摘要：为了提升用户满意度，缩短交货周期保证准时交货，宝山钢铁股份有限公司对需求管理与综合销售计划系统进行了改造。本文主要对需求管理与综合销售计划系统架构设计、技术特点以及主要功能进行介绍。应用实践表明，该系统有效支持了公司规模不断扩大形势下，多制造单元的产能平衡需求，对同行业提高客户满意度，提升企业竞争力具有积极的借鉴意义。
0 引言
随着经济全球化和国际钢铁市场竞争的加剧，我国钢铁企业所面临的外部经营环境已经发生了巨大的变化。尤其是面对韩日钢铁企业的夹击，我国钢铁企业承受着前所未有的竞争压力[1]。竞争压力主要表现在以下两个方面：一方面是用户需求的特点在发生着变化;另一方面是信息技术和管理理念的发展[2]。企业传统的经营模式和组织模式正受到巨大冲击。为了在这种新型的、多变的市场竞争中处于领先地位并成为全球最具竞争力的钢铁企业，宝山钢铁股份有限公司确立了新的企业战略，即：生产经营活动要从以生产为主转变为以经营为主，要以市场需求为出发点和立足点，在满足市场和用户的需求下，追求企业的价值最大化。根据这一要求，上海宝信软件股份有限公司于2004年开发了需求管理及综合销售计划(DSP)系统，系统于2005年2月应用，成为股份公司对外需求收集、预测分析，对内产销平衡、资源配置、接单审核的统一支持系统，为供需平衡和资源配置等管理提供了系统化、规范化的信息管理手段，在深化营销管理方面发挥了重要作用。随着宝钢股份的一体化发展以及企业的并购扩张，要求信息系统必须具备快速适应宝钢股份未来跨地域多组织的营销运作模式并适应业务的可持续发展能力。从2007年起，宝钢启动需求与综合销售计划系统的扩充改造工程，覆盖全部生产制造基地，并达到在各制造单元内部产能平衡的基础上，在公司内部制造单元之间的互供、外购等大物流平衡。
本文作者根据多年参与DSP系统的实施经验，从系统架构设计，核心系统功能设计与实现，以及整个系统集成的设计等多个方面对改造后宝钢DSP系统进行介绍。
1 解决方案构架
宝钢DSP系统覆盖从产品的需求管理、综合计划、生产计划、用户配置计划到动态资源管理等业务环节。
DSP系统的核心功能模块主要包括需求管理(CDM)、产能平衡(EMP)、资源管理及订单应答(DDF)。在整个企业信息化系统功能分担中，DSP系统主要与销售系统、各属地制造单元的制造管理系统以及面向客户的客户需求收集系统进行信息交互。
DSP整体解决方案架构如图1所示。
1.1 与外围系统的关系
DSP是宝钢信息化建设的一个重要系统，与外部系统存在很紧密的关系。CDM模块需要销售管理系统中的历史订单信息，EMP模块需要目前在生产的订单信息以及各个生产机组的产能、机组小时收得率等信息，而DDF模块需要对销售管理订单进行实时应答处理，而所有的客户资源信息都通过电子商务平台发布给客户。总体来说，DSP系统与外围系统集成的总体架构如图2所示。
1.2 系统设计思路
CDM模块是为企业内部营销管理部门提供预测和需求决策支持的工具。它能够基于历史订货信息对未来的需求做出预测。公司内不同部门皆可利用该工具对未来情况做出判断，而公司综合不同部门的预测结果得到最终的预测结果。同时该工具能够跟踪预测失误，并使失误所造成的后果降到最低。
EMP模块考虑机组产能、物料供给、产品工艺路径、安全库存、最大库存限制等因素，并基于需求管理模块确认的最终需求和现有订单及预合同及其它约束条件进行运算，以产生一个优化的综合计划(包含生产计划，资源计划，库存计划及收益计划)。在系统运算时，主要基于下列业务原则或目标来优化：
(1)最短的平均订单生产周期时间。
(2)最大程度及最及时来满足客户需求计划。
(3)按客户优先等级来满足客户需求。
(4)决定产品最合适的产线并减少交叉生产路径。
(5)在最大程度及最及时满足客户需求的前提下，降低在制品及成品库存量。
(6)最大总体效益(收益减成本)。EMP模块运行后将给出可供销售产品资源计划(ATP)。
