ERP系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)制造領(lǐng)域應(yīng)用研究

付佐堯， 湯洪

(1.西北工業(yè)大學(xué) 365研究所,西安 710065； 2.廣東東軟學(xué)院 營(yíng)銷系，佛山 528225)

0 引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，信息技術(shù)飛速發(fā)展，信息化已成為了推動(dòng)企業(yè)發(fā)展不可或缺的力量。隨著信息化的發(fā)展，ERP 系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸走向深入，成為支持與推動(dòng)企業(yè)精細(xì)化、智能化管理的有力工具[1]。X公司為提高信息傳遞效率，實(shí)現(xiàn)不同功能與業(yè)務(wù)的緊密集成，快速反應(yīng)客戶需求，搶占產(chǎn)品市場(chǎng)，加速管理創(chuàng)新，包括：應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，進(jìn)行全方位管理創(chuàng)新；管理組織實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、扁平化、柔性化[2]，提高公司的管理水平和信息技術(shù)水平。

1 ERP的發(fā)展及其特點(diǎn)

ERP系統(tǒng)是9 0年代初由美國(guó)咨詢公司提出，已成為現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)行模式，集信息技術(shù)、先進(jìn)管理思想于一身，ERP系統(tǒng)集成功能包括：采購(gòu)與庫(kù)存管理、財(cái)務(wù)與成本管理、生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量管理、流程作業(yè)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、和人力資源計(jì)劃等。

ERP經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，可支持離散型多品種小批量研制制造類型，能夠按照面向?qū)ο蟮臉I(yè)務(wù)模型組合過(guò)程，而且能夠具有動(dòng)態(tài)監(jiān)控能力，利用高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、使用SQL 對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，集成企業(yè)內(nèi)部分系統(tǒng)，為此,有如下方向發(fā)展趨勢(shì)[3]①向供應(yīng)鏈兩端延伸,范圍擴(kuò)大②與制造執(zhí)行系統(tǒng)車間層操作控制系統(tǒng)③流程功能得到加強(qiáng)④將發(fā)展成以客戶機(jī)服務(wù)器分布式結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蠛蜑楹诵牡募夹g(shù)與系統(tǒng)的集成,具備能夠?qū)蛻糇鞒鲅杆俜磻?yīng)的能力。

2 X公司的特點(diǎn)及ERP應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

多年來(lái)，我國(guó)在航空航天領(lǐng)域飛速發(fā)展，航空院所在國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。無(wú)人機(jī)作為近年新興高科技航空產(chǎn)業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，眾多大型航空企業(yè)及民辦企業(yè)紛紛投入無(wú)人機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)近年來(lái)異常激烈。X公司專業(yè)生產(chǎn)無(wú)人機(jī)，集研發(fā)與制造為一體，公司由航空院校科研院所發(fā)展而來(lái)，產(chǎn)品研制品種多，產(chǎn)量小，眾多型號(hào)交叉進(jìn)行，但管理層次不清晰、職責(zé)不明確、物料供應(yīng)管理落后，信息不通暢、管理成本高,為迎接激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，滿足市場(chǎng)和客戶不斷提升的需求，必須提高生產(chǎn)效率，擴(kuò)大生產(chǎn)能力，建立快速反應(yīng)機(jī)制，整合企業(yè)內(nèi)部資源，信息互通互享，建立信息化研發(fā)制造型企業(yè)。

航空制造企業(yè)由于其產(chǎn)品安全要求的特殊性，及其特殊的制造生產(chǎn)模式，原材料的特殊性能，對(duì)供應(yīng)商的特殊要求，成本核算模式等行業(yè)特性，對(duì)于企業(yè)ERP系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架、標(biāo)準(zhǔn)流程、特定功能提出了更高的要求。隨著ERP的發(fā)展，除系統(tǒng)早期具有的生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、庫(kù)存管理等基本功能外，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，ERP已擴(kuò)展到面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)、配套、制造等產(chǎn)品全壽命資源管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期內(nèi)產(chǎn)生的各種信息、數(shù)據(jù)共享。

