（机械电子工程专业论文）面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 供应链作为发展中的先进制造模式，已经成为能够控制制造系统中物流、 信息流的有效途径。在制品作为企业重要的生产物料，更需要在生产供应链环 境下采用统一、有效的跟踪和管理模式。研究面向供应链的在制品跟踪与管理 系统对于企业业务流程的快速重组和加强在制品追踪过程的协同性、集成性有 重要意义。 论文首先分析生产过程供应链的结构模型，在此基础上提出了面向供应链 的在制品跟踪与管理模式。然后，结合在制品加工流转过程的分析，提出面向 供应链的在制品转移路径的定义方法并进行软件实现；针对单件、小批量的生 产过程，重点对在制品的动态跟踪方式、在制品转移接收方法与即时消息发布、 在制品质量控制手段与统计分析，以及利用条码自动识别技术实现在制品相关 生产信息的快速采集等方面问题进行了详细研究。其次借助u m l 建模方法对 面向供应链的在制品跟踪与管理系统进行了分析与设计，建立了系统功能模型 和b s 结构网络体系框架。最后开发了面向精密铸造的在制品跟踪与管理系统 的原型，通过实例说明原型系统在精密铸造生产过程中的应用情况及主要模块 的运作方式。 关键词：供应链，在制品，跟踪，物料管理，精密铸造 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 a b s t r a c t a sa na d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gm o d e ，s u p p l yc h a i nh a sb e c o m ea na p p r o a c ht o c o n t r o lm a t e r i a lf l o wa n di n f o r m a t i o nf l o wi nm a n u f a c t u r i n gs y s t e me f f e c t i v e l y a s a n i m p o r t a n tk i n d o fm a n u f a c t u r i n g m a t e r i a l ，w o r k i n p r o c e s s ( w i p ) n e e d s a u n i v e r s a la n de f f e c t i v em o d eo ft r a c k i n ga n dm a n a g e m e n ti nt h ee n v i r o n m e n to f p r o d u c t i o ns u p p l yc h a i n t h er e s e a r c ho n t h e s u p p l y c h a i no r i e n t e dw i p t r a c k i n ga n d m a n a g e m e n ts y s t e mi sf u n d a m e n t a l l yi m p o r t a n tf o re n t e r p r i s e sb u s i n e s sp r o c e s s r e e n g i n e e r i n gr a p i d l ya n ds t r e n g t h e n i n gt h ec o o p e r a t i v e s ，i n t e g r a t i o no ft h ew i p t r a c k i n gp r o c e s s i nt h i s p a p e r ，t h e s t r u c t u r em o d e lo fp r o d u c t i o n p r o c e s ss u p p l y c h a i ni s a n a l y z e df i r s t 【y ，a sw e l la sas u p p l yc h a i no r i e n t e dw i pt r a c k i n ga n dm a n a g e m e n t m o d ei s p u tf o r w a r d s e c o n d ly t h ew i pm a n u f a c t u r i n ga n df l o w i n gp r o c e s s i s a n a l y z e da n dt h ed e f i n i n gm e t h o do fs u p p l yc h a i no r i e n t e dw i pt r a n s f e r r i n gr o u t ei s p u tf o r w a r da n dr e a l i z e da sas o a r et 0 0 1 a n dt h e ns t u d yo nd y n a m i ct r a c k i n g ， t r a n s f e r r i n g ，i n f o r m a t i o nr e l e a s i n g ，q u a n t i t yc o n t r o l l