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智能制造:再论SCM、APS和ERP

发布时间: 2017-3-6 10:29:42    点击:   文章来源:本站原创   
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  • 0年代开始,制造业企业逐步地广泛采用制造资源计划软件进行库存、采购和财务的管理,编制和控制生产进度计划等繁重工作都依赖于MRP—MRPII—ERP的集成和精确的处理能力。ERP软件与管理人员的丰富经验相结合,至90年代中后期创造了ERP实践的辉煌时期。
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    60年代开始,制造业企业逐步地广泛采用制造资源计划软件进行库存、采购和财务的管理,编制和控制生产进度计划等繁重工作都依赖于MRP—MRPII—ERP的集成和精确的处理能力。ERP软件与管理人员的丰富经验相结合,至90年代中后期创造了ERP实践的辉煌时期。

    在1998年以前,企业资源计划ERP被看作是采用数据库技术和专门的用户界面控制业务信息的企业系统,是面向整个企业的、统一的事物处理系统。ERP软件支持和加快定单的整个执行过程,使业务和生产过程管理实现数据共享和集成,实现事物处理自动化和对财务、制造和分销资源进行跟踪。企业实施ERP还意味着业务流程再造、改进企业的灵活性和提高应变的响应能力。

    ERP的MRP无力承担企业之间的集成和协同

    但是从80年代开始,一些重要的化学工业企业如BASF, DOW, Du Pont发现,单靠企业自身生产过程的优化、改进企业内部的管理所获得的收效变得越来越有限,开始分析为他们供应物料的上下游企业的活动。90年代,随着商品市场国际化和竞争加剧,形成了产品用户化和交付期多变的环境,某些大型制造企业改进管理的焦点转移到相关的独立企业之间的协调和企业外部的物流和信息流的集成和优化。

    但ERP仅仅是当时多数企业应用的制造资源计划MRPII而已,推出ERP的术语是为了反映当时的系统比原来有所进步,如加强了按行业的解决方案和扩展了需求管理、产品构型、电子数据交换、现场服务等功能;以及它采用的是client/server结构、关系数据库和开放平台等新的计算机技术等。90年代中期,ERP虽然增强了与客户和供应商业务的交互和Internet能力,但无论在计划技术基础或功能方面都不具备协调多个企业间资源的观念和能力,ERP仍旧是面向企业内部的事物处理系统。

    ERP计划模型落后

    另一方面,众所周知,ERP的计划管理的模型仍然是MRPII,其编制计划的方法仍然采用MRP和MPS计算物料的需求、发布补充定单等。这种于60年代出现的用最朴素逻辑、在计算机帮助下按产品BOM和工艺流程逐级推演,得到了在一般平稳生产条件下可以应用的生产计划方法,流行了近40年。但是MRP方法存在着以下重要的弱点:

    -MRP算法假定提前期是已知的固定值;

    -系统要求固定的工艺路线;

    -仅仅根据交付周期或日期来安排生产的优先次序;

    -所有工作都是在假定无限能力的前提下进行;

    -重复计划过程要花费相当多的时间。而相关计划的更改十分困难。

    另外,MRP极为贫乏的决策支持能力令制造企业的上层管理人员甚为不满。30多年来MRP的这些缺陷虽然不断有些技巧性的改进、虽然ERP系统在做生产计划时考虑了能力资源的约束,但仍旧是一种串行过程的校验处理,始终没有实质性的改变。

    在国际化多变的市场面前,MRP的上述缺点显得愈加突出,传统ERP的计划模型越来越不能适应企业变化的需求。对于行业领先的大企业和重要的国际化制造商,替代MRP和扩展ERP是势在必行的。直至90年代中期,寻求克服ERP缺点的努力开始有了成果,这就是高级计划与排产技术(AdvancedPlanning and Scheduling,APS)的实用化和供应链管理(Supply Chain Management,SCM)。

