离散型制造业

离散型制造业（精选9篇）

离散型制造业 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。

离散型制造业 篇2

“离散型随机变量”的教学反思与再设计

一、教学内容解析

概率是研究随机现象的数量规律的．认识随机现象就是指：知道这个随机现象中所有可能出现的结果，以及每一个结果出现的概率．而对于给定的随机现象，首先要描述所有可能出现的结果．在数学上处理时，一个常用的、也很自然的做法就是用数来表示结果，即把随机试验的结果数量化，使得每个结果对应一个数，这样就可以通过实数空间（定量的角度）来刻画随机现象，从而就可以利用数学工具，用数学分析的方法来研究所感兴趣的随机现象．简言之，随机变量是连接随机现象和实数空间的一座桥梁，它使得我们可以借助于有关实数的数学工具来研究随机现象的本质，从而可以建立起应用到不同领域的概率模型，这便是为什么要引入随机变量的缘由.随机变量在概率统计研究中起着极其重要的作用，随机变量是用来描述随机现象的结果的一类特殊的变量，随机变量能够反映随机现象的共性，有关随机变量的结论可以应用到具有不同背景的实际问题中．随机变量就是建立了一个从随机试验结果的集合到实数集合的映射，这与函数概念在本质上（一种对应关系）是一致的，随机试验结果的范围相当于函数的定义域，随机变量的取值范围相当于函数的值域．

离散型随机变量是最简单的随机变量，随机变量和离散型随机变量是上、下位概念的关系．本节课主要通过离散型随机变量展示用实数空间刻画随机现象的方法．本节课的重点是认识离散型随机变量的特征，了解其本质属性，体会引入随机变量的作用．

二、教学目标解析

1．在对具体实例的分析中，认识和体会随机变量对刻画随机现象的重要性和建立随机变量概念的必要性，并会恰当地定义随机变量来描述所感兴趣的随机现象，能叙述随机变量可能取的值及其所表示的随机试验的结果；

2．在列举的随机试验中，通过对随机变量取值类型的分辨，归纳和概括离散型随机变量的特征，形成离散型随机变量的概念，并会利用离散型随机变量刻画随机试验的结果；

3．在举例、观察、思考、发现中经历将随机试验结果数量化的过程，渗透将实际问题转化为数学问题的思想方法，进一步形成用随机观念观察和分析问题的意识．

三、教学问题诊断分析

本节课学生学习的难点是对引入随机变量目的与作用的认识，以及随机变量和普通变量的本质区别．随机变量这个概念其实早已存在于学生的意识之中，而且在不少场合都已不自觉的“实际使用”，只是没有明朗化．学生学习这一概念就是把这些“实际使用的”规则、程序、步骤等进一步加以明确．所以，教师的责任就是为学生建立随机变量这个概念修通渠道．可通过学生熟悉的掷骰子的随机试验让学生体会随机变量概念的发生，在师生举例中来体会随机变量概念的发展，特别是诸如抛掷一枚硬币等试验，其结果不具有数量性质，怎么让学生自然地想到用数来表示其试验结果，并且所用的数又尽量简单，便于研究．教学中需多举试验结果本身已具有数值意义的实例，来发挥正迁移作用．通过多举例让学生理解：一旦给出了随机变量，即把每个结果都用一个数表示后，认识随机现象就变成认识这个随机变量所有可能的取值和取每个值时的概率．

另外，随机变量和离散型随机变量是上、下位概念的关系，从学习的认知方式看，下位学习依靠的主要是同化，上位学习依靠的主要是顺应，上位学习一般采用的思维方法主要是概括和综合，它主要通过改造（归纳和综合）原有认知结构中的有关内容而建立新的认知结构．因此，从这一角度来分析，学生对随机变量概念的学习和真正理解比离散型随机变量的学习要困难一些．故在随机变量的教学中，要特别重视学生举例，让学生在充分的自主活动中体验数学化的过程，体验将随机试验结果数量化的过程，体会随机变量对刻画随机现象的重要性和研究随机现象的工具性作用，从而来把握随机变量的内核．

四、教学支持条件分析

学生在必修3概率一章中学习过的随机试验、随机事件、简单的概率模型和必修1中学习过的变量、函数、映射等知识是学习、领悟和“接纳”随机变量概念的重要知识基础，教学时应充分注意这一教学条件；另外，为更好地形成随机变量和离散型随机变量两个概念，教学中可借助媒体列举和展现丰富的实例和问题，以留给学生更多的时间思考和概括．

五、教学过程设计

（一）教学基本流程

（二）教学过程

1.理解随机变量概念

问题1：抛掷一枚骰子，可能出现的结果有哪些？概率分别是多少？ [设计意图] 以学生熟悉的随机试验为例，在复习旧知中孕育新知．

[师生活动] 画表一，指出试验结果分别有“1点的面朝上”、“2点的面朝上”、“3点的面朝上”、“4点的面朝上”、“5点的面朝上”、“6点的面朝上”，它们都是基本事件．为了研究这些事件，常常把它们分别与一个数字对应起来．比如，用数字1与“1点的面朝上”这个试验结果（样本点）对应，用数字2与“2点的面朝上”这个试验结果（样本点）对应，等等．师生共同填写数字，形成表二．

引导学生分析，像这样“用数字表示随机试验的结果”的量用X来表示，它可以取集合{1，2，3，4，5，6}的值，说明X是一个变量．

[设计意图] “用数字来表示随机试验的结果”实际上早已存在于学生的意识之中，而且在不少场合都已不自觉地“实际使用”，如射击比赛中会用“环数”去表示射击成绩，掷骰子时会用“点数”去表示掷出结果，抽奖时会先对奖券“编号”，随机抽取一部分学生时会用“学号”去代替等等，只是没有明朗化．因而，“用数字来表示随机试验的结果”可以通过教师有启发地提问，有意义地讲授进行，让学生觉得问题的提出，概念的发生、发展过程较为自然，能够从教师的讲授中感受数学是怎样一步步研究现实世界的．

问题2：在这里（指着表二），每一个试验结果用唯一确定的数字与它对应，这个对应关系是什么？

[设计意图]建立一个从试验结果的集合到实数集合的映射．让学生感悟：一旦给出了随机变量，即把每个结果都用一个数表示后，认识随机现象就变成认识这个随机变量所有可能的取值和取每一个值时的概率，从而感受把随机试验的结果数字化（成为实数）的必要性，体会引入随机变量的必要性．同时让学生感受概念的从无到有、自然形成的过程．

