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資訊頻道張志檁（1945-），男，河北衡水安平人，教授級高級工程師。畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無(wú)線(xiàn)電電子學(xué)系，一直在石油化工戰線(xiàn)工作。曾任大慶石油化工總廠(chǎng)自動(dòng)化處車(chē)間副主任、自動(dòng)化研究室主任、信息中心主任，后調中國石化總部，先后任中國石化總公司經(jīng)通信息公司、中國石化總公司信息中心、中國石化集團公司信息中心副主任兼總工程師、中國石化股份有限公司信息系統管理部副主任。被國務(wù)院授予享受?chē)艺蛸N的有突出貢獻的國家工程技術(shù)專(zhuān)家。
摘要：本文綜述了制造績(jì)效管理理念的形成和發(fā)展，重點(diǎn)分析了實(shí)時(shí)績(jì)效管理和制造績(jì)效服務(wù)的形成和應用。
關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)； 制造； 制造績(jì)效；制造績(jì)效管理；制造績(jì)效服務(wù)；軟件
Abstracts: This paper sum up production and development of Manufacture Performance Management, and basically analyze production and application of Real-time Manufacture Performance Management and Manufacturing Performance Service .
KeyWords:Real-time;Manufacture;Manufacture Performance;Manufacture Performance Management;Manufacturing Performance Service ;Software
隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日趨激烈，企業(yè)健康、安全、環(huán)保以及社會(huì )責任的加強，企業(yè)生存發(fā)展的條件日趨嚴格。則越發(fā)追求集約化和精細化管理。與之相對應，隨著(zhù)信息技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)信息化建設的發(fā)展，則出現了工廠(chǎng)自動(dòng)化與企業(yè)信息化的整合與集成，并且模糊了自動(dòng)化與信息化的分工和界面，也形成了一種新型的管理模式。因而,從21世紀初，國外公司提出了企業(yè)控制系統（ECS, Enterprise Control Systems）、工廠(chǎng)到商務(wù)之間的協(xié)同能力(Plant-to-Business (P2B) Interoperability )、協(xié)同制造（Collaborative Manufacturing）、企業(yè)制造智能（Enterprise Manufacture Intelligence ，EMI）、企業(yè)運行智能（Enterprise Operation Intelligence ，EMI）、商務(wù)智能應用（financial or business intelligence (BI) applications）、實(shí)時(shí)制造環(huán)境（real-time Manufacturing environment ）、實(shí)時(shí)制造績(jì)效管理（Real-time Manufacture Performance Management，見(jiàn)圖1）、制造績(jì)效服務(wù)（Manufacturing Performance Service, MPS,見(jiàn)圖2）、卓越制造戰略(Strategies for Manufacturing Excellence)、新一代企業(yè)總部（XHQ，neXt generation HeadQuarters）、新一代制造（Next Generation Manufacturing）等概念，其核心是提高企業(yè)總體運行性能或績(jì)效，其特點(diǎn)是績(jì)效性能管理的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化，其技術(shù)基礎則是工廠(chǎng)自動(dòng)化與信息化的融合、銜接和綜合集成。
