（机械电子工程专业论文）基于分布式数据库的柔性mrp系统研究与开发.pdf

东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：蕊鱼导师签名：盥垦日期；旦9 3 一悟 基于分布式数据库的柔性m r _ p 系统研究与开发 作者：蔡捷 指导教师：史金飞教授 学校：东南大学 摘要 随着企业的快速发展，生产规模不断扩大，物料需求计划( m r p ) 系统的应用面临两 个难题：一是企业各生产部门在地理上的分散；二是传统m r p 算法柔性较低。 本论文将以江苏新潮集团e r f 系统( x c e r p ) 中m r p 子系统的设计与开发为例，利 用o r a c l e 同构分布式数据库技术搭建多个独立数据库集中管理方式下c s 体系结构，实现 在企业中多个地理分布不同的生产部门进行统一m r p 运算及数据共享。又利用了数据库高 级复制技术降低了分布式系统的数据交换量，提高了分布式体系的性能，也解决了中央服务 器过大载荷的问题。 之后将从柔性提前期参数，灵活批量政策，数据完备性检查等角度深入研究m r p 算法 柔性改良。提出利用提前期历史数据分析报表计算预测提前期的动态提前期参数方法，使提 前期参数能够更好响应变化的环境并且更加准确可靠。又引入a b c 库存分类方法对物料进 行分类并据此确定各种的批量政策，使各种物料采购达到整体成本最低。再提出数据完各性 检查策略和b o m 合法性检查策略，在i v f l c p 计算之前对相关数据的合法性和可用性进行检 查并做相应提示或修改，g l gm r p 系统计算对数据的苛求，提高 冲系统的可用性。 再之后，本文在传统m r p 系统功能的基础上进行延伸，添加了供应商本地库存信息查 询，物料定单信息反溯，物料消耗水平分析等功能模块。分别解决了供应商本地库存信息不 畅，物料需求反追踪困难，以及无法对物料消耗水平进行评价等生产实际中遇到的问题。 论文最后将对分布式i v i r p 系统设计开发和算法柔性化发展做总结，并对其在制造业的 发展前景做展望。 关键词：物料需求计划 企业资源计划 分布式数据库 a b s t 取 c t r e s e a r c h & r e a l i z a t i o no ff l e x i b l e m r p s y s t e mb a s e d o n d i s t r i b u t e dd a t a b a s e b y c a j i e s u p e r v i s e db yp r o f s i - 1 1j i n f e i s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t n o w a d a y s t h e r ea r et w om a i nd 调融u l tp o i n t so f t h er e s e a r c ho or e a l i z a t i o no f 瓜ps y s t e m i nc h i n e s em a n u f a c t u r a le n t e r p r i s e s o n ei st h a tt h o s ee n t e r p r i s e so f t e nd i s t r i b u t e di nal a r g ea r e a , d i s t r i b u t e ds o l u t i o n st os o l v et h ep r o b l e m si nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ma l - eb a d l yn e e d e d ； t h eo t h e ro n ei st h a tt h em r ps o f t w a r ea r cl a c ko f f l e x i b i l i t y , e s p e c i a l l yf o rt h et r a d i t i o n a lc h i n e s e m a n u f a c t u r a le n t e r p r i s e sw h i c hh a v ear e l a t i v e l yb a db a c k g r o u n do fp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no ft h em r ps y s t e mo fx i n c h a og r o c o w a sc o m b i n e dw i 血 t h i st h e s i s a n dad i s t r i b u t e dc f i e n t s e v e rs y s t e ms 廿u c t a r eb a s e do nt h ec e n t r a l i z e dm a n a g e m e n t o f m u l t i p