MTO環(huán)境下訂單跟蹤系統(tǒng)研究

孫德廠，李萬高，崔清民

SUN De-chang1, 2，LI Wan-gao3，CUI Qing-min3

（1.中國科學院 沈陽自動化研究所，沈陽 110016；2.中國科學院 研究生院，北京 100049；3.河南工程學院，鄭州 451191）

0 引言

一方面，為應對市場競爭和客戶個性化需求，越來越多的企業(yè)為客戶提供定制化產品，允許客戶選擇不同的產品配置，甚至參與產品的設計，如汽車行業(yè)。另一方面，在產業(yè)垂直分工的背景下，越來越多的企業(yè)成為代工工廠，如：半導體、服裝和消費電子等行業(yè)。這些企業(yè)面對一個共同的問題是準時的訂單交付，否則，將支付高額的罰款，同時也會失去競爭優(yōu)勢。因此，訂單跟蹤是此類企業(yè)的管理重點。

ERP環(huán)境下，經過對客戶訂單的審核和分解，最終轉換為裝配生產訂單、自制零部件加工訂單和外購零部件采購訂單。ERP系統(tǒng)僅對這些訂單的收發(fā)料和入庫進行管理，并不對生產過程進行控制[1]。只有在生產完工回報或產品入庫之后，才能在系統(tǒng)中有所反映。訂單狀態(tài)、生產進度、產品位置和生產異常等信息主要依靠生產報表獲得，如日報、周報和月報，從而導致生產信息滯后和信息模式不統(tǒng)一，不便于查詢、統(tǒng)計和分析。此外，訂單跟蹤也為質量控制、產品追溯、生產過程控制、在制品控制、生產績效考核、物流控制、物流系統(tǒng)等提供基礎信息。因此，訂單跟蹤系統(tǒng)已經成為MTO環(huán)境下，企業(yè)管理的一個重要的子系統(tǒng)。

Shunsheng Guo，Tianri Wang，Xiaobing Yu提出了基于代理的使用RFID（Radio Frequency Identification）技術的方案，用于解決配送倉庫和銷售門店之間的銷售訂單跟蹤[2]。Jianhua Jiang，Buyun Sheng，Lixiong Gong，and Mingzhong Yang提出了基于Web Service的SaaS（Software-as-a-Service）架構，用于動態(tài)虛擬企業(yè)的訂單跟蹤[3]。楊霄彩研究了J2EE環(huán)境下訂單跟蹤的微架構，在分析B2C電子商務訂單流程的基礎上，主要從設計模式的角度進行訂單跟蹤微架構的設計與實現(xiàn)方法研究[4]。陳曉明、唐任仲、王正肖提出了基于關鍵點跟蹤的訂單跟蹤管理系統(tǒng)，并對訂單跟蹤評價指標進行研究，應用于汽車機電生產企業(yè)[5]。傅培華、吳培良，提出了基于條形碼的訂單跟蹤系統(tǒng)，在坯布印染廠得到應用[6]。蔣紅梅、陳榮秋在研究虛擬企業(yè)網絡組織協(xié)調模式的基礎上，提出了任務訂單跟蹤的方法，主要是解決盟主企業(yè)對盟友企業(yè)生產計劃與控制的問題，有利于前者對后者的控制和后者之間的協(xié)調[7]。王恒對半導體封裝企業(yè)的訂單管理進行研究，并將訂單跟蹤作為重點，尤其是生產訂單加工進度跟蹤[8]。

以上文獻面向不同的企業(yè)環(huán)境提出了不同的訂單跟蹤方案，我們將在現(xiàn)有研究的基礎上，結合以往工程項目構建面向離散行業(yè)、適合于MTO環(huán)境的訂單跟蹤系統(tǒng)。本文結構如下：第1部分，進行訂單跟蹤的要素模型進行研究。第2部分對訂單跟蹤的主要跟蹤功能模型進行研究。第3部分進行系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵技術研究。第4部分是一個實際案例的介紹。最后進行總結，并指出需要進一步研究的工作。