i n g ，s t a t i s t i c o fw i pa n d a c q u i s i t i o no fp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o nr e l a t e dt ow i pb a s e do nb a r c o d ei sd o n ei n d e t a i l t h i r d l y ，u m lm o d e l i n gm e t h o di s u s e dt oa n a l y z ea n dd e v i s et h es u p p l y c h a i no r i e n t e dw i p t r a c k i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dt h ef u n c t i o n a lm o d e la n d t h eb sw e bs t r u c t u r eo ft h e s y s t e ma r es e t u p f i n a l l y , ap r e c i s e c a s to r i e n t e d p r o t o t y p es y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e ds u c c e s s f u l l ya n dp u ti n t op r a c t i c a lu s ei nt h e p r e c i s ec a s tp r o c e s st h r o u g ha n i n s t a n c e k e yw o r d s ：s u p p l yc h a i n ；w o r ki np r o c e s s ；t r a c k i n g ；m a t e r i a lm a n a g e m e n t ； p r e c i s ec a s t 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的 研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出 贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被 查i ：q 年n 借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 作者签名 日 期：驰丛13 ，31 南京航空航天大学硕士学位论文 缩略词 a m t m r p l i e r p m e s s c m m w i p j i t m i s a m v e b o m x m l v m l x s l ，t g u i o o u m l b s c s 注释表 英文全称 a d v a n c e d m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ep l a n n i n g e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m s u p p l yc h a i n m a t e r i a lm a n a g e m e n t w o r ki np r o c e s s j u s t i n t i m e m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m a g i l em a n u f a c t u r i n g v i r t u a le n t e r p r i s e b i l lo f m a t e r i a l e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e v e c t o rm a r k u p l a n g u a g e e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g et r a n s f o r m a t i o n g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e o b j e c to r i e n t e d u n i t e dm o d e l i n g l a n g u a g e b r o w s e r s e r v e r c i i e n t s e r v e r 中文释义 先进制造技术 制造资源计划 企业资源计划 制造执行系统 供应链 物料管理 在制品 准时制生产 管理信息系统 敏捷制造 虚拟企业 物料清单 可扩展标记语言 矢量标记语言 扩展样式语言转换 图形用户界面 面向对象 统一模型语言 浏览器j j 7 务器 客户机朋务器 南京航空航天大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着经济全球化趋势的日益加剧和信息技术的飞速发展，市场环境发生了 根本性的变化，竞争要素涉及到时间( t ) 、质量( q ) 、价格( c ) 、服务( s ) 与环境( e ) 。