運籌管理 Chapter 12 資訊科技與運籌管理電子化 祝天雄 博士 99年12月 日

大綱 12.1 資訊科技在企業營運中的角色與功能 12.2 運籌管理電子化 12.3 提昇運籌管理效益的新技術 12.4 企業應用系統整合趨勢 12.5 結論

前言 1980年代—品質 1990年代—企業再造 2000年代以後—速度 整合與創新

12.1 IT在企業營運中的角色與功能 資訊科技即為落實企業策略與企業營運流程的工具；同樣的，資訊科技的創新與企業營運流程的重新設計也將影響企業策略的制定。

12.1 IT在企業營運中的角色與功能 企業功能架構所對應的執行面即為企業的資訊系統架構。而企業的資訊系統架構必須緊密的與企業架構結合在一起。

12.2 運籌管理電子化 12.2.1 整合性運籌管理資訊系統架構及組成 12.2.2 企業應用範例: 電 子化運籌管理系統 12.2.3 整合性運籌管理資訊系統整合

12.2.1 ILMS架構及組成 整個運籌管理的執行運作可區分為 規劃層: 主要強調於整個運籌管理的決策制定方面，包括採購規劃、生產規劃、需求規劃、配銷規劃及存貨規劃等。 作業層: 主要為執行各項規劃的結果。

12.2.1 ILMS架構及組成

12.2.1 ILMS架構及組成 ILMS各資訊應用系統 企業資源規劃(ERP) 產品生命週期管理(PLM) 先進規劃與排程(APS) 製造執行系統(MES) 製造控制系統(MCS) 電子化銷售(e-Sales) 電子化採購(e-Procurement) 企業入口網站(Portal)

12.2.1 ILMS架構及組成 ERP APICS對企業資源規劃系統作了以下的定義: 「企業資源規劃系統乃是一以財務會計為導向的資訊應用系統，其主要的功能為將企業用來滿足顧客訂單所需之資源 (涵蓋了採購、生產與配銷運籌作業所需之資源) 進行有效的整合與規劃，以擴大整體經營績效。」 ERP系統提供的功能: 基本資料整合平台功能 銷售管理功能 採購管理功能 製造生產管理功能 財務與會計管理功能 企業次要活動支援管理功能

12.2.1 ILMS架構及組成 ERP

12.2.1 ILMS架構及組成 PLM PLM的功能: PLM系統能依使用者的需求來管理產品在概念設計、細部設計、樣品試做、測試、製造、運作及維修等階段中的所有資訊。 ERP與PLM的差異: ERP系統: 是從「規劃」的角度來規劃與控管產品的結構資料。 PLM系統: 是從「設計」的角度來管理與控制產品的結構資料。

12.2.1 ILMS架構及組成 APS APS系統所涵蓋的功能範圍相當廣泛，由最短期的現場作業排程、最常用的供給及需求規劃，乃至於供應鏈規劃均屬於APS的範圍；本書第13章將對APS有完整的介紹。

12.2.1 ILMS架構及組成 MES APICS對製造執行系統作了以下的定義: 「MES是將加工現場中的原物料、半成品、成品、機器、時間、成本等資訊以動態且即時的方式來收集、匯整與表達，並追蹤與管制目前正進行中的各項製造作業的一個資訊系統。」

12.2.1 ILMS架構及組成 MCS MCS的功能: 處於製造執行系統 (MES) 與設備控制器之間，其主要的功能為控制現場機器設備的實際加工、監督加工過程，並即時收集現場機器設備的使用狀況，以回饋給製造執行系統作整合與統計分析用。

12.2.1 ILMS架構及組成 e-Sales e-Sales的功能: 電子化銷售是一種可以提供與顧客進行互動式交易、即時服務及交易訊息透明化的方式，此種方式有助於提昇顧客服務水準，並擴大市場需求。隨著企業在價值鏈的角色定位，電子化銷售的對象與應提供的功能也有所不同。

