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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。畢業于中國科學技術大學無線電電子學系，一直在石油化工戰線工作。曾任大慶石油化工總廠自動化處車間副主任、自動化研究室主任、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。被國務院授予享受國家政府津貼的有突出貢獻的國家工程技術專家。
摘要：本文綜述了制造績效管理理念的形成和發展，重點分析了實時績效管理和制造績效服務的形成和應用。
關鍵詞：實時； 制造； 制造績效；制造績效管理；制造績效服務；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
隨著市場競爭的日趨激烈，企業健康、安全、環保以及社會責任的加強，企業生存發展的條件日趨嚴格。則越發追求集約化和精細化管理。與之相對應，隨著信息技術的進步和企業信息化建設的發展，則出現了工廠自動化與企業信息化的整合與集成，并且模糊了自動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控制系統（ECS, Enterprise Control Systems）、工廠到商務之間的協同能力(Plant-to-Business (P2B) Interoperability )、協同制造（Collaborative Manufacturing）、企業制造智能（Enterprise Manufacture Intelligence ，EMI）、企業運行智能（Enterprise Operation Intelligence ，EMI）、商務智能應用（financial or business intelligence (BI) applications）、實時制造環境（real-time Manufacturing environment ）、實時制造績效管理（Real-time Manufacture Performance Management，見圖1）、制造績效服務（Manufacturing Performance Service, MPS,見圖2）、卓越制造戰略(Strategies for Manufacturing Excellence)、新一代企業總部（XHQ，neXt generation HeadQuarters）、新一代制造（Next Generation Manufacturing）等概念，其核心是提高企業總體運行性能或績效，其特點是績效性能管理的實時動態化，其技術基礎則是工廠自動化與信息化的融合、銜接和綜合集成。
可以說，信息化是自動化的手段，自動化是信息化的目的。由于信息技術的推動，工業自動化已經有設備自動化、裝置自動化、過程自動化（PA）、工廠自動化（FA）、辦公自動化（OA）發展到企業級的自動化或企業控制系統（EA，ECS）。企業級自動化則歸功于信息化，或者說，企業信息化的主要著眼點是工業自動化的最高階段，即企業自動化。
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經歷了供應鏈計劃（Supply Chain Planning，SCP）、供應鏈過程管理（Supply Chain Process Management , SCPM）、協同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）到實時制造績效管理（Real-time Manufacture Performance Management）的演變。
早期的SCM只是著眼于供應鏈內部的的計劃優化，但是違背計劃的事件經常發生，因此認為更要關注供應鏈的過程及其優化管理。而且由企業內部擴展到企業外部的供應鏈。這就是協同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）。CMM即SCM與SCPM的綜合。供應鏈過程管理（Supply Chain Process Management , SCPM）的實質是根據供應鏈運行參考模型（SCOR，Supply Chain Operation Reference )中涉及的13項財務指標，建立供應鏈過程模型和財務模型，供應鏈過程的變革成果或者說企業的績效反映到財務諸表，財務成果又可以對供應鏈過程進行評價。實時績效管理是指對制造企業的主要業務和制造過程進行管理，以達到最佳績效的經營活動。為了實現RPM，決策支持過程的業務優化，業務績效管理是提高績效不可或缺的。特別是整個供應鏈的可視化、迅速進行正確決策，占據了計劃體系中的很大比例。CMM實現的關鍵是實時績效管理（RPM）。實現實時績效管理的主要技術是業務過程的實時管理，會計的實時化，以及收益的實時模擬等。如上所述構成了廣義的SCM。
圖1 SCM、SCPM 、CMM和RPM的關系圖
2 實時績效管理
所謂績效就是做事的結果，當然一般結果都希望是好的，即功業、成果、成績、成效，目前流行為績效。績效的英文詞匯是Performance，它是由動詞Perform演變來的動名詞。Perform是做、執行、完成、進行、運行、使用等意，動名詞的意思就是該動作的性能、績效等意了。實際上都是指做事、干活、工作的結果。干好干壞總得有個比較基準、有個衡量指標，而且基準指標又太多，抓住主要的即關鍵，因此就又有關鍵績效指標（Key Performance Indicators，KPI）一詞。都是這個意思。