l ed a t a b a s e sw a sb u l i tt or e a l i z c dt h ei n t e g r a t e dm r pc a l c u l a t i o na n dd a t a - s h a r i n ga m o n g t h ed i f f e r e n tp a r t so ft h ee n t e r p r i s ew h i c ha r ed i s l r i b u t e do ns e v e r a ld i f f e r e n tp l a c e s t h e n , b y a p p l y i n gt h et e c h n o l o g yo fa d v a n c e dd u p l i c a f i o no fo r a c l ed a t a b a s e ，t h ep e r f o r m a n c eo ft h e d a t a b a s es e i n e ri so b v i o u s l yi m p r o v e da n dt h ei o a do f t h em a i ns e r v e ri sa l s or e d u c e 正 a f f e rt h a t , t h ef l e x i b l eo p t i m i z a t i o no ft h em e t h o do f 瓜pc a l e u l a t i o nw i l lb ed i s c u s s e d i n c l u d i n gd y n a m i cp a r a m e t e ro fa d v a n c e dt i m e f l e x i b l eb a t c hp o l i c y , a n dt h e e x a m i n a t i o n s t r a t e g y 仉d y n a m i cp a r a m e t e ro fa d v a n c e dt i m ei su s e dt oc a l c u l a t et h ea d v a n c e dt i m e a c c o r d i n gt ot h eh i s t o d c a ld a t ar e p o r t t h e n , b yu s i n gt h ea b es t o c k - c l a s s i f y i n gm e t h o d ，d i f f e r e n t m a t e f i f i a l sa r ec l a s s 砺e dt od i f f e r e n tb a t c h 口o n c y ，a n d j d i m i z et h ei n t e g r a t ec o s to f t h o s em a t e d a l s p r e p a r a d o n t h e nt h et h e s i sp r e s e n t st h e d a t ae x a m i n a t i o ns t r a t e g ya n db o mv a l i d a t i o n e x a m i n a t i o ns n 组e g y t h ed a t av a l i d a t i o na n di n t e g r a t i o nw i l lb ee x a m i n e da u t o m a t i c a l l yb yt h e s y s t e mb e f o r et h e 译c a l c u l a t i o n t h es y s t e ma l s ow i l ls e n de l o rm e s s a g et ou s e sa n dc 吣c ti t a n t o m a t i e a l l 3 i t l l a tr e a l l yl n a k e st h e 心s y s t e mm u c hm o r ea v a i l a b l e i na d d i 廿o ms o m en e wf u n c t i o nm o d e l sw i l lb ea d d e dt ox c - m r p s y s t e n x , s u e ha st h eq u e r y o f l o c a ls t o r e h o u s e so f s u p p l i e r s ，t h ep e g g i n go f m a t e r i a l ，a n dt h ef u n c t i o nt oa n a d y z * a n de v a l u a t e t h ec o n s u m p t i o nl e v e lo fm a t e r i a l t h o s ef u n c t i o nm o d e