中小型制造企業(yè)的工業(yè)軟件選型方法

傅利玉,胡進(jìn)偉,許可嘉

(1.廣東中認(rèn)華南檢測(cè)技術(shù)有限公司,廣東 中山 528427;2.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心,北京 100073)

0 引言

當(dāng)前,數(shù)字化和智能化是制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要趨勢(shì),其實(shí)質(zhì)在于將生產(chǎn)制造全過(guò)程產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)利用起來(lái),使其成為新的生產(chǎn)要素,輔助運(yùn)營(yíng)決策,衍生新的服務(wù)模式和商業(yè)模式[1]。作為我國(guó)企業(yè)中數(shù)量占比最大的群體,中小企業(yè)的數(shù)字化信息化改造與我國(guó)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展密不可分。工業(yè)軟件作為企業(yè)信息流的載體,可起到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)管理的重要作用[2]。通過(guò)部署工業(yè)軟件,中小企業(yè)可以全面提升自身以及產(chǎn)業(yè)鏈整體的競(jìng)爭(zhēng)力[3]。

然而,相當(dāng)一部分中小企業(yè)的信息化水平仍處在較低層次[4]。面對(duì)品類(lèi)繁多、功能精細(xì)的工業(yè)軟件,不少企業(yè)出現(xiàn)了“不想選”“不會(huì)選”“不敢選”的難題。如何指導(dǎo)中小型制造企業(yè)順利實(shí)施工業(yè)軟件選型,已成為一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。

1 工業(yè)軟件的分類(lèi)

工業(yè)軟件的定義是指應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi),提高企業(yè)的研發(fā)能力、生產(chǎn)效率、運(yùn)營(yíng)能力、裝備性能的軟件。按照其在生產(chǎn)制造過(guò)程中發(fā)揮效用的環(huán)節(jié),工業(yè)軟件可分為研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)、生產(chǎn)制造類(lèi)、經(jīng)營(yíng)管理類(lèi)、運(yùn)維服務(wù)類(lèi)4種類(lèi)型[5-6]。

1.1 研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)

研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)工業(yè)軟件包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design,CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering,CAE)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(Computer Aided Process Planning,CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)、產(chǎn)品全生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)等:CAD的功能是以計(jì)算機(jī)及顯示器代替紙質(zhì)繪圖工具,輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,輸出幾何實(shí)體建模、三維圖形、工程圖紙等;CAE是對(duì)產(chǎn)品的外形和物理性能進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的工業(yè)軟件,可根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改幾何實(shí)體模型,設(shè)計(jì)出符合性能和經(jīng)濟(jì)性要求的最優(yōu)化產(chǎn)品;CAPP用于工藝設(shè)計(jì),其功能包括工藝方案設(shè)計(jì)、工藝路線(xiàn)制訂、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝定額編制等。通過(guò)與制造執(zhí)行系統(tǒng)集成可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序下發(fā)和工藝參數(shù)優(yōu)化;CAM用于創(chuàng)建零件制造的數(shù)控設(shè)備代碼,可根據(jù)加工路徑以及工裝設(shè)備完成產(chǎn)品生產(chǎn)制造所需的工藝設(shè)計(jì)、NC編程、機(jī)器人編程等工作并實(shí)施生產(chǎn);PLM用于管理產(chǎn)品從需求、設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、維護(hù)到淘汰報(bào)廢的全部數(shù)據(jù),通過(guò)集成與產(chǎn)品相關(guān)的人力資源、流程、應(yīng)用系統(tǒng)和信息,PLM可支持產(chǎn)品全生命周期的信息創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應(yīng)用。

1.2 生產(chǎn)制造類(lèi)