[师生活动] 启发诱导，引导学生发现在这里建立了一个从试验结果的集合到实数集合的映射．形成下表三：抛掷一枚骰子

让学生观察、思考：刚才，用数字表示试验结果的变量X，它根据什么在变化？让学生发现它的取值随试验结果的变化而变化，它的变化是有规律的，这是个特殊的变量，与随机试验的结果有关，在试验之前不知道会出现哪个值（即它的取值依赖于试验结果，因此取值具有随机性，即在试验之前不能肯定它的取值，一旦完成一次试验，它的取值随之确定）．同时，教师指出：在这个试验中，我们确定了一个对应关系（也即建立了一个试验结果到实数的映射）使得每一个试验结果（样本点）都用一个确定的数字表示（即所有可能取值是明确的）．在这个对应关系下，数字随着试验结果的变化而变化．像这种随着试验结果变化而变化的变量称为随机变量．随机变量常用字母表示．

问题3：随机变量这个概念与我们曾经学过的函数概念有类似的地方吗?

[设计意图]引导学生与曾经学过的函数概念比较，从而加深对随机变量概念的理解．

[师生活动]“类比”函数概念，领悟随机变量和函数概念在本质上都是一种对应关系，都是一种映射，随机变量把随机试验的结果映为实数，函数把实数映为实数，在这两种映射之间，试验结果的范围相当于函数的定义域，随机变量的取值范围相当于函数的值域．随机变量的取值范围我们称为随机变量的值域．如抛掷一枚骰子，随机变量的值域为；

引导学生利用随机变量表达一些事件，例如抛掷一枚骰子中，表示“1点的面朝上”； “3点的面朝上”可以用表示；表示“5点的面朝上”或“6点的面朝上”．

同时指出：通过映射把随机试验结果与实数进行对应，也就是，把随机试验的结果数量化，用随机变量表示随机试验的结果，这样“随机试验结果的集合到对应概率集合的映射”就可以用“随机变量的取值集合到对应概率集合的映射”来表示，即可把“对随机现象统计规律的研究具体转化为对随机变量概率分布的研究”．这样我们就可以借用有关实数的数学工具来研究随机现象的本质了．

接着，进一步指出：在学习《数学（必修3）》时我们曾经学习过概率、方差等概念，学过简单的概率模型，在今后的学习中，我们将利用随机变量描述和分析某些随机现象，进一步体会概率模型的作用及运用概率思想思考和解决一些实际问题．（体现章引言）

2．对随机变量的深刻认识(对对应思想——映射的体验)

问题4：你能再举些例子吗？（请学生列举随机试验，并将试验结果数量化，不必写出概率）

[设计意图] 让学生参与举例，体验将实际问题数学化（把实际问题数学化是学习数学极其重要的数学方法）和将随机试验结果数量化的过程.其意义在于两个方面:其一,学生通过寻找(寻找本身就是一个甄别随机与非随机的过程),选择自己感兴趣的随机现象,并学会用随机变量表示随机事件;其二,在将试验结果数量化的过程中体会随机变量在研究随机现象中的重要作用.同时进一步深刻理解随机变量的概念,领悟随机变量学习的重要性，进一步形成用随机观念观察和分析问题的意识．

[师生活动]教师关注学生的举例，关注其关键过程：随机试验中所有可能出现的结果有哪些？如何将试验的结果数量化？要求学生画表，体会映射的过程．教师给学生充分展示和交流所举例子的时间．同时，教师也参与举例（教材中有关于抽取产品、射击、浏览某网页等例子可以纳入进来），深刻体会将实际问题（随机现象）数学化（数字化）的过程，感受建立随机变量概念的重要意义．

对学生列举的试验结果没有数量标志的随机事件，诸如投掷一枚硬币的试验等，要引导学生分析比较，让学生体会对于同一个随机试验，可以用不同的随机变量来表示．但用哪两个数字来表示，主要是要尽量简单，合理，便于研究．如表四：抛掷一枚骰子

在学生举例中学习如何用随机变量去定义试验结果没有数量标志的随机事件（中间表示映射的一栏表格可以省略）．

问题5：任何随机试验的所有结果都可以用数字表示吗？同一个随机试验的结果，可以用不同的数字表示吗？

[设计意图]让学生领悟任何随机试验的所有结果都可以用数字来表示（试验结果不具有数量性质的可以通过赋值，将其数量化），同一个随机试验的结果，可以用不同的数字表示，表示的原则主要是有实际意义，简单合理，便于研究．

3．形成离散型随机变量概念

问题6：随机变量的取值都是整数吗？你能否举个（些）例子，而随机变量的取值不是整数呢？

[设计意图] 关注学生的举例，借学生举出的例子，引导分析数学化之后的随机变量取值的集合的特征（一个新概念产生之后，我们应该端详它一番），分辨随机变量的类型，即某些随机变量的取值是离散的，而有些不是,从而给出离散型随机变量的概念．如果学生列举的都是离散型随机变量，则教师可启发点拨，启发后引导学生再举例，或给出以下问题7：

问题7：请仿照刚才的例子，分析下列随机现象，随机变量可以取哪些值？你能够一个一个列出来吗?

（1）某公交车站每隔10分钟有1辆汽车到站，某人到达该车站的时刻是随机的,他等车的时间；

（2）检测一批灯泡（相同型号）的使用寿命．

[设计意图]通过与前面列举例子的比较，引导学生发现这两个试验结果中，表示随机事件的随机变量的取值是一个区间，其值无法一一列出，以此形成离散型随机变量的概念．同时明晰在随机现象中随机变量的取值类型是丰富多样的，这也是对随机变量概念（外延）的进一步认识．

问题8：如果我们仅仅关心“某人等车的时间多于5分钟或不多于5分钟”两种情况，那该怎样定义随机变量呢?

