ERP系统在无人机制造领域应用研究

付佐尧， 汤洪

(1.西北工业大学 365研究所,西安 710065； 2.广东东软学院 营销系，佛山 528225)

0 引言

进入新世纪以来，信息技术飞速发展，信息化已成为了推动企业发展不可或缺的力量。随着信息化的发展，ERP 系统的应用逐渐走向深入，成为支持与推动企业精细化、智能化管理的有力工具[1]。X公司为提高信息传递效率，实现不同功能与业务的紧密集成，快速反应客户需求，抢占产品市场，加速管理创新，包括：应用现代信息技术，进行全方位管理创新；管理组织实现网络化、扁平化、柔性化[2]，提高公司的管理水平和信息技术水平。

1 ERP的发展及其特点

ERP系统是9 0年代初由美国咨询公司提出，已成为现代企业的运行模式，集信息技术、先进管理思想于一身，ERP系统集成功能包括：采购与库存管理、财务与成本管理、生产计划、质量管理、流程作业管理、产品数据管理、和人力资源计划等。

ERP经过多年的发展，可支持离散型多品种小批量研制制造类型，能够按照面向对象的业务模型组合过程，而且能够具有动态监控能力，利用高速发展的计算机辅助技术、面向对象技术、使用SQL 对系统数据库进行查询，集成企业内部分系统，为此,有如下方向发展趋势[3]①向供应链两端延伸,范围扩大②与制造执行系统车间层操作控制系统③流程功能得到加强④将发展成以客户机服务器分布式结构、面向对象和为核心的技术与系统的集成,具备能够对客户作出迅速反应的能力。

2 X公司的特点及ERP应用优势

多年来，我国在航空航天领域飞速发展，航空院所在国防建设中发挥了主导作用。无人机作为近年新兴高科技航空产业得到了突飞猛进的发展，众多大型航空企业及民办企业纷纷投入无人机的研发和生产，市场竞争近年来异常激烈。X公司专业生产无人机，集研发与制造为一体，公司由航空院校科研院所发展而来，产品研制品种多，产量小，众多型号交叉进行，但管理层次不清晰、职责不明确、物料供应管理落后，信息不通畅、管理成本高,为迎接激烈的市场竞争，满足市场和客户不断提升的需求，必须提高生产效率，扩大生产能力，建立快速反应机制，整合企业内部资源，信息互通互享，建立信息化研发制造型企业。

航空制造企业由于其产品安全要求的特殊性，及其特殊的制造生产模式，原材料的特殊性能，对供应商的特殊要求，成本核算模式等行业特性，对于企业ERP系统的系统构架、标准流程、特定功能提出了更高的要求。随着ERP的发展，除系统早期具有的生产计划、物料需求计划、库存管理等基本功能外，伴随计算机技术的飞速发展，ERP已扩展到面向产品设计、配套、制造等产品全寿命资源管理，实现产品生命周期内产生的各种信息、数据共享。

针对具有航空产品生产特色，产品研制量大(品种多)，生产量小，外协厂所多，典型离散型生产的X公司，ERP设计思想以客户需求为中心，供应链为基础，改善公司管理体系，动态反映科研生产计划、设计、生产、试验、经营、物料采购、人力资源、财务及成本核算资源管理体系，为高层领导提供决策支持。

3 X公司ERP框架基本内容

ERP 是根据现代管理思想, 对企业活动中与制造有关的所有资源及过程(包括产、供、销、人、财、物)进行统一的管理, 在目标上充分体现对成本的控制、对质量的控制和对客户服务的管理, 着眼于企业制造领域中连续的计算机化管理[4]。企业ERP系统实质上是将企业的研发制造生产过程、物料移动、事务处理、现金流动、客户交互等业务过程数字化，通过各种信息系统网络加工生成新的信息资源，提供给各层次的人们洞悉、观察各类动态业务中的一切信息，以作出有利于生产要素组合优化的决策，使企业资源合理配置，以使企业能适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济利益。

X企业专业研发制造生产无人机，产品面向各行各业，实现的功能因客户需求而各不相同，由于产品的特殊性质，研发生产过程不同于其他行业产品，需经过研发、试制、验证、更改几番后经客户认可，才能投入批生产，而且批生产的量小，同时研发生产无人机的型号项目多，互相交替。其信息化包括实现产品设计制造和企业管理的信息化，生产过程的智能化，制造装备的数控化、客户需求分析、客户关系管理，涉及产品的全生命周期，其ERP系统框架内容如图1所示。