針對(duì)具有航空產(chǎn)品生產(chǎn)特色，產(chǎn)品研制量大(品種多)，生產(chǎn)量小，外協(xié)廠所多，典型離散型生產(chǎn)的X公司，ERP設(shè)計(jì)思想以客戶需求為中心，供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)，改善公司管理體系，動(dòng)態(tài)反映科研生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、經(jīng)營(yíng)、物料采購(gòu)、人力資源、財(cái)務(wù)及成本核算資源管理體系，為高層領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持。

3 X公司ERP框架基本內(nèi)容

ERP 是根據(jù)現(xiàn)代管理思想, 對(duì)企業(yè)活動(dòng)中與制造有關(guān)的所有資源及過(guò)程(包括產(chǎn)、供、銷、人、財(cái)、物)進(jìn)行統(tǒng)一的管理, 在目標(biāo)上充分體現(xiàn)對(duì)成本的控制、對(duì)質(zhì)量的控制和對(duì)客戶服務(wù)的管理, 著眼于企業(yè)制造領(lǐng)域中連續(xù)的計(jì)算機(jī)化管理[4]。企業(yè)ERP系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是將企業(yè)的研發(fā)制造生產(chǎn)過(guò)程、物料移動(dòng)、事務(wù)處理、現(xiàn)金流動(dòng)、客戶交互等業(yè)務(wù)過(guò)程數(shù)字化，通過(guò)各種信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)加工生成新的信息資源，提供給各層次的人們洞悉、觀察各類動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)中的一切信息，以作出有利于生產(chǎn)要素組合優(yōu)化的決策，使企業(yè)資源合理配置，以使企業(yè)能適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，求得最大的經(jīng)濟(jì)利益。

X企業(yè)專業(yè)研發(fā)制造生產(chǎn)無(wú)人機(jī)，產(chǎn)品面向各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)的功能因客戶需求而各不相同，由于產(chǎn)品的特殊性質(zhì)，研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程不同于其他行業(yè)產(chǎn)品，需經(jīng)過(guò)研發(fā)、試制、驗(yàn)證、更改幾番后經(jīng)客戶認(rèn)可，才能投入批生產(chǎn)，而且批生產(chǎn)的量小，同時(shí)研發(fā)生產(chǎn)無(wú)人機(jī)的型號(hào)項(xiàng)目多，互相交替。其信息化包括實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造和企業(yè)管理的信息化，生產(chǎn)過(guò)程的智能化，制造裝備的數(shù)控化、客戶需求分析、客戶關(guān)系管理，涉及產(chǎn)品的全生命周期，其ERP系統(tǒng)框架內(nèi)容如圖1所示。

4 X公司ERP系統(tǒng)需求分析

企業(yè)的需求分析是ERP成功實(shí)施的關(guān)鍵因素。根據(jù)X公司的主要業(yè)務(wù)功能，分模塊描述并分析X公司對(duì)于ERP管理平臺(tái)的功能需求，既包括ERP平臺(tái)系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)通用的功能，又包括無(wú)人機(jī)研發(fā)制造過(guò)程中自身業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)的特殊需求。該系統(tǒng)包括以下幾個(gè)主要系統(tǒng):

(1)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng): 根據(jù)客戶指定計(jì)劃(軍品)或訂貨合同及對(duì)市場(chǎng)的預(yù)測(cè), 合理確定公司的發(fā)展戰(zhàn)略, 并以此編制經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)計(jì)劃，包括公司的計(jì)劃管理、客戶合同管理。

(2)技術(shù)管理系統(tǒng)：根據(jù)對(duì)客戶需求的分析，設(shè)計(jì)出滿足客戶需求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)信息傳遞給工藝設(shè)計(jì)部門，產(chǎn)生產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)，這兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)PDM和CAPP傳遞到共享數(shù)據(jù)庫(kù)，以BOM形式提供給其他系統(tǒng)，是ERP其他系統(tǒng)決策的依據(jù)。

