（机械设计及理论专业论文）基于web服务的企业资源计划的关键技术研究.pdf

摘要 企业资源计划系统( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 是实现制造企业全面信 息集成与优化运行的关键技术，但目前e r p 软件开发领域存在软件开发周期长、系 统可重构性低和优化算法不完善等问题。为有效解决这些问题，本文提出了基于w e b 服务的企业资源计划系统架构，并对其关键技术进行了研究。本文的内容和研究成果 主要包括以下几个方面： 1 、论述了e r p 系统发展的历史、现状和未来的趋势，分析了传统e r p 系统中存 在的问题，详细介绍了w e bs e r v i c e s 的定义及其体系结构，并且提出了解决方案 基于w e bs e r v i c e s 的e r p 系统。 2 、针对e r p 系统中传统决策支持分系统的数据散乱、不一致，数据处理能力差 等缺点，提出利用“数据仓库+ 联机分析处理+ 数据挖掘 的商业智能来解决上述问 题，并以其中的销售预测为例给出了具体的实现方法。 3 、总结分析了常用物料清单构造方法的优缺点，提出一种新的b o m 结构，并采 用存储过程来实现b o m 的遍历。同时提出能力需求计划( c r p ) 的改进算法，利用极 大消元法来寻找最优工作路线，平衡能力与负荷，改进算法不仅考虑了交货期的问题， 而且考虑了工作中心的能力问题，降低了制造成本，保证了产品的交货期。 4 、最后在基于w e bs e r v i c e s 的e r p 系统的软件体系结构的基础上，利用p a s c a l 语言设计和开发了基于w e bs e r v i c e s 的e r p 原型系统，并对该系统的功能做了简单 的分析和介绍。 关键词：企业资源计划、w e b 服务、数据挖掘、物料清单( b o m ) 、能力资源计划 a b s t r a c t e n t e r p r i s e r e s o u r c ep l a n n i n g ( e r p ) i st h e k e yt e c h n o l o g yo fr e a l i z i n g t h ei n f o r m a t i o n a l i n t e g r a t i o na n do p t i m i z a t i o no fm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e ，b u tn o w a d a y st h ee r ps o f t w a r ed e v e l o p m e n t f i e l de x i s t ss o m ep r o b l e m ss u c h 於l o n gc y c l eo fs o f t w a r ed e v e l o p m e n t , l o wr e c o n f i g u r a t i o no ft h e s o f t w a r es y s t e ma n di m p e r f e c to p t i m a la l g o r i t h m i no r d e rt os o l v e t h e s ep r o b l e m se f f e c t i v e l y , t h e a r c h i t e c t u r e o fe r pb a s e do nw e bs e r v i c e si ss u g g e s t e d ，a n di t sk e yt e c h n o l o g i e sa r es t u d i e d t h i s p a p e r sp r i m a r yc o n t e n t sa n ds t u d ya c h i e v e m e n t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h ed e v e l o p m e n th i s t o r y , c u r r e n ts i t u a t i o na n dp r o s p e c to fe r ps y s t e ma r ed i s c u s s e d ，a n dt h e e x i s t i n gp r o b l e m so ft r a d i t i o n a le r ps y s t e ma r ea n a l y z e d ，t h e nt h ed e f i n i t i o na n dt h es t r u c t u r eo fe r p s y s t e ma r ei n t r o d u c e di nd e t a i l a tt h el a s t ，t h ea r c h i t e c t u r eo fe r ps y s t e mb a s e do nw e bs e r v i c e sh a s b e e ns u g g e s t e d ，w h i c hi st h es o l u t i o