[设计意图] 在研究随机现象时，为研究方便，有时需要根据所关心的问题恰当地定义随机变量．让学生明白恰当定义随机变量给我们研究问题带来方便．问（2）让学生选择自己关心的问题来恰当定义随机变量．

[师生活动]通过分析，让学生明白，在研究随机现象时，有时需要根据所关心的问题恰当地定义随机变量．

4．练习反馈（见教科书第45页）

下列随机试验的结果能否用离散型随机变量表示？若能，请写出各随机变量可能的取值并说明这些值所表示的随机试验的结果．

（1）抛掷两枚骰子,所得点数之和；

（2）某足球队在5次点球中射进的球数；

（3）任意抽取一瓶某种标有2500ml的饮料,其实际量与规定量之差．

[设计意图]在应用中巩固离散型随机变量的概念，并能熟练利用离散型随机变量刻画随机试验的结果．

5．小结回授

问题9：你能用自己的语言描述随机变量和离散型随机变量的定义及它们之间的区别吗？（学生回答后，可以再问：你能简单地说说引入随机变量的好处吗？）

[设计意图] 学生用自己的语言来概括本节课学到的知识，是一种“主动建构”，也真正体现知识学到了手．

[师生活动]引入随机变量后，随机试验中我们感兴趣的事件就可以通过随机变量的取值表达出来．认识随机现象就变成认识这个随机变量所有可能的取值和取每个值时的概率．也即把随机试验的结果数量化，用随机变量表示随机试验的结果，我们就可以借助于有关实数的数学工具来研究所感兴趣的随机现象了．

六、目标检测设计

离散型制造业 篇3

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

[1]刘继超,李颖,史迎春,等.基于制造业工艺定制的车间生产管理系统[J].制作业自动化,2011(15).

[2]李海清.离散型制造企业设备管理系统研究与开发[D].南昌:南昌大学,2011.

[3]孙会海,赫永平,孙会花.基于Web的离散型车间管理系统研究[J].机械设计与制作,2011(11).

[4]戴敏,刘玲.石油和化工设备[M].北京:机械工业出版社,2008.

[5]朱贤.ERP环境下的设备管理信息系统设计[J].计算机应用,2001(3).

[6]沈永刚.现代设备管理[M].北京:机械工业出版社,2003.

[7]王德权,张西鹏.面向任务的制造业生产能力管理系统[J].组合机床与自动化加工术,2011(2):106-108.

[8]谭俊菲.面向MES的离散制造业车间生产管理研究[M].重庆:重庆大学出版社,2007.

[9]Mitch Turlock.IIS6管理指南[M].天宏工作室,译.北京:清华大学出版社,2004:50-80

离散型制造业 篇4

管理系505-13、14、15；经济系205-

1、2 授课时间

2006年3月3日；星期五；1—2节

教学内容

第二章 一维随机变量及其概率分布 第一节 离散型随机变量及其分布律（续）

三、常见离散型随机变量的概率分布

1、二点分布和二项分布

2、泊松分布

通过教学，使学生能够：

1、掌握两点分布

2、掌握贝努利概型和二项分布

3、掌握泊松分布

教学目的

知 识：

1、两点分布

2、贝努利概型和二项分布

3、泊松分布

技能与态度

1、将生活中的随机现象与随机变量的分布相联系

2、会分析计算生产实际中的概率问题

教学重点 常见的分布 教学难点 贝努利概型

教学资源 自编软件（演示贝努利概型）

教学后记

培养方案或教学大纲

修改意见 对授课进度计划 修改意见 对本教案的修改意见 教学资源及学时 调整意见 其他 教研室主任：

系部主任：

《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

第 1 页

教学活动流程

教学步骤、教学内容、时间分配

一、复习导入新课

复习内容：（5分钟）

1、随机变量的概念

2、分布律的概念 导入新课：（2分钟）

教学目标

教学方法

提问讲解

巩固所学知识，与技能

上一次我们引入了随机变量的概念，已经学会了用含有引出本节要学习随机变量的等式或不等式来表示不同的随机事件。在实际问的主要内容 题中，不同的离散型随机变量拥有各自不同的分布律。但生

产管理和实际生活中，有很多随机变量的分布规律是类似的，常见的分布有三类：两点分布、二项分布、泊松分布

1、掌握两点分布

二、明确学习目标

2、掌握贝努利概型和二项分布

3、掌握泊松分布

三、知识学习（50分钟）

三、常见的离散型随机变量的分布

(一)两点分布（0—1分布）若随机变量X的分布律为

X01pP1p，则称X服从以p为参数的（0-1）分布。

若某个随机试验的结果只有两个，如产品是否合格，试验是否成功，掷硬币是否出现正面，射击是否中靶，新生儿的性别，等等，它们都可以用（0-1）分布来描述，只不过对不同的问题参数p的值不同而已。可见，（0-1）分布是经常遇到的一种分布。

例

1、从装有6只白球和4只红球的口袋中任取一球，1,取到白球以X表示取出球的颜色情况，即X=，求X的0,取到红球分布律。

解：P{X=1}=1C61C10=0.6，P{X=0}=

1C41C10=0.4

则X的分布律为XP010.40.6

(二)二项分布

二项分布是实际中很常见的一种分布，为了对它进行研究，需要先介绍一种非常重要的概率模型——贝努利概型

我们在实际中经常会遇到这样的情况:所考虑的试验是

掌握两点分布的 概念

讲授法

《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

第 2 页 由一系列的子试验组成的，而这些子试验的结果是互不影响的，即子试验之间是互相独立的。例如，将一枚硬币连续抛n次，我们可以将每抛一次看成一个子试验，而每次抛硬币出现正面与反面的结果是互不影响的。而且随机现象的统计规律性是在大量的重复试验的条件下才呈现出来的，因此对某个试验独立重复地进行n次，在概率分布的研究中也有重要的作用。

我们只讨论每次只有两个结果的n次独立重复试验。

1、贝努利(Bernoulli)试验

定义：设随机试验E只有两种可能的结果：A或A，在相同的条件下将E重复进行n次，若各次试验的结果是互不影响，则称这n重独立试验。

它是数学家贝努利首先研究的，因此也叫n重贝努利试验，简称贝努利试验，这时讨论的问题叫贝努利概型

说明：贝努利试验应同时满足以下条件：(1)在相同条件下进行n次重复试验；

(2)每次试验只有两种可能结果：A发生或A不发生；(3)在每次试验中，A发生的概率均相同，即P(A)=p；(4)各次试验是相互独立的

对于贝努利概型，我们主要研究在n次贝努利试验中事件A出现k次的概率。

定理：在贝努利概型中，设事件A在每次试验中发生的概率为p，则在n次贝努利试验中，事件A出现k次的概率kk为Pn(k)Cn（k=0,1,2,„,n）p(1p)nk，理解贝努利概型