確定關鍵績效指標有一個重要的“SMART”原則。SMART是5個英文單詞首字母的縮寫：S代表具體(Specific)，指績效考核要由特定的工作指標來衡量，不能籠統；M代表可度量(Measurable)，指績效指標是數量化或者行為化的，驗證這些績效指標的數據或者信息是可以獲得的。即績效考核要用數據和事實說話； A代表可實現(Attainable)，指績效指標在經過努力后一般都可以實現，過高或過低多不恰當；R代表現實性(Realistic)，指績效指標是實實在在的，可以證明和觀察；T代表有時限(Time bound)，強調績效的特定期限。
隨著信息技術的發展和企業管理的變遷，上述基本概念沒有改變，但是卻有了延伸、進步或擴展。主要有三點：一是集約化管理則要求將管理空間和跨度擴展，隨之而來的則是關鍵績效指標的維度的擴展，層次擴展，業務領域擴展，時間段的范圍擴展等。這就形成了多維的企業級的制造全過程、全方位的績效管理；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，集約化要求向宏觀延伸，精細化要求向微觀延伸；三是績效的統計方式、考核方式、計算方式發生本質性的進步和變革。以往多是事后算賬，最長到年，一般為月，很難到日。后來逐漸演進到事中監控，甚至到事前預測。時間周期也縮小到時，分，甚至到秒。已經由靜態管理變為動態管理，由離線管理變為在線管理，由開環管理變為閉環管理。四是通過信息技術將復雜的管理簡單化、將企業各地的遠程信息本地化，將生產經營業務內在的關聯顯現化、可視化（visibility into manufacturing performance）。最終實現企業的卓越制造戰略（Strategies for Manufacturing Excellence）。這就是實時制造績效管理（Real-time Manufacture Performance Management）的實質。
圖2 實時制造績效管理概念圖
實時績效管理軟件有Citect公司的IIM(Industrial Information Management)和Siemens公司的XHQ（Extend Head Quarters或neXt generation HeadQuarters）等。
3 制造績效服務（MPS）
根據軟件就是服務模型（software-as-a-service (SaaS) models），國外提出了面向服務的制造運營應用（service-oriented manufacturing operations applications ）理念。隨之歸納出一類軟件命名為制造績效服務（Manufacturing Performance Services, MPS）軟件。
圖3 制造績效服務集成架構圖
制造性能服務軟件提供制造信息給所有相關人員、制造的管理控制過程以及軟件應用，并且給總部和各制造企業的管理者提供新的制造績效能力。MPS軟件提供工廠內的實時數據采集和連接，建立制造操作狀況背景，并把制造信息呈現給企業的其他部分。
MPS軟件的關鍵功能：
在多種不同的工廠設備和系統之間、實現基于服務的連接；
在工廠層和業務層之間提供實時數據的連接和存儲；
提供基于工廠模型的制造信息；
對數據進行變換處理；
通過門戶和顯示儀表盤，實現分布式的可視化；
為WEB服務和其他應用提供數據接口；
創建新的績效應用。
MPS軟件供應商同樣提供運營績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、企業平臺及其他使用OPC、ISA95或類似的商務系統，以及別的應用程序，比如分析工具和績效測量工具之間的集成。
據國外調查評價，制造運行軟件服務商的前五名是，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丁（Aberdeen Group）咨詢公司2006年6月對制造業績效管理的調查結果。
根據阿伯丁（Aberdeen Group）咨詢公司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 運行績效（生產能力）監測頻率的調查結果圖
圖5-2 運行績效（產品質量）監測頻率的調查結果圖
圖5-3 運行績效（面向資產的制造成本）監測頻率的調查結果圖
圖6 最重要的績效管理IT技術圖
4 協同制造管理（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、運營智能、商務智能相似，與實時績效管理密切相關。
在掌握實時流程和各種原始信息的情況下管理生產運作， 制造商可以有效地對需求和環境變化做出反應，提高競爭水平，增強盈利能力。實現跨越不同的分散的作業則是協同制造（Collaborative Manufacturing）的核心。實際上，它需要在互操作性、標準、合適的生產管理軟件以及廠級IT平臺的基礎上進行集成。需要廣泛地延伸到設計和工程部門、供應網絡、物流及運輸系統、資產管理、其他作業系統，以及多個工廠和各種應用。還必須擴展到生產制造設備、RFID、移動設備，以及其他實時信息來源。
為了提高績效，制造商需要采用與其分散的作業活動相一致的軟件方法，來推動每個工廠工藝的改進，同時監視在各個錯綜復雜的層面、地域、業務單位、作業結構中的活動，幫助做出合理的運行決策。同時，在日益復雜、競爭日益激烈的環境下，必須支持信息和業務流程的改善。協同作業管理（Collaborative Operations Management, COM）著重于廠級系統，也就是協同制造管理（Collaborative Manufacturing Management, CMM）模型中的下半部分。實施COM的制造商可以采用由一個或多個供應商提供的作業管理平臺（Operations Management Platform, OMP）、協同生產管理（Collaborative Production Management, CPM）系統以及制造績效服務（Manufacturing Performance Services, MPS）解決方案。
