制造企业价值导向的云制造ERP 研究

李 晓，刘正刚

(杭州电子科技大学管理学院，浙江 杭州 310018)

1 引言

云制造融合现有信息化制造技术和云计算、物联网、面向服务、高性能计算、智能科学技术等信息技术，将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成制造资源和制造能力池，并进行统一的、集中的智能化管理和经营，实现多方共赢、普适化和高效的共享和协同，通过网络和云制造服务平台为用户提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的制造全生命周期服务。云制造是网络化制造的一种新发展，是面向服务制造理念的具体体现［1-3］。

云制造需研究其服务平台与企业资源规划、客户关系管理(Customer Relationship Management，CRM)、供应链管理 (Supply Chain Management，SCM)、产品数据管理(Product Data Management，PDM)等异构系统的“即插即用”式集成，以便提供云端ERP、云端CRM、云端SCM、云端PDM服务。但当前利用公共ASP 服务平台展开的上述企业管理信息化研究，侧重于提高生产和管理的效率，缺乏深入的价值/效益思考。未来ERP 产业发展道路必须从(先进)技术导向的ERP 及时转变为价值导向的ERP，从出售先进系统集成解决方案转变为出售价值［4］。

ERP 系统不仅是制造企业最重要的管理信息系统，还是管理理论和管理思想的集成者。原针对大规模生产系统开发的ERP 系统，通过强化计划层与控制层衔接的准时制生产/精益制造模块和混合计划体系及混合业绩评价/考核体系来集成精益理论，通过新型运作导向的战略绩效评价系统和“瓶颈计划进度”等模块集成同步制造/约束理论，通过“高级计划与排产”等功能模块集成敏捷制造和供应链管理［5-7］。现有ERP 系统的集成效果不佳，其根源在于企业内生产逻辑和会计逻辑的集成难题，它使得物流管理与资金流管理未能有机集成，未能实现高效的价值/效益管理［8］。

ERP 系统的价值集成缺陷还原于依托平衡计分卡的商务智能系统。现有经理信息系统，尤其企业绩效管理系统与决策仪表盘，都围绕关键绩效指标体系展开并采用平衡计分卡［9］。然而，平衡计分卡有四大不足:①建立指标体系特别是非财务指标部分较困难，其根源在于指标数量过多且指标之间因果关系难以明确;②定量特性不好，其根源在于部分指标难以量化及各指标权重分配难以达到平衡目标;③实施成本大且实施难度大;④对供应链管理思考不足［10-11］。因此，现有ERP系统及其中商务智能系统仍不是价值导向ERP 的终极方案。

2 制造企业面向云制造的价值管理——企业产品服务系统管理

20 世纪末联合国环境规划署提出产品服务系统(Product Service System，PSS)理念，其关键思想是企业提供给消费者的是产品的功能或结果，用户可不拥有/购买物质形态产品，是“产品服务化”与“服务产品化”的融合［12-13］。李晓等将侧重企业与客户间交易环节及其资源节约/物质减量化的狭义PSS 扩展为侧重企业相关内、外各运作环节及其更高资源生产力的广义PSS［14］。制造业服务化包含投入服务化和业务服务化(即产出服务化)，后者从三阶段说、四阶段说(即产品、产品和附加服务、产品-服务包、基于产品的服务或功能)演变为产品—服务连续区理论［15］。广义PSS 不仅借助全面分类(即产品、产品导向的服务、使用导向的服务、结果导向的服务、整合解决方案)，实现与产出服务化之间的完整映射，而且借助更多环节(含供应环节)、更多模式的运作思考，联接投入服务化与产出服务化。

