升级企业级应用系统，事半功倍

智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能，还有收集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。

在过去的10年里，数字计算和通信的发展从根本上改变了制造工厂的运营模式。智能制造通过工业自动化与信息技术（IT）的融合，将很快提升工厂的生产灵活性，并可节约能源、保护环境、降低成本、提高质量和人身安全，从而使工厂的生产效率和质量得到大幅度的优化提高。这种新兴的智能制造技术正在经历如下三个阶段。

1.第一阶段——精益制造+信息化的集成

这个阶段形成了贯穿了生产车间、连接部门、跨越企业的以制造为核心的系统集成，伴随着信息数据的集成，产品的成本、制造过程中的安全和环境的影响将得到显著改善，具有重大的意义。

在集成阶段，精益化的流程再造和信息化的建设将搭建起工厂和企业的桥梁，从而更好地协调制造及生产的各个阶段，并极大地推进车间生产制造效率的提高及质量的提升。典型的制造车间应当使用信息技术、传感器、智能电动机、电脑控制、生产管理软件等来管理和控制每个特定生产任务或过程的操作。然而，这也仅仅是解决了一个局部制造孤岛的工作效率，而并非全企业。

图3-2 智能管理平台

制造信息系统将整合这些制造过程中相互独立的岛屿，使整个工厂及制造过程共享数据及信息。与此同时，机器收集到的数据资源和人类的智慧资源相互结合，从而推进车间级的优化和企业范围内的管理，使经济效益大幅增加、人身安全得到保障和环境友好的实现。这种“制造智能”将伴随着自动化技术与数字化仿真技术的融合，从而开启智能制造的第二阶段。

2.第二阶段——从车间优化到制造智能（自动化技术与数字化仿真技术的融合）

第一阶段中，车间现场产生了大量实时数据，通过这些数据配合先进计算机仿真和建模技术，共同创建起来强大的“制造智能”体系架构，从而实现生产节拍的变化、柔性制造、最佳研发速度和更快的产品定制服务。

第二阶段应用了高性能的计算平台（云计算）连接起整个产品供应链体系，进行产品建模、数据驱动的仿真和知识集成，可以在整个供应链体系内建立更高水平和效率的制造智能。

为了提高能源的使用效率、优化产品的制造交付速度，整条工业生产线和全车间将更加实时、灵活改变生产线运行速度，当然现在这还是不可行的。但是，为了达到这一目标，企业可以采用先进的模型并模拟整个产品生产流程，从而改善当前和未来的业务流程。

例如，当公司的需求超出了销售预期的情况，工厂需要开始全天候运转，并新增工作岗位。此外，为最大限度地降低每个生产环节中的资源浪费现象，公司可以采用仿真工具来进行生产分析，从而达到消除产品供应链中的浪费，提高生产效率的目的。

供应链仿真技术高度融合并优化了传统的精益生产测试和分析方法，从而解决了传统精益的换线等带来的改进策略吸收了部分产能的弊端，通过在计算机营造出的虚拟世界中进行的生产试验而不会干扰整个生产系统的运行，同时也增强了精益供应链与精益生产流程之间的联系。

在7/24这样全天候的生产模式下，精益生产无法在周末等时间利用闲置产能来进行工程测算。而仿真系统则能够使工厂在不间断生产的情况下对实际设备做出更改前进行试验。

如今，工厂中可以看到很多资源浪费和生产效率低下的现象。但具体到产品供应链，要观察到这一点却是非常困难的，因为无法亲自查看到底浪费发生在哪个环节。

APS智能计划和基于仿真优化的生产系统实现了产品供应链的融合：系统把从公司销售等运营机构中出现的需求提取出来，再利用系统的生产需求管理模块将这种实际需求量化，并随后将其传递到供应网络的计划模块中，从而最终通过计算得到了满足客户需求的产品需要在什么时间和什么地点进行生产。

供应商也可以在这个“精益计划”的流程中受益，以应对订货期提前、发货数量陡增及零部件运输过程中出现的一系列不确定因素。

这样的数据将会在制造供应链的各个环节中流畅地运行，并最终得到持续的运行优化，使得企业更加快速地与客户需求关联起来，对于变化的响应速度加快并进行柔性对接，满足产品的品质、成本、交货期的要求。