1 訂單跟蹤要素模型

為實現(xiàn)訂單跟蹤，應對主要的要素進行建模，包括訂單模型、制造過程模型和組織模型。訂單模型是訂單跟蹤的對象，制造過程模型是訂單跟蹤粒度設計的依據，組織模型是訂單跟蹤的系統(tǒng)邊界。

1.1 訂單模型

本文訂單不僅僅指銷售訂單。MTO環(huán)境下，從客戶采購訂單轉換為企業(yè)內部的銷售訂單。經審核確認后，運行MRP計算，轉化為產成品生產訂單、零部件生產訂單、零部件采購訂單。對于產成品、零部件生產訂單，考慮到經濟批量、最小加工單位、方便作業(yè)等因素，生產訂單拆分成多個批次訂單，是最小的加工、裝配單位，并賦予唯一標識在在整個制造過程中流轉；對于采購訂單，考慮到經濟批量、交付周期、質量等因素，下達給供應商。在加工生產訂單、采購訂單協(xié)同、滿足裝配要求后，裝配生產訂單開始裝配。裝配完工后，按照客戶要求發(fā)運，可能是一次交付，也可能是多次交付，產生多個發(fā)運單。待交付完成后，整個訂單流程執(zhí)行結束，轉入財務核算環(huán)節(jié)。訂單模型如圖1所示。

圖1 訂單模型

1.2 制造過程模型

離散制造過程，是最為復雜的人工系統(tǒng)之一。涉及到物料、工藝、設備、質量和環(huán)境等諸多要素。工藝之間存在嚴格的工序約束，物料之間存在嚴格的裝配關系。對制造過程建模目前有Petri網和EPC等方法。本文從生產訂單跟蹤的角度進行制造過程建模，主要是為了了解生產進度、使生產過程透明化，分為零部件加工、子裝配，最終產品裝配兩個環(huán)節(jié)，每一種物料，都遵循特定的工藝流程。物料主要分為外購物料、自制物料、產成品，產成品是客戶的訂單成品，是必須跟蹤的；而外購物料、自制物料只需要跟蹤關鍵物料、客戶定制化物料，而通用物料為便于質量追溯，僅作批次管理即可。制造過程模型如圖2所示。

1.3 組織模型

組織模型是整個訂單在企業(yè)所要經過的職能部門和制造部門。職能部門，主要是對訂單所涉及的業(yè)務規(guī)則進行處理，包括銷售、財務、計劃、倉儲、運輸和技術等。制造部門，包括加工車間、裝配車間、質檢等。加工車間，按工藝或設備類型進行組織，形成一定的區(qū)域。裝配車間，有的按產品對象劃分，形成生產線。生產線劃分成不同的工位，工位上放置設備稱為作業(yè)工位，擺放等待作業(yè)或運輸的物料稱為緩沖工位。企業(yè)組織模型如圖3所示。

圖2 制造過程建模

圖3 組織模型

2 訂單跟蹤功能模型

2.1 訂單狀態(tài)跟蹤

訂單狀態(tài)跟蹤是對訂單模型中不同類型的訂單當前所處的狀態(tài)進行記錄和可視化顯示。不同的訂單類型狀態(tài)劃分不同。下面是訂單狀態(tài)的偽代碼定義，根據需要可進行擴展。

定義1：銷售訂單狀態(tài)，SOs

SOs＝（意向訂單、確認訂單、已計劃、已排產、已投產、已完工和已發(fā)運）

定義2：零部件采購訂單狀態(tài)，POs

POs＝（已下達、已接受、已發(fā)貨、收貨質檢和已收貨）

定義3：零部件生產訂單，MOs

MOs＝（已計劃、已下達、已排產、已投產、已完工和已入庫）

定義4：產成品裝配生產訂單，AOs

AOs＝（已計劃、已下達、已排產、已投產、已完工和已入庫）

以上訂單狀態(tài)具有關聯(lián)關系，如零部件采購訂單和生產訂單的收貨狀態(tài)，決定了產成品的投產狀態(tài)。第一批產成品訂單的投產狀態(tài)，決定了對應的銷售訂單是否已排產，最后一批產成品的完工狀態(tài)，決定銷售訂單能否發(fā)運。