可以說(shuō)，信息化是自動(dòng)化的手段，自動(dòng)化是信息化的目的。由于信息技術(shù)的推動(dòng)，工業(yè)自動(dòng)化已經(jīng)有設備自動(dòng)化、裝置自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化（PA）、工廠(chǎng)自動(dòng)化（FA）、辦公自動(dòng)化（OA）發(fā)展到企業(yè)級的自動(dòng)化或企業(yè)控制系統（EA，ECS）。企業(yè)級自動(dòng)化則歸功于信息化，或者說(shuō)，企業(yè)信息化的主要著(zhù)眼點(diǎn)是工業(yè)自動(dòng)化的最高階段，即企業(yè)自動(dòng)化。
1 從SCM到CMM和RPM
從供應鏈管理的概念提出后，自20世紀90年代中期，SCM經(jīng)歷了供應鏈計劃（Supply Chain Planning，SCP）、供應鏈過(guò)程管理（Supply Chain Process Management , SCPM）、協(xié)同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）到實(shí)時(shí)制造績(jì)效管理（Real-time Manufacture Performance Management）的演變。
早期的SCM只是著(zhù)眼于供應鏈內部的的計劃優(yōu)化，但是違背計劃的事件經(jīng)常發(fā)生，因此認為更要關(guān)注供應鏈的過(guò)程及其優(yōu)化管理。而且由企業(yè)內部擴展到企業(yè)外部的供應鏈。這就是協(xié)同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）。CMM即SCM與SCPM的綜合。供應鏈過(guò)程管理（Supply Chain Process Management , SCPM）的實(shí)質(zhì)是根據供應鏈運行參考模型（SCOR，Supply Chain Operation Reference )中涉及的13項財務(wù)指標，建立供應鏈過(guò)程模型和財務(wù)模型，供應鏈過(guò)程的變革成果或者說(shuō)企業(yè)的績(jì)效反映到財務(wù)諸表，財務(wù)成果又可以對供應鏈過(guò)程進(jìn)行評價(jià)。實(shí)時(shí)績(jì)效管理是指對制造企業(yè)的主要業(yè)務(wù)和制造過(guò)程進(jìn)行管理，以達到最佳績(jì)效的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。為了實(shí)現RPM，決策支持過(guò)程的業(yè)務(wù)優(yōu)化，業(yè)務(wù)績(jì)效管理是提高績(jì)效不可或缺的。特別是整個(gè)供應鏈的可視化、迅速進(jìn)行正確決策，占據了計劃體系中的很大比例。CMM實(shí)現的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)績(jì)效管理（RPM）。實(shí)現實(shí)時(shí)績(jì)效管理的主要技術(shù)是業(yè)務(wù)過(guò)程的實(shí)時(shí)管理，會(huì )計的實(shí)時(shí)化，以及收益的實(shí)時(shí)模擬等。如上所述構成了廣義的SCM。
圖1 SCM、SCPM 、CMM和RPM的關(guān)系圖
2 實(shí)時(shí)績(jì)效管理
所謂績(jì)效就是做事的結果，當然一般結果都希望是好的，即功業(yè)、成果、成績(jì)、成效，目前流行為績(jì)效?？?jì)效的英文詞匯是Performance，它是由動(dòng)詞Perform演變來(lái)的動(dòng)名詞。Perform是做、執行、完成、進(jìn)行、運行、使用等意，動(dòng)名詞的意思就是該動(dòng)作的性能、績(jì)效等意了。實(shí)際上都是指做事、干活、工作的結果。干好干壞總得有個(gè)比較基準、有個(gè)衡量指標，而且基準指標又太多，抓住主要的即關(guān)鍵，因此就又有關(guān)鍵績(jì)效指標（Key Performance Indicators，KPI）一詞。都是這個(gè)意思。
