MTO環(huán)境下訂單跟蹤系統(tǒng)研究

孫德廠，李萬(wàn)高，崔清民

SUN De-chang1, 2，LI Wan-gao3，CUI Qing-min3

（1.中國(guó)科學(xué)院 沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所，沈陽(yáng) 110016；2.中國(guó)科學(xué)院 研究生院，北京 100049；3.河南工程學(xué)院，鄭州 451191）

0 引言

一方面，為應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和客戶個(gè)性化需求，越來(lái)越多的企業(yè)為客戶提供定制化產(chǎn)品，允許客戶選擇不同的產(chǎn)品配置，甚至參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，如汽車行業(yè)。另一方面，在產(chǎn)業(yè)垂直分工的背景下，越來(lái)越多的企業(yè)成為代工工廠，如：半導(dǎo)體、服裝和消費(fèi)電子等行業(yè)。這些企業(yè)面對(duì)一個(gè)共同的問(wèn)題是準(zhǔn)時(shí)的訂單交付，否則，將支付高額的罰款，同時(shí)也會(huì)失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，訂單跟蹤是此類企業(yè)的管理重點(diǎn)。

ERP環(huán)境下，經(jīng)過(guò)對(duì)客戶訂單的審核和分解，最終轉(zhuǎn)換為裝配生產(chǎn)訂單、自制零部件加工訂單和外購(gòu)零部件采購(gòu)訂單。ERP系統(tǒng)僅對(duì)這些訂單的收發(fā)料和入庫(kù)進(jìn)行管理，并不對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制[1]。只有在生產(chǎn)完工回報(bào)或產(chǎn)品入庫(kù)之后，才能在系統(tǒng)中有所反映。訂單狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度、產(chǎn)品位置和生產(chǎn)異常等信息主要依靠生產(chǎn)報(bào)表獲得，如日?qǐng)?bào)、周報(bào)和月報(bào)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)信息滯后和信息模式不統(tǒng)一，不便于查詢、統(tǒng)計(jì)和分析。此外，訂單跟蹤也為質(zhì)量控制、產(chǎn)品追溯、生產(chǎn)過(guò)程控制、在制品控制、生產(chǎn)績(jī)效考核、物流控制、物流系統(tǒng)等提供基礎(chǔ)信息。因此，訂單跟蹤系統(tǒng)已經(jīng)成為MTO環(huán)境下，企業(yè)管理的一個(gè)重要的子系統(tǒng)。

Shunsheng Guo，Tianri Wang，Xiaobing Yu提出了基于代理的使用RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)的方案，用于解決配送倉(cāng)庫(kù)和銷售門店之間的銷售訂單跟蹤[2]。Jianhua Jiang，Buyun Sheng，Lixiong Gong，and Mingzhong Yang提出了基于Web Service的SaaS（Software-as-a-Service）架構(gòu)，用于動(dòng)態(tài)虛擬企業(yè)的訂單跟蹤[3]。楊霄彩研究了J2EE環(huán)境下訂單跟蹤的微架構(gòu)，在分析B2C電子商務(wù)訂單流程的基礎(chǔ)上，主要從設(shè)計(jì)模式的角度進(jìn)行訂單跟蹤微架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法研究[4]。陳曉明、唐任仲、王正肖提出了基于關(guān)鍵點(diǎn)跟蹤的訂單跟蹤管理系統(tǒng)，并對(duì)訂單跟蹤評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究，應(yīng)用于汽車機(jī)電生產(chǎn)企業(yè)[5]。傅培華、吳培良，提出了基于條形碼的訂單跟蹤系統(tǒng)，在坯布印染廠得到應(yīng)用[6]。蔣紅梅、陳榮秋在研究虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)組織協(xié)調(diào)模式的基礎(chǔ)上，提出了任務(wù)訂單跟蹤的方法，主要是解決盟主企業(yè)對(duì)盟友企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃與控制的問(wèn)題，有利于前者對(duì)后者的控制和后者之間的協(xié)調(diào)[7]。王恒對(duì)半導(dǎo)體封裝企業(yè)的訂單管理進(jìn)行研究，并將訂單跟蹤作為重點(diǎn)，尤其是生產(chǎn)訂單加工進(jìn)度跟蹤[8]。

