不够的，形成物料需求；每道工序的产出物料，首先满足下道工序的物料需求，没有被下道工序的物料需求所吸收的，形成物料产出。上道工序产出的被下道工序完全吸收的物料，是中间品。这样显然最高运营效率就是控制中间品，中间品实现最优控制，就能得到计划排程最优效率。

★资源约束假设：资源附加在工序上，附属于工序。APS模型中，任何一个资源约束条件，一定是以某个工序为前提，不存在独立于工序的资源，约束资源形成了工艺流程在工作时间上的限制（例如生产设备加工时间技术上限）或者成本耗费（例如一个工序对厂房的占用、租用设备的占用等等），资源的单位时间成本乘以预计工作时间，就是预计成本，乘以实际时间就是实际成本，这样就能算出每道工序的预计成本和实际成本，通过使预计成本与实际成本差异最小，就能得到工序瓶颈优化方案，或者最优计划排程方案。

★工序依附假设：一个工艺流程体系内，每道工序都与其他一道或几道工序发生逻辑关系。（包括结束开始、结束结束、开始结束、开始开始），最终的计划排程必须满足所有这些逻辑关系。一个工艺流程中的所有工序之间的逻辑关系不允许发生循环、矛盾或者逻辑冲突。

基于上述假设，APS就能通过工序逻辑约束和资源能力约束，把物料和工序流程紧密联结，制定各种优化规则，计算出：生产流程的最早可能开始时间和最迟可能开始时间；物料优化分配和可替代方案；生产资源优化分配和可替代方案；计划排程柔性（缓冲）方案；考虑成本约束，考虑非确定流程和考虑多种优化方案的比较分析，得到可行的优化排程计划，就能解决在有限产能和有限物料供应条件下，交货期产能精确预测、工序生产与物料供应最优排程计划的问题，就能制定合理优化的详细生产计划和排程计划，将实绩与计划对比分析，通过MES反馈信息，调整计划状态，彻底解决在不确定需求和完全市场环境下（订单驱动生产）生产排程计划与物料需求计划难以制定的问题。

这样，APS可以在面对多种产品配置订单，具有不同的需求和偏好订单，拥有不同的优先级别订单时，可以依靠可行的计划排程优化能力，提高订单准时交货率，缩短订单生产过程时间，快速解决插单难题减少机台产线停机、等待时间，减少物料采购提前期，减少生产缺料现象，减少物料、半成品、成品的库存，减少人力需求等等。

APS逻辑结构=约束条件(物料约束、生产能力约束和人力资源约束)+规则(订单排序规则、客户排序规则、瓶颈工序利用率规则）+模型（线性规划投入产出模型，动态规划模型，模拟模型）+算法(TOC、线性规划、目标函数、排队论)，输入=客户订单，输出=生产线计划排程+生产线负荷平衡+制程控制节点数据。

基于上述逻辑，APS具有判断优先级和优化排产、排序的功能，实现了按单生产（定制化生产，甚至定制化设计和定制化采购），并根据有限资源约束进行计划排程，并按照排出的次序采购缺少的原料，即使是生产突然发生问题，原有的次序被破坏或无法实现时，也能迅速根据上述逻辑立即排出新的次序。

可以看出，APS的计划体系与逻辑比MRP/ERP更为先进。目前几乎所有的制造企业是按订单生产模式，传统ERP已经落后。

APS目前成功应用基本上都是与MES模块集成，目前国内钢铁，化工，电子等企业的计划调度、优化排程和现场控制，基本都是这个模式；或者嵌入ERP中，成为一个模块，例如SAP，甲骨文等等的ERP目前都有APS模块选装套餐。