例2：将一枚均匀的硬币抛掷3次（与3枚硬币掷一次相当），求正面出现1次的概率

解：n=3，k=1，p=0.5，1-p=0.5，则1P3(1)C3(0.5)1(10.5)31=0.375 用古典概率解释: Ω={正正正,正正反,正反正,正反反,．．．反正正,反正反,反反正,反反反} ．．．．．．说明:简单问题用古典概型解决还可以,当试验次数太多时,样本点有2n个，只能用公式求解

软件演示：

例3：从一批由9件正品，3件次品组成的产品中，有放回地抽取5次，每次取一件，求有两次取得次品的概率

解：将每一次抽取当做一次试验，设A={取到次品}，有放回地抽取5次，看成是一个5重贝努利试验，n=5，两次取得次品，则有k=2，每次试验中

p = P(A)=1C31C1213，则1-p=，44

掌握计算公式

讲授法

讲授法 板书

软件演示

《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

第 3 页 2因此P5(2)C5()2(1)52=1414135 5122、二项分布

定义：若随机变量X的取值为0,1,2,„,n，且kkP{X=k}=Cnp(1p)nk，k =0,1,2,„,n

其中0

特例：当n=1时，二项分布即为两点分布 例4(P 21)

说明：二项分布的应用非常广泛，但是当重复试验的次数很多时，计算量又很大，平时解题可以不用计算，当n>5时用式子表示即可。为便于应用，可直接查阅二项分布表(P157附表6），查表结果是X取值从0到x的累计概率。即P{X≤x}。若计算X=m的概率，可用P{X=m}=P{X≤m}—P{X≤m—1}

例如：P{X=5}=P{X≤5}—P{X≤4}

例5(P22)、工厂生产的螺丝次品率为0.05，每个螺丝是否为次品是相互独立的，产品出售时10个螺丝打成一包，并承诺若发现一包内多于一个次品即可退货。用X表示一包内次品的个数。求（1）X的分布律；（2）工厂的退货率

解：对一包内的10个螺丝逐个进行检验，相当于进行10重贝努利试验，因此X~B(10,0.05)

k（1）X的分布律：P{X=k}=C10（k(0.05)k(0.95)10k，=0,1,2,„,10）（2）当X>1时退货，退货率为：P{X>1}= 1—P{X≤1}=1—k01kC10(0.05)k(0.95)10k

泊松定理（Poisson）:设λ>0是一常数，n是正整数。若npn=λ，则对任一固定的非负整数k，有klim(1pn)e。（证：P23注释）nk!定理的条件npn=λ，意味着n很大时pn必定很小，由定理知，当X~B(n, p)，且n很大而p很小时，有kCnkpnnkkP{X=k}=Cnp(1p)knkk e，λ=np ≈k!k e计算在实际计算中，当n≥20且p≤0.05时，用k!kkCnp(1p)nk的近似值效果颇佳；

k 当n≥100且np≤10时，效果更好。e的值有表可

k!

掌握二项分布的计算

理解定理内容

讲授法 板书

《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

第 4 页

N3k因λ=np =3，由泊松定理P(X≤N)≈e3，k!k0

N3k3故问题转化为求N的最小值，使e≥0.99

k!k0

N3k3k即1e3e30.01

k!k!k0kN1

查书后附表2（P140）可知，当N+1≥9即时N ≥8时，上式成立。因此，为达到上述要求，至少需配备8名维修工 人。

类似的问题在其他领域也会遇到，如电话交换台接线员 的配备，机场供飞机起降的跑道数的确定等.(三)泊松分布

定义：若随机变量X所有可能的取值为0,1,2,„,而理解泊松分布的定义 k 查（见书后附表P139）

例

6、某车间有同类型的设备300台，各台设备的工作是相互独立的，发生故障的概率都是0.01，设一台设备的故障由一名工人维修，问至少需配备多少名维修工人，才能保证设备发生故障但不能及时维修的概率小于0.01？

解 设需配备N名工人，X为同一时刻发生故障的设备的台数，则X~B(300,0.01)。所需解决的问题是确定N的最小值，使P(X≤N)≥0.99 e，其中λ>0是常数，则称X服从参数为λk!的泊松分布，记为X~P(λ)

具有泊松分布的随机变量在实际应用中是很多的。例如，在每个时段内电话交换台收到的电话的呼唤次数、某商店在一天内来到的顾客人数、在某时段内的某放射性物质发出的经过计数器的粒子数、在某时段内在车站候车的人数、单位面积上布匹的疵点数、单位时间内商店销售非紧俏商品的件数、等等，只要试验的结果为两个，且由很多因素共同作用来决定的随机变量，都可认为是服从泊松分布。泊松分布也是一种常见的重要分布。它是二项分布的极限分布，因此可用泊松分布的计算公式计算二项分布。

例15：每分钟经过收费站的汽车流量服从泊松分布：X ~P(5)，求每分钟经过该收费站的汽车不足9辆的概率。

解：P{X<9}=1—P{X≥9}=1-0.0681=0.9319 P{X=k}=

例1 某人独立地射击目标，每次射击的命中率为0.02，掌握分布律的性射击200次，求目标被击中的概率。质

解：把每次射击看成一次试验，这是200重贝努利试验。设击中的次数为X，则X~B(200,0.02)

四、技能学习（20分钟）

教师提问

引导学生写出答案

《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

第 5 页

=0,1,2,„,200）

所求概率：P{X≥1}=1—P{X=0}=1—0.98200=0.9824 说明：虽然每次的命中率很小，但当射击次数足够大时，击中目标的概率很大。这个事实告诉我们，一个事件尽管在 一次实验中发生的概率很小，但在大量的独立重复试验中，kX的分布律为：P{X=k}=C200（k(0.02)k(0.98)200k，这个事件的发生几乎是必然的。也就是说，小概率事件在大量独立重复室验中是不可忽视的。

当问题的规模很大时，一般n很大且p很小，无法查表。而直接计算又很麻烦，下面给出一个当n很大而p很小时的近似计算公式.例

2、车间现有90台同类型的设备，各台设备的工作是相互独立的，每台发生故障的概率都是0.01，且一台设备的故障只能由一个人修理。配备维修工人的方法有两种，一种是由三人分开维护，每人负责30台；另一种是由3人共同维护90台。分别求在两种情况下车间的设备发生故障不能及时维修的概率。

解：设X为出现故障的设备台数

（1）每人负责30台设，可认为是30重贝努利试验，因此X~B(30,0.01)，当X>1时等待修理。

λ=np =0.3，P{X>1}= P{X≥2}≈(0.3)e0.3≈

k2kk!0.0369 Ai=“第i个人负责的30台设备发生故障而无人修理”。可知P(Ai)=0.0369，而90台设备发生故障无人修理的事件为A1∪A2∪A3，故采用第一种方法，所求概率为

