l引言
隨著市場競爭的加劇，企業(yè)要想在市場競爭中立于不敗之地，就必須具有能以先進(jìn)的生產(chǎn)運(yùn)作和管理模式，把低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品快速交到用戶手中。PDM和ERP作為企業(yè)管理的兩個關(guān)鍵技術(shù)，已被我國不少企業(yè)運(yùn)用，并取得了一定的成效。
由于傳統(tǒng)的ERP系統(tǒng)計劃模型只考慮對車間生產(chǎn)進(jìn)度控制的綜合效果，即根據(jù)“主生產(chǎn)計劃”生成并下達(dá)“生產(chǎn)作業(yè)計劃”，對作業(yè)任務(wù)生產(chǎn)的優(yōu)先次序僅僅根據(jù)訂單的交貨期來安排，缺乏對企業(yè)運(yùn)營的動態(tài)支持，最后往往會造成訂單的延期交貨。生產(chǎn)調(diào)度在企業(yè)管理中起著承上啟下的作用，合理的生產(chǎn)計劃和調(diào)度方法能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)對生產(chǎn)過程的有效的調(diào)節(jié)和控制，提供精確的交貨日期，及時為上層決策系統(tǒng)提供信息支持。
車間生產(chǎn)調(diào)度問題的研究雖然已經(jīng)有幾十年的歷史，并提出了很多最優(yōu)化的求解方法。但是很多調(diào)度系統(tǒng)的信息都需要手工輸入，并沒有真正與PDM／ERP集成系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的共享。
因此，有必要開發(fā)PDM／ERP集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，加強(qiáng)對車間生產(chǎn)的管理和控制，實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)狀況的及時反饋，以提高企業(yè)的競爭力。
2 PDM／ERP集成系統(tǒng)概述
PDM(Product data Managemnt-產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)主要用于管理在產(chǎn)品設(shè)計階段內(nèi)所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程，為企業(yè)內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)的集成和數(shù)據(jù)傳遞提供必不可少的支撐環(huán)境。ERP(Enterprise Resource Planning企業(yè)資源計劃)是處理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中的計劃、生產(chǎn)、銷售、庫存等信息，優(yōu)化企業(yè)運(yùn)行模式的人機(jī)系統(tǒng)。它協(xié)調(diào)企業(yè)各管理部門以及與供應(yīng)商和客戶的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、采購、銷售流程的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化。PDM和ERP模型互為信息基礎(chǔ)，相互之間有著密切聯(lián)系。PDM系統(tǒng)為ERP系統(tǒng)提供了產(chǎn)品設(shè)計和工藝信息，而ERP系統(tǒng)則為PDM系統(tǒng)提供了制造資源、成本信息圈。
文獻(xiàn)提出—個有擴(kuò)展功能的ERP，它除了傳統(tǒng)的ERP功能外，增加了一個產(chǎn)品生命周期管理功能，該功能主要包括項目管理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，和計算機(jī)輔助工藝設(shè)計(CAPP)。但是對于傳統(tǒng)的PDM和ERP，只有通過集成是提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。實(shí)現(xiàn)PDM和ERP的集成有利于信息在工程和制造部門之間快速、準(zhǔn)確的傳送，有利于加速工作流程，促使各個部門協(xié)調(diào)工作，從而保持企業(yè)的競爭能力。
不同的PDM和ERP系統(tǒng)的接口方案目前主要有內(nèi)部函數(shù)調(diào)用，直接數(shù)據(jù)庫訪問，中間文件轉(zhuǎn)換，中間數(shù)據(jù)庫訪問等4種。不同企業(yè)需要根據(jù)自身PDM和ERP的實(shí)際選擇適合自己的接口方案。
3集成環(huán)境下生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)需求分析
生產(chǎn)調(diào)度，是指根據(jù)確定的生產(chǎn)計劃和訂單交貨期安排，按照產(chǎn)品的加工工藝路線，將有限資源安排給不同的工作，并決定何時開始，由哪部設(shè)備加工，完成哪些工作，并設(shè)法達(dá)到預(yù)定的交貨期要求和提高設(shè)備利用率的目標(biāo)。集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)功能需求如下：
(1)根據(jù)車間實(shí)際生產(chǎn)能力和狀態(tài)，自動從PDM/ERP集成環(huán)境中獲取生產(chǎn)計劃信息，包括零件類型、數(shù)量、交貨日期等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
(2)根據(jù)車間生產(chǎn)能力和資源狀況信息，為計劃資源作優(yōu)化調(diào)度，編制可行的車間作業(yè)計劃，生產(chǎn)派工單，向車間發(fā)放。
(3)在以上基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)調(diào)度結(jié)果、生產(chǎn)能力、資源狀況等信息向集成系統(tǒng)的及時反饋；
(4)及時處理生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行重調(diào)度。
4集成環(huán)境下生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計
4.1集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)IDEF0模型圖
集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)IDEF0圖，如圖l所示。企業(yè)根據(jù)所接受的訂單信息，通過PDM／ERP集成系統(tǒng)經(jīng)過一系列信息交互后，生成生產(chǎn)計劃；任務(wù)管理根據(jù)生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)能力和訂單交貨期得到調(diào)度周期內(nèi)加工任務(wù)清單；能力平衡在任務(wù)清單的基礎(chǔ)上生產(chǎn)各車間生產(chǎn)任務(wù)，并把信息反饋給任務(wù)管理，以便必要時進(jìn)行生產(chǎn)計劃或者加工任務(wù)進(jìn)行調(diào)整。各車間根據(jù)加工任務(wù)從PDM／ERP集成系統(tǒng)中調(diào)取工件工藝信息及所用資源信息，資源管理資源需求，輸出可用的資源清單作為智能調(diào)度的約束信息。這時智能調(diào)度自動獲取加工任務(wù)信息，在調(diào)度目標(biāo)，工藝信息，交貨期等因素約束下，生成甘特圖和派工單。