no ft h ep r o b l e m sm e n t i o n e da b o v e 2 t h ed a t ai nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mo fe r ps y s t e ma r em e s sa n di n c o n s i s t e n t ，a n dt h ea b i l i t y o fd a t ap r o c e s s i n gi sb a d ，a n ds oo n s ob u s i n e s si n t e l l i g e n c ei ss u g g e s t e dt os o l v et h ed i s a d v a n t a g e s m e n t i o n e da b o v e ，a n da ni m p l e m e n t a t i o ni sg i v e nt or e a l i z et h es a l e sf o r e c a s t 3 i nt h i sp a p e r , t h ed i s a d v a n t a g e sa n da d v a n t a g e so fc o m m o nb o ms t r u c t u r e sa r ea n a l y z e d ，a n da n e wb o ms t r u c t u r ei ss u g g e s t e da n dt h ea l g o r i t h mi si m p l e m e n t e da ss t o r ep r o c e d u r e i nt h em e a n t i m e ， t h ei m p r o v e da l g o r i t h mo fc a p a c i t yr e q u i r e m e n tp l a n n i n gi s s u g g e s t e d i tu s e d t h em a x i m a l e l i m i n a t i o nt of i n dt h eb e s tr o u t i n g ，a n di tc a nb a l a n c et h ec a p a c i t ya n dl o a d n o to n l yt h ed e l i v e r yd a t e b u ta l s ot h ec a p a c i t yo fw o r kc e n t e rh a sb e e nt a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o n ，a n dm a n u f a c t u r i n gc o s th a sb e e n c u td o w n ，m a k i n gt h er i g h td e l i v e r yd a t eo ft h ep r o d u c t 4 o nt h eb a s i so fs o f t w a r es t r u c t u r eo fe r pb a s e do nt h ew e bs e r v i c e s ，t h ep a s c a ll a n g u a g ei s u s e dt od e s i g na n dd e v e l o pt h ep r o t o t y p es y s t e mb a s e do nw e bs e r v i c e s ，a n dt h ef u n c t i o n so ft h i se r p s y s t e ma r ea n a l y z e da n di n t r o d u c e ds i m p l y k e yw o r d s ：e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ；w e bs e r v i c e s ；d a t am i n i n g ；b i l lo fm a t e r i a l ； c a p a c i t yr e q u i r e m e n tp l a n n i n g 论文独创，陛声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表 的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 狱氓 砂8 年厂月劢日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权 归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及 申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接 相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：方艮投渺5 年丁月砌日 引雅轹蒡喙嗲研叶胁日 长安人学硕：i ：学位论文 1 1e r p 概述 第一章绪论 1 1 1e r p 的产生 2 0 世纪9 0 年代以来，随着科学技术的进步及其不断向生产与库存控制方面的渗透， 解决合理库存与生产控制问题所需要处理的大量信息和企业资源管理的复杂化，要求信 息处理的效率更高。