從制造的整體來看，協同制造管理（CMM）提供了一種用于由制造所衍生的所有復雜交互活動、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交叉軸，如圖7所示。CMM還能確定企業的工廠在價值網絡上的位置。CMM是追求最佳績效的管理實踐，它通過控制制造企業關鍵的跨領域的業務和制造流程來達到目的。CMM利用新技術與商業伙伴緊密連接。CMM把內部的制造與商務流程緊密結合在一起，并把它們與外部的客戶及戰略伙伴的業務流程無縫地連接起來。
圖7 ARC公司提出的CMM模型圖
協同生產管理（CPM）指的是協同制造原理在制造流程管理方面的應用。一般說來，制造管理解決方案包括制造流程的規劃、執行、跟蹤、報告、合規保證和流程優化等應用組成。生產管理系統不是單獨的。它必須與工廠底層控制系統及其他應用、商務系統（ERP和供應鏈）、工程系統（PDM和PLM）、維護系統（CMM和EAM）整合起來。CPM越發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級IT系統需要向新的技術遷移，目前有一種趨勢正在顯現，即廠級平臺。所謂作業管理平臺（OMP）彌補了新的企業平臺的不足。在選擇OMP的時候，必須認真考慮基于服務的體系架構及Web服務，因為合理的體系架構是制造系統向前發展的根本。OMP可以使制造商以多種途徑不斷地優化其業務績效。該平臺可以把廠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務。一些走在前沿的供應商開始提供OMP平臺，而不只是單一的應用。
為了更好地響應客戶需求和應對市場壓力，制造商變得更具“適應性”或“協同性”。這就要求商務和生產系統之間必須具備更好的連接性和緊密的業務流程。在缺乏工廠-商務（P2B）互操作性的情況下，要獲得更好的連接性就意味著為客戶定制的集成。創建和維護這種定制集成的費用往往很昂貴，同時還不靈活。 互操作性被定義為廠級生產應用與商務系統基于標準共享信息和交換服務，并在流程中使用信息和服務進行合作的能力。提高供應鏈績效推動了對商務和生產制造應用之間集成和互操作性的日益增長的需求。
5 一體化的獨立集成平臺
世界著名的西門子公司順應信息技術的發展趨勢，洞察現代企業特別是石油化工企業生產經營的管理需求，不失時機地率先提出了推進企業集團級集成的信息化解決方案，并且推出了與其相應的產品----XHQ，即擴展的企業總部（Extend Head Quarters）。據資料介紹，該產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和產品。
圖8 XHQ的企業信息化全面集成解決方案圖
XHQ是企業總部決策支持和到企業裝置級的信息集成平臺，是在總部層面和企業層面消除信息孤島和殘缺環的有力工具，實現企業集團級的信息流程及相關信息的可視化、集成化，實現業務流程的協同化和集成化，實現企業級的上下之間、部門之間、縱向橫向之間溝通的實時化和集成化，實現各級決策部門決策的模型化和科學化，在企業實現業務智能（Business Intelligence）的基礎上，實現實時運營智能（RTOI, Real-Time Operations Intelligence），將總部的決策、監控和協調職能通過信息系統落實到實處。
圖9 運營智能示意圖
其中，信息訪問與集成、信息加工與處理、信息展現與升華是西門子XHQ的三部曲，更是西門子XHQ系統架構的基石。西門子XHQ采用高度可擴展的三層架構體系結構，包括：信息訪問和信息處理層（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零維護客戶端）。其中第一層是信息訪問和處理層。該層的功能是實現與現有的各類系統的通訊連接；這些系統涵蓋了從基礎自動化和過程自動化（第一級）；生產制造執行系統（MES，第二級）；以及ERP、供應鏈管理（SCM）、客戶關系管理（CRM）、數據倉庫（DW）為代表的企業業務智能（BI）系統（第三級）。XHQ通過自己的通訊連接器族（XHQ Connector Clusters）實現與上述所有層面的各種不同類型系統的實時而且方式靈活的數據采集策略。最關鍵的是，XHQ的通訊連接器完全支持“即插即用”的熱插拔機制，以方便整個系統的隨時擴展和后臺系統的有效維護。XHQ的標準連接器覆蓋了企業的主要系統類型，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發工具集，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行集中的緩存、存儲、匯集、分析、關聯，并通過XHQ的信息模型對其進行有機的組織，提供基于企業組織角色和生產營運流程的可視化，以真正實現對營運管理流程關聯密切的本來面目的還原，幫助企業的各級決策者和執行者構建完整的視圖，使其及時地以簡單直觀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性和準確性。中間層還具有承上啟下的作用，對數據訪問進行負載平衡，并將信息的刷新實時地發布給第三層，即瀏覽器客戶端。
第三層是信息展示層，西門子XHQ的用戶層是純粹的瘦客戶端，免維護的瀏覽器客戶機，客戶需要的只是標準瀏覽器（IE）。西門子XHQ平臺真正采用了純瀏覽器/服務器的網絡體系結構。客戶不必管理注冊表的改變、下載ActiveX部件或DLL驅動、或者更新臃腫的客戶機，因此消除了潛在的客戶端的維護負擔。西門子XHQ的客戶端可以與主流的企業門戶系統進行集成，或集成到企業現有的網站中。用戶只簡單地使用網頁瀏覽器就可以實現對業務的有效監控和及時管理。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號