4 X公司ERP系统需求分析

企业的需求分析是ERP成功实施的关键因素。根据X公司的主要业务功能，分模块描述并分析X公司对于ERP管理平台的功能需求，既包括ERP平台系统中标准通用的功能，又包括无人机研发制造过程中自身业务运转的特殊需求。该系统包括以下几个主要系统:

(1)经营管理系统: 根据客户指定计划(军品)或订货合同及对市场的预测, 合理确定公司的发展战略, 并以此编制经营和生产计划，包括公司的计划管理、客户合同管理。

(2)技术管理系统：根据对客户需求的分析，设计出满足客户需求的产品，设计信息传递给工艺设计部门，产生产品的工艺设计，这两个系统的数据通过PDM和CAPP传递到共享数据库，以BOM形式提供给其他系统，是ERP其他系统决策的依据。

(3)制造管理系统：根据产品的设计和工艺要求, 按照生产计划, 制造部门组织生产，根据设计和加工质量, 进行产品全生命周期的质量跟踪，同时将产品验证结论信息反馈传递给设计部门和客户进行确认或更改。

(4)供应链管理系统：根据产品的设计和工艺要求及公司科研生产计划, 确定物料需求计划，形成物料采购计划，这里包括采购合同管理、供应商管理、价格管理、仓库管理。其特殊性体现在产品客户的特殊性上，对于军品供应链严格受控，出现只有在客户认定的有限的几个处于垄断状态的供应商局面。

(5)质量管理系统：它贯穿于产品全生命周期，对产品实现的全过程实施监控。制定产品质量标准(目标)必须以客户需求为中心，同时充分考虑生产成本和交付进度等关键因素，在此基础上才能制定出切实可行的质量目标与计划。提供生产加工全过程的质量检测，包括原辅材料质量检测、成品质量检测、生产线过程质量检验，严格按照产品工艺要求进行质量控制。提供质量综合分析、质量追踪和部门质量考核等功能。

(6)综合管理系统：包括人力资源管理、财务及成本管理、设备管理、客户关系管理、信息安全保密管理，其能够动态、全面、系统地反映公司生产、经营状况，给决策层提供可靠的支持数据。

5 X公司实施ERP模型及数据流研究

5.1 技术管理子系统功能模块

现代ERP系统经过多年的发展，已经囊括技术管理，包括产品数据管理PDM、生产工艺管理CAPP，PDM为企业生产提供产品结构树，以PBOM的形式输出，CAPP为生产加工提供工艺标准、技术路线，并负责对生产线上工艺参数进行分析，实现对企业生产线上各部门进行工艺考核，为全面质量管理和部门目标考核服务。

X公司在进行无人机产品设计时需对目标客户需求进行详细分析，产生设计需求，形成设计概念，以工程图样、软件、模型等数据流形式输出，通过CAPP产生实现产品的生产工艺，经制造管理子系统，形成产品验证报告，与客户需求及设计需求形成对比，通过更改或改进后，经客户确认产品实现的功能，正式投入批生产中，其功能模块及数据流如图2所示。

体现了客户需求必须从产品设计需求中追溯，并贯彻到产品设计始终，产品设计需求需经过验证。

在技术管理子系统功能模块中，产品设计根据对客户需求分析，经过概念设计和详细设计阶段形成产品需实现的功能及技术条件，形成产品结构树，输出设计BOM，经工艺设计CAPP系统处理，输出的工艺信息是结构化数据和图表性数据集成的复杂综合性信息，包括产生产品制造所需材料信息、工装工具信息、工时定额信息、产品工艺路线、质量验证等数据，作为制造管理子系统及其他ERP综合管理系统的执行依据，最终生成产品技术特性验证报告，达到与客户需求及设计指标一致。