12.2.1 ILMS架構及組成 e-Sales

12.2.1 ILMS架構及組成 e-Procurement 電子化採購的流程包括了: 採購詢價、訂單處理、確認訂單、出貨與送貨相關資訊、收料驗收、支付。 電子化採購的優點: 縮短了採購前置時間、降低訂單處理成本、提昇供應鏈運作效率。

12.2.1 ILMS架構及組成 e-Procurement

12.2.1 ILMS架構及組成 Portal Portal類型 Portal特色 員工入口網站 (Employee Portal; EP) 供應商入口網站 (Supplier Portal; SP) 顧客入口網站 (Customer Portal; CP) Portal特色 單一登錄入口 (single sign-on) 人員整合 (people integration) 應用系統整合 (application integration) 訊息平台 (message platform)

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 電子化運籌管理系統目標 即時反應需求 (預測、訂單) 與供給 (製造、採購) 的變異。 在資源有限情況下，精確計算與產生資源利用建議，協助生產管理部門妥善規劃生產排程及提高設備使用率。 能整合與協同供應商、顧客與製造廠的企業營運流程。 APS系統的生產規劃與電子商務整合平台的效益，能確切的反應到企業的銷售、採購與製造方面的資源管理。

資訊電子產業網路 政府之示範性資訊應用計畫 ABCDE計畫是什麼型態？ 轉型 過去 未來 Buyer& Partners & 代工製造為主 國際 資訊大廠 下單（product spec.） 台灣 交貨 End User ABCDE計畫是什麼型態？ C 計畫 過去 未來 轉型 A、B計畫 End user Service 金流 委外服務 零組件 材料 Buyer& Partners & Suppliers 研發能力的提升 協同工程的建構 產業供應鏈強化 金流及物流改善 End user e-Business(電子化企業) 供應鏈 需求鏈 Manufacturing Finance Engineering R&D Sales Support/Service Marketing Logistic/delivery E計畫 D計畫

企業電子化的模式

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 電子化運籌管理系統架構 以ERP系統為核心平台。 透過APS系統進行產能規劃與物料規劃。 可透過Web化電子商務平台進行顧客詢單或查詢訂單處理狀況。 針對採購單或採購預測資訊，可透過電子化採購系統與供應商合作。 可對供應廠商進行Web化的詢報價。

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 ERP、APS及電子商務平台的角色定位 ERP系統: 電子化運籌管理系統 (eLMS) 的運作藉由ERP系統實際執行企業重要活動與功能。 APS系統: 使用者利用APS系統進行從產品的預測與規劃、存貨與物料的彈性配置。 電子商務平台: 電子化銷售與電子化採購扮演了供應鏈體系中，企業與其上、下游合作夥伴資訊透明化、即時化的橋樑。

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 電子化運籌管理系統的應用流程(四個回應情境) 顧客詢單快速回應流程 顧客需求變動快速回應流程 正式訂單產能規劃及備料流程 供給變動快速反應流程

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 顧客詢單快速回應流程

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 顧客需求變動快速回應流程

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 正式訂單產能規劃及備料流程

12.2.2 企業應用範例: 電子化運籌管理系統 供給變動快速反應流程

12.2.3 整合性運籌管理資訊系統整合 ERP系統必須提供企業其他資訊應用系統在執行運作時所需的各種基本資料，而各個資訊系統執行運作的結果與相關資訊也必須回饋給ERP系統，以進行企業整體資源的有效整合。 ERP系統中的預測、MPS、MRP、CRP、DRP等功能模組，可以由APS系統中的需求預測、供給規劃及配送規劃模組取代，以進行最佳化的規劃。 MES必須與ERP/APS系統整合，將相關生產資源 (含物料) 使用情形及訂單 / 工單進度狀況等資料回饋給ERP與APS系統，達到快速回應顧客資訊的目標。

12.2.3 整合性運籌管理資訊系統整合

12.2.3 整合性運籌管理資訊系統整合

12.3 提昇運籌管理效益的新技術 12.3.1 商業智慧 12.3.2 無線射頻識別

12.3.1 商業智慧 商業智慧的定義: Gartner Group 對商業智慧的定義為「將大量的資料轉換及萃取為有用的資訊，再透過探究將資訊轉換為知識。」 商業智慧系統的架構