面向可持续发展的制造企业还需研究企业产品服务系统 (Enterprise Product Service System，EPSS)的管理:EPSS 管理是企业围绕PSS 核心构建的完整企业系统，其总目标是通过连续不断多个PSS 的协调发展和企业与外部利益相关群体的协同发展，实现企业自身的可持续发展并以此促进人类与自然环境的和谐发展。而企业的PSS/EPSS管理与云制造具有众多相同特性:①相同广义服务内涵:云制造实质将“软件即服务”拓展为“制造即服务”，这种广义服务不仅面向产品全生命周期，而且服务对象还扩展至企业;广义PSS 管理亦将相关全生命周期运作都作为服务，EPSS 管理通过内共生管理服务于企业整体。②相同资源节约核心议题:云制造目标是在低碳经济趋势下盘活社会制造资源存量、优化配置;广义PSS 进而EPSS 管理是聚焦资源生产力式的资源节约。③相同全面网络聚焦:“私有云”和“公有云”表明云制造既涉及集团内各企业和/或企业内各经营单位组成的网络关系，也涉及企业与外部利益相关组织所组成的网络关系;而考虑客户和供应商的PSS的跨企业网络，与“公有云”关联;企业EPSS 内的多PSS 网络，与“私有云”关联。④相同协同特色:协同是云制造“服务”特色之一，包括面向制造的多用户协同及大规模复杂制造任务的协同;探讨多个PSS 在企业内协调关系的EPSS 内共生研究，与企业内大规模复杂制造任务的协同紧密关联;涉及客户/供应商管理议题的EPSS 外共生研究［14，16］，与云制造的多用户协同紧密关联。⑤相同异构集成特色:异构集成是云制造“服务”特色之一;多个不同类型、不同运作管理模式PSS在企业内的集成，是异构集成;某PSS 内企业与客户和供应商间的业务集成，也是异构集成。⑥相同敏捷快速响应能力特色:云制造“服务”特色之一就是敏捷快速响应能力;EPSS 融合多层次从诞生经成熟至消亡战略生命周期思考，其目标也是实现对动态市场需求和环境的敏捷响应能力。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“服务”特色之一;而商业物种个体PSS 同样关注制造的全生命周期，且EPSS内、外共生研究将智慧从PSS 扩展至EPSS 这一人类独有的商业混合种。

3 制造业服务化导向ERP 基石——面向PSS 的ERP 子系统

注重企业(制造、服务)单元动态互动、自发聚集和自下而上协同的服务型制造［17］，促进(网络)分布式、智能式、自治式ERP 的兴起。该发展源自PDM 至PSS 拓展及其与ERP 融合。PDM技术不仅与ERP 计划功能相互渗透，而且向整体集成解决方案和全企业级方向发展［18］。此外，PDM 在融合全生命周期管理思想后又发展为产品生命周期管理 (Product Lifecycle Management，PLM)［19］。伴随制造/产品服务化，PLM 开始融合产品服务的管理，如产品服务的全生命周期管理系统是信息管理角度的PLM 系统和产品服务角度的PSS 系统的集成［20］。相对于ERP 主要涉及业务层和订单层而PLM 涉及订单层、计划层/产品(型号)系列层、产品族层和行业层，未来PLM 应延伸至业务层以便跟踪整个生命周期。鉴于服务的不可存储性和不可分离性，PSS 管理将强化业务层的处理;而鉴于对战略生命周期和可持续发展的关注，PSS 管理将强化行业层的业务。与格里夫斯的PLM、CRM 和SCM 分别聚焦产品、客户和供应商以及ERP 纵贯产品、客户、员工和供应商四大知识领域的认知不同，服务的不可分离性和即时性要求客户、员工和/或供应商的同时参与，故PSS 应与ERP 一样纵贯产品、客户、员工和供应商四大知识领域。伴随绿色设计/制造、逆向/绿色供应链等议题，CRM、ERP 和SCM 需从原部分职能领域(即工程阶段、生产阶段和销售与服务阶段)，扩展至含设计与开发阶段和回收阶段的全部职能领域，形成与处理全部职能领域的PLM 的有效对接，最终促进ERP/CRM/SCM 与PSS 融合。PLM 的信息建模发展为PSS 信息建模，需面向服务的CAD/CAPP/CAE/CAM、面向服务的架构SOA、云计算和物联网等各种先进信息技术的支撑，参见结合服务支撑技术的工业产品服务系统关键技术研究［21］。只有如此，PSS 建模才能贯穿所有信息粒度并涵盖所有职能领域和知识领域。事实上，当前侧重产品层次而非企业层次运作的ERP 非常盛行。约束理论相关ERP 在计划时将产品结构BOM 和工艺路线的信息集成为一个文件。基于广义PSS 内涵，工艺路线描述与BOM 配套的内部服务。BOM 应扩展为产品服务结构，以便ERP 计划时除考虑工艺路线所示内部服务外，还考虑与客户或供应商的外部服务互动［22］。这不仅发展了约束理论相关ERP 软件的物流与服务集成思考，而且为PSS 层次的ERP 子系统提供凝聚服务化的可持续发展思考。

