离散型制造（共9篇）
离散型制造 篇1
物资管理, 是指企业在生产过程中对本企业所需物资的采购、使用、储备等行为进行的计划、组织和控制。物资管理的目的, 是通过对物资进行有效管理, 降低企业生产成本, 加速资金周转, 提高企业的经济效益, 提升企业的市场竞争力。
制造型企业可分为流程型、离散型和混合型。离散型企业又称加工装配型企业, 其制造过程不是连续的, 各阶段、各工序间存在明显的停顿和等待时间。
目前, 制造企业面临的市场竞争越来越激烈。中小制造企业由于受其资金规模、技术力量、设备条件等的制约, 很难开发出大批量生产并能占有市场的产品。因此, 为了生存, 中小企业必须快速响应多变的市场需求, 不得不承接任何可能的订单, 甚至是承接单个用户的个性化要求, 这样, 就形成了中小企业单件、小批量的离散型生产模式。离散型制造企业是一个典型的大量协作生产和具有广泛分销网络的行业。它的经营特点是产品品种规格多、每种产品的生产批量小、客户个性化要求高、不适合流水生产作业。因此, 面向订单的离散型制造企业的物资管理是各行业中最复杂、最困难和最具挑战性的, 需要从技术角度和管理角度结合起来分析。
一、离散型制造企业内部物资管理的重点和难点
由于离散型制造企业自身的行业特点, 其内部物资管理存在很多需要协调的问题, 这也是它管理中的重点和难点, 具体来说, 包括以下方面。
1. 为了满足不同用户的要求, 离散型制造企业必须不断调整其生产计划, 造成其生产计划多变、产品结构复杂、零部件多而且外协、外购、自制兼有。在这种情况下要想管理好内部物资, 离散型制造企业必须控制好进货提前量, 保证既不耽误生产之需, 又不造成库存积压, 形成一个最合理的库存资金占用。
2. 客户不仅要求低价、优质的产品, 而且对交货期要求越来越短, 还要求离散型制造企业必须对客户需求作出迅速响应, 并在最短的时间内向客户交付高质量的产品, 这就对企业的物资采购提出了要求, 要求采购必须快捷、准确。
3. 由于市场竞争的激烈, 企业不得不承接任何可能的订单, 这使企业产品的种类变化多、非标准产品多、加工工序复杂、加工周期长, 企业所需生产物资的品种和规格多, 造成了物资管理的复杂性。
4. 按订单组织生产的企业, 由于很难预测订单在什么时候到来, 而且产品设计和工艺过程经常改变, 必须加强产品变更管理和订单管理。
5. 产品的工序之间要求一定量的在制品储存, 在制品的有效管理是很突出的问题, 原材料、半成品、产成品、废品频繁出入库, 成本计算复杂, 需要根据成本对象并随着生产过程进行成本的归集和分配。
6. 对于制造业企业来说, 采购成本占其整个产品成本的比重很大, 原材料的质量对产品的质量影响很大, 必须加强对供应商的管理, 经常评价供应商的供货情况, 帮助供应商进行质量改进。
7. 企业信息分散在各个部门, 难以共享, 而且大量重复, 很难实现对生产制造、购销存业务及企业资金、成本信息和各种计划执行情况的及时查询, 无法对企业决策提供有效地支持。
二、离散型制造企业物资管理的主要程序
离散型制造企业物资管理的主要程序有:物资分类, 建立供方体系, 制定采购计划, 物资采购, 物资数据管理, 物资仓储管理。
1. 物资分类。由于离散型制造企业多品种、单件、小批量、面向订单的生产模式, 造成了其所需物料也是品种多、批量小的特点。中小企业一般周转资金不充分, 不可能大量库存物资。企业为了快速响应市场和用户的需求, 要求物资采购必须及时准确。因此, 有必要对企业所用物资进行分类, 以便合理安排库存量和采购周期。
对企业的库存而言, 一般情况下, 占品种约20%的物料其总值大约占全部物料总值的80%, 而占品种约80%的物料, 其总值大约只占全部物料总值的20%。因此, 抓住“重要的少数”, 是降低库存和改善物资管理的关键, 在库存管理上只要对这重要的20%的物料进行重点管理就可以解决80%的库存问题, 如果企业先对物料采用ABC分类法进行必要的分类, 将使库存管理更加有的放矢, 在实际工作中能取得事半功倍的效果。ABC分类法的主要依据为:物资年消耗数量及占用金额, 物料的市场稀缺程度, 库存短缺造成的损失, 提前期的长度及变化, 失窃危险性, 存储期限的要求。根据这些因素, A类为企业不经常用到的物资, B类为企业用得较多的物资, C类为企业经常大量使用的物资。对于分类后的物料, 采用不同的管理控制方法, 可以以表1提供的标准来进行。
2. 建立良好的供方体系。建立良好的供方体系, 可以大幅降低企业的物资库存量, 甚至使有的品种达到零库存, 进而减少库存物资的积压资金, 降低库存管理成本。零库存, 是指物料 (包括原材料、半成品和产成品等) 在采购、生产、销售等一个或几个经营环节中不以仓库存储的形式存在, 而均是处于周转的状态。它并不是指以仓库储存形式的某种或某些物品的储存数量真正为零, 而是通过实施特定的库存控制策略, 实现库存量的最小化。具体来说, 对ABC这3类物资, 可以分别按不同的程序确定合格供方名单。
(1) A类物资。对这类物资, 供方物资产品需经过质量检验并进行小批试用后由企业负责采购的部门提出, 企业各相关部门对供方产品的质量保证能力、售后服务能力等进行评价, 得出评价结论, 能够满足企业质量要求的纳入企业合格供方名单。
(2) B类物资。对这类物资, 企业物资采购部门对供方的检验机构及检测手段及实物质量进行评价, 得出评价结论。合格的供方, 纳入企业合格供方名单。
(3) C类物资。对这类物资, 对于为企业长期 (半年及以上) 供货的供应方, 企业物资采购部门应对其产品质量进行评价, 合格的纳入合格供方名单。
原则上, 企业同一类物资的合格供方不得少于两个。对于供货质量下降, 或在其他方面不能满足企业要求又不重视改进的合格供方, 企业要及时取消其合格供方资格。
3. 物资采购计划。物资采购计划, 是企业组织生产供应的前提。它对企业物资供应部门合理使用流动资金, 加速资金周转有着直接的影响。物资计划是企业进行订货采购工作和组织企业内部物资供应工作的依据。目前, 综合物资、生产、财务等各部门的信息进行物资计划编制, 由物资部门监督计划落实的物资计划管理模式已经被越来越多的企业所采用。它包括以下两个方面。
(1) 根据生产计划编制采购计划。主要是:生产部门下达1月或1季度生产所需物资材料计划, 采购部门将此物资材料计划汇总调整, 形成批量采购计划。
(2) 临时生产物料和机动物料消耗计划。主要是:各用料部门自行申请的生产物料及机动物料消耗计划, 每周报送物资供应部门, 供应部门结合仓库库存汇总平衡后编制周采购计划。
4.物资采购。加强物资采购管理, 就是要对物资消耗资金进行有效控制。1
(1) 在实际采购工作中, 要做好市场调查, 经常注意各类物资的变化情况, 加强市场预测, 及时反馈供求信息, 随时掌握企业物资购进、耗用动态, 做好经济分析, 有效地控制企业的储备资金占用。物资采购的原则是货比三家, 比质比价。物资采购的供货方应在企业“合格供方名单”中挑选。
(2) 物资采购必须按照批准的物资采购计划和计划进度要求进行, 对非经批准采购的物资不得办理入库手续, 所造成的损失, 由采购员负责。
(3) 物资采购的方式有招标采购、指定采购、协议采购3种。招标采购又可分为公开招标、比质比价招标等形式。公开招标指企业组成的招标小组当面听取供方承诺并经集体讨论确定供方的采购形式。比质比价招标指通过传真、电话等形式收集供方承诺, 通过商谈比较后确定供方的采购形式。指定采购, 是指用户指定的供方或必须在指定供方采购物资的采购形式。协议采购, 是指企业有长期供货协议且一次性采购不超过1万元的, 采购部门按供货协议直接从有长期供货协议的供方采购物资的采购形式。在这种采购形式下, 企业采购部门应经常了解市场行情保证有长期供货协议的单位在同等质量条件下能够按市场较低价格供货。
5. 物资数据管理。离散型制造企业所需物料品种多、批量小的特点, 给企业的物资数据管理造成很大的困难。针对这一问题, 借助于计算机MIS管理系统可以有效地管理物资数据信息, 并准确及时地提供给所需部门和人员。具体来说, MIS系统主要有下列功能。
(1) 提供正确的库存信息。包括原材料、外协件、半成品和成品库存信息。
(2) 提供准确无误的在制品信息, 强调加工过程的控制, 精确到每一道工序。
(3) 能够查询返修、退回产品的详细信息 (考虑逆向物流) 。
(4) 仓库管理员以及每一级管理领导都能够在计算机上方便地查询物料信息, 并且所查到的数据是一致的。
6. 物资仓储管理。企业入库物资要按照不同的规格型号、材质、性能要求, 分区、分类分别贮存。入库物资应标识明显, 对号入位, 按4号定位 (即区号、架号、层号和位号) , 55码放 (即5件1垛) , 固定存放位置, 做到见账知货位, 账物相符。对物资储存量按ABC各类的要求进行检查, 并将检查结果定期向管理层上报, 预防超储现象的发生。若出现物资超储、积压现象, 企业内部能够代用的物资实行代用, 无法代用的物资可与供货商进行协商退货, 或与其他企业交换物资实现“双赢”, 最理想的状态是“零库存”。
另外, 物资仓库应严格做到防火、防盗、防爆、防霉变。库区周围严禁烟火, 库区内配备防火、防盗装置。产品贮存库房应空气流畅, 不潮湿。库房的地上应设置防潮隔层, 屋面不能漏水, 以防物资受潮变质。
综上, 本文中, 笔者介绍了一种用计算机管理系统和传统管理制度相结合的企业物资管理体系, 该管理体系适应离散型制造企业的物资管理特点。通过建立适合离散型制造企业实际情况的物资管理系统, 提高了企业内部物资管理的效率, 减少了资金的占有率, 降低了人员管理的难度, 使企业物资管理更加科学化、信息化、系统化。经过实践证明, 企业的经济效益由此得到明显提高。
离散型制造 篇2
石煤机公司原属煤炭部，是一家集生产、研发、制造、销售为一体、实施多元化经营战略的大型装备制造企业，是国内最大的工程钻探设备、锚杆钻机、随车起重运输车、矿山井下辅助运输设备的生产基地，也是中国煤炭工业优秀企业、河北省明星企业、河北省诚信企业。2009年，被评为中国机械500强企业，公司综合实力在全国机械工业中排名第383，在行业内知名度很高。主要产品有掘进机、采煤机、掘进钻车、侧卸装岩机、锚杆钻机、工程钻机、石油钻机、钻机车、随车起重机、矿山井下辅助运输设备等，是典型的多品种、小批量离散制造企业。
一、石煤机公司实施ERP系统的背景
作为一家老国企，如何快速提高企业管理的现代化水平，是摆在大家面前的一个严峻课题。近年来，石煤机公司在管理的精细化方面下了很大功夫，完善管理制度，完善责任制考核体系，但苦于管理手段跟不上，各管理部门在管理上付出了太多的努力。为了大幅提高企业管理的手段，改进管理方式，真正实现精细化管理，经过充分调研选型，石煤机公司于2009年6月份开始实施ERP系统。
相对于流程制造行业，离散制造行业的ERP系统有其深刻的特点，实施难度更大。