传统的人工管理方式难以适应以上系统，这时只能依靠计算机系统 来实现。而信息的集成涉及到企业的整个资源的利用和管理，因此产生了新一代的管理 理论与计算机系统，即企业资源计：蛇l j ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e i 冲) 。e r p 是由美国 g a r t e rg r o u p 咨询公司首先提出的，它是当今国际上先进的企业管理模式。e r p 的主要 宗旨是对企业所拥有的人、财、物、信息、时间和空间等资源进行综合平衡和优化管理， 面向全球市场，协调企业各管理部门，围绕市场导向开展业务活动，使得企业 在激烈的市场竞争中全方位地发挥足够的能力，从而取得最好的经济效益。 1 1 2e r p 的含义 企业资源计划系统是建立在信息技术基础上，利用现代企业的先进管理思想，为企 业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位、系统化的管理平台。 e r p 系统融合当今最先进的计算机技术和制造业理念成为当今最先进的管理系统 模式。企业应用e r p 系统必然能够对企业管理中起主导作用的信息流进行良好的管理 和利用，减少浪费，提高产品质量，快速响应市场，帮助管理者迅速高效地制定计划， 从而提高企业的竞争能力，使企业处于不败之地。 e r p 的主要作用可归纳为如下5 点： 1 、提供集成的信息系统，实现业务数据和资料共享。 2 、理顺和规范业务流程，消除业务处理过程中的重复劳动，实现业务处理的标准 化和规范化，提供数据集成，业务处理的随意性被系统禁止，使得企业管理的基础工作 得到加强，工作的质量进一步得到保证。 3 、分析手段更加规范和多样，不但减轻了工作强度，还将促进企业管理人员从繁 琐的事务处理中解放出来，用更多的时间研究业务过程中存在的问题，研究并运用现代 管理方法改进管理，促进现代管理方法在企业中的广泛应用。 4 、加强内部控制，在工作控制方面能够做到分工明确，适时控制，对每一环节所 第一章绪论 存在的问题都可以随时反映出来，系统可以提供绩效评定所需要的数据。 5 、通过系统的应用自动协调各部门的业务，使企业的资源得到统一规划和运用， 降低库存，加快资金周转的速度，将各部门联成一个富有团队精神的整体，协调运作。 1 1 3e r p 国内外研究动态 自2 0 世纪7 0 年代以来，伴随着生产制造手段、网络信息技术以及现代管理思想的 飞速发展，美国、同本等西方工业发达国家提出了一系列新的生产管理模式，产生了诸 多生产计划排产方法。 1 闭环物料资源计划 2 0 世纪7 0 年代，为解决企业采购、库存、生产、销售等方面的问题，基于物料库 存计划的系统发展了生产能力需求计划、车间作业计划以及采购作业计划理论，形成了 一种生产计划与控制系统闭环m r p 1 , 2 , 3 】( c l o s e d 1 0 0 pm r p ) 。闭环m r p 基本原理 是：根据不同的需求类型将企业中的各种物料分为独立物料和相关物料，按照时间段计 算不同时期的物料需求；基于产品结构的物料需求组织生产，依据产品完工r 期和产品 结构确定企业生产计划；有效地解决库存物料订货与组织生产问题。闭环m r p 以物料 为中心的生产组织模式体现了为客户服务、按需定产的宗旨，计划统一且可行，并且借 助计算机系统实现了对生产的闭环控制，比较经济和集约化。 2 制造资源计戈l j ( 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 ) 2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初，闭环m r p 经过发展、扩充逐步形成了m r pi i 生产管 理系统。在m r pi i 中，一切制造资源都被考虑进来。m r pi i 的基本思想是：基于企业 经营目标制定生产计划，围绕物料转化组织制造资源，实现按需按时进行生产。m r pi i 主要技术环节涉及：经营规划、销售与运作计划、主生产计划、物料清单与物料需求计 划、能力需求计划、车间作业管理、物料管理( 库存管理与采购管理) 、产品成本管理、 财务管理等。从一定意义上讲，m r pi i 系统实现了物流、信息流与资金流在企业管理方 面的集成。m r pi i 系统为企业生产经营提供一个完整而详尽的计划，使企业内各部门的 活动协调一致，形成整体，提高企业的整体效率和效益。 3 企业资源计划( e r p ) 2 0 世纪9 0 年代以来，m r pi i 经过进一步发展完善，形成了e r p 系统。e r p 在m r pi i 的基础上扩展了管理范围，给出了新的系统结构。e r p 系统更加面向全球市场，功能更 为强大，所管理的企业资源更多，支持混合式生产方式，管理覆盖面更宽，并涉及了企 长安人学硕士学位论文 业供应链管理，从企业全局角度进行经营与生产计划，是制造企业的综合的集成经营系 统。