確定關(guān)鍵績(jì)效指標有一個(gè)重要的“SMART”原則。SMART是5個(gè)英文單詞首字母的縮寫(xiě)：S代表具體(Specific)，指績(jì)效考核要由特定的工作指標來(lái)衡量，不能籠統；M代表可度量(Measurable)，指績(jì)效指標是數量化或者行為化的，驗證這些績(jì)效指標的數據或者信息是可以獲得的。即績(jì)效考核要用數據和事實(shí)說(shuō)話(huà)； A代表可實(shí)現(Attainable)，指績(jì)效指標在經(jīng)過(guò)努力后一般都可以實(shí)現，過(guò)高或過(guò)低多不恰當；R代表現實(shí)性(Realistic)，指績(jì)效指標是實(shí)實(shí)在在的，可以證明和觀(guān)察；T代表有時(shí)限(Time bound)，強調績(jì)效的特定期限。
隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展和企業(yè)管理的變遷，上述基本概念沒(méi)有改變，但是卻有了延伸、進(jìn)步或擴展。主要有三點(diǎn)：一是集約化管理則要求將管理空間和跨度擴展，隨之而來(lái)的則是關(guān)鍵績(jì)效指標的維度的擴展，層次擴展，業(yè)務(wù)領(lǐng)域擴展，時(shí)間段的范圍擴展等。這就形成了多維的企業(yè)級的制造全過(guò)程、全方位的績(jì)效管理；二是精細化管理則要求將管理粒度縮小、細化、深化。也就是說(shuō)，集約化要求向宏觀(guān)延伸，精細化要求向微觀(guān)延伸；三是績(jì)效的統計方式、考核方式、計算方式發(fā)生本質(zhì)性的進(jìn)步和變革。以往多是事后算賬，最長(cháng)到年，一般為月，很難到日。后來(lái)逐漸演進(jìn)到事中監控，甚至到事前預測。時(shí)間周期也縮小到時(shí)，分，甚至到秒。已經(jīng)由靜態(tài)管理變?yōu)閯?dòng)態(tài)管理，由離線(xiàn)管理變?yōu)樵诰€(xiàn)管理，由開(kāi)環(huán)管理變?yōu)殚]環(huán)管理。四是通過(guò)信息技術(shù)將復雜的管理簡(jiǎn)單化、將企業(yè)各地的遠程信息本地化，將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)內在的關(guān)聯(lián)顯現化、可視化（visibility into manufacturing performance）。最終實(shí)現企業(yè)的卓越制造戰略（Strategies for Manufacturing Excellence）。這就是實(shí)時(shí)制造績(jì)效管理（Real-time Manufacture Performance Management）的實(shí)質(zhì)。
圖2 實(shí)時(shí)制造績(jì)效管理概念圖
實(shí)時(shí)績(jì)效管理軟件有Citect公司的IIM(Industrial Information Management)和Siemens公司的XHQ（Extend Head Quarters或neXt generation HeadQuarters）等。
3 制造績(jì)效服務(wù)（MPS）
根據軟件就是服務(wù)模型（software-as-a-service (SaaS) models），國外提出了面向服務(wù)的制造運營(yíng)應用（service-oriented manufacturing operations applications ）理念。隨之歸納出一類(lèi)軟件命名為制造績(jì)效服務(wù)（Manufacturing Performance Services, MPS）軟件。
圖3 制造績(jì)效服務(wù)集成架構圖
制造性能服務(wù)軟件提供制造信息給所有相關(guān)人員、制造的管理控制過(guò)程以及軟件應用，并且給總部和各制造企業(yè)的管理者提供新的制造績(jì)效能力。MPS軟件提供工廠(chǎng)內的實(shí)時(shí)數據采集和連接，建立制造操作狀況背景，并把制造信息呈現給企業(yè)的其他部分。