从产品结构来说，离散制造的产品相对较为复杂，包含多个零部件。其产品结构，可以用“树”的概念进行描述——最终产品是由固定个数的零件或部件组成，零部件的关系非常明确。
从产品种类来说，一般的离散制造型企业都生产相关和不相关的较多品种和系列的产品。这就决定企业物料的多样性。
从加工过程看，离散制造型企业生产过程是由不同零部件加工子过程或并联或串连组成的复杂的过程，其过程中包含着更多的变化和不确定因素。从这个意义上来说，离散制造型企业的过程控制更为复杂和多变。
离散制造型的企业的产能不像连续型企业主要由硬件（设备产能能）决定，而主要以软件（加工要素的配置合理性）决定。同样规模和硬件设施的不同离散型企业因其管理水平的差异导致的结果可能有天壤之别，从这个意义上来说，离散制造型企业通过软件（此处为广义的软件，相对硬件设施而言）方面的改进来提升竞争力更具潜力。
如果说ERP对连续工业作用是辅助性的（因其加工流程的刚性，通过软件对其生产周期改进效果甚微），则对于离散制造型企业则是起到决定性的作用，虽然具体到某一个零件或部件加工工艺过程具有一定刚性，但多个零部件关连、组合、配套则决定了其柔性，因此整个过程是可以优化的，制造周期是可以有效缩短的。
从ERP的发展历程来看，从早期库存物料管理到MRP到MRP-II再到ERP，其应用大多集中在机电产品制造领域，只是近几年才应用于其他类型的制造业。ERP理论和ERP软件产品也是在对离散制造业的研究和实践中逐步发展、扩充和完善起来的，可以说离散制造业为ERP生长的原产地。但是，离散制造业实施ERP系统的难度人所共知，太多的企业为ERP付出了太多的代价。石煤机公司经过慎重考虑、充分调研，决心迎难而上，取得实施ERP系统的成功。
二、石煤机公司及其ERP系统概述
石煤机公司采用的是北京科希盟软件有限公司的ERP系统,该系统是面向供应链的、以物流管理为基础、生产计划管理为核心、以管理会计为统领，全方位覆盖企业产、供、销、人、财、物各项资源和各项生产经营活动全过程的信息管理系统。实施该ERP系统的目的是实现物流、信息流、资金流的统一。
科希盟ERP系统在中国煤机行业被广泛应用，石煤机公司在实施过程中注重ERP系统与企业实际的结合，对原ERP系统进行了160多项个性化改造，部分修改项已纳入科希盟ERP系统标准版。
石煤机公司的ERP系统涵盖了以下八大模块：
（1）基础数据管理系统：包括系统管理、物料清单及工艺管理。（2）物流管理系统：包括库存管理、采购管理、销售管理。（3）人力资源系统：包括人事管理、工资管理、绩效考核。（4）财务管理系统：包括存货核算、采购核算、销售核算、应收应付核算、固定资产管理、总帐与报表、财务分析、报价管理等。
（5）生产管理系统：包括主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、生产控制、智能排产系统、质量管理等。
（6）决策支持系统：包括企业综合效益分析、生产进度分析、运营状况分析、市场分析、财务分析等。
（7）售后服务系统：包括售后服务派人、信息反馈、费用归集等。
（8）办公自动化系统：包括收发文、邮件、事务交办、BBS等。
三、石煤机公司ERP系统深入应用的典型业务介绍
1、系统编码使企业的标准化水平上了一个大台阶。
石煤机公司ERP编码涉及物料编码、部门编码、员工编码、库房编码、工作中心编码、客商编码等，编码的重点是物料编码。石煤机公司的物料编码历时一个半月，共编码126726条，其中原辅材料28051条，半成品56922条，商品41753条。
公司科技中心、物资采购部、物资管理部对物料编码的规则进行了深入的探讨，使物料编码符合公司的实际需要。在编码时主要考虑了编码的简洁性和实用性，结合有意义编码和无意义编码的优点，在编码中适度体现了物料的特征和属性，在简洁和实用之间寻找一个相对的平衡点。
原辅材料根据物料属性分级编码，前三级为分类码，第四级为流水码，编码中不体现厂家等信息。自制件编码中第一、二级是产品的类别，第三级是产品的版本号，第四、五级是原图号中的一、二级部件序号，第六级是流水号。物料编码简洁、明快，降低了编码的难度。
这些部门对所有原辅材料、自制件的名称、型号、规格、图号、厂家等信息进行数轮的核对，严格按标准化的要求进行规范。这次物料编码是对公司标准化工作的检验，也大大提高了公司的标准化水平。
系统编码使各部门使用的各种信息统一了“语言”，信息的传递更加顺畅、快捷、明晰、准确，降低了大家的沟通成本。由于标准化的提高，也减少了设计采用的原辅材料种类，降低了采购难度，提高了材料利用率。
2、生产、采购计划的科学性、准确性上了一个大台阶。石煤机公司商品计划的来源有两种形式，一是合同商品，一是预投商品。由于合同签订的不确定性，为了提高交货及时率，公司的大部分产品都采用预投方式。
石煤机公司ERP系统提供了3种MRP计划运算方式：考虑在制和库存、不考虑在制和库存、考虑本令号预先投放的计划，也就是投入时可以选择利库和不利库两种方式。考虑在制和库存方式又提供了只运算本次投入产品和运算全部主生产计划中的产品两种方式，前一种方式和后一种方式在运算时间上相差十几倍，两种方式结合使用，既能提高转计划的速度，也能在适当的时候平衡整个系统的自制件需求。
ERP系统根据总需求、库存、在制（在途）数量、工作中心能力等数据自动计算出自制件计划（工单）、请购单。工单计划细化到工序。系统的排产有倒排和正排两种方式。智能排产系统是生产计划系统中的一个亮点。该系统在总结现有排产与调度成功经验的基础上，吸收国际上先进的生产管理模式，并与企业生产实际相结合，提出推、拉结合、全局优化与局部优化结合、动态与静态优化调度结合、预测与反馈结合的分层智能计划与调度管理模式。该系统将MPS主生产计划管理、MRP倒排计划、正（顺）排计划、能力计划等相结合，综合市场需要、生产能力、供料情况、在制状态、生产效率、批量等情况生成周排产计划和可执行日计划，回答了当前最佳作业计划和客户的合理交货期，并辅助企业按周计划进行考核。
石煤机公司通过应用智能排产系统实现了生产过程的优化排产与调度，合理安排资源，有效控制物流，缩短制造周期，提高交货及时率，极大地提高了公司的生产组织效率。
ERP系统支持生产计划和采购计划的变更，包括计划需求时间的变更、计划的取消、工单的关闭。
3、技术资料、生产过程管理水平上了一个大台阶。石煤机公司在实施ERP以前在技术资料的管理上就有比较好的基础，管理比较规范。但由于没有物料编码作为唯一的标识，技术资料中图号、名称、型号、规格、备注信息的写法存在较大的随意性，给计划、生产、采购管理带来较大的困扰，甚至造成计划、生产、采购错误的情况。实施ERP以后，技术资料在物料信息中都作了规范的描述，技术资料的规范性、准确性、完整性大大提高。
以前石煤机公司安排生产凭经验，生产调度靠账本，生产过程管理粗放，生产效率低。在实施ERP过程中，公司生产部根据最近三年各车间、分厂完成的工时情况核定了各工作中心的能力，科技中心对偏差较大的工时定额陆续进行了调整，使工时、能力数据与实际更加贴近。这样ERP系统排出的生产计划就比较切合实际。如果企业的生产能力不能满足交货期的要求，可在系统中安排委外，然后重排计划，直到满足交货期为止。ERP系统比较精确的排产计划使生产管理人员对生产进度更加心中有数。
石煤机公司对生产系统的汇报作了严格的规定，工序完工必须当天汇报，上道工序汇报后，下道工序必须在24小时内进行接受。系统对整个公司的制造资源进行优化配置，找出并缓解了企业生产瓶颈，减少了等待时间，加快了零部件的流转速度，提高了生产组织效率，使车间在产金额下降860万元。
生产进度在系统中都有及时的反映，生产部调度人员打开系统就可以轻松地了解全厂的生产进度，再也不用像以前一样夹着厚厚的账本满厂转了。以前生产部的调度有5个人，现在只有2个人，管得比以前还到位。
4、采购、库存、销售管理水平上了一个大台阶。
石煤机公司以前采购员、库管员都登记手工账。采购员填写的票据有“材料交接、检验通知单”、“入库票”、“价格申报单”，要登记采购台账。库管员要登记“到货台账”、“材料明细账”，“材料交接、检验通知单”、“入库票”、“领料单”都要逐笔记账，材料会计逐笔审核。各种票、账繁多，重复劳动量巨大。
实施ERP以后，计划、采购、到货、检验、入库、发票、核算数据“一条龙”，信息高度集成、共享，相关部门人员从繁重的手工劳动中解脱了出来，可以把更多的精力放到更有价值的管理活动上。
石煤机公司在实施ERP之前就实行严格的比价管理，有了ERP系统更是如虎添翼，历次采购价格、最高、最低采购价格、价格曲线都可以方便的查询，为比价管理提高了充分的依据。
石煤机公司在实施ERP之前，标准件、部分橡胶件、部分五金件实行打包采购，也就是按施工号批量采购，整包入库、整包出库，以减少库房点数的工作量，包内物资少了厂家负责补齐。本来ERP系统不支持打包采购，大家积极想办法，在不改变BOM结构的前提下，将工单上需要打包采购的需求明细取消并合并为一个虚拟物料（一包物资），在ERP系统上实现了打包采购。这是一个ERP软件与企业实际相结合的典型案例。
以前库房的物资品种繁多，难免有账物不符的情况，因账上的库存数据错误造成配套缺件的情况时有发生，现在这种情况已基本消除。
实施ERP后，公司制定了原辅材料、半成品的安全库存，制定了采购批量、加工批量，为保证生产的正常进行、降低采购、加工成本，提高生产效率起到的重要的促进作用。制定了商品的订货点、订货批量，系统在库存商品数量低于订货点时自动生成预投计划，大大减少了商品计划投入的工作量。
在ERP系统中实现了代储点产品的管理。代储点产品是由石煤机公司设立的办事处管理或与客户签订代储协议由客户代为管理的产品。以前发往代储的产品开“销单”，发出以后就不再纳入库存管理，而由销售人员进行统计。实施ERP后，代储点作为公司的库房，发往代储点的产品开“调拨单”，正式销售时开“销单”，公司有关人员可以随时掌握代储点物资的库存情况，实现了代储物资的共享。这个功能也是软件公司根据石煤机公司的实际需要开发的。
在ERP系统上实现了库龄分析。库存积压是大家非常头疼的问题，但是库房那么多物资，统计哪些物资积压了多长时间在以前是很难做到的。现在ERP系统可以统计任何时段积压物资的情况，对已到报废期的物资也能做出提示，为公司做好库存管理提供了重要依据。从ERP系统上线至今原辅材料库已利库230多万元。
石煤机公司在实施ERP系统时取消了毛坯库。以前毛坯车间制造的毛坯，大部分都需要入毛坯库，即使实物不入毛坯库，也要在毛坯库办理出入库手续。毛坯车间只要入毛坯库就计算车间收入，毛坯库积压的情况很严重。为了加快毛坯的周转速度，抑制毛坯车间提前入库的倾向，在ERP系统中取消了毛坯库，而且规定毛坯只有加工车间接收了毛坯车间才能计算收入。
5、财务核算、财务管理水平上了一个大台阶。
以前财务核算特别是材料核算、成本核算工作量非常大。有4个材料会计进行材料核算工作，每个月要对几十本“材料明细账”进行审核、收票、记账。现在材料会计只有2人。以前成本会计每月要进行大量的数据归集、分配、计算，现在只要按几个按钮就可以把所有的产品成本算清楚。