此外，e r p 所采用的计算机技术也更加先进，形成了集成化的企业管理系统。 4 准时化生产 准时化生产( j u s ti nt i m e ，j i t ) 是日本丰田汽车公司创立的一种独具特色的现代化生 产方式。经过2 0 多年的探索和完善，j i t 逐步发展成包括经营理念、生产组织、物流控 制、质量管理、成本控制、库存管理、现场管理以及现场改善等在内的较为完整的生产 管理技术与方法体系。j i t 的基本目标是实现准时生产：在零部件刚好被需要的时候才 将它生产出来并送到需要的地点。其理想追求是“零库存”。为了达到“零库存”的目标， 生产过程必须严格控制，生产完全按订单进行，前道工序由后道工序触发【3 , 4 , 6 , 7 】。 5 约束理论 约束理论( t h e o r yo fc o n s t r a i n t s ，t o c ) 是以色列物理学家m o s h ee l i y a h u mg o l d r a t t 在优化生产技术( o p t i m i z e dp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ，o p t ) 的基础上发展起来的。t o c 理 论认为：任何系统至少存在着一个约束，否则它就可能有无限的产出。在生产管理中， t o c 采用“鼓一缓冲器一绳”方法( d r u m b u f f e r r o p e ，d b r ) 进行生产计划排产。它把主 生产计划比喻为“鼓”，根据瓶颈资源的可用能力确定物流量，作为约束全局的“鼓点”，? 控制在制品库存量；所有瓶颈和总装工序前要有缓冲，保证起制约作用的瓶颈资源得以 充分利用，以实现企业最大的产出；所有需要控制的工作中心如同用一根传递信息的绳 子牵住的队伍，按照同一节拍行进，也就是在保持均衡的在制品库存，保持均衡的物料 流动条件下进行生产【3 , 4 , 5 】。 在国内，针对一般项目或生产的计划与排程问题的探讨比较多，但对基于e r p 环 境下的相关研究很少。林铿等人( 2 0 0 2 ) 对基于遗传算法的e r p 生产计划排单模型进行了 研究8 】；汪定伟等人( 2 0 0 2 ) 研究了敏捷制造e r p 中的关键优化问题及其数学模型【9 】；袁 小雯等人( 2 0 0 2 ) 研究了网络优化方法在自动生产调度中的运用【l o 】；杨瑾等人( 2 0 0 3 ) 对 e r p 环境下物料清单适应性问题进行了研列。以上研究的性质主要停留在模块功能的 加强与拓展上，对于方法论的探讨很少。 在国外，p l e n e r t g e r h a r d 等人( 1 9 9 9 ) 对物料需求计划的具体制定实施进行了研究； g u p t a ，m o l f e s e 等人( 1 9 9 8 ) 对基于神经网络的生产排程进行了研究；h w 乱g y o o 等人( 2 0 0 0 ) 对在e r p 环境下的面向对象的生产计划系统开发进行了研究。 第一章绪论 1 1 4e i 冲发展趋势 e r p 代表了当代最先进的企业经营管理模式，随着先进制造技术、信息技术的不断 发展，现行e r p 将向新一代发展。其中，推动e r p 发展的主要因素为【1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 , 6 ： 1 1 全球化市场的形成和不断发展与多企业合作经营生产方式的出现使e r p 将支持 异地企业运营、异种语言操作和异种货币交易。 2 ) 企业不断进行企业流程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 将使得e r p 支 持基于全球范围的实时的、可重构的供应链及供应网络结构。 3 ) 制造商需要灵活性与敏捷性以适应新的生产方式与经营实践，这使e r p 也必须越 来越灵活地适应多种生产制造方式的管理模式。 4 ) e r p 与产品数据管理的整合，产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 是企业中的产品设计和制造过程的各种信息、产品设计的数据和文档组织在统一的环境 中。近年来e r p 软件商纷纷在e r p 系统中纳入了产品数据管理p d m 功能或实现e r p 系统与p d m 系统的集成以增加对设计的数据、过程、文档的应用和管理，减少了e r p 系统中庞大的数据管理和数据准备的工作量，并进一步加强了企业管理系统与计算机辅 助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c a d ) 系统、计算机辅助制造( c o m p u t e ra i d e d m a n u f a c t u r i n g ，c a m ) 系统的集成，进一步提高了企业的系统集成和整体效率。 5 ) e r p 与制造执行系统( 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 ) 的整合以加强e r p 对于生产过程的控制能力，e r p 将与m e s 、车间层操作控制系统( s h o pf l o o rc o n t r o l ， s f c ) 更紧密的结合，形成互动的e r p m e s s f c 系统。 