MTO环境下订单跟踪系统研究

孙德厂，李万高，崔清民

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

（1.中国科学院 沈阳自动化研究所，沈阳 110016；2.中国科学院 研究生院，北京 100049；3.河南工程学院，郑州 451191）

0 引言

一方面，为应对市场竞争和客户个性化需求，越来越多的企业为客户提供定制化产品，允许客户选择不同的产品配置，甚至参与产品的设计，如汽车行业。另一方面，在产业垂直分工的背景下，越来越多的企业成为代工工厂，如：半导体、服装和消费电子等行业。这些企业面对一个共同的问题是准时的订单交付，否则，将支付高额的罚款，同时也会失去竞争优势。因此，订单跟踪是此类企业的管理重点。

ERP环境下，经过对客户订单的审核和分解，最终转换为装配生产订单、自制零部件加工订单和外购零部件采购订单。ERP系统仅对这些订单的收发料和入库进行管理，并不对生产过程进行控制[1]。只有在生产完工回报或产品入库之后，才能在系统中有所反映。订单状态、生产进度、产品位置和生产异常等信息主要依靠生产报表获得，如日报、周报和月报，从而导致生产信息滞后和信息模式不统一，不便于查询、统计和分析。此外，订单跟踪也为质量控制、产品追溯、生产过程控制、在制品控制、生产绩效考核、物流控制、物流系统等提供基础信息。因此，订单跟踪系统已经成为MTO环境下，企业管理的一个重要的子系统。

Shunsheng Guo，Tianri Wang，Xiaobing Yu提出了基于代理的使用RFID（Radio Frequency Identification）技术的方案，用于解决配送仓库和销售门店之间的销售订单跟踪[2]。Jianhua Jiang，Buyun Sheng，Lixiong Gong，and Mingzhong Yang提出了基于Web Service的SaaS（Software-as-a-Service）架构，用于动态虚拟企业的订单跟踪[3]。杨霄彩研究了J2EE环境下订单跟踪的微架构，在分析B2C电子商务订单流程的基础上，主要从设计模式的角度进行订单跟踪微架构的设计与实现方法研究[4]。陈晓明、唐任仲、王正肖提出了基于关键点跟踪的订单跟踪管理系统，并对订单跟踪评价指标进行研究，应用于汽车机电生产企业[5]。傅培华、吴培良，提出了基于条形码的订单跟踪系统，在坯布印染厂得到应用[6]。蒋红梅、陈荣秋在研究虚拟企业网络组织协调模式的基础上，提出了任务订单跟踪的方法，主要是解决盟主企业对盟友企业生产计划与控制的问题，有利于前者对后者的控制和后者之间的协调[7]。王恒对半导体封装企业的订单管理进行研究，并将订单跟踪作为重点，尤其是生产订单加工进度跟踪[8]。

以上文献面向不同的企业环境提出了不同的订单跟踪方案，我们将在现有研究的基础上，结合以往工程项目构建面向离散行业、适合于MTO环境的订单跟踪系统。本文结构如下：第1部分，进行订单跟踪的要素模型进行研究。第2部分对订单跟踪的主要跟踪功能模型进行研究。第3部分进行系统实现关键技术研究。第4部分是一个实际案例的介绍。最后进行总结，并指出需要进一步研究的工作。

1 订单跟踪要素模型

为实现订单跟踪，应对主要的要素进行建模，包括订单模型、制造过程模型和组织模型。订单模型是订单跟踪的对象，制造过程模型是订单跟踪粒度设计的依据，组织模型是订单跟踪的系统边界。

1.1 订单模型

本文订单不仅仅指销售订单。MTO环境下，从客户采购订单转换为企业内部的销售订单。经审核确认后，运行MRP计算，转化为产成品生产订单、零部件生产订单、零部件采购订单。对于产成品、零部件生产订单，考虑到经济批量、最小加工单位、方便作业等因素，生产订单拆分成多个批次订单，是最小的加工、装配单位，并赋予唯一标识在在整个制造过程中流转；对于采购订单，考虑到经济批量、交付周期、质量等因素，下达给供应商。在加工生产订单、采购订单协同、满足装配要求后，装配生产订单开始装配。装配完工后，按照客户要求发运，可能是一次交付，也可能是多次交付，产生多个发运单。待交付完成后，整个订单流程执行结束，转入财务核算环节。订单模型如图1所示。