12.3.1 商業智慧  資料倉儲 資料倉儲之父Inmon提出，定義為: 「資料倉儲為整合異質來源之資料以支援管理決策，並包含了四大特性: 主題性、整合性、時間變異性與非消失性。」 主題性 (subject oriented): 資料倉儲所儲存的資料皆有特定的主題性。 整合性 (integrated): 資料倉儲中儲存的資料為整合性的資料。 時間變異性 (time-variant): 資料倉儲須定期至不同的資料庫中擷取資料，以確保其所儲存的資料具有時效性。 非消失性 (nonvolatile): 資料儲存進資料倉儲後，資料便不會消失。

12.3.1 商業智慧  線上分析處理 OLAP的功能: 依分析目的，將過去的歷史資料自資料庫中取出，再進行多維度的分析，並以視覺化的方式呈現及產生報表。 OLAP資料處理及運算方式 切片 (slice): 針對某一個維度作運算。 切塊 (dice): 從所有維度挑選出兩個或兩個以上的維度進行運算。 上捲 (roll up): 依據升冪的動作，由下層向上層作聚合的運算。 下鑽 (drill down): 依據降冪的動作，由上向下作區別的運算。 轉軸 (pivot): 針對不同象限，作旋轉的動作，提供另一個角度的觀察。

12.3.1 商業智慧  線上分析處理 根據資料儲存的方式OLAP區分為三種:

12.3.1 商業智慧 資料採礦 Gartner Group對資料採礦的定義為: 「資料採礦是利用統計技術從大量的資料中挖掘出新穎而有意義的關係。」 Data Mining 功能 分類 (classification) 推估 (estimation) 預測 (prediction) 關聯分組 (affinity grouping) 同質分組 (clustering)

12.3.1 商業智慧  資料採礦 常用的Data Mining 技術 線性迴歸 (linear regression) 叢集 (clustering) 關聯 (association) 決策樹 (decision tree)

12.3.1 商業智慧  資料採礦 Data Mining 的運作架構

12.3.1 商業智慧  資料採礦 OLAP與Data Mining 的差異: OLAP著重於事實的處理，是屬於「分析」的層次；資料採礦則是要「挖掘」隱藏在資料中的訊息。

12.3.1.3 商業智慧的應用與效益 商業智慧帶來的效益 提高企業營運績效 提昇企業敏捷性 增加營收與獲利 降低生產與存貨成本 掌握關鍵顧客

12.3.1.3 商業智慧的應用與效益 商業智慧的應用

12.3.2 無線射頻識別 RFID簡介 RFID是一具備無線通訊能力的極小記憶容量的元件，我們可藉由網路來核對儲存在記憶體內的ID，以進行各種不同的應用。在概念上，RFID和智慧卡及IC卡近似，但儲存的容量、外型尺寸卻要小很多，且具備了無線通訊的能力。 特性 體積短小耐用 被仿製程度低 儲存資料容量大 非接觸式資料傳遞 重複性使用

RFID簡介(1/10)

RFID System Construction RFID是英文” Radio frequency Identification ” 的縮寫，就是一種透過無線之非接觸方式讓物品可以被自動偵測的技術。組成元件有像米粒一般大小的電子標籤，並透過讀取器偵測，將標籤的資料送到後端資訊系統上整合運用 Middleware 與現有系統整合 Filtering collection Reader Tag RFID System Construction

RFID簡介(3/10) 新殺手級應用- RFID 2004年《財星》500大企業排名中，3度蟬聯冠軍寶座的全球零售業龍頭Wal-Mart百貨，將以第二次世界大戰中的技術RFID，引爆第二波物流革命 RFID將為物流與供應鏈管理，帶來新一波的革命 [中華民國物流協會理事長黃仁安] 如果企業沒有導入RFID的話，可能就會遭受到被市場淘汰的命運 [惠普全球RFID計畫主持人Lucien Repellin]