6 1 功能越来越强大的计算技术不断出现，将会为e r p 系统提供越来越灵活且功能越 来越强大的软硬件平台。e r p 将以多层架构、分布式技术构造软件系统平台，以多数据 库集成、数据仓库、可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 、面向对象方 法和i n t e m e f f i n t r a n e t 、中间件技术等为软件实现核心技术，并采用企业应用集成 ( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) 、应用服务器作为e r p 的集成平台，采用x m l 、 简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，s o a p ) 、w e bs e r v i c e 等作为e r p 的跨 平台通信技术，所有这些技术的发展将会使e r p 的功能与性能迅速提高。 1 2e r p 面临的问题和解决方案 1 2 1e r p 面临的问题 ( 1 ) 一个完整的e r p 系统包括销售、生产、供应、财务等业务上相互关联的子系统， 4 长安人学顾。i ：学位论文 传统的e r p 软件中这些系统紧密集成，系统复杂度很大，开发和部署周期很长，造成 了一套e r p 软件还没有实施完就已经过时的局面。而且在实施完成后，很难迅速适应 业务规则的变化，一个子系统中的变化可能引起多个关联模块的变化，成为制约企业迅 速发展的瓶颈。企业迫切需要一种标准化的、灵活的、可复用、可以与其他商务平台系 统集成的e r p 开发技术。 e r p 系统这一研究领域仍然存在许多问题，突出表现在以下几个方面： 缺少适合中国制造业现状的e r p e r p 是美国a m r 机构提出来的，我们认为在引入e r p 概念和吸收国外研究成果的 时候，还应该充分结合中国的国情，从实际出发提出解决不同制造模式的相应的e r p 方案，如在中国还有很多企业自动化水平不高，在信息化带动工业化的过程中，要研究 这样的企业是否适合应用e r p 和如何应用等问题。只有把软件系统的先进性和实际应 用环境的现实性结合在一起考虑，才能切实的推动国家的工业化进程。 e r p 通用性差、可扩展性不足j 由于制造企业千差万别的特点，不同的企业采用不同的制造模式和管理模式，当前 开发出的e r p 系统通用性差，并且缺乏可扩展和适应能力，难于随业务过程变化而进 行相应的功能配置。这使得e r p 系统软件可重用水平低，软件开发周期长。 e r p 可集成性不强 可集成的e r p 系统本质上是模块化应用组件环境( m o d u l ea p p l i c a t i o nc o m p o n e n t e n v i r o n m e n t ，m a c e ) 下的信息控制，必须具备客户化、可扩展和互操作等分布计算能 力。但由于目前采用的c o r b a 和c o m d c o m 等分布计算技术本身存在的缺陷，其紧 耦合的体系结构使得可集成的e r p 系统的实际应用很难达到预期效果。 e r p 开放性差、互操作性差 在敏捷制造和网络化制造模式下，车间环境是不断变化的，不断有新功能或者新设 备加入或失效，系统应能够容易地接受这一变化，并能够根据这一变化对系统重新配置； 同时网络化制造要求从不同的e r p 系统中裁剪不同的功能，以满足某个特定任务的需 要，实现互操作。当前e r p 因缺乏一种开放的体系结构而限制了这些功能的实现。 总的来说，随着全球信息网络技术的发展，全球化市场的形成及技术变革的加速， 制造业面临着新世纪的挑战和机遇。虚拟企业、动态联盟等先进制造思想已被广泛接受 并逐步实施，企业间的交互与协作也越来越频繁，这种交互和协作在产品生命期内占据 越来越重要的作用。因此，有必要在新的环境下，建立新一代的e r p 系统模型。针对 第一章绪论 当前e r p 面临的种种问题，下一代e r p 系统模型，其特点主要是强调可集成性、可交 互性和灵活重构的能力，面向w e b 服务的体系结构可以为此提供良好的支持。 从软件开发的形式上来看，面向w e b 服务的软件工程可以说是基于构件的软件工 程的扩展。基于构件的软件工程，主要着眼于通用构件的研究，如g u i 、o d b c 等，这 些通用构件的应用曾经对软件的快速开发有过很大的推动作用，但这种通用构件粒度太 小，很难包含领域知识，因此在专用软件领域应用并不十分理想。而服务是面向业务的， 把领域知识封装到领域服务中，形成可复用的大粒度的领域服务组件，才能真正实现系 统的可重构和可配置。 从系统体系结构上来说，面向w e b 服务的e r p 系统可以真正实现应用集成。当前 应用集成主要的难点在于缺乏一个被业界广泛认可的统一标准，使得许多所谓的可集成 系统只能是一个特定的范围内进行集成，而不是以一种开放的形式面向广泛的企业和其 应用系统。面向w e b 服务的体系结构因其广泛接受的规范，更易于实现应用集成。 ( 2 ) 传统e r p 系统在管理决策支持方面也存在不少局限性，主要体现在以下方面： e r p 软件是“联机事务处理”系统。