制造企業價值導向的云制造ERP 研究

李 曉，劉正剛

(杭州電子科技大學管理學院，浙江 杭州 310018)

1 引言

云制造融合現有信息化制造技術和云計算、物聯網、面向服務、高性能計算、智能科學技術等信息技術，將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務化，構成制造資源和制造能力池，并進行統一的、集中的智能化管理和經營，實現多方共贏、普適化和高效的共享和協同，通過網絡和云制造服務平臺為用戶提供可隨時獲取的、按需使用的、安全可靠的、優質廉價的制造全生命周期服務。云制造是網絡化制造的一種新發展，是面向服務制造理念的具體體現［1-3］。

云制造需研究其服務平臺與企業資源規劃、客戶關系管理(Customer Relationship Management，CRM)、供應鏈管理 (Supply Chain Management，SCM)、產品數據管理(Product Data Management，PDM)等異構系統的“即插即用”式集成，以便提供云端ERP、云端CRM、云端SCM、云端PDM服務。但當前利用公共ASP 服務平臺展開的上述企業管理信息化研究，側重于提高生產和管理的效率，缺乏深入的價值/效益思考。未來ERP 產業發展道路必須從(先進)技術導向的ERP 及時轉變為價值導向的ERP，從出售先進系統集成解決方案轉變為出售價值［4］。

ERP 系統不僅是制造企業最重要的管理信息系統，還是管理理論和管理思想的集成者。原針對大規模生產系統開發的ERP 系統，通過強化計劃層與控制層銜接的準時制生產/精益制造模塊和混合計劃體系及混合業績評價/考核體系來集成精益理論，通過新型運作導向的戰略績效評價系統和“瓶頸計劃進度”等模塊集成同步制造/約束理論，通過“高級計劃與排產”等功能模塊集成敏捷制造和供應鏈管理［5-7］?，F有ERP 系統的集成效果不佳，其根源在于企業內生產邏輯和會計邏輯的集成難題，它使得物流管理與資金流管理未能有機集成，未能實現高效的價值/效益管理［8］。

ERP 系統的價值集成缺陷還原于依托平衡計分卡的商務智能系統?，F有經理信息系統，尤其企業績效管理系統與決策儀表盤，都圍繞關鍵績效指標體系展開并采用平衡計分卡［9］。然而，平衡計分卡有四大不足:①建立指標體系特別是非財務指標部分較困難，其根源在于指標數量過多且指標之間因果關系難以明確;②定量特性不好，其根源在于部分指標難以量化及各指標權重分配難以達到平衡目標;③實施成本大且實施難度大;④對供應鏈管理思考不足［10-11］。因此，現有ERP系統及其中商務智能系統仍不是價值導向ERP 的終極方案。

2 制造企業面向云制造的價值管理——企業產品服務系統管理

20 世紀末聯合國環境規劃署提出產品服務系統(Product Service System，PSS)理念，其關鍵思想是企業提供給消費者的是產品的功能或結果，用戶可不擁有/購買物質形態產品，是“產品服務化”與“服務產品化”的融合［12-13］。李曉等將側重企業與客戶間交易環節及其資源節約/物質減量化的狹義PSS 擴展為側重企業相關內、外各運作環節及其更高資源生產力的廣義PSS［14］。制造業服務化包含投入服務化和業務服務化(即產出服務化)，后者從三階段說、四階段說(即產品、產品和附加服務、產品-服務包、基于產品的服務或功能)演變為產品—服務連續區理論［15］。廣義PSS 不僅借助全面分類(即產品、產品導向的服務、使用導向的服務、結果導向的服務、整合解決方案)，實現與產出服務化之間的完整映射，而且借助更多環節(含供應環節)、更多模式的運作思考，聯接投入服務化與產出服務化。

