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工作流管理技术在生产计划系统中的应用和实现方法
时间:2011-01-23 浏览次数:1218次 无忧论文网
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    摘 要: 探讨了工作流管理技术在生产计划系统中的应用和实现方法, 从过程建模、组织资源建模、决策过程等方面阐述了基于工作流管理的生产计划系统的设计思路, 从系统实施的角度给出了工作流管理系统的功能结构, 并且对各个主要模块进行了详细的分析。
Abstract:Wepresent a method for designing aproduction planning system using wo rkflow management technique,which consists of th ree parts: p rocess model, o rganizat ionöresource model and decision suppo rt. Based on th is method, w e put fo rw ard a p roduct ion p lanning system st ructure, and discuss the funct ion of the keymodules in detail.

  生产计划系统进一步的集成层次是过程集成, 即对由人、应用、数据动态组成的流程的管理、控制和优化。过程集成相对于信息集成和功能集成而言更具柔性, 它通过把应用逻辑和过程逻辑分离, 把过程建模和数据、功能分离, 可以不修改具体功能实现而只修改过程模型来改变系统功能, 把人和信息、应用工具合理地组织在一起, 发挥系统的最大效能。来源于计算机支持协同工作领域的工作流管理技术被认为是过程集成的有效途径[1 ]。
    工作流的概念出现于20 世纪70 年代。近年来, 工作流管理系统逐渐发展成为新一代的信息管理系统。根据工作流联盟的定义, 工作流是过程全部或部分自动化的执行[2 ]。
    工作流管理系统(W fM S ) 是一个完整地定义、管理和执行工作流的软件系统, 软件的执行顺序取决于工作流逻辑的计算机表示[2 ]。本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供由于工作流管理技术出现的时间比较短,国内的研究还处在起步阶段, 主要的工作还在工作流体系结构的理论研讨和简单应用上, 缺乏综合的研究, 缺少实际使用经验。本文探讨了把工作流管理思想融入到生产计划中, 讨论生产计划工作流管理的原理。在此基础上, 研究支持生产计划的W fM S 的实现途径。

    1 生产计划中的工作流管理

    生产计划是一个企业在一段时间内的总的活动, 其主要目标是在有限资源有限能力的前提下, 将整个生产产出及其它活动调整到最佳以满足现行的销售计划的功能, 同时实现整个业务计划的效益、生产率及具有竞争力的交货期等目标[3 ]。
    生产计划系统是实现企业生产运作的功能核心[4 ] , 其所包含的两大类任务: 计划的事件、要监测和控制的事件, 如任务分配、工作调度和控制, 任务和资源的协调等都是典型的工作流问题。利用工作流管理软件所提供的实施、评估和监控工作流过程的工具, 可以加强对生产过程的有效计划和控制。生产计划的过程是复杂的、内容是丰富的。生产计划包括三大要素: 生产任务、处理信息和组织资源。因此, 利用工作流的理论来描述生产计划的管理, 要涉及工作流过程建模、组织资源建模和工作流的实施决策过程。
    从生产经营过程角度出发, 生产计划的过程可以表示成生产任务流。在C IM 环境下, 它们可以被视为多个相关的工作流。生产任务流相互之间有着顺序关系、资源共享、目标相关或冲突等关联。通常生产计划具有从长期、中期到短期的不同层次, 本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供所以生产计划是由多个相互关联的不同层次的生产任务流组成的网络。过程建模主要是按照管理层次描述不同复杂程度的生产任务流过程及其相关联的信息。
    组织资源建模主要是定义活动的执行者, 构造相关的组织结构和分配相应的权限。现代企业的生产活动趋向分布、协作的发展方向, 许多过程可以由不同的合作伙伴来负责执行的, 因而在过程描述时必须明确定义哪个过程(乃至活动) 由哪个组织来负责。资源作为企业活动过程运行的保障, 在对企业活动过程进行描述时必须描述每个过程或者是活动运行时所需的资源(类型、数量等) 支持。各种人、物资源在组织结构中隶属于不同的层次, 为了保证系统的安全性、数据的一致性和完整性, 需要对参与设计和执行生产计划的资源进行适当的权限管理。
    生产计划的编制过程需要大量的信息支持, 包括订单信息、工艺信息、库存信息、生产现场的信息等。参考这些信息, 工作流服务在生产计划的过程中进行决策。决策过程主要是在过程模型和组织模型基础上, 根据企业目标把角色和任务联系起来, 完成资源和任务的动态配置, 实现任务的分配、协调和监测各项工作。

    2 基于工作流管理的生产计划系统

    2. 1 系统的功能模块划分
    为了增强系统的标准化和开放性, 基于工作流管理的生产系统的结构充分借鉴了工作流联盟(W fMC) 制定的W fM S参考模型, 从而便于利用W fMC 约定的工作流管理系统的体系结构、应用接口和特性。依据W fMC 的W fM S 参考模型, 生产计划系统的模块结构如图1 所示, 包括五个主要部分: 过程模型, 组织资源模型, 生产计划工作流服务; 任务管理器; 与其它工作流服务的互操作。下面我们逐一讨论其中的关键模块。 
 