P(A1∪A2∪A3)= 1-P(A1A2A3)=1-(1-0.0369)3=0.1067

（2）三人共同维护90台，认为是90重贝努利试验，因此X~B(90,0.01)，当X>3时等待修理。

而所求概率为P{X>3}= P{X≥4}≈(0.9)e0.9≈

k4kk!0.0135 因为0.0135<0.0369，显然共同负责比分块负责的维修效率提高了。因此后者的管理效益更好。由此可以看到，用概率的知识可以解决运筹学所要解决的有效运用人力、物力资源的某些问题。

五、态度养成

六、技能训练（16分钟）

做事认真的态度

通过实际训练，学生练习练习：一大楼有五个同类型的独立供水设备，在任意时使学生理解样本老师巡刻每个设备被使用的概率为0.1，问在同一时刻 的写法与含义 视，解答《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

第 6 页(1)恰好有两个设备被使用的概率P1是多少?(2)至少有三个设备被使用的概率P2是多少?(3)至多有三个设备被使用的概率P3是多少?(4)至少有一个设备被使用的概率P4是多少? 解：在同一时刻观察五个设备,它们工作与否是相互独立的,故可视为5重贝努里试验，n=5，p=0.1，于是可得：

2(1)P1＝P5(2)＝C5(0.1)2(0.9)53＝0.0729

－

问题

(2)P2＝P5(3)+ P5(4)+ P5(5)＝0.00856(3)P3＝P5(0)+ P5(1)+ P5(2)+ P5(3)＝0.99954(4)P4＝1－P5(0)＝1－0.95＝0.40951 {X=0}={没有取到次品}，P{X=0}=

02C3C72C1011C3C72C1020C3C72C107 157 15{X=1}={取到一件次品}，P{X=1}={X=2}={取到两件次品}，P{X=2}=1 15XX的分布律为：P0715171521 1

5七、课堂小结（3分钟）

在学习时要理解三种分布之间的关系：两点分布讨论的是一次贝努利试验的结果，它只有两个结果，二项分布讨论的是N次贝努利试验的结果，它有N+1个结果。两点分布是二项分布的特例，泊泊松分布是二项分布的极限分布。它对应无穷多次的贝努利试验，因此，贝努利试验是非常重要的一类试验。

概括总结，帮助学生构建知识体系

简要概括本节内容

八、布置作业（1分钟）

复习本节内容

预习连续型随机变量 P36—5、6、7

巩固所学的知识 培养自学能力

《概率与数理统计》09—§2-1离散型随机变量及其概率分布（第二次）（共 7 页）

离散型制造业 篇5

物流信息管理系统是把制造企业各种物流活动与某个一体化过程连接在一起的通道,具有业务处理、管理控制、决策分析以及制定战略计划4个层次的功能。物流信息管理系统的作用表现在多个方面[3],如使物流管理环节的工作更加协调、有序;信息共享,提高效率;信息统一管理,减少冗余,避免信息的不一致;提供信息查询与反馈,支持辅助决策;提高服务质量,改善客户关系等。

离散制造型企业一般都包含零部件加工、零部件装配成产品等过程,制造的产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序加工并最终装配而成。在这样竞争日趋激烈的国际竞争环境中,离散型制造行业面临的管理重点及困扰如下[4]:

(1)接单生产方式常常需要确定客户大量特殊要求。在接单后,并对出货进行追踪,有效满足客户对订单交货期的需求,并能迅速准确地进行订单管理。

(2)库存每日的异动信息频繁,且由于材料形状、材质等特性原因,经常无法按实际生产所需进行发料。生产过程中的超额损耗,也同样造成库存账物管理的困难。

(3)生产计划多变,产品结构复杂,零部件多而且外协、自制兼有,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,保证最合理的库存资金占用。

(4)对于制造业来说,采购成本占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,帮助供应商进行质量改善。

2 国内外研究

2.1 功能扩展

企业物流信息管理系统是集光机电信息技术为一体的系统工程,由于信息技术的发展,它也具有更广阔的外延,与企业信息化、过程自动化相互交融,它主要包括多媒体实时监控系统、计算机模拟仿真系统、计算机集成管理系统等。它可使各种物料最合理、经济、有效地流动,并使物流、信息流、商流在计算机的集成控制管理下,实现物流信息管理的自动化、智能化、快捷化、网络化、信息化。

企业物流信息管理系统也可作为ERP系统中一个分系统,必须紧跟ERP系统的发展方向。从ERP管理模式与管理功能角度,ERP体现和追求的是企业和企业间各个管理环节的有机集成,使企业管理不断向纵深方向发展。因此物流信息管理系统功能的扩展为以下几个方面[5]:

(1)从企业内管理向企业间管理方向发展,扩展了供应链管理(Supply Chain Management,SCM)的功能。

(2)扩充了电子商务环境下的许多功能(如客户关系管理、电子交易、异构电子信息交换),强化企业与市场、与社会的集成。

(3)从传统的事务管理、过程管理向综合决策、分析与优化方面发展。

(4)注重支持不同先进管理模式及多种生产类型的混合管理。

2.2 结构设计发展

目前比较流行的是采用Browser/Server三层体系结构,将Web技术与分布式组件对象技术(Distributed Component Object Model,DCOM)、异构分布式数据库相结合,这样较好地解决了物流系统的“瓶颈”问题,使客户端对象越过Web服务器而直接调用应用服务器对象,并尽可能地访问本地数据库,提高系统的性能[6]。它的投入使用必将给企业带来丰厚的收益。

2.3 关键技术分析

2.3.1 J2EE技术

伴随着传统的客户机/服务器模式的不断演化,Sun公司的J2EE技术于本世纪初登上了历史的舞台,并发展成为构建企业级信息系统技术的首要选择之一。其技术核心就是分布技术和组件技术,其中Enterprise Java Bean(EJB)是该架构的核心[7]。而J2EE架构就是为了迎合Web Service而产生和发展的,与传统的客户机/服务器计算模型相比,J2EE架构采用组件的思想,将商务逻辑从客户端、服务器端中独立出来,更适应于日益复杂化和日益变化的商务逻辑的需要,从而带来了开发、维护和使用时的便利。

