（机械制造及其自动化专业论文）基于bs构架的企业生产与管理信息系统研究与开发.pdf

塑直盔堂塑丝量塑主三堡堂堕塑焦型堡垦基旦垫丝童些亟主堡壅生兰鱼堡2 兰一 摘要 本文根据m r p i i 的基本原理，提出了一种基于w i n 9 5 n t 平 _ ，_ _ _ 一 台、采用曼：2 1 1 1 三! ! ! 三! ! ! 签丕缝趋的垒些筻堡焦蛊歪蕴方案，并就 系统功能模型、信息模型、数据库的建立、w e b 页面的建立和系统 中“销售”、“生产数据”、“主生产计划”、“车间作业控制”4 个模 块的分析设计、编程实现过程等方面进行了详细的论述。本系统采 用模块化方法，同时对主生产计划、车间作业控制的编制提出了自 己的算法，使运行结果更合乎生产实际。 a b s t r a c t a c c o r d i n g t ot h ep r i n c i p l eo fm r p i i ，t h i s p a p e r a d v a n c e sa ni d e ao f e n t e r p r i s em a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m b a s e do n w i n 9 5 n t , a d o p t i n g b r o w s e r s e r v e r a r c h i t e c t u r e ，a n de l a b o r a t e l y d e s c r i b e st h e e s t a b l i s h i n gp r o c e d u r eo ff u n c t i o nm o d e l ，i n f o r m a t i o nm o d e l ，d a t a b a s e s y s t e ma n dw e bp a g e s ，t h ea n a l y s i sa n dp r a c t i c eo f s a l e ”，“p r o d u c t i o n d a t a ”m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e a n d “s h o pp r o d u c t i o nc o n t r o l l i n g m o d e l s t h i ss y s t e mu s e sm e t h o do fm o d e l i no r d e rt oc o r r e s p o n dt ot h e p r o d u c t i o np r a c t i c e ，an e w a r i t h m e t i ci su s e dt og e n e r a t et h em p sa n d s p c 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造瑟其自塾些童、业堕主堕窒生堂焦鲨窑 第一章概 论 一基本概念及简介 制造业是一个国家的支柱，几百年来，人们都在不断探索着提高制造业自 动化水平和管理水平的方法，以期提高产品质量、生产效率和降低成本。自1 9 7 3 年美国的约瑟夫哈林顿( j o s e p h h a r r i n g t o n ) 博士提出计算机集成制造 ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，简称c i m ) 以来，人们公认它是一种符合 制造业发展趋势的理论，随后c i m 概念不断得到丰富和发展。c i m 的核心即为 计算机辅助设计( c a d ) 、计算机辅助制造( c a m ) 和管理信息系统( m i s ) ， 而对制造业来说，m i s 的核心内容就是m r p i i 。 m r p l l 是制造资源计划m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g 的缩写。为了与物 料需求计划的缩写m r p 有所区别，取名为m r p i i ，又称为广义的m r p ，而将 m r p 称为狭义的m r p 。m r p i i 是应用于生产与库存控制方面的一种先进的管 理思想和方法。这一先进系统是由管理者所设计的，它在一般企业没有计算机 的情况下是无法实现的。用这种思想和方法编制的软件，就是目前世界上广为 流行的m r p i i 软件。1 9 6 0 年前后，由美国生产与库存控制协会( a m e r i c a n p r o d u c t i o na n di n v e n t o r yc o n t r o la s s o c i a t i o n ，简称为a p i c a ) 的m r p 委员会主 席j o s e p ho r l i c k y 等人第一次用物料需求计划m r p 原理，开发了一套微机系统， 它以库存控制为核心。7 0 年代开始，一些计算机软件商开发了闭式m r p 软件。 8 0 年代，又推出了m r p i i 软件。9 0 年代，涌现出几百家专门从事m r p i i 开发 与销售的公司，m r p 的应用也从离散工业向流程工业扩展，不仅能应用于汽车、 电子等行业，也能用于化工、食品等行业。