(3)制造管理系統(tǒng)：根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝要求, 按照生產(chǎn)計(jì)劃, 制造部門組織生產(chǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量, 進(jìn)行產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量跟蹤，同時(shí)將產(chǎn)品驗(yàn)證結(jié)論信息反饋傳遞給設(shè)計(jì)部門和客戶進(jìn)行確認(rèn)或更改。

(4)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)：根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝要求及公司科研生產(chǎn)計(jì)劃, 確定物料需求計(jì)劃，形成物料采購(gòu)計(jì)劃，這里包括采購(gòu)合同管理、供應(yīng)商管理、價(jià)格管理、倉(cāng)庫(kù)管理。其特殊性體現(xiàn)在產(chǎn)品客戶的特殊性上，對(duì)于軍品供應(yīng)鏈嚴(yán)格受控，出現(xiàn)只有在客戶認(rèn)定的有限的幾個(gè)處于壟斷狀態(tài)的供應(yīng)商局面。

(5)質(zhì)量管理系統(tǒng)：它貫穿于產(chǎn)品全生命周期，對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程實(shí)施監(jiān)控。制定產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(目標(biāo))必須以客戶需求為中心，同時(shí)充分考慮生產(chǎn)成本和交付進(jìn)度等關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上才能制定出切實(shí)可行的質(zhì)量目標(biāo)與計(jì)劃。提供生產(chǎn)加工全過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)，包括原輔材料質(zhì)量檢測(cè)、成品質(zhì)量檢測(cè)、生產(chǎn)線過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)格按照產(chǎn)品工藝要求進(jìn)行質(zhì)量控制。提供質(zhì)量綜合分析、質(zhì)量追蹤和部門質(zhì)量考核等功能。

(6)綜合管理系統(tǒng)：包括人力資源管理、財(cái)務(wù)及成本管理、設(shè)備管理、客戶關(guān)系管理、信息安全保密管理，其能夠動(dòng)態(tài)、全面、系統(tǒng)地反映公司生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)狀況，給決策層提供可靠的支持?jǐn)?shù)據(jù)。

5 X公司實(shí)施ERP模型及數(shù)據(jù)流研究

5.1 技術(shù)管理子系統(tǒng)功能模塊

現(xiàn)代ERP系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)囊括技術(shù)管理，包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM、生產(chǎn)工藝管理CAPP，PDM為企業(yè)生產(chǎn)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，以PBOM的形式輸出，CAPP為生產(chǎn)加工提供工藝標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)路線，并負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)線上工藝參數(shù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)線上各部門進(jìn)行工藝考核，為全面質(zhì)量管理和部門目標(biāo)考核服務(wù)。

X公司在進(jìn)行無(wú)人機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)目標(biāo)客戶需求進(jìn)行詳細(xì)分析，產(chǎn)生設(shè)計(jì)需求，形成設(shè)計(jì)概念，以工程圖樣、軟件、模型等數(shù)據(jù)流形式輸出，通過(guò)CAPP產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，經(jīng)制造管理子系統(tǒng)，形成產(chǎn)品驗(yàn)證報(bào)告，與客戶需求及設(shè)計(jì)需求形成對(duì)比，通過(guò)更改或改進(jìn)后，經(jīng)客戶確認(rèn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的功能，正式投入批生產(chǎn)中，其功能模塊及數(shù)據(jù)流如圖2所示。

體現(xiàn)了客戶需求必須從產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求中追溯，并貫徹到產(chǎn)品設(shè)計(jì)始終，產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求需經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。