由于ERP系统是业务、财务无缝链接的，因此进销存、应收、应付、成本、付款、报销等会计凭证都是自动生成的，大大减少了会计的工作量，而且在财务系统中可以方便的查询业务单据，业务系统对财务系统提供了更为直接的、全方位的支撑。ERP系统具有深入的财务分析功能，管理会计成为财务系统的灵魂。
以前由于材料入库单据量十分大，暂估材料不在“材料明细账”上进行正式登记，只进行辅助登记，不按暂估明细进行估价入库核算，而是进行总体估价，核算粗放，企业的库存、负债反映不准确。实施ERP后这一问题迎刃而解，暂估入库物资、开发票正式入库物资反映得清清楚楚，材料账、往来账也做到了真实、准确。
以前材料成本差异采用综合差异核算，也就是所有的材料汇总计算一个材料成本差异率，由于各种材料的实际差异率可能相差较大，这样计算的产品成本偏差可能也就比较大。实施ERP时，改为一个大类材料计算一个差异率，这样成本计算的准确性就大大提高了。
为了成本核算更加准确，在实施ERP时根据市场价格全面调整了原辅材料的计划价，根据最近三年各车间、分厂的小时费率调整了以前的小时费率，根据原辅材料市场价格和实际费率调整了铸造件的吨位成本，使原辅材料、自制件的计划价更加贴近实际成本。以前的成本核算采用定额成本加成本差异的核算方法，实际成本与定额成本之间的差异在所有入库产品和在产品之间分配，这种核算方法比较粗放，是“肉烂在锅里”，可是企业无法准确了解某产品的实际成本，给产品定价、产品利润分析、产品战略制定带来很大困难。在实施ERP时改为逐步结转法，产品成本随着工序的进展逐步卷积，制造费用在定额成本的基础上按工作中心的实际成本进行调整。这样计算的产品成本更加贴近实际成本。
公司的付款、报销审批也上了ERP系统。在进行付款审批时供应商的往来账情况显示得很清楚，为付款审批提供了明确的依据。公司以前有些往来账是“剪不断、理还乱”，实施ERP后往来账也变得非常准确、清楚。
6、售后服务管理水平上了一个大台阶。
北京科希盟软件公司根据石煤机公司的售后服务管理需要定制了售后服务管理系统。该系统实现了售后服务派人通知、售后服务信息反馈、售后服务领料、售后服务各种费用归集等功能。为产品使用情况分析、产品改进提供了一个数据平台。
四、石煤机公司实施ERP系统的效果
从ERP系统开始实施到现在一年多的时间里，ERP系统已经给石煤机公司带来明显的变化。广大干部、职工对ERP系统已经有了切身的体会，已经初步尝到了ERP带给大家的好处，都说“ERP是个好东西”，管理意识明显提高。
用相关因素合成法（PCP）计算经济效益如下：
1.第一因素S1：2009年6月底积压一年以上的物资1050万元，2010年6月底这部分库存已降至820万元，已利库230万元。
S1=Q1-Q0 =1050-820 =230万元
2.第二因素S2：2009年6月底车间在制金额2260万元，2010年6月底已降至1400万元，下降860万元。
S2=Q1-Q0 =2260-1400 =860万元
3.第二因素S3：与以前手工台账时相比，短缺件发生概率减少60%。实施ERP之前因短缺件无法按时配套造成的市场损失大约为650万元，现在该损失已减少60%，降至260万元。
S3=Q1-Q0 =650-260 =390万元
4.第二因素S4：在ERP实施之前一年当中计划员编制生产、采购计划的工作时间大约为938天，用ERP系统生成计划，该时间缩短为大约117天，一年节省工作时间大约821天。在ERP实施之前一年当中材料会计的工作时间大约为1056天，用ERP系统进行材料核算后该时间缩短为大约510天，一年节省工作时间大约546天。日工资按130元计算，可节省工资开支106730元。
S4=（Q1-Q0）*r =（(938+1056)-（117+510)）*130 =17.8万元
将单因素效益带入公式求得总的经济效益：
Ep=S1+S2+S3+S4 =230+860+390+17.8 =1497.8万元
离散型制造 篇3
上述排程方法不具备优化机制,对工作中心超负荷的情况必须进行人工调整,不能自动给出整体优化方案,大大降低了排程的可用性,尤其是当企业生产任务较多且设备资源紧张时,使用这种方法将很难得到实用、可行的排程方案,人工调整的难度和工作量也将大大增加。此外,使用这种方法进行排程时仅仅考虑了产品交货期,而未将制造流程中更多其他的绩效管理目标纳入考虑范围。
针对上述不足,学者们做了相应的研究并取得了一定的研究成果。一是在计划排程方法上,针对MRP系统的缺陷提出改进的思路和方法[1,2],或是提出一定条件下的计划排程模型[3,4]。二是在排程算法上,启发式算法[5]、控制理论方法[6]、神经网络[7]、遗传算法[8,11]、蚁群算法[9]、混合集合规划算法[10]等被广泛应用在解决具体排程问题上;三是针对某一行业提出解决方法,如文献[12]针对半导体行业提出了多目标动态排程模型;文献[13]针对食品加工行业提出多产品多阶段排程模型;文献[14]针对兵器工业提出动态排产计划模型;文献[15]提出了乳制品行业优化排程模型;文献[16]提出了烟草企业生产排程模型。
上述研究虽然取得了一定的成果,然而由于生产排程模型以及资源管理的复杂性,到目前为止还没有成熟而有效的解决方案。本文提出一种基于有限能力的离散型制造企业生产排程模型,该模型在计划编制和排程过程中,考虑了生产能力约束,可以自动得出优化的排程方案,弥补了ERP系统生产排程的不足,提高了企业生产排程的可行性和有效性。
1 问题描述及假设
制造企业按照生产过程的组织方式和技术分为流程型和离散型两种。离散型制造企业生产工艺过程是离散的,产品由多种零部件组成,生产过程经过多道工序,一般生产过程是可逆的。流程型制造企业生产工艺过程是连续的,产品是由不同原料混合而成的,期间可能有化学反应和形变,生产过程一般不能间断。这两种类型的制造企业在生产计划及排程上有很大的不同,本文主要针对离散型制造企业的生产排程问题进行研究。
对离散型制造企业来讲,企业在接到产品生产订单后,所面临的主要问题是如何在现有的生产资源条件下使得这些订单能够在最短的时间内完成。在制造过程中,每个订单需要经过多道工序,每道工序的加工需要在不同的机器上进行,不同订单中的工序有可能使用相同或不同的机器,对于同一个订单来讲,前后工序之间需要等待;对于同一台机器来讲,各道工序之间需要等待。
假如在这种问题陈述的生产系统中,有K个订单,每个订单有J道工序,这些工序需要经过N台机器进行加工才能完成。订单中的工序可能使用相同或不同的设备。本文的目的是建立一种生产排程优化模型,该模型的目标是在考虑有限能力的情况下给出生产排程方案,并使得订单的完成日期最小。为了便于建立模型,简化问题复杂度,本文提出如下假设。
1)一个订单中只包括一种产品;
2)产品的加工需要经过多道工序;
3)每道工序只能选择一台机器进行加工;
4)产品的工艺路线在生产排产前是已经知道的,并且在生产排产过程中是不变的;
5)一台机器一次加工一道工序;
6)工序之间需要等待;
7)每台机器都是单功能机器,即在每台机器上,只有完成某种产品的一道工序后,才能对另一种产品进行加工;
8)不考虑产品加工过程中的准备时间、传递时间等;
9)每台机器的初始状态均为空闲。
2 模型构建
为了方便理解以及能够建立一个可行的模型,现定义如下序号、变量参数。
1)序号
k,l:订单序号
i,j:工序序号
m,n:机器序号
2)变量参数
K:客户订单总数
Ik:订单k的工序总数
Oki:订单k的第i个工序
Pkim:工序在机器m上的加工时间
rkij:订单中的工序前序约束
Cki:Oki的完成时间
3)决策变量
Ski:工序Oki的开始时间
Xkim:机器处理约束
4)优化模型
(1)目标函数
(2)约束条件
关于模型的几点说明:
目标函数式(1)最小化订单的完工时间;
约束条件式(2)同一订单中的前序约束;
约束条件式(3)不同订单机器加工的顺序约束;
约束条件式(4)每个工序只能在一台机器加工;
约束条件式(5)各订单的开始时间不为负;
约束条件式(6)保证非负情况。
3 实例分析
3.1 模型求解
本文使用lingo软件来对上述模型进行求解,Lingo软件是一种专门用来求解线性规划、非线性规划以及整数最优化模型的软件。
在Lingo11.0中,实现的主要代码如下:
3.2 实例分析
为验证模型的有效性,本节给出一个具体实例。A公司是一家家具生产企业,其生产过程的组织方式属于离散型制造,假定该企业收到4份订单,这4份订单均需要在机器1-6上加工,订单在每台机器上的加工时间,如表1所示。
通过在lingo软件中运行,可得到如下排程结果,如表2所示。
上述排程结果中各机器的开始时间、结束时间通过与企业工厂日历的转换即可得到实际的工作时间。通过上述排程结果,我们可以看到优化的排程方案充分考虑了每台机器的负荷情况,并使订单的完工时间达到最小。与传统的ERP生产排程方法相比较,本文所提出的排程方法无疑具有更好的实用性和有效性。
限于篇幅,本例给出的订单、设备及工序较为简单,对于规模较大的排程问题,经过测试本模型也可以在较快时间内得到结果。
4 结论
离散型制造 篇4
一、教学内容、要求以及完成情况的再认识
《离散型随机变量的分布列》在近几年高考的推波助澜下愈发突显出其应用性和问题设计的新颖和创造性，如火如荼的新课改时时刻刻在提醒我们“思路决定出路”，们明确教学设计应是为了“学生的学而设计教”，不是为了“老师的教而设计学”。
1、学的重点应是离散型随机变量的分布列的含义与性质而非如何求概率
看过《离散型随机变量的分布列》的几个视频，大多采用“一个定义、三项注意、变式训练”的传授型数学概念教学模式，定义匆匆过，训练变式多，学生表示随机变量的分布列时错误不断。这些错误集中指向是某些事件的概率求错，从而导致分布列的表示错误，老师又纠错，学生还犯错。整堂课反映出的教学重点是求随机事件的概率。孰不知学生出错的根本原因是在思维的过程中没有有意识的将分布列问题转化为求互斥事件的概率。历经离散型随机变量的分布列的概念的教学过程并形成解题时将分布列问题转化为求互斥事件的概率的意识理应成为教学的重点。
2、数学概念的教学应是从创设概念的生长点的问题情境切入探究而不是抛给学生
“一个定义、三项注意、变式训练”的“抛式”数学概念教学模式，犹如过眼云烟，未建立在学生已有的认知基础上的数学概念的理解犹如空中楼阁，未建立在思维的最近发展区内进行的类比归纳的正迁移思维犹如断了翅膀的鸟，未历经数学概念的探究而进行的变式训练亦不过是模仿解题。“问题是数学的心脏”，数学活动是由“情景问题”驱动的，“问题解决”是其主要的活动形式，创设可以连续变式的正多面体的问题情境，提出从低纬度向高纬度发展的问题是历经数学概念再创造的好的开始。
引例1：某人抛一颗骰子，出现的点数有几种情况?如何表示?各种结果出现的概率分别是多少?