直至今天，m r p i i 软件的功能还在 不断地增强、完善与扩大，向企业资源计划e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 发展。 m r p i i 在今天已经成为制造业界所共同瞩目的一项技术。m r p i i 软件之所 以被广泛地应用，是与m i 冲i i 应用所取得的卓越成效有关的。美国m r p i i 专家 o l i v e rw w i g h t 所做调查的结果表明：应用m r p i i 可降低库存成本2 0 3 0 ， 提高生产力5 r v l 0 ，减少加班时间5 0 9 0 。8 0 年代初，m r p i i 被引入了 我国。8 0 年代中后期，有更多的企业开始了解、熟悉和应用m r p i i 。 二原理 如前所述，m r p i i 由m r p 和闭环m r p 发展而来。m r p 根据主生产计划 湖南大学机械与汽车工程学院机拯剑造壁基自塾些童、业亟婴窒笙堂焦鲨塞 来决定订货和生产。而闭环m r p i i 系统除物料需求计划外，还将生产能力需求 计划、车间作业计划和采购计划全部纳入m r p ，形成一个封闭的系统。其原理 是：根据长期生产计划，通过对生产能力负荷的分析，制定具有真正可行性的 短期主生产计划。然后再执行物料需求计划、能力需求计划和车间作业计划， 在计划执行过程中，根据来自车间、供应商和计划人员的反馈信息，即时地对 计划进行平衡调整，从而使生产计划的各个子系统得到协调统一。其工作过程 是一个“计划一实施一评价一反馈一计划”的封闭循环过程。它能对生产中的 人力、机器和材料各项资源进行计划与控制，这一点己大大超越了原有m r p 系统的资源计划范围，从而使生产管理对市场的应变能力大大增强。 在闭式m r p 基础上，如果我们以m r p 为中心建立一个生产活动的信息处 理体系，则可以利用m r p 的功能建立采购计划；生产部门将销售计划与生产 计划紧密配合来制定主生产计划表，并将其不断细化；设计部门不再孤立地设 计产品而是将改良设计与以上生产活动信息相联系；产品结构不再仅仅只有参 考价值而是成为控制生产计划的重要方面。如果将以上一切活动均与财务系统 结合起来，库存记录、工作中心和物料清单用作成本核算，由m r p 所得到的 采购及供应商情况，建立应付帐，产生客户合同和应收帐，应收帐与应付帐又 与总帐有关，根据总帐又产生各种报表 综上所述，将m r p 的信息共享程度扩大，使生产、销售、财务、采购、工 程紧密结合在一起，共享有关数据，组成了一个全面生产管理的集成优化模式， 就是制造资源计划m r p i i 。它是一个制造业公认的管理标准系统，是由闭式m r p 加上财务等功能所组成的。根据制造资源计划m r p i i 原理所设计的m r p i i 软件， 由于各软件商设计的思路和方法不同，各种软件上所配备的m r p i i 模块的划分 也不完全一致，但是由于m r p l l 的原理是一致的，因此，它们的逻辑功能是相 同的。如图1 1 所示。 从该图可以看出，m r p i i 的入口是订单及预测，由它产生预测与生产 要求，通过主生产计划m p s 建立了生产计划和粗资源需求计划，并且将主生产 计划输入至物料需求计划m r p ，同时制造标准数据中产品结构表和库存管理中 的库存状况信息也输入至m r p 模块，通过毛需求量、净需求量计算，产生零 部件生产计划作为能力需求计划c r p 的输入数据。c r p 还接受来自制造标准数 据的工序和工作中心的信息、采购管理中的采购信息，经过处理输出能力需求 计划，产生自制品生产作业详细计划和生产负荷标准化计划。自制订单信息输 入至车间控制s f c ，s f c 还接受库存管理给予的入出库信息、外加工订单信息， 建立派工单和作业指令，产生生产信息报表及作业进度报告。成本管理接受车 间控制所给予的生产信息报告，采购和物料计划管理给予的收料、委外加工信 息报告以及标准成本、实际成本和管理成本差异的分析。采购和物料计划管理 根据m r p 采购订单，生成委外加工计划，进行外协加工、采购计划、收料、 检验、供应商、废料的管理。库存管理接受来自采购的收料入库信息，为m r p 和订单及预测管理提供库存状况和为s f c 提供委外加工订单信息。销售管理接 2 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其皂动些童些亟主翌窭生堂焦堡塞 受m p s 的发货计划进行发货处理和应收帐款处理。订单及预测根据库存状况信 息进行订单处理和报价。 销售管理的销售发票为应收帐提供了信息，应收帐处理的结果直接进入总 帐。采购的订货发票为应付帐提供了信息，应付帐和固定资产处理的结果直接 进入总帐。此外，工资处理的结果也进入总帐。 综上所述，m r p i i 系统包含了分销、制造和财务三大部分。三大部分中又 包括了销售、订单、预测、主生产计划、库存、制造标准、物料需求计划、能 力需求计划、车间控制、采购、成本、总帐、应收帐、应付帐和固定资产模块。 因此，m r p i i 是一个集成度相当高的信息系统。 