图1 订单模型

1.2 制造过程模型

离散制造过程，是最为复杂的人工系统之一。涉及到物料、工艺、设备、质量和环境等诸多要素。工艺之间存在严格的工序约束，物料之间存在严格的装配关系。对制造过程建模目前有Petri网和EPC等方法。本文从生产订单跟踪的角度进行制造过程建模，主要是为了了解生产进度、使生产过程透明化，分为零部件加工、子装配，最终产品装配两个环节，每一种物料，都遵循特定的工艺流程。物料主要分为外购物料、自制物料、产成品，产成品是客户的订单成品，是必须跟踪的；而外购物料、自制物料只需要跟踪关键物料、客户定制化物料，而通用物料为便于质量追溯，仅作批次管理即可。制造过程模型如图2所示。

1.3 组织模型

组织模型是整个订单在企业所要经过的职能部门和制造部门。职能部门，主要是对订单所涉及的业务规则进行处理，包括销售、财务、计划、仓储、运输和技术等。制造部门，包括加工车间、装配车间、质检等。加工车间，按工艺或设备类型进行组织，形成一定的区域。装配车间，有的按产品对象划分，形成生产线。生产线划分成不同的工位，工位上放置设备称为作业工位，摆放等待作业或运输的物料称为缓冲工位。企业组织模型如图3所示。

图2 制造过程建模

图3 组织模型

2 订单跟踪功能模型

2.1 订单状态跟踪

订单状态跟踪是对订单模型中不同类型的订单当前所处的状态进行记录和可视化显示。不同的订单类型状态划分不同。下面是订单状态的伪代码定义，根据需要可进行扩展。

定义1：销售订单状态，SOs

SOs＝（意向订单、确认订单、已计划、已排产、已投产、已完工和已发运）

定义2：零部件采购订单状态，POs

POs＝（已下达、已接受、已发货、收货质检和已收货）

定义3：零部件生产订单，MOs

MOs＝（已计划、已下达、已排产、已投产、已完工和已入库）

定义4：产成品装配生产订单，AOs

AOs＝（已计划、已下达、已排产、已投产、已完工和已入库）

以上订单状态具有关联关系，如零部件采购订单和生产订单的收货状态，决定了产成品的投产状态。第一批产成品订单的投产状态，决定了对应的销售订单是否已排产，最后一批产成品的完工状态，决定销售订单能否发运。

2.2 生产订单生产进度跟踪

订单状态跟踪，在关键节点上展示了订单当前所处的状态。而对生产订单，当期的生产进度也是客户和生产管理人员所关心的重点。每一个批次生产订单，所生产的产品都必须执行特定的工艺工序。工序状态模型定义如下：

OPs＝（X0，X1，… ，Xn-1）

OPs——工序状态；

Xi＝0——第i道工序没有加工；

Xi＝1——第i道工序已经完成；

n——工艺流程的工序总数。

生产进度跟踪是生产预警的基础，按照排产计划，当前工序进度如果晚于计划，则进行报警。

2.3 生产异常跟踪

生产异常是指那些引起生产停工和生产过程中断，导致生产进度延迟的事件。从生产现场管理的角度看，生产异常原因主要是与生产紧密相关的人、机、料、法和环五要素[9]。异常大类分为物料、设备、技术、质量和人员，依据在不同工序影响程度不同细分为小类，小类可进一步细分到具体的对象，如表1所示。

表1 异常事件分类

3 系统实现关键技术

订单跟踪系统是对销售订单、生产订单、批次订单、发运单等多个数据的综合展示，方便客户、销售、生产管理及其他支撑职能部门对整个订单状态、进度、异常的了解，有利于各部门系统工作，能够提升客户满意度。订单跟踪系统的关键技术如下。

