全面集成的数字化企业与整体解决方案

面向集成的数字化企业与整体解决方案*范玉顺清华大学自动化系，北京 100084摘要：如何采用信息技术提高制造企业的竞争力是一个得到广泛关注的研究问题。

在对未来企业特性进行了分析的基础上，提出了信息时代制造企业的综合发展框架和企业整体解决方案的实施步骤，并对企业信息化整体解决方案的主要内容进行了探讨。

研究结果表明，现代集成制造系统的理论和方法为制订企业整体解决方案提供了指导思想、实施方法和使能工具。

关键词：数字化企业、整体解决方案、现代集成制造系统、信息系统中图分类号：TP319,TH166引言挑战与机遇并存是信息时代制造企业共同面对的市场竞争形势。

信息技术的迅速发展促进了企业经营管理模式变革和制造技术的发展，促进了全球制造业的重组和分工，加剧了企业之间的价值，使企业从地区间的竞争扩大为全球范围内的竞争，使单个企业之间的竞争发展为供应链和企业群体之间的竞争，同时，信息技术又为制造业实施先进制造战略和提高竞争力提供了使能工具和平台，用信息技术改造和提升传统产业，增强企业的竞争力得到了越来越多企业的重视，用信息化带动工业化已经成为我国广大企业自觉的行动和追求的目标。

但是，必须清楚地看到，实施先进制造战略、用信息化带动工业化、用信息技术提高企业的竞争力并不是一件容易的事情，如果企业没有一个全局的观点和细致的市场分析定位、没有一个有市场前景的产品、采用的技术手段和实施方法不合适，还会存在着非常大的风险。

搞清楚先进制造战略、企业现状与发展方向、企业产品与经营过程、信息技术与信息系统实施方法之间的关系，在此基础上制定符合企业现状和发展需求的制造业企业综合发展框架和企业信息化整体解决方案的内涵，采用系统发展模式，有计划、有控制地逐步实施提高企业竞争力的各种先进制造战略和信息系统对于制造企业具有十分重要的指导意义。

本文首先给出了未来企业（全面集成的数字化企业）的主要特性，在此基础上，提出了信息时代制造企业的综合发展框架，并给出了企业整体解决方案的实施步骤，指出现代集成制造系统理论和方法是企业整体解决方案和信息化整体解决方案的指导思想，信息技术是企业发展的支持系统和使能工具，最后给出了企业信息化整体解决方案的主要内容。

* 863计划CIMS主题资助项目:2001AA415340。

Fouddation item: Project supported by the National High Technology R&D Program, China (Grant No. 2001AA415340)1．全面集成的数字化企业的主要特性全面集成的数字化企业（Totally Integrated Digital Enterprise-TIDE ）是企业发展的远景和追求，它是一个建立在集成化企业战略框架和先进的企业经营理念、管理方法、信息技术的基础上，能够不断改进和持续创新的企业。

全面集成的数字化企业的发展目标是通过全面采用先进的信息技术，实现设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化，并通过集成实现企业数字化；实现客户、企业和供应商的无缝的集成、实现人、技术、经营目标和管理方法的集成；实现企业不同产品线的均衡发展。

全面集成的数字化企业不仅为用户提供满足其当前需求的产品，更重要的是实现对产品全生命周期（从用户需求分析、产品设计、制造装配、维护服务到报废回收）的管理和服务。

全面集成企业还倡导一种全新的合作理念，将对供应链上每个环节的管理模式从单纯的合同契约管理变成共同发展伙伴的管理，伙伴之间充分实现知识共享、优势互补、利益共享和风险共担。

全面集成的数字化企业不仅被动地响应市场的变化，而且能够主动地抓住市场变化，通过采取技术上的改进来获取市场变化带来的商机。

全面集成的数字化企业通过集成企业的所有过程、规则、信息、资源、人员、技术，使企业成为具有协作性、学习型、虚拟化、敏捷化和精良型的企业。

协作性：在合作伙伴的业务过程之间建立相互连接，实现不同合作伙伴间共享信息和业务过程；每个合作伙伴都将精力集中在其核心能力上，并互补合作伙伴之间的能力；使赢得市场竞争成为所有伙伴的共同的目标；在合作伙伴之间创造一个“共赢”企业文化氛围。

学习型：知识已经成为企业最重要的资产。

学习和管理知识成为企业赢得未来市场竞争的最重要的能力。

学习型企业认为变化是不可避免的，它会利用企业的知识和能力抓住变化带来的商机去扩展其业务，持续的改进已经成为学习型企业的企业文化。

企业建模方法被用来评价变化的影响和理解不进行变化将对企业发展带来的影响，评价指标被用来客观地分析企业在变化前后的性能。

虚拟化：采用动态联盟的方法通过构建虚拟企业来完成产品的设计、制造和服务。

业务过程将跨越具体的物理企业的边界，在全球的范围内运作。

无缝集成成为构建虚拟企业的核心技术问题，为此，伙伴企业的业务与信息系统需要采用相容的部件、共同的业务标准、统一的数据接口，另外还要求伙伴企业之间在业务目标和决策规则上是可互操作的，从而可以使得伙伴企业能够以一致的方式共同响应市场的变化。

敏捷化：敏捷化的企业能够以最快的速度、最低的成本、最好的柔性调整其生产组织结构，以响应市场的变化。

为了建立敏捷化的企业，要求企业有很强的自适应能力，可以根据市场的变化迅速完成自我调整，可以迅速与合作者结成新的合作工序，迅速把新技术转化为市场需要的产品，要求企业的业务组件具有自治性、可重用性和鲁棒性。