l sa r et o w a r d 幻t h er e a lp r o b l e m si nt h e m a n a g e m e n to f m a t e r i a l i n x i n c h a o g r o u p ，a n ds o l v e t h e m v e r y w e l l 2 a b s l m c 了 a tl a s t , t h et h e s i sm a k e sas u m m a r yo f d e s i g n i n ga n dd e v e l o p i n go f d i s t r i b u t e dm r p s y s t e m a n dt h ed e v e l o p m e n to ff l e x i b l em e t h o do fm r pc a l c u l a t i o n , a n dm a k ea ne x p e c t a t i o no nt h e f o r e g r o u n do f t l 睛sd i s l r i b u t e ds y s t e ma n df l e x i b l em e t h o do f m r pc a l c u l a t i o ni nt h em a n u f a e t u r a l a r e & k 蔓yw o r d s ： e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n ) ，脚( m a t e r i a lr e q l _ r i r e m e r ap l a n ) ， d i s t r i b u t e dd a t a b a s es y s t e m 3 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 1 1 1 课题背景 第一章绪论 江阴新潮集团是国内著名的半导体产品封装制造基地。2 0 0 3 年形成年产：集成电路1 5 5 亿块( 含8 脚以下) ；分立器件8 0 亿只的能力。新潮集团近年来公司产品的产量、产值、生 产能力均以超过每年2 0 以上的速度递增，集团主要产品分立器件的产量增长如图1 - 1 所示。 d i s c r e y e 弛v i c 产量精手 1 1 ；：j j k ， 融 - 型拦娑鲨鲨攀簟_ 医丽目压薪口匹丽习 臣圃匝圃 图1 - 2 新潮集团组织结构图 集团公司目前的主要产品是集成电路( t c ) 和分立器件( t r ) 。产品种类主要根据不同 6 第一章绪论 客户对芯片，封装形式，性能指标，工艺路线等的不同需求进行分类，故种类十分繁多，而 且不断交化。例如目前封装形式为t o 一9 2 分立器件的子型号就达到1 4 4 种。新潮集团是典 型的多品种，小批量模式的生产制造企业。如此庞大数量的型号信息的维护，更新和查询将 是一项非常复杂艰巨的工作。如何能够保证如此大量型号产品生产物料需求及时供补，将是 企业生产能否正常进行，生产规模能否继续扩大的关键问题。目前，新潮集团的生产部门主 要是集团总厂内t r 分厂和i c 分厂，还有在远离总厂的市郊的霞客分厂和通用分厂。总厂 主要负责分立器件( 1 r ) 的s o t 系列和集成电路( i c ) 的生产，两个分厂专门生产分立器 件( t r ) 的t o ，9 x 系列，它们生产任务由总厂下达，是对总厂t r 产能的补充。先进封装 也是生产分立器件的子公司，但是生产工艺比总厂t r 分厂先进，产品为t r 的高端产品。 新顺主要生产芯片供应给集团t r 生产部门使用。另外，集团在北京，上海，深圳，东莞等 城市设有销售分公司，在当地还放置了一定数量的现场库存，以保证临时紧急订单的需求。 新潮集团在9 8 年在企业生产部门实施了m i s 管理系统，实现了生产过程控制，生产信 息查询的计算机化。在实旅m i s 之后，系统帮助生产人员摆脱了手工做帐的繁重体力劳动， 提高了办公效率，也为领导层的商业决镱及时提供了重要的相关数据。但是随着企业发展， m 1 s 系统很快就不能适应更大规模的生产应用需求。由于m i s 系统模块之间相互独立，形 成信息孤岛，无法实现分布式统一应用，所以m i s 系统仅仅起到一个办公自动化的作用， 并不能整合企业相关资源，真正意义上控制和管理生产的全工程。例如，工程部负责维护各 个型号工艺路线信息。成百上千的各种产品型号的工艺信息从m i s 系统中只能以打印报表 的形式汇总。然后生管科在制定生产计划的时候必须做大量的文件查找核对的工作，才能完 成每一个定单所对应工作令的工艺信息。除了信息孤立。更重要的是原有的m i s 系统没有 物料需求计划模块，对生产原材料需求仍然停留在简单的手工计算和传统的定货点法上，完 全根据安全库存甚至经验来排定物料需求计划进行采购订贷。当企业生产规模发展到一定的 程度，种类不断增多，批量也逐渐扩大，传统的手工计算和定货点法不能满足需求，生产中 经常出现某种特殊物料缺乏的现象。