在技術(shù)管理子系統(tǒng)功能模塊中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)客戶需求分析，經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段形成產(chǎn)品需實(shí)現(xiàn)的功能及技術(shù)條件，形成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，輸出設(shè)計(jì)BOM，經(jīng)工藝設(shè)計(jì)CAPP系統(tǒng)處理，輸出的工藝信息是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和圖表性數(shù)據(jù)集成的復(fù)雜綜合性信息，包括產(chǎn)生產(chǎn)品制造所需材料信息、工裝工具信息、工時(shí)定額信息、產(chǎn)品工藝路線、質(zhì)量驗(yàn)證等數(shù)據(jù)，作為制造管理子系統(tǒng)及其他ERP綜合管理系統(tǒng)的執(zhí)行依據(jù)，最終生成產(chǎn)品技術(shù)特性驗(yàn)證報(bào)告，達(dá)到與客戶需求及設(shè)計(jì)指標(biāo)一致。

圖2 技術(shù)管理子系統(tǒng)功能模塊及數(shù)據(jù)流

5.2 制造管理子系統(tǒng)功能模塊

制造管理子系統(tǒng)是企業(yè)ERP系統(tǒng)的主要功能模塊，是企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的直接體現(xiàn)，生產(chǎn)計(jì)劃是企業(yè)控制中心，產(chǎn)品生產(chǎn)都是在其控制下，按照產(chǎn)品工藝方案組織加工，遵照生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量目標(biāo)要求完成。生產(chǎn)部門包括零部件生產(chǎn)、飛機(jī)裝配、飛機(jī)試飛部門，提供產(chǎn)品實(shí)施生產(chǎn)計(jì)劃、車間作業(yè)計(jì)劃等，負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行與調(diào)控，負(fù)責(zé)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，建立臺(tái)帳管理，其功能模塊及數(shù)據(jù)流如圖3所示。

圖3 制造管理子系統(tǒng)功能模塊及數(shù)據(jù)流

產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程，其數(shù)據(jù)流的形成，包括生產(chǎn)過(guò)程可操作部分，包括了任務(wù)的機(jī)構(gòu)，執(zhí)行這些任務(wù)的人，應(yīng)用程序及其他配套資源，任務(wù)激活的順序，支持任務(wù)的信息及各種信息流，以及評(píng)估和控制任務(wù)執(zhí)行的跟蹤和報(bào)告機(jī)制。圖三清晰的體現(xiàn)了ERP中技術(shù)管理子系統(tǒng)輸出產(chǎn)品功能特性和技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)生產(chǎn)工藝管理CAPP輸出產(chǎn)品制造指令(FO)、裝配指令(AO)，和無(wú)人機(jī)功能特性技術(shù)要求和規(guī)范，按照ERP生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的零部件作業(yè)計(jì)劃、總裝作業(yè)計(jì)劃、產(chǎn)品驗(yàn)證飛行作業(yè)計(jì)劃實(shí)施，其中產(chǎn)生的各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)、記錄、性能指標(biāo)通過(guò)ERP中質(zhì)量管理、設(shè)備管理、成本管理、物流管理、人力資源管理等功能模塊進(jìn)行分析和匯總，進(jìn)一步驗(yàn)證產(chǎn)品功能特性和技術(shù)指標(biāo)，最終產(chǎn)生產(chǎn)品驗(yàn)證報(bào)告信息返回客戶及技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)，以達(dá)到產(chǎn)品能夠滿足客戶需求。在產(chǎn)品研制階段，通過(guò)上述過(guò)程的反復(fù)，更精準(zhǔn)的滿足客戶需求，最終產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)固化，產(chǎn)品定型。在產(chǎn)品定型生產(chǎn)階段，通過(guò)圖三制造管理子系統(tǒng)，產(chǎn)生符合要求的合格產(chǎn)品，并最終交付客戶。