三 本文出发点 图1 1 现在已有许多国产的或从国外引进的m r p i i 软件可供企业选用，比如美国 科学管理公司m s a 的m r p i i 软件、日本日立公司的m r p i i 软件、王安公司的 m r p i i 软件、安达生公司的m r p i i 软件m a c p a c 等等，但至今尚无一种是基 于b s 构架的，毫无疑问b s 构架有着c s 构架不可比拟的优势，对此将在下 文进一步地阐述。也正是基于对b s 构架的认可；本课题试图开发出一套基于 b s 构架的实用的m r p i i 软件。在参考、吸收上届同学所开发的基于c s 构架 的m r p i i 软件的基础上，本软件在功能、算法和操作界面上也进行了改进与完 善。 3 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化童些亟主婴塑生堂笪迨塞 1 2s s 构架简介 i n t e m e t 已经在并且将更加深入地改变我们的生活，它的发展给信息的提供、 发布、传输和利用带来了全新的革命性变化。现在，不懂上网就是落伍，就不 能利用i n t e r n e t 所提供的巨大好处。同样地，一个企业没有组建自己的i n t r a n e t ， 也就不能利用i n t r a n e t 所提供的巨大好处，而事实上对大多数企业来讲，组建自 己的i n t r a n e t 并不困难，这不能不说是一个相当大的遗憾和浪费。 一i n t r a n e t 简介 根据i n t r a n e t 的体系结构所下的定义是：i n t r a n e t 是为实现企业内部信息随 手可得，以统一的企业内部网络为基础，以w e b 技术和应用为手段，构造的企 业信息系统。i n t r a n e t 大体上包含三个层次的内容：首先它是一个以t c p i p 为 基础的企业网：其次，它集成了w e b 技术：第三，它是企业内部的网络，主要 提供信息服务。需要指出的是：i n t r a n e t 是一个不断发展的概念，而且发展非常 迅速，在过去的5 年内，i n t r a n e t 从起步已经发展到了第3 代i n t r a n e t 。 我们不难总结出i n t r a n e t 在企业信息系统中所起的作用，具体可体现在：开 发、实施便捷，培训、维护成本降低，系统规模具有可伸缩性，实现多媒体集 成等等。 1 开发与实施 企业可用最基本的信息发布应用入手建立i n t r a n e t ，起点低、见效快，只要 先建一个w e b 服务器，就可以实现信息发布，随着业务发展的需要，以及企业 从投资中获得的回报，企业还可以继续建数据库，实现数据驱动为特征的动态 w e b 站点。企业规模逐渐增大，还可以将企业的业务建立在i n t e m e t 之上。因 此，它初期的投资相对较少，而见效快，且可随着企业应用规模的扩大而逐步 增长。 2 培训与维护 在信息系统建设中，最大一部分花费是培训和维护费用，一般维护的费用 要占整个信息系统建设总费用的6 0 以上。i n t r a n e t 的出现对信息系统的管理者 来说，无疑是一个福音。由于在技术上采用了t c p i p 、w w w 等开放式的标准 技术，在人力资源市场上很容易招聘到懂得这些技术的人员。在某种程度上， 可以实现管理人员的零培训。 在客户端上安装w e b 浏览器，最终用户都使用这个通用的图形用户界面， 因此，只需培训最终用户使用浏览器，用户就可以实现对企业中所有信息和应 用的统一访问。在某种程度上说，实现了最终用户的零培训。 4 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造区基鱼塾丝童些亟盟塞生差焦i 垒塞 由于客户端仅需安装w 曲浏览器，最终用户所需要的信息和应用都可以从 网络上下载，所以客户机上不需要安装任何访问服务器的客户机软件，客户端 唯一要做的事就是升级浏览器，没有应用程序升级的问题，当应用程序出现错 误时也无须在客户端安装程序“补丁”。因此，在某种程度上说，实现了客户端 的零维护。 在服务器端只需集中安装有限数量的w e b 服务器、应用服务器和数据库服 务器，就可以支撑企业中大量的客户机。由于所有的信息和应用都集中在服务 器端，因此，只需对服务器端进行集中地管理与维护。当程序出现问题的时候， 只需进行单点的修改，就可以立刻反映到所有的客户端。需要升级应用时，只 需升级应用服务器中的程序，集中地维护和升级大大降低了成本。由于在i n t r a n e t 中管理和维护的重点是服务器端的若干服务器，所以只需雇佣和培训较少数量 的管理人员，这样也降低了人员的费用。 1 规模可伸缩性 借助分布式对象技术，i n t r a n e t 应用系统具有良好的伸缩性，企业规模增大 时，可以动态加入计算能力。另外，当公司规模扩大兼并其他公司时，由于i n t r a n e t 技术的开放性允许总公司将这些公司的应用集成起来。例如，采用t c p i p 技术 实现网络的统一，采用分布式对象技术实现应用的集成，采用数据仓库实现数 据的集成。 2 多媒体集成 w e b 浏览器允许在一个程序里展现文本音频、图形动画、图象视频等多 媒体信息，随着虚拟现实语言v r m l 与j a v a 代码的结合，使人们对 i n t e m e t i n t r a n e t 的感受从以页面为中心的模式转变为人们更加喜爱的交互、三 维、动态、逼真的世界。