生產(chǎn)制造類(lèi)工業(yè)軟件包括分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System,MES)、高級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃與排期(Advanced Planning and Scheduling,APS)、質(zhì)量管理系統(tǒng)(Quality Management Software,QMS)等:DCS是由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的儀表控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的分布式控制,提高生產(chǎn)效率、降低能耗、保證產(chǎn)品質(zhì)量,確保生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠;SCADA是以計(jì)算機(jī)為中心,通過(guò)分散的控制點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行追蹤監(jiān)視的控制系統(tǒng),主要功能是監(jiān)控、預(yù)警、調(diào)度和控制;MES是面向制造企業(yè)車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng),負(fù)責(zé)承接企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃,根據(jù)制造工藝和設(shè)備狀況進(jìn)行科學(xué)排產(chǎn),支持生產(chǎn)追溯、質(zhì)量信息管理、生產(chǎn)報(bào)工、設(shè)備數(shù)據(jù)采集等功能;APS的功能是基于物料清單、工藝規(guī)劃、實(shí)際工時(shí)和設(shè)備產(chǎn)能等約束條件,根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)劃和排程,能夠顯著提升設(shè)備稼動(dòng)率和生產(chǎn)效率;QMS是對(duì)企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量相關(guān)流程及數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng),應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期,涵蓋研發(fā)質(zhì)量、供應(yīng)商質(zhì)量、制造過(guò)程質(zhì)量、售后質(zhì)量、體系審核、糾正預(yù)防管理等全流程質(zhì)量管理活動(dòng)。

1.3 經(jīng)營(yíng)管理類(lèi)

經(jīng)營(yíng)管理類(lèi)工業(yè)軟件包括企業(yè)資源計(jì)劃(Enterprise Resource Planning,ERP)、設(shè)備管理系統(tǒng)(Equipment Management System,EMS)、供應(yīng)鏈管理(Supply Chain Management,SCM)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(Warehouse Management System,WMS)、供應(yīng)商關(guān)系管理(Supplier Relationship Management,SRM)等:ERP用于管控企業(yè)的產(chǎn)、供、銷(xiāo)、人、財(cái)、物等資源,其功能是基于制造BOM、庫(kù)存、設(shè)備產(chǎn)能、采購(gòu)提前期、生產(chǎn)提前期等因素,來(lái)準(zhǔn)確地安排生產(chǎn)和采購(gòu)計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)及時(shí)采購(gòu)、及時(shí)生產(chǎn)、按時(shí)交貨,降低庫(kù)存和資金占用;EMS用于管理生產(chǎn)設(shè)備從檔案、安裝、維護(hù)到設(shè)備保養(yǎng)、使用記錄、調(diào)度的多維度狀況,其核心功能包括設(shè)備管理、故障報(bào)修、設(shè)備維保、備件管理、預(yù)警體系、智慧報(bào)表、維保知識(shí)庫(kù)等;SCM系統(tǒng)管理企業(yè)從原材料采購(gòu)到產(chǎn)品交付的整個(gè)供應(yīng)鏈流程,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的可視化、協(xié)同和優(yōu)化,其功能包括供應(yīng)商管理、物流管理、庫(kù)存管理、訂單管理等;WMS用于管理產(chǎn)品的入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存調(diào)撥等各項(xiàng)業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批次整理、庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)、質(zhì)檢的一體化管理,確保庫(kù)存的準(zhǔn)確性和可靠性;SRM系統(tǒng)將采購(gòu)管理與供應(yīng)商管理、價(jià)格協(xié)同管理、合同管理、庫(kù)存管理及財(cái)務(wù)管理等業(yè)務(wù)模塊深度融合,能夠優(yōu)化管理、降低成本、提升企業(yè)整體供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)力。

1.4 運(yùn)維服務(wù)類(lèi)

運(yùn)維服務(wù)類(lèi)工業(yè)軟件包括在產(chǎn)品服務(wù)和客戶(hù)服務(wù)過(guò)程中用到的軟件,主要包括客戶(hù)關(guān)系管理系統(tǒng)(Customer Relationship Management System,CRM)。CRM是實(shí)現(xiàn)客戶(hù)信息收集、管理、分析和利用的信息系統(tǒng)。以客戶(hù)數(shù)據(jù)的管理為核心,記錄企業(yè)在市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和銷(xiāo)售過(guò)程中和客戶(hù)發(fā)生的各種交互行為以及各類(lèi)有關(guān)活動(dòng)的狀態(tài),提供各類(lèi)數(shù)據(jù)模型,為后期的分析和決策提供支持。CRM的功能一般包括客戶(hù)管理、營(yíng)銷(xiāo)管理、銷(xiāo)售管理、客戶(hù)服務(wù)等。