2.2 生產訂單生產進度跟蹤

訂單狀態(tài)跟蹤，在關鍵節(jié)點上展示了訂單當前所處的狀態(tài)。而對生產訂單，當期的生產進度也是客戶和生產管理人員所關心的重點。每一個批次生產訂單，所生產的產品都必須執(zhí)行特定的工藝工序。工序狀態(tài)模型定義如下：

OPs＝（X0，X1，… ，Xn-1）

OPs——工序狀態(tài)；

Xi＝0——第i道工序沒有加工；

Xi＝1——第i道工序已經完成；

n——工藝流程的工序總數。

生產進度跟蹤是生產預警的基礎，按照排產計劃，當前工序進度如果晚于計劃，則進行報警。

2.3 生產異常跟蹤

生產異常是指那些引起生產停工和生產過程中斷，導致生產進度延遲的事件。從生產現(xiàn)場管理的角度看，生產異常原因主要是與生產緊密相關的人、機、料、法和環(huán)五要素[9]。異常大類分為物料、設備、技術、質量和人員，依據在不同工序影響程度不同細分為小類，小類可進一步細分到具體的對象，如表1所示。

表1 異常事件分類

3 系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵技術

訂單跟蹤系統(tǒng)是對銷售訂單、生產訂單、批次訂單、發(fā)運單等多個數據的綜合展示，方便客戶、銷售、生產管理及其他支撐職能部門對整個訂單狀態(tài)、進度、異常的了解，有利于各部門系統(tǒng)工作，能夠提升客戶滿意度。訂單跟蹤系統(tǒng)的關鍵技術如下。

3.1 系統(tǒng)架構

車輛跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)平臺選用微軟.NET平臺 基 于 瀏 覽 器 的WPF（Windows Presentation Foundation）技術。.NET平臺，很好的支持了面向對象技術，并為此專門開發(fā)了一種語言C#。WPF技術，是新一代的圖形界面技術，能夠把表示層與業(yè)務邏輯層徹底的分離開來，滿足不同制造模式、生產環(huán)境的圖形建模。系統(tǒng)平臺共分為三層：數據層、應用層和展示層。數據層使用SQL Server 數據庫，對實體數據、跟蹤數據、生產計劃進行存儲。應用層，作為服務端，提供工廠模型、制造過程模型、訂單模型、組織模型等服務。展示層，采用WEB客戶端，用戶通過瀏覽器即可遠程訪問，方便的獲取訂單跟蹤信息。系統(tǒng)整體架構如圖4所示。

3.2 集成技術

訂單信息、制造信息、客戶信息等來源于不同的系統(tǒng)，如ERP和MES等。大量頻繁的基礎數據傳輸將給系統(tǒng)帶來高負荷，為此，系統(tǒng)采用iWay Software 公司的 iWay DataMigrator工具，這是一個強大的、綜合性的、可靠的、跨平臺的數據庫集成工具。支持35多種計算機平臺，140多種數據庫、檔案系統(tǒng)、交易形態(tài)數據、商用軟件?？梢灾苯訌腅RP、MES等數據庫直接進行數據抽取、轉換并載入（Extract，Transform，Load - ETL）到訂單跟蹤數據庫中。可以定時運行，也可以手動觸發(fā)執(zhí)行，大量數據抽取一般放在夜間或中午系統(tǒng)負載較低時運行。方便、快捷的實現(xiàn)了企業(yè)級數據集成。

3.3 數據采集

數據采集是對生產現(xiàn)場信息的記錄，由于生產現(xiàn)場信息的海量性、復雜性和動態(tài)性，必須根據生產現(xiàn)場的特點、生產控制的要求設置采集內容和采集點。