引例2：100件产品中有10件次品，任取其中的4件，出现次品的情况有几种?如何表示?各种结果出现的概率分别是多少?
引例3：扔一枚硬币，出现的结果有几种?能用数表示吗?如果可以，如何表示?各种结果出现的概率分别是多少?
以上三个问题，集中指向了先是随机变量取不同值时对应概率的表示，更加如何简洁的表示，而离散型随机变量的分布列也是概率的一种表示形式，古典概率就是离散型随机变量的分布列的知识生长点。这就是将数学概念的引入情境化、顺其自然、不强加于人，是要合乎学生的认知规律、不苛求与形式。
3、数学概念的含义和性质是剥洋葱皮式的探究而不是变式训练的强化
学生对数学概念的理解出现偏差，往往是学生站的认识问题的角度不合理、维度不全面，所以我借助于问题串、采用“剥洋葱皮”的方式从数学概念的外延出发探寻概念的内涵。问是深入思考的开始、是质疑探究的延续。
离散型随机变量的分布列的性质是概念的外延，而离散型随机变量的概率分布列的内涵是一个必然事件分解成有限个互斥事件的概率的另一种表示形式，更主要的是应在概念的生成中形成解决问题的思维方法。
问题1、通过以上简单的离散型随机变量的分布列，归纳出离散型随机变量的分布列具有哪些性质?(学生发现性质)
性质2的理解是本节课的一个难点，设置如下问题串：
问题2、性质2的含义是什么?
问题3、每一个分布列有多少个随机事件?
问题4、随机事件之间是什么关系?
问题5、这些随机事件构成的复杂事件又表示什么事件?
通过以上问题串的探究，就是要学生历经离散型随机变量分布列的本质的认识过程，从而形成求解离散型随机变量的分布列的方法和步骤：
①明确随机变量的含义、确定随机变量的取值
②判定随机事件的关系、计算随机事件的概率
③列表表示分布列、检验是否构成必然事件
这样设计的目的`是想避免学生在没有对数学概念和思想方法有基本了解的情况下就盲目进行大运动量的变式解题操练，导致教学缺乏必要的根基，是要培养学生数学用数学思维来解决问题。
在教学设计上要做整体的把握，应该从基本点出发，形成交汇点，进而达到制高点。教学的基本点就是“双基”：数学基础知识和基本技能。从双基出发，使得基础知识形成网络、基本技能形成规律。教学的交汇点就是数学活动，在数学活动中形成基本思想方法和基本活动经验。
制高点是什么?制高点是重点，是可以达到必要深度的部分，但又不仅仅是重点。重点只是数学的结果，不指向如何应对;而制高点致力于探寻问题解决的基本思路，形成解决问题的方法和规律。站在制高点上进行教学设计，就是首先要准备贯彻什么样的教学理念、采用什么样的教学方法为支撑下的教学设计。所以我在教学设计时重视情境预设、更重视思维的发展历程，关注知识的内化、更关注形成知识的方法的理性建构。
数学思维的培养成长于每一节课堂、成败于每一点基础、影响于每一个细节，让每一节数学课堂都真正在有利于学生发展为本的道路上改革，牢牢把握这个制高点，成功就水到渠成了。
二、值得注意的地方
在教学过程中要充分发挥学生的主体地位。在课堂上，无论是新教师还是老教师，通常会把自己当做课堂上的主人而过多的会忽略学生的主体地位;或者学生会因为长时间的习惯于听老师来讲解而忘记自己是课堂的主人。在建立新知的过程中，教师力求引导、启发，让学生逐步应用所学的知识来分析问题、解决问题，以形成比较系统和完整的知识结构。每个问题在设计时，充分考虑了学生的具体情况，力争提问准确到位，便于学生思考和回答。使思考和提问持续在学生的最近发展区内，学生的思考有价值，对知识的理解和掌握在不断的思考和讨论中完善和加深。但由于时间的把握，以及对学生的放手程度上‘实施落实的可能还不到位，有待改进。
离散型制造 篇5
关键词：离散型车间,管理系统,设备能力管理
对于制造业来说,生产车间是企业生产组织的基本单位,是具有自治能力的逻辑或物理制造机构。生产车间是企业物料流、资金流、信息流的汇集点,是企业效益源头,因而成为企业管理与控制的重点[1,2]。然而,“工欲善其事,必先利其器”,设备是生产、提高企业经济效益的重要物资技术基础,设备能力管理工作是增强企业综合竞争力的重要物质保证。随着工业生产发展,设备在现代化生产中作用和影响日益扩大,设备能力管理在企业管理中也显得越来越重要[3,4]。
1 车间总体流程
离散型车间生产是一种离散性的生产过程,加工物料离散地按一定的工艺顺序运动,在运动中不断的改变形态和性能,最终大量的离散的零部件在装配车间组装成产品。在车间生产过程中,由于零部件众多,既要保证及时供料、保证产品的加工质量,同时又要有效的控制零部件的生产进度,保证装配车间产品装配的成套性,离散型车间管理的工作既繁重又复杂[5,6]。图1为某设备制造企业车间总体流程图。基本件科担任着车间管理的重任,其中重要的管理部分为设备能力管理。调度员不仅要根据自身经验以及图纸量,估算自家设备能力的使用情况与剩余情况,还要再根据加工件的难易程度,进行组织生产。这样的生产没有任何的数据依据,单凭调度员的自身经验进行组织生产,无法满足生产需求。毫无依据的生产组织模式,导致生产拖期,生产效率降低。
2 设备能力管理系统的设计原则
影响企业生产能力的因素有很多种,如产品的结构、品种、工艺加工方法,设备的数量和性能,工人的技术水平等等,虽然因素很多,然而从企业运营角度来说,设备方面的因素占重要比率,因此设备能力管理变得尤为重要[7]。为了进一步加强设备能力管理的水平,有力保障设备企业有效、方便的运作,该文针对某企业的业务与生产模式研究了设备能力管理信息系统。其设计原则如下:1)实时性:车间管理者可实时查询设备的使用情况,包括车间整体设备使用率、每天设备使用率等,实现以设备动态特性为基础的实时的、在线的设备能力管理信息系统,充分发挥设备的综合效能及资源的优化配置;2)适用性:系统针对企业的业务进行逻辑设计,按设备能力管理的工作模式进行结构设计,能够适应企业的实际生产方式,为企业提供一个合适的设备能力管理信息系统;3)独立性:系统有很多模块组成,任何模块可以根据需要连接或分离而不影响其他模块,性能扩充方便、易行,以充分满足企业内部变动和计算机发展的需要;4)方便性:系统功能齐全,人机界面友好,全中文的操作菜单,实现操作的简单性、方便性、实用性;5)完整性:保证资料信息的完整性、准确性与集成性[8]。
3 设备能力管理系统的体系结构
采用B/S模式网络体系,即以Web为中心,采用TCP/IP技术,以HTTP为传输协议,客户端通过浏览器访问Web以及与Web相连的后台数据源,如图2所示。
基于B/S的设备管理信息系统,采用目前流行的三层架构式,即将整个业务应用划分为:表现层(UI)、业务逻辑层(BLL)、数据访问层(DAL)。区分层次的目的即为了“高内聚,低耦合”的思想[9-10]。
表现层(UI):通俗讲就是展现给用户的界面,即用户在使用一个系统的时候的所见所得;
业务逻辑层(BLL):针对具体问题的操作,也可以说是对数据层的操作,对数据业务逻辑处理;
数据访问层(DAL):该层所做事务直接操作数据库,针对数据的增加、删除、修改、查询。
4 设备能力管理系统的功能模块
设备能力管理系统由几个功能模块组成,将设备能力管理的各个方面集成为一个规范化的体系,使设备能力管理工作得到高效能的组织和实施。各主要模块的功能和内容如下。
4.1 设备维护模块
设备维护模块主要是对企业现有设备的基础数据进行管理,如设备型号、设备性能指标、设备加工能力、设备所属班次等,对以上信息进行增加、修改、删除,并能导出报表,如图3所示。此模块的功能即保证企业现有设备数据的完整性与准确性。
4.2 设备加工任务模块
该企业的车间是离散型且非标准生产的,因此由于各种原因,很可能每天的设备加工任务不能按时完成,所以当天的每台设备先生产前一天未完成的零件工序,在这基础上,按照设备每天的加工能力与剩余加工能力再安排当天设备的加工任务。设备加工任务模块主要是可查询每台设备每天哪一时刻加工哪个零件的哪道工序的加工计划,而该排产计划的数据源就是来自零件工序的定额、设备的加工能力、设备能力的使用情况与剩余情况,如图4所示。这样就能保证车间每天每台设备的使用率都是饱和的,大大提升的设备利用率,进而提高了企业的生产效率。
4.3 设备能力统计与查询模块
该模块包括统计与查询设备加工能力的使用率等功能,既可实时统计每天车间现有的所有设备的使用率,又能查询出每天每
台设备的设备加工能力的使用率,并形成直观的柱状图,导出报表,如图5所示。这些数据不仅能指导生产,更能为计划室的投产计划奠定坚实的数据基础。
4.4 用户角色与权限设置模块
用户角色设置模块包括修改现有用户的角色,增加新用户角色等功能。不同的角色应用不同的功能模块,即用户的权限不同。因此用户权限设置模块主要是分配功能模块,还有可能根据需要进行调整模块。通过这样的权限设置,有效的保护了数据库的完整性与安全性,同时保证了用户的方便性与实用性。
5 结束语
本文介绍的设备能力管理系统已应用于某企业的实际生产中,通过运行表明,本系统速度快、实用、安全有效,很大程度上提高了该企业的设备管理工作的水平,初步显示了设备能力管理系统对企业生产的巨大促进作用;此外,该系统实时性很强,能及时有效的指导企业进行生产。
参考文献
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面向离散制造业的制造执行系统 篇6
生产计划与生产过程的脱节一直是困扰生产管理人员的难题,它不仅直接影响工厂的生产效率,而且成为制约现代企业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈[1]。能有效解决此类问题的制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)是制造系统运筹技术、信息化技术与管理技术发展的核心,近年来MES在美日欧等工业发达国家推广非常迅速,其应用领域覆盖离散与流程制造行业:半导体、电子、机械、航空、汽车、食品、石油化工等,有资料对整个北美MES市场的调查分析:MES市场21世纪初将出现年增长率达35%~40%的幅度[2]。鉴于此,依据现代分布式网络环境中制造系统的特点,通过对MES问题的研究现状,从定义、功能和相关技术问题上进行回顾和评价,探讨存在的问题与发展趋势。
2 制造执行系统的描述
2.1 MES产生及定位分析
生产计划与生产过程之间的信息断层是MES产生的必然因素。在现代分布式制造环境下,上层计划管理层(如ERP,MRPⅡ)对计划的制定和执行受市场和实际的作业执行状态的影响越来越严重,市场中不确定性因素及客户需求的复杂多样导致产品的改型及订单的调整,而由于计划管理层无法得到及时准确的生产实际信息,无法把握生产现场的真实情况以及缺乏相应的监控系统而使得上层计划的制定越来越困难,准确性和可行性难以得到保证;同时控制层(如PCS)中操作人员和设备得不到切实可行的生产计划与生产指示,使得车间作业系统失去应有的作用,一方面造成在制品库存量过多或过少,另一方面设备过于空闲或繁忙,使得车间管理出现混乱,无法保证车间生产过程有序健康地进行。信息断层造成了企业生产经营信息在垂直方向的阻断,严重阻碍了企业内外计划管理层与控制层之间的集成,阻碍了企业间信息化的发展。