MPS軟件的關(guān)鍵功能：
在多種不同的工廠(chǎng)設備和系統之間、實(shí)現基于服務(wù)的連接；
在工廠(chǎng)層和業(yè)務(wù)層之間提供實(shí)時(shí)數據的連接和存儲；
提供基于工廠(chǎng)模型的制造信息；
對數據進(jìn)行變換處理；
通過(guò)門(mén)戶(hù)和顯示儀表盤(pán)，實(shí)現分布式的可視化；
為WEB服務(wù)和其他應用提供數據接口；
創(chuàng )建新的績(jì)效應用。
MPS軟件供應商同樣提供運營(yíng)績(jì)效狀況信息在管理層共享。
MPS軟件的供應商還提供BPM執行引擎和額外的模塊，比如SPC、分析工具、決策支持或執行等。另外還提供與ERP系統、企業(yè)平臺及其他使用OPC、ISA95或類(lèi)似的商務(wù)系統，以及別的應用程序，比如分析工具和績(jì)效測量工具之間的集成。
據國外調查評價(jià)，制造運行軟件服務(wù)商的前五名是，No.1—Invensys Process Systems；No. 2—SAP；No. 3—Honeywell Process Systems；No. 4—Oracle；No. 5—IBM/MRO Software。
圖4，5，6是位于美國波士頓的阿伯?。ˋberdeen Group）咨詢(xún)公司2006年6月對制造業(yè)績(jì)效管理的調查結果。
根據阿伯?。ˋberdeen Group）咨詢(xún)公司2006年6月調查（以下同）
圖4 目前通用的KPI監控工具圖
圖5-1 運行績(jì)效（生產(chǎn)能力）監測頻率的調查結果圖
圖5-2 運行績(jì)效（產(chǎn)品質(zhì)量）監測頻率的調查結果圖
圖5-3 運行績(jì)效（面向資產(chǎn)的制造成本）監測頻率的調查結果圖
圖6 最重要的績(jì)效管理IT技術(shù)圖
4 協(xié)同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）模型
CPM（collaborative production management ) 由ARC公司于2002年正式提出，屬于制造智能范疇。與決策支持、制造智能、運營(yíng)智能、商務(wù)智能相似，與實(shí)時(shí)績(jì)效管理密切相關(guān)。
在掌握實(shí)時(shí)流程和各種原始信息的情況下管理生產(chǎn)運作， 制造商可以有效地對需求和環(huán)境變化做出反應，提高競爭水平，增強盈利能力。實(shí)現跨越不同的分散的作業(yè)則是協(xié)同制造（Collaborative Manufacturing）的核心。實(shí)際上，它需要在互操作性、標準、合適的生產(chǎn)管理軟件以及廠(chǎng)級IT平臺的基礎上進(jìn)行集成。需要廣泛地延伸到設計和工程部門(mén)、供應網(wǎng)絡(luò )、物流及運輸系統、資產(chǎn)管理、其他作業(yè)系統，以及多個(gè)工廠(chǎng)和各種應用。還必須擴展到生產(chǎn)制造設備、RFID、移動(dòng)設備，以及其他實(shí)時(shí)信息來(lái)源。
為了提高績(jì)效，制造商需要采用與其分散的作業(yè)活動(dòng)相一致的軟件方法，來(lái)推動(dòng)每個(gè)工廠(chǎng)工藝的改進(jìn)，同時(shí)監視在各個(gè)錯綜復雜的層面、地域、業(yè)務(wù)單位、作業(yè)結構中的活動(dòng)，幫助做出合理的運行決策。同時(shí)，在日益復雜、競爭日益激烈的環(huán)境下，必須支持信息和業(yè)務(wù)流程的改善。協(xié)同作業(yè)管理（Collaborative Operations Management, COM）著(zhù)重于廠(chǎng)級系統，也就是協(xié)同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）模型中的下半部分。實(shí)施COM的制造商可以采用由一個(gè)或多個(gè)供應商提供的作業(yè)管理平臺（Operations Management Platform, OMP）、協(xié)同生產(chǎn)管理（Collaborative Production Management, CPM）系統以及制造績(jì)效服務(wù)（Manufacturing Performance Services, MPS）解決方案。
