浅谈信息系统集成在制造企业中的应用与思考
张洪威 徐文 谷月 沈克 郭彪
摘 要：随着信息化技术的快速发展，软硬件及应用系统的升级迭代，制造企业对于设计、生产、制造、服务、管理等各个环节有了更高的诉求。独立的业务系统，如：ERP、OA、PDM、DNC、WMS等，已经不能满足企业的长远发展和现实需要，企业对系统的应用遇到了瓶颈，提升单一业务系统的功能和水平，无法对企业全局产生显著的影响和效应。因此，通过落实一系列精准而切实有效的系统集成方案，成为企业发展新时期必须攻克的堡垒和据点，以便于企业抵达另一个战略制高点，从而得到快速成长。鉴于此，北石信息化人员通过各种技术手段，客服困难，勇于尝试，积极协同软件供应商面向不同的集成情景实现了系统间的集成，进一步地提高了企业的生产效率和管理水平，向实现两化深度融合，构建智能工厂、实现智能制造，迈进了坚实的一步。
关键词：信息系统集成智能制造；两化融合服务制造
0 引言
以工业4.0为纲领的新工业革命正在促进我国工业企业信息化沿两化融合方向深入发展。两化融合是信息化和工业化高层次的深度结合，是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心是信息化支撑，追求可持续发展模式。两化融合落地到企业之中实质上就是要通过系统集成在工业企业构建起信息化集成系统，支持构建智能工厂、实现智能制造。工业企业两化融合的关键就是系统集成技术[2]。
本文将以企业内部所实践的面向集成情景的信息系统集成实例为依据，对照当前系统集成的发展情况，结合必要性分析，进行具体的分析和论证，形成阶段性的研究成果以及建议，供企业在未来的发展布局中借鉴，促进企业的快速成长。
1 系统集成概念
所谓系统集成，就是基于计算机网络技术与综合布线系统，以结构化的形式，实现各分离设备、信息与功能的相互连接、相互协调、相互统一，并体现在一个系统中，从而使资源达到充分共享，用以帮助用户实现管理的高效性、及时性、集约性以及便利性 [1]。在系统集成中，其各项功能实现的关键在于设备与设备之间、系统与系统之间的有效连接与相互操作，它是一个综合性、全面性的体系结构与专业技术性、综合性的系统工程。因此，在面向各类集成情景的信息系统集成项目中，设备与设备之间、子系统之间的接口、系统平台设计、协议、组织与管理、合作作业、应用软件、系统商务活动等是信息集成系统项目实施过程中需要关注的重点问题。
2 北石系统集成现状与必要性分析
北石系统集成目前处于面向集成情景的信息系统集成实践与尝试阶段，隶属于系统集成中的应用系统集成部分，是系统集成的高级阶段。协同各软件供应商，通过开展的一系列集成实践，在一定程度上打通了系统壁垒、具备了集成能力、形成了系统资源及功能的良性互补。但这种集成实践仍局限于特定情景点对点的集成，未有效形成企业级的网状集成，未部署和提供一个企业级全面的系统解决方案，在很多方面还有待于进一步深化和思考，提升和改进空间巨大。
结合北石系统集成现状，结合新时期企业的发展要求，北石系统集成的必要性概况如下：
（1）新工业革命浪潮下的趋势与必然。德国“工业4.0”引入“智能制造”和“服务制造”的理念，将物联网和服务网应用到制造业。中国在“十三五”规划中，强调和突出了信息化建设工作及其重要作用，提出推进智能体验制造，构建多领域服务视角，加强信息技术创新应用。
（2）企业改制新时期的強力助推器。集约式多面向的经营管理与决策的诉求、生产过程控制与科学管理的进一步诉求、多系统间多情景集成与数据流串联共享的强烈诉求、制造企业进一步提升生产效率与降本增效的诉求、劳动力与产能之间日益凸显的矛盾等，决定了系统集成必然要成为企业发展新时期的重要推进器和攻坚利器。
（3）两化融合管理体系的基本要求。北石是北京市两化融合示范试点企业，系统集成技术是促进新型能力转化的重要途径和抓手。
3 面向集成情景的信息系统集成实践
3.1 北石信息系统集成情况概述
当前，北石面向不同的业务集成情景，已在信息系统间实现了多个点对点的集成实践与尝试，不断进行探索与功能挖掘，大大地推动了企业生产与管理变革，降低了企业成本，提升了整体工作效率。北石总体信息系统集成情况如图1所示：
3.2 ERP数据与OA流程集成，实现关键业务流程智能化管控
北石综合集成管理平台（OA），是北石信息发布、工作流程审批的协同管理平台，它将党建专栏、生产信息、公文发布、企业动态等内容在平台上集中展示，将人事管理、生产管理、质量管理等业务在平台上分类管理，将办公平台、研发平台、管理平台、制造平台等业务系统进行整合，同时它还具备ERP与OA集成开发模块化、常规业务快速开发工具响应、多浏览器兼容、全终端适配、单点登录、统一用户管理功能、可扩展的通用接口能力等功能，覆盖业务70多个（含集成类表单）、系统子页面3个、专题专栏150多个。