    供应链和供应链管理

    早在1982年著名的管理大师Oliver 和Webber就应用了供应链管理Supply Chain Management这术语。其后,通过在销售渠道研究(ChannelResearch)、协调与合作、在生产与分销网络中库存的分配与控制、生产计划层次等方面的研究给予扩大和完善,形成了供应链管理的理论和实践。

    供应链和供应链管理的定义

    供应链SupplyChain是用过程观对企业活动的一种描述,即企业从最初获取原材料到转换成最终产品、直至交付给最终用户的整个生产、销售过程是由若干“供”—“需”环节作有序链接的。供应链包括了在企业内、外制造产品和提供用户服务的增值链中的全部功能。因此,供应链涉及两个以上通过物流、信息流和资金流关联在一起的法律上独立的组织。由于目前的企业往往是多产品的,供应链实际上是以自身企业为核心的全部增值过程(或活动)的网络。

    供应链管理SupplyChain Management则是对供应链所涉及组织的集成和对物流、信息流、资金流的协同,以满足用户的需求和提高供应链整体竞争能力。简言之,供应链管理就是优化和改进供应链活动,供应链管理的对象是供应链的组织(企业)和它们之间的“流”;应用的方法是集成和协同;目标是满足用户需求最终是提高供应链的整体竞争能力。

    供应链管理的理念

    供应链是新的管理哲理的基础,认为从供应商到企业自身、到分销商、到最终用户之间的关系是合作、协同、信息共享、全程优化、相互利益的认同和共同赢利的。供应链的观点是对生产和销售活动的一种认识论,每个企业或组织的供应链或供应网络是客观存在的。应用供应链观点来分析生产—销售,就会发掘出企业过去不曾认识到的问题,应用供应链管理的方法和软件就是对企业现有的供应链进行改造,使企业的增值流更流畅和更有效。

    供应链管理采用信息技术给包括交货运输、分销中心、工厂和原材料供应等各方面构成的日扩展的网络赋予自动的智能决策能力,引导供应和需求达到更加完美的平衡。按照这种模式,供应链中的每个环节都能利用最新和最好的相关信息来管理业务,实现产品从起点开始就以尽可能快地速度、最少的成本和更为完美的供需平衡流向客户的目标。

    供应链管理软件

    目前所说的供应链管理软件SCM则按照过程观进行供应链组织间的计划、安排进度表和供应链计划的执行与控制,着重于整个供应链和供应网络的优化以及贯穿于整个供应链计划的实现。好的SCM软件的供应商提供的套件包括了从定单输入到产品交付等并行于制造业务流程的全部业务过程,其中包括预测、供应链和生产计划、需求和分销管理、运输计划以及各种形式的业务智能。

    一般SCM软件都由5个主要的模块组成:需求计划、生产计划和排序、分销计划、运输计划,和企业或供应链分析等。

    1、需求计划模块:用统计工具、因果要素和层次分析等手段进行更为精确的预测。用包括Internet和协同引擎(collaboration engines)在内的通讯技术帮助生成企业间的最新和实时的协作预测。

    2、生产计划和排序模块:分析企业内部和供应商生产设施的物料和能力的约束,编制满足物料和能力约束的生产进度计划,并且还可以按照给定条件进行优化。各软件供应商根据不同的生产环境应用不同的算法和技术,提供各有特色的软件。

    3、分销计划模块:帮助管理分销中心并保证产品可订货、可盈利、能力可用。分销计划帮助企业分析原始信息。然后企业能够确定如何优化分销成本或者根据生产能力和成本提高客户服务水平。

    4、运输计划模块:帮助确定将产品送达客户的最好途径。运输计划模型的时标是短期的和战术的。运输计划模块对交付进行成组并充分利用运输能力。

    5、企业或供应链分析:一般是一个整个企业或供应链的图图示模型,帮助企业从战略功能上对工厂和销售中心进行调整。有可能对贯穿整个供应链的一个或多个产品进行分析,注意和发掘到问题的症结。
    供应链管理的技术基础

