企业信息化及分布式数据库技术发展

企业信息化建设是指通过计算机技术的部署来提高企业的生产运营效率，降低运营风险和成本，保证产品/服务质量，从而提高企业的整体管理水平和持续经营能力。

企业通过专设信息机构、信息主管，配备适应现代企业管理运营要求的自动化、智能化、高技术硬件、软件等设备，建立包括网络、数据库和各类信息管理系统在内的工作平台，提高企业经营管理的效率。

这里我们主要聚焦制造型企业，因为制造业是国家发展的基础。制造业的发展经历了多个阶段，即大家通常说的第一代、第二代和第三代工业革命，目前已进入第四代。

回顾历史，企业的信息化已经历了长久的发展阶段。ERP、MES和PLC等信息系统已在很多企业实施。我们从企业的不同级别讨论企业信息化。

1.公司级ERP

ERP（enterprise resource planning，企业资源计划）由美国Gartner Group公司于1990年提出。企业资源计划来源于MRPⅡ（企业制造资源计划）。MRPⅡ是manufacturing resources planning（第二代制造资源计划）的缩写，它是对制造业企业的生产资源进行有效计划的一整套生产经营管理计划体系，是一种计划主导型的管理模式。MRPⅡ是闭环MRP的直接延伸和扩充，是在全面继承MRP和闭环MRP的基础上，纳入企业宏观决策的经营规划、销售/分销、采购、制造、财务、成本、模拟功能和适应国际化业务需要的多语言、多币制、多税务以及计算机辅助设计（CAD）技术接口等功能，从而形成的一个全面的生产管理集成化系统。

MRPⅡ除已具有的生产资源计划、制造、财务、销售、采购等功能外，ERP还具有质量管理、实验室管理、业务流程管理、产品数据管理、存货和分销及运输管理、人力资源管理和定期报告系统等功能。目前，我国ERP所代表的含义已经被扩大，用于企业的各类软件，已经统统被纳入ERP的范畴。它跳出了传统企业边界，已经从供应链范围去优化企业的资源，是基于网络经济时代的新一代信息系统。它的主要功能是改善企业业务流程以提高企业的核心竞争力。

可以说，ERP系统是工业信息系统的核心，是其业务的基础骨干。

ERP是一个面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统。ERP也是一个以管理会计为核心，可以提供跨地区、跨部门甚至跨公司整合实时信息的企业管理软件，是一个针对物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件。

ERP的提出与计算机技术的高度发展是分不开的，用户对系统有更大的主动性，作为计算机辅助管理所涉及的功能已远远超过MRPⅡ的范围。ERP的功能除了包括MRPⅡ（制造、供销、财务）外，还包括多工厂管理、质量管理、实验室管理、设备维修管理、仓库管理、运输管理、过程控制接口、数据采集接口、电子通信、电子邮件、法规与标准、项目管理、金融投资管理、市场信息管理，等等。它将重新定义各项业务及其相互关系，在管理和组织上采取更加灵活的方式，对供应链上供需关系的变动（包括法规、标准和技术发展造成的变动），同步、敏捷、实时地做出响应；在掌握准确、及时、完整信息的基础上，作出正确的决策，能动地采取措施。

ERP聚焦于企业的管理。从历史上看，信息技术在企业管理学上的应用可分为如下发展阶段。

（1）MIS（management information system）阶段。

这种企业的信息管理系统主要是记录大量原始数据，支持查询、汇总等方面的工作。

（2）MRP（material require planning）阶段。

这时的企业信息管理系统对产品构成进行管理，借助计算机的运算能力及系统对客户的订单，在库物料、产品构成的管理能力，实现依据客户订单，按照产品结构清单展开并计算物料需求计划。实现减少库存，优化库存的管理目标。

（3）MRPⅡ（manufacture resource planning）阶段。

在MRP管理系统的基础上，系统增加了对企业生产中心、加工工时、生产能力等方面的管理，以实现计算机进行生产排程的功能，同时也将财务的功能包括进来，在企业中形成以计算机为核心的闭环管理系统，这种管理系统已能动态监察到产、供、销的全部生产过程。

