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四川大学硕士学位论文 伊 铥7 7 8 9 5 0 结合智能决策支持的e r p 生产控制系统研究与实现 诗舞梳软侔与理论专监 研究生王琦指导教师张洪传教授 摘要 本文飘计算祝技术籁企鼗信息纯建设的角浚介绍了企业资源计触系统 ( e r p ) 豹基本理论，劳缝合当蔻智8 售爨按拳对e r p 生产控露l 系缝s f c ( s h o p f l o o rc o n t r 0 1 ) 做了深入的分析研究，同时提出了一个结合智能决策支持的 e r p 生产控制系统的模型。作为本课题的研究应用，本文结合医药行业生产控 制管理的特点，将该模垄运用予菜大鍪箭药公司的e r p 生产羧铡系统的设计实 现之中，并取缮了嶷好款效果。 随着u m l 和面向对象分析和开发工具的成熟，本文缭出了u m l 在e r p 的生 产控制系统的完整的开发实例，并使用p o w e rb u i l d e r8 0 和s y b a s ea d a p t i v e e n t e r p r i s es e r v e r1 1 5 数攒库实现了设计中的主要鼗务，完成了生产调度、 生产过程篱理、统诗分橱莓主凝功熊。 本文内容包括：e r p 的发展与基本理论、智能决策支持技术与理论研究、 e r p 生产控制系统的研究及系统模型的建立、基于制药行业的结合智能决策支 持的e r p 生产控制系统的设计与实现。 关键谰：e r p 、s f c 、智能计算、决策支持 四川大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no fs h o pf l o o rc o n t r o ls y s t e mw i t h i n t e h i g e n td e c i s i o ns u p p o r tt e c h n o l o g yi ne r ps y s t e m m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r e t h e o r y p o s t g r a d u a t e ：w a n gq i s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gh o n g w e i a b s t r a c t ： t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h eb a s i ct h e o r i e so fe r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ) f r o mt h ea n g l eo fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h es h o pf l o o rc o n f f o l s y s t e mw i t hi n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r tt e c h n o l o g yi sp r o f o u n dr e s e a r c h e d o na b a s i so ft h e o r i e sm e n t i o n e da b o v e ，at h e o r e t i c a lm o d e lo fs h o pf l o o rc o n t r o l s y s t e mi sp r o v i d e da n ds u c c e s s f u la p p l i e dt oa ne r p ss h o pf l o o rc o n t r o ls y s t e m i nal a r g ep h a r m a c e u t i c a lc o m p a n y ，a sar e s u l t ，t h em a n a g e m e n t l e v e la n d e f f i c i e n c yo ft h i sc o m p a n yi si n c r e a s i n g l yg r o w n a l o n gw i t he v o l u t i o no fu m l a n dm a t u r a t i o no fo o aa n do o d t o o l s ，aw h o l e u m u sa p p l i c a t i o ne x a m p l ei ns h o pf l o o rc o n t r o ls u b s y s t e mo fe r pi sp r o v i d e d a n dt h ec o r eb u s i n e s sp r o c e s s e so fs h o pf l o o rs c h e d u l i n g ，p r o d u c t i o np r o c e s s m