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的生產運作和管理模式，把低成本、高質量的產品快速交到用戶手中。PDM和ERP作為企業(yè)管理的兩個關鍵技術，已被我國不少企業(yè)運用，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進度控制的綜合效果，即根據(jù)“主生產計劃”生成并下達“生產作業(yè)計劃”，對作業(yè)任務生產的優(yōu)先次序僅僅根據(jù)訂單的交貨期來安排，缺乏對企業(yè)運營的動態(tài)支持，最后往往會造成訂單的延期交貨。生產調度在企業(yè)管理中起著承上啟下的作用，合理的生產計劃和調度方法能夠實現(xiàn)企業(yè)對生產過程的有效的調節(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。
車間生產調度問題的研究雖然已經有幾十年的歷史，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)境下的生產調度系統(tǒng)，加強對車間生產的管理和控制，實現(xiàn)車間生產狀況的及時反饋，以提高企業(yè)的競爭力。
2 PDM／ERP集成系統(tǒng)概述
PDM(Product data Managemnt-產品數(shù)據(jù)管理)主要用于管理在產品設計階段內所有與產品相關的信息和過程，為企業(yè)內應用系統(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)生產經營活動中的計劃、生產、銷售、庫存等信息，優(yōu)化企業(yè)運行模式的人機系統(tǒng)。它協(xié)調企業(yè)各管理部門以及與供應商和客戶的業(yè)務，實現(xiàn)生產、采購、銷售流程的統(tǒng)一化和標準化。PDM和ERP模型互為信息基礎，相互之間有著密切聯(lián)系。PDM系統(tǒng)為ERP系統(tǒng)提供了產品設計和工藝信息，而ERP系統(tǒng)則為PDM系統(tǒng)提供了制造資源、成本信息圈。
文獻提出—個有擴展功能的ERP，它除了傳統(tǒng)的ERP功能外，增加了一個產品生命周期管理功能，該功能主要包括項目管理，產品數(shù)據(jù)管理，和計算機輔助工藝設計(CAPP)。但是對于傳統(tǒng)的PDM和ERP，只有通過集成是提高系統(tǒng)運行效率。實現(xiàn)PDM和ERP的集成有利于信息在工程和制造部門之間快速、準確的傳送，有利于加速工作流程，促使各個部門協(xié)調工作，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部函數(shù)調用，直接數(shù)據(jù)庫訪問，中間文件轉換，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的實際選擇適合自己的接口方案。
3集成環(huán)境下生產調度系統(tǒng)需求分析
生產調度，是指根據(jù)確定的生產計劃和訂單交貨期安排，按照產品的加工工藝路線，將有限資源安排給不同的工作，并決定何時開始，由哪部設備加工，完成哪些工作，并設法達到預定的交貨期要求和提高設備利用率的目標。集成環(huán)境下的生產調度系統(tǒng)功能需求如下：
(1)根據(jù)車間實際生產能力和狀態(tài)，自動從PDM/ERP集成環(huán)境中獲取生產計劃信息，包括零件類型、數(shù)量、交貨日期等基礎數(shù)據(jù)；
(2)根據(jù)車間生產能力和資源狀況信息，為計劃資源作優(yōu)化調度，編制可行的車間作業(yè)計劃，生產派工單，向車間發(fā)放。
(3)在以上基礎上，實現(xiàn)調度結果、生產能力、資源狀況等信息向集成系統(tǒng)的及時反饋；
(4)及時處理生產過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件，實現(xiàn)對生產任務進行重調度。
4集成環(huán)境下生產調度系統(tǒng)設計
4.1集成環(huán)境下的生產調度系統(tǒng)IDEF0模型圖
集成環(huán)境下的生產調度系統(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)經過一系列信息交互后，生成生產計劃；任務管理根據(jù)生產計劃、生產能力和訂單交貨期得到調度周期內加工任務清單；能力平衡在任務清單的基礎上生產各車間生產任務，并把信息反饋給任務管理，以便必要時進行生產計劃或者加工任務進行調整。各車間根據(jù)加工任務從PDM／ERP集成系統(tǒng)中調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度的約束信息。這時智能調度自動獲取加工任務信息，在調度目標，工藝信息，交貨期等因素約束下，生成甘特圖和派工單。