之后企业不断的提高各项物料的安全库存量，增大采购 批量，这样虽然满足了物料需求，但是又出现了新的问题：大量的原材料和在制品库存的出 现。半导体封装行业属于劳动密集型行业，原材料成本占产品成本份额较高。原材料和在制 品库存增加大量占用了企业资金，并且也需要很高的库存管理费用。由于两种情况都是不能 接受的。而设置在其他城市的销售分公司的业务状况只能定期的传真报表回总厂，丽无法实 现信息系统的统一。集团从2 0 0 1 年起开始与东南大学合作开发新潮e r p 系统( 后简称 x c - e r p ) ，到2 0 0 3 年完全实旖成功。x c - e r p 系统将整个企业的生产管理各种资源通过信 息系统进行整合，提升了企业管理水平，节约生产和管理成本，帮助新潮集团解决了多品种 小批量的大规模生产条件下的管理问题。本人负责设计开发了i v l r p 模块，在开发实施过程 中遇到以下困难： 如何合理解决分布式体系结构 新潮集团生产部门和销售分公司在地理上的分敞要求有一套支持分布式体系结构的 m r p 系统及数据库系统。由于m r p 业务计算量较大，传统的两层和三层c s 结构都会出现 性能问题，使计算效率下降，甚至影响主服务器性能，导致整个e r p 系统的性能下降。在 x c - e r p 实践中，我们起初选择了集中式数据管理的方式。所有的客户端都连接在一个主服 务器上，而圭服务器由于并发盼事务数量较多而显得始终处于高峰运转状态。当象妒计 7 第一章绪论 算这样庞大的事务运转时，整个系统的用户都会明显感到系统响应不足，延时现象很严重。 另外由于大量的数据都在主数据库内，造成新潮集团的霞客和通用分厂的e r p 系统运行时 需要大量的数据交换，而阿络速度有限造成系统速度非常馒，用户完全不麓容忍这样的性能 问题。 如何提高系统的容错能力和自检查能力，提高系统可用性方面的柔性 新潮集团原有的m i s 系统中不带m r p 功能模块，大量的基础数据缺乏。在输入大量基 本数据后，仍无法保证m r p 数据完备正确。而对数据十分苛求的传统m r p 系统设计思路 容错性较差。 如何提高m r p 系统提前期参数方面的柔性 传统m r p 系统算法假设周围环境确定，设定提前期参数后基本不再变动。但是在新潮 集团的实际生产中，很多提前期参数都是不确定，甚至不可知的。例如采购提前期参数，对 于供应商的供货情况只能根据经验和分析进行预测，基本无法在到发出订单前知道准确的提 前时间。提前期参数是根据不同的供应商，采购时间，材料类别等外界因素而各有不同的。 如果按照固定数值设定计算，必然会出现大量的在制品或原材料积压。 如何提高m r p 系统批量政策柔性 新潮集团原材料种类繁多，材料价值也高低不等。为了保证对各种材料都能做到最优采 购批量政策，m r p 必须支持多种不同的批量政策：对各种原材料进行分类，针对不同的物 料采用对它来说最优的批量政策。 1 2m r p 系统研究与应用现状分析 1 2 1 m r p ，m r p i i 和e r p 的发展与应用 1 9 5 7 年，美国生产与库存控制协会的成立与1 9 6 0 年前后j o s e p ho r i l i c k y 等人开发的第 一套物料需求计划( m r p ) 软件的问世，标志着现代管理信息系统的发展开始起步，纵观 其近4 0 年的发展历程。可以发现，管理信息系统的每一次发展都与社会经济的发展阶段， 企业所处的经营环境息息相关。尤其重要的是，新的管理学，管理理论，管理技术的出现， 必然成为管理系统发展的直接催化剂，这一过程可以简要地分阶段图示( 表1 - 1 ) 如下： 8 表1 - 1 管理信息系统的外部环境演变 阶段应用状况 问题提出管理软件发展基础理论 6 0 年代追求降低成本定货如何确定订货时间脚系统 库存管理理论主生 点法管理生产，缺和数量产计划期量标准 货频繁 7 0 年代 计划偏离实际人工 如何实现管理系统闭环m r p 系统能力需求计划车间 作业计划一体化作业管理计划实施 与反馈控制 8 0 年代 追求竞争优势各子 如何实现管理系统m r p 系统 系统集成集成技 系统缺乏联系，矛一体化术，物流管理，决 盾重重策模拟 9 0 年代追求创新适应市场 如何有效乖j 用全社e r p 系统供应链管理混合型 竞争会的一切资源 生产环境 而管理信息系统的内部原理为了适应外部环境变化而发生了相应演变和创新，从早期的 定货点法到m r p 系统，闭环m r p 系统，再到集成化的m r p i i 系统，直至e r p 系统。 定货点法：是利，库存量不得低于安全库存的库存补充方法。始于3 0 年代初期，随物 料逐渐消化，库存逐渐减少，当减少到一定水平，剩余的库存量除了保证安全库存外，可供 消耗的时间正好等于定货提前期，此时的剩余库存量称为定货点。其原理如图1 - 2 所示： ”+ - - 。 订货提前期 图卜3 定货点法原理示意图 由图l - 3 可知，定货点= 定货提前期起始时的库存量+ 安全库存量 在稳定消费的情况下，定货点是个固定值。当消费加快时，如果定货点保持不变，就会 消耗安全库存：为了保持一定的安全库存，就必须增加定货量来补充安全库存。