另外，数据库服务器从关系型数据库演进为对象关系 型数据库，从后端保证了多媒体信息的存储和管理。 3 与i n t e r n e t 相连 i n t e m e t 的强大威力已经改变了我们的生活，而且注定在不远的将来将更加 深远的影响我们的生活、学习和工作方式。i n t r a n e t 既是企业内部不可或缺的工 具，又是联系企业与外部世界的桥梁i n t r 锄e t 与i n t e m e t 相连非常容易。企 业所要做的事情仅仅是申请服务，拥有一个自己的i n t e m e t 帐号，并在i n t r a n e t 和i n t e m e t 之间建立防火墙。企业一旦与i n t e m e t 相连，就能得到的巨大的好处， 可以说是如虎添翼。首先，企业可以建立自己的站点，发布在i n t e m e t 上( 有不 少企业已经这样做了) ，这不仅对宣传企业形象有很大帮助，而且可以促进企业 与外界的交流。其次，在i n t e m e t 上，可以开通日益流行、深受用户喜爱的便捷 的电子商务，外国一些企业的实践表明，拥有在线销售与否对企业确有不小的 影响。再次，企业可以利用i n t e m e t 与遍布全球的客户、生产厂家、外协 5 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生学位论文 厂家和联系人通过电子邮件相联系，企业也可在i n t e m e t 上广泛查阅、发布各种 信息。最后，企业上网对增强员工的自豪感也是有所帮助的。 6 其它 i n t r a n e t 化为公司内部提供了有效且经济的通信手段，信息四通八达，反映 当然先人一步，占尽先机。同时，i n t r a n e t 能促进分布在世界各地的员工之间的 互相联系，加强信息交流。i n t r a n e t 可将最新的公司信息、产品策略方便地发布 到公司每个部门，省时省力。较高的传输速率允许声频、视频信息的传送。 i n t r a n e t 上一个相当实际的应用是信息发布。典型的信息发布包括公司通信 材料、展览会日程、部门列表等通常的信息。此外，供公司管理人员参考的每 日文摘、公司股票价格、兑换汇率等由第三方提供的信息，在i n t r a n e t 中可以方 便地集中在公司的“公告牌”上，简单地创建一个目录方式的公告牌，在每一 条目录上创建相应的链接，所有的工作即告完成。 从公司通信的角度而言，i n t r a n e t 代表着航空信件，保证世界范围内的销售 部门或分销商能即时得到信息，不必担心可能的延迟。员工选择所需打印的材 料，而不是在一堆材料中查找，然后将不需要的材料弃之一边。这对一家大型 公司而言，浪费是巨大的。 不需要额外费用，通过i n t r a n e t 可以将高质量的图文信息传送到世界各地。 采用i n t r a n e t 方案，对于地处不同时区的公司而言，意味着时差的消失。信息可 以直接从i n t r a n e t 上得到，不需担心其他办公室是否正在工作。 i n t r a n e t 是放置日程表的理想系统，例如展览会等安排，可以按月、按季度 定期更新，当有所变动时，能保证在第一时间体现出来，并且避免了由于疏忽 而出现个别人员未被通知的情况。 由上可知，i n t r a n e t 可能会成为不可估量的销售和市场资源强大的有竞争力 的武器。在一个激烈的竞争环境中，i n t r a n e t 允许频繁地录入和更改市场和营销 资料，为了使这些市场和销售信息能快速地被客户点、远程销售点、远程办公 室、企业总部所存取，i n t r a n e t 不失为一种有效的方式。 二 b s 构架简介 简单地说，b s 构架就是建立在i n t r a n e t 基础上的一种软件运行模式。正如 上述，客户端只需安装w e b 浏览器，通过网络取得服务器的支持来完成全部或 绝大部分的录入、查询等工作。具体的运算、执行等工作由安装在服务器端的 应用程序来完成，工作界面为w e b 页面。整个系统具有i n t e m e t 的绝大部分功 能。 应当承认，目前广为应用的软件结构仍然大多是基于c s 构架的，在我国 尤其如此。原因是多方面的。c s 构架确实有它的先进性，在一些方面，它与 6 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生学位论文 b s 构架有着相同之处。比如说，对客户机的性能要求不高，都需要服务器提 供支持。但是，b s 构架有着c s 构架无法比拟的先进性。比如说培训和维护 成本低，这一点通过上述对i n t r a n e t 的简介便不难得知。 正是基于对b s 构架的认可，在本课题的开发中，我们尝试采用这一先进 的技术。试图给广大用户提供更为优秀的软件工具，以期跟踪世界先进技术， 提高企业竞争力。 第二章系统简介 2 1 模块简介 由于本课题由两个人协作共同完成，本人负责生产数据、销售、主生产计 划和车间作业控制4 个模块的开发，下面就这4 个功能模块做一简介。 一生产数据 要实现m r p i i 系统必须要使用许多生产基本信息。这些基本信息是一些制 造标准和制造信息，是由设计和制造管理中部分信息所组成的，主要包括零件、 产品结构、工序和工作中心等。 