ERP系統(tǒng)在無人機制造領(lǐng)域應(yīng)用研究

付佐堯， 湯洪

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

0 引言

進入新世紀以來，信息技術(shù)飛速發(fā)展，信息化已成為了推動企業(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，成為支持與推動企業(yè)精細化、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，加速管理創(chuàng)新，包括：應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，進行全方位管理創(chuàng)新；管理組織實現(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

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

ERP經(jīng)過多年的發(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)模型組合過程，而且能夠具有動態(tài)監(jiān)控能力，利用高速發(fā)展的計算機輔助技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、使用SQL 對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行查詢，集成企業(yè)內(nèi)部分系統(tǒng)，為此,有如下方向發(fā)展趨勢[3]①向供應(yīng)鏈兩端延伸,范圍擴大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④將發(fā)展成以客戶機服務(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公司的特點及ERP應(yīng)用優(yōu)勢

多年來，我國在航空航天領(lǐng)域飛速發(fā)展，航空院所在國防建設(shè)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。無人機作為近年新興高科技航空產(chǎn)業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展，眾多大型航空企業(yè)及民辦企業(yè)紛紛投入無人機的研發(fā)和生產(chǎn)，市場競爭近年來異常激烈。X公司專業(yè)生產(chǎn)無人機，集研發(fā)與制造為一體，公司由航空院?？蒲性核l(fā)展而來，產(chǎn)品研制品種多，產(chǎn)量小，眾多型號交叉進行，但管理層次不清晰、職責不明確、物料供應(yīng)管理落后，信息不通暢、管理成本高,為迎接激烈的市場競爭，滿足市場和客戶不斷提升的需求，必須提高生產(chǎn)效率，擴大生產(chǎn)能力，建立快速反應(yīng)機制，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，對供應(yīng)商的特殊要求，成本核算模式等行業(yè)特性，對于企業(yè)ERP系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架、標準流程、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)計劃、物料需求計劃、庫存管理等基本功能外，伴隨計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，ERP已擴展到面向產(chǎn)品設(shè)計、配套、制造等產(chǎn)品全壽命資源管理，實現(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，動態(tài)反映科研生產(chǎn)計劃、設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、經(jīng)營、物料采購、人力資源、財務(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, 對企業(yè)活動中與制造有關(guān)的所有資源及過程(包括產(chǎn)、供、銷、人、財、物)進行統(tǒng)一的管理, 在目標上充分體現(xiàn)對成本的控制、對質(zhì)量的控制和對客戶服務(wù)的管理, 著眼于企業(yè)制造領(lǐng)域中連續(xù)的計算機化管理[4]。企業(yè)ERP系統(tǒng)實質(zhì)上是將企業(yè)的研發(fā)制造生產(chǎn)過程、物料移動、事務(wù)處理、現(xiàn)金流動、客戶交互等業(yè)務(wù)過程數(shù)字化，通過各種信息系統(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)瞬息萬變的市場經(jīng)濟競爭環(huán)境，求得最大的經(jīng)濟利益。

X企業(yè)專業(yè)研發(fā)制造生產(chǎn)無人機，產(chǎn)品面向各行各業(yè)，實現(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)過程不同于其他行業(yè)產(chǎn)品，需經(jīng)過研發(fā)、試制、驗證、更改幾番后經(jīng)客戶認可，才能投入批生產(chǎn)，而且批生產(chǎn)的量小，同時研發(fā)生產(chǎn)無人機的型號項目多，互相交替。其信息化包括實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計制造和企業(yè)管理的信息化，生產(chǎn)過程的智能化，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公司對于ERP管理平臺的功能需求，既包括ERP平臺系統(tǒng)中標準通用的功能，又包括無人機研發(fā)制造過程中自身業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)的特殊需求。該系統(tǒng)包括以下幾個主要系統(tǒng):

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

(2)技術(shù)管理系統(tǒng)：根據(jù)對客戶需求的分析，設(shè)計出滿足客戶需求的產(chǎn)品，設(shè)計信息傳遞給工藝設(shè)計部門，產(chǎn)生產(chǎn)品的工藝設(shè)計，這兩個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過PDM和CAPP傳遞到共享數(shù)據(jù)庫，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)計和工藝要求, 按照生產(chǎn)計劃, 制造部門組織生產(chǎn)，根據(jù)設(shè)計和加工質(zhì)量, 進行產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量跟蹤，同時將產(chǎn)品驗證結(jié)論信息反饋傳遞給設(shè)計部門和客戶進行確認或更改。

(4)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)：根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計和工藝要求及公司科研生產(chǎn)計劃, 確定物料需求計劃，形成物料采購計劃，這里包括采購合同管理、供應(yīng)商管理、價格管理、倉庫管理。其特殊性體現(xiàn)在產(chǎn)品客戶的特殊性上，對于軍品供應(yīng)鏈嚴格受控，出現(xiàn)只有在客戶認定的有限的幾個處于壟斷狀態(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，對產(chǎn)品實現(xiàn)的全過程實施監(jiān)控。制定產(chǎn)品質(zhì)量標準(目標)必須以客戶需求為中心，同時充分考慮生產(chǎn)成本和交付進度等關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上才能制定出切實可行的質(zhì)量目標與計劃。提供生產(chǎn)加工全過程的質(zhì)量檢測，包括原輔材料質(zhì)量檢測、成品質(zhì)量檢測、生產(chǎn)線過程質(zhì)量檢驗，嚴格按照產(chǎn)品工藝要求進行質(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，其能夠動態(tài)、全面、系統(tǒng)地反映公司生產(chǎn)、經(jīng)營狀況，給決策層提供可靠的支持數(shù)據(jù)。

