生产制造关键业务模型拆解与平台化演进

2023-08-28
广东
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本文分享自华为云社区《数字工厂深入浅出系列（十二）：生产制造关键业务模型拆解与平台化演进》，作者：云起 MAE 。

制造型企业的信息化/数字化系统建设，根本目的是服务于企业的业务运营和管理决策，提升企业资源利用率、内外部组织协同效率，优化产品设计与质量，最终实现商业成功。无论生产制造型企业为客户提供哪些类型的产品，都需要围绕以下几个问题开展活动：

面向哪些类型客户卖什么类型产品（商业活动）
产品提供哪些功能特性、如何实现（研发活动）
产品怎么规模化生产加工出来（生产活动）
满足产品生产需要外购哪些物料（采购活动）
如何获取与交付客户订单（销售活动）
如何核算投入成本、产出收益实现商业成功（财务活动）

其中 2 是产品研发设计活动，根据 1 商业活动的需求目标，产品具体做成什么样、怎么做，目前主流的做法是采用 IPD 集成产品研发的理念模式来组织相关活动；3/4/5 是产品生产制造的关键业务活动，根据 2 研发活动的设计要求，需要采购哪些原材料，如何把原材料规模化生产加工为产成品，如何把产品销售交付给更多客户，目前相关的主流管理理念模式有 ISC（集成供应链管理）、LTC（线索到回款的销售管理）和 LP（精益生产管理）。

产品生产制造是制造企业的核心业务活动，本期基于对生产制造活动的关键业务模型拆解来普及相关的基础业务知识，然后介绍传统信息化架构下生产制造活动涉及的主要应用系统，最后介绍基于统一数字平台构建业务一体化应用的企业数字化系统方案。

（一）生产制造关键业务模型

生产制造环节的业务活动主线，从产品的视角描述，简单点说就是将从供应商采购的原材料按产品研发设计的规格要求和工艺配方，生产加工为产成品，最后卖给客户；从订单的视角描述，简单点说按客户订购产品的交期和数量的需求，制定生产计划和实施加工任务，以及倒排运算物料需求计划、拉动原材料采购来按时保质保量地达成产品生产计划，最后按销售订单如期发货。

生产制造环节的业务活动对象主要包含：

4 大业务模块：采购、生产、库存和销售。其中：

采购活动是根据物料需求计划实施原材料的购进过程管理，满足生产活动对原材料的“QCD：交期、质量和成本”的要求，以及为财务付款活动提供来源业务交易数据依据。

生产活动是根据销售订单/计划，制定生产计划与组织实施产成品的生产加工作业活动，满足销售活动对产品的交期和质量需求；

库存活动是管理采购活动购进的原材料库存增加、生产活动消耗的原材料库存和增加的产品半成品/成品库存，以及销售活动消耗的产品库存，库存的合理与精准管理，能够降低企业的产品生产成本和平衡市场需求波动。

销售活动是管理客户需求的履约过程，包括销售计划的预测与制定、跟踪管理订单产品的生产执行和发货活动，以及为财务收款活动提供来源业务交易数据依据。

4 类基础主数据管理：物料、产品、BOM 清单、工艺清单。其中 BOM 物料清单用来描述生产产品所需的部件、原材料的名称、规格和数量等要求，是指导生产加工产品所需原材料/半成品等物料供应需求的核心基础数据；工艺清单用来描述产品的生产工艺过程，即回答：产品在哪做（工厂、生产线、工位）、怎么做（工艺规划），用什么做（设备、工装、工具），是指导产品生产过程各工序活动如何准备、执行与流转的核心基础数据。
2 个计划：主生产计划、物料需求计划。生产制造业务活动本质上是围绕计划与控制的循环（PDCA）来开展的，其中最核心的两个业务对象是主生产计划（MPS）：开展生产活动最主要的信息依据，它的数据来源通常依赖销售计划/订单的输入；物料需求计划（MRP）：开展生产所需的物料供应与自制加工活动的最主要的信息依据，它的数据来源通常来源于对产品主生产计划的拆解。
3 个订单：销售订单、采购订单和生产订单，3 大订单分别是承载销售、采购和生产活动开展主线信息的业务对象。通过 3 大订单可以实现对销售、采购和生产活动过程的执行进度跟踪。