PSS 层次的ERP 需要借助战略生命周期思考来形成分布式、智能式、自治式ERP 组件。鉴于云制造和EPSS 管理相同的异构集成特色，对于企业内不同类型、不同运作管理模式的PSS，企业层次的ERP 系统内应具有不同版本的PSS 层次ERP 子系统，此时可参照易飞ERP 软件中针对不同管理模式设置并套用不同管理单别的管理思路。按照战略生命周期思想，PSS 运作在初生/成长、成熟、衰退等不同战略生命阶段应分别套用大规模定制/大规模生产、精益制造、同步制造、敏捷制造、制造服务化等不同制造管理模式。在企业ERP 中将不同管理模式做成类似单别性质模板的不同主流程模板，可让管理者根据PSS 战略生命周期等选用恰当的制造管理模式，发展为更具智能自治的分布式PSS 层次的ERP 子系统。

4 制造企业价值导向的云制造ERP——面向EPSS 管理的ERP

借鉴PLM 支撑的企业信息子模型，PSS 层次的企业组织结构信息子模型(纵向切面)并列起来，才能形成企业的完整结构信息模型。图1 所示为衔接PSS 与EPSS 层次的ERP 体系，图中下面部分是PSS 层次ERP 子系统的特征描述，它体现了上节PSS 层次ERP 子系统对原产品层次ERP 子系统的三大发展;上面部分指明EPSS 层次的ERP 需考虑企业层约束和基于多个/多种PSS 连续发展的可持续发展。只有这样才能将已集成内部服务的约束理论相关ERP 软件，发展为充分考虑PSS 并且能够同时给出可执行战术计划和面向可持续发展战略方案的企业层次ERP 软件。如此兼具约束视角(保证计划实际可行性)与可持续发展战略视角的EPSS 层次的ERP，才能实现将ERP 计划扩展至行业层，从而提升ERP 管理可持续发展战略问题的能力。面向EPSS 的ERP 体系框架是一个有机整体，其中如何将PSS 层次ERP 子系统合理融入EPSS 层次ERP，需要具有更高级商务智能的决策支持系统研究。

图1 衔接产品服务系统PSS 与企业产品服务系统EPSS 层次的ERP 体系

为了解决企业内生产逻辑和会计逻辑的集成难题，制造企业价值导向ERP 需要有机集成企业战略绩效评价系统与战术层的运作管理，这种集成需要发展包含商务智能系统在内的更全面的决策支持系统。基于严谨隐喻生命系统/生态系统中通用能量(流)模型的商业系统中供需双向通用货币价值(流)模型，李晓研究有机集成的跨供需链的企业战略绩效评价系统和EPSS 内、外共生管理。跨供需链的企业战略绩效评价系统以商业之海中企业之船形式呈现，该企业之船的平衡希望借鉴物理学平衡知识来解决反映企业经营最终结果的财务指标的后视问题。企业之船的驾驶舱通过观察企业内外各核心利益相关群体的财务指标对企业之船平衡的影响，实现财务指标的前瞻与预测性，故该驾驶舱实质是类似决策仪表盘的商务智能系统，而借鉴物理平衡的财务平衡研究需进一步开发相应决策支持系统。该企业之船立足于两大支点:企业与顾客群的竞合支点和企业与供应商群的竞合支点。这两类支点的竞合涉及各PSS 中企业与客户及企业与供应商之间的价值定量分配(即EPSS 外共生议题)。企业之船的整体平衡还涉及各PSS 之间的价值竞争与共生 (即EPSS 内共生议题)。EPSS 内共生定量研究所依托的约束理论/约束模型和描述竞争与共生的Lotka-Volterra 定量模型［23］，都属于极其复杂的优化难题，需要深入的决策支持系统研究。EPSS 外共生的定量研究需要在对各个客户和供应商仔细评价基础上做好货币价值的分配，这种多方利益博弈也迫切需要决策支持系统的支持。EPSS 内外共生集成案例研究指出价值视角的系统复杂性研究(含PSS 层次和EPSS 层次)有机衔接EPSS 内外共生研究，是分析制造服务一体化和服务专业化矛盾策略的关键。因此，有机衔接EPSS 内外共生的价值视角层次系统复杂性和PSS 层次系统复杂性的关联研究，同样需要决策支持系统方面更深入的研究。以上商务智能系统/决策支持系统的集成，构成制造企业价值导向ERP 的决策支持系统内核。