    实现SCM有两大技术支柱:集成(Integration)和协同(Coordination)。而供应链的协同功能则以3项技术为基础:1)现代的信息和通讯技术;2)过程标定(基准)—以行业的最佳实践(Best Practices或 “best- in-class)企业的运行效果为基准模板(Benchmarking),实行供应链改造的后来者向这个模板看齐;和3)高级计划与排产技术(Advanced Planning and Scheduling,APS)。APS能够统一和协调企业间的长、中、近期的计划,是SCM的核心。

    APS支持SCM的发展

    APS是支持SCM进行供应链各个环节之间的计划和协同的最主要的手段。没有APS,供应链管理就只能作为一种管理理念,而不可能成为计划和协同的工具,更不可能形成可推广的软件。

    APS的发展

    从上个世纪40年代以来,用数学方法进行精确计算来安排计划和生产进度表就一直是一个传统的研究课题。线性规划作为管理科学的基础,在管理理论的教科书中比比皆是。数十年来,学院派的学者对这个课题的研究乐此不疲。但是现实世界太复杂,理论与实际存在较大的距离,即便使用大型计算机,也未取得可行的应用。随着MRP方法的诞生,生产计划管理领域就形成了两种方法或两种计划思想的发展道路,存在着并行的两种编制生产计划哲理:MRP法和数学解析方法。

    在80年代中期,从缩短计划运行时间开始的改进MRP的工作取得成效,有人开发了一种快速MRP的模拟技术。这种方法将生产作业模拟在独立计算机上的以常驻内存方式进行,脱离了当时占业务计算支配地位的主机,使制造企业完成生产计划排程只用几分钟而不是当时所公认的20多个小时。虽然当时的尝试并没有考虑计划的约束条件,但它已经成为一种新的计划与排程方法的开端。

    著名的OPT发明人Eli Goldratt对APS的发展有显著的功绩。优化生产技术OPT本身就是一种根据能力瓶颈的安排计划的哲理,后来他又继续发展成为约束理论Theoryof Constraints,开始在离散制造业优化排序中应用,出现了第一批APS公司和基于常驻内存运行的交互式APS产品。1984年AT&T推出的Karmarkar’s算法,成为线性规划突破性进展,以后几乎被所有现代LP解决方案所采用。90年代一些主要的化工企业开始选用APS供应商的产品。

    其后,新的计划与排程系统开发商,其中许多人具有数学或运筹学高级学位,花费多年的心血,将线性规划等优化方法适用化,在更新一代计算机的支持下,创造出几乎能在瞬间生成优化计划的程序,使理论的数学解析的计划方法达到了实用程度。这些新的软件包被称为APS引擎(advanced planning and schedulingengines)。在MRP—ERP的鼎盛时期,新的计划解决方案—APS引擎的成熟,使生产计划方法的交替不可避免的发生了。ERP也出现了继续完善和扩充功能,及改变ERP的功能和性质这两种发展趋势。

    APS的核心和技术特征

    APS的核心是久经磨练的数学算法或解决方案。但APS所采用的并不是单一的技术,具体应用的算法(诸如线性规划linearprograms、整数混合规划mixed-integer programming、推理heuristics、约束理论theory of constraints,、模拟simulation等等),视需要解决问题的类型而定。APS从ERP系统下载数据到专用服务器上做常驻内存的处理,实现计划的反复运算或对可选方案进行评估,直至得到可行的或基本上可获利的计划或进度表。由于这些系统通常不存在数据库查询和存取的问题,APS的反复运算可以很快完成。
    这样就形成了,高级计划与排程APS的3项技术的特征:

    1、基于约束理论;2、采用多种数学解析的优化算法;3、采用脱离主服务器常驻内存运行的计算机技术。

    APS支持SCM

    由于APS是一种在资源约束前提下的优化技术,既可用于单个企业内部的短期的计划与排产,又可用于在已知条件下的长期预测和在企业间进行计划,成为改进和优化企业供应链管理的有力工具,所以自APS成熟之日起,就将它的应用范围与供应链联系在一起。另一方面,长期以来只有概念缺少有效工具的供应链管理在APS的支持下,得到迅速发展。

    目前的APS软件与供应链管理软件SCM融会在一起,在媒体和商务中,多数情况下被混为一谈。但是,我们还是认为,APS术语是专指APS引擎的。SCM软件包括了更多的算法和较完整的管理功能,如需求管理中的统计预测方法、ATP(Available To Promise)引擎、离散事件的模拟等。
    供应链协会(Supply Chain Council)

    在供应链管理的发展过程中,必须提到“供应链协会”所起的重要的规范、指导、和推动作用。1996年第一季度,在PRTM(PittiglioRabin Todd & McGrath)和AMR (Advanced ManufacturingResearch )等研究机构和Bayer、CompaqComputer、Lockheed Martin和TexasInstruments等69个企业的倡导下,成立了“供应链协会(Supply-Chain Council,SCC)。SCC是全球性的、成员单位联合的非赢利组织,为所有的企业和组织提供供应链改造的支持。目前SCC有700多个成员单位,包括企业、大学、咨询机构、政府部门,世界主要的制造、分销、零售企业,重要的ERP、SCM软件供应商都加入其中,成为供应链管理的广泛的行业组织。SCC与美国APICS合并和美国国家标准局(ANSI)有着密切的联系。由于SCC的权威性和重要作用,新的成员单位以每月30个速度增加。

    供应链作业参考模型SCOR

    供应链协会SCC的目标之一是开发一个跨行业的标准供应链参考模型(Supply Chain Operations Reference-model,SCOR),以帮助企业沟通供应链的研究成果、建立供应链的基本规范并影响下一代的SCM软件。1996年11月SCC发布了SCOR,2000年10月又升级至4.0版本。SCOR为供应

    改进提供一个集成的、启发式的方法模型,它的主要功能是:

    -提供一组理解供应链和快速建模的工具;

    -提供一组评价供应链的工具;

    -发布供应链的最佳实践及其指标,作为供应链改造的追随目标;

    -SCOR模型提供评价企业外部供应链性能的手段;
    -实现最佳实践的软件工具。

    虽然SCOR并不干涉具体SCM的算法模型,但它建立了SCM系统的整体框架和过程的细节。SCOR还将当前最重要的管理改进方法—业务流程再造BPR、基准(Benchmarking,用行业的先进企业的管理效能作为典型和比照标准)和最佳实践分析(BestPractices Analysis)集成在一起作为SCM施的指导。有了SCOR就可以度量SCM软件的性能和应用企业的实施效果,这比当时的MRP/ERP缺少评价标准是一个重大的进步。

    SCOR本身就是一种先进的管理改进的方法论。比照这种做法,可以建立ERP、CRM、精益制造或其它管理思想的标准模型、实施方法、基准和评估标准。这种模型帮助应用企业少走弯路,规范软件供应商和咨询机构的行为和质量标准,是造福于整个制造行业的精益工程。

    ERP受到挑战和它的前途

    SCM与ERP功能范围的重叠SCM的功能实现了事物处理、业务应用和决策支持系统的再集成。SCM的能力覆盖了供应链计划过程的全部关键工作:生产计划和排程、供应链的需求计划和运输计划,成为整个供应链,包括供应商、多生产工厂和复杂的分销网络的计划工具。APS在用于作业进度排序或短期计划时,模型可以做得足够的详细;而用于长期规划时,APS模型可以根据总体资源和产品族进行长达数年的预测。换句话说,APS/SCM系统实际上完成了ERP的主生产计划、物料需求计划、能力计划或编制车间进度的工作。SCM的结果可能生成在客户服务、成本、产量或利润诸方面兼顾的、可行的解决方案。显然ERP和SCM两种系统的功能出现了重叠。