以上文獻(xiàn)面向不同的企業(yè)環(huán)境提出了不同的訂單跟蹤方案，我們將在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往工程項(xiàng)目構(gòu)建面向離散行業(yè)、適合于MTO環(huán)境的訂單跟蹤系統(tǒng)。本文結(jié)構(gòu)如下：第1部分，進(jìn)行訂單跟蹤的要素模型進(jìn)行研究。第2部分對(duì)訂單跟蹤的主要跟蹤功能模型進(jìn)行研究。第3部分進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究。第4部分是一個(gè)實(shí)際案例的介紹。最后進(jìn)行總結(jié)，并指出需要進(jìn)一步研究的工作。

1 訂單跟蹤要素模型

為實(shí)現(xiàn)訂單跟蹤，應(yīng)對(duì)主要的要素進(jìn)行建模，包括訂單模型、制造過(guò)程模型和組織模型。訂單模型是訂單跟蹤的對(duì)象，制造過(guò)程模型是訂單跟蹤粒度設(shè)計(jì)的依據(jù)，組織模型是訂單跟蹤的系統(tǒng)邊界。

1.1 訂單模型

本文訂單不僅僅指銷售訂單。MTO環(huán)境下，從客戶采購(gòu)訂單轉(zhuǎn)換為企業(yè)內(nèi)部的銷售訂單。經(jīng)審核確認(rèn)后，運(yùn)行MRP計(jì)算，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)成品生產(chǎn)訂單、零部件生產(chǎn)訂單、零部件采購(gòu)訂單。對(duì)于產(chǎn)成品、零部件生產(chǎn)訂單，考慮到經(jīng)濟(jì)批量、最小加工單位、方便作業(yè)等因素，生產(chǎn)訂單拆分成多個(gè)批次訂單，是最小的加工、裝配單位，并賦予唯一標(biāo)識(shí)在在整個(gè)制造過(guò)程中流轉(zhuǎn)；對(duì)于采購(gòu)訂單，考慮到經(jīng)濟(jì)批量、交付周期、質(zhì)量等因素，下達(dá)給供應(yīng)商。在加工生產(chǎn)訂單、采購(gòu)訂單協(xié)同、滿足裝配要求后，裝配生產(chǎn)訂單開始裝配。裝配完工后，按照客戶要求發(fā)運(yùn)，可能是一次交付，也可能是多次交付，產(chǎn)生多個(gè)發(fā)運(yùn)單。待交付完成后，整個(gè)訂單流程執(zhí)行結(jié)束，轉(zhuǎn)入財(cái)務(wù)核算環(huán)節(jié)。訂單模型如圖1所示。

圖1 訂單模型

1.2 制造過(guò)程模型

離散制造過(guò)程，是最為復(fù)雜的人工系統(tǒng)之一。涉及到物料、工藝、設(shè)備、質(zhì)量和環(huán)境等諸多要素。工藝之間存在嚴(yán)格的工序約束，物料之間存在嚴(yán)格的裝配關(guān)系。對(duì)制造過(guò)程建模目前有Petri網(wǎng)和EPC等方法。本文從生產(chǎn)訂單跟蹤的角度進(jìn)行制造過(guò)程建模，主要是為了了解生產(chǎn)進(jìn)度、使生產(chǎn)過(guò)程透明化，分為零部件加工、子裝配，最終產(chǎn)品裝配兩個(gè)環(huán)節(jié)，每一種物料，都遵循特定的工藝流程。物料主要分為外購(gòu)物料、自制物料、產(chǎn)成品，產(chǎn)成品是客戶的訂單成品，是必須跟蹤的；而外購(gòu)物料、自制物料只需要跟蹤關(guān)鍵物料、客戶定制化物料，而通用物料為便于質(zhì)量追溯，僅作批次管理即可。制造過(guò)程模型如圖2所示。

1.3 組織模型

組織模型是整個(gè)訂單在企業(yè)所要經(jīng)過(guò)的職能部門和制造部門。職能部門，主要是對(duì)訂單所涉及的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行處理，包括銷售、財(cái)務(wù)、計(jì)劃、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和技術(shù)等。制造部門，包括加工車間、裝配車間、質(zhì)檢等。加工車間，按工藝或設(shè)備類型進(jìn)行組織，形成一定的區(qū)域。裝配車間，有的按產(chǎn)品對(duì)象劃分，形成生產(chǎn)線。生產(chǎn)線劃分成不同的工位，工位上放置設(shè)備稱為作業(yè)工位，擺放等待作業(yè)或運(yùn)輸?shù)奈锪戏Q為緩沖工位。企業(yè)組織模型如圖3所示。