MES正是随着制造业生产形态的变革而迅速发展起来的面向生产执行层的生产管理技术与实时信息系统。1990年AMR(Advanced Manufacturing Research)首次定义MES为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”,如图1所示。
再经过MESA(Manufacturing Enterprise Solution Association)[3]、Norris P[4]、Chen F T等[5]从三个不同角度定义后,综合得出MES是面向执行的信息系统,它集成生产计划、调度、工艺管理、质量管理、设备维护、过程控制等相互独立的系统,实现这些系统之间的数据完全共享,完全解决信息孤岛状态下的数据重叠和数据矛盾的问题;同时,MES具备较强的车间跟踪监控能力,实时、准确的底层数据采集与信息反馈功能,智能化的基于车间实时动态环境的生产调度系统等,以此来收集生产过程中大量的实时数据,对实时事件进行实时处理的同时与计划层和生产控制层保持紧密的双向通信能力,从上下两层接收相应的数据并反馈处理结果和生产指令[6]。随着现代分布式制造环境的日趋成熟以及JIT、TOC等先进生产模式的提出,促使MES的发展与实现,即让数据信息从产品级取出,穿过操作控制级送达计划管理级,通过连续信息流来实现MES对整个生产过程进行优化管理,如图2所示。
2.2 MES的主要功能描述
随着MES的产生与发展,MES的功能模型也发生了相应变化。1992年,AMR提出了三层结构的企业集成模型,指出了MES所处的层次;1993年,AMR推出了MES集成系统模型[7],包括车间管理、工艺管理、质量管理和过程管理4个功能模型;1997年,MESA提出了包括11个功能的MES集成模型[8],强调MES是一个与其它系统相连的信息网络中心,在功能上可以根据行业和企业的不同需要与其它系统集成,为实施基于组件技术的可集成的MES提供了标准化的功能结构、技术框架和信息结构;1998年,AMR提出了制造业过程模型,即REPAC(Ready,Execution,Process,Analyze,Coordinate)模型。该模型描述了制造企业中完整的制造管理事务流程,不仅强调MES的核心作用,而且提出了经营管理、生产过程管理和过程控制的闭环结构[9];随着标准化MES研究的深入,出现了分布式面向对象的MES功能模型,MES能够通过基于知识的标准化规则向工作流、代理以及其他系统(SCM,ERP,Controls等)请求制造事件或下达生产指令,通过协同机制实现企业生产过程管理[10]。
随着现代分布式制造环境的日趋成熟以及JIT、TOC等先进生产模式的提出,MES所强调的实时信息响应功能日益重要,通过MES各个功能模块与外部各独立系统的集成,实现MES对整个生产过程进行优化管理,以适应企业在网络环境下信息敏捷响应的要求[11],如图3所示。
3 制造执行系统的国内外研究现状
针对国内外MES发展历史,总结一下对MES技术的研究主要有以下几类。
3.1 单一功能的MES
20世纪70年代,单一功能的MES是在未实施整体解决方案或信息系统以前引入的单功能的软件产品或个别系统,如设备状态监控系统、质量管理系统和包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统。如以微电子制造虚拟企业为背景的工具化MES系统X-CITTIC[12],该项技术只是在车间层集成了大量的实时处理技术,但车间层与计划层和控制层相互分离,只是实现计划层和控制层之间的信息及时传递,没有从根本上解决制造执行系统中的动态实时调度问题;由于国内对MES的研究起步较晚,目前主要停留在MES思想、内涵及体系结构方面的研究上[13,14],应用系统开发一般局限于MES单一功能,具有针对性强、实施周期短、资金投入少的特点,但在MES软件的商品化、成果的推广应用方面还需要做进一步的研究。
3.2 传统型MES(Traditional MES,T-MES)
20世纪80年代,底层的过程控制系统和上层的生产计划系统的发展产生了T-MES,其包括专用MES和集成化MES。专用MES是针对某个特定领域问题而开发的应用系统,包括维护车间生产监控的有限能力调度系统、过程监控和数据采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)。如Byoung Choi[15],J.Sieberg[16]等学者提出了应用于半导体的MESMS车间,强调调度和资源优化的AHEAD MES[17]。它们针对车间某些特定生产问题提供有限的功能和自成一体的相应软件系统,具有实施快、投入少等优点,但通用性和集成性差,难以随业务变化而重构。
集成MES系统是针对一个特定的环境而设计的行业MES应用系统。在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实施控制的集成。具有一定的客户化、可重构、可扩展和互操作的特性。Sheng-Luen Chung[18]等学者提出了集成化MES,如用于半导体制造企业的MES系统。它通过采用统一的逻辑数据库和产品及过程模型为特定车间环境提供了更多的应用功能,但仍缺少通用性和广泛的集成能力。
虽然传统的MES软件的研究和开发取得了明显的进展,但T-MES是针对特定的问题、特定的行业开发的,没有一定的技术规范指导,其它的行业基本无法借鉴;不能与企业中异构的数据库、操作系统实现互操作;不具备动态改变的能力,不能随着业务过程的变化进行功能配置,即T-MES大多存在通用性差、缺乏互操作性、重构能力差等方面的缺点,在软件的适应性、集成性、成熟度等方面还存在较大的问题。
3.3 可集成的MES系统(Integrated MES,I-MES)
为了解决T-MES的不足,可集成的MES逐渐成为人们研究的热点,自20世纪90年代起研究开发出大量的MES软件,如J.Barry[19]等学者提出用于虚拟企业的NI-IP-SMART。它应用面向对象技术和模块化应用组件技术,使系统具有便于客户化、可重构和可扩展等特性;S.Engin Kili[20]等学者采用Windows DNA技术实现了一个分布式的MES原型系统;国内曾对MES和ERP进行跟踪、研究并且提出管控一体化、人才物产供销等颇具中国特色的CIMS,如中国科学院沈阳自动化研究所的于海斌[21]等学者提出了可集成制造执行系统的体系结构、运行机制和开发方法,并对该系统的市场进行了分析与预测。目前国内运用在流程行业的两个相对成熟、有影响的国产MES产品是:和利时公司HOLLi AS-MES-流程行业生产管理系统和浙大中控的ESP-Suite-企业综合自动化整体解决方案。HOLLi AS-MES以生产过程信息为核心为企业决策系统提供直接的支持,丰富的可灵活配置的功能模块可以满足不同行业的应用要求;ESP-Suite企业综合自动化整体解决方案包括以综合信息集成软件平台、基于关系数据库和实时监控软件平台、基于实时数据库为核心的一系列应用软件,是由从硬件单机到DCS系统,从硬件系统到软件系统,由DCS层、ERP层到MES层的模式发展起来的。
I-MES较T-MES在系统可重构性、可扩展性和互操作性方面具有很大进步,但也出现了一些不足之处,如人机操作界面复杂,很难形象的反映生产车间的制造执行情况,在应用推广方面,还有待于向可视化的方向进行进一步的研究等。
3.4 MES-Ⅱ
在I-MES发展的基础上,将智能体融入MES后形成了智能型MES-Ⅱ,如MESNagesh Sukhi[22]等学者提出了智能第二代的MES解决方案,其核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和更完整的数据记录以获取更多的数据来更方便地进行生产管理和改善系统性能,并通过分布在设备中的智能来保证车间生产的自动化。
曾波[23]等学者提出利用MAS(Multi Agent Syetem)建立分布式的MES调度问题,杨建军[24]等学者提出面向敏捷制造的车间先进管理控制系统,这些研究所构建的MES系统中,虽然都提到了在分布式环境下对控制层的数据进行实时采集,但是没有进一步去研究,如何构建一体化的数据模型,来保证数据的一致性及实现数据的实时性。
周华[25]等学者基于Holor(全能体)构造MES,阐述了在车间多变环境下,如何保证制造系统的伸缩胜和敏捷性,乔兵[26]等学者在MES系统中的分布式动态作业车间调度采用了基于Agent的技术,杨帆[27]等提出一种基于Agent的分布式流程工业制造执行系统结构,虽然这种结构非常有利于分布式流程工业制造执行系统的管理和控制,具有较好的柔性和扩展性,但是Agent技术只是一种方法研究,而且Agent模型的建立没有一个统一的模式,离实用还有一定的距离。
罗国富等人提出基于组件的可重构MES[28],组件化软件结构可以完全实现软件的组装和软件功能的裁剪、重构,为在新型软件体系结构的架构上开发组件化的可重构的MES提供了广阔的前景,如周华[29]等提出了基于A-gent模型、Role模型和Character模型驱动的机遇代理的制造执行系统体系结构,以达到快速控制系统的目的,日本信息促进委员会和一些企业伙伴(如Sofix有限公司等)开发的Open-MES[30],采用面向对象框架方法及Java、CORBA技术,为那些想独立开发应用项目的组织提供一个易于理解的概念性的Open MES框架,但是这些体系结构只是一种原始模型,具体的技术问题还需进一步研究。
欧联盟资助的IMS和IST项目之一PABADIS[31](Plant Automation Based on Distributed Systems)提出面向大规模定制生产的MES,通过关注每个产品的整个开发过程,对产品实现更好的生产控制,具有柔性自动化、容错、可重构和真正面向产品的特点,这种MES综合应用软件Agent和网络技术,便于分布的资源提供者和消耗者通过合作获得尽可能好的生产计划。
同时还有虚拟企业的MES,如e-制造环境下基于虚拟生产线的MES及其自适应监控系统[32];Web使能的协同MES[33];分布制造执行系统[34]。计算机集成制造执行系统[35]乃至全能制造执行系统[36],但这些都是基于理论的研究,仍停留在思想、内涵及体系结构方面的研究上,在具体的实现技术上还需要进一步研究。
