隨著市場競爭的日益激烈,越來越多的企業認識到高效的物流管理是降低產品成本、提高服務水平、縮短交貨時間的重要手段,并能最終加強企業的綜合競爭能力。物流管理已被視為除營銷、減少消耗之外企業獲得利潤的 "第三源泉"。
對企業而言,物流是指從原材料輸入生產系統,經過儲存、搬運、裝卸、加工、裝配等一系列物理與化學的轉換直至輸出生產系統的全部運動過程。該過程中各個環節相互配合、協調一致而形成的統一有機整體,就稱為物流系統。不同類型企業的物流系統各有自身的特點,從而導致物流管理因企業類型不同而有所差異。
本文針對面向訂單設計型企業 (ETO),探討其物流管理的思想和方法,提出將制造執行系統(MES)的功能實現技術引入 ETO企業的物流管理中,有助于提高面向訂單設計型企業的物流水平。
1 ETO企業物流管理存在的問題
ET0企業因其自身的特點,物流管理存在一些問題?,F分析如下:
(1)企業生產的一大特點是多品種、小批量。每個產品一般來說都是為適合特定顧客而高度定制的,需求數量不大,并且其產品結構很復雜,造成其所用的物料通用性較差。因品種多、數量少、通用性差導致物料管理工作繁重而量大。
(2)企業的產品要依客戶要求設計。在設計階段用到的許多物料的功能、規格、數量需求都不是很清晰。同時若客戶對產品的要求發生改變,會導致許多物料在功能、規格、數量上發生改變。這也給物流管理帶來不便。
(3)企業的生產流程一般都要經過設計、制造、安裝、調試等多個階段,每個階段都會產生不同的物料需求。每種產品的流程又可能不盡相同,產品品種多,就會造成大量不同的流程。這給物流管理帶來極大的復雜性。
(4)企業的市場需求不確定性很強。以訂單形式表現的客戶需求往往存在優先級。產品的計劃經常因優先級的改變而被打亂。物流管理工作也勢必會受到影響。
為了解決這些問題,企業往往利用信息技術構建適合自身物流管理信息系統。一種方法是開發功能單一的物流管理信息系統,除了具備物流管理功能之外,不具備其它功能。另一種方法是將物流管理信息系統作為一個子???,被包含在一個結構更復雜、功能更全面的企業管理信息系統當中。該系統除具備物流管理功能之外,還具備其它功能。比較有代表性的如MRP。
2 制造執行系統的引出
對 ETO企業而言,物流管理的工作重點是車間,管理的對象主要是車間發生的物流和信息流。因此可以說企業物流管理信息系統應當是面向車間的。為了能及時完成訂單任務,ETO企業對時間要求非常嚴格。物流管理信息系統要求對零件的加工工序進行精確控制,除要具體確定每道工序的投入量和產出量外,還要求工序的投入時間和產出時間精度達到時、分級,從而緊湊、合理地安排各工作中心的任務。然而現有的包含物流管理功能的商業軟件,如 MRPII,只能計劃到零件級,而沒有到工序級;或有的雖計劃到工序級,但由于系統的生產日歷是以日為最小時段,因而其計劃也僅能精確到日。在生產過程中客戶和企業之間存在經常性的信息交換活動,如客戶了解產品生產進度。為了能及時反饋此類信息,ETO企業需要準確記錄產品 包括毛坯、零件、部件、外構件等)所在位置和完成情況。這就要求企業的物流管理信息系統具有產品跟蹤功能。ETO企業的產品加工工序多,加工路線長,從毛坯投入到成品產出需要很長的時間,需要實時監控其流動過程。但是目前的物流管理信息系統還不具有產品跟蹤和實時監控功能。
通過上述分析,本文認為為了有效地構建ETO企業的物流管理信息系統,有必要引入一種新的技術。這種技術就是制造執行系統(MES)。
3 制造執行系統的簡介
1990年,美國先進制造研究機構AMR最先提出MES的概念。AMR對 MES的定義是 "位于上層的計劃管理系統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理信息系統"。AMR通過對大量企業的調查,在 1992提出了3層企業集成模型,以清楚地表達MES在企業信息體系中的地位。見表1。
從以上介紹可以看出,MES主要是針對車間發生的活動。它需要收集生產過程中大量的實時數據,并對實時事件及時處理。同時又與計劃層和控制層保持雙向通信能力,從上下兩層接受相應數據并反饋處理結果和生產指令。MES在計劃管理層和底層工業控制之間架起了一座橋梁,填補了兩者之間的信息斷層。
為了能有效指導企業構建MES,另一個國際組織MESA1997年公布了MES的功能模型。見圖 1。