ERP系统是北石核心的企业资源管理系统。涉及产、供、销、财务等企业数据的处理和分析，仅支持单级审核，对于较为复杂的业务单据（如采购单、请购单、销退单、下料单、领料单等）在录入后往往需要经过跨部门、多级审批才能最终确定，而处理人只能将单据内容打印后经相关部门人员或主管签字确认方能生效。虽然尝试启用表单的OA工作流程审批模式能够解决上述问题，但同样的信息需要在ERP和OA中重复录入，既增加了工作量，也加大了出错的风险。因此，基于这个集成情景，北石结合OA和ERP的系统特性，基于其优势互补性，将二者进行集成，实现企业整体效益最佳化。
ERP与OA系统集成，一方面是平台登录、统一用户的管理集成；另一方面是数据信息与OA流程审批的集成。将ERP系统作为业务数据源，利用ERP、OA的通用集成接口，实现ERP数据到OA的自动抛转，由系统管理员在OA中预先按照标准的流程模型设置合理的审批环节，抛转生成的OA表单将自动匹配对应的流程逐级进行审批，审批过程中，业务相关人员可以在OA中对表单进度或详细信息进行即时查阅和查询搜索，执行审批、驳回、加签、转办等各种类型的审批操作。当最后一个流程审批环节结束后，系统通过通用集成接口自动将表单状态回写到ERP，从而完成单据的自动审核确认。
通过ERP与OA的系统集成，ERP中的业务数据和OA系统流程管控达到联动效果，ERP业务与OA办公真正协同起来，ERP中越来越多关键复杂业务的多级审批得以轻松实现，进一步拉近了ERP系统内和企业管理层的距离，不断地提升了企业领导管理决策的效率和准确性。
3.3 PDM与ERP系统的集成
随着北石信息化建设的不断推进，企业对PDM系统与ERP系统的应用也越来越深入，虽然PDM系统与ERP系统在应用目标、应用范围等方面有所不同，但是，由于同一产品的形成周期涉及PDM和ERP两个领域，所以，对PDM与ERP系统进行信息集成，对于优化设计和制造过程、加速产品从设计领域到制造领域的转化、有效缩短产品形成周期，促进企业技术创新都具有十分重要的现实意义。
以往在系统的应用过程中，技术人员除了需要在PDM中维护产品设计类图样等基础数据，还需要在ERP中对应着维护一套产品的基础数据（品号、BOM、工艺路线），大量、重复的数据录入工作耗费了设计人员很多的时间和精力。
通过参考国内外相关集成案例，并结合企业特点，最终确定了企业当前需要解决的首要问题是ERP基础数据的手工录入效率太低且多次重复录入。因此，初步形成了北石厂PDM与ERP系统集成方案，内容包括从PDM系统将新建的设计物料清单、产品工艺卡片信息抛转到ERP系统，ERP系统根据上述的信息生成相应的基础数据（品号信息、BOM用量信息、产品工艺路线）。
PDM与ERP系统的集成，减少了数据的重复手工录入环节，批量导入的实现使得新产品能够以更快和更低的成本进入制造流程。
实现PDM与ERP系统之间有效的集成能使设计和制造部门之间快速、精确地传送信息，尤其是提高了从PDM系统中的设计BOM到ERP系统中的制造BOM之间的快速转换，加速了工作流程，大大提高了技术人员的工作效率，给企业带来了巨大的经济效益。
3.4 实施DNC与PDM系统的集成提升企业制造能力
北石于2005年开始实施数控机床网络DNC项目，进行通讯和管理模块的运行，在此基础上，北石将增加刀具管理模块及机床利用统计分析模块，以提高企业对数控机床管理的深度，促进企业车间生产。让企业有效地控制生产成本，降低生产能耗，同时合理的安排生产，以提高工作效率和经济效益。
在PDM系统中集成数控机床网络DNC系统后，当工艺人员向PDM服务器上传文档时，同时由PDM服务器自动向下级分厂DNC管理服务器下发，DNC管理服务器继续向下级车间DNC通信服务器下发。这样当操作工需要数据时，直接从距离其最近的车间服务器下载，这时数据的传递已经不走企业主干网，而是车间内的局域网，确保数据传输效率及PDM系统的稳定。
为保证DNC服务器与PDM服务器上文档的一致，必须在DNC服务器上建立与PDM服务器一致的文档结构树。
对DNC系统产生的数据进行全面管理，PDM系统集成了CAD/CAPP/CAE等系统，再将DNC系统集成后，将大幅提升企业制造能力。
3.5 即时通讯系统（AM）与OA、ERP、DNC等业务系统实现消息集成
AM是北石重要的即时通讯系统，是建设现代化企业高效沟通平台的重要手段之一，在企业高速局域网中很好地构建了通讯链路。同时，它还贯穿了企业多个业务系统，实现了业务消息的即时传递和提醒，加快了企业内部的信息响应速度。
AM具有开放的二次开发接口，并提供了详细的二次开发手册，用户可以自己实施消息提醒的二次开发。