如果不增加 定货量又不消耗安全库存，就必须提高定货点，这样定货点就不是常数。因此，定货点法只 适用与稳定消耗的情况，没有按真正的需用时间来确定定货点。 m r p 系统：同定货点法相比是质的进步，是一种既要降低库存，又要不出现物料短缺 的计划方法，在物料清单( b o m 表) 的基础上，以完工日期为时间基准倒排计划，按提前 期长短来确定物料采购或加工的先后顺序。其基本原理如图l - 4 所示： 9 第一章绪论 图1 - 4 m r p 系统原理示意图 m r p 不仅说明供需之间品种和数量的关系，更重要的是说明了供需之间的时间关系： 不仅说明了需用时间，还要根据提前期说明下达计划的时间。要做至0 这点，必须以物料为对 象，划细时间段( 取周或天，不是月) ，区分需求和供给的优先顺序。 主生产计划，产品信息和库存信息是m r p 的三项基本输入数据，它们都是手工管理中 不曾用到的新概念；其中，主生产计划决定了m y , y 的必要性和可行性，另外两项是计算需 求数量和时间的基本数据，它们的准确性直接影响i v i r p 的运算结果。 闭环m r p 系统：把需要和可能结合起来，通过能力和负荷的反复平衡，实现了一个完 整的计划和控制系统。由于客观世界的不断变化，企业内外的信息也在不断的变化，人们不 能阻止它变化。计划的可执行性必须符合客观实际。信息必须及时地上下内外沟通：既要有 自上而下地目标和计划信息，又要有自下而上的执行和反馈信息。为了适应这种需求，m r p 系统中引入能力计划和执行计划，b i r p 发展成为了闭环m r p 。其原理如图1 - 5 所示。 产品信息 工艺文件 图i - 5 闭环w 诤系统原理示意图 库存信息 工作中心 第一章绪论 m 婶系统：虽然闭环u 是一个完整的计划与控制系统，但是，它还是没有说清 楚执行计划以后给企业带来什么样的效益，这效益又是否实现了企业的总体目标。企业的经 营状况和效益终究是要用货币形式来表达的。因此，要求系统在处理物料计划信息的同时， 同步地处理财务信息，m k p 应运而生了。m r p r l 把企业的宏观决策纳入系统，同时通过对 产品的成本的计划和控制来检查企业总体目标的实现效果。将物料流动和资金流动结合起 来，形成一个完整的经营生产信息系统。值得注意的是，m r p 不可自动优化，但管理人员 可以通过模拟功能在多种方案中挑选。瑚肿系统原理示意图如图1 所示。 图l m r p 系统原理示意图 e r p 系统：即企业资源计划系统，是在i v f l p h 的基础上扩展了管理范围，给出了新的 结构，将客户需求和企业内韶的制造活动及供应商的制造资源整合在一起，体现了完全面向 用户的管理思想。e r p 的基本思想是将企业的经营流程看作是一个紧密相连的供应链，其 中包括财务，市场营销，生产制造，人力资源，质量控制，服务维护，工程技术等，还包括 竞争对手的监视管理。e r p 系统集成范围如图1 - 7 所示。 供应商符珲 企业重组 项目符理 质虽箭卿 m r p i i 客户箭珲 i n t r a n c t i n t e r n e 运输忤押 对手监视 金融投资 研发管理 金融投资 图1 7e r p 系统集成范围示意图 舢r p 系统作为一个核心功能模块被集成在目前的e r p 系统中。m r p 是e p d p 系统的灵 魂，是b r p 整合各方面资源进行科学管理生产的基础。 第一章绪论 1 2 2 分布式体系结构的发展 所谓的分布式应用就是将应用部署在不同的机器和平台上，它们典型地通过网络连接 在起，共同工作，执行一组相关的功能。系统的各个组成部分在地理上是分离的，但在逻 辑上是紧密关联的，可以进行协同。分布式应用系统建立在网络和通信基础上，但位于比网 络更高和更抽象层次上。在这个层次，许多关于网络和传输的细节都对开发者和应用者变得 透明，他们只需把网络视为个统一而庞大的计算平台，不需要关心那台机器位于何方，如 何联络。 根据应用系统中用户界面，业务逻辑，数据管理等功能层次的划分和组织结构，分布式 系统的模式可以划分为：二层结构和三层结构。前者是传统的已经成熟的c s 应用技术，后 者正日益流行并不断发展。 二层结构是指一端为客户端，另端为服务器。数据存放在服务器上，客户端界面被 置于客户端桌面计算机上。客户与服务器之间采用网络协议进行连接和通信。从软件系统来 讲，把整个系统分成三层：表示层( 用户界面) ，数据处理层和数据层( 数据表示与存储) ， 但在二层结构中，数据处理层是与表示层或数据层一体的，根据其在物理上的客户机和服务 器上分布，又有两种不同的结构形式，如图i - 8 所示： 图t - 8 两层c s 结构示意图 客户端的主要任务是向服务器发送请求，并接受结果，而服务器主要任务是接受请求， 完成计算，并把结果反馈给客户端。= 层结构的名字也反映了一个事实：只关系到两个参与 者一应用程序客户机和数据库服务器。其系统主要优点是结构简单，开发和运行环境简单， 对于客户端较少、只有一个数据源、基于局域网络。且规模较小。复杂程度较低的信息系统 非常合适。然而随着业务计算的复杂化，二层结构潜在的问题逐渐暴露出来。