2、APS的模块

一般APS由5个主要模块组成：需求计划（物流清单为主）、生产计划排程、分销计划、运输计划企业或供应链分析等。

核心是生产计划排程模块，一般包括订单排序（订单包含品项配置、数量、质量、成本（售价）、开始时间、结束时间等等）；生产资源和物料资源均衡；生产排程优化（APS系统可以设定JIT、TOC等多种排程策略，同时内置启发式算法、遗传算法、神经网络等先进排程算法）；生产过程监控；制造过程和工艺流程监控；生产文档控制（工艺文件，操作规范，作业指导书，工作指令，调度指令，统计数据分析等等）。

其他功能，例如劳动力管理，产品质量管理，设备维护管理，产品批数据追踪，产品批数据分析等等都可以用ERP的功能。

当然，APS也有人机交互界面和数据通讯接口，用来链接设备、工作中心、工装等生产资源，以及原材物料库存，工装夹具刀具，人力资源，外协资源等等数据库。

APS还有一些建模工具，用来搭建企业运营结构，导入生产工艺，控制流程，运营规则等等（APS系统可以支持流程行业，离散行业工艺，同时对一个产品设定多种工艺路线，多个BOM等等）。

APS输出的排程计划（解的表达）大多数是可视化的甘特图（甘特图的优势是在一定的时间间隔上平行地显示所有资源），包括各车间、生产线、班组、工位的生产任务清单，外协计划，投料计划，入库计划等等。以及资源甘特图（一段时间内设备，工装夹具等资源，人力资源，原材物料采购资源和外协资源的任务分派情况），订单甘特图（订单内部以及订单网络之间各个工作的先后关系，加工时间长短关系），资源负荷均衡甘特图（一段时间内各个设备的负荷情况），库存甘特图（车间在制品生成及消耗、原料消耗、成品入库情况），关联甘特图（同时反应所有生产相关的订单，资源，负荷，库存等信息），关联甘特图是进行运营问题分析，计划调整的重要依据。

甘特图最大发出是允许人机交互地改变排产计划，例如把一个运作交互地移到另一个可替换资源，那么以平行方式显示所有资源的甘特图是最好的表达。

目前APS是SCM的核心，它能代替ERP的预测计划、DRP、MPS、MRP、CRP。

但是APS不能独立处理原材物料的接收流程，消耗定额监控流程，出入库流程，物流控制流程，财务管理流程，也不能处理生产定单下达，采购定单下达，客户定单接收，甚至不能处理数据的维护，如物料主文件维护、BOM维护、工艺路径维护、供应商关系维护、设备维护、客户资源维护等等，所以不能独立运行，需要嵌入ERP、SCM、MES等等系统中。


四、大型制造业必备的管理工具MES系统简介

前面我们介绍的ERP时说过,ERP输出的主要产品是各种整合企业生产资源的计划,但是企业的自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等并不会自动执行计划，他们需要控制指令才能动作，也即计划与生产协同需要一个中间层，把计划翻译成控制指令，同时能够及时把现场运营监控数据翻译成可视的图形，保证生产计划得到执行和快速修正，这个中间层，就是MES（制造执行系统Manufacturing Execution System），它对车间层的管理流程提供直接和详细控制和监督，对现场设备和工艺参数进行监控，向ERP提供现场监测和统计数据，例如产品出现质量问题，能够快速根据产品生产批号追溯所有生产过程信息，包括：原材物料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数；再例如同一条生产线需要混合生产多种型号产品时，能够自动校验和操作提示以防止工人操作错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误；再例如能够实时监控仓库库存，以及前工序、中工序、后工序线上在制品数量，监控交货期；再例如能够监控生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停转和空转，能够实时分析影响设备生产潜能的最主要原因是设备故障，调度失误，物料供应不及时，工人培训不够，还是工艺指标不合理；再例如能够对产品的质量检测数据自动进行统计和分析，精确区分产品质量的随机波动与异常波动；MES能够废除人工报表，自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码。

所以MES的定位，就是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行，在统一平台上集成生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务，通过制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产。