通过在OA网页进行脚本集成，与ERP系统进行集成，实现OA、ERP业务流程提醒。将以往业务流程处理中的“人找事”模式，改变为“事催人”的自动模式，有效减轻业务管理人员因为信息获取不及时导致流程进展缓慢的压力，从而大大提高了工作效率。
通过与设备管理系统进行集成，实现了与设备管理系统的消息集成，在设备维修管理环节，通过AM即时通讯系统跟踪维修表单的实时状态变化，并以工作流程消息提醒的方式推送到节点相关人员，有效提高了设备从报修到维修以及维修完成验收交付的工作流转效率，缩短了设备故障停机时间，同时为维修人员绩效考核提供依据。
3.6 ERP与仓储物流系统信息集成，实现仓储智能化管理
北石自动化智能立体仓库的主体由高层货架、巷道堆垛机、入出库工作台及自动输送系统、仓库管理操作控制系统组成。如图5所示，高层货架采用组合式钢结构体，货架采用标准尺寸货位空间，巷道堆垛机穿行于货架间的巷道中完成存、取货的工作。
北石自动化立体仓库系统在管理上采用计算机及条形码和RFID技術，实现了物料出入库及内部存储数据的实时采集和更新。WMS仓库管理软件能够与ERP系统无缝对接，对资产进行有效的管理，在原有ERP仓库管理操作流程的基础上，实现了对入库、出库、移库、盘点等环节的流程进行流程数字化再造，通过条码技术实现了数据的全面采集和准确传递，显著提升了企业仓储管理的工作质量和效率。
4 系统集成的后续思考及定位
首先，系统集成作为一种新兴的服务方式，是近年来国际信息服务业中发展势头最猛的一个行业。根据预测，未来数年内中国系统集成服务市场将以较高的年均复合增长率增长。系统集成已成为一种不可阻挡的趋势，在企业中的作用与影响会越来越大，与企业未来的发展也越来越密切，企业应该密切跟进、积极部署，并制定长中短期规划与目标，逐步实现全面的企业系统集成。
其次，在科技迅猛发展、知识呈指数倍爆炸增长的当下，系统集成也是“没有做不到（技术层面），只有想不到（人的主观能动与积极性）”。“没有做不到”，意味着只要在众多先进技术和产品中，结合企业特定的业务诉求，进行精确定位，包括集成配对选型、统筹规划、性价比把控等，就能使理念落地、效率提升、产值加倍；“只有想不到”更为关键，突出人主观能动性的决定性作用，没有了人主观能动的思考，对于解决之道的推敲、论证和较真儿，前面所说的诸多“没有做不到”也就不会实现。可以说，系统集成的难点从来都不在技术（虽然技术的突破带来了种种飞跃和可能，但它从来都不是出发点，出发点是人类的某种强烈诉求），而是人和为之付出思考的时间。全世界的一流企业，斥资成立实验室、科研团队，从来都不是摆设和空中楼阁，这些在常人看来既闲又费钱的群体，实际上产生的理论、成果与价值，要远远超过所在企业大多数人的工作价值总和。美国苹果公司的研发设计团队、中国华为公司的技术研发团队皆如此。永远不要忽视人的作用，我们要做的只是让我们思考的产物变为现实而已。
再次，企业应该给予特定价值的人群以特定的时间，不定期地组合到一起完成或实现特定的目标和任务，这些事情包括：业务流程研究、系统集成实现、产品研发、企业管理模型研究等，鼓励这些群体实现高质量、创新性产出，支撑企业的快速发展，提高企业的市场应变能力。
同时，重视人与机器之间的关系。《原则》的作者、桥水基金创始人瑞·达利欧讲过：“人和机器的合作是非常强大的，你有一个想法把它写下来，变成一个算法，然后写入计算机，它会给你很大的力量帮你做决策，让你做出更好的决定。因为计算机给你更多更加精确的信息，而且速度更快。计算机和人结合起来，就能带来巨大的力量，会超过两者各自所能带来的力量。”
最后，促进系统集成的全面发展，两手抓，两手都要硬。系统集成包括两大类：一类是应用系统集成，一类是设备系统集成。前者，诸如系统集成工作等，我们在寻求突破与发展，但又不能忘记设备系统层面的进一步集成与优化工作。
5 结论
“工业企业在新工业革命的背景下，满足最终用户应用需求，建设起一个开放的系统，应用接口技术接入各类子系统与多厂家设备，通过工业网络将系统各层级连接为一个整体，从而有效地实现智能制造的根本任务。”这个通过系统集成技术最终实现企业智能制造转型的、现阶段最重要的命题和企业使命，在北石人的共同努力下一定能够得以实现。但在实现之前，应该给予企业和自己足够的“耐心”，实事求是、脚踏实地的把问题研究通研究透，进行统筹的部署和规划；应该给予企业和自己“勇气”、“信心”和“魄力”，通过不懈地钻研和探索，完成智能制造这个企业新发展时期的根本任务，向世界一流企业快速迈进。
参考文献：
[1]贾义.面向集成情景的信息系统集成研究[J].信息与电脑（理论版），2018，（02）：3-4.
[2]魏晓东.工业企业系统集成技术[J].自动化博览，2017，（01）：78-81.