主要表现在以 下几个方面： 整个系统被限制在某个固定区域工作。 系统的延展性差。 企业逻辑若写在数据库端( 如b ) ，数据库服务器是这种系统瓶颈，当多个用户连接时， 会发生交通堵塞，系统可用资源急剧下降，既影响系统执行效率，又影响系统的通用性和可 移植性。而若写在客户端( 如a ) ，一旦修改，所有的客户端应用程序都需改变，系统的维护 成本很高。且这种系统网络负荷大，影响业务处理速度。 安装维护困难。 在客户端不但耍安装应用程序，而且必须安装相应的数据库连接程序，还要完成大量的 1 2 第一章绪论 系统配置工作。且一旦企业某些规则要更改，所有客户端都需要改变，则维护相当复杂。 安全性差。 在二层结构下，大量代码化的业务流程驻留在客户机上，很容易遭到破坏。 随着互联网技术的发展，应用程序业务逻辑性及复杂性的不断增大，这种传统的两层客 户机朋务器结构表现出的局限性，仅仅依靠对二层结构进行修补和开发无法很好解决。则 必须从根本上改变这种二层结构设计，三层结构应运而生。 2 0 世纪9 0 年代以来出现了分布式的三层客户，服务器体系结构。其实从两层结构到三层 结构的演变是一个自然的过程。如果把业务逻辑全部放在客户端，则往往使得客户端非常笨 重：如果把业务逻辑放在数据库服务器层，则往往难以在数据库系统中实现复杂的应用逻辑。 而在三层应用中，把业务逻辑单独提取出来，构成了中间的一层，形成了真正的分布式应用 系统。三层结构的特点是将m s 的三要素明确分离，形成前端的客户层，负责用户和系统 的接口；中间的应用层，包括企业的主要业务逻辑；后端的数据服务层，提供对专门数据服 务的访问。如图1 - 9 所示，三层结构把传统的客户分成两部分，用户界面与企业逻辑应用界 面被设计成整个应用的- - d , 部分，在最终用户的桌面上只负责用户界面的展现或是简单的逻 辑处理，如输入校验。它提供一个系统与用户的可视化接口。用户界面与应用服务器联系， 确保用户与应用服务器紧密结合。 图1 1 9 三层c s 结构示意图 占应用主要部分的核心业务逻辑规则驻留在应用服务器上。应用服务器在体系结构上位 于前端客户机和后端服务器之间。应用服务器可通过l a n 或w a n 与前端客户机相连，接 收客户请求，处理请求并按要求访问后端数据库，然后把计算结果送往前端客户机显示，一 个应用服务器可以为多个应用客户提供服务。数据库服务器实现数据的定义，维护，访润， 更新及管理，响应应用服务器的数据请求。 三层c s 系统结构具有独特的优点： 资源共享。 将业务逻辑集中封装在中间层，所有的客户端访问到的一定是一个一致的业务逻辑，不 会出现分别开发带来的不一致性，也避免企业其它系统开发的重复劳动。 可伸缩性强 三层结构中各个层次是相互独立的，通过网络进行传递数据，且对外接口是公开的统一 的通信机制，则整个系统可置于局域网中，也可置于互联网中，且可置于不同的操作系统之 中，更好地支持企业分布式经营的需求。 1 3 第一章绪论 容错性好 在分布式系统中，若某个工作站发生故障，只影响到一个用户，若应用服务器发生故障， 则可利用容错处理导向另一个服务器，并可针对应用服务器连接的客户端数量进行负载平 衡，从而大幅度提高了系统的稳定性和响应速度。 软件重用性 集中控制的业务逻辑很容易进行修改。且企业若添加额外功能，不需破坏原有系统，使 得软件具有高的可重用性和维护性， 简洁客户端结构 由于客户端不再处理复杂的业务逻辑和数据管理，而只专注于用户交互的界面，因而客 户端更小，更灵活，最大的好处是易于部署、安装、维护。 高效性 在两层结构中，对于典型的一次的事务处理，客户机与数据库往往要进行多次交互。在 多层结构中，客户请求应用服务而不是数据请求，通过中间层，客户机的数据交互只需要一 次，数据的多次交互可以限定在中间层与数据库之间，这样网络上的数据流量就会大大减少。 且数据传递给用户四川大学硕士学位论文后，客户端数据便和后端数据库之中数据没有牵 连，网络连结结束，不再浪费任何网络资源，速度非常迅速。 数据安全性更强 由于软件的关键部分都集中在中间层，用户不能直接存取数据库中数据，且可利用多级 安全验证机制来保证系统数据的安全性。 三层结构的三层，只是逻辑上的概念，具体实现时，物理结构上差异会很大。必须要根 据实际需求进行合理设计才能使三层结构真正发挥支持分布式业务逻辑的功能。 1 2 3m r p 研究与应用现状分析 从上个世纪6 0 年代中期，美国i b m 公司的约瑟夫奥列基博士( d rj o s e p h a o r i c k y ) 提出 m r p 基本思想以来，经过了几十年的发展和应用，m r p 的理论已经比较成熟。目前，国外 对m r p 的研究主要集中在加r p 系统在e r p 系统中的集成，如何适应企业对分布式应用日益增 长的需求，以及如何提高m r p 系统可用性问题。