一个典型的联机事务处理系统由多个事务处理 ( t r a n s a c t i o n ) 应用构成，每个应用使部门的一个过程和功能自动化，同时每个事务和每一 分钟的业务细节都记录在与事务应用关联的数据库中。而对于公司高层管理者来说，从 规模庞大、数据完整但“事无巨细”的e r p 系统中直接获取对他进行宏观决策时所需的数 据是很困难。 受e r p 思想提出时的需求所限，使得e r p 系统的数据无法上升到信息层面，决策 所需的支持信息需要从e r p 系统和其他事务处理系统中提取出来进行二次加工得到。 要求更深层次的分析和挖掘，才能提炼出对当前决策问题真正有意义的有价值的信息 来。 传统的e r p 系统，虽然将企业内部的信息做了很好的整理与自动化，但对信息的 利用上非常有限，大量企业有用的信息资源被闲置浪费。事实上，根据i b m 的调查， 一般企业对于储存资料的使用率只有2 4 。过去，终端使用者想要存取信息系统内 的数据，必须事先通过系统管理员的授权，对于终端使用者非事先安排好的数据存取， 大部分是不被允许的。然而，过去有关分析的信息系统，大部分是由信息部门设计或管 理，因此缺乏对终端使用者特定需求的了解。此外，传统的分析工具缺乏让使用者连接 到不同信息来源的功能。因此对于非技术人员来说，这一类的工具无法提供整合性的分 析功能，使用者仅能利用独立的、非整合在一起的应用程序来从事自己的分析工作，这 6 长安人学硕：l ：学位论文 就使得企业在取得及时可靠的资讯的同时，显得有些疲于奔命。 e r p 中跨地域业务往往存放在异构的环境中，不易统一的查询，同时由于地域和 时间的变化和统计口径的不同，造成e r p 数据的一致性存在严重的偏差，因而影响到 决策过程。 , e r p 系统是经常更新的，当数据经常改变时，就难于对企业的问题做出一致的回 答，而回答的经常性改变往往会混淆决策过程。 t e r p 系统的设计主要是考虑将事务处理所需的细节信息有效地载入系统。有效性 的要求导致应用开发者实现数据高度规范化，以及在数据存档之前就必须决定作为应用 的一部分有多少数据可存储。虽然运作系统对日常事务处理的支持是非常有效的，但他 们对于运用常规的软件技术支持报表制作、决策和行政信息系统并不是很好。因为他们 的侧重点在于数据的存储，而很少提供访问数据和将数据变为有用决策信息的工具。 o e r p 系统的维护和客户化开发的成本无法控制。由于决策层无法直接获取决策所 需要的信息资源，造成e r p 供应商和企业信息部门增加了大量的客户化开发工作。同 时由于决策需求的不断变化，也使得开发维护工作量不断增大，企业信息成本不断提高， 呈不可控状态，严重影响企业对信息化的信心。 ( 3 ) e r p 的能力需求计划系统( c a p a c i t yr e q u i r m e n tp l a n n i n g ，c r p ) 是为了满足物料 需求计划而对所需资源的控制和计划。对能力需求计划，大多数方法是基于数学规划法、 线性规划、整数规划，动态规划。这些计算都是基于一定的模型，当生产情况发生变化， 模型便不再适用。由于负荷分配要考虑的因素繁多，是在等式和不等式约束下求性能指 标的优化，在计算上往往是n p 完全问题，即随着问题规模的增大，对于求解最优化的 计算量呈指数增长，使得一些常规的最优化方法往往无能为力。至今还没有形成统一的 模型和算法。因此在实际生产中找到一种比较有效的能力需求计划是非常有价值的。 1 2 2 基于w 曲服务的e r p 系统 w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 技术同趋成熟，得到业界众多厂商的广泛支持，随着i b m 、 b e a 、m i c r o s o f t 等大厂商的大力支持和宣扬，s o a 理念也开始引起业界重视。s o a 要 求开发者从服务集成的角度来设计应用软件，而w e bs e r v i c e 技术正是实现s o a 的最适 合的方式。在w e bs e r v i c e s 模型下，服务消费者只需理解一种通用的组件接口( 即w e b s e r v i c e s ) ，就可以利用现有的i n t e m e t 上的w e bs e r v i c e s ，而无需考虑w e bs e r v i c e s 的内 部实现机制、操作平台、丌发语言等细节。同时对该服务的调用是通过s o a p 消息机制 7 第一章绪论 远程调用实现。因此两者之间实现的是松散耦合机制。即使在日后的运作过程中，当 w e bs e r v i c e s 产生了接口上或是功能上的更改，服务消费者一方可以通过w e bs e r v i c e s 的描述性文档及时地发现这样的更改，自动消化并适应这样的更改。基于w e bs e r v i c e s 的体系架构给了整个i n t e m e t 上的商业运作和系统集成一个全新的解决方案，这个解决 方案的优越性表现在下面几个方面： ( 1 ) 基于现行软硬件基础之上，w e bs e r v i c e s 体系架构并不是一种新的系统架构、新 的编程环境。w e bs e r v i c e s 是一个新的概念，但它的系统架构和实现技术却是完完全全 继承已有技术的，绝对不会将现有的技术推倒重来，企业组织内部的解决方案可以完全 保留现状，并且可以采用不同的平台、语言和对象模型实现。