基于工作流優化的制造業信息系統引入機制研究

劉躍華　何靜　羅姍姍

【摘 要】本文分析了制造業在大國經濟中的重要地位，通過對“互聯網+制造”環境下的智能制造業務特點的研究，提出了基于工作流優化的信息系統集成方案，給出了制造業業務流程建模與優化的過程，最后給出湖南省制造業的發展的參考意見。

【關鍵詞】制造業;系統引入;工作流優化

中圖分類號： F406文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）20-0011-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.005

0 引言

計算機網絡、大數據、云計算和工作流技術的發展將催生制造業的升級換代，我國頒布的《中國制造2025》規劃中對“互聯網+制造”、“智能制造”提出明確的要求。在現代制造業中信息系統的引入和建設是必不可少的，但各種信息系統的引入不是簡單的堆積，避免信息系統中的“孤島”和提升業務流程的效率是應重點解決的問題。

1 制造業是大國經濟的重要支柱

根據我國的三次產業分類法，我國的三次產業劃分為將農業第一產業，包括種植業、林業、牧業和漁業，第二產業為工業，包括采掘業，制造業，電力、煤氣、水的生產和供應業和建筑業，第三產業是除第一、第二產業以外的其他各業，根據我國的實際情況，第三產業可分為流通部門和服務部門。屬于工業類中制造業是指“機械工業時代對制造資源（物料、能源、設備、工具、資金、技術、信息和人力等）按照市場要求，通過制造過程，轉化為可供人們使用和利用的大型工具、工業品與生活消費產品的行業”。制造業代表了一個國家的工業化程度，是國家實力的綜合體現，經過半個多世紀的發展，我國已成為了制造業大國，在世界工業界中占有重要的地位，目前，高鐵制造、工程機械制造已成為中國的一張“名片”，作為世界，從圖1的數據中可以看出，近十年來制造業為第二大經濟體的中國貢獻了較大的GDP比重。

根據國務院國資委研究中心發布2018年制造業上市公司研究報告，截至今年6月30日，A股上市公司共計3527家，其中制造業上市公司2224家，占比63.06%。從凈利潤來看，2018年上半年，這2224家制造業上市公司實現凈利潤0.55萬億元，同比增長36.35%，高出A股平均水平（26.30%）10多個百分點，顯然，制造業上市公司經營狀況明顯好于整體的A股市場，制造業上市公司的盈利能力較強，從產業結構上來看，也出現了向智能、高端制造業方面發展的跡象。

裝備制造業是為滿足國民經濟各部門發展和國家安全需要而制造的各種技術裝備產業的總稱，是“立國之本、興國之器、強國之基”，是工業化中后期經濟發展的支柱產業。經過多年的發展，中國裝備制造業規模超過20萬億元，占全球比重超過三分之一。2018年，湖南制造業呈現出強勁實力，擁有裝備制造、農產品加工、材料3個萬億產業，以及11個千億級工業產業，已成為我國最大的工程機械產業基地，全省制造業占工業增加值比重超過90%。“裝備制造業是湖南工業的領頭羊”，目前，形成了以中聯重科、三一重工、山河智能、江麓機械等為代表的產業集團。在《湖南省裝備制造業“十三五”發展規劃》中的發展目標是：主營銷售收入年均增長10～12%，2020年達到15000億元以上;增加值年均增長8～10%，2020年達到4500億元以上;利稅年均增長8～10%，2020年達到1000億元以上;實現出口交貨值1500億元以上，出口占產業主營收入10%左右。裝備制造業在全國排名進入前10強，中部區域進入前2位。

2 以工作流管理系統為基礎的信息系統集成

計算機網絡、大數據、云計算和工作流技術的發展催生了制造業的升級換代，2014年世界制造業強國德國提出了“工業4.0”的概念，人類將迎來以“信息融合系統為基礎，以生產制造全方位數字化、網絡化、工業機器人自組織”為基本特征第四次工業革命。2015年，我國制訂并頒布了《中國制造2025》規劃，由于中德兩國存在國情、技術水平、人文環境等方面的較差異，決定了我國制造業的轉型升級必須走出一條具有中國特色的發展道路。《中國制造2025》提出：堅持“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”的基本方針，堅持“市場主導、政府引導，立足當前、著眼長遠，整體推進、重點突破，自主發展、開放合作”的基本原則，通過“三步走”實現制造強國的戰略目標：第一步，到2025年邁入制造強國行列;第二步，到2035年中國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平;第三步，到新中國成立一百年時，綜合實力進入世界制造強國前列。“中國制造2025”規劃中的核心是以“互聯網+制造”為基礎，推進“智能制造”的發展。