a n a g e m e n ta n ds o o na r e i m p l e m e n t e du s i n gp o w e rb u i l d e r 8 0a n ds y b a s e a d a p t i v ee n t e r p r i s es e r v e r1 1 5d a t a b a s e t h ec o n t e n t si n c l u d e ：t h ed e v e l o p m e n ta n db a s i ct h e o r i e so fe r p , t h er e s e a r c ho f i n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r tt h e o r i e s a n dt e c h n o l o g y , t h er e s e a r c ho fs h o pf l o o r c o n t r o ls y s t e ma n dt h e o r e t i c a lm o d e la b o u ti t ，t h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no fs h o p c o n t r o ls y s t e mw i t hi n t e l f i g e n td e c i s i o ns u p p o r tt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：e r p 、s f c 、i n t e l l i g e n tc a l c u l a t i o n 、d e c i s i o ns u p p o r t 四川大学硕士学位论文 1 1 本课题的研究环境 第一章引言 随着中国正式加入w t o ，并将成为亚太地区制造业中心，外资的大量涌入， 给本土的企业带来相当的冲击，但同时也带来了前所未有的发展机遇。机遇与 风险总是并存的，我国的企业该如何面对? 如何提高我国企业的核心竞争力? 企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 体现了当今世界最先进 的企业管理理论，并提供了企业信息化集成的最佳方案。它将企业的物流、资 金流和信息流统一起来进行管理，对企业所拥有的人力、资金、材料、设备、 方法( 生产技术) 、信息和时间等各项资源进行综合平衡和充分考虑，最大限度 地利用企业现有的资源取得更大的经济效益，科学、有效地管理企业人、财、 物、产、供、销等各项具体业务工作。 面对当前我国经济发展的挑战，g m p 认证通过二十多年的发展，已经被绝 大多数的医药工业企业所接受和认识。根据国家药品监督管理局的有关规定， 药品生产企业如果未取得药品g m p 认证，将在今后的生存和发展上面临巨大的 制约。对于想要通过认证达标而尚未通过的药品生产企业来说，认证工作实际 已经进入倒计时。g m p 已不仅是指导药品生产企业管理生产质量的基本准则， 保证药品安全、最有效的管理方式，还是药品进入国际市场的基本条件与前提。 通过g m p 认证的企业，不仅可以优先申请新药生产，享受高于同类产品定价的 政策优势，同时各级药品经营单位和医疗单位也将优先采购和使用通过g m p 认 证的产品。在北京，国家已开始积极推行g m p 产品进入社会保险用药。在国家 政策的推动下，g m p 的实施将成为整个企业经营战略的重要组成部分。 而g r p 系统理论与技术发展与成熟，为药品生产企业的信息化建设提供了 理论依据和技术支持。e r p 系统在一个企业的成功实施可以帮助企业在管理上 登上一个新的台阶，这无疑给我国医药行业企业顺利通过g m p 提供了一个新思 路。 四川大学硕上学位论文 1 2 本课题的研究意义 e r 卜e n t e r d r i s er e s o u r c ep 1 a n nj n g 企业资源计划系统，是指建立在 信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手 段的管理平台。生产控制模块s f c ( s h o pf l o o rc o n t r 0 1 ) 作为e r p 的子系统， 主要制定随时间变化的动态作业计划，将作业分配到具体各个车间，再进行排 序、管理、监控和反馈信息，面临各种各样的生产情况和流程，是直接联系物 流、信息流和资金流的核心环节。 现有的国际先进的e r p 系统在采购、库存、销售、财务等方面已经比较完 备和成熟。但是在生产管理方面研发应用的力度很有限，大多只是涉及一些通 用业务流程，很难满足企业具体的生产业务控制管理需求，更少能够完全支持 制药行业的g m p 管理规范的生产控制系统。因此，研究制药行业的e r p 生产 控制系统具有现实的应用意义。 而在e r p 生产控制系统的运行过程中，将积累和存储大量的生产控制和管 理的数据，而目前的系统对这些数据的应用常常仅仅局限于一般的数学统计分 析，很难满足目前大型企业对信息的需求，不能给企业管理提供强大的决策支 持。