面向订单设计的敏捷企业数字化转型
ETO企业要实现敏捷制造，不仅要实现对企业内部的变革，还需要打造敏捷的供应链。
作者：佰思杰CTO 骆金松
按订单设计的英文是“Engineering to Order（ETO）”，ETO型企业即面向订单的设计型企业。其特点是：绝大多数产品都是为特定客户量身定制，产品复杂度高，生产批量小，甚至每个产品都不同。
▲ 典型的面向订单设计的产品
典型的ETO型企业如大型机械设备制造企业、大型发电设备制造企业、航空航天制造企业、成套设备制造企业等。
中国制造业生产成本红利正在消失，成本不足已建立竞争优势，依靠重资产投入已无法支撑企业的持续增长。随着全球化的趋势越来越明显，竞争进入新的时代，我们把它称为唯快不破的高频竞争时代，或者说“时间简史”的时代。复杂产品的制造也是一样，交付频率、研发频率、生产频率都在变得越来越快。
对于ETO型企业，“时间”已成为企业生存的关键，要求企业用尽可能短的时间满足客户的要求，冗长、反应迟钝是不可容忍的，这不仅仅要求企业更加“敏捷（Agile）”，同时还强调反应的“柔性”。ETO型企业必须建立以客户为中心快速相应的敏捷型企业，从而建立新的竞争优势。
这种“敏捷性”与“精益”的概念极易混淆。“精益”的核心是持续改善、消除一切浪费，更关注降低“成本”。“敏捷性”更关注为客户提供好的服务，更关注“价值”和“满意度”。当然“精益”是ETO企业达到“敏捷”的必要条件，两个方面需要达成某种平衡。
ETO企业要实现敏捷制造，不仅要实现对企业内部的变革，例如组织结构、制造流程、管理体系、设计工艺、生产准备、生产资源、数据采集和决策、变更和异常管理等，还需要打造敏捷的供应链，通过供应链上多个合作企业的信息共享，可以全方位地对市场情况做出响应，各企业专心于自己的核心优势，减少产品的生产与物流时间，实现准时生产和准时供应。
实现敏捷制造包括许多方面的变革，包括：
▲ 实现敏捷制造包括许多方面的变革
复杂性（Complexity）是敏捷的大敌，ETO企业所提供的产品和服务本身高度的复杂性，决定了组织的复杂性、设计和工艺的复杂性、制造的复杂性，以及相配套的支撑流程的复杂性、管理的复杂性。企业通常会陷入以复杂对复杂，结果是更复杂，使整个制造过程和供应链运行低效、成本高昂。
不确定性（Uncertainty）导致很多浪费，例如客户需求的不确定性，导致了制造过程中的变更，组织与人员之间沟通和理解的困难，也会导致不确定性。加上供应链的不确定性、零部件的短缺、设备/工具工装的故障、产品质量问题，整个组织淹没在各种各样而且常常相互冲突的优先工作中。
碎片化(Fragmentation)的信息系统也是一个很严重的问题，许多ETO企业建设了许多的信息系统，虽然这些系统可能实现了局部的优化，却忽视了全局的优化，事实上导致了严重的信息碎片化，碎片化的信息一定导致碎片化的流程和管理，以及不正确的决策，从而引入了更多的不确定性，企业将面临决策瘫痪的风险。
▲ 碎片化的信息一定导致碎片化的流程和管理
对于精益生产，信息技术的使用并不是必要的条件之一。然而对于敏捷制造，信息技术的使用却是一项强制性要求。企业内的各职能组织以及供应链的各方为了信息沟通的流畅必须进行相应的流程整合，实现各方之间的无缝对接，使各个组织职能、制造供应链成员的行动统一。
对ETO企业，复杂性和不确定性是常态，例如需求的变更、紧急插单、工序临时委外、采购送货延迟、设备故障、质量异常等，目前普遍还存在信息不透明、管理数据分割、数据不共享、流程存在断点、缺少量化分析、决策缺少依据、缺少闭环反馈等问题，依靠人难以做出快速准确的决策，这导致更多的不确定性。
解决这些问题正是数字化应用的强项，加强企业运营过程中信息的实时感知，基于智能化的精准预测和即时行动为企业赋能和适应变化，以数据+算法的策略应对不确定性，尽可能消除和适应不确定性，优化资源配置的效率，构筑企业核心竞争力。
许多ETO企业已经实施了PLM和ERP系统，但是如果不实施MOM系统，企业将难以做到敏捷制造。PLM在产品和工艺的模块化和系列化方面将发挥着无可替代的重要作用。ERP在企业信息集成，资源使用和优化方面发挥重要的作用。然而ERP系统通常很难快速适应快速变化，无法很好支撑敏捷制造。ERP通常与制造运营存在断层，很难获取实时的制造运营数据，失去实时数据的支持，敏捷是无法实现的。
生产环节从来就是各种信息和各种业务的汇集地，工厂几乎其他所有的业务环节都是为生产产品服务的，这一点本质上决定了核心是支撑生产的MOM系统与其他业务板块具有复杂的协作。计划排程、仓储物流、生产执行、质量控制、资源维护等业务环节在制造过程中各自发挥着作用，为生产提供支撑，虽然各部分有一定的独立性，但各业务之间也存在紧密的协作。