圖1生產調度系統(tǒng)IDEF0圖
C1 計算機技術 C2數(shù)據(jù)庫技術 C3智能算法 C4車間資源
4.2集成環(huán)境與生產調度系統(tǒng)之間的信息交互
PDM/ERP集成環(huán)境與生產調度系統(tǒng)之間的信息交互與反饋包括零件信息、工藝信息、生產計劃信息、生產能力信息、車間資源信息等，如圖2所示。
圖2 集成環(huán)境與生產調度系統(tǒng)之間的信息交互
4.3集成環(huán)境下的生產調度信息層次結構
生產調度系統(tǒng)開發(fā)采用結構化的設計方法，其核心模塊包括基本信息管理模塊和車間調度模塊。不同企業(yè)對生產調度系統(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)境下的生產調度系統(tǒng)功能層次結構詳細功能模塊圖，如圖3所示。
圖3調度系統(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現(xiàn)與PDM，ERP集成系統(tǒng)信息共享的基礎上，對生產作業(yè)排序提供必要的信息來源，并對這些基本信息進行管理。模塊主要包括信息查詢、任務管理、資源管理三部分。信息查詢實現(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。任務管理實現(xiàn)統(tǒng)計并存儲歷史生產任務相關數(shù)據(jù)，獲取來自ERP系統(tǒng)的當前生產任務數(shù)據(jù)(或通過人機交互輸入的任務數(shù)據(jù))，并為能力平衡模塊和調度提供任務數(shù)據(jù)來源；資源管理在為能力平衡、調度提供所需的車間可用資源信息并對其進行管理，并及時向上級反饋。
4.3.2車間調度模塊
車間調度是生產調度系統(tǒng)的核心模塊，主要包括能力平衡和智能調度。能力平衡在接受到生產任務和可用資源的數(shù)據(jù)后，通過算法進行車間的生產能力平衡，并輸出平衡結果，必要時把信息反饋給任務管理模塊，通過增加或者減少自制件數(shù)量對生產任務進行調整。
智能調度自動獲取能力平衡后的加工任務，根據(jù)資源約束條件和調度目標的不同，通過智能算法對每個車間的加工任務進行作業(yè)排序，并將調度結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；匯總任務完成時間信息并及時向銷售部門反饋。其中的動態(tài)調度是做到對訂單取消，緊急訂單插入，設備損壞等突發(fā)事件的快速響應，選擇相應的調度策略，進行重調度。車間調度數(shù)模塊數(shù)據(jù)流程圖，如圖4所示。
圖4調度系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖
5應用案例
以某紡織機械公司為例，采用基于中間文件交換的集成技術，有效地實現(xiàn)了PDM與ERP系統(tǒng)的集成。由PDM系統(tǒng)維護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)，如實現(xiàn)EBOM到PBOM的數(shù)據(jù)轉換。具體的做法是：數(shù)據(jù)由PDM向ERP傳遞時，通過導出接口函數(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獲得基礎數(shù)據(jù)；因此在整個過程中必須注意的是，經過ERP加工處理過的信息必須重新存入到PDM中維護，以保持數(shù)據(jù)的—致性和攤準確性。
生產調度系統(tǒng)開發(fā)時運用并行工程的思想，一開始就考慮到生產調度系統(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)的實際情況開發(fā)，采用基于C／S系統(tǒng)模式。由于生產調度問題屬于難題，采用的智能算法為免疫遺傳算法。生產調度系統(tǒng)從PDM／ERP集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫自動獲得生產調度需要的原始信息，并對信息進行加工處理作為調度系統(tǒng)的輸入或者約束，在智能算法的支持下，最終實現(xiàn)智能調度，可根據(jù)加工任務快速給出詳細的作業(yè)排序計劃。某調度模型甘特圖結果，如圖5所示。
圖5調度結果(甘特圖)
6結論
根據(jù)企業(yè)實際情況進行需求分析，建立了PDM／ERP集成環(huán)境下的生產調度系統(tǒng)。在實現(xiàn)對車間作業(yè)狀況有效管理和控制的同時，實現(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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