为了赢得市场竞争，制造业的生产模式和制造组织方式也逐渐由 面向产品转向面向客户、面向需求。近年来人们将制造技术与信息技术、自动 化技术、现代管理技术和系统科学技术进行有机融合，提出了先进制造技术【1 i ( a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y ，a m t ) 的概念，并进行了广泛研究。到 目前为止已提出或实施的先进制造技术与系统模式有制造资源计划 ( 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 ，m r pi i ) 、企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ，e r p ) 、制造执行系统( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ，m e s ) 、供 应链( s u p p l yc h a i n ，s c ) 等。 制造企业的管理核心是生产管理，而生产物料管理( m a t e r i a lm a n a g e m e n t ， m m ) 是生产管理中非常重要的方面。随着市场经济不断发展，并且对物料管 理已从认为单纯的仓储管理的思想向与企业经济效益息息相关的思想发展，对 物料管理在企业中的重要性给予更大的重视，物料管理在组织上和业务范围上， 也更为扩大化，更为系统化。在各种生产物料中，在制品( w o r ki np r o c e s s ， w i p ) 最为关键，它存在于生产过程的各个环节，占用了大量流动资金，必须 对其加强跟踪与管理。作为生产作业管理的重要组成部分，在制品跟踪与管理 贯穿于企业的整个生产过程中，主要是指对生产过程中在制品在企业范围内的 流动过程及其相关业务的协调和控$ i t 2 1 。实际上，这些相互联系的生产业务活 动也可以作为一个单独的领域来研究。对在制品进行跟踪和管理，合理地保持 和控制在制品的数量，对于保证产品质量、组织精益生产、节约流动资金等都 具有重要意义例。 1 2 在制品跟踪与管理的研究与发展 任何零部件、产品的生产都必然要经历从投入到产出的过程。在制品是指 从原材料投入生产的第一道工序起，直到最后形成产成品之前这一生产过程中 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 的所有生产物料，是尚未完成生产制造的产品或零部件“。在生产企业中，在 制品以各种不同的形态大量地存在于各个工艺阶段、各个环节，直接影响企业 流动资金的周转。企业生产的各个环节中占有的在制品数量等会经常发生变化， 生产过程中的许多矛盾都会在它的流转过程中暴露出来。在制品具有涉及面广、 环节多、交接频繁、处于流动状态等特点，这就决定了在制品管理工作的复杂 性和艰巨性。同时，由于产品品种的增加，在制品的批量和数量也随之增加， 对生产企业的在制品进行全面的计划协调和控制、适时地反映其质量完整无损 和数量准确无误十分必要。 1 2 1 在制品跟踪与管理的现状 国内外对在制品管理的研究主要集中于在制品库存的控制。库存过多，造 成车间零件积压，成本浪费大；库存不足，造成车间各生产环节脱节，严重影 响了车间生产的持续性，同样浪费生产的各种人力、设备资源，也不利于生产 成本的控制。长期以来，涌现了各种各样的车间在制品控制方法，比如说利用 看板( k a n b a n ) 原理的拉式生产的准时制生产( j u s ti nt i m e ，j i t ) 方法，追求 零库存又不失平衡的生产控制理念已被广泛应用p 4 】；也有通过分析车间的设备 状态、生产任务的工艺参数等因素对车间在制品库存的影响，提出了以最小化 库存为目标，并生成在制品库存调度算法的数学模型【5 】。然而，控制的前提应 该是对在制品的加工过程进行准确、动态的追踪与监控，将在制品库存的变化 情况反映给企业管理部门。 由于在制品是不断地流动着和变化着的，这就从客观上要求我们必须以动 态的思想去跟踪与管理在制品的活动。具体表现为对在制品的加工位置、状态 信息、实物数量、质量数据以及生产过程相关的人、设备等信息的采集，由下 而上( b o t t o mu p ) 实时掌握加工现场动态生产状况、任务进度，以及物料转移 处理和质量事件控制。其目的在于通过有效的在制品跟踪与管理，降低在制品 储备量，加速资金周转，以最低的在制品库存保证生产过程连续、均衡，最终 降低企业生产成本 1 4 】。 在制品是生产加工的产物，因此对在制品跟踪与管理离不开一系列的生产 活动。如果忽略生产活动的问题，单纯的在制品跟踪与管理是毫无意义的。在 制品属于流动的生产物料，从物料管理的范畴看，在制品的跟踪与管理和生产 活动可以看成是内部交叉的两个过程，它们同处于企业的生产管理中。因而， 2 南京航空航天大学硕士学位论文 在制品的跟踪与管理就成为生产管理的中心环节，掌握在制品的实物数量和进 度，实质上就是对生产进度的控制。 