2 中小型制造企業(yè)的特征

中小企業(yè)是我國(guó)企業(yè)的重要組成部分。根據(jù)工業(yè)和信息化部公布的數(shù)據(jù),在我國(guó)現(xiàn)有4000多萬(wàn)家企業(yè)中,95%以上是中小企業(yè)[7],數(shù)量上占比最大。這些中小企業(yè)在規(guī)模、活動(dòng)、基礎(chǔ)上均存在區(qū)別,影響工業(yè)軟件的選型依據(jù)。

2.1 規(guī)模特征

企業(yè)的規(guī)模和體量直接決定了其在技術(shù)改造環(huán)節(jié)的投入總額,不同規(guī)模企業(yè)每年在工業(yè)軟件上的投入呈現(xiàn)出顯著差異[8]。大型企業(yè)在1000萬(wàn)～5000萬(wàn)元左右,中型企業(yè)在100萬(wàn)～500萬(wàn)元左右,小微型企業(yè)投入金額在100萬(wàn)元左右。資金欠缺和成本過(guò)高是制約中小企業(yè)推廣應(yīng)用工業(yè)軟件的重要原因,工業(yè)軟件的推廣應(yīng)用包括軟件購(gòu)買(mǎi)、軟件維護(hù)以及員工專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)等。

此外,中小企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)不具備規(guī)模效應(yīng),導(dǎo)致工業(yè)軟件的投入產(chǎn)出比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及大型企業(yè),影響了中小企業(yè)應(yīng)用工業(yè)軟件的意愿。

2.2 活動(dòng)特征

受限于發(fā)展階段、知識(shí)儲(chǔ)備、戰(zhàn)略規(guī)劃等問(wèn)題,中小企業(yè)普遍對(duì)信息化和數(shù)字化的認(rèn)知不足,對(duì)工業(yè)軟件選型的依據(jù)和方法了解較少[9]。

此外,不同類(lèi)型的中小型制造業(yè)企業(yè)對(duì)工業(yè)軟件的認(rèn)知和需求程度存在差異。這種差異來(lái)自企業(yè)的所在區(qū)域、產(chǎn)業(yè)類(lèi)型、發(fā)展階段、供應(yīng)鏈水平等多種要素,導(dǎo)致中小企業(yè)的工業(yè)軟件部署步驟沒(méi)有統(tǒng)一的路徑,只能按需規(guī)劃,一企一策,無(wú)形中加大了企業(yè)選取工業(yè)軟件的困難。

2.3 數(shù)字化基礎(chǔ)特征

部分中小企業(yè)受資金和技術(shù)的限制,數(shù)字化基礎(chǔ)薄弱,信息化水平多停留在文字處理、財(cái)務(wù)管理等辦公系統(tǒng)自動(dòng)化及人力資源管理階段,在制造工序數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)流通和數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面存在技術(shù)短板,抑制了工業(yè)軟件使用需求[10]。由于長(zhǎng)期使用線(xiàn)下的流程化管理,企業(yè)員工對(duì)既往的工作形式產(chǎn)生了慣性,往往會(huì)拒絕或較少使用后續(xù)部署的工業(yè)軟件,拖慢信息化、數(shù)字化的進(jìn)程。

3 選型建議

根據(jù)上述分析,中小型制造業(yè)企業(yè)的規(guī)模、活動(dòng)、數(shù)字化基礎(chǔ)存在差異,對(duì)信息化和工業(yè)軟件選型的認(rèn)識(shí)存在不足。應(yīng)當(dāng)按照其所屬行業(yè)、資金壓力、發(fā)展痛點(diǎn)難點(diǎn)等具體情況擬定工業(yè)軟件部署方案。