因此，本课题对智能决策支持技术在e r p 生产控制中的应用研究，是对 e r p 生产控制管理的深化，具有较强的理论和应用价值。 1 3 本论文所做的工作 本文从计算机技术和企业信息化建设的角度介绍了企业资源计划系统 ( e r p ) 的基本理论，并结合当前智能信息技术对e r p 生产控制系统s f c ( s h o p f l o o rc o n t r 0 1 ) 做了深入的分析研究，同时提出了一个结合智能决策支持的 e r p 生产控制系统的模型，并利用该模型成功的实现了一个制药行业的e r p 生 产控制系统。具体的工作如下： 1 、论述了e r p 的基本理论和基本概念。 2 、分析了现有e r p 系统的主体框架，并详细分析和研究了制药行业e r p 的生产控制系统。 四川大学硕士学位论文 3 、研究了智能信息技术在e r p 生产控制中的应用，提出了一个结合智能决 策支持的e r p 生产控制系统模型。 4 、使用系统分析与设计的方法，在本文提出的系统模型基础上，成功的设 计了一个制药行业e r p 生产控制系统。 5 、使用p o w e rb u i l d e r 和s y b a s e 数据库完成了软件开发工作。 6 、在生产现场使用该软件，辅助生产管理人员对生产过程进行分析和控 制，提高了企业的生产管理效率。 四川大学硕士学位论文 2 1e r p 概述 第二章e r p 系统基本理论概述 e r p 是由美国g a r t e rg r o u pi n c 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。其主要宗旨是对企业所拥有的人、财、物、信息、时间 和空间等综合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发挥 足够的能力，从而取得最好的经济效益。 e r p 的实质是在m r pi i ( g a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sp l a n n i n g ，“制造资源 计划”) 基础上进一步发展而成的面向供应链( s u p p l yc h a i n ) 的管理思想。 它是综合应用了客户机服务器体系、关系数据库结构、面向对象技术、图形用 户界面( g u i ) 、第四代语言( 4 g l ) 、网络通讯等信息产业成果，以e r p 管理思想 为灵魂的软件产品。它是整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、人力物 力、计算机硬件和软件于一体的企业资源管理系统。e r p 系统以信息技术为基 础，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。 g a r t n e rg r o u p 提出e r p 具备的功能标准应包括四个方面： 1 超越m r p i i 范围的集成功能 包括质量管理、试验室管理、流程作业管理、配方管理、产品数据管 理、维护管理、管制报告和仓库管理。 2 支持混合方式的制造环境 包括既可支持离散又可支持流程的制造环境，按照面向对象的业务模 型组合业务过程的能力和国际范围内的应用。 3 支持能动的监控能力，提高业务绩效。 包括在整个企业内采用控制和工程方法、模拟功能、决策支持和用于 生产及分析的图形能力。 4 支持开放的客户机n 务器计算环境 包括客户机服务器体系结构、图形用户界面( g u i ) 、计算机辅助设计 4 四川大学硕上学位论文 工程( c a s e ) 、面向对象技术、使用s o t 对关系数据库查询；内部集成的工 程系统、商业系统、数据采集和外部集成( e d i ) 。 e r p 理论的形成大致经历了4 个阶段，即：基本m r p 阶段、闭环m r p 阶段、 m r p i i 阶段和e r p 的形成阶段。目前的e r p 系统一般都是以m r p - i i 的基础发 展起来的。下图展示了m r p - i i 的逻辑流程： 客户信息 r 一 应收帐款 总帐 1 r 一 应付帐款 t 一 供应商信息 1 竺蔓塑塑 l 资源清单l 一销售计划 需求信息 会计科目 成本中心 库存信息 物料清单 工作中心 工艺路线 钫料需求计划 能力需求计划 采购作业 li车间作业 成本会计 j l 一 业绩评赞 圈2 1 豫p _ i i 逻辑流程 旧 e r p 理论是对m r p i i 的继承和发展，其主线仍然是计划，也是对企业物流、 信息流和资金流3 种资源进行全面集成管理的管理信息系统。但其重心已经转 移到财务之上，在企业整个经营运作过程中贯穿了财务成本控制的概念。e r p 一 计划层 一 执行层 f，il r，l 一划划一 晰i黼页新 ， 主粗 四川大学硕士学位论文 的管理范围涉及企业的所有供需过程，是对供应链的全面管理和企业运作。 个基本的e r p 系统流程图如下： 质量 管理 设备 管理 采购 管理 应付 管理 经营 预测 生产 管理 库存 管理 总帐 管理 成本 管理 销售 管理 应收 管理 分销 管理 运输 管理 周定资产ll 预算lj 工资l1 人力资源 管理ii 管理i【管理r 卜管理 图2 2e r p 系统流程图 2 2 基于制药行业的e r p 系统架构 e r p 是在m r p i i 的基础上发展起来的，扩充了m r p i i 的功能，主要是：质 量管理，流程作业管理、人力资源管理、电子数据交换等功能。