随着企业规模的日益壮大和企业生产复杂化程度的不断提高，在制品的管 理涉及环节多、状态复杂、数据量大，使得在制品的信息处理工作的困难程度 也不断增加，如果没有强大的管理信息系统( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ， m i s ) 作支撑，很难保证信息的完备性、真实性和及时性。而且，传统的手工 操作、管理方式远不能适应现代化大生产的需求，需要计算机技术与通信网络 技术相结合的现代信息化管理手段的深入应用。 当前复杂的制造环境中，制造企业面向过程和面向生产现场，对现场生产 物料的跟踪与管理方面的信息化做了很多积极工作：现有m e s 产品的实施，如 比利时c o m p e x i t p l a n ts o l u t i o n s 公司针对医药生物工业开发的p r o c x 系统、美 国r o c k w e l la u t o m a t i o n 公司针对离散制造业推行的r s b i z w a r e 解决方案等，以 及m e s 与m r pi i e r p 的集成应用。e r p m e s 通过由上而下的信息流传递和 由下而上的在制品相关信息流反馈达到企业生产物料数据的集成【6 】【7 】，如图1 1 所示，利用数据库技术、网络技术，在一定程度上增强现场在制品物流的追踪、 监控能力，提高了制造企业的物料、人、设备等动态资源的集成度，同时提高 了生产数据处理、信息传递的实时性。 图1 1e r p m e s 物料信息集成 1 2 2 在制品跟踪与管理所面临的问题 目前，不少企业还停留在人工干预、手动记录的状态，仅部分商品化m e s 系统、e r p m r pi i 系统封装了对企业生产现场物料管理的功能需求。在这些系 统中，在制品管理或在制品跟踪往往作为其中的一个功能模块，并普遍存在着 以下的不足之处： 八n、l 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 1 ) 在制品的跟踪与管理尚未摆到重要的位置，缺乏对生产现场在制品实 时、动态的过程跟踪与业务监控，无法高效地完成物料加工流动全过程的协调、 控制和管理 6 1 1 。另外，生产现场不能快速的采集在制品加工流转活动的相关数 据，即时信息响应程度不够，造成信息滞后或者丢失【9 l l l “。 2 ) 传统的生产过程是一种串行的生产方式，企业的组织结构是面向职能的 组织结构，信息传递的层次和环节多，速度慢，调节迟缓，各生产环节就不能 有效的协同，尤其是涉及到多个生产部门时，各个部门之间的信息不能有效的 共享，上一个环节的信息不能及时被下一个环节所利用，整个生产信息流不通 畅，这样造成了生产过程的协同性、生产部门的集成性变得很差。 3 ) 研究、涉及的对象往往局限于单个企业内部的在制品跟踪与管理的业务 流程，并没有考虑或兼顾到供应链环境下各协同企业之间的生产过程与在制品 的活动情况。因此，既不能适应先进制造技术中的面向过程的生产管理方式， 也无法快速地响应市场多变的需求。 1 2 3 在制品跟踪与管理的发展趋势 信息与通信技术的迅猛发展，使得全球制造业的组织结构和生产模式也发 生了全新的变革。全球竞争环境的不断变化给企业内部和外部活动带来了极大 的影响，制造企业之间的生产协作正成为一种必然趋势，同时需要企业有较好 的响应外部环境的敏捷性。当前，发展中的先进制造与管理技术，如供应链、 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 等现已成为能够控制制造系统中物流、 信息流和资金流的有效途径。管理与控制“供应”与“需求”之间的物流、信 息流、资金流，以适应不断提高要求的库存管理、运行的柔性以及各种过程集 成的程度，已经成为迫切需要解决的问题】。在这些变化的要求下，在制品跟 踪与管理技术从各个方面显示出些新的发展趋势： 1 ) 随着市场变化的加快，产品寿命周期正在逐步缩短，多品种、小批量的 生产已经成为企业生存的关键。多品种、小批量生产的主要特点有：生产过程 多变，随机性强；产品结构复杂，零部件种类繁多，工艺路线和设备配置灵活： 在制品相关生产数据多，且数据的采集、维护和检索工作量大等。因而，在制 品跟踪与管理也更加柔性化、复杂化。 2 ) 面向集成化的管理思想。在国内，企业在制品跟踪与管理体系与整个企 业的生产系统集成在一起，形成企业完整的合理化生产物料管理体系。国外这 南京航空航天大学硕士学位论文 种集成的趋势则表现在将企业内部的在制品跟踪与管理的视野放到整个供应链 中，向前与供方体系的物流进行连接，向后与需方体系的物流进行集成，使社 会物流与生产物流有机地融合在一起，推动物流的一体化、共同化和供应链的 优化。 3 ) 在制品跟踪与管理系统的研究成为新热点。目前在制品跟踪与管理系统 的软件开发与研究有以下几个趋势：面向c i m s 的需要，有效地与上层生产管 理系统集成，形成闭环的信息流；集成化的系统软件在业务范畴上向深度和广 度不断发展；运用“可配置”的思想实现在制品跟踪业务过程的可定义，改善 系统的通用性和复用性。 1 3 研究的目的与意义 面对生产过程多样化，客户需求日益个性化，生产信息繁多的现状，企业 希望通过改变现有的业务流程，以降低产品成本和生产周期的要求越来越迫切。 无论从单个企业内部到企业之间，还是到一个区域乃至整个社会，供应链问题 始终存在于产品生产与流通的各个环节【l ”。