2.3.2 基于电子商务的供应链技术

随着网络经济时代的到来,电子商务的发展对于一个企业而言,不仅仅意味着商业机会,还意味着一个全新的全球性网络驱动经济的诞生。电子商务已经成为一个真正的全球现象,是一个依靠Internet支撑的企业商务过程[8]。在商务过程(一次交易全过程或顾客服务过程)中,传统的基于纸介质的数据和资料的交换、传递、存储等作业方式被电子方式替代。依据一些国际标准组织的分析,电子商务分为企业与企业之间的电子商务(Business To Business,B2B)和企业与消费者之间的电子商务(Business to Customer,B2C)等两类。

企业之间的B2B电子商务就是利用供应链管理技术,整合企业的上下游的产业,利用Internet,以中心制造厂商为核心,将产业上游原材料和零配件供应商、产业下游经销商、物流运输商及产品服务商以及往来银行结合为一体,构成一个面向最终顾客的完整电子商务供应链,目的是为了降低企业的采购成本和物流成本,提高企业对市场和最终顾客需求的响应速度,从而提高企业产品的市场竞争力[9]。B2C是面向最终消费者,利用Internet的互动性、全球性、个性化的特点,为企业的最终顾客提供更直接、更个性、更具有竞争力的网络服务。

2.3.3 基于工作流技术的动态重构

工作流技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术,它的出现和迅速发展很好地解决了企业快速重组业务过程的要求。采用工作流技术作为核心开发的业务管理系统具有高度的灵活性,可以按照企业的具体需求而快速灵活地生成应用系统,并且在客户业务过程发生变化时迅速进行业务流程重组,以满足客户需求。

目前社会上绝大部分工作流顾成品不支持事务的概念,甚至不能保证活动的执行是一个ACID(Atomicity,Consistency,Isolation,Durability)的事务。这意味着系统不能保证工作流实例的正常运行,也无法保证系统能够正常运转。当工作流非正常中断时,工作流产品也无法保证能够正确地恢复数据。有些供应商己经考虑到这个问题并且做了一些努力,但工作流产品在这方而的性能还有待改进[11]。

2.3.4 基于面向对象的软构件/组件技术

全面应用组件技术,采用面向对象技术能够提供令人满意的软件构造封装和组织方法;以类/对象为中心的分析和设计,既满足了用户要求的系统的模块性,又提高了系统分析、设计和代码实现的复用程度。目前物流信息管理系统在开发过程中遵循了业界普遍支持的标准建模语言(Unified Modeling Language,UML)的规范,采用面向对象的分析和设计(Object Orient Analysis Design,OOAD)技术,成功地抽象出了符合广泛用户需求的业务领域模型和软件系统实现模型,并结合分布式计算标准及支撑技术(EJB)和组件化技术(Java bean)建立了自己的业务组件模型[12],从而提高了客户关系管理(Customer Relationship Management,CRM)和企业信息门户(Enterprise Information Portal,EIP)等系列产品的开发速度,增强了整个系统的模块化及可复用程度,使整个系统的分析及设计水平达到了很高的程度。

2.3.5 中间件技术

体系结构是以动态服务为核心的中间件,并且在中间件上实现了良好的系统资源管理技术(Connection Pool)、加密技术、XML交换技术。

2.3.6 异构信息集成技术

可扩展标记语言是一种简单的标准通用标记语言,它保留了SGML可扩展性、结构以及数据确认方面的主要优点,可支持建立用户定义的Web文件类型,对SGML的某些内部数值和参数进行了重新定义,省略了SGML中许多复杂而少用的部分[14]。

支持与多种信息系统产品的集成接口,如与产品数据管理系统(Product Data Management,PDM)、SCM、CRM、EDI等系统的集成,向支持基于XML的异构信息系统集成方向发展。推行并采用XML作为数据交换的平台,将XML作为系统数据接口和表达的标准;并采用XML进行对外的数据交互,提供了系统的模块化能力及和第三方应用的集成能力[15]。

基于标准的XML结构、语言和方法,各种信息模式及由它们定义和表示的数据及其部份、各种信息处理模块、信息处理过程和在此基础上的信息服务系统,都可成为开放、可互操作、可即插即用的信息环境的一部份,从而保证灵活、方便地进行整个用户信息过程涉及的各种复杂信息组织和处理。下面归纳一下XML的主要特性[16]:可扩展性(XML是设计标记语言的元语言)、灵活性(一种结构化的数据表示方式,使得用户界面分离于结构化数据)、自描述性(文档中的数据可以被任何能够对XML数据进行解析的应用所提取、分析和处理)、简明性(具有SGML提供的约80%的功能)。

现代物流信息管理系统已经是一个包括计算机科学、管理工程学和自动控制技术等多学科的综合科学。目前物流技术的研究和发展在国内正处于方兴未艾的阶段,国际上现代物流技术更加走向集成化、虚拟化、柔性化和标准化。

摘要：现代化的物流信息管理系统与现代制造企业越来越紧密地联系在一起,物流信息管理系统为企业降低成本、提高效率、服务客户提供了强大的技术支持,其正确的实施已成为提升制造企业竞争力的关键所在[1]。物流信息管理系统是综合运用计算机及网络通信技术和管理决策方法,对与物流相关的信息进行加工处理,实现对企业物流、资金流的有效控制与管理,辅助管理人员进行物流业务管理、分析和决策的系统[2]。

关键词：物流信息管理系统,网络通信技术

参考文献

[1]李凌乐.基于第三方物流的仓储管理信息系统研究[D].昆明理工大学,2008.

[2]李占欣.企业物流库存管理系统的研究与开发[D].四川大学,2003.

