基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳忠華， 張凱， 劉維昌， 王維佳

(湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司襄陽卷煙廠， 湖北， 襄陽 441000)

0 引言

受國際市場影響的增加以及煙草行業(yè)競爭的加劇，市場為中國煙草行業(yè)帶來了更大的壓力和挑戰(zhàn)，其中政策和季節(jié)對煙草采購的影響較大[1]。煙草企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)信息化采購，可以將提高綜合競爭力作為有效手段。我國煙草行業(yè)趨于穩(wěn)定，信息化在其發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用[2]。將信息化管理引入煙草采購庫存信息的管理過程可以提高工作質(zhì)量和工作效率，促進(jìn)我國煙草行業(yè)的發(fā)展。在上述背景下，煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)成為目前研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法存在庫存量計(jì)算準(zhǔn)確率低和脫銷天數(shù)高的問題，需要對煙草采購信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究[3]。

MES方法表示邊際期望損失，該方法與宏觀監(jiān)管煙草采購庫存信息監(jiān)管理論相吻合，監(jiān)管局可以通過加強(qiáng)邊際風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)來制衡杠桿作用較大的煙草機(jī)構(gòu)的監(jiān)管，減少系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，防止危機(jī)爆發(fā)。整體解決方案可以滿足煙草企業(yè)的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)提高產(chǎn)品可靠性、質(zhì)量以及快速響應(yīng)制造的目標(biāo)，促進(jìn)我國煙草信息的發(fā)展[4]。為了解決當(dāng)前煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中存在的問題，提出基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

1 煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)在MES的基礎(chǔ)上包括系統(tǒng)硬件部分和系統(tǒng)軟件部分。具體煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)的架構(gòu)內(nèi)容如圖1所示。

圖1 信息綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)硬件部分

1.1.1 系統(tǒng)功能管理模塊

系統(tǒng)功能管理模塊在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)賬戶信息維護(hù)和系統(tǒng)初始化等，防止非法用戶的非法操作或非法入侵，導(dǎo)致煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)崩潰。系統(tǒng)功能管理模塊具有以下功能。

(1) 權(quán)限管理功能：保障煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)的安全性，在角色權(quán)限控制的基礎(chǔ)上管理信息綜合管理系統(tǒng)中的用戶，賦予角色相應(yīng)的權(quán)限，配置對應(yīng)的密碼和登錄名。權(quán)限管理功能可以實(shí)現(xiàn)新建角色、密碼設(shè)置和用戶定義[5]。

(2) 庫房結(jié)構(gòu)定義功能：針對貨位、庫位和庫房，在庫存管理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置。

(3) 結(jié)轉(zhuǎn)期與核算設(shè)定功能：通過該功能對生產(chǎn)核算期對應(yīng)的起始日期進(jìn)行設(shè)定，在歷史數(shù)據(jù)庫中存入庫存數(shù)據(jù)以及到期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其主要目的是對數(shù)據(jù)庫性能進(jìn)行維護(hù)[6]。在生產(chǎn)周期結(jié)束時(shí)核算煙草采購的相關(guān)信息。

系統(tǒng)管理模塊功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)管理模塊功能圖

1.1.2 進(jìn)度管理模塊

通過流轉(zhuǎn)單在煙草采購過程中記錄庫存信息的變化，在煙草采購周期中獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。進(jìn)度管理模塊在MES系統(tǒng)中保存流轉(zhuǎn)信息，在任意時(shí)刻監(jiān)督煙草采購的狀態(tài)。通過進(jìn)度管理模塊及時(shí)獲得煙草采購過程中的庫存變化信息[7]。加大監(jiān)控?zé)煵莶少彽木龋兄诠芾砗桶才畔嚓P(guān)工作。進(jìn)度管理模塊在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中的功能如下。