MES是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc.)在90年代初提出的，是为了解决企业计划层与过程控制层之间的信息断层问题，使MRP计划可以执行。基本思想是把MRP计划执行监控模块通过MES接口和现场总线把车间作业现场控制系统联系起来，通过采集的现场数据，计算实际数据与计划数据差异，给出计划执行问题分析报告。现场控制包括PLC（可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controlle）、DCS （分布式控制系统 Distributed Control System）、FCS（集中式控制系统 Focus Control System）、数据采集器、条形码、RFID、各种传感器阵列（压力，气体，重力，位移，测距，液位， PH值计量，温度，光敏，生物，视觉，智能等等 ）、各种计量及检测仪器、机械手等。目前在机电一体化的潮流下，制造业所有大型设备都有上述数字控制装置，例如各种数控加工中心，各种数控机床，各种数控成型压铸设备，各种冶炼设备，各种数控阀门，各种数控开关站，各种车辆、甚至各种数控锅炉等等。

MES最早期用于车间控制、管理工作中心,并下达派工单，主要靠手工汇报进度和工时；随着制造精益化，制造数字化，形成了MES制造执行系统。

国内最早的应用的MES系统是20世纪80年代末期宝钢从SIEMENS公司引进的类似系统（用西门子现场总线系统把各生产线的设备的PLC或单板机或PC机链接在一起，及时获取现场数据，实时发出控制指令，是中国当时最先进的生产自动化控制系统，当然比美国人后来开发的MES功能少很多），引进的原因是MES是CIMS（计算机集成制造系统 Computer Integrated Manufacturing Systems）的基础，是敏捷制造和数字化工厂的基础，这是我国863计划CIMS课题组（当年中科院系统所负责其中一个模块，我是成员之一）见到的第一个正式运行的工厂自动控制系统标本，最后这套引进系统的核心部件我们国产化了，用在其他项目中， CIMS是我国863计划的一部分，歼10战斗机和歼20战斗机就是其成果之一。

目前MES功能组件和集成模型一般包括11个功能，包括制造资源分配与状态报告；细工序作业计划；生产调度；车间文档管理；数据采集；人力资源管理；质量管理；工艺过程管理；设备维修管理；产品跟踪；业绩分析。

所以MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，能够有效的指导工厂的生产运作过程，改善物料供应缺口，提高工厂及时交货能力。目前MES大多嵌入ERP或SCM系统中，当然也可以独立运行。

独立运行的MES能实现从订单下达到产品完成的整个生产过程的优化管理。其优点是当现场发生突发异常事件时，MES能及时做出反应，下达应急指令，并能够在事后自动提供异常原因分析报告。这种对生产现场的快速响应能力使MES在制造业无法被替代。

1、MES的结构

MES结构=人机界面（一维二维Barcode、RFID、触摸屏）+通讯接口（数据链系统，移动通讯系统）+优化模型和算法（对整个车间制造过程优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈）+实时采集生产过程中数据传感器阵列（一般集成在设备的PLC、DCS、FCS、数据采集器、计量及检测仪器、机械手、RFID、条码设备等等，也支持PC电脑、DCT、SCADA+PLC、PDA数据采集）+数据统计分析模型和算法（SPC及数据分析引擎）。

现在新一代的MES还要加上：基于云端的远程插件、组件部署及本地呈现技术+基于SOA架构的WCF分布式通讯技术+跨语言纯组件-插件-浏览器平台。

2、MES主要模块

★人机界面和数据通讯接口：供应商、客户、工厂各级管理人员、工人、工程师等均可以根据授权获得相应的实时运行信息（由多组图型化运营指标组成可直观的监控物料供应、设备运营、工艺流程、质量控制和成本控制的实时状态），发现瓶颈；有控制整个运营体系设备的数据输入接口；有与ERP系统、SCM、APS等系统的数据接口，可以实现整个企业的信息集成和协调运行；有基于云的分布式部署通讯接口。