近年來湖南的裝備制造業不斷加快傳統產業的數字化、網絡化、智能化發展。經歷了近5年行業低谷的蟄伏期，長沙工程機械企業又重新“熱”了起來。三一重工堅持以研發創新為核心，圍繞產業鏈布局創新鏈，提升智能制造的水平，2018年一季三一重工報凈利潤較去年同期增長105%，將歷史首次出現存款比貸款多。近年，湘江新區智能系統測試區在長沙正式開園，在目前國內已投入運營的封閉式測試區中，依托智能系統測試區，湘江新區正在打造集創新研發、系統測試、智能制造、應用服務于一體的“湘江智谷”。中聯重科依據“互聯、智慧、可控、安全”兩化融合8字方針，加速從傳統生產制造業向高端智能制造服務業的轉型升級，實現信息化和工業化的兩化融合，通過統一的營銷與服務網絡連接內外部資源，以線上線下相結合，為客戶提供“零距離”的營銷和服務，在提升產品智能服務上，通過物聯網技術、北斗導航技術、云計算、大數據分析構建了基于物聯網的智能云服務平臺，實現了遠程在線工況檢測、運行信息自動采集與存儲、故障預警、作業狀況分析等功能，在產品設計方面，中聯重科建立了PLM企業云智庫，能夠協同來自亞洲、歐洲、美洲的近3000位工程師共同參與產品開發，提高了產品模塊化設計能力，使得產品設計能更快捷滿足用戶的個性化需求。

“智能制造”離不開信息系統的引入，圖2是一個基于工作流協作的制造業信息系統集成總體結構。

工作流協作管理平臺將智能制造系統、項目過程管理系統、企業系統有機的整合起來，并與企業協作制造云、大數據中心進行信息交互。智能制造系統是其中的核心部分，包括計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助工藝（CAPP）、計算機輔助設計（CAD）和工業機器人驅動等構建。項目與過程管理系統中包括客戶關系管理系統（CRM）、企業資源計劃（ERP）和供應鏈管理系統（SCM），其中的ERP系統是強調是“三分軟件、七分管理、十二分數據”，是企業計劃成敗的關鍵，必須通過工作流系統與大數據中心、云環境結合起來獲取豐富的資源數據。企業管理系統中包含了決策支持系統（DSS）、辦公自動化（OA）、財務管理系統（財務MIS）、人事管理系統（人事MIS）等，是企業事物處理的基本模塊。如何將這些信息系統有機的整合起來，避免出現“信息孤島”和業務處理的“各自為政”是系統集成的關鍵所在。

工作流技術是進入20世紀90年代以后計算機應用領域的一個新的研究熱點，按照國際工作流管理聯盟（WFMC）的定義，工作流是“業務過程的部分或全部在計算機應用環境下的自動化，使多個參與者之間按照某種預定義的規則傳遞文檔、信息或任務的過程自動進行，從而實現某個預期的業務目標，或是促進此目標的實現”，WfMC于1995年提出了工作流管理系統（WFMS）的層次模型為業務流程的自動化處理和系統集成給出參考標準，據此標準，圖3給出了制造業業務流程建模與信息系統集成的層次結構。

通過圖4中的建模層、平臺層、業務層、事物層和數據層將各信息系統、業務流程、數據等要素有機地整合起來，充分發揮流程的協作、共享信息資源來實現業務路程的自動化處理，有力地提升了信息系統引入的效能。

3 以工作流技術為基礎優化制造業業務流程

與傳統工業相比“互聯網+制造”制造業的業務架構發生了較大的變化，主要體現在企業的組織結構、經營管理、時空效能和決策模式等方面，表3給出了兩者的業務特點。

從組織結構上真正實現了企業的“扁平化管理”，這種管理結構有利于實現業務流程的優化和自動化實現。

業務流程是指為了實現某一事物而組合在一起的一組過程或活動，而工作流是一系列相互銜接、自動進行的業務活動或任務，在業務流程處理過程中，根據一組定義好的處理規則，可以把相關的信息（文檔、任務或業務）從一個參與者傳遞到另一個參與者。在制造業的信息系統中，一個業務流程將引起多個管理實例，表4中列出類常見的業務流程與信息系統的關系，為了增強工作流程的處理效率和協作能力，應對業務流程進行建模和優化。

圖4描述了業務流程的建模與實例化過程，工作流管理系統在實際應用中按以下三個步驟實施：工作流建模階段、工作流模型實例化階段和工作流執行階段。

1）工作流建模階段主要通過工作流建模工具完成業務流程的模型建立，將實際的業務操作流程轉為為計算機可模擬處理的工作流模型。

2）模型實例化階段主要通過工作流引擎完成具體業務流程的實例化，為具體業務流程辦理流轉提供工作流相關數據和工作流控制數據，并為業務流程的執行提供相應的資源。

3）工作流執行階段主要完成業務流程的執行，完成人機交互和系統內、外部應用構建的調用。

4 結語

“智能制造”環境下信息系統的引入應有利于業務流程的優化，提升業務執行的效率。以工作流技術為基礎對企業進行建模和信息系統集成可以達到優化流程的目的。湖南省制造業的發展應瞄準“一帶一路”建設沿途國家市場，采用“項目+設備+技術+管理+資金”的整體輸出模式來占領有力位置;對于歐美基礎設施建設（如公路、港口、機場、電力、鐵路與橋梁等）湖南工程機械應重組整合抱團取暖;隨著我過農業改革的深入，集約化的現代農業生產需要大量的農用機械，制造便于中部地區使用的高檔農用機械的方向值得規劃。

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