(1) 生成流轉(zhuǎn)單：生成每批任務(wù)在計(jì)劃中的流轉(zhuǎn)單，對煙草采購過程中存在的檢驗(yàn)信息和工序信息進(jìn)行記錄和跟蹤。流轉(zhuǎn)單的主要任務(wù)是在車間內(nèi)跟隨加工零件的工位流轉(zhuǎn)[8]。煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)通過流轉(zhuǎn)單監(jiān)控?zé)煵輲齑娴男畔⒆兓瑫r(shí)為信息綜合管理系統(tǒng)中存在的其他模塊提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。如果不能按時(shí)完成流轉(zhuǎn)單相應(yīng)的任務(wù)，利用信息綜合管理系統(tǒng)中的分單功能用戶可以實(shí)現(xiàn)分單操作。生成流轉(zhuǎn)單的過程如圖3所示。

圖3 流轉(zhuǎn)單生成流程圖

(2) 流轉(zhuǎn)單分單：當(dāng)煙草采購任務(wù)不能順利進(jìn)行時(shí)，需要分割處理已有的流轉(zhuǎn)單，用若干個(gè)新流轉(zhuǎn)單表示原有的流轉(zhuǎn)單[9]。原始的流轉(zhuǎn)單通過分單功能分割為新的多個(gè)流轉(zhuǎn)單，原始流轉(zhuǎn)單相應(yīng)的任務(wù)即為新的多個(gè)流轉(zhuǎn)單的任務(wù)綜合。

(3) 計(jì)劃進(jìn)度查詢：通過對查詢條件進(jìn)行設(shè)置，獲取煙草采購庫存相關(guān)信息。

(4) 打印流轉(zhuǎn)單：通過該功能可以打印空白的流轉(zhuǎn)單，同時(shí)打印已勾選的流轉(zhuǎn)單。

1.1.3 計(jì)劃調(diào)度模塊

計(jì)劃調(diào)度模塊在MES系統(tǒng)中錄入進(jìn)化后的煙草采購計(jì)劃，承接煙草采購計(jì)劃是計(jì)劃調(diào)度模塊的主要任務(wù)[10]。計(jì)劃調(diào)度模塊在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中的主要功能由配置相關(guān)采購要素、審定采購計(jì)劃、制定采購計(jì)劃。計(jì)劃調(diào)度模塊的功能流程如圖4所示。

圖4 計(jì)劃調(diào)度流程圖

1.1.4 庫存管理模塊

在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中煙草庫存管理模塊是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)煵輲齑媸菬煵莶少徯畔⒒铒@著的改變，庫存動(dòng)態(tài)變化的要素通常包括半成品、在制品和原材料等。通過庫存管理模塊管控?zé)煵莶少弾齑嫘畔ⅰ齑婀芾砟K在不同的方位對煙草采購庫存信息的變化情況進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)煵輲齑孀兓ㄆ诒P點(diǎn)核算庫存資源，通過庫存分析和庫存查詢等手段監(jiān)控?zé)煵輲齑孀兓?/p>

1.2 煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)軟件部分

煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)軟件以主連接部分以及與外部網(wǎng)絡(luò)連接為連接依據(jù)。主連接部分由物理接口VLAN網(wǎng)關(guān)組成，前者主要負(fù)責(zé)校園內(nèi)各區(qū)域結(jié)構(gòu)的VLAN連接、數(shù)據(jù)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備，后者主要是指VLAN在不同VLAN上的連接、設(shè)備地址之間的交換接口。與外部網(wǎng)絡(luò)連接的部分主要包括匯聚層和接入層兩部分。煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)軟件中發(fā)揮重要作用的是設(shè)備管理模塊、績效管理模塊。

1.2.1 設(shè)備管理功能

設(shè)備管理模塊在信息綜合管理系統(tǒng)中的主要功能是記錄設(shè)備在庫房中的故障情況、基本信息、運(yùn)行狀態(tài)和保養(yǎng)情況等，同時(shí)能夠添加設(shè)備附屬信息，包括設(shè)備所屬車間、維護(hù)信息、設(shè)備使用工段和設(shè)備負(fù)責(zé)人等，保證在MES系統(tǒng)中的用戶可以實(shí)時(shí)了解設(shè)備的維修情況、故障情況和使用情況等相關(guān)信息，為制定煙草采購計(jì)劃和控制煙草采購精度提供決策信息。