3.第三阶段——数据驱动智能制造的实现（制造知识重整市场秩序）

随着制造所产生数据的大量积累，导致大数据分析所带来的制造智能技术的进步，将激励制造工艺过程和产品创新，实现智能制造。

这一阶段将信息技术广泛应用，并期望改变商业模式，一旦得到正确的实施，消费者习惯的100多年的大规模生产工业供应链将被完全颠覆。灵活并可重构工厂和IT最优化供应链将改变传统的生产过程，允许制造商按用户的个人需求定制产品，这个模式如同生产药物特定剂量和配方一样，客户会“告诉”工厂在什么时候生产什么样式的汽车，构建什么功能的个人电脑，如何定制一款满足客户的特殊需求的牛仔裤等，这种极富戏剧性的竞争力变得越来越重要，可以说，生产知识的创新奠定了智能制造的最后一个阶段。这些改变将不会停留在单纯的量变层面上，它们将彻底改变以往工业中的游戏规则，使产品和工艺市场发生颠覆性变化。

智能制造是面向产品全生命周期，实现在感知条件下的信息化制造，是高度网络连接、知识驱动的制造模式。智能制造优化了传统制造行业的大部分业务和工作流程，实现了可持续生产力增长、高经济效益等目标。并且智能制造有机地结合了信息技术和工程技术，从根本上改变产品研发、制造、运输和销售的全过程。在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现制造过程、制造装备的智能化，是信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成。智能制造是世界范围内信息化与工业化深度融合的大趋势，愈加成为衡量一个国家和地区科技创新和高端制造业水平。

（一）企业级信息应用系统介绍

1.ERP

ERP(Enterprise Resources Planning)是企业资源计划，它是在物料需求计划MRP(Material Requirement Planning)和制造资源计划MRPⅡ(Manufacturing Resources Planning)的基础上发展起来的更高层次的管理理念和软件工具。从管理和信息技术的发展历史来看，从MRP到MRPⅡ，再到ERP，每一次进展都是在继承原有理论和方法下的提升，所以不能简单地认为非此即彼。

图3-3 ERP模型

ERP是一个对企业资源进行有效共享与利用的系统。通过信息系统对信息进行充分整理、有效传递，使企业的资源在购、存、产、销、人、财、物等各个方面能够得到合理的配置与利用，从而实现企业经营效率的提高。广义上讲，其他的管理都是在ERP的框架下运行的，都是ERP的子集或交集。

2.PDM

PDM（Product Data Management）即被大家所熟知的产品数据管理。PDM是一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。通过实施PDM，可以提高生产效率，有利于对产品的全生命周期进行管理，加强对于文档、图纸、数据的高效利用，使工作流程规范化。

PDM制造过程数据文档管理系统，能够有效组织企业生产工艺过程中卡片、零件蓝图、三维数模、刀具清单、质量文件和数控程序等生产作业文档，实现车间无纸化生产。

PDM输出的产品结构是ERP软件的基础资料，如产品工艺结构清单SBOM、产品物料清单BOM等，这些资料的提供是ERP运作的基础。以Teamcenter的PDM为例，其所涉及的功能模块已经在上一章中进行了详细的阐述。

3.MES

MES(Manufacturing Execution System)系统即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。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，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

MES系统即制造执行系统是美国AMR公司（Advanced Manufacturing Research,Inc.)在20世纪90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

从这个定义中我们不难看出，MES是对ERP的计划的一种监控和反馈，MES其实是ERP业务管理在生产现场的细化，ERP是业务管理级的系统，而MES是现场作业级的系统。所以，很多MES管理软件都会与工业设备，通过工控技术进行实时数据采集，再上传给ERP系统进行业务状态改变和业务指令处理。

ERP、PDM与MES三者既有关联又有区别，三者会有交叉融合，但在企业里，总体上的分工是，业务和生产管理用ERP，产品设计用PDM，与设备交互的生产现场作业用MES.ERP和PDM是人机交互的信息系统；MES多是机器与机器交互的信息系统。

4.CRM

CRM(Customer Relationship Management)一般译作“客户关系管理”。CRM最早产生于美国，由Gartner Group首先提出CRM这个概念的。20世纪90年代以后，伴随着互联网和电子商务的大潮，CRM得到了迅速发展。CRM客户管理系统是一套先进的管理模式，其实施要取得成功，必须有强大的技术和工具支持，是实施客户关系管理必不可少的一套技术和工具集成支持平台。CRM客户管理系统基于网络、通信、计算机等信息技术，能实现不同职能部门的无缝连接，能够协助管理者更好地完成客户关系管理的两项基本任务：识别和保持有价值客户。

（二）企业的传统信息化手段

近年来，企业中的管理信息系统已经形成了一套比较完整的理论和方法体系。从20世纪80年代开始，我国大量国企和事业单位开发了适用于内部的管理信息系统软件，许多高校也开设了相关专业，管理信息系统逐渐进入学者和工业界的视野。但是，随着现代信息技术及互联网的飞速发展，企业信息化系统不断提出新的理念，给传统的管理信息系统带来了很大的挑战。