图2 技术管理子系统功能模块及数据流

5.2 制造管理子系统功能模块

制造管理子系统是企业ERP系统的主要功能模块，是企业创造价值的直接体现，生产计划是企业控制中心，产品生产都是在其控制下，按照产品工艺方案组织加工，遵照生产工艺标准和质量目标要求完成。生产部门包括零部件生产、飞机装配、飞机试飞部门，提供产品实施生产计划、车间作业计划等，负责生产计划的执行与调控，负责对企业生产情况进行综合统计，建立台帐管理，其功能模块及数据流如图3所示。

图3 制造管理子系统功能模块及数据流

产品实现过程，其数据流的形成，包括生产过程可操作部分，包括了任务的机构，执行这些任务的人，应用程序及其他配套资源，任务激活的顺序，支持任务的信息及各种信息流，以及评估和控制任务执行的跟踪和报告机制。图三清晰的体现了ERP中技术管理子系统输出产品功能特性和技术指标，通过生产工艺管理CAPP输出产品制造指令(FO)、装配指令(AO)，和无人机功能特性技术要求和规范，按照ERP生产技术系统产生的零部件作业计划、总装作业计划、产品验证飞行作业计划实施，其中产生的各种产品数据、记录、性能指标通过ERP中质量管理、设备管理、成本管理、物流管理、人力资源管理等功能模块进行分析和汇总，进一步验证产品功能特性和技术指标，最终产生产品验证报告信息返回客户及技术系统进行确认，以达到产品能够满足客户需求。在产品研制阶段，通过上述过程的反复，更精准的满足客户需求，最终产品技术状态固化，产品定型。在产品定型生产阶段，通过图三制造管理子系统，产生符合要求的合格产品，并最终交付客户。

5.3 ERP系统各功能模块及数据流分析

X公司由于航空产品的特殊性，产品研制时间长，面向不同客户种类多，批量小，离散型分布，要求ERP系统充分体现以客户为中心，质量管理贯穿产品全生命周期，信息的传递存储遵循安全保密原则，动态反映科研生产计划、设计、工艺、生产、试验、采购、经营、人力资源、财务及成本等信息，为高层领导提供决策支持的同时实现企业的高速发展，其功能模块及信息流如图4所示。

图4 X公司ERP功能模块及数据流

首先，在数据库中信息表达采用统一的信息描述编码方式，客户的需求在技术管理子系统中经PDM形成EBOM，传递给CAPP，CAPP接收的EBOM作为原始数据，通过工艺设计生成制造产品结构树，输出MBOM、AO、FO、工艺路线等传递给制造管理子系统、供应链系统、人力资源、财务等系统。相对于传统工业不同，无人机制造业产品设计尤为重要，经常会因为客户需求的微调、原材料质量反馈等信息进行调整，因此技术管理系统需及时采集数据库中相关信息，与执行系统的需无缝连接[5]。

经营管理系统根据客户合同信息和产品设计信息分解各类型产品的生产计划并进行协调统一后，产生各种作业计划传递给制造管理子系统、供应链系统、人力资源、财务等系统，并进行实施。

系统在全面质量管理及保密安全管理的规定下进行，质量管理模块及保密安全模块信息输入来源于相关国家标准、客户要求及技术管理子系统，主要包括产品结构、零组件、工艺信息、原材料、设备、工装、组织结构等产品结构层次类信息和资源信息。系统基于工作流把人、过程、信息有效的集成在一起，作用于产品生命周期，支持与产品相关的协作研发、制造、管理和销售及售后等业务。

6 总结

ERP系统在建立过程中，公司组织机构实施扁平化，流程清晰，同时各个系统如项目管理、CAD、CAPP、QIS、财务管理等各功能系统产生的数据，以BOM为平台，实现技术、生产、工艺及质量管理之间数据协调与资源共享为目标,在共享数据库中数据存储模式及转化方式是下一步的研究方向。

同时系统将采用中间技术-工作流技术作为企业的协同技术，将过程之间共享信息，有效的把人、信息和应用合理的组织在一起，发挥系统的最大效能。工作流技术可以使企业实现对经营管理和生产组织的过程控制以及决策支持，实现动态联盟企业对“在适当的时间把适当的信息传递给适当的人”的要求。并从增强工作流的柔性着手，采用基于Petri网的过程模型，研究各个ERP功能模块，采用定义过程运行中将涉及的各种参数，如模块运行过程中将涉及的开始和终止条件，各个工作环节及相互之间的控制流动与数据流动关系等[6]。