1 物料清单b o m 物料清单( b i l lo f m a t e r i a l ) 是指产品所需零部件明细表及其结构。 在m r p i i 中物料一词有着广泛的含义，它是所有产品、半成品、在制品、 原材料、毛坯、配套件、协作件、易耗品等等与生产有关的物料的统称。采用 计算机辅助企业生产管理，首先要使计算机能够“读出”企业所制造的产品构 成和所有要涉及到的物料，为了便于计算机识别，必须把用图表达的产品结构 转化成某种数据格式，这种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单 b o m 。它又称为产品结构表或产品结构树。b o m 是由双亲及子件所组成的关 系树。可以是以自顶向下分解的形式或是以自底向上跟踪的形式提供信息。分 解是从上层物料开始将其展开成下层零件；跟踪是从零件开始得到上层物料。 将最终产品的需求或主生产计划的项目分解成零件需求是m r p 建立所有低层 零件计划的关键的一步。如果低层零件计划存在问题，通过跟踪就能确定生成 这一零件需求的上层物料。 为了便于计算机管理和处理的方便，b o m 必须具有某种合理的组织形式， 7 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化童些亟主丛窒竺堂鱼迨塞 而且为了便于在不同的场合下使用b o m ，b o m 还应有多种组织形式或格式。 b o m 不仅是m r p 重要的输入数据，而且是财务部门核算成本、制造部门组织 生产的重要依据。因此，b o m 的影响面最大，对它的准确性要求也最高。 b o m 主要有以下几种格式： 1 单级型b o m ：是b o m 的一种最基本的形式，它表达了产品结构的某一层。 2 多级型b o m ：可以看成是一串单级b o m 按照装配关系的相互连接。 3 综合型b o m ：反映了产品的全部零件清单，而不考虑各零件之间的结构关 系，各零部件仅出现一次。 4 单级反查b o m ：向上扫描一级产品结构，列出了使用一个零部件的每个父 项。 5 多级反查b o m ：向上扫描产品结构的每一层，一直到末项。 在本课题中，综合考虑了计算机存储数据结构的特点和优点，以及在充分 满足各种格式的b o m 需要的情况下，尽量减小数据冗余，采用了如下图2 1 所 示的b o m 结构。 b o m 号 父件名称 父件类别 父件型号 父件规格 物料名称 物料类别 型号 规格 子件名称 子件类别 子件型号 子件规格 设计日期 设计员姓名 审核日期 审核员姓名 图2 1 如上图所示，除零件( 如螺栓) 外的每一物料均对应有予件。除成套产品 ( 如单缸柴油机) 外的每一物料均对应有父件。如要查询某一物料的多层信息， 只要再查询其子件的子件信息直至最后一层为止。利用上图所示数据结构，通 过计算机简单的分析计算和查询即可得到b o m 的各种信息。 8 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造垦基自麴丝童些亟主婴壅生堂焦迨塞 2 工艺信息 在本模块中，工艺信息主要是指工序和工艺路线。它们描述加工步骤及制 造和装配产品的操作顺序，包含加工工序顺序，指明各道工序的加工设备及所 需要的额定工时等。工序信息是反映每一种产品生产顺序的标准信息，它由工 序号、承担工作中心号、标准加工时间、可用设备等信息所组成。工艺信息作 为建立能力需求计划的必要信息，也是车间控制的必要信息。 3 固定资产 在本模块中，固定资产主要是指设备和工具。在它们的属性中指明了代码、 名称、型号、状态、购入日期、购入价格、生产厂家和年维护费用等信息。在 工作中心一级对它们进行统计，并可对每一道工序查询可用设备等信息。 4 生产单元及员工 生产单元主要是指部门、工作中心和班组。在它们的属性中指明了代码、 名称、所属部门、平均生产能力及生产效率等信息。并对部门和班组的员工进 行统计。在员工的属性中指明了代码、姓名、性别、年龄、学历、政治面貌、 工种及技术职称等信息。 5 工厂日历 工厂日历是企业进行计划、排产、生产、采购及交货等各种生产活动的重 要依据。利用计算机编制和维护工厂日历非常合适。在本模块中，共设计了工 厂日历、工厂日历历史记录、工厂日历日常休息日、工厂日历状态和工厂日历 节假日5 个模块对工厂日历进行描述、使用和维护。 二销售及财务 最新的生产理论认为，销售和市场不是生产中一系列活动的最后环节，生 产模式也不应是象过去一样先生产出产品再去销售，而应是生产之前就应考虑 和分析的内容。随着市场竞争的加剧，尤其是我国加入世贸已成定局，不熟悉 市场，不做好销售就注定要失去市场和利润。 销售管理是对销售计划、销售产品、销售地区、销售客户等各种信息进行 统计，进一步对销售数量、金额、业绩、客户服务等方面做出全面、公正的分 析，以指导生产、提高效益。 1 销售统计与分析 在本模块中，考虑到了市场预测、市场信息、销售分析、售后服务等方面 这些统计与分析不仅可使企业管理层了解市场、熟悉市场，还能对销售计划、 主生产计划的编制提供重大的参考价值。 9 湖南大学机械与汽车工程学院机槭剑塑丛基鱼塾丝童! 坦主婴窒生堂鱼迨塞 2 利润核算 在本模块中，销售月结帐对销售做全面统计，包括订金、发票、销售退货 赔偿等应收、应付帐的管理统计。 