管理信息系统是一个由人、计算机等组成的能进行信息收集、传递、储存、加工、维护和使用的系统。管理信息系统能实测企业的各种运行情况，利用过去的数据预测未来，从企业全局出发辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助实现其规划目标。

进入20世纪90年代以后，出现了许多新颖的企业信息化解决方案，为企业的日常运转起到了很大的辅助作用，如企业资源计划（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）、电子商务（EB）、计算机集成制造系统（CIMS）等，我们以这几个概念为主，分析这些概念与管理信息系统之间的关系。

(1)ERP是在传统的制造资源计划（MRP）基础上发展而来的，作为企业管理软件中的一个高级应用，企业资源计划经历了从简单、局部应用到高级、全面解决管理问题的一段经较长时期的发展历程，管理的侧重点也从原先的侧重于物流（原料、产品）扩展到物流与资金流相结合，进而扩展到再与信息流结合在一起；范围也从企业内部延伸到与整个企业经营管理活动相关的所有方面。集成了全员质量控制、准时制生产、约束理论、精益生产、敏捷制造、实验室管理、电子数据交换、项目管理、运输管理、设备维护、供应商管理、客户管理、ISO论证等丰富内容。ERP首先体现了一种全新管理思想，将这种管理思想与现代信息技术的高度整合，就形成了ERP的具体解决方案。管理信息系统侧重于信息技术，企业资源计划更侧重于管理模式和解决方案，二者之间各有侧重。

（2）作为解决方案的客户关系管理，它融合了当今最新的信息技术，包括Internet技术、多媒体技术、数据仓库和数据挖掘、专家系统和人工智能、呼叫中心等。作为一个解决方案的客户关系管理，凝聚了市场营销的管理思想。市场营销、销售管理、客户关怀、服务和支持构成了CRM软件的基石。CRM是围绕客户关怀的整个业务和信息系统的集成，如呼叫中心的建立，其范围已经超越了管理信息系统的范畴，不能把客户关系管理笼统地称为管理信息系统。

（3）供应链管理是一个范围更广的企业结构模式，它以核心企业为主，将客户、研发中心、供货商、制造商、分销商、零售商、服务商整合成一个完整的网链结构，供应链上的各个节点企业形成一个不可分割的有机整体，达到对客户需求、产品研发、原材料采购、产品制造、产品销售和产品服务各环节供应链资源的有效规划和控制。供应链管理突破了传统管理信息系统侧重于企业内部管理的范畴，体现了一种全新的管理思想，内容也包括了部分业务活动，因此，也不能用管理信息系统的某个子系统来简单概括。

（4）电子商务是在互联网条件下，利用计算机和网络技术手段，实现商品与服务交易的商业活动，电子商务是不同于传统交易方式的一种全新的商业模式。诚然，电子商务里面包含了很多管理信息，但是从本质上讲，电子商务是一种商务活动，是企业经营活动本身，不能说电子商务是某个管理信息系统。

（5）计算机集成制造系统把制造业的全部生产、经营和工程技术等各方面工作通过计算机连成一体，成为一个高度自动化、智能化、最优化的集成制造系统。CIMS需要和CAD、CAM有机集成，而CAD、CAM本质上讲，也不能简单地归结为管理信息系统。

从以上分析可以看出，近年来出现的一些新的企业信息化解决方案，首先体现了一种全新的管理思想，然后将这种管理思想与现代信息技术进行集成。客户关系管理、供应链管理、电子商务、计算机集成制造系统的内涵已经不再是简单的信息系统，而是企业的具体的经营活动与信息系统的集成，只有ERP更像信息系统。为了解决管理信息系统与以上解决方案之间的冲突和概念模糊不清的状况，必须对管理信息系统的内涵进行解剖分析。

为了说明问题，可将管理信息系统细分如下：

（1）经过多年发展，管理信息系统理论已经相当成熟，主要包括信息系统的基本理论、开发的方法、实施的步骤等，这些理论得到了大家的公认，并且仍然在指导信息化的实践。

（2）管理信息系统的应用囊括了企业管理领域的各个方面，尤其是在20世纪80~90年代初期间，我国有大量企事业单位开发了管理信息系统软件，所以习惯上我们也把管理信息系统软件应用称为管理信息系统，但是这种提法是相对的。从上面分析我们可以看出，在企业信息化过程中，如果我们仍然将ERP、CRM、EB等统称为管理信息系统，就会犯概念上的错误。所以，管理信息系统应用概念的范围已经大大缩小，已经跟不上时代的发展，要慎重使用。