3.1 按照行業(yè)選型

制造企業(yè)可大致分為離散型行業(yè)和流程型行業(yè)2種類(lèi)型。離散型中小企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注核心生產(chǎn)環(huán)節(jié),選擇適合提升局部效能的工業(yè)軟件。如對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)快捷性有要求的企業(yè),可部署CAD、CAE提升設(shè)計(jì)效率,降低重復(fù)工作;對(duì)生產(chǎn)批次顆粒度有要求的企業(yè),可部署APS提高排產(chǎn)的靈活性,實(shí)現(xiàn)小批量定制;對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量和良品率有嚴(yán)格要求的企業(yè),可部署QMS,分析質(zhì)量數(shù)據(jù)以改進(jìn)工藝。流程型中小企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)全流程,選擇可提高整體協(xié)作效率的工業(yè)軟件,如生產(chǎn)工藝繁多,在批次之間需不斷更改生產(chǎn)參數(shù)的企業(yè),可部署CAPP,形成工藝參數(shù)庫(kù),降低工藝重復(fù)設(shè)計(jì),提高換產(chǎn)時(shí)的效率;環(huán)節(jié)冗長(zhǎng)設(shè)備多,生產(chǎn)難以監(jiān)控的企業(yè)可考慮部署SCADA和DCS,構(gòu)建生產(chǎn)全過(guò)程設(shè)備的工控網(wǎng),細(xì)化管理,降低事故發(fā)生率。

3.2 按照成本選型

中小企業(yè)用于技術(shù)改造的資金有限,選擇工業(yè)軟件必定要考慮其成本問(wèn)題。而工業(yè)軟件產(chǎn)品的價(jià)格高低與其標(biāo)準(zhǔn)化程度密切相關(guān)。如CAD、CAE等研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)產(chǎn)品具有較高的標(biāo)準(zhǔn)化程度,世界范圍內(nèi)也已形成若干穩(wěn)定的大型廠(chǎng)商和成熟的生態(tài)圈,這類(lèi)軟件的收益/成本比一般較高。MES、APS等生產(chǎn)制造類(lèi)產(chǎn)品需要根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行修改,其個(gè)性化特征明顯,難以形成通用的版本,購(gòu)買(mǎi)這類(lèi)產(chǎn)品的收益/成本比相對(duì)較低。

中小型制造業(yè)企業(yè)制定信息化改造路線(xiàn)時(shí),應(yīng)當(dāng)遵循先標(biāo)準(zhǔn)化、后個(gè)性化的路徑,使資金的使用達(dá)到最佳效益。

3.3 按照痛點(diǎn)選型

企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程不同導(dǎo)致其面臨的痛點(diǎn)不同。部分企業(yè)渴望加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制,這類(lèi)企業(yè)可部署MES,打通企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備之間的間隔;部分企業(yè)的信息傳遞仍依靠紙質(zhì)載體,嚴(yán)重影響管理效率,可考慮部署ERP,整合各個(gè)部門(mén)的管理流和信息流,實(shí)現(xiàn)精確化管理。對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)成本占比較大的企業(yè),可部署WMS,降低庫(kù)存損耗,優(yōu)化出入庫(kù)方案;對(duì)于客戶(hù)數(shù)量多,市場(chǎng)渠道為關(guān)鍵要素的企業(yè),可部署CRM,強(qiáng)化客戶(hù)管理,提高響應(yīng)速度;對(duì)于重資產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)設(shè)備在固定資產(chǎn)中的占比較高,可部署EMS優(yōu)化設(shè)備管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和工裝損耗,降低設(shè)備折舊速度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,中小型制造業(yè)企業(yè)由于自身的規(guī)模和發(fā)展階段,在實(shí)施技術(shù)改造時(shí)天然具有資金投入不足、技術(shù)認(rèn)知不夠、信息基礎(chǔ)薄弱等缺點(diǎn),應(yīng)充分考慮自身特點(diǎn),按需進(jìn)行軟件選型,以資金投入產(chǎn)出比最大化作為購(gòu)置工業(yè)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。

此外,軟件廠(chǎng)商的特征也應(yīng)當(dāng)納入工業(yè)軟件選型的參考要點(diǎn)。企業(yè)選定軟件類(lèi)型后,還需根據(jù)廠(chǎng)商實(shí)力、本地化服務(wù)能力、供應(yīng)商重視程度、顧問(wèn)能力、產(chǎn)品成熟度、產(chǎn)品功能與企業(yè)需求的匹配度、同行業(yè)實(shí)施情況等幾項(xiàng)原則對(duì)工業(yè)軟件廠(chǎng)商進(jìn)行評(píng)估,確保購(gòu)買(mǎi)、部署、培訓(xùn)、維護(hù)、升級(jí)等環(huán)節(jié)的可靠性,保障技改的順利推進(jìn)。