5 X公司實施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)加工提供工藝標準、技術(shù)路線，并負責對生產(chǎn)線上工藝參數(shù)進行分析，實現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)線上各部門進行工藝考核，為全面質(zhì)量管理和部門目標考核服務(wù)。

X公司在進行無人機產(chǎn)品設(shè)計時需對目標客戶需求進行詳細分析，產(chǎn)生設(shè)計需求，形成設(shè)計概念，以工程圖樣、軟件、模型等數(shù)據(jù)流形式輸出，通過CAPP產(chǎn)生實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，經(jīng)制造管理子系統(tǒng)，形成產(chǎn)品驗證報告，與客戶需求及設(shè)計需求形成對比，通過更改或改進后，經(jīng)客戶確認產(chǎn)品實現(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)計需求中追溯，并貫徹到產(chǎn)品設(shè)計始終，產(chǎn)品設(shè)計需求需經(jīng)過驗證。

在技術(shù)管理子系統(tǒng)功能模塊中，產(chǎn)品設(shè)計根據(jù)對客戶需求分析，經(jīng)過概念設(shè)計和詳細設(shè)計階段形成產(chǎn)品需實現(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BOM，經(jīng)工藝設(shè)計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、工時定額信息、產(chǎn)品工藝路線、質(zhì)量驗證等數(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)特性驗證報告，達到與客戶需求及設(shè)計指標一致。

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)造價值的直接體現(xiàn)，生產(chǎn)計劃是企業(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)工藝標準和質(zhì)量目標要求完成。生產(chǎn)部門包括零部件生產(chǎn)、飛機裝配、飛機試飛部門，提供產(chǎn)品實施生產(chǎn)計劃、車間作業(yè)計劃等，負責生產(chǎn)計劃的執(zhí)行與調(diào)控，負責對企業(yè)生產(chǎn)情況進行綜合統(tǒng)計，建立臺帳管理，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)品實現(xiàn)過程，其數(shù)據(jù)流的形成，包括生產(chǎn)過程可操作部分，包括了任務(wù)的機構(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，以及評估和控制任務(wù)執(zhí)行的跟蹤和報告機制。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，通過生產(chǎn)工藝管理CAPP輸出產(chǎn)品制造指令(FO)、裝配指令(AO)，和無人機功能特性技術(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)計劃、總裝作業(yè)計劃、產(chǎn)品驗證飛行作業(yè)計劃實施，其中產(chǎn)生的各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)、記錄、性能指標通過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行分析和匯總，進一步驗證產(chǎn)品功能特性和技術(shù)指標，最終產(chǎn)生產(chǎn)品驗證報告信息返回客戶及技術(shù)系統(tǒng)進行確認，以達到產(chǎn)品能夠滿足客戶需求。在產(chǎn)品研制階段，通過上述過程的反復(fù)，更精準的滿足客戶需求，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)品研制時間長，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，信息的傳遞存儲遵循安全保密原則，動態(tài)反映科研生產(chǎn)計劃、設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、試驗、采購、經(jīng)營、人力資源、財務(wù)及成本等信息，為高層領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持的同時實現(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)庫中信息表達采用統(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)，通過工藝設(shè)計生成制造產(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、財務(wù)等系統(tǒng)。相對于傳統(tǒng)工業(yè)不同，無人機制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計尤為重要，經(jīng)常會因為客戶需求的微調(diào)、原材料質(zhì)量反饋等信息進行調(diào)整，因此技術(shù)管理系統(tǒng)需及時采集數(shù)據(jù)庫中相關(guān)信息，與執(zhí)行系統(tǒng)的需無縫連接[5]。

經(jīng)營管理系統(tǒng)根據(jù)客戶合同信息和產(chǎn)品設(shè)計信息分解各類型產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃并進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一后，產(chǎn)生各種作業(yè)計劃傳遞給制造管理子系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、人力資源、財務(wù)等系統(tǒng)，并進行實施。

系統(tǒng)在全面質(zhì)量管理及保密安全管理的規(guī)定下進行，質(zhì)量管理模塊及保密安全模塊信息輸入來源于相關(guān)國家標準、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)在建立過程中，公司組織機構(gòu)實施扁平化，流程清晰，同時各個系統(tǒng)如項目管理、CAD、CAPP、QIS、財務(wù)管理等各功能系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以BOM為平臺，實現(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,在共享數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)存儲模式及轉(zhuǎn)化方式是下一步的研究方向。

同時系統(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)實現(xiàn)對經(jīng)營管理和生產(chǎn)組織的過程控制以及決策支持，實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)對“在適當?shù)臅r間把適當?shù)男畔鬟f給適當?shù)娜恕钡囊?。并從增強工作流的柔性著手，采用基于Petri網(wǎng)的過程模型，研究各個ERP功能模塊，采用定義過程運行中將涉及的各種參數(shù)，如模塊運行過程中將涉及的開始和終止條件，各個工作環(huán)節(jié)及相互之間的控制流動與數(shù)據(jù)流動關(guān)系等[6]。