可重用性包括业务过程的可快速重组、制造系统能够快速重构、业务单元能够快速扩展。

精良型：创造一个精良型企业意味着消除和最小化一切不增值的元素。

客户价值流是企业用来识别一个活动或者过程是否增值的依据，任何对满足客户的期望产品有直接贡献的活动和过程都是增值的，反之，则是不增值的。

全面集成的数字化企业应该具有良好的信息化水平，具体可以用设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化，企业数字化来进行衡量其信息化水平。

数字化设计：通过实现产品设计手段与设计过程的数字化和智能化，缩短产品开发周期，提高企业的产品创新能力 。

制造装备数字化：通过实现制造装备的数字化、自动化和精密化，提高产品的精度和加工装配的效率。

生产过程数字化：通过实现生产过程控制的数字化、自动化和智能化，提高企业生产过程自动化水平。

管理数字化：通过实现企业内外部管理的数字化和最优化，提高企业管理水平 。

企业数字化：在以上“四化”的基础上，通过集成形成数字化企业，实现全球化环境下企业内外部资源的集成和最佳利用，促进制造企业的业务过程、组织结构与产品结构的调整，提高企业的竞争能力。

2．信息时代制造企业的综合发展框架全面集成的数字化企业为信息时代制造企业的发展指明了方向，但是要构建全面集成的数字化企业是一个长期的过程，它需要在现有企业现状与技术基础上，在企业整体解决方案和实施途径战略指导思想下，逐步实施完善。

图1给出的信息时代制造企业的综合发展框架从宏观上指出了企业向未来企业进化的控制框架。

信息时代制造企业的综合发展框架包括指导思想、整体解决方案、企业进化、信息集成框架与集成平台四个组成部分。

顶层的CIMS 及其它先进制造模式、管理理念、数学工具等为企业进化和制订整体解决方案提供了指导思想和方法。

右下角的企业信息化整体解决方案集成框架和集成平台反映了信息技术为企业的发展提供使能工具和集成框架的支持，其有效的设计和实施是保证企业进化顺利进行的基础，也是保证企业的整体解决方案得到有效的执行的保障。

图1 信息时代制造企业的综合发展框架图的右边标明为传统企业、当今企业和未来企业的部分是企业沿着横坐标的进化过程，是企业的发展方向，它分别表示了产品从传统的独立设计、制造方式，发展到设计制造过程的集成，进而发展到未来的产品全生命周期的管理；企业的业务过程从传统的独立的部门级业务过程管理，发展到企业内部的业务过程集成，进而发展到跨企业的业务过程集成；企业的组织结构从传统的部门功能制组织结构，发展到扁平化的组织结构，进而发展成网络化的组织结构；制造资源从传统的制造资源的管理，发展到制造资源的优化配置，进而发展成为可重构的制造系统；企业也从单个企业的生产经营，发展成开展多个企业的协作，进而通过动态联盟形成虚拟企业；企业的信息系统的应用目标从实现数据集成，发展到实现信息集成，进而发展到未来的知识集成；企业的信息系统的应用范围从部门级的应用，发展到全企业范围内的集成应用，进而发展到沿着产品价值链的供应链的集成。

图左边是企业的整体解决方案，企业整体解决方案是一组不同的解决方案的综合，这些解决方案为企业的进化提供实施方法的指导，如产品设计开发的集成化产品开发工程方法就是指导产品管理向全生命管理方向进化的指导思想和方法，项目管理与经营过程重组方法为企业的业务过程管理和组织结构重构提供了指导思想和方法，敏捷制造与动态联盟为企业制造资源管理和虚拟企业的构成提供了指导思想和方法，企业信息化整体解决方案是指导企业信息系统设计实施和信息系统集成的指导思想和方法。

图2给出了在企业综合发展框架指导与控制下，企业整体解决方案的实施步骤。

①针对当前企业的现状和市场情况，进行市场分析，明确自己的市场定位，在此基础上形成企业的发展战略和应对市场竞争的策略，通过对自己业务能力的分析，确定自己的核心能力，通过对其他合作伙伴能力的分析，确定自己的战略合作伙伴；②制订产品发展计划，包括制订产品的发展战略、市场定位、产品的研制计划、项目管理机制与方法、合作伙伴之间产品研发任务分工、集成化产品开发团队的组织方式、协同产品开发计划和协调策略、产品质量标准和控制方法，尤其需要指出的是在企业同时存在多个产品线时，需要充分平衡不同产品对资源、组织、人员的需求，以求得企业所有产品的均衡发展。

图2 企业整体解决方案的实施步骤③对整个产品的研制生产过程进行深入的分析，按照产品的价值链对设计制造过程涉及的所有活动是否增值进行分析，为消除一切不增值的活动，实现精良生产奠定基础。

在过程分析中还要确定核心过程与辅助过程，对核心过程采用过程仿真方法进行优化分析，找出导致产品研制周期长、成本高的瓶颈环节，并在此基础上进行过程重组。

在合作产品的设计制造过程的规划中，由于合作伙伴的异地性，还需要制订与合作伙伴的设计制造过程的集成策略和集成方法，这个异地跨企业的过程集成需求是设计实施信息系统的依据。

④根据产品和过程规划，采用企业经营过程重组和组织管理学的方法，合理地设置企业的组织机构，并为组织机构配置相应的人员。

有关组织机构的配置原则上应该按照项目管理的方法，采用面向过程的方法实施动态的柔性组织配置，以提高企业对市场的响应速度。

⑤根据产品研制生产的需要和过程的规划，实现制造资源的优化配置与制造系统的重构是提高制造企业竞争力的有效手段之一。