中药制造企业生产资源建模与管理研究

黄海松 ，谢庆生 ，李少波

HUANG Hai-song , XIE Qing-sheng, LI Shao-bo

(贵州大学 现代制造技术重点实验室，贵阳 550003)

0 引言

中药是中华民族的瑰宝，千百年来为中华民族的繁衍昌盛和医疗保健做出了不可磨灭的贡献。近年来，随着全世界“回归自然”，“回归绿色”思潮的风靡，我国的中药制造业迎来了一个机遇与挑战并存的全面快速发展的新时期[1]。然而, 作为典型的批流程工业，我国传统的中药制造企业普遍存在生产效率低、资源利用率低、生产管理方式粗放、缺乏科学的质控体系等问题[2]。这在一定程度上影响了中药的竞争力，也影响了中药的国际化进程。

中药生产向来有“以产定销，以产促销”的特点，且中药产品是批量化的固定生产，生产线不便于产品种类的频繁更换。因此，中药生产主要靠最大限度地利用生产设备和生产资源来达到提高产量，降低成本，增加企业利润，提高市场竞争力等目的[3]。因此迫切需要在传统的中药制造企业引入现代化的生产管理技术。

本文基于企业资源建模技术对中药制造企业的主要资源进行建模，并在此基础上研究提出了中药制造企业资源管理平台，把所建立的各类资源模型与生产过程关联起来，实现企业资源与业务系统的解耦，从而大大提高企业资源管理水平和资源利用率。

1 中药制造企业生产资源建模需求分析

资源不仅仅是中药制造企业经营过程和企业活功的载体，也不仅仅是企业组织的从属物，它是企业实现经营目标的最重要的物质基础。目前针对中药制造企业资源管理的研究普遍存在以下三个问题：

1)忽视了企业内部资源之间的联系，缺乏对不同资源之间关系的语义描述，资源的调度准确性不强。

2)部分研究只针对资源本身进行建模，缺乏对业务功能和资源之间联系的描述，模型不支持业务流程的自动匹配和组合。

3)部分制造资源模型主要是根据中药生产的各个阶段、各个部门和各个计算机应用子系统对制造资源信息的需求而制定的，为各个子系统所设计的制造资源数据库相互独立。其主要缺点表现在：(1)缺乏统一、完整的制造资源定义和表达，造成大量数据冗余；(2)数据表示的不一致性导致系统之间无法进行信息交换;(3)制造数据多处存储，很费大量存储资源，且导致数据维护与更新的困难[4]。

因此要实现中药制造企业资源的有效管理与高效利用，就必须：1）建立企业资源真实的信息化映像，并使之成为各应用依赖的基础信息来源，减少多源数据带来的维护难度与同步难度;2）建立起面向生产全过程的集成化动态制造资源数据模型，从而精确描述企业资源的属性，并掌握企业资源的布局和拓扑结构，理清企业资源之间的关系，更好地控制和评估企业生产的执行情况，实现资源优化配量和动态调度。从而为企业经营过程的仿真、分析、优化和企业资源的优化组合提供支持[5]。

2 中药制造企业生产资源建模与管理

2.1 中药制造企业生产资源

中药制造企业的生产资源是指为完成中药产品的生产的所有活动的物理元素的总称。主要包括：人力资源、设备资源、物料，生产制造标准、生产工艺手册、作业指导书、测试规范、工艺过程定义、生产方案定义、业务活动流程定义等各种分布式数据资源与各种知识资源。中药制造企业制造资源如图1所示。它贯穿了中药产品生产的全过程，制造资源的组织、管理、计划和控制以及制造资源自身的约束等，都影响着企业的计划调度、生产控制、产品成本、生产能力等。

图1 中药制造企业生产资源

2.2 中药制造企业生产资源模型

企业资源建模技术就是通过定义企业生产经营过程中所涉及的关键资源之间的逻辑关系和资源的具体属性，从而描述企业制造资源信息模型的方法和技术，它通过定义资源实体及其相互关系来描述资源结构和资源构成[6]。下面利用面向对象技术，依照IEC-622264标准中的资源定义方式。对中药制造企业的主要关键资源设备、人、物料进行建模，从而具体描述相应资源的属性，如资源类别、资源的性质和性能、资源的能力等。中药制造企业设备、人、物料的模型定义分别如图2、3、4所示。