3 预测 在m r p i i 中，预测主要应用于计划，服务于计划，也是计划过程密不可分 的部分。预测的准确与否直接关系到计划制定得好坏。预测的精度与所用数据 的质量和样本大小有关：所用的数据越精确、样本数越大，则得到的预测结果 越准确。同时，预测结果与预测方法的选择、预测者的主观行为等因素有着密 切的关系。 预测过程的主要步骤如下图所示。 确定预测目标 上 l收集、分析历史资料、数据与当前信息 上 l选择预测方法 进行预测 一一 土合理 确认预测结果 上 输出预测结果 图2 2 在计划工作中进行预测所需要的数据可分为企业内部数据和外部数据两 类。企业内部数据包括市场销售数据、维护件使用及采购数据、生产控制数据 等。这些数据来自销售部门、维修服务部门和生产控制等部门。外部数据则是 1 0 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生学位论文 指与产品需求有关的市场条件等因素的数据：如市场调查数据、国内外的经济 形势和政治条件、国家政策和有关法律、竞争对手的情况等数据，这些数据来 自企业外部。 主生产计划的预测展望期为1 年，以周为预测时间单位，而预测检查期可 以用月、季、年为单位。预测方法基本上分为定性和定量两种。 1 预测方法 时间序列分析预测技术，就是通过对预测目标本身时间序列的处理，来研 究预测目标以时间变化的规律，用以预测未来。依据时间变化的统计数据，可 分为4 种情况：长期趋势变化、季节性周期变化、循环变化和随机变化。 一个时间序列的形成，其理论模型基本上可分为两类：加法模型和比例模 型。 a 加法模型 设序列的全变化为y 1 ，趋势变化为x l ，季节性变化为s 1 ，循环变 化为c l ，随机变化为e 1 ，则： b 比例模型 y 1 _ x l x s l x c l x e l 上述两类模型均以趋势变化x l 为主干，其它变化与趋势变化结合。在加法 模型中，各变量与预测值单位相同。在比例模型中，除趋势变化量x l 与预测变 化量y 1 单位相同外，其余各项均为比例值。 时间序列分析技术又分为移动平均法、指数平滑法及趋势外推法等多种方 法。 a 移动平均法 移动平均法是用于短近期预测的一种简单而实用的方法。它根据时间 序列，逐项移动，依次计算包括一定项数的序列平均数，形成一个序列数 的时间序列。其基本计算公式为： y t + y t 一1 + + y t n + l y t = n 式中：一 y t 为t 期的移动平均数，作为t + l 期的趋势值 塑直盔堂垫塑皇塑主三猩堂堕盟燮剑丝壁基皂麴垡童些亟主婴窒生兰垡堡垄三一 n 为每次移动平均包含的观察值个数。 如果对一次移动平均值再进行一次移动平均，则得到二次移动平均值。 用二次移动平均值进行预测的计算公式为： 式中 m t = y t + y t 1 + + y t n + 1 n 而t 为t 期二次移动平均值： y t ，y t 1 ，y t - n + 1 为一次移动平均值序列。 b 指数平滑法 移动平均法给最近n 期中每一期观察值的权数都是1 n ，而对以前时 期各观察值的权数都是o 。指数平滑法是根据过去的实际数和预测数，通 过加权平均而给最近的观察值以较大的权数，离现在较远的观察值则给予 较小的权数。它适用于短、近期经济发展趋势的预测，并且不需要存储大 量的历史数据。根据平滑次数的不同有：一次指数平滑、二次指数平滑及 高次平滑等。一次指数平滑采用加权因子a 对前期实际值加权，加上用( 1 a ) 对前期平滑值加权，来预测未来的趋势值。它主要用来消除随机因素的 影响。其公式为： y t = a x y t + ( 1 一a ) x y t - 1 式中： y t 表示t 时期的指数平滑值； y t 第t 时期的实际数： a 加权因子，也称平滑系数，0 = a = 1 在指数平滑法预测中，预测结果能否符合实际情况，加权因子的选择 是关键，可按以下几条规则来选择加权因子： 1 当时间序列中的数据有上下波动，并当总的变化接近于水平直线 时，预测值与加权因子关系不大； 2 当时间序列中的数据有突然升降的不规则变化时，为了消除这种 影响，加权因子的取值越小越好。当其为零时，则本期的平滑值 等于上期的平滑值，不考虑当前因素的影响： 3 当时间序列中的数据波动是按固定速率变动，呈斜坡形，而不规 则变动较小时，加权因子取值越大越好；当其为1 时，即本期的 平滑值等于第t 期的平滑值，则以当前期为重，不必考虑以前的影 响。 4 当时间序列中的数据在一段时间内保持不变，然后上升或下降到 1 2 湖南大学机械与汽车工程学院机械制煎垦基旦塾垡专些亟婴塞生堂鱼迨塞 个新的水平，即呈阶梯形，加权因子的取值也是越大越好。 在对同一个目标预测时，有时选择不同的加权因子进行比较，从 中选择符合实际的加权因子值来使用。 为了使预测值更接近于实际值，可以用二次指数平滑法进行预 测。二次指数平滑法是对一次指数平滑再进行一次平滑，其公式为： y t ( 2 ) = a x y 0 1 + ( 1 一a ) x y t 一1 2 式中： y t ( ”表示t 时期的一次平滑值； y t ( 2 第t 时期的二次平滑值，作为t + l 时期预测值； y t 1 0 t 1 时期的二次平滑值； 指数平滑法强调最后观察值在事物发展中的重要作用，但对数据的波动反 映不够灵敏，只适用于短期或近期预测。 