面向可持續發展的制造企業還需研究企業產品服務系統 (Enterprise Product Service System，EPSS)的管理:EPSS 管理是企業圍繞PSS 核心構建的完整企業系統，其總目標是通過連續不斷多個PSS 的協調發展和企業與外部利益相關群體的協同發展，實現企業自身的可持續發展并以此促進人類與自然環境的和諧發展。而企業的PSS/EPSS管理與云制造具有眾多相同特性:①相同廣義服務內涵:云制造實質將“軟件即服務”拓展為“制造即服務”，這種廣義服務不僅面向產品全生命周期，而且服務對象還擴展至企業;廣義PSS 管理亦將相關全生命周期運作都作為服務，EPSS 管理通過內共生管理服務于企業整體。②相同資源節約核心議題:云制造目標是在低碳經濟趨勢下盤活社會制造資源存量、優化配置;廣義PSS 進而EPSS 管理是聚焦資源生產力式的資源節約。③相同全面網絡聚焦:“私有云”和“公有云”表明云制造既涉及集團內各企業和/或企業內各經營單位組成的網絡關系，也涉及企業與外部利益相關組織所組成的網絡關系;而考慮客戶和供應商的PSS的跨企業網絡，與“公有云”關聯;企業EPSS 內的多PSS 網絡，與“私有云”關聯。④相同協同特色:協同是云制造“服務”特色之一，包括面向制造的多用戶協同及大規模復雜制造任務的協同;探討多個PSS 在企業內協調關系的EPSS 內共生研究，與企業內大規模復雜制造任務的協同緊密關聯;涉及客戶/供應商管理議題的EPSS 外共生研究［14，16］，與云制造的多用戶協同緊密關聯。⑤相同異構集成特色:異構集成是云制造“服務”特色之一;多個不同類型、不同運作管理模式PSS在企業內的集成，是異構集成;某PSS 內企業與客戶和供應商間的業務集成，也是異構集成。⑥相同敏捷快速響應能力特色:云制造“服務”特色之一就是敏捷快速響應能力;EPSS 融合多層次從誕生經成熟至消亡戰略生命周期思考，其目標也是實現對動態市場需求和環境的敏捷響應能力。⑦相同全生命周期智慧制造特色:全生命周期智慧制造是云制造“服務”特色之一;而商業物種個體PSS 同樣關注制造的全生命周期，且EPSS內、外共生研究將智慧從PSS 擴展至EPSS 這一人類獨有的商業混合種。

3 制造業服務化導向ERP 基石——面向PSS 的ERP 子系統

注重企業(制造、服務)單元動態互動、自發聚集和自下而上協同的服務型制造［17］，促進(網絡)分布式、智能式、自治式ERP 的興起。該發展源自PDM 至PSS 拓展及其與ERP 融合。PDM技術不僅與ERP 計劃功能相互滲透，而且向整體集成解決方案和全企業級方向發展［18］。此外，PDM 在融合全生命周期管理思想后又發展為產品生命周期管理 (Product Lifecycle Management，PLM)［19］。伴隨制造/產品服務化，PLM 開始融合產品服務的管理，如產品服務的全生命周期管理系統是信息管理角度的PLM 系統和產品服務角度的PSS 系統的集成［20］。相對于ERP 主要涉及業務層和訂單層而PLM 涉及訂單層、計劃層/產品(型號)系列層、產品族層和行業層，未來PLM 應延伸至業務層以便跟蹤整個生命周期。鑒于服務的不可存儲性和不可分離性，PSS 管理將強化業務層的處理;而鑒于對戰略生命周期和可持續發展的關注，PSS 管理將強化行業層的業務。與格里夫斯的PLM、CRM 和SCM 分別聚焦產品、客戶和供應商以及ERP 縱貫產品、客戶、員工和供應商四大知識領域的認知不同，服務的不可分離性和即時性要求客戶、員工和/或供應商的同時參與，故PSS 應與ERP 一樣縱貫產品、客戶、員工和供應商四大知識領域。伴隨綠色設計/制造、逆向/綠色供應鏈等議題，CRM、ERP 和SCM 需從原部分職能領域(即工程階段、生產階段和銷售與服務階段)，擴展至含設計與開發階段和回收階段的全部職能領域，形成與處理全部職能領域的PLM 的有效對接，最終促進ERP/CRM/SCM 與PSS 融合。PLM 的信息建模發展為PSS 信息建模，需面向服務的CAD/CAPP/CAE/CAM、面向服務的架構SOA、云計算和物聯網等各種先進信息技術的支撐，參見結合服務支撐技術的工業產品服務系統關鍵技術研究［21］。只有如此，PSS 建模才能貫穿所有信息粒度并涵蓋所有職能領域和知識領域。事實上，當前側重產品層次而非企業層次運作的ERP 非常盛行。約束理論相關ERP 在計劃時將產品結構BOM 和工藝路線的信息集成為一個文件。基于廣義PSS 內涵，工藝路線描述與BOM 配套的內部服務。BOM 應擴展為產品服務結構，以便ERP 計劃時除考慮工藝路線所示內部服務外，還考慮與客戶或供應商的外部服務互動［22］。這不僅發展了約束理論相關ERP 軟件的物流與服務集成思考，而且為PSS 層次的ERP 子系統提供凝聚服務化的可持續發展思考。