这些都迫使生产型企业从供应链环 境着手，对生产过程重构、优化，提高企业生产信息响应能力，切实改善企业 的t 、q 、c 、s 、e 指标，最终提高企业的竞争力。因此，对企业生产过程的 在制品跟踪与管理的要求也相应地提升，要求能够跨越生产供应链上各个环节 ( 包括企业、部门) 范围，重构面向供应链的在制品加工、流动过程，通过 i n t e m e t i n t r a n e t 的信息传递与资源共享，实现生产过程中在制品加工状态的实 时监控与信息管理。 因此，为适应企业自身实际生产和整体发展的需求，综合、全面地考虑在 制品在企业内部及外部活动及相关业务的统一，建立供应链环境下的跟踪与管 理模式，同时又能根据实际需求对在制品流动的业务过程进行快速重组，客户 化定义在制品加工过程的物料转移路径，提高在制品跟踪与管理体系的通用性、 灵活性和复用性，这是本文研究中所需要解决的问题之一；以小批或单件加工 的在制品为对象，面向生产过程中在制品的流动过程，对其协同加工、转移活 动迸行实时状态跟踪、数据采集以及质量控制，全面集成跟踪过程中在制品库 存信息、质量状态数据以相关的资源等信息，以及利用条码识别技术辅助信息 数据的快速采集，加强跟踪过程的敏捷化处理程度，实现企业内外、企业上下 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 信息的快速传递和有效共享。这是论文需要解决的问题之二。 通过供应链环境下在制品跟踪与管理的研究，在此基础上构建面向供应链 的在制品跟踪与管理系统，有利于优化产品生产过程，加强在制品追踪过程的 协同性、集成性，加快生产数据采集，实现生产信息的流畅，提高敏捷响应能 力和业务运作的效率：有利于企业业务流程的快速重组，改善供应、生产、库 存的管控，与上下游的企业、部门之间建立更快捷、更方便、更精确的信息化 联络方式，实现信息共享和管理决策支持，变企业资源为社会资源的一部分， 同时也变社会资源为企业资源的部分，为企业物流的社会化、现代化和信息 化的过程提供理论与实践的借鉴。 1 4 主要研究内容及论文结构 本文在研究供应链模型与在制品跟踪管理的基础上，提出了供应链环境下 的在制品跟踪与管理模式，并设计、开发出面向供应链的在制品跟踪管理原型 系统。根据论文内容与研究过程，将本文各章节内容安排如下： 第一章介绍了在制品跟踪与管理的国内外研究现状和发展趋势，说明论 文的研究目的与意义，并简述了本文的研究内容和结构。 第二章概括了供应链结构模型和管理思想，分析传统的企业在制品跟踪 与管理和供应链企业间生产业务重构的需求，提出了供应链环境下的生产过程 供应链模型和面向供应链的在制品跟踪与管理统一模式。 第三章分析在制品加工流转过程模型，给出了在制品转移路径的定义方 法并实现；重点对按批次与状态对在制品进行跟踪的方式、在制品转移接收方 法与即时消息发布、在制品质量控制手段，以及利用条码自动识别技术实现在 制品相关生产信息的快速采集等问题进行了详细研究。 第四章概要介绍了面向对象的系统设计思想，借助u m l 方法对面向供 应链的在制品跟踪与管理系统建模；根据模型设计了在制品跟踪与管理系统的 系统功能结构和网络体系结构，并详细设计、描述主要模块的功能，以及系统 数据结构的设计。 第五章介绍系统的开发环境，分析了原型系统在精密铸造过程中的应用 背景，并通过具体的实例对系统的总体应用情况和主要模块的运作过程进行了 测试，初步验证系统运行的正确性与有效性。 6 南京航空航天大学硕士学位论文 第六章总结了本文的主要研究工作与应用成果，并对今后需要进一步完 善和深化的内容进行了展望。 7 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 第二章供应链环境下的在制品跟踪与管理模式 2 1 供应链与供应链管理 2 1 1 供应链的概念 供应链的概念最早出现在2 0 世纪8 0 年代左右，但到目前为止还没有形成 统一的定义。供应链实际上是一种业务流程模型【控1 ，它是指通过信息流、物流、 资金流将供应商、产品制造商、分销商和零售商直到最终用户，连成一个整体 的功能网链结构，完成由用户需求开始到提供给用户所需要的产品与服务为止 的整个过程。 供应链涉及的范围从产品的研发、工程设计实施、工厂投运、材料采购、 生产制造、存储管理、发配运输和履行订单直到客户服务及市场需求预测的全 过程，既可以指所有组成部门均在同一个地区的单一独立企业内，也可以指由 分散在不同地区的许多企业组成的“虚拟企业”。供应链的研究受到越来越多重 视，但更多还是从传统的供需关系信息化的角度来考虑问题的。 2 12 供应链的结构模型 一般来讲，供应链呈复杂的网状结构，但是对于具体的企业或企业联盟， 由于核心业务、产品或业务管理控制的范围等因素不同，企业所关注的部分供 应链结构会呈现不同的模式。 2 1 2 1 链状供应链 结合供应链的定义和结构模型，不难看出这样一个广义上的供应链模型 如图2 1 所示。 图2 1 广义供应链模型 模型清楚地表明产品的最初来源是自然界，最终去向是用户。产品因用户 需求而生产，最终被用户所消费。产品从自然界到用户经历了供应商、制造商 和分销商三级传递，并在传递过程中完成零部件加工、零部件检验、产品装配 8 南京航空航天大学硕士学位论文 等转换过程。