对于制造企业，实施以上描述的生产制造活动的相关组织，主要是采购部门、PMC 部门和销售部门，其中 PMC 部门是组织和保证生产制造活动如期实施的最核心管理部门，管理活动主要包含：PC 生产计划与进度控制、MC 物料需求计划与库存控制。

（二）传统信息化架构下的生产制造相关应用系统

上面介绍了生产制造相关的核心业务活动和关键业务模型，制造企业建设信息化/数字化系统根本目的是提升业务活动相关的组织与流程协同效率、业务活动所需资源利用率和解决业务协同管理中遇到的问题，信息化/数字化系统提供数据化的手段工具，帮助企业将业务流程管理的优化成果进行固化、沉淀以及支撑持续闭环改善。

传统信息化架构下，企业的信息化/数字化系统通常分为管理层和业务运营层：管理层的应用系统通常由企业的经营管理层自上而下建设，典型应用有 ERP 企业资源管理系统、BI 数据分析系统和 OA 办公协同流程审批系统等。业务运营层的应用系统通常由企业的各业务部门自下而上各自独立建设，典型应用有 SRM 供应商关系管理系统、CRM 客户关系管理系统、MES 生产执行管理系统、WMS 仓储管理系统和 QMS 质量管理系统等。

传统信息化架构下，承载生产制造相关业务活动的信息化系统主要是三驾马车：

（1）ERP 系统：Enterprise Resource Planning 企业资源计划管理系统，企业信息化建设早期最核心的应用系统，承载把企业的人、财、物、产、供、销及相应的物流、信息流、资源流、管理流等紧密地集成起来，实现资源优化和共享。ERP 核心的功能模块有：采购、销售、物料库存和财务管理。ERP 的核心理念是“业务财务一体化”，偏重对业务结果的管控来满足成本及财务核算的需求，相对不关注业务过程的管理与协作使能，这也造成了 ERP 中的业务模块对业务部门人员体验不友好，不能真正有效提升业务执行效率，某种程度上会造成业务人员额外的工作负担，导致 ERP 系统的业务模块在大多数企业运行使用的效果不理想。ERP 最近 10 年的趋势是逐渐走向财务管理为主的后台系统，供应采购、客户销售等业务模块逐渐解构为独立的 SRM/CRM 等应用系统。ERP 系统核心承载企业的管理活动，管控与支撑各类业务运营活动，过去通常是企业各类基础数据和主线数据的汇集和串联中枢，过去很多企业会把 ERP 当成一个企业的数据和业务管理的中后台，基于 ERP 来延伸外挂各类子系统。

（2）PLM 系统：Product Lifecycle Management 产品生命周期管理系统，以产品数据为基础，以知识库为核心，以提高研发质量和效率，实现企业信息集成为目标，是集成产品设计、工艺设计与管理的软件数据信息集成平台。PLM 系统随着国内制造企业向中高端转型，越来越重视产品竞争力的提升，在企业中的应用越来越广泛，核心的功能模块有：产品数据管理、研发项目管理、产品变更管理和文档管理。PLM 系统核心承载产品设计与研发活动，是其他生产制造相关系统的产品与工艺数据源头。

（3）MES 系统：Manufacturing Execution System 生产执行系统，是承载生产制造现场加工过程活动的执行跟踪与管控，是生产制造相关活动的中心，也是各类生产制造相关基础数据、业务数据和自动化控制数据的汇集地和数据源。MES 系统核心承载规模化生产加工活动，对上层的管理系统和对下层的操作执行系统起到承上启下的作用：承接 ERP 中管理与商业活动输出的产品生产需求计划、PLM 中产品设计研发输出的产品结构与实现工艺数据；按产品生产计划和工艺流程组织与管理生产现场的各类制造资源，并通过自动化控制系统协同，下达指令调度现场的各类自动化生产与物流设备设施，将原材料有序高效合乎质量要求地加工转化为满足客户需求的产成品。MES 系统的核心功能模块有：工厂布局建模、生产管理、物料管理、质量管理和设备能源管理。