傳統(tǒng)模式下，現(xiàn)場信息的采用描述性語言通過檢驗卡、工藝卡、記工單和派遣單等紙質文檔或Excel、Word非結構化電子文檔記錄、傳遞，不便于存儲、查詢、統(tǒng)計和分析。數字化的數據采集方式支持條碼、RFID等自動識別技術，保證了數據的一致性、及時性。通過把物料、訂單、工序、人員、工位、設備等信息數字化，時間統(tǒng)一取服務器時間，大大提高了數據采集的效率和統(tǒng)一性，同時根據制造過程模型對數據的完整性、時序性進行校驗。

數據采集要素可以自定義，至少包括訂單、工序、事件、人員和時間五個要素。采集終端支持手機短信、手持終端、PDA、條碼槍、Tag標簽讀取器、計算機輸入等多種形式。數據傳輸通過MSMQ（Microsoft Message Queue）、Web Service等就是傳輸到服務器，然后寫入數據庫系統(tǒng)。

4 應用案例

系統(tǒng)作為國內某著名客車制造公司Portal（企業(yè)門戶）項目的子系統(tǒng)實施，使生產過程透明化，處在實時監(jiān)控之下，保證訂單準時交付、提升了生產執(zhí)行效率。使客戶可以實時了解所訂購產品所處的狀態(tài)，提升了客戶滿意度。圖5顯示了銷售訂單、生產訂單和裝配車輛之間的關系以及生產進度跟蹤。

5 結束語

圖4 系統(tǒng)架構

在B2C電子商務領域，訂單跟蹤已經是很普遍的功能，客戶從下單到收貨反饋形成閉環(huán)控制?？蛻艨梢噪S時查詢訂單的狀態(tài)、物流的進度，確實是一種美妙的體驗。但在制造企業(yè)訂單跟蹤的案例較少，尤其是制造過程，更是不透明。本文以采取MTO策略的企業(yè)為背景，研究了其訂單模型、制造過程模型、組織模型等基本要素，以及訂單狀態(tài)跟蹤、生產進度跟蹤、異常跟蹤等功能模型。在此基礎上構建了訂單跟蹤的系統(tǒng)架構，并對關鍵技術進行說明。最后以實際案例驗證了方案的有效性。本文主要研究了制造企業(yè)內部銷售訂單、零部件加工訂單、產成品裝配訂單的跟蹤。與第三方物流集成的采購訂單、發(fā)運單的跟蹤是本文進一步研究的重點。

圖5 訂單跟蹤

[1]程杰，宋福根，趙曉珍.MRPⅡ中生產計劃與控制的缺陷分析及改進[J].工業(yè)工程與管理，2006,（4）：11-15.

[2]Shunsheng Guo，Tianri Wang，Xiaobing Yu.Agentbased system for sales order tracking with RFID technology[A],2010 International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering，MACE2010[C]，2996-3000，2010.

[3]Jianhua Jiang1，Buyun Sheng，Lixiong Gong，and Mingzhong Yang.Research on SaaS and Web Service Based Order Tracking[A],ICICIS 2011，Part II，CCIS 135[C]，16–22，2011.

[4]楊霄彩.基于J2EE的訂單跟蹤微架構研究與應用[J].計算機與數字工程，2010，38（4）：14-16.

[5]陳曉明，唐任仲，王正肖.面向離散制造的訂單跟蹤管理系統(tǒng)的研究[J].輕工機械，2010，28（3）：111-115.

[6]傅培華，吳培良.條形碼訂單跟蹤系統(tǒng)[J].西北紡織工學院學報，1998，12（1）：43-48.

[7]蔣紅梅，陳榮秋.虛擬企業(yè)任務訂單的跟蹤[J].工業(yè)工程與管理，2002,（3）：36-40.

[8]王恒.半導體封裝企業(yè)訂單管理系統(tǒng)研究[D].東南大學，2009，26-25.

[9]李懷祖.生產計劃與控制（修訂版）[M].北京：中國科學技術出版社，2005.4：222-242.