这样，在理想 情况下，e r p 系统的功能可以简单描述如下：用户能自动通过电子数据交换系 统把定单直接送到定单处理中心，该中心自动生成相应的物料投放和生产的要 求。调度程序以最有效的方式，把所需的生产线项目安排到主生产计划系统内， 并考虑到原材料的库存情况。然后对生产计划进行模拟，预报可能发生的问题， 并作出相应的调拯。在生产过程中，计算机跟踪整个流程生产，实现生产过程 控制和全面质量控制。当计算机控制的生产过程结束时，就会给出产品的库存 量。并按最低成本、最好用户服务原则，把产品分配到仓库，在此期间，所有 的登录项目和会计帐目都不断地更新。企业的高层管理者能知道工作进展的顺 四川大学硕士学位论文 的依据。 企业计划管理是确定企业的长期战略计划和经营目标。销售计划管理( 包括 定单处理和预测系统) 用于决定未来的市场需求。生产计划管理是作供应计划， 以满足企业计划和销售计划预测的需求。用模块化分系统时，通常把这三部分 划归为一个模块，即“预测决策支持”模块。该模块的主要目标是根据企业的 以往经验所提供的数据，根据线性规化及神经网络等先进的算法智能化的提出 建议性的方案。需要注意的是，该模块提供的仅仅是建议性方案，而最终的决 策还必须由企业决策层自己制定。 计划管理模块由四部分组成( 主生产计划、粗能力计划、物料需求计划、 能力需求计划) 。主生产计划对预测决策支持模块所做出的供应计划进行供需 平衡；粗能力计划检验关键工作中心的生产能力以证实资源的可利用程度，满 足生产计划的需要；再由物料需求计划筹办各种需要生产和采购的物料；而详 细能力计划由物料需求计划的输出来安排生产计划所需的资源。该模块主要是 对预测决策支持模块的输出做具体的生产计划，给生产部门下达生产定单，向 采购部门下达采购定单。经营管理计划又可以称为中期计划。 经营执行和控制模块是在e r p 的执行层面上的最后一环，主要是了解加工 什么、什么时候加工、加工多少、在什么地方加工和怎么加工。它是面临生产 的第一线。是将计划管理模块分配给相应的车间，并下达生产定单及配套的计 划领料单、在每道工序完成后填写生产记录单，工艺记录单，同时直接转化为 直接生产成本，做到财务的向生产一线的延伸。本文也主要集中在e r p 系统的 生产控制子模块上展开分析和设计。同时，本文将运用当前智能信息系统的研 究成果，对生产控制中的一些难点问题进行研究性的探讨和研究。 四川大学硕士学位论文 利程度。从上述e r p 系统思想，我们结合制药行业的特点，特别增加了适用于 制药行业g m p 规范，把g m p 规范纳入我们整个e r p 系统的主线索中，就可以得 出适用于制药行业e r p 系统的核心流程图，如图2 3 ： c p m 生产数据管理 图2 3 适用于制药行业的e r p 系统核心流程图 由上图可以看出整个系统抽象为四个部分：基础、战略计划、经营管理计 划及经营执行和控制。 生产数据管理是整个系统操作的基础，为e r p 其它模块提供生产基本数据， 主要包括工作中心、工艺路线、工序、物料清单等e r p 运行的基础信息，通过设 置计划清单来确定产品的系列，通过设置物料清单来确定产品的组成，通过设 置工作中心和工艺流程来确定生产流程，进行生产能力平衡，并为成本核算提 供数据。库存管理它通过对项目、场所、仓库、库位及容器的定义确定库存的 组织结构，通过对事务的设置作为定义库存的具体操作，通过设置“可用不可 用”，“可分配不可分配”来设置物料的状态。是制作物料需求计划( m r p ) 、详 细能力计划( c a p ) 、成本核算、下达车间生产定单和车间控制、下达采购订单 四川大学硕士学位论文 第三章e r p 生产控制系统研究 3 1 本课题的研究背境概述 本文将针对国内某大型制药公司的生产管理实际环境为背景，进行生产控 制系统的研究。为了便于系统分析与研究，现将该公司的生产管理环境做一个 简要的描述。 3 1 1 集团公司生产组织结构 该公司作为国内大型制药集团，其生产组织结构可以用下图来描述： 图3 1 国内某大型制药集团主要生产相关部门组织结构图 四川大学硕士学位论文 浇明： 1 、该图主要画出了生产相关的组织结构，其中对一些和生产不是联系很紧 密的部门在图中没有列出。 2 、图中保健制药公司、药业公司以及海南制药公司的组织结构和制药公司 基本一致，在图中就没有详细列出。 3 、本文研究的重点在于生产控制，主要集中对制药公司生产情况的分析。 其涉及的部门主要是：总部的总调度室、制药公司生计部、制药公司库房、前 处理车间和分装车间以及制药公司质量部。 3 1 2 制药公司生产业务概述 制药公司的生产任务主要是进行集团某拳头产品的生产，同时也进行一些相 关产品的生产，涉及几十种药品，是公司主要的生产基地。一个简略的生产业 务流程可以用下图描述： 预测分析数据 生蔫剽巫掣罐生产厍存信息1 l 兰! 