RFID簡介(4/10) RFID 原理介紹(1/3) 電子標籤 通常以電池的有無區分為被動式和主動式兩種類型。被動式Tag是接收讀取器所傳送的能量，轉換成電子標籤內部電路操作電能，不需外加電池；可達到體積小、價格便宜、壽命長以及數位資料可攜性等優點

RFID簡介(5/10) RFID 原理介紹(2/3) 讀取器 利用高頻電磁波傳遞能量與訊號，電子標籤的辨識速率每秒可達50個以上。可以利用有線或無線通訊方式，與應用系統結合使用

RFID簡介(6/10) RFID 原理介紹(3/3) 應用系統

資料來源:RFID技術與應用

RFID簡介(7/10) RFID與Bar Code特性比較 資料來源: 工研院無線辨識科技中心

RFID簡介(8/10) RFID 和EPC Network 根據EPC組織所提出的RFID智慧型商務網，共有六個主要元件，一個是RFID標籤（RFID tag），一個是RFID讀取機（RFID reader），一是讀取機背後的Savant主機（舊稱ALE主機），一是Savant主機之後的EPC Information Service（EPC IS，舊稱PML主機），一是網際網路的EPC 服務所需的目錄服務，又稱為ONS（Object Name Service）服務與EPC Discovery Service Savant 為介於各種讀取機與後台主機之間的小型電腦系統，Savant是一種Middleware，用以處理來自前台之各個讀取機或感應器所接收過來的資料，它能將這些標籤相關之資料作過濾、集中與計算。因此，可降低送到後台的資料量。在Savant主機主要有Savant Protocol，其將主要定義Savant本身運作方式以及與後台主機之溝通方式。此外，Savant端的Adapter能支援不符合EPC讀取機標準的讀取機資料。以下歸納Savant主要任務有： (1) 資料校對： 處在網絡邊綠的Savant系統，直接與讀碼器進行資訊交流，它們會進行資料校對．並非每個標籤每次都會被讀到，而且有時一個標籤的資訊可能被誤讀，Savant系統能夠利用運算法校正這些錯誤。 (2) 讀碼器間協調： 如果從兩個有重疊區域的讀碼器讀取信號，它們可能讀取了同一個標籤的資料，產生了相同多餘的產品電子代碼，Savant的一個任務就是分析己讀取的資訊並且刪掉這些冗餘的產品代碼。 (3) 資料傳送： 在一個層次上，Savant系統必須決定什麼樣的資訊需要在供應鏈上向上傳遞或向下傳遞．例如，在冷藏工廠的Savant系統可能只需要傳送它所儲存的商品溫度資訊就可以了。 (4) 資料儲存： 現在的資料庫不具備在一秒鐘內處理超過幾百條事件的能力，因此Savant系統的另一個任務就是維護實時儲存事件資料庫，本質上來講，系統取得實時產生的產品電子代碼並且智能地將資料儲存，以便其他企業管理的應用程序有權訪問這些資訊，並保證資料庫不會超負荷運轉。 (5) 任務管理： 無論Savant系統在層次結構中所處的等級是什麼，所有的Savant系統都有一套獨具特色的任務管理系統(TMS)，這個系統使得它們可以實現用戶自己定義的任務來進行資料管理和監控．例如，一個商店中的Savant系統可以通過編寫程序實現一些功能，當貨架上的產品降低到一定水平時，會給倉庫管理員發出警報。 EPC IS 為後台主機之上的應用程式，其目的是將EPC相關資訊以PML的方式傳給EPC網路之各個參與者。EPC IS 主機所包括的資料有：(1) Savant 提供之標籤資料；(2) Instance-Level資料，如製造日期或失效日期；以及(3) Object-Class Level資料，如產品目錄。EPC IS 能自公司資料庫擷取資料，轉譯為PML 而傳送出去。業界可以設立一個EPC Access Registry作為EPC IS 所在的總目錄。 ONS 服務能將EPC-Lookup 轉換為URL 網址，此URL可以指定EPC IS 之所在，同時也能指出網站或甚至一個Object。當讀取機讀到物品的RFID標籤上的EPC碼時，則會根據這EPC碼，該物體能夠與網際網路上的一台電腦建立關係，該網路電腦能結合VPN安全功能，而紀錄或提供物體一切的相關資料。ONS分為靜態與動態兩種，靜態ONS 提供某Object 製造商提供的URL，動態ONS 甚至可以告訴您一個Object 所經過的地方。ONS所用之技術與DNS非常類似。ONS運作過程分幾個步驟（圖4）說明如下： (1) 從標籤上判讀一個資料字串EPC代碼。 (2) 讀碼器將此字串EPC代碼發送到本地伺服器。 (3) 本地伺服器對EPC代碼資料進行適當排陣，過濾，將EPC代碼發送到本地ONS運算器。 (4) 本地ONS運算器利用格式化轉換字符串將EPC比特位編碼轉變成EPC域前綴名，再將EPC域前綴名與EPC域后綴名結合成一個完整的EPC域名，ONS運算器再進行一次ONS查詢，將EPC域名發送到指定ONS伺服器基礎架構，以獲得所需要的資訊。 (5) ONS基礎架構給本地ONS運算器回饋EPC域名對應一個或多個PML伺服器IP地址；本地ONS運算器再將IP地址回饋給本地伺服器。 (6) 本地伺服器再根據IP地址聯繫正確的PML伺服器，以獲取所需的EPC資訊。 當一個RFID標籤被賦予EPC碼，它的產品類別就應被更新到網路上的ONS主機中，當此標籤被貼在某產品上，製造商的EPC IS主機會將該EPC的最新位置告訴網際網路上的EPC Discovery Service 主機，當該產品離開製造商時，製造商的EPC IS主機會告知EPC Discovery Service 主機。因此，EPC Discovery Service 主機能夠清楚知道任何EPC單品之最新位置。 此外，除了EPC網路本身的主機伺服器之外還需跟企業上應用系統主機連結，才能夠讓企業應用系統獲得RFID的資訊並進而進行分析