DDF模块按照CDM模块产生的最终需求，根据产品及日期分配给最终客户、业务单位或在公司内部保留。分配规则必须依据商业要求和公司策略来事先定义。不同单位问的资源配置可以相互转移利用。资源管理直接与公司的销售管理系统集成，从而实现订单的实时应答，保证销售计划的正确执行。
2 核心功能设计
2.1 CDM
CDM模块一方面基于各制造单元历史订货实绩，针对不同产品业务特性做出需求预测;另一方面，随着需求向用户端延伸，提高需求管理与用户的协同，使得企业得到最真实且最佳的需求结果，有助于配置计划的良好执行 J。需求管理功能架构如图3所示。
需求预测模型是需求管理的核心，模型基于一定时间范围内的客户历史订单，以数学方法预测未来计划月客户在不同制造单元、大类、牌号、规格、特殊品种、产线、涂料种类、用途、标准方面的需求量[3]。该预测为客户、地区公司、产品室进行需求确认时提供参考。系统提供的需求预测方法有：
(1)普通预测。包括四种预测方法，系统提供针对每种方法的预测结果，并按照偏差计算方法，选择偏差最小的预测结果作为最终推荐的需求预测。四种预测方法包括线性回归算法、指数平滑算法、移动平均算法和加权移动平均算法。三种偏差计算方法包括绝对值平均偏差、绝对百分比平均偏差和方差计算方法。
(2)季节性预测。采用单一的预测方法，考虑到某些产品需求的季节性特点，系统采用同期数据作为预测样本预测未来需求结构、需求规模，不需要进行偏差计算。
2.2 EM P
EMP模块是为保证公司多制造基地整体效率及生产能力的最大化，根据CDM模块所确定的客户需求信息，针对各个制造基地的产能情况，对客户需求在总体平衡的基础上，首先完成对客户需求分制造基地生产的计划，以保证总体大品种资源平衡和总体物流平衡;然后分别根据各个制造基地目前实际订单的执行状况，考虑制造基地内机组产能、物料供给、产品工艺路径、安全库存、最大库存限制及其它约束条件来运算，以产生一个优化的制造基地综合计划(包含生产计划、资源计划、库存计划及收益计划)[4]。
EMP模块主要包括计划产品定义、互供外购料设定、基本参数设定、产能平衡运行管理、产能平衡模型、分析报表查询与下载等功能，其架构如图4所示。
计划产品是产能平衡的对象，按照品种、规格组(厚度组×宽度组)以及其他属性进行分类定义[4]。产能平衡模型是以计划产品以及计划产品相应的生产路径为基础构建的网络流模型。在计划期内，针对每个计划产品都将构建一个网络流模型，产能平衡模型的基本参数都将体现在计划产品的网络流上。不同计划产品的网络流模型通过这些计划产品共用的机组产能限制来关联，即所有计划产品同一天在某一个机组上的产能占用，不能超过该机组的日总产能。同时，网络流模型中的每一个节点，都必须满足物料平衡，即当天所有进入该节点的物料，必须等于当天所有从该节点出去的物料。
物料平衡和产能限制，构成了网络流模型的主要约束条件，在满足这两个基本约束条件的情况下，可以对网络流模型进行优化排产。系统运算的业务目标可以由人工根据实际情况进行调整，主要有以下一些目标需要满足：
(1)计划产品在所有机组上的产能占用尽可能接近机组的最大产能。
(2)所有需求的满足量最大，交期早的需求优先满足，交期相同的情况下，优先级高的需求先满足。
(3)所有需求尽量按交货期按时满足，在不能按时满足的情况下，考虑总延迟量最小。
(4)对设定的上游机组向下游各机组供料的比例的违反最小。
在考虑多种生产限制条件下(例如集批生产的约束、薄料比约束等)，系统通过构建线性规划的数据模型并运算形成各个计划产品的产出计划和各个机组的产能平衡计划等。
2.3 DDF
DDF模块是一个产品种类包含多制造单元多品种，业务范围覆盖公司营销管理职能部门以及全国各地营销网络的统一平台系统。系统包含五大功能。
(1)资源配置。根据接收到的资源计划、最终需求数据，按照一定的分配规则，将资源合理地配置到客户，形成销售预案。如果是共管的产品大类资源，则需要由产品室人工将其分配到各产品室，然后再由系统分配给各产品室的客户。
(2)配置管理。在系统自动分配资源的基础上，产品室可以根据实际情况，对客户配置进行调整;同时，为适应产品室不同的业务要求，部分产品大类不仅要在制造单元、大类层次上管理配置，还要实现在制造单元、大类、特殊属性/产线层次上的人工管理。