很显然，广义模型只是一个简单的静态模型，表明供应链的基本 组成和轮廓概貌，进一步地可以将其简化成链状模型，如图2 2 。链状模型是对 一般模型的进一步抽象，把供应商、制造商和分销商均抽象成一个个节点，并 用字母表示。节点以一定的方式和顺序联结成一串，构成一条图学上的供应链。 在链状模型中若假设c 为加工节点，则b 为供应节点，d 为需求节点；同样若 假定b 是加工节点，则a 为供应节点，c 为分需求节点。在链状模型中产品的 最初来源( 自然界) 、最终去向( 用户) 以及产品的物质循环过程都充分隐含抽 象掉了。 9 叫9 叫粥 图2 , 2 链状模型 参照制造企业的实际情况可知，大多数石油、化工、钢铁等流程工业企业 的内部供需链主要呈链状结构。链状供需链网络管理的重点在于各个节点环节 的业务协同性。 2 1 2 2 网状供应链 事实上，在链状模型中，b 的供应节点可以不止一个，而是有a i 、a 2 a k 等k 个，需求节点也可能有c l 、c 2 c 。等1 2 个，动态的考虑加工节点b 也可能有b 1 、b 2 b 。等m 个，这样链状模型就转变为网状模型，如图2 3 所示。网状模型更能说明现实世界中产品的复杂供应关系。在理论上，网状模 型可以涵盖世界上所有企业，每个企业都看成是其上面的一个节点，并认为这 些节点存在着联系。当然，这些联系有强有弱，而且在不断地变化着。 图2 3 网状模型 9 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 在网状模型中，物流作有向流动，从一个节点流向另一个节点。这些物流 进入的节点称为入点，物流流出的节点称为出点。多数节点既是入点又是出点。 有些企业规模比较大，组织结构也较复杂，企业内部也存在着一定的供应 关系，当与其他企业相联系时用一个节点来表示这些复杂关系显然不行，这就 需要将表示这个企业的节点分解成很多相互联系的小节点，这些小节点构成一 个网，称之为子网，如图2 4 。通过对子网的描述，我们可以把供应链网上为了 完成共同目标、协同合作的这样一些企业形象地看成一个企业，这就是虚拟企 业( v i r t u a le n t e r p r i s e ，v e ) 。 2 1 3 供应链的特征 图2 4 子网模型 从供应链的结构模型可以总结出，作为一个网链结构，供应链主要具有以 下特征【1 2 】 1 3 】： 1 ) 整体性。不再孤立地看待每个企业及各个部门，而是考虑所有相关的内 外联系体，并且把整个供应链看成一个有机联系的整体，加强企业与企业之间 的合作。 2 ) 复杂性。因为供应链节点企业组成的跨度( 层次) 不同，供应链往往由 多个、多类型企业和内部部门构成，所以供应链结构模式比一般单个企业的结 构模式更为复杂。 3 ) 交错性。节点企业可以是这条供应链的成员同时又是另一条供应链的成 员，众多的供应链形成交错结构，增加了协调管理的难度。 4 ) 动态性。供应链管理因企业战略和适应市场需求变化的需要，其中节点 企业需要动态地更新，这就使得供应链具有明显的动态性。 1 0 南京航空航天大学硕士学位论文 2 14 供应链管理思想 供应链管理是一种集成的管理思想和方法，它执行供应链中从供应商到最 终用户的物流的计划和控制等职能。将供应链相关各节点企业及企业内部的采 购、生产、分销、销售和财务看作一个整体功能过程：通过信息、制造和现代 化管理技术，将供应链节点企业生产、经营过程中有关资源要素有机地集成， 并优化运作；对物流、信息流、资金流进行有效的控制和协调；将企业内部的 流程管理与企业外部的供应链有机集成起来达到全局动态最优目标。 最早人们把供应链管理的重点放在管理库存上，把库存作为平衡有限的生 产能力和适应市场需求变化的缓冲手段，它通过各种协调手段，寻求把产品迅 速、可靠地送到用户手中所需要的费用与生产、库存管理费用之间的平衡点， 从而确定最佳的库存投资额。近年来供应链管理被看作一种战略性的管理体系， 其研究被扩展到所有联盟企业的合作关系上，特别集中于协同制造的伙伴关系 的建立等方面，把供应链上的各个企业作为一个协调发展、不可分割的有机整 体。作为一种新的管理方法，供应链管理就是对整个供应链中各参与组织部门 之间的物流、信息流与资金流进行计划、协调和控制等，其目的是提高所有相 关的过程速度和确定性，提高组织的运作效率。目前供应链管理的思想已经被 许多企业所接受并得到了实际应用与发展。 2 2 面向供应链的在制品跟踪与管理模式 随着信息与通信技术的迅猛发展，全球制造业的组织结构和生产模式将面 临全新的变革。为了能够快速响应市场和可持续发展，具有不同制造资源和独 特核心技术的异地生产企业通过i n t e m e t 相互连接起来，构成了一个组织结构扁 平化、业务流程更加柔性、以协同制造为主要生产运营模式的供应链实体【”】。 供应链环境下的跨组织范围的生产过程具有很大的开放性，它不再只是一个企 业内部的活动，而与其直接相关的是若干个生产个体。 因此，与生产过程紧密相关的在制品跟踪与管理也需要寻求一种新的延伸、 拓展模式，为先进制造模式下的企业生产物料的管理提供了一条新的思路。下 面将通过对生产过程供应链的研究，进而总结出面向供应链的在制品跟踪与管 理统一模型。 