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

浅谈离散制造业MES系统应用 篇7

跨入21世纪,信息高速化、共享化,企业面临的竞争态势日趋激烈,有的企业在发展中壮大,有的企业却濒临倒闭。企业接到的订单不断增多,客户要求更加个性化、新颖化、多样化,市场需求充满了诸多的不定因素。企业该如何应对,如何快速相应,依靠传统的管理方法已经无法适应快速发展的需要,只有靠信息化手段解决管理瓶颈问题。机遇对谁都是平等的,谁会跑在前面取决于竞争力,企业的比拼实际就是管理的比拼。企业管理中最复杂的是制造业,而制造业中最难管理的是离散制造业,离散制造业中最突出的瓶颈就是在制品管理。文章以某国有中型企业为例,浅谈MES系统在离散制造业中的应用。

2 目的和意义

MES系统能实时、准确地采集和跟踪在制品信息(配套情况与流转情况)。

在获取实时数据的基础上,能统计分析出产品的实时产出率,及时了解生产瓶颈和提供决策支持,对企业生产能力做出准确的评估。

3 企业应用环境现状

3.1 企业概况

该企业是一家中型企业,主要产品为专用设备,属于重型机械,产品销售为招议标方式,非模块化定制生产,即订单式生产。年产值基本保持每年10%的增幅,但最近几年,因为产能估计不准,生产协调不均衡,交货期无法预估,造成了大量订单的流失。

3.2 生产特点

产品制造过程包括下料、机加、焊接、表面处理和装配等,有固定的配套企业承担部分工艺加工。生产特点是多品种、小批量。

在生产过程中,由于考虑到零件成套性的要求,以及为了减少生产准备时间,在每台设备或工作中心,对某种零件往往要按一定数量组织成批生产。由于多品种小批量生产的产品多而且各不相同,使得加工工序繁多。生产时,往往被加工的对象在车间内频繁地由一个工作中心转换到另一个工作中心,形成复杂的工艺路线。经常会遇到客户定单交货期发生改变的情况,或者增加临时的紧急定单,这样会打乱原有的生产计划,而影响所有的生产产品周期,很难形成流水生产线。因此,需要缩短生产计划编制的周期和及时调整计划,以适应客户需求的变化。而生产进度计划的组织执行必须依靠生产调度,生产调度需要及时了解、掌握生产进度,研究分析影响生产的各种因素,组织有关部门、有关人员处理解决这些不平衡因素,消除隐患,根据不同情况采取相应对策,以确保全年的生产任务在多变的环境下也能按时、保质、保量地完成。

企业现行的生产调度方式为:车间各个工序的管理工每天巡视现场,当该道工序的零件加工完成后填报交验单据(简称开单),然后通知检验验收合格后签字,再通知行车工和搬运工将其移交到下一道工序;下一道工序的管理工发现上一道工序交来的零件后,清点数量正确后签字确认收件(简称接单),然后将单据交给车间调度(简称交单);每天下班前车间调度将收集到的零件交接单据交生产科,生产科将各车间零部件加工完成情况汇总(每天要产生各种流转单据几百张);第二天早上,由总调度召开碰头会,根据汇总情况分析各生产环节的零件、部件、毛坯、半成品的投入和产出进度,找出生产进度计划执行过程中的问题,并采取措施协调指挥各个部门加以解决。

3.3 现有软件环境

企业现有一套生产计划管理系统,客户端包括技术、生产、车间、采购、仓库等部门。

4 问题分析

由于企业生产任务量大,工序复杂,厂房跨度大,加工设备多,分布广,物流频繁,管理工在现场巡视开单、接单和交单会滞后,加上轮班和夜班等因素,调度员更无法及时、准确地收集生产信息,因此生产调度获取的在制品状况是滞后的信息(有时滞后两天到三天),这些滞后的信息无法为企业决策和指挥层提供信息支持。

在收集、整理数据和召开调度会的时候,生产仍然在进行,又有新的零件加工完成了,因此开调度会时候分析和解决的问题实际上是和现实脱节的,这势必会影响企业的生产指挥控制能力,在失真的信息下,无法确保生产进度按计划进行。同样,在失真的信息下,无法准确地计算企业产能,目前基本上靠经验来估算,这也给销售订货和交货带来了困难,产能估计不准,交货期无法保障,很多订单只好放弃,给企业发展造成了一定的影响。在此状况下,企业对调度员要求特别高,既要求他们熟悉工艺流程,又要求有相当丰富的生产管理经验,还要有较强的责任心,但这仍然解决不了滞后的问题。

滞后的原因在于管理工传递信息的方式太落后,单据虽然开具好了,但必须等递交给车间调度员,车间调度再递交给生产调度后才能完成信息传递,这种传递是面对面的,不是实时的,且,信息传递完了,并不意味着立即将数据输入生产管理系统里面,生产计划管理系统里面运算的数据也是滞后的,因此,必须改变落后的信息传递方式。

5 解决方案

5.1 系统设计思路

MES系统是以现有生产计划管理系统管理方式为基础,是对现有生产计划管理系统的完善与补充,突出生产现场调度用信息的现场采集,快速导入和对调度用相关信息的展现。便于各级人员跟踪产品实际状态和检查计划执行情况。

(1)生产现场用手持终端功能开发(即PDA终端程序开发)。(2)与现有生产计划管理系统接口。(3)构建有利于调度查询使用的“产品—部件—零件”树形检索结构,并生成缺件查询报表、成品报表和零部件完成情况报等报表。

5.2 车间数据收集与查询终端

车间数据收集与查询采用可上网的智能手机为手持客户端。PDA中须安装生产管理系统终端程序(即C/S模式程序),用户输入ID和口令后可登录生产管理系统。手持PDA具备工艺数据统计单录入功能。

管理工(或班组)在完成一个零部件的加工后移交下工序时,通过PDA系统完成工艺数据统计单的录入。为减少一线管理工(或班组)操作可能产生的错误,在录入单据时主要选择单据类型,筛选查找件号(供筛选的件号只包含当前生产线上的零部件,可减小筛选量),交接数量和指定下工序。

5.3 调度和现场看板展现

在现有生产系统的数据支撑下,MES系统提供配套情况和流转情况查询界面,并提供适应在看板上展现的零部件配套情况展现界面。

5.4 系统部署

如图1所示,调度管理系统须部署在一台单独的服务器上,并接入公司局域网。看板管理电脑也须通过综合布线接入公司局域网络,便携终端通过互联网或者USB与服务器进入数据交换。

6 结束语

在离散制造企业中应有MES系统(制造执行系统),传递信息使得从下单到完成品间的生产过程能够最佳化。生产活动在进行时,MES系统采集、适应及时、正确的数据,提供适当的导引、响应及报告给决策支持。针对条件改变立即快速反应的目的,在于减少无附加价值的活动,达到更有效的生产作业及流程。MES改善了设备的回收率,准时交货率、库存周转率、边际贡献、现金流量绩效。MES提供企业与供货商之间双向沟通所需的生产信息。

摘要：跨入21世纪,信息高速化、共享化,企业面临的竞争态势日趋激烈,有的企业在发展中壮大,有的企业却濒临倒闭。企业接到的订单不断增多,客户要求更加个性化、新颖化、多样化,市场需求充满了诸多的不定因素。企业该如何应对,如何快速相应,依靠传统的管理方法已经无法适应快速发展的需要,只有靠信息化手段解决管理瓶颈问题。

关键词：MES,离散制造业,生产调度,看板管理

参考文献

[1]王小云,杨玉顺,李朝晖编著.ERP企业管理案例教程.清华大学出版社.