RFID簡介(5/7) RFID 和EPC Network(2/2) EPCglobal Network是實現RFID技術所闡述 EPCglobal Network能夠存入輸出關於EPC碼的資料，例如：詳細的產品資訊、產品種類、成分、尺寸、重量、成本、生產資訊、生產時間和地點、有效期、銷售資訊、銷售商、時間、次數等，資訊可以精確到生產儲存時的條件（如溫度等）。EPC Tag 將代表產品資訊的訊號發送給Reader，Reader將資訊傳輸給電腦系統，電腦系統再透過EPC物件名解析服務（Object Name Service），由EPC ONS告知電腦系統到哪裡可以尋找相關產品資訊；而EPCglobal Network其中儲存產品資訊的單元稱之為EPC IS EPCglobal Network是實現RFID技術所闡述 Internet of things願景的具體途徑， 讓企業間可以合作 ，並透過電子方式共享資料。

RFID 應用的價值 [Nancy Tai, 2006 ] 降低成本 Automation Increased Outcome Visibility Higher Quality 增加安全性 Tracking Traceability Control Authentication 創新價值 New Service Product Feature CRM 法規遵循 Law Mandate [Nancy Tai, 2006 ]

RFID簡介(10/10) RFID應用產業發展

12.3.2 無線射頻識別 RFID 系統的基本結構

12.3.2 無線射頻識別 導入RFID的挑戰 技術的障礙 缺乏國際標準 成本價格問題 個人隱私疑慮

12.3.2 無線射頻識別 RFID的產業應用案例 Wal-Mart自2001年起，便積極參與AutoID Center的研發與測試計畫，進行供應鏈流程分析，並針對兩項關鍵點導入RFID技術進行驗證 (如圖12.20)。

RFID應用(1/2)

Transport Vessel / Vehicle RFID應用(2/2) Supply Chain Pallet Case Item Transport Vessel / Vehicle Container [http://interrelativity.com/rfid/]