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 2 2 1 生产过程的供应链模型 通过前面的研究与分析，可以确定供应链是一个组织网络，在一定的活动 过程中所涉及的组织从上游到下游1 2 1 。因此，对于产品生产过程中的供应链模 型，则可以归纳、抽象成一个由物料接收、物料加工和物料转出这一完整的流 通过程中所涉及到的企业、部门、工段等所构成的一个供应网络。从对生产中 物料管理的角度来看，它强调物料的流动过程是不可分割的有机整体，过程中 各个节点都构成一个需求向导，也就是要物料占用和流动的组合最优化和物流 效率化，从而减低库存水平和资金占用，更好地提高企业管理效率和协同企业 管理效率。物料从供应开始沿着“原材料在制品成品”的变化、流动 过程自上而下，从供应节点向需求节点流动。每两个相邻节点之间都存在“供 应”与“需求”的对应关系，形成首尾相连的供应链，其模型结构如图2 5 所 不： 企业。 ，。一一一一、 j 部门。 、j i ，。一一一一一一一一一一一一一一一一一+ 、， 企业叫 j 部门叫 ； 工段工段k工段h 【 ： 部门时， pi 1 一二! 卜 一物流( ) 企业节点部门节点 工段节点 图2 5 生产过程供应链模型 在该模型中，参与物料制造、存储或再处理的各个生产单元( 企业、部门、 工段、仓库甚至是加工中心等) 被定义成一个个节点；供应链上不断流动的物 流，就是生产过程中处于加工、流动状态的在制品，在某一时刻它可以停留在 任意一个节点位置。生产过程的制造供应链抽象、概括地表达了在制品在整个 产品、零部件生产过程中的加工流转的过程。 按照供应链上的生产组织结构，供应链可分为内部供应链和外部供应链【1 3 】。 从企业组织外部来看，物料加工、转移过程中各个生产企业与与其协同生产的 上游企业、下游企业共同组成的节点网络，即外部供应链；从企业组织内部来 1 2 叱o 南京航空航天大学硕士学位论文 看，单个企业内部在物料生产和流动过程中所涉及到的所有上、下游生产部门 ( 生产车间、物料仓库) 等节点组成的网络，形成了内部供应链。内部供应链 构成了整条生产过程供应链上的一段，是供应链的组成子集，即子链( 或子网) 。 同样，根据供应链上的部1 9 组织范围，可以将由部门节点构成的供应子链进一 步划分出若干个子链，各个子链均是由所属组织部门中涉及到的工段( 或班组) 节点所构成。 内部供应链和外部供应链的划分并非是绝对的，相对于某个组织范畴是可 以转化的。例如，在敏捷制造模式下，企业原来的外部供应链可以作为整个虚 拟企业的内部供应链。 从总体上来看，随着生产加工的进行，在制品根据下游节点的需求，通常 向下游作正向流动和转移；然而从局部范围来看。还可能存在着反向物流的运 动，如图2 5 中的反向流动箭头所示。反向物流可以参照美国物流协会( a m e r i c a n l o g i s t i c sa s s o c i a t i o n ，a l a ) 对物流定义的修正内容，它是指为了资源回收或 处理废弃物，在有效及适当的成本下对在制品和相关信息从消费点到原始产出 点的流动【l6 。例如，在企业的内部，某个生产部门在完成在制品加工任务并接 受质量检验部门的检验之后，在制品需要根据其检验结果来决定下一步的流向。 对于合格的完工在制品，按照预先定义的转移顺序继续流转下去，等待后续节 点的加工；对于有质量问题的不合格品( 返工品、返修品) ，需要为其指定回收 再处理的a l t o 节点，并使沿整体物流的逆向进行转移，接受再加工、再检验， 从而形成供应链上的物料的逆向流动；对于完全报废的在制品，则流动到供应 链上动态指定的废品库位，等待进一步的处理。 2 2 2 在制品跟踪与管理统一模型 基于以上分析，为适应企业自身实际生产和整体发展的需求，综合、全面 地考虑在制品在企业内部及外部活动及相关业务的统一，需要通过构建生产过 程供应链，重组传统的在制品加工流转的业务过程，建立供应链环境下的跟踪 与管理统一模型。面向供应链的在制品跟踪与管理模型如图2 6 所示： 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 i n t e m e t i n t r a n e t 网络信息技术 供 应 节 点 | 在制品库存管理i 在制品转移 i 互叵 r _ _ r 在制品质量控制 i 在制品统计分析 【_ _ 【，一 在制品转移路径 节点资源 需 求 节 点 组织结构 图2 , 6 面向供应链的在制品跟踪与管理模型 根据模型可以总结，面向供应链的在制品跟踪与管理并不仅是传统企业内 部从投料到产出的过程，而是基于物料供需关系的建立到实物转移的全过程。 其核心是利用i m e m e 饥n t r a n e t 跨越生产供应链上各企业组织结构范围，以生产 过程供应链为主链，合理安排供应链上各节点资源( 包括人员、设备等) ，通过 企业间网络的信息传递与资源共享，对生产过程中的在制品加工流转业务活动 按品种、按批次、按状态、按质量实旌实时追踪、监控与信息管理，从而为合 理化在制品库存、均衡生产提供支持。供应链环境下的在制品跟踪与管理，不 同于传统的单一企业内部的在制品管理。