將MES的功能實現技術應用于ETO的企業物流管理,可以對物料的控制精確到每一到工序,并能完整地記錄下物料流程。同時也將物流管理的功能擴展,涉及到ETO企業的下游企業,即客戶。
4 MES的技術在物流管理中的應用
基于上述分析,本文認為在ETO企業的物流管理中,可以引入 MES的部分功能實現技術:詳細計劃、生產調度、文檔管理和產品跟蹤。
4.1詳細計劃和生產調度
詳細計劃和生產調度負責生成生產作業計劃,提供基于訂單優先級的、與指定生產單元相關的作業排序功能。為了確定零件加工中每道工序的確切開始/結束時間和投入/產出量,將時間的精度提高到時、分級,需要對零件的工序作詳細的投入產出計劃,并進行作業的優化調度。制定投入產出計劃的流程圖如圖2所示。

ETO企業的零件數量巨大,如對每一個零件都進行計算,工作量會非常大。另外,對于非主要零件,不需要太精確的控制信息,可以機動地安排生產。所以實際情況是對主要零件進行計算,得出精確的控制信息。
在制定了工序投入/產出計劃之后,在此基礎上對作業進行優化調度。調度的依據就是訂單的優先級。作業的優化調度,從數學規劃的角度看,可以表達為在等式或不等式的約束下,對一個或多個目標函數的優化。現代典型的作業調度問題是要將作業均勻地安排到工作中心,合理安排加工次序和開始時間,使得條件被滿足,同時優化一些性能指標。作業調度方法很多,如運籌學方法、基于仿真方法、解析模型方法、基于規則的方法等?;谝巹t的方法不需要事先準備更多的數據,比較適合于ETO這樣多品種、小批量、工藝路線變化頻繁的企業。
4.2文檔管理和產品跟蹤
文檔管理和產品跟蹤負責管理與生產單元相關的單據。該部分還完成包括對生產歷史數據的存儲進行維護,提供工件在任意時刻的位置及其狀態信息。ETO企業的業務流程十分復雜,而涉及到物流管理的業務流程更是如此。比如,采購作業通常包括采購計劃下達、采購單發送、物料到貨、質量檢驗、物料入庫等業務,其物流業務聯結非常緊密。每一業務階段通常來講都會涉及到某一單據,用來保存業務流程中發生的數據。例如在采購作業中就在物流業務中,單據既用來保存各個業務中產生的數據,又用來體現業務流程之間的邏輯關系。比如加工單,不但記載了工具、材料、加工能力和提前期等信息,還說明了需要經過哪些加工工序 (工藝路線)。因此,通過對單據等文檔進行有效地管理,可以對整個物流流程有一個感性、清楚的認識。物料在從一個工作中心流向另一個工作中心的過程中,總是伴隨單據的流動。通過單據,就可以確定物料所在地,從而實現對物料的跟蹤。有效的文檔管理需要有相應的規則來配合。它們包括4個方面:
(1)單據編號獲得規則
每一張單據都應該有一個區別其它任何同類單據的編號。單據編號方法由企業根據實際情況來確定。為了使單據編號的獲得能適應并發環境的多用戶操作,在實現單據編號生成時,要求每次在生成新的單據編號前都要查詢相應的數據庫表的字段,以保證其準一性。
(2)單據的制作規則
一般來說,用戶是通過應用程序的用戶界面向單據輸入相關數據,但在對某些流程聯結強的業務進行處理時,可以利用其它相關單據的信息來生成制作單據的全部或大部分信息,這不僅方便了處理,減低了工作強度,而且也體現了單據之間緊密的邏輯關系。
(3)單據的保存規則
使用事務處理來保證數據庫各個表數據的一致性。在單據數據保存時,系統有可能對多個數據庫表同時進行操作。例如,在保存入庫單時,同時需要對進貨檢驗報告單的處理標志字段進行相關的修改。因此,在保存數據時為了保證數據庫數據的一致性,需要利用數據庫事務的概念,將多個表的操作放在一個事務中提交給數據庫。在實際實現中,應盡量使用了觸發器,用DBMS的事務處理機制來保證數據庫的一致性和完整性,減低程序代碼的復雜性,充分利用數據庫自身的功能。
(4)單據的修改和刪除規則
通常,單據建立并進入了業務流程以后是不允許進行修改和刪除的。在實際中,利用單據表頭的處理標志字段來檢查單據的狀態,一旦發現單據已經成為其它單據的依據或者自身已經被審核人員審核,就不允許進行修改和刪除。通過應用程序保證了數據庫數據的一致性和完整性。
5 結束語
物流管理的重要性已得到學術界和工業界的普遍認可。眾多的學者和企業對物流管理作了廣泛而深入的研究。構造企業的物流信息系統應該針對企業自身的特點,可以借鑒其它信息系統的實現技術。本文提出利用制造執行系統的功能實現技術構造ETO企業的物流管理信息系統的思想,并作了詳細介紹。這對物流管理信息系統的構建是一個有意義的探討。在后續的研究中還將結合實際企業,作更深入的分析。