4 MES新的发展趋势
在分布式制造环境下,随着市场全球化趋势的加剧,制造环境越来越充满了不确定性,怎样将协作型的伙伴企业有效的组织起来优化供应链上的资源,以最低的成本、最快的速度生产最好的产品,最快的满足用户需求,以实现QR(Quick Response)、ECR(Effective Customer Response)的要求?MES的实时性与快速信息响应已成为MES的重要发展方向。
MES需要将车间的实时物料加工状态、实时设备状态、实时库存状态(生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、在制品的存放位置和状态、实际订单执行等涉及生产运行的数据)准确地传递给上层计划系统,便于制定相应的调度模型;MES需要提供给客户实时准确地订单状态信息,告诉客户订单已经进行到什么状态,并给出客户准确的订单完成时间等信息;MES还需要实时处理由于订单状态改变、设备故障、人员突发请求、物料短缺等原因造成的作业计划调整,后向底层控制系统发出生产指令控制及有关生产线运行的各种控制参数。
对于制造型企业来说,尤其需要一个具有快速响应功能的MES系统,要做到这一点,不仅企业的制造过程、数据模型、信息系统和通信基础设施必须无缝地连接且实时的运作,而且需要有快速的协调机制,保证企业内外的物料与其它资源的管理是在实时的牵引方式下进行而不是无限能力的推动过程。研究以实时装配过程为驱动源的制造执行系统,不仅可以实现子层(制造层、采购层等)计划控制信息对装配层零部件需求信息的快速响应,而且通过精确、可视化的过程状态跟踪和完整的底层工况数据获取来进行决策以实现生产管理的敏捷化。
5 结束语
离散型制造 篇7
关键词：离散制造业,车间制造执行,ERP,MES
0 引言
制造执行系统(manufacturing execution system,简称MES)是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)在90年代初提出的,旨在加强MRP计划的执行功能,把MRP计划同车间作业现场控制,通过执行系统联系起来。我国工业企业对MES层的认识相对落后,主要源于信息孤岛和缺损环链。国内最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。因此,加强对MES的研究和推广应用,探索MES的发展道路,对于提高我国企业的管理水平,增强制造业的竞争实力具有重要的意义[1]。离散制造业由于其产品特点和工艺流程的复杂性,ERP系统建设过程存在很大问题,本文通过设计和开发车间制造执行系统(MES)来弥补行业车间制造业ERP系统的先天不足。
1 制造执行(MES)方案设计
ERP系统的概念来源于制造企业,其优势在于订单拉动生产[2]。ERP系统仅仅实现了将任务(生产工单)下达到生产车间,但是对于任务的后续管理几乎空白,而在实际车间生产管理过程中,车间生产管理者会经常有这样的疑问:产品是否已具备装配条件?任务是否已分配?分配给了谁?物料目前在什么地方?谁转移走的?谁做的接收?设备加工能力是否足够?有多少任务在排队等待?操作者手上已分配了哪些任务?等等,这些问题在很大程度上困扰着生产管理者。为了解决车间的生产过程控制,通过不断实践和总结,形成如下离散制造业车间制造执行(以下简称MES)方案,从而实现对ERP生产管理功能有效的扩充、完善和延伸,并实现与ERP系统有效集成对接。
生产管理通常划分为两个层面:生产计划层和生产执行层。生产计划层主要包括:主生产计划(MDS)、能力需求计划(CRP)、物料需求计划(MRP)和生产工单等,这在ERP系统中已经有了很好的解决方案,本文所要讨论的主要是生产执行层面的系统建设。根据企业的生产管理特点,同时兼顾与ERP系统的集成性,生产执行层面应该具备以下主要功能:生产任务接收与反馈、任务派发和领取、完工汇报、半品库存、生产物流、委外加工及物资持出、点件包装、质量控制、成本统计、资源管理及统计分析等。系统总体架构图如图1所示。
1.1 任务接收及反馈
ERP产生生产任务之后,MES系统启动任务接收请求,分析判断生产任务是否需要下载,如果需要就将ERP系统的生产任务下载到MES系统。MES系统应提供两种任务下载方式:自动下载和手工下载,用户还可以设置选择采用逐条下载还是批量下载。对于ERP系统中增补和追加的临时任务还可以通过MES加载功能实现下载,从而保障上层ERP系统和车间底层MES系统的数据一致性。对于已经在MES系统中处于“完工”状态的任务可以自动进行任务状态的反馈,从而保证ERP系统生产任务的闭环管理。如图2所示。
1.2 任务派发及领取
通常ERP系统只是将生产任务发放到车间,但是具体在哪个设备上执行、具体的操作者是谁在ERP中不能指定。在MES系统中,需要进行生产任务的二次分配和调度,为生产任务分配具体的加工设备和操作者,同时形成详细的工序执行计划。MES系统的任务派发及领取流程如图3所示。
从图3可知,操作者可以划卡进入MES系统查看“我的任务列表”,执行任务领取。在任务派发过程中可以查看当前的设备任务排队状况,从而掌握设备生产能力,也可查看操作者任务队列,掌握操作者“繁忙程度”。因此,生产管理者可很好地进行车间生产任务的派发和详细生产计划的安排。
1.3 完工汇报
MES系统的完工汇报过程如图4所示。
从图4可知,任务派发到工作单元后,该任务的状态变为“执行状态”。该工作单元的操作者领取任务并执行加工活动,待完成工作后进行MES系统划卡报完工,同时MES系统启动完工反馈请求,将MES完工信息反馈到ERP系统。MES系统完工汇报时需要输入送料员、接料员、检查员等信息,以便后期进行物料的移动线索及质量追溯。同时,还要输入加工实动工时。如果该工作单元的操作者还有有协作者,MES系统会根据用户输入的分配比例自动分配每个操作者的个人完成工时。完工汇报之后任务的状态变化为“完工状态”。
1.4 半品库存
MES系统的半成品库存流程如图5所示。
待工件全部工序加工活动执行结束,经检验合格之后需要办理交库手续(对于直接转入装配现场的工件用户可选择是否办理虚拟交库手续)。从图5可知,MES系统将根据任务完工汇报信息自动形成工件入库队列,从而简化半品入库操作。通过规范半品库存的管理,可以实现对在制品物流过程的审计跟踪,同时也可以简化在制品的统计分析工作。
1.5 生产物流
车间生产物流将涉及三个方面的内容:材料领用、工件转移和完工交库。
MES系统的生产物流如图6所示。将根据ERP材料定额自动产生限额发料单(材料品种、规格、请发数量等),生产加工领用时在系统中登记材料实际发放数量,将限额发料数量与实际发放数量之间的差异作为生产管理的重点,管理者要分析差异构成、差异产生的原因、并找到后续改进措施。这个环节重点是要严格履行领料制度,严肃限额发料单管理,从而保证仓库账实相符。
工件转移是指从当前工序移动到下一工序的过程,可以是作业区内部的移动,也可以是作业区间的移动,通常作业区间的工件移动需要记录双方交接手续,记录工件移动时间、送料人、接料人等信息,以便后续追溯物流路径。车间经常发生工件找不到或者丢失现象,对工件移动的记录能够很好地克服这些问题,用户通过MES系统能够方便地查询物料当前所处的位置。
完工交库即将工件转入半品库存管理。
1.6 委外加工及物资持出
整体、零件和工序等所有委外业务需严格履行委外申请和审批手续。MES系统委外加工及物资持出情况如图7所示。在MES系统中记录申请委外的生产任务号、零件号、零件名称、委外数量、申请人和审批人等信息,并开立委外物资持出证明(出门证)。待委外活动结束,物资返还之后在MES系统中进行登记消帐,表明物资已返还,这样可以加强和控制物资流失。
1.7 点件包装
企业将产品交付给客户现场安装过程中经常发生丢件、漏件现象,企业信誉和形象受到很大影响,因此而发生的现场补制费用无法预计。而这种问题的产生,究其原因还是企业在产品点件包装过程中没有规范化的管理造成的。
MES系统点件包装如图8所示。从图8可知,MES能很好地解决这些问题,从ERP产品明细表(BOM)自动生成装箱单明细,在包装过程中根据实际装箱情况形成实际装箱明细,装箱结束之后用户从MES系统打印实际装箱明细,与工件一起封装在包装箱内,交付客户,并作为安装现场点件的依据。
1.8 质量控制
借助MES系统质量模块能够追踪工件的加工者及质量检查的报告者等信息,为质量事故的追踪和责任追溯提供良好的信息依据。要登记发生质量问题的生产任务号、工件编号、工件名称、废品数量、所在工作单元,是工费还是料费,废品工时是多少,等等,通过这些信息可以为以后进行质量成本分析提供很好的数据依据,分析质量造成的损失。
1.9 成本统计
通过MES系统进行生产直接材料的统计,还可进行生产工人个人完成工时的统计,依据这些统计信息进行材料成本和人工成本的归集,编制生产成本报表,提交财务。
1.10 资源管理(设备、人员、工具、量具、胎具等)
MES系统对设备、人员等资源进行统一定义和管理,为工作单元分配具体的生产设备,也可为工作单元分配具体的生产工人,从而建立起来工作单元、设备以及生产工人三者之间的对应关系,这样可以简化MES任务派发。MES系统还可以进行工具、量具、胎具等的管理。
1.11 统计分析及项目门户
MES系统将提供丰富多样的统计分析报表,可以按照不同的维度进行各种统计分析。例如常用的的统计分析报表应包括:产品成套性分析、工时统计分析(按产品、班组、个人等不同口径)、设备任务队列、设备利用率及待工情况等。
除了上述应该包括的统计分析报表之外,考虑到企业领导层都有登陆办公自动化(OA)的习惯,但是没有登陆ERP、CAPP、MES等系统的习惯,因此为了充分利用信息系统的信息共享优势,可以将生产信息统一提取到OA中进行展示,使OA成为进入企业信息平台的门户,从而实现ERP、MES等信息系统与OA的集成。在实际系统建设过程中可以考虑将销售合同、生产计划、生产备料信息、生产进度、生产质量等信息全部纳入统一界面进行展示,从而建立和实现生产项目门户管理,授权用户可以查询特定项目的设计、物供、生产、包装、发运全过程,授权的客户还可以登陆系统查看本单位项目执行进度。
2 结束语
本文描述了离散制造业MES系统建设应该具备的功能和基本需求,通过在管理信息与自动化信息之间建立起MES系统,可以有效实现生产现场、业务管理及领导决策三层信息的上下贯通与流程控制,实现管理信息与自动化信息的有效融合。但企业信息化系统建设是一个系统工程,不能片面地将MES系统建设独立于ERP之外。因此,在MES系统建设过程中,要充分考虑与ERP系统的集成性问题,充分共享信息,从而真正实现企业数字化管理。
参考文献
[1]黄永杰.制造执行管理系统(MES)的应用探析[J].价值工程,2011,21:163-164.