移动平均法和指数平滑法在m r p i i 中可用于年度计划和主生产计划的预 测。 二主生产计划 计划和控制是m r p i i 系统的核心。在m r p i i 系统中，计划由粗到细，由长 图2 3 主计划 1 3 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动丝童些亟主婴塑生堂焦迨塞 期、中期到短期，由一般到具体，贯穿整个系统，参与计划的人员也涉及从高 级决策层到普通工人每个人。 企业的经营计划是企业总目标的具体体现，是计划的最高层次。第二层是 年度计划，它的任务是根据经营计划的目标，确定企业在未来1 3 年内的月生 产量和资源需求。第三层是主生产计划。它以生产计划大纲为依据，按时间段 计划企业应生产的最终产品的需求数量和交货期，推导出构成产品的零部件及 材料的需求量和需求时间，直至推导出自制零部件的制造订单下达日期和采购 件的采购订单下达日期。并进行需求资源和可用能力之间的进一步平衡( 即细 能力平衡) 。第五层是车间作业管理，它是计划的最底层。它根据由物料需求计 划生成的零部件生产计划编制工序排产计划。 主生产计划在m r p i i 系统计划与控制中的位置如上图所示。 生产计划是一个企业在一段时期内总的活动，它将整个生产产出及其它活 动调整至最佳以满足现行销售计划的功能，同时能实现整个业务计划中的效益、 生产率及具有竞争力的交货期等目标。主生产计划m p s 是以销售计划、预测和 客户订单为输入，安排将来各周期中提供的产品种类和数量，它必须平衡物料 和能力的需要，解决优先度和能力的冲突。m p s 在制造业中广泛应用，它驱动 了整个生产和库存控制系统，是m r p 不可缺少的输入，主生产计划不等于预 测，而是将生产计划转换为具体的产品计划。 主生产计划是m r p i i 的一个重要的计划层次。主生产计划是关于“将要生 产什么”的一种描述，它起着承上启下、从宏观计划向微观计划过渡的作用。 主生产计划是生产部门的工具，因为它指出了将要生产什么：同时，它也是市 场销售部门的工具，因为它指出了将要为用户生产什么。所以主生产计划又是 联系市场销售同生产制造的桥梁，使生产活动符合不断变化的市场需求，又向 销售部门提供生产和库存信息，起着沟通内外的作用。 主生产计划编制出以后，通过粗能力评估方可下达。 三 车间控制 制造工厂的重心是制造现场，即车间。因此车间控制是一个关键问题，除 了协调不同部门、人员、设备、物料、工具等资源之外，车间还需管理好外协 活动，才能充分达到有最好的质量、最短交货期和最低成本的目的。车间管理 者对生产作业按计划、调度、控制和评估等内容进行管理。主生产计划编制的 产品计划经过m r p 的分解和计算，得到零部件的生产计划。车间作业管理根 据车间的生产资源情况，包括设备、人员、物料的可用性及加工能力的大小， 将零部件的生产计划以工票的形式下达给适当的车间。在车间内部，根据零部 件的工艺路线等信息制定车间生产的日计划，组织日常的生产。同时，实时地 收集车间生产的动态信息，了解生产进度，发现问题及时解决，尽量使车间的 实际生产接近于计划。 1 4 塑壹盔堂垫燮墨塑圭三堡堂堕垫壁型垄壁基鱼塾垡童些堡主堑窒生堂焦逭奎 一 车间管理者对生产作业按计划、调度、控制和评估等内容进行管理。车间 控制是在预测制造资源计划生产计划主生产计划物料需求计 划能力需求计划车间控制中的最后一环，如下图所示。 计 划 周 期 图2 4 2 2 实现方案与工具简介 在本节中，本人将按照软件开发顺序，大致介绍一下开发方法、过程和所 使用的工具。开发顺序为：做系统模块的i d e f o 和i d e f l x 定义分析建立 数据库编制网页编制服务器端处理程序联调。当然，这4 步之间 无严格的顺序规定。 一模块功能分析 1 5 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生学位论文 图2 5 从系统分析和软件设计的角度看，m r p i i 是一个相当复杂的系统。要对它 进行分析建模和优化工作，并使软件开发过程便于管理，消除功能冲突和信息 定义的矛盾，减少不必要的信息冗余，便于协同工作，保证软件的可靠性和可 维护性，必须在系统开发过程中遵循软件工程的思想，并采用科学的系统分析 和设计方法。i d e f 方法很适合应用于这个方面的工作。i d e f 的基本概念是在 7 0 年代提出的结构化分析方法的基础上发展起来的，众多实践表明该法在降低 开发费用、减少系统错误、促进交流的一致性以及加强管理等方面都产生了效 益。该方法分三部分： 1 i d e f o ：描述系统的功能活动及其联系，建立功能模型。 2 i d e f l ：描述系统信息及其联系，建立信息模型作为数据库设计的依据。随 着i d e f l 的广泛应用，从一些工业应用的经验和需求中提炼出了 i d e f i 的扩展版本i d e f i x 。i d e f i x 增强了图形表达能力，丰富 了语义并简化了开发过程。 3 i d e f 2 ：用于系统模拟，建立动态模型。 根据实际情况，我们针对每一个模块都用i d e f o 和i d e f l x 方法做了分析。 图2 5 和图2 6 分别是对主生产计划模块利用i d e f 方法做的分析图。 所用工具为微软公司开发的v i s i op r o f e s s i o n a l5 0 。