如新加坡国立大学的l i a oq t a n o 等提出基 于w e b 的m r p 系统集成应用，利用在j 2 e e 服务器上发布的f a b 执行m r p 运算逻辑，再利用 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 作为工作站的通讯平台，以此实现 m r p 的分布式体系结构；美国的m a y n a r d s o r w a r es o l u t i o n 公司的e r p 系统中m r p 子系统连 接了销售管理系统和车间管理系统，可以自动计算物料需求，甚至可以自动向供应商发出采 购订单。他们正在x 口m r p 系统得柔性伍l e x i b i u t y ) 和实时眭( r e a l - t i m e ) 进行研究，希望使更 加快速和准确的响应外界环境的变化。我国的学者也在m r p 柔性化问题上做了大量研究， 特别是咖r j p 系统如何适应中国目前国情，适应中国企业生产经营现状的问题是我国研究人 员义不容辞的任务。暨南大学谢沁华，孙先锦对m 脏在中国制造业应用过程中出现的问题 进行研究，提出了对采购批量，作业批量，和作业计划的改进方法，针对中国企业的情况根 据不同的物料，不同的供应商，选择不同的方法。浙江大学张玲对m r p 系统得数据完备性 保证做了大量研究，并提出了相应得数据合法性检查策略。这种方法减轻了m r p 系统对完 备的数据的依赖性，使得系统对数据错误有着自动报警和修复的功能。缓解了我国企业管理 基础差，基础管理数据准备相对比较困难得问题。中国思博e r p 软件公司在工程实践中总结 了很多关于m r p 系统提前期问题，提出了制造提前期的9 0 为等待时间，合理计算制造提前 1 4 第一章绪论 期的关键在于控制库存，在制品，能力，延迟任务等各个生产环节的等待时间。 通过研究情况来看，m r p 的基本思想已经比较成熟，但m r p 系统在中国企业的实现和 应用还存在以下几个方面的问题： 幻计划参数柔性差。主要包括i v i r p 系统对柔性提前期支持不足；批量政策单一，缺 乏多样化。提前期和批量政策是m r p 计算的两个非常重要的参数，直接影响着最 后的采购或投产报表的准确性。过去的m r p 系统将环境假设为确定，使得这两个 参数值始终不变。可是随着市场供应状况的变化，生产过程中设备，人员的调整， 甚至运输费用的变化都会影响这两个参数的值。另外，固定的参数如果不准确，很 可能造成物料的积压或缺乏。所以，将这两个参数柔性化是i v l r p 柔性化的关键。 b )缺乏数据完备性检查或对数据过分依赖。国内大多数大型企业管理基础较差，在实 藏e r p 之前并没有经过完善的m r p 阶段，所以现行e r p 系统m r p 子模块运算对 数据的苛刻要求使得企业必须花大量精力去准备各种数据，而且必须是相当准确 的。否则“进去的是垃圾，出来的更是垃圾”。这种数据准备使系统非常不友好且 死板。人成了“数据的奴隶”。这样的系统无疑是无法适应我国企业现状的。 c )体系结构方案有缺陷。目前大型集团企业内信息系统几乎一定是分布式系统，一般 由多个数据库组成分布式数据库系统。在这样的环境下，无论是把m r p 逻辑运算 放在客户端还是圭服务器都会出现各种问题。如何既减轻网络流量，又可以缓解主 服务器负担是提高集团企业m r p 系统性能的关键。 总结来看，国内外研究人员对m r p 系统分布式体系结构的研究主要是对中间层和客户 端的分布式结构的研究，两对数据库层的分布式体系结构研究不多。另外，国内学者对陋心 提前期参数，批量政策参数，和数据完备性保证策略的研究通用性不足。对于国内各个企业 不同的生产情况，还需要具体情况具体分析，根据不同的生产状况，采取最适合该企业情况 的策略。 1 3 本论文研究的主要内容 本文的指导思想是：通过对x c e r p 物料需求计划子系统的设计与开发，实现在分布式 体系结构下的大型企业物料需求计划功能模块的需求，并对i i r p 系统适应实际生产的通用 化，柔性化能力进行研究。 本文的主要内容具体来说包含以下几方面： 第一章绪论 1 将针对x c e r p 实际情况，利用o r a c l e 分布式数据库技术搭建同构分布式数据库系统， 实现分布式数据库的三层c s 结构。并在此基础上提出分布式衄p 系统执行方案，利用 o r a c l e 高级复制和远程数据库访问功能实现此执行方案。 2针对x c 一职p 生产管理系统中m r p 模块在实施中存在的问题，论文将探讨研究m r p 系统 柔性化问题，包括对支持多种批量政策和柔性提前期参数的皿p 系统的实现方法进行研 究。另外根据x c - f 2 d 。的实施实践，针对- m 系统中经常出现数据不准确，不完整的问 题，提出腿p 运算的数据完备性保证策略。包括数据完备性检查和b o m 合法性检查。 3 针对新潮集团物料管理中遇到的实mr 3 题，对传统h p 功能进行扩展和延伸。利用分布 式数据库提供的远程联合视图技术设计开发了供应商本地库存查询功能；改变m r p 计算 用到的过程数据库表结构设计，并对每次计算的过程数据进行历史数据归档，使采购定 单对物料的反溯查询成为可能。最后通过对物料领用记录和生产记录的查询，对物料消 耗情况进行分析，评价难以计算确切单位用量的物料的使用节约情况。 