离散制造业质量管理系统研究 篇8
质量问题是企业重大的战略性问题, 它不仅关系到企业的生存和发展, 而且关系到资源的开发与利用。优良的质量能给企业带来兴旺和发展, 低劣的质量则可能导致企业彻底垮台, 因而研究企业的质量管理成为企业管理的重要课题之一。在现代离散制造行业的生产质量管理中, 越来越多的多品种小批量订单、高度的定制化生产使得信息的交换、数据的流转、单据的出入都更加复杂多变。基于计算机技术和信息管理技术的质量管理系统无疑成为离散制造企业进行生产管理的有力保障, 迅速及时的数据处理必定大幅度提高生产和管理的效率, 实现产品质量和企业价值的双赢。
本文将离散生产企业的质量管理作为研究对象, 以质量数据采集、质量判定管理、质量文件管理、质量统计分析、质量追溯管理为研究重点, 分析并总结质量管理业务需求, 并提出相应的质量管理系统功能模型。
1 离散制造业的特点及质量管理流程分析
1.1 离散制造业的特点
制造业按照产品制造工艺特点可分为连续制造和离散制造。连续制造面向流程工业, 生产工艺固定, 物料呈连续状态通过整个生产流程;而离散制造的产品往往由多个零部件经过一系列并不连续的工序装配而成, 一般包含零部件加工、零部件装配等过程, 产品的组成通常会有几种不同的类型, 相同的组成又有不同的工艺版本, 在实际生产过程中还可以选择不同的路径, 因而制造过程和物料跟踪都相当困难。离散制造业生产特点总结如下:
(1) 离散型生产。
产品由许多零部件构成, 各零部件的加工过程彼此独立, 生产流程不连续, 对控制的实时性要求不高, 但需要对物料进行及时跟踪。
(2) 多品种小批量生产。
激烈的市场竞争和新技术的不断发展应用使得多品种小批量成为目前制造产品的主流, 多品种小批量生产的特点是, 生产的产品品种较多、产品生产周期长, 每个品种的产量很少, 甚至只有一台或一小批, 这就要求生产具有柔性。
(3) 生产灵活多变。
组织生产方式分为面向订单生产、面向库存生产和面向订单装配, 带有通用件及标准件按预测库存生产。由于该类企业产品复杂、组成零部件数量众多、工艺技术复杂且常常变更、产品齐套性约束强、生产批量小, 所以这类企业通用件及标准件常依据预测按一定库存量生产。
(4) 企业管理手段及信息化应用水平相对较低。
管理落后, 主要以手工分散管理为主。大多数企业计算机应用只达到 CAX 设计层面, 财务管理、库存管理等单一专项管理系统的应用较多, 但是比较分散, 没有实现信息的共享。有少数企业实施了ERP、PDM 等系统, 但实施的效果大都不理想。
(5) 底层自动化水平低, 设备落后。
生产现场智能化检测及控制仪器应用较少, 主要是通过人手工控制, 缺乏有效的底层信息采集及反馈机制。且大部分都已经老化, 常常出现故障, 同时缺乏设备的科学管理与维护, 从而导致设备利用率低, 在制品数量较多, 成本增加。
1.2 离散制造业质量管理流程分析
离散制造型企业一般包含零部件加工、零部件装配等过程。从加工过程看, 离散制造型企业生产过程是由不同零部件加工子过程或并联或串连组成的复杂过程, 其中包含着更多的变化和不确定因素。各个阶段会产生大量与产品有关的质量信息, 缺少任一阶段的质量信息, 对产品的描述都是不完全的, 也是不准确的。离散制造业质量管理业务流程如图1。
车间的生产过程主要由调度员根据上面下达的生产计划负责总体安排工作。由调度员开出首道工序的工票, 交给操作工人, 操作工人根据工票上的指令号、图号、名称去领取工艺卡片、图纸和坯料进行加工。加工完成后先由操作人员自检, 经自检合格后再由检验员抽检10% (此百分比根据企业质检文件要求来决定) , 记录下合格数、完工日期等并签字。到下一工序开始工作时, 操作人员需让调度员再次开另一张工票, 然后进入加工检验阶段, 加工完成入库之前进行必要的检验, 以保证半成品、成品没有质量问题出现。
若最终检验出不合格产品, 则由1～2名检验员确认或经检验班长确认后, 填写废品通知单, 若出现稍大一点的问题, 则需经过车间领导的确认, 若出现重大质量问题, 则由分管质量的副厂长召集开质量分析会, 提出相应合适的防范措施。
在质量统计方面有专人负责, 主要是通过报表统计。工人开出不良品通知单, 经检验员检验确认这一产品是返工、返修还是报废, 若报废, 则开出废品通知单, 统计组则按票面统计工时成本、材料等各方面的损失情况。
2 离散制造业质量管理现状及问题分析
2.1 离散制造业质量管理现状
离散型制造企业的质量管理仍然以传统的检验把关为主, 辅之以简单的统计分析和数据处理。总体来讲, 包括以下几个方面:
(1) 质量信息采集。
质量信息是质量管理的记录和过程受控的重要凭证。在质量信息采集方面, 现在仍然以手工采集数据为主, 并使用纸质文件进行记录。
(2) 质量数据管理。
在质量数据管理方面, 各部门分散管理各自直接相关的质量记录, 使得质量信息不能共享, 形成信息孤岛。
(3) 质量过程控制。
一般企业都建立了比较完善的质量管理程序文件和过程规范, 并制定了相应的控制方法。但文件规定与实际操作“两张皮”的现象比较普通, 很多企业质量过程的流转仍然采用表单传递、人工流转的方式。
(4) 质量分析与决策。
由于很多企业车间仍然以手工方式处理质量数据, 缺乏统计技术和工具支持处理庞大的质量信息, 所以质量分析与决策在企业中很难开展, 只能进行简单的报表统计和汇总。
(5) 质量追溯。
很多企业对产品质量的跟踪随着产品的出厂而结束, 最多会做产品退货记录或者维修记录, 而对产品质量的形成原因包括原材料采购、零部件加工、产品装配过程则没有进一步追溯, 很难追查问题所在。
2.2 离散制造业质量管理存在的问题
(1) 文件与生产脱节。
文件规定与实际操作“两张皮”的现象十分常见, 很多企业质量过程的流转仍然采用表单传递、人工流转的方式, 信息传递缓慢、工作效率低, 而且产品故障信息的处理过程无法得到有效监控和追踪。
(2) 缺乏现代化的质量数据采集工具。
在我国很多制造型企业, 质量数据仍然采用手工记录的方式, 不但出错率较高, 也影响了实时性, 无法及时进行统计并发现存在的质量隐患。
(3) 信息分散。
产品质量信息分散不集中, 难以利用。在生产管理过程中, 很多的质量信息分散在各个部门中, 处于孤立的、局部的状态, 这样就会造成决策信息不对称, 无法为质量改进提供及时、准确的决策支持。
(4) 质量追溯困难。
很多企业由于管理水平的限制, 使得产品在经过生产和销售之后, 仍然处于“状态不明”的情况, 即:不知道哪一批零件安装在哪一批产品上。发现了产品缺陷之后, 也很难根据缺陷产品的生产过程数据和零部件组成情况查找到其它有缺陷的产品。
(5) 缺乏信息系统的集成。
目前, 我国离散制造业信息化的主要问题是引入了多个信息管理系统, 却没有将其进行集成, 各个信息系统独立工作, 信息不连续, 不但提高了日常维护成本, 更重要的是无法达到信息共享的目的, 无法真正实现信息化所带来的优越性。
3 离散制造业质量管理系统设计
3.1 质量管理系统总体需求
质量管理涉及的部门及业务职能范围大, 包括的质量数据种类繁多, 随着科学技术水平的提高及外部市场情况的发展变化, 企业产品结构和生产运营也不断调整变动, 相应地, 企业的质量管理必须对这种调整变动具有动态适应的能力。
在传统的企业质量管理中, 质量信息的处理和管理全部由人工完成, 质量数据的完备性和正确性以及质量信息的利用率都不高, 更谈不上为决策者提供决策支持, 这显然已难以适应现代企业管理的要求。
随着信息技术和先进制造技术的发展, 采用各种先进的现代科学技术和手段, 将产品生命周期中各阶段、各部分的质量因素、质量控制、质量保证作为一个有机的整体来研究, 将传统的以检验驱动, 转变为以用户驱动来保证产品质量, 将传统的注意制造过程中的质量控制转变为注意整个产品生命周期中各个环节的质量控制;将事后检验变为事前预防;确定质量目标和制定质量保证计划;在企业的内部和外部通过各种方式采集质量数据;处理质量数据并进行评价, 诊断产品和过程存在的问题及原因;将有关纠正措施和控制信息传递到相关部门和设备;进行质量优化, 为不同部门和层次的质量活动提供决策依据。
3.2 质量管理系统业务模型
根据以上对质量管理现状及其需求的分析, 提出了离散制造企业质量管理系统的业务模型:
首先, 质量管理系统根据质量检验计划从生产现场采集质量实绩数据;之后, 依据判定标准对检验结果进行判定, 对有质量问题的数据进行返修、改制等过程跟踪管理、划分责任, 并能够通过产品质量分析, 找出造成质量问题的原因, 为改进工艺或工艺规程提供参考依据。对于合格的产品, 最终打印质保书。具体分析, 每个过程还有各自的业务流程, 下面一一进行介绍。
(1) 质检计划管理。
质检计划的主要任务是制定从原材料采购到零部件生产与装配, 乃至整机检验出厂的全过程的质量检验范围、检验项目、检验方法、检验水平、检验手段和设备、检验人员配备以及检验费用配备等各项内容的规划。首先, 依据标准、设计文件、相关规范等编制质检计划, 通过审核后形成质检计划单, 没有通过审核的需进行修改。
(2) 质量数据采集。
在质量数据采集过程中, 数据采集项点一般置于生产现场关键工序处, 呈现出多点分布式的特点, 借助有意义的条码、无线射频识别等技术进行质量数据的定位、采集, 可实时、准确地获取生产现场的质量数据。首先接收质检计划, 然后确定待检零部件, 确定检验项目, 通过采集设备完成质量数据的采集, 审核采集结果, 结果正确后报出数据。
(3) 质量判定。
接收质量检验结果数据, 对检验结果进行判定。当发现质量异常后, 一部分零件报废直接进入废品库, 有时则需相关部门组织评审会议, 确定返工、返修还是报废。返工、返修零件重新上线, 报废品则进入废品库。判定合格的继续生产, 直至产品完成, 最后进行综合判定, 合格的出具质保书。