1.2.2 績效管理功能

績效管理模塊在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中根據(jù)實(shí)際采購、業(yè)務(wù)需求和工位狀況安排工人作業(yè)，動(dòng)態(tài)管理煙草采購庫存，在核算期末進(jìn)行資源消耗、人工出勤和工作時(shí)間等系統(tǒng)解算，在管理人員績效考核過程中提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2.3 文檔管理功能

在MES系統(tǒng)中文檔管理模塊可以存儲(chǔ)采購信息的相關(guān)文件，包括圖紙文件、采購相關(guān)文檔和調(diào)度計(jì)劃文檔等。在MES系統(tǒng)中文檔管理的C/S功能模塊屬于管理查詢工具，可以在MES系統(tǒng)運(yùn)行過程中為采購管理人員提供查詢功能模塊生成外部文檔的功能。

2 煙草采購控制

煙草采購流程在我國煙草專賣體制下與其他行業(yè)的采購特性不同。煙草采購過程中數(shù)據(jù)信息是決策依據(jù)，數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確共享、傳遞和收集決定了煙草供應(yīng)鏈的成功運(yùn)營。煙草采購過程受數(shù)據(jù)失真影響的程度較大，基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法通過仿真和建模的方法對煙草采購過程進(jìn)行分析。

具體建模過程如下。

(1) 顧客的總量在煙草采購過程中滿足泊松分布。

(2) 顧客采購煙草的數(shù)量通常滿足正態(tài)分布。

(3) 煙草商品補(bǔ)貨時(shí)間段為第二天銷售開始與當(dāng)天銷售結(jié)束之間，補(bǔ)貨提前期通常在12 h之內(nèi)。

(4) 根據(jù)信息綜合管理系統(tǒng)中的煙草庫存信息進(jìn)行補(bǔ)貨。

(5) 煙草的銷售量在煙草實(shí)際庫存為零時(shí)也為零，假設(shè)煙草連續(xù)3天的銷售量為零，需要盤點(diǎn)煙草商品，并對庫存信息綜合管理系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

設(shè)g代表由于偷盜和人為損壞等原因?qū)е碌牟荒苷ｄN售的煙草銷售量，g通常情況下滿足[a,b]的均勻分布。

當(dāng)公司采用(Q,R)采購策略采購煙草時(shí)，構(gòu)建煙草采購模型：

S1=C1=Q0

(1)

St=St-1+Lt-1-SXt-1(2≤t

(2)

(3)

(4)

Ct=Ct-1+Lt-1-SXt-1-Gt-1(2≤t

(5)

式中，C1是煙草商品在時(shí)刻t的實(shí)際在庫數(shù)量，Q0是在銷售周期開始時(shí)刻煙草商品的庫存數(shù)量，Lt是銷售第t天時(shí)煙草商品的補(bǔ)貨量，SXt是銷售第t天時(shí)煙草商品的實(shí)際銷售量，Pi是顧客i購買煙草商品的總量，通常情況下滿足正態(tài)分布N(μ,σ2)。

在煙草采購模型的基礎(chǔ)上對煙草采購庫存進(jìn)行控制，設(shè)I是現(xiàn)有煙草庫存量，當(dāng)I滿足下式時(shí)，煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)發(fā)出庫存預(yù)警：

I≤SS

(6)

式中，SS是安全煙草庫存數(shù)量。

在煙草采購情況的基礎(chǔ)上對煙草庫存的安全數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警，補(bǔ)充煙草庫存。時(shí)刻使煙草庫存數(shù)量達(dá)到供應(yīng)的數(shù)量。如果煙草庫存數(shù)量達(dá)到預(yù)警數(shù)量時(shí)，煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)發(fā)出煙草補(bǔ)貨預(yù)警：

I+QQ≤D×T

(7)

式中，QQ是在途未到貨的煙草數(shù)量，D是平均煙草日需求量，T是采購周期天數(shù)。

煙草補(bǔ)貨數(shù)量QQ的計(jì)算式如下：

QQ=D×T-I+SS

(8)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的整體有效性，需要對基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行測試。庫內(nèi)卷煙采用 ABC 分類法進(jìn)行庫存管理。根據(jù)卷煙的品種比重、銷售額比重將卷煙劃分為 A、B、C 3類，如表1。