v i s i o 是专门用于绘制流 程图、框图、系统配置图，甚至地图、办公室布局图等各种图形的优秀工具， 它提供了大量的模板，极大地降低了绘图的强度。 1 6 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生学位堡塞 ：d b 。嫡崔许南。凸。苦盛唐童 。 舀i 孽 l 一一，h f j l 一一。j 二建立数据库 图26 m r p i i 的管理思想和企业管理的要求决定了其应用软件必须是开放可靠和 功能强大的。因此，所选择的应用软件开发工具和数据库操作系统应便于应用 软件实现这些要求。 考虑到应用软件之间的兼容性和功能满足系统要求两个方面，系统采用s q l s e r v e r 数据库管理系统。所用工具为微软公司开发的s q ls e r v e r7 0 。s q ls e r v e r 7 0 是一个高性能的关系型数据库管理系统，它具有客户机朋务器体系结构， 能够满足大规模分布式计算环境的需要。概括起来，s q ls e r v e r 数据库管理系 统具有以下特点： 1 完全的客户机服务器体系结构。这一结构可以更有效地使用网络，因为在 客户机朋艮务器运行模式下，数据库的查询操作都集中在服务器方进行，在网 络上传输的是用户的请求命令和服务器的检索结果，而不是整个数据库文 件，这样可以减少网络上的信息流量，从而提高网络的使用效率。 2 简单的图形化管理工具，使系统管理更为直观、方便。s q le n t e r p r i s em a n a g e r ( s q l 企业级管理器) 是一个基于w i n d o w s 图形用户界面( g u i ) 的集成管 理工具，利用它可以完成s q ls e r v e r 的配置管理工作。s q ls e r v e r 的体系结 构建立在s q l 分布式管理对象( s q l d i s t r i b u t e dm a n a g e m e n t o b i e c t ，简写 1 7 湖南大学机械与汽车工程学院机械制造及其自动化专业硕士研究生学位论文 为s q l - - d m o ) 基础上，形成s q l s e r v e r 的分布式管理框架。如图2 7 所示。 s q ls e r v e r 分布式管理框架部件 s q l 企业级管理器o l e 自动化 s q ls e r v e r 分布式管理对象( s q l - - d m o ) s q l 执行管理器 s q l s e r v e r f 复制 | 任务管理 l l 事件管理 l l 警报通知管理l 图2 7 1 隐含的并发控制能力。s q ls e r v e r 利用动态锁定功能防止用户在查询 和更新并发操作时相互间发生冲突，动态锁定是隐含的，用户不必操心此锁 定过程。 2 丰富的编程接口工具。s q ls e r v e r 提供了t r a n s a c ts q l 、d bl i b r a r y f o rc 和d bl i b r a r yf o rv i s u a lb a s i c 等专用开发工具，t r a n s a c t s q l 与工业 标准s q l 语言兼容，并在其基础上加以扩充，使它更适合事物处理方面的 需要。此外它还支持o d b c 规范，可以使用o d b c 访问s q ls e r v e r 数据库。 3 多线程体系结构。s q ls e r v e r 支持多线程操作，在多用户并发访问时， 系统在产生较小额外负担的情况下能够进行并行处理，从而减少内存需求， 提高系统的吞吐量。在用户数量有所增加时，s q ls e r v e r 的运行速度也不会 明显变慢。 4 s q ls e r v e r 是m i c r o s o f t 服务器套件b a c k o f f i c 6 的成员之一，它与其它 软件( w i n d o w sn t 、i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 、e x c h a n g es e r v e r 等) 有机 结合，并充分利用它们所提供的服务或功能( 如安全管理、事件日志、性能 监视器、内存管理和i o 等) ，从而增强了s q ls e r v e r 数据库的功能，同时 占用较少的系统资源。 1 8 塑壹盔堂垫丝量塑主王堡堂堕垫丝型堡垦基自塾些童些亟主婴窒生堂垡迨垄三一 尤其值得一提的是，同时选用v i s i o 和s q ls e r v e r 作为开发工具，在s q l s e r v e r 中建表时，可以直接将在v i s i o 中所用i d e f l x 建立的实体模型的属性及 其数据类型等值直接导入表中，从而大大减小了工作量。 二建立w e b 页面 接下来的任务就是根据定义的各模块的功能模型，建立大量的w e b 页面了。 本课题中，所建立的绝大多数w e b 页面都是+ a s p ( 即a c t i v es e r v e rp a g e s ) 格 式的页面，而不是常见的+ h t m 格式的页面。二者的区别在于：a s pw e b 页面是 包含服务器端脚本的h t m l 页面。在页面被传送给浏览器