從制造的整體來(lái)看，協(xié)同制造管理（CMM）提供了一種用于由制造所衍生的所有復雜交互活動(dòng)、應用和流程的思維方法。ARC獨具匠心地描述了作為CMM模型核心的球體及三個(gè)交叉軸，如圖7所示。CMM還能確定企業(yè)的工廠(chǎng)在價(jià)值網(wǎng)絡(luò )上的位置。CMM是追求最佳績(jì)效的管理實(shí)踐，它通過(guò)控制制造企業(yè)關(guān)鍵的跨領(lǐng)域的業(yè)務(wù)和制造流程來(lái)達到目的。CMM利用新技術(shù)與商業(yè)伙伴緊密連接。CMM把內部的制造與商務(wù)流程緊密結合在一起，并把它們與外部的客戶(hù)及戰略伙伴的業(yè)務(wù)流程無(wú)縫地連接起來(lái)。
圖7 ARC公司提出的CMM模型圖
協(xié)同生產(chǎn)管理（CPM）指的是協(xié)同制造原理在制造流程管理方面的應用。一般說(shuō)來(lái)，制造管理解決方案包括制造流程的規劃、執行、跟蹤、報告、合規保證和流程優(yōu)化等應用組成。生產(chǎn)管理系統不是單獨的。它必須與工廠(chǎng)底層控制系統及其他應用、商務(wù)系統（ERP和供應鏈）、工程系統（PDM和PLM）、維護系統（CMM和EAM）整合起來(lái)。CPM越發(fā)地起到平臺或基礎設施的作用。
大部分制造商認識到其企業(yè)級IT系統需要向新的技術(shù)遷移，目前有一種趨勢正在顯現，即廠(chǎng)級平臺。所謂作業(yè)管理平臺（OMP）彌補了新的企業(yè)平臺的不足。在選擇OMP的時(shí)候，必須認真考慮基于服務(wù)的體系架構及Web服務(wù)，因為合理的體系架構是制造系統向前發(fā)展的根本。OMP可以使制造商以多種途徑不斷地優(yōu)化其業(yè)務(wù)績(jì)效。該平臺可以把廠(chǎng)級的操作流程及系統連接到一起，更重要的是，還可以管理這些流程及其系統接口。這些平臺還可以支持不同的策略，以連接和管理分布全球的制造設施或外包制造業(yè)務(wù)。一些走在前沿的供應商開(kāi)始提供OMP平臺，而不只是單一的應用。
為了更好地響應客戶(hù)需求和應對市場(chǎng)壓力，制造商變得更具“適應性”或“協(xié)同性”。這就要求商務(wù)和生產(chǎn)系統之間必須具備更好的連接性和緊密的業(yè)務(wù)流程。在缺乏工廠(chǎng)-商務(wù)（P2B）互操作性的情況下，要獲得更好的連接性就意味著(zhù)為客戶(hù)定制的集成。創(chuàng )建和維護這種定制集成的費用往往很昂貴，同時(shí)還不靈活?！ 』ゲ僮餍员欢x為廠(chǎng)級生產(chǎn)應用與商務(wù)系統基于標準共享信息和交換服務(wù)，并在流程中使用信息和服務(wù)進(jìn)行合作的能力。提高供應鏈績(jì)效推動(dòng)了對商務(wù)和生產(chǎn)制造應用之間集成和互操作性的日益增長(cháng)的需求。
5 一體化的獨立集成平臺
世界著(zhù)名的西門(mén)子公司順應信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，洞察現代企業(yè)特別是石油化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的管理需求，不失時(shí)機地率先提出了推進(jìn)企業(yè)集團級集成的信息化解決方案，并且推出了與其相應的產(chǎn)品----XHQ，即擴展的企業(yè)總部（Extend Head Quarters）。據資料介紹，該產(chǎn)品是目前世界上主要石油石化公司采用的主流、獨立、第三方的集成平臺技術(shù)和產(chǎn)品。
圖8 XHQ的企業(yè)信息化全面集成解決方案圖