企业为了把自己的服务发 布到w e b 上，只需在原有的基础上按照标准进行封装，而这种封装是基于x m l 的。 ( 2 ) 基于开放平台，w e bs e r v i c e s 是基于开放标准的，如h 1 v r p ，x m l ，s o a p 。因此许 多支持这些标准协议的应用也同时支持w e bs e r v i c e s 。所有的w e bs e r v i c e s 的描述、注 册、查找、调用都基于x m l 格式的消息进行。而x m l 是一种完全的跨平台的标识语 言，因此它可以畅通无阻地通过任何i n t e r n e t 协议( 如h t t p , s m t p , t c p ) 在i n t e m e t 上传输。 ( 3 ) 系统集成，通过w 曲s e r v i c e s ，应用程序之间可以很轻松的互连。不同的客户端 都可以使用w e bs e r v i c e s 。同时，w e bs e r v i c e s 本身也可以互相通讯或者调用别的w e b s e r v i c e s 所提供的方法。许多设备也可以调用服务，比如基于j 2 m e 的手机可以访问w e b s e r v i c e s 。 所以在本文中我们采用基于w e bs e r v i c e s 的体系结构来解决e r p 所面临的问题。 1 3 课题背景与意义 事实上，e r p 所能带来的巨大效益确实对很多企业具有相当大的诱惑力。据美国生 产与库存控制学会( a p i c s ) 研究统计，表明它具有以下优点及实际意义： 1 、库存下降3 0 一5 0 。这是人们说得最多的效益。因为它可使一般用户的库存 减少1 4 1 5 倍，库存周转率提高5 0 。 2 、延期交货减少8 0 。当库存减少并稳定的时候，用户服务的水平提高了，使用 m r p i i e r p 企业的准时交货率平均提高5 5 ，误期率平均降低3 5 ，这就使销售部门 的信誉大大提高。 3 、采购提前期缩短5 0 。采购人员有了及时准确的生产计划信息，就能集中精力 长安人学硕_ j ：学位论文 进行价值分析，货源选择，研究谈判策略，了解生产问题，缩短了采购时间和节省了采 购费用。 4 、停工待料减少6 0 。由于零件需求的透明度提高，计划也作了改进，能够做到 及时与准确，零件也能以更合理的速度准时到达，因此，生产线上的停工待料现象将会 大大减少。 5 、制造成本降低1 2 。由于库存费用下降，劳力的节约，采购费用节省等一系列 人、财、物的效应，必然会引起生产成本的降低。 6 、管理水平提高，管理人员减少1 0 ，生产能力提高1 0 一1 5 。 面向服务的思想为实现企业资源计划系统提供了一条崭新的途径，基于w e b 服务 的体系结构实现企业资源计划系统具有重要的理论和应用价值：1 ) 基于w e b 服务的体 系结构是一种被广泛接受的应用集成规范，满足了制造执行系统与e r p 、s f c 、c a p p 、 c r m 等企业应用系统的可集成性要求；2 ) 基于w e b 服务的体系结构是一种基于标准的、 松散耦合的企业架构，基于w e b 服务的企业资源计划系统具有很好的可扩展性和开放 性，当用户提出新的业务需求时，只需要开发新的服务单元，就可以保证系统的正常运 行：3 ) 基于w e b 服务的体系结构是一种扩展的组件模型，能够实现多层次的功能复用， 可以极大的提高e r p 的软件开发效率，缩短开发周期，降低开发成本和改善软件质量； 4 ) 在基于w e b 服务的体系结构中，各个服务之间通过接口进行交互而非紧密耦合在一 起，使得e r p 具有良好的可重构性，如果用户需求发生变化，可以只调整其中某些服 务组件，而不必修改整个软件系统。因此解决好基于w e b 服务的企业资源计划系统的 相关问题，对于我国制造业成功实施e r p 具有非常重要的意义和参考价值。 1 2 1 节中讨论了传统e r p 系统管理决策支持方面的局限性，他们是商业智能系统 引入e r p 最重要的因素。首先，各e r p 厂商业迫切需要扩展e r p 的商业智能功能，传 统e r p 市场已趋饱和。经过十几年的扩展，传统e r p 的需求已经渐渐趋缓，各e r p 厂 商都需要新的产品以弥补传统e r p 系统的功能不足，需要延伸e r p 系统的功能。其次， 企业对e r p 系统的要求发生改变。企业提升价值的办法从改善企业内部流程变成满足 客户需求已超越竞争对手，以企业发展的战略性信息的需求增强，进一步推动e r p 软 件的商业智能的扩展。 随着e r p 的应用企业从过去的信息难以集成、信息匮乏的时代，进入到信息爆炸 以及决策支持需求同益迫切的时代，首先由于e r p 系统每天产生大量的作业信息记录， 使得数据量快速膨胀，进而影响数据库访问效率，因此必须考虑提高系统效率。其次由 第一章绪论 于e r p 的导入，大量的过去以人工或零散的、难以集成、保存和汇总的信息都能在e r p 系统加以保留，因此管理者希望从这些大量累计的完整的作业信息中，进行分析和决策， 以满足决策支持的需要。 在改善效率方面，一般情况下e r p 系统只保留日常运行所需的最近的两三年的信 息，以提升整体系统运行的效率。