    更为重要的是,APS在决策过程中考虑到包括了客户何供应商在内的整个供应链,APS的计划范围就扩展到企业之外;并且APS系统采用决策技术帮助企业解决许多复杂的问题。所谓决策技术是指固化在软件中的运算法则,用其对整个供应链的约束进行模拟分析,并找出最佳的计划或解决方案来。多数APS软件还加入了OLAP数据分析功能。

    多数情况下,ERP系统成为了APS的信息源,为APS应用提供数据并接受APS处理的结果。

    “单项优势”软件对ERP的挑战

    目前对ERP进行挑战的并不仅仅是一个SCM系统,在90年代最后几年,还有客户关系管理CRM、电子采购e-Procurement,电子贸易e-Exchange等等新的管理概念和软件出现。人们将这些经过长时期的发展而推出的、在某一功能领域内集成的,既在某一个方面有优于ERP的特长,又有很强的独立性的软件称作为:“best-of-breed”应用软件,我们不妨称其为“单项优势”软件,这些软件的种类从APS,SCM到CRM和电子商务等等。“单项优势”软件供应商都是有拥有先进技术和竞争能力很强的独立软件供应商,这些软件以高技术奇货可居,价格居高不下。特别是他们出于重新分割市场的愿望,总在宣传替代ERP的舆论。于是出现了两类争议的问题:

    1、对于应用企业来说,是否还要在ERP上投资?是选用SCM、CRM和其它“best-of-breed”软件,还是继续选用ERP软件?

    2、对于ERP供应商来说,是否还应沿着扩展和改进ERP的功能来满足用户新的需求,继续对ERP进行投入,扩还是改弦换辙放弃ERP的发展呢?

    这个问题无论是应用企业,还是软件供应商,这都是事关重大的。但制造软件供应商处在这三岔路口的抉择,则更是生死攸关。

    APS与ERP的集成

    APS与ERP的集成,或者说,给ERP装备APS引擎,或者APS使用ERP的数据的想法是很自然的,但必须解决很多难题。

    从APS出发,目前系统毕竟不够大,信息也少,很难独立支持完成某项计算。企业现有的其它系统的数据也不够完整,因此与ERP的集成往往是迫不得已的。如在APS中的可供定货量的计算,就必须与工作定单管理、库存、BOM、工艺路线和采购系统相连接没有这些联系;APS进行计划模拟时

    必须与ERP的车间管理、能力数据做实时的交互,单独使用APS会是很麻烦和不完善的,最终会导致系统崩溃。从ERP的立场出发,有些公司企图在成套ERP系统中用APS引擎来替代基于MRP的计划模块,来解决MRP的固有缺陷。

    但是因为两种系统的设计是源于不同哲理。APS直接使用ERP的数据,是根本不可能的。有人形容这些措施如同人的心脏移植手术。计划模块MPS和MRP是ERP的心脏,心脏移植会引起“排异反应”。APS进入ERP系统也会引发信息系统的心脏病发作。在将ERP与APS集成时,必须仔细地进行对照数据结构的原始定义对ERP的数据结构做小心的更改。

    尽管存在问题,无论是ERP供应商或者是APS供应商,大家还是这样作了。ERP的供应商都采用各自的策略在自己的产品中加入APS功能。如:或自行开发APS模块、或并购1个或多个APS供应商,将他们的产品改造装入ERP套件中;或与一个独立的APS供应商形成联盟关系,将其APS产品装入到ERP套件中来等等。