PSS 層次的ERP 需要借助戰略生命周期思考來形成分布式、智能式、自治式ERP 組件。鑒于云制造和EPSS 管理相同的異構集成特色，對于企業內不同類型、不同運作管理模式的PSS，企業層次的ERP 系統內應具有不同版本的PSS 層次ERP 子系統，此時可參照易飛ERP 軟件中針對不同管理模式設置并套用不同管理單別的管理思路。按照戰略生命周期思想，PSS 運作在初生/成長、成熟、衰退等不同戰略生命階段應分別套用大規模定制/大規模生產、精益制造、同步制造、敏捷制造、制造服務化等不同制造管理模式。在企業ERP 中將不同管理模式做成類似單別性質模板的不同主流程模板，可讓管理者根據PSS 戰略生命周期等選用恰當的制造管理模式，發展為更具智能自治的分布式PSS 層次的ERP 子系統。

4 制造企業價值導向的云制造ERP——面向EPSS 管理的ERP

借鑒PLM 支撐的企業信息子模型，PSS 層次的企業組織結構信息子模型(縱向切面)并列起來，才能形成企業的完整結構信息模型。圖1 所示為銜接PSS 與EPSS 層次的ERP 體系，圖中下面部分是PSS 層次ERP 子系統的特征描述，它體現了上節PSS 層次ERP 子系統對原產品層次ERP 子系統的三大發展;上面部分指明EPSS 層次的ERP 需考慮企業層約束和基于多個/多種PSS 連續發展的可持續發展。只有這樣才能將已集成內部服務的約束理論相關ERP 軟件，發展為充分考慮PSS 并且能夠同時給出可執行戰術計劃和面向可持續發展戰略方案的企業層次ERP 軟件。如此兼具約束視角(保證計劃實際可行性)與可持續發展戰略視角的EPSS 層次的ERP，才能實現將ERP 計劃擴展至行業層，從而提升ERP 管理可持續發展戰略問題的能力。面向EPSS 的ERP 體系框架是一個有機整體，其中如何將PSS 層次ERP 子系統合理融入EPSS 層次ERP，需要具有更高級商務智能的決策支持系統研究。

圖1 銜接產品服務系統PSS 與企業產品服務系統EPSS 層次的ERP 體系

為了解決企業內生產邏輯和會計邏輯的集成難題，制造企業價值導向ERP 需要有機集成企業戰略績效評價系統與戰術層的運作管理，這種集成需要發展包含商務智能系統在內的更全面的決策支持系統?；趪乐旊[喻生命系統/生態系統中通用能量(流)模型的商業系統中供需雙向通用貨幣價值(流)模型，李曉研究有機集成的跨供需鏈的企業戰略績效評價系統和EPSS 內、外共生管理。跨供需鏈的企業戰略績效評價系統以商業之海中企業之船形式呈現，該企業之船的平衡希望借鑒物理學平衡知識來解決反映企業經營最終結果的財務指標的后視問題。企業之船的駕駛艙通過觀察企業內外各核心利益相關群體的財務指標對企業之船平衡的影響，實現財務指標的前瞻與預測性，故該駕駛艙實質是類似決策儀表盤的商務智能系統，而借鑒物理平衡的財務平衡研究需進一步開發相應決策支持系統。該企業之船立足于兩大支點:企業與顧客群的競合支點和企業與供應商群的競合支點。這兩類支點的競合涉及各PSS 中企業與客戶及企業與供應商之間的價值定量分配(即EPSS 外共生議題)。企業之船的整體平衡還涉及各PSS 之間的價值競爭與共生 (即EPSS 內共生議題)。EPSS 內共生定量研究所依托的約束理論/約束模型和描述競爭與共生的Lotka-Volterra 定量模型［23］，都屬于極其復雜的優化難題，需要深入的決策支持系統研究。EPSS 外共生的定量研究需要在對各個客戶和供應商仔細評價基礎上做好貨幣價值的分配，這種多方利益博弈也迫切需要決策支持系統的支持。EPSS 內外共生集成案例研究指出價值視角的系統復雜性研究(含PSS 層次和EPSS 層次)有機銜接EPSS 內外共生研究，是分析制造服務一體化和服務專業化矛盾策略的關鍵。因此，有機銜接EPSS 內外共生的價值視角層次系統復雜性和PSS 層次系統復雜性的關聯研究，同樣需要決策支持系統方面更深入的研究。以上商務智能系統/決策支持系統的集成，構成制造企業價值導向ERP 的決策支持系統內核。