（4）其他系统：OA 系统主要是为了实现办公协同审批流，将所有待办事项、待审核事项按照顺序审核的方式落地。具体的审核事项可以是生产中的事项，如：工单审核、生产调配审核；可以是质量检查中的事项，如：批次产品质量检查、不合格品返修；BI 系统主要实现对管理活动和业务运营活动在各类应用系统中产生的数据进行拉通、汇集和分析洞察，辅助企业管理决策；SRM 系统主要是支撑供应采购部门，管理与评价供应商的生命周期，以及管控和跟踪从询价到订单的采购活动过程；CRM 系统主要是支撑客户销售服务部门，管理与评价客户的生命周期，以及管控和跟踪从线索到回款的销售活动过程；QMS 系统主要是检验和控制采购的原材料的质量、产品生产过程的质量控制和异常检测、产成品的质量检验与控制；WMS 系统主要是管理仓储物料与产成品的仓储作业过程活动，比如出库/入库/盘点、上架/拣货/移库等。

企业建设的这些信息化应用系统初步解决了“经营和业务管理流程在线”的问题，实现了业务结果和经营结果的数据收集与分析决策闭环，但是对业务活动过程的系统支撑作用很有限，对业务协作效率提升有限。另外不同业务部门自下构建的各类应用系统都需要管理与使用相同的 4 类基础数据（比如产品、物料、BOM/BOP 清单等）和关键业务对象数据（比如 3 大订单），造成数据重复、源头不统一，也阻碍跨业务部门的信息协同效率。在大批量生产模式下，企业的生产制造相关活动流程相对单向串行实施，传统信息化系统架构产生的问题影响不大，但是在目前普遍的“多品种小批量、个性化定制、快速响应需求”生产模式下，企业的生产制造相关活动流程变得“双向相互流动影响”，传统信息化系统架构下各自独立的管理和业务应用系统越来越显得臃肿与低效，需要借助一些能实现数据共享和流程拉通的平台层系统来适应新的业务环境变化。

（三）“平台化、一体化”的企业数字化系统，更好提升业务效率

信息化/数字化系统对于企业来说，本质是一种提升业务效率的工具，应该持续适应业务模式的变化而不断发展对业务活动效能提升的生产力。如果之前的工具不能更好地提升业务效率，那就需要重新造一个更优的工具。

制造企业的所有业务活动离不开三条流：从线索到订单再到回款的 LTC 商业价值流（以客户订单为中心），从产品规划、设计研发到生产加工再到销售服务的产品全生命周期的工程数据流（以产品数据为中心），从生产计划、执行到物料需求拉动与控制的生产过程工艺流（以计划与工艺为中心）。三条业务流都是为了完成将采购的原材料加工为产品，创造更多附加值，“更快更好更灵活”地满足客户对产品的“交期、质量和成本”的需求，只是面向不同业务视角的流程视图，本质是一体的，是企业实际的制造业务、组织和流程在“数字世界”的映射。

制造企业关键的业务活动流如下：

基于统一的信息化/数字化平台（无需刻意区分信息化和数字化的区别，两者本质是同一个事物在不同历史发展阶段的不同称呼罢了），构建生产制造相关业务活动的主要业务模型（比如前面介绍的 4 类基础数据、2 个计划/3 个订单等核心业务对象数据），实现主要业务模型的实例数据的统一标准与统一数据源管理，以及实现主要业务模型的数据实时共享与流转，将更好地提升全流程业务协作效率、更快地响应客户需求来拉动相关业务活动的高效组织开展、更灵活地持续调整与改善管理流程。

“平台化、一体化”的制造企业数字化系统架构，不同于传统信息化架构“先构建业务、再集成治理”的建设思路，它强调“先构建平台、再迭代业务”，真正实现全流程业务的“数据流不治而顺、业务流双向联动”，系统架构参考图如下：

大部分制造企业经过前面十几年的信息化建设阶段，多多少少已经建设了 ERP、OA 等核心基础的管理类系统，不是一张白纸，面向未来需要建设上面所说的“平台化”的数字化系统，不可能一蹴而就，在具体规划落地时，可以先采购建设统一的数字化平台，再把核心的业务模型逐步搬迁到平台上重构，对于“财务管理”等相对稳态的后台系统，可以采取利旧与平台数据集成的方式，对于 OA 办公协同、业务活动末端操作等前台类功能，可以采取灵活定制外挂的方式，充分满足前端用户体验。

以下是平台化的企业数字化系统架构，在某制造企业的实际应用案例方案参考图：