传统的企业在制品跟踪与管理，不能 充分利用供应链上的资源；面向供应链的在制品跟踪和管理，是跨越链上多个 企业不同部门之间活动的集合，需要从全局角度考虑各个节点的动态行为，能 同时兼顾到生产中制造企业之间的在制品流转活动和企业内部的在制品流转活 动，并充分加强分布于链上的多个节点的协同合作与监督，提高过程管理的效 率与质量。这也是面向供应链的在制品跟踪与管理的本质所在。因此这也对 面向供应链的在制品跟踪与管理的体系结构与组织结构也提出了更高的要求。 从组织结构而言，它具有灵活的、面向市场的组织结构，能够迅速组建生产过 程供应链，集结、安排供应链上的企业、部门组织生产【l “，完成制造任务；从 体系结构而言，它要求系统更具有开放性和通用性，能够按照生产物料的供应 关系自由定义在制品转移路径，并可以方便转移路径的动态定义，包括供应链 各节点资源的动态加入、撤消、更改等操作i 1 8 1 。 通过研究发现，在制品库存并不只是简单的资源储备或限制问题，同时还 1 4 南京航空航天大学硕士学位论文 是一种组织行为问题。库存是生产各环节之间没有实现各环节无缝连接的结果。 各环节相互的协同与合作是实现生产过程中在制品供求关系连接的关键。因此 要实现生产业务流程的高效运作，必须增加供应链上各个节点之间的协同程度， 建立起产品生产活动中准确的、合理的在制品供求关系，在此基础上实现在制 品的有效跟踪与管理。 基于以上的模型构想，通过一定的细化与分解，可以得出了如图2 7 所示 的面向供应链的在制品跟踪与管理总体业务流程，主要涉及到在制品转移路径 定义、在制品加工跟踪、在制品质量检验和处理、在制品转移、在制品库存管 理、统计分析等关键功能，各个功能之间相互关联、相互影响。此外，为了提 高跟踪与管理的敏捷化程度，还要考虑通过即时消息发布和基于条码的在制品 数据快速采集等方式。 投料- 创建 修改 在制品 转移路径 在制品加工跟踪 在制品转移 在制品 信息库 在制品盘点 在制品质量控制l 查询 图2 7 在制品跟踪与管理总体业务流程 面向供应链的在制品跟踪与管理以网络支持技术为支持，如网络通信技术、 数据存储技术以及网络安全机制等，利用网络功能不断提高企业间的信息化合 作程度，来实现上述目标。下面对相关的网络支持技术作一简单介绍。 2 2 3 网络支持技术 随着企业之间协同合作程度的日益紧密，信息技术的发展又为此提供了有 力的支持，i n t e m e t 、w w w 等被集成到供应链的各个环节，在减少成本、加 强实时交互和快速响应等方面提供了有利的保证【1 9 】，对企业信息化的开发和应 面向供应链的在制品跟踪与管理系统研究 用起了推波助澜的作用。 1 ) 分布式网络通讯技术 w e b 技术是实现全球网络通讯的核心。i n t e r n e t i n t r a n e t 技术为协同网络环 境的构架提供了信息共享的基本结构。通过h a t e m e t 使得计算机以数字化方式相 互传送基于多媒体的各种数据信息，包括数字信息、图像信息和声音媒体。 2 ) 网络数据存储与交换 网络按照集成框架体系存储数据信息，数据集中存储在位于系统服务器端 的关系型数据库( s q ls e r v e r 、o r a c l e 等) 或x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ， 可扩展标记语言) 文件中。x m l 文件可以方便地发送给任意客户端，用户根据 自我需要对封装其中的数据进行处理。各协同企业用户根据各自的权限访问相 关的数据，实现数据的有效协调和管理。 3 ) 网络安全技术 面向供应链的企业生产应用系统其w e b 应用通常部署在i n t e m e t 上，容易 产生服务器被侵入、生产数据被窃取或篡改的隐患。因此，安全机制问题对于 网络协同系统非常重要。安全机制是一个在公共场合中保护私有属性并且通过 特定的身份验证允许访问这些私有属性的处理过程，可以由多项措施来保证， 如防火墙技术、数据加密技术、w e b 服务器安全认证与用户权限设置等。 1 6 南京航空航天大学硕士学位论文 第三章面向供应链的在制品跟踪与管理总体研究 基于上一章提出的面向供应链的在制品跟踪与管理模型与总体业务流程， 本章将对面向供应链的在制品转移路径定义、单件小批量生产过程的在制品动 态跟踪方式、在制品转移接收方法与即时消息发布、在制品质量控制手段与统 计分析，以及利用条码技术实现在制品相关生产信息的快速采集等方面问题进 行详细研究。 3 1 面向供应链的在制品转移路径定义 零部件的生产过程供应链决定了在制品转移路径。在制品的转移路径是建 立各协同生产单元之间紧密连接的基础，是整个生产过程中在制品跟踪、在制 品转移接收的前提。为了实现面向供应链的通用性和系统复用性，需要能够根 据实际的供应链模型，实现在制品转移路径的客户化定制。下面通过过程定义 来构建在制品转移过程模型，完成在制品转移路径的定义。 3 1 1 面向供应链的在制品转移过程模型 制造企业生产每个零部件成品或者半成品都要经过一个过程，即按照一定 的物料转移路径( 如离散制造企业的生产工艺路线) 依次流转完成一系列加工 任务。将这些在制品物料在不同的加工环节、操作人员之间进行传递与执行， 达到协同加工、制造直到最终产出，进而完成一个业务过程，即在制品转移过 程。这个过程类似于工作流( w o r l ( f l o w ) 的业务过程。 在