型 f 采购 型 i1 l 供应部i 3 1 3 公司信息化现状 f 质量部 l 广 】质量 分解后计划0 控制 唑受巡岖i 磊 l 广 f 领料 l 交料 l 一 库房 图3 2 制药公司业务流程简图 伴随着现代企业管理的信息化和g m p 认证的迫切需要，该公司大力发展企 业信息化，经过几年的努力，已经取得了定的成功。目前使用了包括由集团 o 四川i 大学硕士学位论文 软件开发部开发的e r p 、c i r r i 、e k p 系统和从浪潮购买的浪潮系统相关子系统， 形成了一个比较全面的企业信息化平台。其中，e r p 系统主要完成公司内部生 产管理，包括采购、库存、生产控制、质量管理；c r m 系统主要完成公司的销 售管理；e k p 系统主要完成公司办公自动化管理，而浪潮系统主要完成财务管 理部分功能。 e r p 系统作为该公司重要的系统之一，是由软件开发部经过几年时间，结 合公司具体业务，并广泛汲取各方意见的基础上开发而成的，能够全面适应公 司的业务，并和公司其它系统完全整合。本文将从公司生产控制管理的需求出 发，深入研究e r p 生产控制系统。 3 2 基于制药行业的e r p 生产控制系统分析 生产控制管理处于e r p 的计划执行与控制层，其管理目标是按物料需求计 划的要求，按时、按质、按量与低成本地完成加工制造任务。其过程主要是依 据m r p 、制造工艺路线与各工序的能力编排工序加工计划，下达车间生产任务， 并控制计划进度，最终完成入库。 3 2 1 基本概念 ( 1 ) 工作中心( w o r k i n gc e n t e r ，简称w c ) 是生产加工单元的统称，在完成一项加工任务的同时也产生了加工成本。 在本系绞中，一个工终中心一般攥一个车闽，或搬关的几个生产小组。主要 睾 鬣： 作为平衡负荷与能力的基本单元，是运作能力计划时的计算对象。 作为车间作妣分配任务和编排详细作业进度的基本单元。 转舞车阀髂潼谤翻完或 骞凝瓣数据采集点，遣是箨楚菠滓懿控鬟煮。 ( 2 ) 工作习历( s h o pc a l e n d a r ) 称生产日历，说明企业备部门、车间或工作中心在一年中可以工作藏生产 的墨麓。 网川大学硕士学位论文 ( 3 ) 劬葑涛单( b 醺蟊i no fm a t e r i a l s ) 怒产品结构的技术性描述文件。它表明了产品组件、予件、零件直到原 材料之间的结构关系，以及每个组装件所需要的各下属部件的数量。物料清 单是釉挝型结构，拣为产品结毒超树。在本系统中，物料溏单主要表示了生 产蚤令蕊品所需要鹩中阉晶、鞴褥褡鞭药的层缀缝戒。 ( 4 ) 工序 是描述加工步骤殿制造和装配产品的操作顺序，主要有作舭信息、工序说 明、王舆器运羲设备，楚车润控剿黪必要羡恩。农零系统孛，王痔熬援念楚鞠 实际生产过程中所指的工序一致的，郯生产某药品所需要的一邋道的工作步骤。 ( 5 ) 冀笆路线( r o u t i n g ) 主鼗说明物料实际加工和装配的工序顺序、每道工序使用的工作中心、各 矮嚣阗窥矮( 翅：准餐辩闼、翔王辩翘窝簧送霹瓣) 及癸蛰工j 葶弱对阉霹费麓。 ( 6 ) 物料编码 物料编码是计算机系统对物料的唯识别代码，它用一组代码来表示一种 貔辩。夜零系统中，蠢对也穆物辩编码热顼嚣酗。 f7 ) 工荣 又称生产记录单，主要是反馈车间作业的完成和实际耗费情况，是生产过 程中反暾物流的核心记录单。 ( 8 ) 蒎盖单d i s p a t c hl i s t ) 是种面向工作中心的说明加工优先级和加工任务的文件，主要说明工作 中心在一个时段内要究成的生产任务。 3 。2 2 黧产控髑运行蒸零藤鬟 划。 车间作业和采购作业样是计划的执行层次。只是执行计划，不能更改计 车间控制的主要艨则： 1 、控制生产作姚在执行中不偏离m p s m r p 计划 2 、如果出现偏熬，采取措麓，纠正偏差，若嚣法纠正，将信息反馈到计划 震( m p s ) ( 蚕憝更改诗矧) 四川大学硕士学位论文 3 、及时报告生产作业的执行结果 4 、跟踪和监督整个生产过程，特别是对流程式的生产方式。 3 2 3 生产控制的主要内容 生产控制的主要内容包括： l 、按m r p 计划生产车间任务； 2 、生产各工作中心的生产任务与进行作业排序； 3 、下达生产指令、进行生产调度、生产进度控制与生产作业控制； 4 、调度与控制投入、产出的工作量，平衡与充分发挥各工序能力，同时控 制投入、产出的物品流动，控制再制品库存量，保持物流平衡、有序： 5 、登记生产过程中的相关生产信息，包括物流、信息流和资金流信息； 6 、对原材料、中间制品或成品的进行可许有效的管理。 3 2 4 制药行业生产控制原理 作为e r p 的执行层的车间管理模块( s f c ) ，从m r p i i 模型上来讲，是处于 l r p i i 系统中的最后一环，主要是了解加二c 什么、什么时候加工、加工多少、 焱嚣么遗方鸯羹王秘怎么热工。它是嚣炼生产缒雾线。豢接关系刭生产是否襞 够按计划执行、能否达至8 有镦好的质量、墩快的交赞期和最低的成本等问题。 制药行业生产属于批量生产类型，产晶是根据一组配方或是原料滴单来生 产的，后续产品的巷4 造方法德往依赖于以魏的产品是如何遣出来的。因此，在 制药行、监孛工澎、产品配方秘工艺路线稳溅了产晶生产豹基础数据，我们的生 产控制系统必须以这些数据为控制的基础。 