圖2 制造過(guò)程建模

圖3 組織模型

2 訂單跟蹤功能模型

2.1 訂單狀態(tài)跟蹤

訂單狀態(tài)跟蹤是對(duì)訂單模型中不同類型的訂單當(dāng)前所處的狀態(tài)進(jìn)行記錄和可視化顯示。不同的訂單類型狀態(tài)劃分不同。下面是訂單狀態(tài)的偽代碼定義，根據(jù)需要可進(jìn)行擴(kuò)展。

定義1：銷售訂單狀態(tài)，SOs

SOs＝（意向訂單、確認(rèn)訂單、已計(jì)劃、已排產(chǎn)、已投產(chǎn)、已完工和已發(fā)運(yùn)）

定義2：零部件采購(gòu)訂單狀態(tài)，POs

POs＝（已下達(dá)、已接受、已發(fā)貨、收貨質(zhì)檢和已收貨）

定義3：零部件生產(chǎn)訂單，MOs

MOs＝（已計(jì)劃、已下達(dá)、已排產(chǎn)、已投產(chǎn)、已完工和已入庫(kù)）

定義4：產(chǎn)成品裝配生產(chǎn)訂單，AOs

AOs＝（已計(jì)劃、已下達(dá)、已排產(chǎn)、已投產(chǎn)、已完工和已入庫(kù)）

以上訂單狀態(tài)具有關(guān)聯(lián)關(guān)系，如零部件采購(gòu)訂單和生產(chǎn)訂單的收貨狀態(tài)，決定了產(chǎn)成品的投產(chǎn)狀態(tài)。第一批產(chǎn)成品訂單的投產(chǎn)狀態(tài)，決定了對(duì)應(yīng)的銷售訂單是否已排產(chǎn)，最后一批產(chǎn)成品的完工狀態(tài)，決定銷售訂單能否發(fā)運(yùn)。

2.2 生產(chǎn)訂單生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤

訂單狀態(tài)跟蹤，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上展示了訂單當(dāng)前所處的狀態(tài)。而對(duì)生產(chǎn)訂單，當(dāng)期的生產(chǎn)進(jìn)度也是客戶和生產(chǎn)管理人員所關(guān)心的重點(diǎn)。每一個(gè)批次生產(chǎn)訂單，所生產(chǎn)的產(chǎn)品都必須執(zhí)行特定的工藝工序。工序狀態(tài)模型定義如下：

OPs＝（X0，X1，… ，Xn-1）

OPs——工序狀態(tài)；

Xi＝0——第i道工序沒(méi)有加工；

Xi＝1——第i道工序已經(jīng)完成；

n——工藝流程的工序總數(shù)。

生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤是生產(chǎn)預(yù)警的基礎(chǔ)，按照排產(chǎn)計(jì)劃，當(dāng)前工序進(jìn)度如果晚于計(jì)劃，則進(jìn)行報(bào)警。

2.3 生產(chǎn)異常跟蹤

生產(chǎn)異常是指那些引起生產(chǎn)停工和生產(chǎn)過(guò)程中斷，導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度延遲的事件。從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理的角度看，生產(chǎn)異常原因主要是與生產(chǎn)緊密相關(guān)的人、機(jī)、料、法和環(huán)五要素[9]。異常大類分為物料、設(shè)備、技術(shù)、質(zhì)量和人員，依據(jù)在不同工序影響程度不同細(xì)分為小類，小類可進(jìn)一步細(xì)分到具體的對(duì)象，如表1所示。

表1 異常事件分類

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

訂單跟蹤系統(tǒng)是對(duì)銷售訂單、生產(chǎn)訂單、批次訂單、發(fā)運(yùn)單等多個(gè)數(shù)據(jù)的綜合展示，方便客戶、銷售、生產(chǎn)管理及其他支撐職能部門對(duì)整個(gè)訂單狀態(tài)、進(jìn)度、異常的了解，有利于各部門系統(tǒng)工作，能夠提升客戶滿意度。訂單跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)如下。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

車輛跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)選用微軟.NET平臺(tái) 基 于 瀏 覽 器 的WPF（Windows Presentation Foundation）技術(shù)。.NET平臺(tái)，很好的支持了面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并為此專門開發(fā)了一種語(yǔ)言C#。WPF技術(shù)，是新一代的圖形界面技術(shù)，能夠把表示層與業(yè)務(wù)邏輯層徹底的分離開來(lái)，滿足不同制造模式、生產(chǎn)環(huán)境的圖形建模。系統(tǒng)平臺(tái)共分為三層：數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和展示層。數(shù)據(jù)層使用SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)實(shí)體數(shù)據(jù)、跟蹤數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行存儲(chǔ)。應(yīng)用層，作為服務(wù)端，提供工廠模型、制造過(guò)程模型、訂單模型、組織模型等服務(wù)。展示層，采用WEB客戶端，用戶通過(guò)瀏覽器即可遠(yuǎn)程訪問(wèn)，方便的獲取訂單跟蹤信息。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖4所示。