★数据采集、集成和发布：有数据采集传感器阵列的接口，自动采集数据并与生产线上的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition 数据采集与监视控制系统）、PCS（Process Control System 过程控制系统）、PLC（Programmable Logic Controller 可编程控制器）、FCS（Fieldbus Control System 现场总线控制系统）和DCS（Distributed Control System 分布式控制系统）数据实时集成，监控生产线实时状态（包括人员操作、设备运营、工艺流程和物料供应），并保留车间手工录入和共享数据输入接口；自动生成生产报表，看板发布；数据集成包括ERP、APS、SCM、LabVIEW、RFID、RF-PDA和第三方系统集成。

★建模工具支持：对象建模、流程建模、系统基础架构建模。

★计划排程：制造任务计划排程、各车间、生产线、主要设备和关键工位任务清单生成、任务跟踪、任务调度和均衡、物料供应均衡和订单排序优化；工序详细调度（基于生产能力和原材物料供应能力均衡来选择加工工艺与流程，优化作业排序和调度）。这个功能需要嵌入APS系统才能完满实现。否则能力均衡难以达到最优。

★制造流程控制：生产现场关键工序控制点(工艺、安全、环保、质量)指标的实时监控、预警和指令调整；制造过程（工位配送、装配防错、批次精确追溯、资源/设备运作效率）监控和异常自动分析预警；实时在制品看板；生产单元控制（通过生产指令将物料或加工命令送到某一加工单元开始工序或工步的操作）；优化排产和均衡能力资源；设备、质量和物料异常状态调度指令；在制品管理（包括在制品投入、出产、领用、发出、保管、周转监控和核算，在制品资源实时工作状态跟踪）；产品批次跟踪（跟踪从供应商原材物料供应的物流批次开始，到制造过程批次、入库出库批次）；工单监控（排产后的工单进行实时跟踪与管理，控制生产进度、质量和成本）。

★现场预警管理：对生产线工艺、安全、环保、质量指标的超限进行多种方式的预警（包括数学模型预测预警、现场异常预警、主要参数连续异常预警、硬件设备报警等），输出信息包括预测数据、异常分析、故障定位信息、部件号等。

★产品清单和物料清单管理：产品品项配置优化方案；相应方案需要的原材物料清单和半成品清单，认证合格供应商数据库，采购优化方案。

★设备维护管理：设备异常实时监控；设备维护计划制定和方案实施监控；设备停机原因分析追踪；基于优化生产过程的设备运营维护方案。

★仓储管理：进行产品出、入、移转等管控。

★质量管理：实时监控生产过程质量关键指标，实现产品质量指标在线质量检测、统计、显示；实时集成生产数据，用SPC分析关键数据，提交质量预警报告和原因分析报告，并对实时的质量预警进行处置。

★生产财务管理：通过动态成本控制模型，以作业为单位收集成本信息，实时得到动态成本信息，进行实时生产成本核算、实际生产成本与计划成本或定额成本差异分析、物料损耗定额分析、实际库存与计划库存差异分析、订单报价基础数据分析、 设备利用效率与计划差异分析等等分析，并自动生成报表和成本预警报告。

★人力资源管理：监控员工工时，出勤等状态数据；自动计算每个班组的考核数据，进行工艺参数考核、预警考核、产量考核、质量考核，物料消耗考核和劳动定额考核。

★生产数据库：对生产现场采集上来的海量实时数据进存储、压缩、检索、备份、恢复等管理，为状态监控、生产人员管理、生产查询、生产成本统计、工厂效能分析，生产报表生成等提供数据支持。

★文档管理：收集、汇总和分发与产品品项配置，原材物料清单，工艺文件，加工图纸，工艺规范和参数，设计标准，作业指导，工作指令等等有关的信息（这些文档原则上在每一个工位的终端上都能查询，当然设置分级授权）。

3、MES进化方向

MES进化的主要方向是：基于云计算平台信息集成+智能平台（生产设备和平台完全数字化）+订单驱动+ ERP/SFC集成+嵌入APS，实现制造数据全面管理（在途物料，在制品，动态仓储，质量统计、设备利用率等等数据实时追踪和控制）+生产计划优化排程+能力平衡动态管理+生产流程和工艺过程实时监控和指令控制+系统可视化管理。