标准m r p i i 模型从计划、分析到执行的楚个环节均娥紧紧围绕物流这条线 索戆，它戆孩，控巷4 藏是携滚蘩惠，嚣在物滋夔过程搏穗孛售塞滚霸爨金滚。 制药行业的物流控制，就是要以生产配方( b o m ) 、工序和工艺路线为基 础，综合考虑牟间资源状况，选取最有效的方式进行生产派工，合理分配资源 ( 人力、设备、其它资源) ，弗对各个工作中心的整个生产过程进行有效控制， 帮控裁藏耪辩瓢霹房领瓣蠢始，按照生产懿方泰工 事送行生产静全遗稳，每完 四川大学硕：l 学位论文 成一道工序，都应咳记录物料从用料到产成品( 包括中间产品) 的物料信息及 相关信息，并对生产过程进行质量控制( 主要通过质量检验系统配合完成) 。 而在各个工作中心物流的的过程中，每道工序，每个步骤都有相应的信息， 这些信息，对制药行业来说主要需要记录满足g m p 规范要求的一些信息，比 如生产条件数据、清场记录、质量数据等。因此，生产控制系统必须完成对这 些信息的有效收集和存储，并进行输出和统计分析。 同样，成本信息也在生产过程中流动，每进行一道工序的生产，直接物料 成本都从用料中转移到产成品中，同时人工和其它损耗成本都累计到产成品中， 直到最终成品入库。因此，生产控制系统也应该在物流的过程中记录生产成本 的相关数据，作为生产控制的另一条线索。 综上所述，制药行业的生产控制原理可以用下图来表示： 图3 3 制药行业的生产控制原理图 其中： 生产调度：主要是接受m p s 计划，根据工艺路线和各个工作中心资源状况， 进行车间生产任务的安排，并下达生产指令单。对生产任务的安排和资源的调 度，是生产控制的一个难点。 物流控制：主要是控制物料在各个工作中心上的流动和变化，主要体现在 生产记录、交料记录、退料记录、报损记录、回收记录、分摊记录、废品记录 和零数记录等主要信息流。同时在物流控制过程中引入质量控制。 6 m p 信息流：主要是跟踪在各个工作中心加工过程中的6 m p 信息流，把g m p 1 4 四川大学硕士学位论文 规范要求的各种流程生产要求的信息，通过配置的方式，转化为工序记录、清 场记录、物料平衡、场所信息、质量检验等几个主要的记录信息流。 生产成本：在这里核心处理直接生产成本，主要是直接材料和直接人工费 用和绩效转化的费用，对管理费用等分摊费用采用标准成本的方式来分摊( 如 果存在差异通过调整标准分摊成本来实现) 。注意：这里的成本核心是给企业提 供成本分析用，不作为转账凭证。 统计分析与决策支持：主要对生产过程数据进行统计分析，比如批次跟踪 分析、成本分析，同时对大量的生产数据提出使用数据挖掘的方法，发现最佳 工艺路线、生产配料规则等有用知识，作为决策支持。 工艺路线：是系统正常运行的纽带，它主要是由一系列的工序网络图组成， 在各个工序上，包括生产配方，成本基础数据，设置必要的物流跟踪要求，g m p 记录信息要求和标准细则。它是传统工艺路线的一个扩充：传统的工艺路线中 主要是提供加工路径、工序所在工作中心、加工时间的信息。我们的工艺路线 不仅需要提供这些信息，还需要提供各个工序点上的g m p 信息采集点、采集方 法、采集内容、相关标准及g m p 文档的相关索引等信息。 3 2 5 制药行业生产控制的实现思路 从生产控制原理我们可以知道，生产控制的对象归根结底是对三大流，即物 流、信息流和资金流的控制。同时我们知道在这三大流的控制过程中工艺路线 起着重要的决定作用，一直贯穿着整个生产过程。因此我们考虑通过工艺路线 为核心的生产控制系统实现思路。 工艺路线直接反映了生产控制模块中三大信息流( 物流、资金流和信息流) 的流动和走向，从物流上来讲它主要是反映一个产品的生产顺序和标准信息， 从各个工序段上反映相关的操作记录和标准，同时也反映适用于制药行业严格 的g m p 规范的操作规范、标准及要求的相关文档信息。它主要是由一系列的工 序网络图组成，在各个工序上，需要设置必要的物流跟踪要求，g m p 记录信息 要求和标准细则。同时我们对传统工艺路线作了一个扩充：我们的工艺路线不 仅要提供加工路径、工序所在工作中心、加工时间等传统工艺路线的信息，而 且需要提供各个工序点上的g m p 信息采集点、采集方法、采集内容、相关标准 四川大学顶士学位论文 及g m p 文档的相关索引等信息，需要提供各个工序点上的成本信息。通过工艺 路线实现生产过程控制的原理图如下所示： 图3 4 以工艺路线为核心的生产控制原理图 说明： 1 、工作中心在e r p 系统中是个逻辑概念，它可大可小，但它最大不能够 超过一个实旌车间的单位，最小不能小于一个工作小组或一个设备等。 而一个工作中心上可以有多个工序，一个车间可以有多个工作中心，一 个工序可以属于多个工作中心。加工项目是从属于工序的，一个工序可 以加工生产不同的项目，而相同的项目也可以由不同的工序来完成。 2 、工艺路线包含了三大流信息( 3 2 序、项目、g m p 、成本等) ，贯穿了整个 生产过程，只要实现工艺路线的控制，就能够很容易的实现生产过程的 控制。 