(4) 质量文件管理。
对质量管理过程中涉及的文件从编辑到作废进行全生命周期管理。
(5) 质量统计分析。
质量统计分析, 主要是对质量活动产生的质量情况进行统计, 分析质量数据反映的质量水平现状, 满足质量人员对质量不断改进的需求。根据生产数据接收和质量数据接收进行数据的查询, 再依据业务规则统计汇总数据, 最终形成统计分析报表或图表。
(6) 质量追溯。
产品质量追溯是从已经发生质量问题的产品出发, 分析和找出发生质量问题的根本原因, 追溯其它也存在缺陷的产品和零部件, 对产品进行及时维修或者召回, 对零部件则需要进行退货或者维修, 同时也可以追溯质量形成过程, 包括其相关的工艺、物料和责任人等。提高企业质量管理水平, 从而提高企业的形象。离散制造业质量追溯的流程如图3。
3.3 质量管理系统功能模型
根据离散制造企业对质量管理系统的需求分析和业务流程分析, 需建立具有如下6个管理模块的系统功能结构 (见图4) 。
(1) 基础数据管理模块主要负责对产品整个质量生命周期中的基础数据信息进行维护。质量标准管理负责录入及维护质量检验标准, 包括标准上下限、正负公差、检验部位、检验方式、试样数量等;检验项目管理负责录入及维护质量检验所对应的检验项目编号、名称、单位及其分类等;质量缺陷管理负责录入及维护质量问题的缺陷类别、缺陷编码及名称、责任单位、责任人、不合格品处置方法等。
(2) 质量数据采集模块负责对生产过程中的零部件、半成品、成品进行现场数据的自动或人工采集工作。通过接收质检计划功能接收质检计划, 明确待检试样、检验项目、检验数量、检验方式等信息;然后通过生成检验任务功能按照质检计划, 将其转化成检验任务, 以便对质量信息进行采集;再通过质量数据采集功能对试样, 按照检验计划, 进行现场数据的采集;最后通过采集结果审核功能审核采集到的数据是否有效, 确认后报出;此外, 还能进行质量数据查询, 对现场采集的质量数据进行实时查询。
(3) 质量判定管理模块负责对采集到的检验结果进行合格或不合格品的判定, 合格的可以编制并打印质保书;不合格的给出相应的返工返修或是报废的处理方式。包括检验结果接收、检验结果判定、判定结果审核、判定结果查询、质保书制作、不合格品处理等功能。
(4) 质量文件管理负责对产品质量全生命周期的相关文件进行管理。包括文件编辑、文件上传、文件发放、文件浏览/下载以及文件作废等功能。
(5) 质量统计分析模块负责统计功能包括统计报表和一些质量控制图, 从中可获取有关产品质量或生产加工过程的状态等信息, 从而发现产品与生产过程的质量问题, 最终达到改进产品的设计质量和加工工艺水平的目的。包括统计数据接收、接收数据查询、质量统计报表制作、质量分析图表制作等功能。
(6) 缺陷产品及零部件批次追溯能够依据有质量问题的产品及零部件批次信息, 对同一批次编号的质量信息进行正向和反向追溯;缺陷零件采购过程信息追溯能够依据缺陷零部件的批次信息, 对采购供应商的批次、质量问题、责任人等进行追溯;缺陷自制件加工过程信息追溯能够对自制的加工件, 可以按批次、工序等条件对加工过程的质量信息进行追溯;缺陷产品装配过程信息追溯能够对缺陷产品在装配过程中发现的质量问题进行追溯。
4 应用成果
本系统凭借详尽的需求分析、规范的业务流程、清晰的功能结构, 赢得多家离散制造企业的青睐, 至今已成功实施了多家企业, 取得了良好的运行效果。
以某电机生产公司为例, 随着市场的发展, 产品的生产由数量增长型向质量安全效益型转变, 面临国内外市场的冲击, 企业意识到要利用计算机技术和信息化手段改善生产管理模式, 提高生产和管理效率。通过实施质量管理系统, 企业不但实现了无纸化管理, 提高了数据查询及决策的效率, 保证了数字信息的准确性、快捷性, 更使得产品的加工生产有据可查, 真正做到产品全生命周期的质量跟踪, 以及对问题产品的溯源问责。有了质量保障, 产品就有了市场竞争力, 同时企业也实现了经济效益和社会价值的双丰收。
5 结语
本文以离散制造型企业为研究对象, 详细分析了行业特点和生产管理流程, 针对质量管理现状提出了问题所在, 并得出建立质量管理系统的必要性。在质量管理系统的设计规划部分, 首先进行系统的需求分析, 然后梳理了质量管理的业务流程, 最后设计出系统的功能结构。实践证明, 系统的实施有助于提高离散制造企业的生产水平和质量管理效率。
参考文献
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离散型制造 篇9
1 国外面向离散制造过程的 RFID 应用研究综述
1.1 宏观方面的研究
当前, 国外在对面向离散制造过程RFID应用的宏观理论研究上取得了一定的成果, 现就有关成果进行综述分析和归纳。
早在2005年Asif便构建了RFID分类框架, 将其分为自动识别、动态数据采集、跟踪定位及鉴定授权四个维度应用目的, 将RFID定位为员工与物件, 指出在离散制造中RFID可应用于生产制造过程、离散制造供应链管理过程及产品服务过程, 为日后有关研究提供了一定的理论框架基础。
2012年Makris等研究了RFID在离散制造业中应用于机器人随机混装线的部件识别问题, 指出该技术可根据到达的部件特征和焊接要操作机器人自动焊接, 提出普适制造参框架和基于智能对象的RFID管理框架体系, 为实现生产智能化提供了基础技术应用框架。
1.2 微观方面的研究
2011年Gwon等提出并构建了面向离散制造过程的基于RFID的物流管理信息系统, 实时监测和管理生产过程物料消耗和需求情况, 实现了经济合理的物料动态配送。
Huang等在2012年开发了基于RFID的实施监控系统, 增加了生产过程的透明化, 实现了物料流与信息流的同步, 并且针对当前离散制造企业基于条码车间控制系统的现状, 提出基于RFID决策支持系统, 以跟踪资源, 监控产出率和风险。
2 国内面向离散制造过程的 RFID 应用研究综述
2.1 宏观层面研究
当前, 我国对于RFID应用业进行了大量的理论分析研究, 2011年陈剑等RFID发展现状及问题进行了分析, 提出我国应实行以应用为龙头, 技术为核心, 产业为基础, 标准为保障的RFID技术发展战略方针, 指出从建立健全RFID保障体制和机制, 创新支持RFID发展和人才引进的政策, 理顺RFID投入和运行模式等方面推进我国RFID应用发展, 给我国RFID应用提供研究及实践的理论基础。
2011年曲仁秀等针对目前在离散制造过程中缺少有效的管控指标监控、生产管理决策软件与现场制造执行系统无法有效集成的现状, 为自动、实时、准确地获取离散制造过程中发生的各种信息, 提出基于无线射频识别RFID技术的离散制造过程其量指标监控研究问题, 构建了制品管理实时模型, 并根据模型给出了基于RFID技术的实时车间管理使能技术层次结构, 为车间管理提供了一种控制模式。
同年, 李文川等出了面向离散制造企业的RFID实施方法论框架, 从应用领域、应用层次、产品生命周期三个维度对离散制造企业的RFID应用需求进行了分析, 并且在此基础上以信息技术采纳理论为基础, 构建了包括RFID技术采纳决策和RFID系统实施两个阶段的RFID实施过程框架, 指出该系统的实施, 有效地提升了离散制造企业生产过程的无纸化、自动化、智能化水平。
2.2 微观层面研究
微观层面主要是对RFID应用的实践开发研究, 近年来, 随着科学技术的不断发展, 相关技术理论的不断完善, 我国在RFID技术实践应用方面取得了一定的进展, 相关综述如下。
2010年何伟等针对目前离散制造领域中RFID应用需求和存在的问题, 依托国家“863”计划课题, 重点研究了该领域RFID应用关键技术, 构建了生产线RFID监控调度管理系统, 实现了生产过程的信息化管理, 指出该系统已成功应用于几家服装企业, 显著提高了企业的生产效率、产品质量和管理信息化程度, 这对其他离散制造领域具有推广应用价值。
2012年王猛等针对当前离散制造车间生产过程控制的实时性、可靠性差的问题, 提出了一种基于射频识别技术的离散制造车间生产过程控制系统解决方案。开发了基于RFID的离散制造业生产过程控制系统, 经仿真实验平台验证表明:所设计的过程控制系统切实有效, 为实现离散制造车间的准时生产奠定了基础。
2013年张洋洋等利用RFID技术特点和串口通信技术, 设计了车间数据采集系统, 不仅可以实现数据采集的实时精准性, 同时为企业生产计划层提供了生产能力的准确值, 指出该系统实现了对车间的实时监控在制品统计、生产计划的科学安排, 大幅度提高了企业的生产效率。
3 结 语
笔者在对离散制造过程中的RFID技术应用研究成果进行整合的过程中, 发现虽然我国关于RFID技术的实践应用已存在很多案例, 但是整体的应用研究及实践应用仍存在一定局限性。因此, 对离散制造过程RFID技术应用进行梳理, 革新应用模式和方法是当前我国学术界及理论界面临的重大课题, 也是未来研究的一大趋势。
摘要：当前, 在经济及科技的推动下及生态意识不断提升的影响下, 制造企业原有的技术已远远不能满足日益增长的多样化及个性化市场需求。日益激烈的国内国外竞争, 使我国离散制造业面临着重大的技术革新转变。然而, 非接触自动识别技术 (RFID) 系统一起存储量大、强穿透性及识别进度高等优点, 受到离散制造业的青睐, 为制造业应对纷繁复杂的市场环境提供了新的视角与解决方法。基于此, 笔者通过对面向离散制造过程的RFID应用研究进行综述分析, 为后续相关研究奠定一定的理论基础, 同时给RFID在我国离散制造业中的进一步发展与应用推广提供一定的参考依据。
关键词：离散制造业,RFID,应用,综述
参考文献
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