基于云制造最为关键的供需多对多同时匹配的管理特征，制造企业价值导向ERP 的决策支持系统内核，进一步集成供应视角和需求视角中货币价值流、物流、服务流的管理系统、利益相关者关系管理系统等外围系统和PSS 层次的ERP 系统(见图2)。有机集成的企业战略绩效评价系统与战术性运作管理，紧密关联货币价值流管理与物流/服务流的非货币价值流管理。以PSS 层次ERP 内核为神经中枢、以各种职能子系统为支撑骨架、以EPSS 决策支持系统为企业大脑，才能既缩减ERP 规模，又强化对客户/供应商的“一对一”云模式管理能力，从而以此面向EPSS 管理的ERP 真正构建制造企业价值导向的云制造ERP。

图2 制造企业价值导向的云制造ERP 完整体系

5 启示与建议

鉴于“公有云”建设离不开企业“私有云”的基础建设，大企业(集团)背负推进全面云制造的重大历史使命。大制造企业(集团)，尤其CIMS 示范企业，若需早日投入面向EPSS 的ERP这一制造企业价值导向的云制造ERP 的研究和实践，应注重以下几点:

(1)对面向PSS 的ERP 子系统进行良好集成设计与封装。一个大制造企业(集团)的“私有云”制造系统可能是大规模生产系统、精益制造系统、同步制造系统、敏捷制造系统等众多系统的全部或部分组成的异构集成系统。ERP 模块的可管理、可组装曾被认为是云计算ERP 技术成败的关键。然而，从价值视角来看，源自PDM/PLM的PSS 才是企业内部一个严谨且相对完整、独立的价值管理对象，面向PSS 的ERP 子系统这一制造业服务化导向ERP 基石，才是实现可管理、可组装的最关键的云制造ERP 模块。现有面向大规模生产、精益制造、同步制造、敏捷制造或制造服务化等不同制造管理模式的ERP 模块，是云制造相关面向PSS 的ERP 子系统的丰富来源。大企业内各种行业ERP 也是面向PSS 的ERP 子系统的丰富来源。CIMS 示范企业需要对这些面向PSS 的ERP 子系统进行适当改进以达成良好的内部集成设计与封装，保留清晰、简洁的接口以便实现云制造ERP 模块的相互衔接。

(2)围绕系统结构复杂性动态优化展开EPSS决策支持系统内核的研究。大制造企业(集团)中各种制造管理模式的有机融合应更多侧重在EPSS 层次进行战略生命周期的动态演化思考，这意味着将大规模生产与准时制生产/精益制造和同步制造等的相互协调结合难题(亦推拉混合控制策略问题)，更多地从PSS 层面上移至EPSS 企业层面。面向PSS 的ERP 组装成面向EPSS 的ERP时，其企业管理是否成功(亦各种制造管理模式的协调是否成功)关键在于对企业多层次系统复杂性的动态管理是否成功。该系统复杂性管理不仅涉及PSS 和EPSS 的静态复杂性/结构复杂性，而且涉及PSS 和EPSS 的动态复杂性/运作复杂性。两者都与PSS 的战略生命周期与战术全生命周期的集成演化、EPSS 内共生、外共生及其两者共生集成紧密关联。因此，依托系统结构复杂性动态优化的EPSS 决策支持系统内核，是大制造企业(集团)云制造ERP 研究的重中之重，是解决“生产逻辑和会计逻辑在企业内整合管理难题”的关键所在，也是构建制造企业真正价值导向云制造ERP 的关键所在。

(3)配合ERP 软件供应商，做好企业之船商务智能系统和外围各类信息管理系统的研究与应用。基于供需双向通用货币价值(流)模型中通用货币价值(流)指标的企业之船的商务智能系统，具有较好的通用性，并是验证本ERP 方案能否最终解决生产逻辑和会计逻辑在企业内整合管理难题的关键所在。外围各类较传统管理信息系统也具有良好通用性。大制造企业(集团)需要配合ERP 软件供应商做好这类通用信息管理系统/商务智能系统的开发、应用与验证，以便最终发展完整的制造企业价值导向的云制造ERP体系。

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