3.2 集成技術(shù)

訂單信息、制造信息、客戶信息等來(lái)源于不同的系統(tǒng)，如ERP和MES等。大量頻繁的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸將給系統(tǒng)帶來(lái)高負(fù)荷，為此，系統(tǒng)采用iWay Software 公司的 iWay DataMigrator工具，這是一個(gè)強(qiáng)大的、綜合性的、可靠的、跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)集成工具。支持35多種計(jì)算機(jī)平臺(tái)，140多種數(shù)據(jù)庫(kù)、檔案系統(tǒng)、交易形態(tài)數(shù)據(jù)、商用軟件。可以直接從ERP、MES等數(shù)據(jù)庫(kù)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換并載入（Extract，Transform，Load - ETL）到訂單跟蹤數(shù)據(jù)庫(kù)中。可以定時(shí)運(yùn)行，也可以手動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行，大量數(shù)據(jù)抽取一般放在夜間或中午系統(tǒng)負(fù)載較低時(shí)運(yùn)行。方便、快捷的實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)集成。

3.3 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息的記錄，由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息的海量性、復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，必須根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)、生產(chǎn)控制的要求設(shè)置采集內(nèi)容和采集點(diǎn)。

傳統(tǒng)模式下，現(xiàn)場(chǎng)信息的采用描述性語(yǔ)言通過(guò)檢驗(yàn)卡、工藝卡、記工單和派遣單等紙質(zhì)文檔或Excel、Word非結(jié)構(gòu)化電子文檔記錄、傳遞，不便于存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)和分析。數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集方式支持條碼、RFID等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)的一致性、及時(shí)性。通過(guò)把物料、訂單、工序、人員、工位、設(shè)備等信息數(shù)字化，時(shí)間統(tǒng)一取服務(wù)器時(shí)間，大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率和統(tǒng)一性，同時(shí)根據(jù)制造過(guò)程模型對(duì)數(shù)據(jù)的完整性、時(shí)序性進(jìn)行校驗(yàn)。

數(shù)據(jù)采集要素可以自定義，至少包括訂單、工序、事件、人員和時(shí)間五個(gè)要素。采集終端支持手機(jī)短信、手持終端、PDA、條碼槍、Tag標(biāo)簽讀取器、計(jì)算機(jī)輸入等多種形式。數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)MSMQ（Microsoft Message Queue）、Web Service等就是傳輸?shù)椒?wù)器，然后寫入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

4 應(yīng)用案例

系統(tǒng)作為國(guó)內(nèi)某著名客車制造公司Portal（企業(yè)門戶）項(xiàng)目的子系統(tǒng)實(shí)施，使生產(chǎn)過(guò)程透明化，處在實(shí)時(shí)監(jiān)控之下，保證訂單準(zhǔn)時(shí)交付、提升了生產(chǎn)執(zhí)行效率。使客戶可以實(shí)時(shí)了解所訂購(gòu)產(chǎn)品所處的狀態(tài)，提升了客戶滿意度。圖5顯示了銷售訂單、生產(chǎn)訂單和裝配車輛之間的關(guān)系以及生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤。

5 結(jié)束語(yǔ)

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)

在B2C電子商務(wù)領(lǐng)域，訂單跟蹤已經(jīng)是很普遍的功能，客戶從下單到收貨反饋形成閉環(huán)控制。客戶可以隨時(shí)查詢訂單的狀態(tài)、物流的進(jìn)度，確實(shí)是一種美妙的體驗(yàn)。但在制造企業(yè)訂單跟蹤的案例較少，尤其是制造過(guò)程，更是不透明。本文以采取MTO策略的企業(yè)為背景，研究了其訂單模型、制造過(guò)程模型、組織模型等基本要素，以及訂單狀態(tài)跟蹤、生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、異常跟蹤等功能模型。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了訂單跟蹤的系統(tǒng)架構(gòu)，并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。最后以實(shí)際案例驗(yàn)證了方案的有效性。本文主要研究了制造企業(yè)內(nèi)部銷售訂單、零部件加工訂單、產(chǎn)成品裝配訂單的跟蹤。與第三方物流集成的采購(gòu)訂單、發(fā)運(yùn)單的跟蹤是本文進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

圖5 訂單跟蹤

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