XHQ是企業(yè)總部決策支持和到企業(yè)裝置級的信息集成平臺，是在總部層面和企業(yè)層面消除信息孤島和殘缺環(huán)的有力工具，實(shí)現企業(yè)集團級的信息流程及相關(guān)信息的可視化、集成化，實(shí)現業(yè)務(wù)流程的協(xié)同化和集成化，實(shí)現企業(yè)級的上下之間、部門(mén)之間、縱向橫向之間溝通的實(shí)時(shí)化和集成化，實(shí)現各級決策部門(mén)決策的模型化和科學(xué)化，在企業(yè)實(shí)現業(yè)務(wù)智能（Business Intelligence）的基礎上，實(shí)現實(shí)時(shí)運營(yíng)智能（RTOI, Real-Time Operations Intelligence），將總部的決策、監控和協(xié)調職能通過(guò)信息系統落實(shí)到實(shí)處。
圖9 運營(yíng)智能示意圖
其中，信息訪(fǎng)問(wèn)與集成、信息加工與處理、信息展現與升華是西門(mén)子X(jué)HQ的三部曲，更是西門(mén)子X(jué)HQ系統架構的基石。西門(mén)子X(jué)HQ采用高度可擴展的三層架構體系結構，包括：信息訪(fǎng)問(wèn)和信息處理層（XHQ通訊連接器簇，XHQ Connecter Clusters）；XHQ信息模型和圖形工具層（XHQ Information Model）；XHQ信息展示層（XHQ零維護客戶(hù)端）。其中第一層是信息訪(fǎng)問(wèn)和處理層。該層的功能是實(shí)現與現有的各類(lèi)系統的通訊連接；這些系統涵蓋了從基礎自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化（第一級）；生產(chǎn)制造執行系統（MES，第二級）；以及ERP、供應鏈管理（SCM）、客戶(hù)關(guān)系管理（CRM）、數據倉庫（DW）為代表的企業(yè)業(yè)務(wù)智能（BI）系統（第三級）。XHQ通過(guò)自己的通訊連接器族（XHQ Connector Clusters）實(shí)現與上述所有層面的各種不同類(lèi)型系統的實(shí)時(shí)而且方式靈活的數據采集策略。最關(guān)鍵的是，XHQ的通訊連接器完全支持“即插即用”的熱插拔機制，以方便整個(gè)系統的隨時(shí)擴展和后臺系統的有效維護。XHQ的標準連接器覆蓋了企業(yè)的主要系統類(lèi)型，支持的系統達到400種以上。除了這些標準連接器外，XHQ應用平臺還提供連接器的開(kāi)發(fā)工具集，用于快速地設計和部署用于特殊后端系統的連接器。
第二層是信息模型（Information Model）層，將對數據源層包括的信息系統數據進(jìn)行集中的緩存、存儲、匯集、分析、關(guān)聯(lián)，并通過(guò)XHQ的信息模型對其進(jìn)行有機的組織，提供基于企業(yè)組織角色和生產(chǎn)營(yíng)運流程的可視化，以真正實(shí)現對營(yíng)運管理流程關(guān)聯(lián)密切的本來(lái)面目的還原，幫助企業(yè)的各級決策者和執行者構建完整的視圖，使其及時(shí)地以簡(jiǎn)單直觀(guān)的形式看到他們以前想要看到，但又散布在眾多的信息孤島中的運營(yíng)信息；并根據不同角色的信息需求為其定制信息的組織形式，保證決策制定和執行的及時(shí)性和準確性。中間層還具有承上啟下的作用，對數據訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行負載平衡，并將信息的刷新實(shí)時(shí)地發(fā)布給第三層，即瀏覽器客戶(hù)端。
第三層是信息展示層，西門(mén)子X(jué)HQ的用戶(hù)層是純粹的瘦客戶(hù)端，免維護的瀏覽器客戶(hù)機，客戶(hù)需要的只是標準瀏覽器（IE）。西門(mén)子X(jué)HQ平臺真正采用了純?yōu)g覽器/服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò )體系結構?？蛻?hù)不必管理注冊表的改變、下載ActiveX部件或DLL驅動(dòng)、或者更新臃腫的客戶(hù)機，因此消除了潛在的客戶(hù)端的維護負擔。西門(mén)子X(jué)HQ的客戶(hù)端可以與主流的企業(yè)門(mén)戶(hù)系統進(jìn)行集成，或集成到企業(yè)現有的網(wǎng)站中。用戶(hù)只簡(jiǎn)單地使用網(wǎng)頁(yè)瀏覽器就可以實(shí)現對業(yè)務(wù)的有效監控和及時(shí)管理。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號