目前所有像样的MES厂商都是美国人的（至多算上德国西门子），这些企业分几类，一类是对MES的数据采集和指令执行很强大的厂商，例如，GE Fanuc， Rockwell等，一类是在SCADA（数据采集与监视控制系统 Supervisory Control And Data Acquisition）上很强大，例如AdAstra、Wonderware、Citech（已被收购，但独立运营）等，还有一类是专注于MES中的某一项功能，如自动识别、质量管理、组态系统、测控等，例如GE Fanuc收购的Mountain Systems，Rockwell收购的Enterprise Technology Group和Datasweep，以及CAMSTAR Systems、Honeywell、Tieto等，还有一些是PLM、ERP厂商，例如UGS，盖勒普等，Apriso是从数据采集和数据挖掘介入MES的。

目前大型制造业可用的国内MES系统基本没有，国内有些厂家甚至极端恶劣，例如某国内著名做数据采集+代理美国条码设备的公司，做几张车间报表，把登录图片一换，就号称自己开发出世界一流的MES了。顺便说一句，在国内企业管理信息系统产业厂商，目前主要工作是在洋人平台上做一些拾遗补缺的二次开发工作，或者外包一个非核心模块，或者承担洋人的售后服务和培训工作，或者编制一些阉割版的系统卖给中小企业。这样做的原因是国内企业管理信息系统行业都没有自己成熟稳定的核心模型和核心算法，无法承担大型系统构建任务。而且因为缺乏成熟稳定的核心模型和核心算法，就不得不骗人，可以说，大多数国内管理信息系统开发商不骗人是基本不存在的。国内企业管理信息系统开发企业什么时候不骗人了，什么时候才能迎来自己的春天。

最后，顺便说一句不成器的MIS（管理信息系统）。最早的管理信息系统只包括一个办公自动化系统（OA）,主要功能是实现无纸化办公,也即数字化文档和电子黑板而已（OA系统最终实现的是企业内部的邮件通信、信息发布、文档管理、工作流程自动化等等工作），后来为了卖大钱，画蛇添足的加上了商业智能（BS)和决策支持系统（DSS），企图通过从各种相关的资源（公司外部和内部的都包括）收集相应的信息，为制定和实施各种计划、监测和控制活动提供信息支持。这样就不得不增加一堆数据库、模型库、方法库、知识库和外界交换信息的接口，导致系统开发成本急剧增加，售价惊人。可是，制造业需要的核心模块没有，例如资源优化，制造过程控制（IPC），产能调度等等，结果自然是悲剧。

目前办公自动化系统仅仅只是ERP或SCM的一个廉价模块，这是典型的播种下龙种，收获跳蚤的例子。一厢情愿任何时代都有，可是意淫到MIS这种登峰造极程度的少有，因为当年MIS是自吹自擂一统管理信息系统江湖，可以完全实现自动化管理的。

最后说一句感慨：目前世界上所有制造业自动化和信息化的东西，无一例外，都是美国人发明创造的，离开美国的自动化企业和信息化企业，我们的大型制造业将寸步难行。想追赶超越美国人的制造业管理水平，我们任重而道远。对中国的制造业来讲，我们唯一的追赶对象就是美国，在未来50年这将是我们唯一的目标。相比起来，德国，日本的制造业，我们与他们的差距并不像表面上看起来那么大，我们其实与他们本质上是一个数量级的，但是与美国不同，因为他们现在放在保险柜里的新管理技术方案已经储备了一代（美国人的模式是应用一代，储备一代，研发一代，滚动发展）。

许国志先生去世前，在北京医院住院时，我去看他，他说的是：终于看到我们（系统工程和管理科学方面）成为美国的对手了，不过追上他们还要两三代人呀。

只能指望下几代人争气了。也许不用这么久就能追上？