    ERP供应商建立自己的APS模块形成APS与ERP的无缝集成是最好的方案。但是只有少数ERP供应商能够采取这种策略。主要因为这种开发既需要大量的投资有消耗时间。若干资料提到,开发APS系统需要有数学或运筹学的专门人才历经5年左右的时间。在时间就是金钱的竞争环境中,这几乎是不可能的途径。近2年来,几乎每个外国的ERP软件,无论是买的还是自己开发的,80%有了与之集成的APS引擎。如JDA收购了I2,SAP有了SAP APO(Advanced Planning and Optimization), Baan有BaanSCS (SupplyChain Solutions), IBM买了ILOG的产品,PeopleSoft购买了Red Pepper,

    JDEdwards则买了Numetrix等等。最近专门供应航空和国防工业ERP软件的Western Data Systems (WDS)公司与Adexa Inc结成联盟为航空工业企业和MRO提供SCM的集成解决方案。ERP和APS正在融合在一起。

    尽管理论上说APS、SCM也包括了CRM软件都能独立运行发挥作用,但真正产生APS的效用,还必须有ERP的支持,ERP还是e-business和e-commerce的基础。有专家说:建楼房不能从第二层开始。在这场IT经济革命交响乐中,没有ERP,就不能奏响CRM或SCM的第二乐章、第三乐章,也就不会有再后续的e-business成功的新高潮。

    ERP定义的变化

    SCM、CRM等一批“单项优势”软件的出现,使ERP的定义正在悄悄地变化。近1~2年来,很多文献上已经将ERP系统定义为制造企业事物处理的中枢(transaction backbone),它将企业的各种业务功能(如人力资源、财务、制造、会计、分销等等)链接到一个共同的系统中,使企业业务流程流畅和事物处理工作自动化。这种定位实际在强调ERP的集成和作为数据源的作用。ERP趋向于作为应用软件的集成框架。具体的业务作业(不仅仅是事物处理,新的业务作业在很大程度上并行着优化决策的功能),由SCM、CRM、e-Procurement、e-Exchange等软件来完成。从这个意义上说,企业应用ERP系统是必不可少的。

    企业应用软件进入“春秋战国”时期

    于是,企业应用系统沿着3条道路发展:

    少数大的ERP供应商推出目前称之曰“扩展的ERP,Extended ERP”的集成软件方案,将APS、SCM、CRM、e-Purchase、e-Business和e-Commerce e-Exchange都囊括进来。代表这种思想的作者,喊出了“longlive ERP”的口号;
    许多新兴的“best-of-breed”供应商迅速发展它们的“单项优势”的独立软件从APS、SCM到CRM、BI、以及冠以“e”或“i”的软件;它们强调新技术的优势,宣扬ERP寿终正寝。

    选用“best-of-breed”供应商与ERP供应商联合的预先集成的套件。

    这样,企业应用系统完全不是90年代中期,基本是ERP一统模式、一种结构,不同软件系统仅仅在功能全、推出速度快和实施服务好等方面进行竞争。目前企业应用软件处在“春秋战国”时期,出现百家争鸣的局面。

    我国的制造企业如何面对?笔者建议,企业先就自己的现状雄心排排队,再决定自己管理再造的策略。如:

    -多数的基本应用企业,还是先老老实实地实施好面向企业内部的ERP系统,建立起基本的电子数据。

    -而已经实施多年MRPII或ERP的集团化大企业,由于市场和企业结构的变化、当前应用软件的老化,正在面临着管理的改造和软件的更新。这些企业新软件的选型则必须有前瞻性,扩展的ERP可能是较稳妥的方案,当然要从国外引进软件,必须有足够大的资金和供应链再造的投入。
    -小心地引进独立的“CRM”、“SCM”等软件,用户永远不要忘记这些软件必须与自己企业内部以及供应链相关企业的其它软件相集成和协同工作。

    而我国的企业软件供应商,在国外管理概念和软件飞速发展的压力下,低水平重复或强迫用户接受陈旧模式都是没有出路的,必须跳出低水平重复和空洞概念炒作的怪圈,加快对新概念软件的投入,开发出适应我国制造企应用需求的新型软件。 (陈绍文 高效计划与智能排程研究会)

     

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