    2. 2 过程模型
    过程模型定义和维护生产计划的工作流程。生产任务流可以用一组活动(act ivity) 及它们的相互顺序关系, 生产任务流的启动和终止条件来描述。本文基于一种扩展Pet ri网: 控制与集成网(cont ro l and integrat ion net, C IN ) [5 ]来建立过程模型描述。用C IN 表述过程模型的思路是用变迁表示活动, 用库所及颜色表示条件, 标识描述状态。工作流的连接关系主要有并行、串行、与分支、与联结、或分支、或联结、迭代等8 种, 都可以用C IN 加以准确描述。库所通常用来描述条件, 也可以表示状态及资源。库所色及变迁色用来描述活动发生条件及结果。采用C IN 的好处是, 表达能力强, 模型简单, 可层次建模; 具有图形描述和文本描述多种形式; 可用不确定弧描述非确定型工作流; 可以用时间变迁描述时间, 过程变迁描述实际过程等; 便于仿真的实际控制。
    生产计划作为一个多层次的控制系统, 在工作流管理的两个阶段: 从工作流建立(Build2in) 阶段到工作流运行(Run2t ime) 阶段, 逐渐从工作流定义的元模型不断地逐层细化到具体的工作流实例。图2 描述了工作流定义的C IN元模型。上层规划下达的任务和本层上时间段反馈的遗留任务共同构成了当前层当前计划窗口的输入。对生产任务分批或者组批之后, 根据产品工艺路线、物料清单以及设备状态、库存状态等制定当前计划窗口的工序计划, 物料需求计划和工装需求计划。

    2. 3 组织资源模型
    组织资源模型定义和维护组织资源的组成、相互关系和权限分配。
    组织单元可以层层分解, 每个组织单元拥有一定的资源, 由一定数量的人员构成。角色是执行某项活动需要的能力或技术, 所以适当的角色能够启动过程的执行。在组织单元里的每个资源根据自身具备的能力充当某种角色, 从而参与到工作流的执行中去。本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供组织单元、人员、资源、角色是工作流的参与者。组织资源模型如图3 所示。
*3
    2. 4 工作流机
    工作流服务由一个或多个工作流机组成, 它完成以下功能:
    (1) 根据计划的层次和计划窗口(如7 月的月计划) 解释工作流定义的元模型, 生成过程实例, 并管理其实施过程。
    (2) 依据工作流相关数据实现流程活动导航, 包括顺序或并行操作、期限安排等。
    (3) 根据流程生成的任务项, 从任务管理器获取任务的完成或其它状态信息。
    (4) 维护工作流控制数据和工作流相关数据, 并向用户传送必要的相关数据。简言之, 工作流机的生命周期是工作流运行阶段工作流过程和资源整体优化的决策过程。
    为了提高过程集成的柔性, 在工作流的建立阶段, 仅建立分离的组织角色模型和过程模型。在该阶段, 由于多种因素的不确定性, 不确定某个活动是由某个参与者执行, 占用某个资源, 而在工作流运行阶段, 通过工作流机的决策, 动态地确定工作流活动、资源和角色的匹配关系, 从而减少工作流模型的修正量, 减少计划和实际过程的不一致性, 提高对变化的响应能力。
工作流机的决策过程包含三个基本阶段, 如图4 所示。 
 
    规划 根据工作流过程定义生成初步的工作流执行序列, 或在上层决策结果的基础上转换、细化或分解得到适合当前层集成决策需要的工作流活动序列。
    能力评估 将工作流活动序列转换成分时间段的资源负荷, 通过与相应时间段的资源可用能力(总能力减去在制负荷) 比较得到资源能力使用情况报告。控制能力校核的时间范围和时间段的间隔大小可以控制能力校核的精度。调整功能 针对系统的瓶颈对相应的活动进行局部的、有限度的调整, 以缓解或消除瓶颈, 但当这种调整需要涉及到工作流的多个活动重组或超出了原有工作流活动的范围时, 则应由规划功能来完成。
    2. 5 监控管理
    监控管理包括任务跟踪和日志管理, 主要实现工作流的监控和审计功能。 
 
    生产计划的生产监督功能包括任务跟踪和日志管理,如图5 所示。任务跟踪管理生产计划的工作流活动, 用来查看活动的具体内容和执行状态(如完工情况、合格数量) , 管理人员可以由此监视活动的全过程, 给相关人员发送通知。本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供任务跟踪界面提供四种不同的视图, 可以分别按照月计划、周计划、日计划和产品来统计活动的完成情况, 对工作节拍落后的活动提出报警, 通知计划人员采取调整措施。日志管理记录了授权用户在什么时间执行了哪些操作, 为管理人员提供审计管理的信息
    2. 6 任务管理器
    任务管理器完成以下功能:
    ( 1) 选取派工任务并以派工单形式发送给任务执行者。
    (2) 根据任务项启动相关应用程序, 并维护与应用的任务完成消息发送ö接收过程。
    (3) 与工作流机通讯, 通知工作流机派工任务的完成或其它状态信息。
    (4) 接收来自工作流执行者的流程状态查询, 向工作流机请求服务并返回结果。

    3 结束语
    本文讨论了工作流管理技术在生产计划系统中的应用, 从过程建模、组织资源建模、工作流决策等方面阐述了基于工作流管理的生产计划系统的设计思想, 从系统实施的角度构建了工作流管理系统的功能模块。目前上述设计方法已经运用于生产计划系统的实际开发中。

    [参考文献]
    [ 1 ] 范玉顺, 吴澄. 工作流管理技术研究与产品现状及发展趋势[J ]. CIMS, 2000, 6 (1) : 1~ 7
    [ 2 ]  Wo rk flow management coalition. Wo rk flow management coalition term ino logy&glo ssary,W fMC2TC21011, 1999. See
    [ 3 ] 张毅. 制造资源MRP II 及其应用[M ]. 清华大学出版社, 1997
    [ 4 ] DangelmaierW , et al, TelCoW: telewo rk under the coo rdination ofwo rkflow management system [J ]. Information and Sof tware Technology, 1999, 41: 341~ 353
    [ 5 ] Fan Y S, Gunter S. A control and ntegration etmethod formanufacturing system [J ]. 控制理论及应用, 1997, 14 (3)
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