实现制造环节的实时数据采集、透明化和决策支持、跨业务的高效协同、动态调度和优化是实现敏捷制造的关键。计划排程、生产准备、生产执行、仓储物流、生产执行、质量控制、资源维护业务之间也存在紧密的协作，几乎所有的复杂性和不确定性都会反应在制造环节。
▲ 多种业务领域的协同导致的复杂性、不确定性汇聚
建立一体化的MOM平台，替代单元化、碎片化的小系统，有助于实现数据的共享以及跨职能组织的协作。MOM并不替代传统的PLM（产品生命周期管理）、ERP（企业资源规划），而是与PLM、ERP是互补的关系。下图展示了MOM/MES与PLM、ERP系统之间的关系。
▲ MOM支撑的制造运营业务流场景
MOM平台是制造系统的大脑，负责计划的制定、所有产线/设备的联网，包含生产、质量、仓储、物流、包装等资源和相关活动的计划排程和动态调度，确保生产资源的自动优化和高效利用。
▲ MOM/MES基于实时数据驱动制造
MOM通过状态感知实现了信息流与实物流的一致性，并通过工业智能、自主控制实现对工厂的动态调度和优化，基于智能化的精准预测和即时行动为企业赋能和适应变化，可以解决个性化定制带来的不确定性、多样性和复杂性问题。
▲ 基于MOM打造数字孪生工厂
▲ 集团企业多种类型的协同断点
对于集团性或大中型企业，企业内部的协同通常包含了许多种类型，需要打造企业级的MOM平台才能比较好的支撑这些业务：
（1） 工厂内多职能部门协同，例如计划驱动生产，生产拉动配送、生产过程触发质检等。
（2） 公司内多个工厂的协同，例如同一家企业的多个工厂，可能位于不同的园区甚至是城市，但之间存在配套关系。
（3） 集团内公司间的协同，例如零部件制造公司、整机制造公司、安装服务公司内部拉动和供应。
（4） 集团对子公司统一管控，例如集团统一采购、集团财务管理、集团内协调度、集团内物流、集团成本管控；
（5） ……
这意味着MOM需要更好的架构才能支撑如此大范围内的敏捷协同，主要包括：
▲ 大型企业对敏捷制造MOM平台的要求
其中的挑战主要包括：
（1） 全制造链多工艺的支持
例如实现机加工、焊接、表面处理、电子装配、装配、包装发运等各种类型的工艺。这意味着需要MOM产品对于不同的工艺、不同的生产方式具有广泛的适应性，并且能基于不同的工艺对产品功能进行扩展，基于细分领域的MOM系统通常无法满足这类需求。
（2） 跨职能部门的协同
生产管理部、生产车间、采购部、品管部、设备管理部…是比较典型的工厂组织架构，按照组织职能划分部门，这种在工业化时代“职能分工制”理论基础上形成的“职能驱动型”组织，已很难适应现代管理的需要。MOM的一个核心价值就是帮助建立流程驱动型组织，实现跨职能横向的高效协作，我们希望一个平台就可以实现这些跨职能部门的高效协作。
▲ MOM的一个核心价值就是实现跨职能横向的高效协作
（3） 一体化平台的挑战
传统企业通常实施了一些小的单元级应用，例如WMS、LES、QMS、APS、MES、EAM会导致信息系统的碎片化，这会导致信息的共享以及业务的协同更加困难，事实上，小系统之间的无缝集成做到并不容易。
▲ 小系统之间的无缝集成做到并不容易
我们需要建立统一的MOM平台，功能上能覆盖核心业务，替代这些小系统。这需要实现集团多公司、多工厂的统一管控，集中控制和分布式管控相结合，安全与权限、高并发、海量数据的挑战，这类MOM产品通常是比较高端的MOM产品才能实现。
（4） 柔性可配的MOM平台
敏捷企业所配套的信息系统也要求能够快速应对需求的变化，这要求MOM平台必须是高度平台化的，灵活和易于扩展的。这种架构的产品通常是分层扩展的架构，客户的个性化定制不会修改产品平台层的代码。通常是低代码和模型驱动，可以降低系统的二次开发和运维的门槛。
（5） 数据驱动与智能管控
基于实时采集的数据驱动业务的自动执行，基于智能化的精准预测，应对快速变化带来的挑战。
ETO企业要想赢得竞争优势，必须把主要精力放在企业的关键业务上，充分扬其所长，同时与集团内企业，以及外部供应商甚至是客户建立一种长期战略合作关系，把他们当作合作伙伴而不是竞争对手，这种竞争更确切地说是一种供应链网络之间的竞争，所以不但需要实现敏捷制造，还需要打造与之配套的敏捷供应链。
▲ 从敏捷制造走向敏捷供应链