表1 ABC 分類標(biāo)準(zhǔn)

由表1可知，A、B、C類煙卷的品種數(shù)所占比重分別為5%～10%、10%～20%和70%～75%，銷售額所占比重分別為70%～75%、10%～20%和5%～10%，其中：A類煙卷品質(zhì)最好，在市場中更受歡迎；C類煙卷的品質(zhì)相比最差，銷售額所占比重較小。本次測試的實(shí)驗(yàn)環(huán)境為Microsoft Visual Studio 2010，操作系統(tǒng)為Windows。系統(tǒng)登錄界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)登錄界面截圖

對于訂單的跟蹤，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新的方式，將訂單的狀態(tài)更新到訂單中給用戶展示。圖6為訂單跟蹤的界面。

圖6 采購訂單跟蹤頁面

在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中對煙草庫存量進(jìn)行計(jì)算，對比基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法計(jì)算得到的煙草庫存量與煙草實(shí)際庫存量，對比結(jié)果如圖7所示。

圖7 庫存量計(jì)算結(jié)果

分析圖7可知，采用基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對90天的煙草庫存量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算得到的煙草庫存量與煙草實(shí)際庫存量相差較小，因此基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法構(gòu)建了煙草采購模型，在煙草采購模型的基礎(chǔ)上分析煙草采購過程，通過煙草采購模型對煙草庫存進(jìn)行計(jì)算，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確率。

為了更直觀地顯示模型運(yùn)行過程中各實(shí)體的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)圖形，可以繼續(xù)在模型中添加曲線圖，如圖8所示。

(a) 暫存區(qū)容量狀態(tài)圖

(b) 優(yōu)化后暫存區(qū)容量狀態(tài)圖

從圖8(a)可以看出入庫暫存區(qū)長時(shí)間處于飽和狀態(tài)。從圖8(b)可以看出，卷煙在入庫暫存區(qū)的等待時(shí)間縮短，使得入庫暫存區(qū)的卷煙容量減少，由優(yōu)化前的擁堵狀態(tài)變?yōu)樽畲笕萘?17，提高入庫作業(yè)效率。

將煙草脫銷天數(shù)作為評價(jià)指標(biāo)，對基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)的有效性進(jìn)行測試，煙草脫銷天數(shù)越少，表明基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的有效性越好。測試結(jié)果如圖9所示。

圖9 脫銷天數(shù)

分析圖9可知，基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法脫銷天數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于未使用煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)時(shí)的脫銷天數(shù)。基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法在煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了進(jìn)度管理模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測煙草庫存量，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)采購煙草，降低了脫銷天數(shù)，提高了基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的有效性。

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對比優(yōu)化前后煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性。具體實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果如圖10所示。

分析圖10中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)優(yōu)化后的整體穩(wěn)定性和安全性與標(biāo)準(zhǔn)值接近，且全部達(dá)到95%以上，而優(yōu)化前的整體穩(wěn)定性和安全性相對較差，均未達(dá)到90%，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)重點(diǎn)針對煙草采購庫存信息綜合管理進(jìn)行研究，有效確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性。

圖10 優(yōu)化前后系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和安全性對比結(jié)果

4 總結(jié)

煙草在國民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位，屬于制造業(yè)，主要以銷售和生產(chǎn)為主線，保障煙草公司運(yùn)作和運(yùn)營的基礎(chǔ)是存貨。煙草公司的損益和資產(chǎn)直接受煙草采購庫存的影響，為了減少浪費(fèi)和損失，需要對煙草采購庫存信息進(jìn)行綜合管理。當(dāng)前煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法存在庫存量計(jì)算準(zhǔn)確率低和脫銷天數(shù)長的問題，提出基于MES的煙草采購庫存信息綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，可準(zhǔn)確計(jì)算煙草采購庫存量，降低脫銷天數(shù)。