(3)订单应答。模块接收销售系统的订单，资源管理引擎根据订单的要求以及客户的资源配置情况，按照设定的订单应答原则进行应答，对于满足要求的订单给出资源承诺日期、承诺量，并实际扣除资源配置量。
(4)资源执行评估。将资源配置情况以及订货实际情况进行对比分析，通过各种相关的报表以及KPI(关键业绩指标)考核展示。
(5)销售收入测算。根据每个月的产品销售价格和资源配置量进行销售收入的自动测算和人工平衡。
3 系统实现
整个系统采用多层架构体系，用户通过浏览器访问系统。系统实现架构如图5所示。
其系统体系架构分为四个层次：
(1)基础服务层。指为系统运行提供基础运行条件的硬件资源和操作系统。
(2)数据服务层。为各业务应用模块提供基础的数据服务，主要负责对所有应用数据的处理，运行SQL语句和存储过程等。目前使用企业级大型数据库软件Oracle 9i作为数据库软件。
(3)应用服务层。完成CDM/DDF/EMP各种业务模块的业务逻辑处理，实现对后台数据库的访问，并将处理结果返回到客户端。采用Java中间件软件BEA WebLogic完成基础的应用服务发布;使用WebMethods应用集成软件完成各业务模块间的数据交换;同时采用专用的模型运算软件ILOG完成EMP模块的模型运算功能。
(4)展现层。存放应用程序表示逻辑的部分，接收用户输入，并向应用服务器发送请求，显示处理结果。目前采用Portal及APAChe软件为各业务系统提供界面展现功能。客户端则通过标准浏览器软件(如：IE)访问应用系统。
目前，各个产品室、地区公司、海外公司通过CDM模块收集客户的原始需求信息并审核形成最终的客户需求预测;公司合同室、各制造单元制造部承担EMP模块的运行维护，并最终发布每个月的产品资源计划;各产品室对审核DDF模块分配的ATP进行人工调整后审核发布并进行动态维护。
通过优化计划产品定义，使计划产品个数控制在合理范围内，整个产能模型的运行时间在2 h以内，达到既保证资源结果精度，又提高产能模型效率的目标。通过交互式的产能模型参数调整和模型运行，宝钢股份宝钢分公司、宝日汽车板公司、上海梅山钢铁股份有限公司、宝钢股份不锈钢事业部2008年1—5月碳钢产品的系统资源量与各单元实际生产结果比对，差异均在3% 以内，达到模型运行结果精度设计指标。
各产品室和不锈钢品种部公布的客户资源及时准确地反馈到电子商务标准版等系统，客户可以方便地进行查询并指导订货。DSP系统实时对来自一体化销售系统的订单进行应答，自动校验客户资源配置并立即返回承诺的交货期，同时提供简便的客户配置动态调整功能。根据2008年1-5月碳钢产品订单应答情况按品种大类统计，资源与订单的匹配率达到90%以上。
4 结束语
经过多年的探索和建设，目前DSP系统已经在宝钢股份得到了成功应用，从单一的制造单元扩展到公司的所有制造单元，有效地支持该公司股份规模不断扩展形势下的多制造单元的产能平衡需求。然而，由于系统的建设和运行都是在市场环境良好，产品需求大于产能的情况下进行的优化和设计，因此在目前市场需求严重萎缩、产能过剩的情况下，DSP系统将需要以更加准确的市场预测以及效益最大化等更加合理的优化模型来一进行优化运行。另外，综合销售计划优化仅仅是个高层次的、跨度较长的优化平衡结果，在目前市场环境下，未来还需要扩展到生产计划优化排程，将长期计划与短期作业计划优化功能一体考虑，将是未来宝钢股份及钢铁企业信息化建设发展的方向。
参考文献
[1]陈文明，刘成宇，罗维勇，等.宝钢供应链管理中的需求管理系统[J].宝钢技术，2003(4)：20—23
[2]陈文明，苏东平，仇鸿平。宝钢需求管理系统的模型技术[J]。宝钢技术，2004增刊1:25-28
[3]苏冬平，陈文明，刘成宇，等.用多维数据库构建需求管理数据平台[J].宝钢技术，2005(2)：58-61.
[4] 陈文明，苏东平。宝钢供应链管理中的综合销售计划模型[J]。宝钢技术，2003(5):33-37