12.4 企業應用系統整合趨勢 12.4.1 企業間電子資料交換 12.4.2 企業應用系統整合 12.4.3 服務導向架構 12.4.4 網路服務

12.4.1企業間電子資料交換 企業間電子資料交換 (Electronic Data Interchange) 企業與企業間利用標準化格式，在電腦與電腦之間，運用電子數位方式來傳輸與接收資料，即是所謂的電子資料交換。 EDI的通訊架構

EDI資訊作業處理流程

EDI的相關軟體

企業加值型之作業流程

傳統商業的連接方式與VAN的連接比較

12.4.2 企業應用系統整合 企業應用系統整合 EAI的定義: 結合技術與流程的策略性整合方案，能將客製化、套裝軟體與Web的功能作有效結合，以商業上所熟悉的文件及檔案格式進行商業資訊的交換。 EAI的整合方式 點對點的整合(Point to Point) 嵌入式整合(Embedded Integration) 訊息集結點整合(Message Hub)

系統整合之架構 點對點整合

傳統方式整合的問題 New Web Application Legacy system Packaged software E-Commerce

應用EAI系統進行整合

EAI整合架構 New Web Application Legacy system Packaged software E-Commerce Common interface layer Inter-Application Middleware Secure Application Integration Framework

12.4.2 企業應用系統整合 點對點的整合(Point to Point) 缺點 以專案的方式，在各個資訊系統之間撰寫中介軟體互相連接；其整合的重點在於資料傳輸，而非作業流程。 缺點 需要撰寫大量的整合程式碼 長時期的系統維護 缺乏重複使用性 無法作到資料整合和流程整合 資料處理時間耗時 無法即時傳送和更新資料

12.4.2 企業應用系統整合 嵌入式整合(Embedded Integration)

12.4.2 企業應用系統整合 訊息集結點整合(Message Hub) 各資訊系統或應用軟體皆可單獨與之連接，大幅減少過去兩資訊系統間彼此相連所導致的複雜度。在此種架構下的訊息流通稱為事件驅動 (event-driven) 的訊息主動發送，由需要的資訊系統向訊息集結點來訂閱。

12.4.2 企業應用系統整合 EAI的解決方案須考慮以下因素 功能完善的作業平台 支援開放性標準及規格 文件交換與傳送 資料格式轉換 與異質系統整合 自動化流程管理 Adapter的完整性 文件追蹤及管理

12.4.3 服務導向架構 Service Oriented Architecture: 結合了資料傳輸、轉換、流程整合與管理等關鍵技術的新一代整合技術，足可用來支援企業內應用系統間及與企業外的商業社群進行流程及系統整合的軟體。 SOA的特性 服務性(service) 獨立自主性 (autonomous) 共用資料格式 (data schema) 與資料規定 (validation contract) 運用 policy

12.4.4 網路服務 Web Services: 是可以透過開放式網路通訊協定存取的應用程式介面，也就是軟體服務的介面，無論對方的電腦是何種作業平台或應用程式的類型，只要雙方遵循標準的協定即可進行溝通。 Web Service的架構

12.4.4 網路服務 Web Services的運作流程 三種基本角色 服務提供者 (Service provider): 服務提供者通常是現有的商業機制或許多商業機制的整合。 服務要求者 (Service requester): 向服務提供者要求服務的需求者。 服務公告者 (Service broker): 能以 UDDI 方式發掘之服務項目的資料儲存中心。

12.5 結論 網際網路與電腦資訊科技的進步為全球化的企業經營體系帶來重大的突破與演進。 本章從資訊科技在企業營運中所扮演的角色、功能與運籌管理的一般性功能架構，導引出整合性運籌管理資訊系統的架構及應用系統之間的關聯性，希望能清楚地闡明與釐清運籌與供應鏈管理所涵蓋不同應用系統的角色定位與功能。 網際網路與資訊科技的演進已導引著企業整體營運的演進，不只是再造，更重要的是創新與整合。