四川大学硕士学位论文 3 2 6 制药行业生产控制系统业务流程分析 图3 5 制药行业生产业务流程简图 1 7 四川大学硕士学位论文 制药行业的一个完整生产过程是：接受m p s 计划，在各个生产车间的生产 小组上分配任务，进行任务平衡，向各个车间和生产小组下达生产任务的同时 向库存发计划领料单，各个车间在生产过程中，要完成各个工序上的相关工序 记录，在各个工序完成后，要填写生产记录单( 即工票) 等物流控制记录以及 清场记录等g m p 规范要求记录；在各个工序完成后，自动向质量检验模块发请 检信息，在物流的过程中，能够自动生成直接的生产成本，为生产成本分析提 供最原始的凭证。一个制药行业生产业务流程的简化图如图3 5 所示。 3 2 7 制药行业生产控制系统物流、信息流和资金流分析 生产控制系统的最终目的就是要对生产过程中的物流、信息流和资金流进 行控制，保证车间以最有效的方式按时按量完成生产任务。因此，要实现有效 的车间控制，必须对制药行业的生产过程中的物流、信息流和资金流进行深入 分析，达到有效控制。 3 2 7 1 生产控制系统的物流 图3 6 制药行业生产物流简图 1 8 四川大学硕士学位论文 从前面部分的分析我们可以比较清晰的整理出制药行业生产控制系统的物 流线索：它是沿工艺路线流动的，同时其流动的通畅性主要受生产情况和质量 控制模块的约束，物流在各个工作中心上的能力平衡是在m p s 的宏观指导下， 系统内部自行调节，这主要通过生产控制系统的生产调度模块来实现。物流的 原始入口是来自库存发料，通过在生产加工后，如果是中间产品，则按照工艺 路线传给下工序，作为下工序的生产用料，如果是产成品，则向库存系统请求 寄库。同时，在生产过程中的在各个工序上，如果要求质量抽检，还要向质量 检验模块流向部分被检物料，在生产车间，如果存在暂存库，则有内部的仓库 管理，简化的物流图如图3 6 所示。 3 2 7 2 生产控制系统的信息流 物流过程 i 工序一h 工序= h 工序三h 工序四h 工序五卜+ 一工序wl bi l 项目一ll 项目el f 项目x ! 信息流 000 记j是信息 _ _ _ _ 记!豪信息b _ _ _ 记：豪信息z 清 工 检消其清工检消其清工检消其 场序验毒它场序验毒它 _场序验毒它 记记记记记记记记记 记 记记记记 记 录录录录录录录录 录录录录录录 录 图3 7 制药行业生产控制信息流图 生产控制系统中信息流，主要是每个工序下所有项目流程的工序记录、清 场记录、消毒清洁记录等进行严格符合药品生产g m p 标准规范的检测、录入、 审核评价和历史存档。这些都是伴随着物流发生，但它又相对独立，是目前生 产质量保证的必不可少的一大信息流。另一方面，这些信息流的一个显著的特 点：杂乱、没有规律、文字性和数字性信息相结台，而且不同的工序上要求的 记录信息和相关的规范也没有规律可寻，这些特点决定了要实现流程控制的信 四川大学硕士学位论文 息管理的困难性。但我们把它物流联系到一起，利用工艺路线和工作中心，可 以得到这些信息流的一个从属和流向关系，从而建立信息流的流程跟踪和控制。 生产过程中的信息流可以用图3 ，7 来表示。 3 2 7 3 生产控制系统的资金流 在生产控制系统中的资金流，主要是伴随物流信息产生的，同时各个工作 中心也要发生费用，在该模块中发生的费用，主要属于财务中的成本信息，包 括：直接材料费、直接人工费、制造费用。 其中，直接材料费可以由生产过程中生产记录单登记直接材料方面产生的 数据并结合枋料成本数据来计算生产；直接人工成本可以由生产过程的生产记 录单登记的直接人工方面的数据并结合人工成本基础设置数据来计算产生；制 造费用包括间接人工、间接材料、设备折旧、动力、税金、保险等产生的费用， 是一个分摊成本，需要事后分摊到各个产品上，我们可以采用标准成本的方式， 进行预计成本处理，在将来实际发生后，通过“差异”帐户进行归结。制药行 业生产过程的资金流可以用下图来描述： 自流过程 工序一h 工序二卜 垂乎刚虱万 jl f 瞄一l 囱 崮 篷金流 0 项目 成本信息项目z 成本信息 矧 人工 闱阁 网匠 成本 i 成本ll 成本 记录 l 记录i 记录 i1 成本分摊 图3 8 制药行业生产控制资金流图 四川大学硕j 学位论文 3 2 8 制药行业生产控制系统与e r p 其它模块的关系 图3 8 生产控制模块与e r p 其它模块的关系 生产控制系统是以工艺路线为线索，在整个生产流程中，和e r p 的各个核 心环节都是紧密相关，渗透到库存、质量检验、设各、人力资源、财务、生产 数据管理、m p s 等各个方面；在整个生产中，需要从仓库领料、生产完成后， 需要质量检验、同时在生产过程中涉及到物料的消耗和产出，同时也占用了相 关的工作中心、设备和人力资源等，同时在生产过程中，工序相关的处理信息 需要从p d m ( 生产数据管理) 获取，而生产的任务来源是直接来自m p s 的生产 订单，在生产完成后，应该向预测分析模块提供生产的一系列原始数据，基于 这些分析，生产控制子系统在e r p 系统中与其他模块的关系图如图3 8 所示。 3 2 9 制药行业生产控制系统核心模块分析 通过前面对生产控制的分析，我们可以画出一张基于制药行业生产控制系 统的核心模块结构图： 四川大学硕士学位论文 图3 9 制药行业生产控制系统核心功能模块结构图 说明： l 、设置模块完成的是系统初始化的设置工作，是整个系统其它模块工作的 基础。主要应该完成车间物料相关信息设置、车间资源信息设置、车间人员基 础设置、车间物料控制方式( 交、接物料控制方式、质量控制方式) 、车间成本 统计基础数据设置等。 