（4）ERP（enterprise resource planning）阶段。

进入ERP阶段后，以计算机为核心的企业级的管理系统更为成熟，系统增加了包括财务预测、生产能力、调整资源调度等方面的功能。配合企业实现JIT管理全面、质量管理和生产资源调度管理及辅助决策的功能。成为企业进行生产管理及决策的平台工具。

（5）Internet时代的ERP。

Internet技术的成熟为企业信息管理系统增加与客户或供应商实现信息共享和直接的数据交换的能力，从而强化了企业间的联系，形成共同发展的生存链，体现企业为达到生存竞争的供应链管理思想。ERP系统相应实现这方面的功能，使决策者及业务部门实现跨企业的联合作战。

概括地说，ERP系统包括以下主要功能：供应链管理、销售与市场、分销、客户服务、财务管理、制造管理、库存管理、工厂与设备维护、人力资源、报表、工作流服务和企业信息系统等。此外，还包括金融投资管理、质量管理、运输管理、项目管理、法规与标准和过程控制等补充功能。

ERP将企业所有资源进行整合集成管理，简单来说是将企业的三大流：物流，资金流，信息流进行全面一体化管理的管理信息系统。它的功能模块已不同于以往的MRP或MRPⅡ的模块，它不仅可用于生产企业的管理，而且在许多其他类型的企业如一些非生产，公益事业的企业也可导入ERP系统进行资源计划和管理。

在企业中，一般的管理主要包括三方面的内容：生产控制（计划、制造）、物流管理（分销、采购、库存管理）和财务管理（会计核算、财务管理）。这三大系统本身就是集成体，它们互相之间有相应的接口，能够很好地整合在一起来对企业进行管理。另外，要特别一提的是，随着企业对人力资源管理重视的加强，已经有越来越多的ERP厂商将人力资源管理纳入了ERP系统的一个重要组成部分。

2.工厂级MES

MES（manufacturing execution system，制造企业生产过程执行系统）是一套面向制造企业工厂/车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。从企业角度看，MES比ERP更接近生产过程。

MES是美国AMR公司（Advanced Manufacturing Research，Inc.）于20世纪90年代初提出的，旨在加强MRP的执行功能，将MRP同车间作业现场控制通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

MRPⅡ的执行层包括车间作业和采购作业，MES则侧重于车间作业计划的执行，充实了软件在车间控制和车间调度方面的功能，以适应车间现场环境多变情况下的需求。制造执行系统是一个用来跟踪生产进度、库存情况、工作进度和其他进出车间的与操作管理相关的信息流软件系统。

MES是企业CIMS（计算机集成制造系统）信息集成的纽带，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段，是迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。MES适用于不同行业（如家电、汽车、半导体、通信、IT、医药等），能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。

作为生产形态变革的产物，MES起源大多源自工厂的内部需求。MES是制造企业执行与控制管理系统，由于制造过程及过程控制对象的复杂性和专有性，使得MES形态的差异比较大，应用模式也可能完全不同，这些因素客观上造成了MES产品与服务市场的多样性。

MES是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应，并用当前的准确数据对工厂进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还可通过双向的直接通信在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

传统的MES（traditional MES，T-MES）大致可分为两大类：^[1]专用的MES（point MES）。它主要针对某个特定的领域问题而开发的系统，如车间维护、生产监控、有限能力调度或SCADA①等；②集成的MES（integrated MES）。这类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，如今已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，在功能上它已实现与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。

虽然专用的MES能够为某一特定环境提供最好的性能，却难以与其他应用集成。集成的MES比专用的MES迈进了一大步，具备的优点如单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型等，但其整个系统重构性能弱，很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。

MES的主要功能包括以下几方面。

●详细工序作业计划。

●生产调度。

●车间文档管理。

●数据采集。

●人力资源管理。

●质量管理。

●工艺过程管理。

●设备维修管理。(www.chuimin.cn)