3.1 系统架构

车辆跟踪系统的开发平台选用微软.NET平台 基 于 浏 览 器 的WPF（Windows Presentation Foundation）技术。.NET平台，很好的支持了面向对象技术，并为此专门开发了一种语言C#。WPF技术，是新一代的图形界面技术，能够把表示层与业务逻辑层彻底的分离开来，满足不同制造模式、生产环境的图形建模。系统平台共分为三层：数据层、应用层和展示层。数据层使用SQL Server 数据库，对实体数据、跟踪数据、生产计划进行存储。应用层，作为服务端，提供工厂模型、制造过程模型、订单模型、组织模型等服务。展示层，采用WEB客户端，用户通过浏览器即可远程访问，方便的获取订单跟踪信息。系统整体架构如图4所示。

3.2 集成技术

订单信息、制造信息、客户信息等来源于不同的系统，如ERP和MES等。大量频繁的基础数据传输将给系统带来高负荷，为此，系统采用iWay Software 公司的 iWay DataMigrator工具，这是一个强大的、综合性的、可靠的、跨平台的数据库集成工具。支持35多种计算机平台，140多种数据库、档案系统、交易形态数据、商用软件。可以直接从ERP、MES等数据库直接进行数据抽取、转换并载入（Extract，Transform，Load - ETL）到订单跟踪数据库中。可以定时运行，也可以手动触发执行，大量数据抽取一般放在夜间或中午系统负载较低时运行。方便、快捷的实现了企业级数据集成。

3.3 数据采集

数据采集是对生产现场信息的记录，由于生产现场信息的海量性、复杂性和动态性，必须根据生产现场的特点、生产控制的要求设置采集内容和采集点。

传统模式下，现场信息的采用描述性语言通过检验卡、工艺卡、记工单和派遣单等纸质文档或Excel、Word非结构化电子文档记录、传递，不便于存储、查询、统计和分析。数字化的数据采集方式支持条码、RFID等自动识别技术，保证了数据的一致性、及时性。通过把物料、订单、工序、人员、工位、设备等信息数字化，时间统一取服务器时间，大大提高了数据采集的效率和统一性，同时根据制造过程模型对数据的完整性、时序性进行校验。

数据采集要素可以自定义，至少包括订单、工序、事件、人员和时间五个要素。采集终端支持手机短信、手持终端、PDA、条码枪、Tag标签读取器、计算机输入等多种形式。数据传输通过MSMQ（Microsoft Message Queue）、Web Service等就是传输到服务器，然后写入数据库系统。

4 应用案例

系统作为国内某著名客车制造公司Portal（企业门户）项目的子系统实施，使生产过程透明化，处在实时监控之下，保证订单准时交付、提升了生产执行效率。使客户可以实时了解所订购产品所处的状态，提升了客户满意度。图5显示了销售订单、生产订单和装配车辆之间的关系以及生产进度跟踪。

5 结束语

图4 系统架构

在B2C电子商务领域，订单跟踪已经是很普遍的功能，客户从下单到收货反馈形成闭环控制。客户可以随时查询订单的状态、物流的进度，确实是一种美妙的体验。但在制造企业订单跟踪的案例较少，尤其是制造过程，更是不透明。本文以采取MTO策略的企业为背景，研究了其订单模型、制造过程模型、组织模型等基本要素，以及订单状态跟踪、生产进度跟踪、异常跟踪等功能模型。在此基础上构建了订单跟踪的系统架构，并对关键技术进行说明。最后以实际案例验证了方案的有效性。本文主要研究了制造企业内部销售订单、零部件加工订单、产成品装配订单的跟踪。与第三方物流集成的采购订单、发运单的跟踪是本文进一步研究的重点。

图5 订单跟踪

[1]程杰，宋福根，赵晓珍.MRPⅡ中生产计划与控制的缺陷分析及改进[J].工业工程与管理，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]杨霄彩.基于J2EE的订单跟踪微架构研究与应用[J].计算机与数字工程，2010，38（4）：14-16.

[5]陈晓明，唐任仲，王正肖.面向离散制造的订单跟踪管理系统的研究[J].轻工机械，2010，28（3）：111-115.

[6]傅培华，吴培良.条形码订单跟踪系统[J].西北纺织工学院学报，1998，12（1）：43-48.

[7]蒋红梅，陈荣秋.虚拟企业任务订单的跟踪[J].工业工程与管理，2002,（3）：36-40.

[8]王恒.半导体封装企业订单管理系统研究[D].东南大学，2009，26-25.

[9]李怀祖.生产计划与控制（修订版）[M].北京：中国科学技术出版社，2005.4：222-242.