2 、生产调度模块接受御s 系统的计划，进行生产计划的派工，产生派工单 做作为生产过程管理模块的输入。生产派工的完成是一个车间调度问题，具有 一定的难度，其目标是采用最有效的调度策略实现资源的调度和生产派工的下 达。 3 、生产过程管理模块接受生产计划模块的派工，进行生产领料、生产记录、 变料、退料、包损等生产过程管理，并保存相关单据，记录相关信息，这是车 间生产过程控制的主要部分，要求对物流进行严格的跟踪和控制，保证产品按 照派工单的要求按时按量完成，同时将生产过程进度反馈给车间调度模块，作 为车间调度模块调整车间派工的依据。此外，还要记录车间生产过程中的成本 四川大学硕士学位论文 信息，跟踪资金的流动过程，为其它系统( 比如财务系统) 提供相关生产成本 数据。 4 、生产查询模块以生产计划模块和生产过程管理模块的基础数据为对象进 行相关查询，产生相关查询结果。主要完成的查询功能可能包括生产派工信息 查询、生产过程数据查询、单据信息查询等。 5 、统计分析模块以生产计划模块和生产过程管理模块的基础数据为对象， 进行批次跟踪和物料跟踪的分析统计，产生相关统计结果，并将相关资金成本 信息作为财务系统的基础数据输出。 6 、生产预测决策支持模块是针对生产过程中产生的大量数据进行相关分 析，比如采用数据仓库技术对生产数据进行知识发现，采用数据挖掘技术进行 有用规律的发现。 四川大学硕士学位论文 第四章智能信息技术在e r p 生产控制系统中的应用 4 1 智能信息系统概述 随着数据挖掘、人工智能、神经网络、专家系统、机器学习的出现，计算 机的处理不仅对单纯的基于结构化数据进行算术运算，而且对各种复杂的文 章、声音、图像等非结构化的数据进行规则判断、逻辑推理。人们对信息系统 的复杂性、智能性要求越来越高，越来越期待计算机能模拟人的思维，利用知 识和经验进行分析、判断与处理，从而使智能信息系统应运而生。智能信息系 统通常具有知识库、模型库、方法库，通过一定的模糊识别、规则判断和逻辑 推理得到新的数据、方案或者结论，以更方便地帮助人们解决实际的问题。 智能信息系统主要涵盖有专家系统、数据挖掘、知识发现、智能检索、智 能化决策支持系统和机器学习等。智能信息系统通常有知识库、方法库、模型 库，通过对经验的语料学习，利用各种人工智能的技术和算法，进行归纳推理， 得到用户需要的面向主题的答案。在把人工智能用于智能信息系统的历程中， 自然语言起了非常重要的桥梁、纽带作用。 ( 1 ) 专家系统：是利用专家的知识和某些现成的模型，针对用户提出的问题 通过推理进行分析、求解。模糊专家系统是在知识的表达中运用模糊集理论， 对规则内部和观察事实引入隶属度的概念，允许使用模糊量词，而推理机制则 是采用模糊逻辑，允许规则与事实的部分匹配，推理的结果也可能是一个模糊 集。 ( 2 ) 数据挖掘：是通过对已有数据进行关联分析、趋势预测、聚类分析等方 法发现隐含于数据中的未知的、有用的、不一般的规则、规律和论断之类的 信息或知识。数据挖掘算法主要由3 个部分组成：模型表示、模型评价标准和 发现方法。目前用并行处理或抽样的方法处理大规模数据以获得较高的计算 效率。 ( 3 ) 知识发现：是从数据集中识别出有效的、新颖的、潜在有用的以及最终 可理解的模式的非平凡过程。 四川大学硕士学位论文 ( 4 ) 智能检索：目前，检索功能已经从基本的截词检索、关键词检索、短语 检索、字段检索发展为高级的加权检索、自然语言检索、相关信息反馈检索、 模糊检索和概念检索。利用自然语言理解技术实现了概念挖掘、外形挖掘等高 级挖掘。其中主要采用的技术是关键字匹配技术、统计学技术等。如何将模糊 技术、免疫进化、粗糙集、支撑矢量机理论和技术运用于w w w ，实现柔性的智 能检索是以后的研究方向。利用词法分析器、语法分析器、语义推理机进行自 然语言分析，是实现智能检索的必由之路。 ( 5 ) 智能决策支持系统：是决策支持系统与人工智能技术相结合的产物，与 传统的决策支持系统相比不仅要进行知识库与模型库的选择，而且要进行大量 的推理和逻辑判断。在推理与判断中，许多情况很难确定，最终的方案也不是 一个确定的数字就能决定的。 ( 6 ) 机器学习：目前，常用的机器学习方法有：规则归纳、决策树、范例推 理、贝叶斯信念网络、科学发现、遗传算法。较重要的理论有：与类比学习原 理相近的基于范例的学习，支持向量机学习方法等。 ( 7 ) 自然语言处理：是一种让机器懂得人类语言的研究。自然语言处理是当 今人工智能中最活跃的领域之一，是许多智能信息系统的基础和接口。主要应 用范围涉及：网络信息的检索与过滤；机器人语音对话；数据仓库和专家系统 的自然语言查询；c a d 、c a i 和0 a 的人机交互系统；自动文摘和分类；机器翻 译和机助翻译等。自然语言处理分为词法分析、语法分析、语义分析和语用分 析。目前，主要的理论研究有：词汇功能文法、扩充转换网络、深层格结构理 论。 4 2 智能信息技术的科学基础一智能数学 研究智能信息技术毫无例外的必须要有数学模型、数学理论和方法，并以 此作为智能信息技术的理论基础。我们对智能系统要进行预测、规划、决策、 设计、分析、控制、评估，相应的就必须有描述系统的数学模型及解决以上不 同问题的数学理论与方法。关于智能系统问题的完整建模和求解的数学