在以上资源建模的过程中，本文利用弱数据结构对资源进行定义，利用系统ID作为资源唯一ID，资源特性可以根据实际要求进行增删改。根据这种资源定义方式，企业中的资源对象都能产生相应的弱数据结构键值对，若将每个资源的特性值的取值规则都进行指定，则通过底层企业资源数据接口所提供的方法，能实现资源特性的数据自动转化。

图2 中药制造企业人员模型

图3 中药制造企业设备模型

图4 中药制造企业物料模型

2.3 中药制造企业生产资源管理平台

要实现资源的有效管理及最大化利用，不仅要建立企业资源模型，描述企业资源结构，更重要的是要把所建立的各类资源模型与生产过程关联起来，支持企业业务过程的管理、执行、仿真、诊断和优化，即需要在资源和过程中间建立更加合理的关联关系和解耦关系。为此本文研究提出了企业资源管理平台，该平台由资源定义和系统运行两大部分组成。

资源定义部分按照规则定义企业生产运作所需的资源定义、能力定义、产品定义。资源定义部分处理流程示意图如图5所示。

图5 资源定义器

系统运行部分处理流程示意图见图6所示，该部分通过对象解析器将资源定义、能力定义、产品定义进行结构化处理，产生对象结构传递给对象管理器。对象管理器根据对象结构中的数据源定义进行数据加载，通过数据获取接口从数据源进行数据获取。对象管理器为系统中应用提供最新最全的企业资源对象数据，对象管理器通过对象初始化、定期刷新、接受反馈信息更新缓存对象。在应用层面存在计划处理模块、调度处理模块、响应处理模块常驻系统，快速处理从应用发出的计划、调度类任务。另外业务流程由业务管理器完成应用管理、业务流定义与业务流程控制。

图6 系统运行平台

该企业资源管理平台通过对外开放数据访问接口的方式，通过注册业务功能配置接口约定就可以取得工厂资源的信息数据。通过数据订阅的方式与特定应用建立数据契约，实现数据按需供给。它依托综合信息集成平台的集成服务，可以将数据与业务解耦，使所有的资源应用都可以在同一个数据源中进行操作。这样，一方面减少了冗余数据的传输和处理，另一方面提供了资源特性的关联变化。它是第一个尝试采用资源数据与业务系统解耦的架构实现。

3 结束语

中药制造企业是一个非常复杂的、动态变化的物流、信息流、能量流系统。因此，为了更好地理解企业的生产经过，理清企业资源结构、布局，控制企业的生产经营过程，实现企业集成和优化，提高企业资源利用率等，都对中药制造企业的资源建模和资源管理提出了迫切的需求。

本文在对中药制造企业资源管理现状分析的基础上，运用面向对象技术，对中药企业的关键生产资源进行了建模，并在此基础上，研究提出了中药制造企业资源管理平台，实现了中药制造资源模型与业务过程模型的解耦，该建模思想及解耦架构已在贵州某中药厂制造执行系统建立中进行了应用验证，取得了很好的应用的效果。

[1]H.S.Huang, Q.S.Xie. An Operation Mode of Manufacturing System for Traditional Chinese Medicine Based on Equipment Integration[C]//2010 second pacific-Asia conference on circuits, communications and system:P165-169.

[2]李谦.中药企业生产运营集成建模与优化研究[D].华南理工大学,2004.

[3]李萍,华贲.基于并行工程的中药制造企业业务过程建模[J].系统工程理论与实践,2006,1:48-52

[4]夏晴.制造企业资源建模技术与共享平台的研究[D].四川大学,2005.

[5]高琛颢,张洵,范玉顺.企业建模中资源模型与过程模型解耦问题研究[J].信息与控制,2004,4:394-398.

[6]李向宁,郝克刚.一种面向业务过程管理的企业资源模型[J].西北工业大学学报（自然科学版）2007,5:739-742.