基于云制造最為關鍵的供需多對多同時匹配的管理特征，制造企業價值導向ERP 的決策支持系統內核，進一步集成供應視角和需求視角中貨幣價值流、物流、服務流的管理系統、利益相關者關系管理系統等外圍系統和PSS 層次的ERP 系統(見圖2)。有機集成的企業戰略績效評價系統與戰術性運作管理，緊密關聯貨幣價值流管理與物流/服務流的非貨幣價值流管理。以PSS 層次ERP 內核為神經中樞、以各種職能子系統為支撐骨架、以EPSS 決策支持系統為企業大腦，才能既縮減ERP 規模，又強化對客戶/供應商的“一對一”云模式管理能力，從而以此面向EPSS 管理的ERP 真正構建制造企業價值導向的云制造ERP。

圖2 制造企業價值導向的云制造ERP 完整體系

5 啟示與建議

鑒于“公有云”建設離不開企業“私有云”的基礎建設，大企業(集團)背負推進全面云制造的重大歷史使命。大制造企業(集團)，尤其CIMS 示范企業，若需早日投入面向EPSS 的ERP這一制造企業價值導向的云制造ERP 的研究和實踐，應注重以下幾點:

(1)對面向PSS 的ERP 子系統進行良好集成設計與封裝。一個大制造企業(集團)的“私有云”制造系統可能是大規模生產系統、精益制造系統、同步制造系統、敏捷制造系統等眾多系統的全部或部分組成的異構集成系統。ERP 模塊的可管理、可組裝曾被認為是云計算ERP 技術成敗的關鍵。然而，從價值視角來看，源自PDM/PLM的PSS 才是企業內部一個嚴謹且相對完整、獨立的價值管理對象，面向PSS 的ERP 子系統這一制造業服務化導向ERP 基石，才是實現可管理、可組裝的最關鍵的云制造ERP 模塊。現有面向大規模生產、精益制造、同步制造、敏捷制造或制造服務化等不同制造管理模式的ERP 模塊，是云制造相關面向PSS 的ERP 子系統的豐富來源。大企業內各種行業ERP 也是面向PSS 的ERP 子系統的豐富來源。CIMS 示范企業需要對這些面向PSS 的ERP 子系統進行適當改進以達成良好的內部集成設計與封裝，保留清晰、簡潔的接口以便實現云制造ERP 模塊的相互銜接。

(2)圍繞系統結構復雜性動態優化展開EPSS決策支持系統內核的研究。大制造企業(集團)中各種制造管理模式的有機融合應更多側重在EPSS 層次進行戰略生命周期的動態演化思考，這意味著將大規模生產與準時制生產/精益制造和同步制造等的相互協調結合難題(亦推拉混合控制策略問題)，更多地從PSS 層面上移至EPSS 企業層面。面向PSS 的ERP 組裝成面向EPSS 的ERP時，其企業管理是否成功(亦各種制造管理模式的協調是否成功)關鍵在于對企業多層次系統復雜性的動態管理是否成功。該系統復雜性管理不僅涉及PSS 和EPSS 的靜態復雜性/結構復雜性，而且涉及PSS 和EPSS 的動態復雜性/運作復雜性。兩者都與PSS 的戰略生命周期與戰術全生命周期的集成演化、EPSS 內共生、外共生及其兩者共生集成緊密關聯。因此，依托系統結構復雜性動態優化的EPSS 決策支持系統內核，是大制造企業(集團)云制造ERP 研究的重中之重，是解決“生產邏輯和會計邏輯在企業內整合管理難題”的關鍵所在，也是構建制造企業真正價值導向云制造ERP 的關鍵所在。

(3)配合ERP 軟件供應商，做好企業之船商務智能系統和外圍各類信息管理系統的研究與應用。基于供需雙向通用貨幣價值(流)模型中通用貨幣價值(流)指標的企業之船的商務智能系統，具有較好的通用性，并是驗證本ERP 方案能否最終解決生產邏輯和會計邏輯在企業內整合管理難題的關鍵所在。外圍各類較傳統管理信息系統也具有良好通用性。大制造企業(集團)需要配合ERP 軟件供應商做好這類通用信息管理系統/商務智能系統的開發、應用與驗證，以便最終發展完整的制造企業價值導向的云制造ERP體系。

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