第二章分布式体系结构m r p 系统总体设计 第二章分布式体系结构m r p 系统总体设计 2 1 多个独立数据库集中数据管理方式下的c i s 结构设计 新潮集团m r p 系统要求各个在地理区域不同的，职能范围不同的生产管理部门和销售 分公司之间能够进行各种不同的业务交流。无论采用两层结构三层结构，底层数据库设计都 会有不同的选择：一是采用集中式的数据管理，即所有各地生产管理数据都放在中心服务器 的方式( 一般都放在集团总公司) ，二是采用多个独立的集中式数据管理，即各个生产和销 售管理部门拥有独立数据库管理系统，分厂与数据库形成一对应的关系。两者都有各自的 优缺点。从运行效率来说，集中式的数据管理可以避免网络之间的业务交换，但是同时由于 集中式的数据访问会给中心服务器带来很大的负荷，而且对于用户来说也不能保证大多数用 户能以较低的访问成本实现他们的需求；而对于后一种选择，其缺点正好与前者相反，它能 够比较好的解决运行负荷问题，提供了对共享数据快速的本地访问，但是同时又带来了各个 独立的数据库之间的业务交换所需要的资源开销问题。 2 1 1 多个独立数据库集中数据管理方式下c s 结构简介 在x c - e r p 项目开发初期，我们尝试利用集中式数据管理方式的两层c s 体系结构，既 将所有的业务封装在客户端和数据库对象中，直接通过网络连接主数据库服务器。系统用户 包括总厂局域网内的用户和分厂通过网线连接到总厂的用户。但是这样的体系结构很快不能 适应系统业务量不断扩大需求。当连接数超过1 0 0 时，如果再运行较大业务，如大规模m r p 计算的存储过程等，整个主数据库服务器性能严重下降，连在上面所有的客户端都会感觉明 显的延时。有时甚至打开一个简单的查询页面就要等一到两分钟。这样的情况出现后，我们 尝试从数据库调优的角度解决这样的问题，增加了主服务器的内存，然后优化了o r a c l e 数 据库的内存分配。o r a c l e 数据库内存空间的大小及其分配直接决定了连接在其上的并发用户 数。因为每一个两层c s 结构的用户都开启一个o r a c l e 数据库专有连接，都占据着一定的 内存量，内存不足就会导致内存与外存的大量数据交换，那样的速度是很慢的。另外，海量 内存可以装入更多的数据，使数据库的查询和读取数据尽量在内存中进行。内存中读取数据 的速度是从硬盘中读取速度的3 0 0 0 倍。当为系统升级，添加内存到2 0 ，内存的瓶颈不存在 了。但是系统的性能并没有令人满意，好象并没有很大的改善。再利用o r a d e 性能分析工 具检测数据库，发觉内存占用量相对不大，但是c p u 占用始终是1 0 0 ，c p u 成为系统的 性能瓶颈。另外，分厂用户因为网络速度有限原因，系统响应速度始终都是慢的无法接受。 在这样的情况下，继续升级主数据库服务器及网络直到性能能够完全满足需求并不现 实。因为，那样的对主数据库服务器投资将很大，而且网络条件是一定的，改善的余地不大。 所以解决问题的关键还在体系结构的优化。在分析和研究了新潮集团的实际情况，本文在三 层c i s 结构的基础上使用分布式数据库系统。采用了多个独立数据库集中数据管理方式下的 c s 体系结构，如图2 - l 所示。 第二章分布式体系结构m r p 系统总体设计 子服务署c 图2 - 1 多个独立的集中数据管理方式下的c s 体系结构 由图3 _ 2 所示该体系结构由多台分布在不同厂区的数据库服务器组成，互相结成数据库 群，并分别对各自所在厂区的工作站提供服务。而在服务器群中，子服务器a ，b ，c 又都 连接到放置在总厂信息中一i i , 的主服务器上，接受主服务器的监视和管理。每一台服务器都是 主要为本地服务，只有在需要查询或更新远程数据时才会发生远程数据库访问。它们既是相 对独立的，又是可以被集中管理的分布式数据库体系。 这种数据库结群技术是o r a c l e 数据库的分布式数据库技术，被称之为同构分布式数据库 系统。它使装有o r a c l e 数据库的服务器可以通过i d 舡吐或t e m e t 网络相互联结，在地理上分 布在不同的地点，但是在逻辑上是一个完整的数据库。这对于数据库开发人员是完全透明的， 他们只要有足够的权限就可以通过数据库群上任意一个终端工作站访问数据库群内任何一 个数据库的数据，甚至可以同时查询多个数据库数据，并形成一张报表。另外，主要权限设 置正确，充分，可以在数据库群中选择一个数据库做为主数据库，它可以对各远程子数据库 进行管理，包括数据库基本操作，建立和删除各种数据库对象，开启关闭远程数据库，备份， 恢复远程数据库。也就是说，利用o r a c l e 分布式数据库技术，数据库开发和管理人员几乎是 无所不能，完全没有因为地理上的距离而产生工作上的困难。这也为我们实施如此大型的 x c e r p 系统婀加弹子系统提供了充分的平台条件。 在这种体系结构中并没有专门的业务逻辑层，但业务逻辑并没有被封装在客户端。和三 层c s 结构一样，分布式数据库群体系结构的客户端只是做表示和传达的作用，而业务逻辑 被封装在各个数据库服务器的逻辑对象中。这也是o r a c l e 数据库的特殊功能，它带有可以 封装业务逻辑的数据库逻辑对象：存储过程，触发器。这些对象由