然而当进行趋势分析或策略分析时，又要求以大量的 历史数据为基础，提供分析、判断和归纳所用。此时的企业需要一个能完整保留大量历 史记录，又能提供快速查询分析的数据环境。因此，从e r p 中移出企业的数据是可以 继续利用的。但同时决策支持分析所需的大量数据库运算、访问操作，如果直接针对 e r p 使用的数据库操作，又会直接影响到e r p 的维护运行的效率，甚至干扰运行。 基于这样的e r p 与决策分析在信息处理上的需求冲突，客观上要求e r p 系统和商 业智能的集成。 同时，由于目前在国内实施的e r p 系统中，车间作业模块几乎没有一家按有限能 力进行排产，绝大多数都是按无限能力进行排产，但是实现较为精确的车间排产是每个 企业实施e r p 的发展方向和必由之路，因为许多绩效度量标准，如按时交货率、库存 水平、制造周期、成本和质量等都直接与排序方法有关，因此做好车间排产，摸索出一 套可以做到按有限能力进行排产的车间作业模块的实施方法，并解决好相关的问题，对 于我国制造业成功实施e r p 具有普适性和重要的参考价值。 在攻读硕士研究生期间，作者参加中国博士后科学基金资助课题基于智能数学的 可重构企业资源计划系统关键技术研究( 批准文号：中博基字 2 0 0 5 1 9 号；资助编号： 2 0 0 5 0 3 8 2 4 3 ) 和江苏省博士后科研资助计划资助课题可重构协同制造执行系统智能设 计理论研究( 批准文号：苏人通 2 0 0 5 1 3 5 5 号；课题编号：0 5 0 2 0 2 9 b ) 等两个课题的研 究工作。在研究过程中，作者做了大量研究工作，取得一些研究成果。现按照硕士学位 论文的要求，对作者所取得的研究成果进行总结和提炼，形成本论文。 1 4 论文的研究思路与内容 鉴于文章篇幅和时间的限制，本文不可能对e r p 的方方面面展丌详细的研究。本 文将w e b 服务的思想引入到企业资源计划系统的丌发之中，来解决目前e r p 所面临的 难集成、难重构等缺点，本文的具体研究内容如下： 具体研究内容如下： 第一章：总体论述了企业资源计划( e i 冲) 系统的内涵、国内外研究动态以及发展趋 l o 长安大学硕i | 学位论文 势，并指出了e r p 现在面临的问题以及解决方案。概述w e bs e r v i c e s 、s o a 等相关技术 及其在e r p 中的应用，最后概述本论文的研究思路和内容。 第二章：论述了w e bs e r v i c e s 的定义及其体系结构，在此基础上提出了基于w e b s e r v i c e s 的体系结构来实现企业资源计划系统，并选用d e l p h i 2 0 0 5 作为开发工具对该系 统进行了设计和实现。 第三章：论述了决策支持系统对于企业决策者的重要性，指出了目前e r p 系统中 决策支持系统的不足，提出了e r p 系统与b i 集成的解决方案，即“数据仓库+ 联机分 析处理+ 数据挖掘”( d w + o l a p + d m ) 的商业智能( b i ) 方法。通过数据仓库、数据挖 掘、o l a p 等技术来实现系统的决策支持功能，为决策部门提供实时、准确的业务统计、 数据分析。本论文主要应用s q ls e r v e r 2 0 0 5 建立数据仓库、实现联机分析处理，建立了 基于时序算法和基于神经网络算法的数据挖掘结构，对决策支持系统中的销售量进行预 测分析。 第四章：总结分析了常用物料清单的构造方法以及物料清单的遍历算法的优缺点， 提出一种新的b o m 结构复合式b o m 结构，并采用存储过程来实现b o m 的遍历。 讨论分析了现有能力需求计划的算法存在的不足之处，提出了能力需求计划的改进算 法，该改进算法中不仅考虑了多工艺路线，也考虑了制造成本问题，尽可能的保证了产 品的交货期，最后给出了一个实例来验证改进的能力需求计划的正确性和可行性。 第五章：综合以上研究成果，在前几章的基础上，采用d e l p h i 2 0 0 5 和s q l s e r v e r 2 0 0 5 工具开发完成了一个e r p 的原型系统，介绍了其主要功能，验证了基于w e bs e r v i c e s 的e r p 系统的可行性。 总结与展望。对本课题的相关研究进行总结，并对今后的发展方向进行展望。 全文的篇章结构图如图1 1 所示。 第一章绪论 图1 1 论文的结构安排 1 2 长安火学硕：i ：学位论文 第二章基于w e b 服务的企业资源计划的关键技术研究 本章主要论述了w e bs e r v i c e s 的定义以及体系结构，并针对传统的e r p 系统难集成、 难重构等缺点，提出了基于w e bs e r v i c e s 的e r p 系统的体系结构，并对如何实现一个完 整的w e b 服务做了详细的介绍。 2 1w 曲s e r v i c e s 的定义 w e bs e r v i c e s 是在i n t e m e t 上进行分布式计算的基本构件块。开放的标准以及用户 和应用程序之间的通信协作产生了一种新的环境，在这种环境下，w e bs e r v i c e s 成为应 用集成的平台。应用程序通过使用多个不同来源的w e b 服务构造而成，不管这些服务 到底位于何处或者如何实现，它们都