这对ETO企业供应链的掌控能力提出了很高的要求，能够更好地组织构建与各方和睦融洽的供应链，共同协作，综合利用各方的优势强项，实现对企业内外资源的最佳配置，更好的响应市场中的变化，谁就会更具竞争力。这意味着在合作伙伴之间协同运作，在采购商和供应商之间实现协同工作、产品共同开发、通用系统以及信息共享，这需要搭建供应链平台，通常是SRM或SCM， 并与企业内部的ERP、MOM系统集成，实现企业与外部伙伴的协同。
如下图，我们需要建立一个基于JIT的拉动式计划体系，由客户的销售订单拉动企业的内部供应链，并进一步拉动外部供应链。拉动式计划体系的关键在于应对来自外部或内部的变更，能够快速滚动更新，以便供应链的各级组织可以快速响应。
▲ 建立一个基于JIT的拉动式计划体系
例如西开电气公司是中国特高压输配电装备“大国重器”制造商，几乎每个产品都不会完全相同，属于典型的ETO类型企业。西开电气公司建立了一种基于JIT的拉动式计划体系，装配车间拉动机加车间、表面处理车间、铸造车间、绝缘车间，而且可以进一步拉动外部供应链，通过SRM系统分发给供应商。
▲ 西开电气拉动式计划体系
有了这样的计划体系，进一步实时收集供应链执行的情况，并监控供应链计划的执行状态，从而提前发现供应链的异常，并及时加以应对。
▲ 供应商进度反馈
ETO企业的计划体系比较复杂，除了基于JIT的拉动式计划体系之外，还需要考虑以项目为主线的计划管理模式，而且计划必须划分为多个层次进行管理，例如项目WBS计划、生产准备计划、生产主计划、采购/外协计划、生产作业计划、供应商生产计划、采购交货计划、生产作业计划等，这里不做展开讨论。
▲ 各种计划及之间的关系
考虑供应商直供件、外协件的状态情况下的生产计划物料齐套检查，物料的状态可以进一步穿透到供应商，这需要基于供应商端的生产、质量、物流状态的实时反馈才能实现。
▲ 计划的物料成套监控/齐套检查
大多数ETO企业，缺少这样的敏捷供应链管理信息系统，导致敏捷制造无法实现。计划编制困难、计划变更影响范围难以分析、供应链上信息缺少实时数据收集、缺少量化的数据分析、供应链上下游缺少信息共享，导致计划体系流程复杂、运行缓慢，工作低效、物料缺件严重、呆滞库存高、决策缺少依据，交货履约风险高。
制造和供应链运营的业务复杂度非常高，选择成熟的MOM和供应链产品平台，可以大幅度降低实施MOM和供应链项目的风险，实现合适成本、更高质量、更快地交付。选择IT平台是很容易关注功能符合性，而忽略产品的平台化、扩展性与灵活性，这是要吃大亏的。
现在，与人力、设备、资本、物料、技术等生产要素一起，基于MOM和供应链的IT平台已经成为敏捷企业所必备的新生产要素。我们要求敏捷企业保证生产资源柔性的同时，也要求所匹配的企业管理信息系统也必须是柔性可配置的，这才能保证企业信息系统也能快速匹配企业未来快速的业务调整和需求变更。
产品支持采用模型驱动、动态可配置的低代码开发方式进行个性化定制开发。柔性可配置包括两个方面，一个方面是面向业务人员的，包括集成服务商、用户方业务人员。以MOM为例，业务人员通过系统提供的工具可以快速建立和修改业务模型，从而实现业务调整快速适配，下面举例说明了部分业务建模的工具。
▲ MOM需支持的低门槛的业务建模能力
另一个方面是面向IT工程师提供的低代码开发工具，通常包括：数据库结构建模、用户界面表单设计、菜单结构设计、报表看板设计、工作流设计、基于脚本的插件开发、组织结构建模、权限建模等方面工具。
▲ 面向IT的通用建模能力举例
这些建模工具应该针对特定的用途分别设计，低门槛，易于使用，便于集成服务商或用户对系统进行持续快速、低成本地维护，满足客户的个性化需求，以及需求的快速变化。
ETO企业要实现敏捷制造，不仅要实现对企业内部的变革，还需要打造敏捷的供应链。对ETO企业，最难的是应对复杂性和不确定性，依靠人难以做出快速准确的决策，这导致更多的不确定性。
解决这些问题正是数字化应用的强项，加强企业运营过程中信息的实时感知，基于智能化的精准预测和即时行动为企业赋能和适应变化，尽可能消除和适应不确定性，优化资源配置的效率，构筑企业核心竞争力。
多数ETO企业已经实施了PLM、ERP系统，但是如果不实施MOM系统，企业将难以做到敏捷制造。建立一体化的MOM平台，替代单元化、碎片化的小系统，有助于实现数据的共享以及跨职能组织的协作，进而实现敏捷制造。
还需要打造与之配套的敏捷供应链，搭建供应链管理平台，并与企业内部的ERP、MOM系统集成，实现企业与外部伙伴的协同。例如建立一个基于JIT的拉动式计划体系，监控供应链计划的执行状态，对供应链进行动态优化。
我们要求敏捷企业保证生产资源柔性的同时，也要求所匹配的企业管理信息系统也必须是柔性可配置的，这才能保证企业信息系统也能快速匹配企业未来快速的业务调整和需求变更，从而做到持续的敏捷性提升。