圖1生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)IDEF0圖
C1 計算機(jī)技術(shù) C2數(shù)據(jù)庫技術(shù) C3智能算法 C4車間資源
4.2集成環(huán)境與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)之間的信息交互
PDM/ERP集成環(huán)境與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)之間的信息交互與反饋包括零件信息、工藝信息、生產(chǎn)計劃信息、生產(chǎn)能力信息、車間資源信息等，如圖2所示。
圖2 集成環(huán)境與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)之間的信息交互
4.3集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度信息層次結(jié)構(gòu)
生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法，其核心模塊包括基本信息管理模塊和車間調(diào)度模塊。不同企業(yè)對生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)可能會有不同要求，可根據(jù)需要搭建新的模塊。PDM/ERP集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)功能層次結(jié)構(gòu)詳細(xì)功能模塊圖，如圖3所示。
圖3調(diào)度系統(tǒng)功能模塊圖
4.3.1基本信息管理模塊
基本信息管理是在實(shí)現(xiàn)與PDM，ERP集成系統(tǒng)信息共享的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)作業(yè)排序提供必要的信息來源，并對這些基本信息進(jìn)行管理。模塊主要包括信息查詢、任務(wù)管理、資源管理三部分。信息查詢實(shí)現(xiàn)訂單的交貨期、工件工藝信息、圖紙信息及BOM信息等的查詢。任務(wù)管理實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計并存儲歷史生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取來自ERP系統(tǒng)的當(dāng)前生產(chǎn)任務(wù)數(shù)據(jù)(或通過人機(jī)交互輸入的任務(wù)數(shù)據(jù))，并為能力平衡模塊和調(diào)度提供任務(wù)數(shù)據(jù)來源；資源管理在為能力平衡、調(diào)度提供所需的車間可用資源信息并對其進(jìn)行管理，并及時向上級反饋。
4.3.2車間調(diào)度模塊
車間調(diào)度是生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的核心模塊，主要包括能力平衡和智能調(diào)度。能力平衡在接受到生產(chǎn)任務(wù)和可用資源的數(shù)據(jù)后，通過算法進(jìn)行車間的生產(chǎn)能力平衡，并輸出平衡結(jié)果，必要時把信息反饋給任務(wù)管理模塊，通過增加或者減少自制件數(shù)量對生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行調(diào)整。
智能調(diào)度自動獲取能力平衡后的加工任務(wù)，根據(jù)資源約束條件和調(diào)度目標(biāo)的不同，通過智能算法對每個車間的加工任務(wù)進(jìn)行作業(yè)排序，并將調(diào)度結(jié)果以甘特圖的形式顯示出來，為生成派工單提供數(shù)據(jù)來源；匯總?cè)蝿?wù)完成時間信息并及時向銷售部門反饋。其中的動態(tài)調(diào)度是做到對訂單取消，緊急訂單插入，設(shè)備損壞等突發(fā)事件的快速響應(yīng)，選擇相應(yīng)的調(diào)度策略，進(jìn)行重調(diào)度。車間調(diào)度數(shù)模塊數(shù)據(jù)流程圖，如圖4所示。
圖4調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖
5應(yīng)用案例
以某紡織機(jī)械公司為例，采用基于中間文件交換的集成技術(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了PDM與ERP系統(tǒng)的集成。由PDM系統(tǒng)維護(hù)PBOM、工藝路線數(shù)據(jù)，并通過中間文件交換將數(shù)據(jù)傳遞給ERP系統(tǒng)，如實(shí)現(xiàn)EBOM到PBOM的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。具體的做法是：數(shù)據(jù)由PDM向ERP傳遞時，通過導(dǎo)出接口函數(shù)把數(shù)據(jù)存入到中間文件，然后由PDM通知ERP。ERP利用導(dǎo)入接口函數(shù)讀取這些數(shù)據(jù)寫入本系統(tǒng)。由于PDM是企業(yè)數(shù)據(jù)的源頭，ERP需要的數(shù)據(jù)從PDM獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；因此在整個過程中必須注意的是，經(jīng)過ERP加工處理過的信息必須重新存入到PDM中維護(hù)，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的—致性和攤準(zhǔn)確性。
生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)時運(yùn)用并行工程的思想，一開始就考慮到生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)要跟企業(yè)目前使用的PDM，ERP系統(tǒng)信息共享的問題，以減少后期不必要的更改。系統(tǒng)針對企業(yè)的實(shí)際情況開發(fā)，采用基于C／S系統(tǒng)模式。由于生產(chǎn)調(diào)度問題屬于難題，采用的智能算法為免疫遺傳算法。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)從PDM／ERP集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫自動獲得生產(chǎn)調(diào)度需要的原始信息，并對信息進(jìn)行加工處理作為調(diào)度系統(tǒng)的輸入或者約束，在智能算法的支持下，最終實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度，可根據(jù)加工任務(wù)快速給出詳細(xì)的作業(yè)排序計劃。某調(diào)度模型甘特圖結(jié)果，如圖5所示。
圖5調(diào)度結(jié)果(甘特圖)
6結(jié)論
根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行需求分析，建立了PDM／ERP集成環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)對車間作業(yè)狀況有效管理和控制的同時，實(shí)現(xiàn)了把作業(yè)計劃信息、資源信息，訂單完成時間等信息及時反饋給PDM，ERP集成系統(tǒng)，提高了對車間底層狀況的信息響應(yīng)能力，為上層決策部門提供了有效的數(shù)據(jù)支持。
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