5.3 ERP系統(tǒng)各功能模塊及數(shù)據(jù)流分析

X公司由于航空產(chǎn)品的特殊性，產(chǎn)品研制時(shí)間長(zhǎng)，面向不同客戶種類多，批量小，離散型分布，要求ERP系統(tǒng)充分體現(xiàn)以客戶為中心，質(zhì)量管理貫穿產(chǎn)品全生命周期，信息的傳遞存儲(chǔ)遵循安全保密原則，動(dòng)態(tài)反映科研生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、試驗(yàn)、采購(gòu)、經(jīng)營(yíng)、人力資源、財(cái)務(wù)及成本等信息，為高層領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持的同時(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的高速發(fā)展，其功能模塊及信息流如圖4所示。

圖4 X公司ERP功能模塊及數(shù)據(jù)流

首先，在數(shù)據(jù)庫(kù)中信息表達(dá)采用統(tǒng)一的信息描述編碼方式，客戶的需求在技術(shù)管理子系統(tǒng)中經(jīng)PDM形成EBOM，傳遞給CAPP，CAPP接收的EBOM作為原始數(shù)據(jù)，通過(guò)工藝設(shè)計(jì)生成制造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，輸出MBOM、AO、FO、工藝路線等傳遞給制造管理子系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、人力資源、財(cái)務(wù)等系統(tǒng)。相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)不同，無(wú)人機(jī)制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)尤為重要，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榭蛻粜枨蟮奈⒄{(diào)、原材料質(zhì)量反饋等信息進(jìn)行調(diào)整，因此技術(shù)管理系統(tǒng)需及時(shí)采集數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)信息，與執(zhí)行系統(tǒng)的需無(wú)縫連接[5]。

經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)根據(jù)客戶合同信息和產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息分解各類型產(chǎn)品的生產(chǎn)計(jì)劃并進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一后，產(chǎn)生各種作業(yè)計(jì)劃傳遞給制造管理子系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、人力資源、財(cái)務(wù)等系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)施。

系統(tǒng)在全面質(zhì)量管理及保密安全管理的規(guī)定下進(jìn)行，質(zhì)量管理模塊及保密安全模塊信息輸入來(lái)源于相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、客戶要求及技術(shù)管理子系統(tǒng)，主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零組件、工藝信息、原材料、設(shè)備、工裝、組織結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次類信息和資源信息。系統(tǒng)基于工作流把人、過(guò)程、信息有效的集成在一起，作用于產(chǎn)品生命周期，支持與產(chǎn)品相關(guān)的協(xié)作研發(fā)、制造、管理和銷售及售后等業(yè)務(wù)。

6 總結(jié)

ERP系統(tǒng)在建立過(guò)程中，公司組織機(jī)構(gòu)實(shí)施扁平化，流程清晰，同時(shí)各個(gè)系統(tǒng)如項(xiàng)目管理、CAD、CAPP、QIS、財(cái)務(wù)管理等各功能系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以BOM為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、生產(chǎn)、工藝及質(zhì)量管理之間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)與資源共享為目標(biāo),在共享數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式及轉(zhuǎn)化方式是下一步的研究方向。

同時(shí)系統(tǒng)將采用中間技術(shù)-工作流技術(shù)作為企業(yè)的協(xié)同技術(shù)，將過(guò)程之間共享信息，有效的把人、信息和應(yīng)用合理的組織在一起，發(fā)揮系統(tǒng)的最大效能。工作流技術(shù)可以使企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)組織的過(guò)程控制以及決策支持，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)對(duì)“在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間把適當(dāng)?shù)男畔鬟f給適當(dāng)?shù)娜恕钡囊蟆２脑鰪?qiáng)工作流的柔性著手，采用基于Petri網(wǎng)的過(guò)程模型，研究各個(gè)ERP功能模塊，采用定義過(guò)程運(yùn)行中將涉及的各種參數(shù)，如模塊運(yùn)行過(guò)程中將涉及的開始和終止條件，各個(gè)工作環(huán)節(jié)及相互之間的控制流動(dòng)與數(shù)據(jù)流動(dòng)關(guān)系等[6]。