●产品跟踪。

●业绩分析等。

MES可以实现如下功能。

●现场管理细度化：可以由按天变为按分钟/秒计。

●现场数据采集：可以由人工录入变为自动采集、快速准确采集。

●电子看板管理：可以由人工统计发布变为自动采集、自动发布。

●仓库物料存放：可以将模糊、杂散状态变为透明、规整状态。

●生产任务分配：可以将人工变为自动分配、产能平衡。

●仓库管理：可以将人工、数据滞后变为系统指导、及时、准确。

●责任追溯：将困难、模糊变为清晰、正确。

●绩效统计评估：可以将靠残缺数据估计变为凭准确数据分析。

●统计分析：可以按不同的时间/机种/生产线等从多角度进行分析对比。

●综合分析：可以按不同的需求综合分析不同的数据。

从企业看，应用MES，可监控从原材料进厂到产品入库的全部生产过程，记录生产过程所使用的材料、设备，产品检测的数据和结果，以及产品在每道工序上生产的时间、需要的人员等信息。这些信息经过MES加以分析，就能通过系统报表实时呈现出生产现场的生产进度、目标达成状况、产品品质状况，以及人、机、料的利用状况，这样让整个生产现场完全透明化。企业的管理人员，无论处何地，只要通过Internet就能将生产现场的状况看得清清楚楚。身在总部的管理者，也能通过MES获取信息，也可让远在国外的客户就地关心他们的订单进度、产品品质。

MES为工厂带来很多好处，主要包括以下几方面。

●优化企业生产制造管理模式，强化过程管理和控制，达到精细化管理目的。

●加强各生产部门的协同办公管理，提高工作效率，降低生产成本。

●做到生产数据统计分析的及时性、准确性，避免人为干扰，促进企业管理标准化。

●为企业的产品、中间产品、原材料等质量检验提供有效、规范的管理支持。

●实时掌控计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息情况，使各相关部门及时发现问题和解决问题。

●可利用MES建立起规范的生产管理信息平台，使企业内部现场控制层与管理层之间的信息互联互通，以此提高企业核心竞争力。

MES通过反馈结果来优化生产制造过程的管理业务。生产过程追溯功能可让企业很清楚产品的原材料是由哪家公司提供的与接收人是谁，相关的检验参数，产品在生产过程中各环节的时间、技术参数、操作人员等信息。根据这些反馈信息，能解决企业产能成本过高，或者产品质量不稳定的问题，及时做出调整，有针对性地为客户提供更好的服务，即使发生客户投诉，也能及时准确地为客户澄清问题，确认影响的范围。同时，产品生产过程的数据可为生产管理决策提供有效的支持，在生产过程中及时暴露、及时处理问题，从而有效遏制问题的发生，将产品的质量问题以及生产线的异常状况消灭在萌芽状态。

简单来说，MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一地解决某个生产瓶颈；MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并做出相应的分析和处理；MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

MES的定位处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络连接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。EMS通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES信息体系。

MES为企业生产管理人员进行过程监控与管理，保证生产正常运行，为控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。EMS主要提供了以下功能。

●正确掌握在制品数量及不良品的追踪，降低在制品成本。

●使用条形码/REID等标识追踪产品序号，提高产品的售后服务水平。

●及时反应产品质量问题，追溯品质历史，提高产品治理水平。

●大幅减少现场手工作业，提高现场管理人员的生产力。

●充分掌握工具、设备的使用状况，使制造资源高效运作。

●强大的统计报表为企业管理决策提供实时、准确、可靠的生产数据，提高公司核心竞争力。

图24.1　企业信息系统金字塔结构

3.过程控制级

物料流计算机（material flow computer，MFC）系统是MES更进一步的具体化，实现流程控制是物料流计算机系统的最高层次。它可以让工厂中的物料严格、无缝地与信息一起协同流动，其基本任务包括运输执行和运输管理。运输执行意味着实施和协调运输订单，运输管理则包括运输的监管、发布和协调。MFC是MES下面的一个层级，从MES接收运输命令和订单。

4.控制级

这里信息技术直接影响（控制）机械过程。现场设备的处理信号及控制与激励器对应。可编程控制器（PLC）在这里扮演重要角色。

5.现场级

大量的现场设备（如传感器）扮演主要角色。

企业中的这五级信息系统构成一个金字塔结构（见图24.1）。