[2]程国卿,吉国力编著.企业资源计划ERP教程.清华大学出版社.

[3]邹蕾,张先锋.人工智能及其发展应用[J].信息网络安全,2012,(02):11-13.

[4]甘宏,潘丹.虚拟化系统安全的研究与分析[J].信息网络安全,2012,(05):43-45.

[5]余勇,林为民.工业控制SCADA系统的信息安全防护体系研究[J].信息网络安全,2012,(05):74-77.(06):57-60.

离散型制造业 篇8

离散制造业产品定制程度和非标准程度较高,来自不同订单、不同批次的产品有着不同的规格、参数及测试验收标准。产品的生产过程多以流程卡进行跟踪控制,每经过一道工序,由相关作业人员签名、标注日期,由于流程卡全由人工操作,产品质量控制效果受人为因素影响严重,难以满足零差错的出厂要求。此外,产品多样化、生产工艺流程复杂、零部件标准不同导致离散制造业生产测试数据庞大,人工记录生产测试数据需耗费较大的人力物力,产品的质量也不便于追溯。生产过程无法实时追踪造成企业上层生产计划无法及时调整,不利于管理者制定运筹计划。

制造执行系统是位于企业上层生产计划和底层工业控制之间,面向车间层的生产管理技术与实时信息系统,它连接着生产计划与制造过程,能够及时反馈生产现场的状况,在计划管理与底层生产控制之间架起了一座桥梁。通过制造执行系统的实施,能够有效提高制造业企业生产效率、产品质量把控能力以及管理水平。

目前,对离散制造业执行系统的研究大部分针对功能模型以及软件架构设计方面,鲜有对离散制造业制造执行系统具体的系统设计与实现方案的探讨。针对这种状况,本文设计了一种面向离散制造业的制造执行系统,分析了离散制造业对制造执行系统的功能需求,探讨了制造执行系统的具体实施方案。

1 系统设计目标与设计原则

1.1 设计目标

目前,离散制造业对制造执行系统的需求主要体现在以下四个方面:一是生产过程实时监控;二是降低生产成本,这其中包括提高设备利用率、缩短生产周期、减少库存量等;三是产品质量追溯与分析;四是生产任务快速下达。因此,如图1所示,面向离散制造业的制造执行系统功能可以划分为产品质量追溯及防差错系统、产品质量统计分析系统、可视化电子看板系统、智能安灯系统、智能物料管理及配送系统、设备远程维护云服务系统六个部分。

1)产品质量追溯及方差错系统以条码为载体,自动上传、下传、记录产品生命周期的各种相关信息,通过在生产节点对生产信息的查询和比对,实现产品质量追溯和生产过程监控,其可分为生产任务模块、数据采集模块、数据查询模块和过程控制模块四个独立的模块。

2)产品质量统计分析系统旨在实现对产品生产测试数据的统计分析和对机器制程能力的分析,其下可划分为生产报表模块、质量报表模块、制程能力模块三部分。

3)可视化电子看板系统将生产测试数据、设备异常信息等生产信息实时显示在车间生产线显示器和管理人员的电脑上,实现车间生产管理的数字化和可视化。

4)智能安灯系统解决设备管理问题,负责将设备异常信息(如缺少原材料、设备故障灯)发送至相关技术人员,并跟踪设备故障的处理进度。

5)智能物料管理及配送系统实现车间、仓库物料管理及配送,可分为库存物料管理模块,生产物料监控模块以及物料配送管理模块三个部分。

6)设备远程维护云服务系统实现使用厂家与制造执行系统解决方案提供商相连,实现设备维护管理的远程化、智能化。

各个系统既可以独立运行,也可以交互运行。系统间的交互关系如图2所示,智能物料管理及配送系统何设备远程维护云服务系统可与智能安灯系统交互,可记录各设备状态信息及物料状态,配合可视化电子看板系统可将信息实时显示,产品质量追溯及防差错系统与产品质量统计分析系统交互形成产品从生产装配测试至出厂售后完整的质量追溯管理。可视化电子看板系统与产品质量追溯及防差错系统交互,可实时显示各工序生产状况;与产品质量统计分析系统交互,可实时显示各生产线产量、不合格率等信息。

1.2 设计原则

基于目前国内离散制造企业的生产现状,此制造执行系统的设计基于以下原则:

1)可靠性:制造执行系统庞大复杂,工作于制造业生产一线,连续长时间工作于工业环境中,要求软硬件系统具有较高的可靠性。

2)可扩展性:随着制造企业的不断发展,其生产规模也将不断扩大,不断有新设备添加进生产线中,生产线数量也会不断增多。同时,制造业的管理需求也会不断变化。这要求制造执行系统无论在硬件平台搭建还是软件架构设计上都应具有良好的可扩展性。

3)经济性:实现生产测试数据的实时上传下传功能需要较多的采集控制节点,实现生产过程的实时监控反馈需要服务器、显示屏等硬件设施,为此,系统的设计在保证功能正常的前提下,尽量降低实施成本。

2 系统设计方案

2.1 硬件系统搭建

如图3所示,硬件系统从功能上划分为计划层、执行层、控制层三个部分。计划层主要用于任务的制订和下达,并与企业ERP系统相连接;控制层针对生产线,主要用于数据的采集和生产过程的监控;执行层起到承上启下的作用,负责数据的处理、存储以及传递。执行层与控制层经由无线局域网相连,执行层与计划层间通过路由器相连。

控制层是制造执行系统的核心,制造执行系统的功能依赖于控制层的数据采集与生产监控,因此制造执行系统的硬件系统搭建主要集中在控制层。制造企业生产线有多个生产区,每个生产区有多条生产线,客户端(生产线上的各种设备)多呈线性或环状排布,为此系统硬件平台搭建设计采用无线方式组建局域网,克服了有线网络的布线工程量大、不易扩展、不便搬移、端口数量有限等缺点,具有网络规划和调整方便,故障定位容易等优点。

生产数据的采集通过无线网络进行,由于生产区域分布可能较为分散,每个生产区域架设一台无线AP作为无线接入点(注:单台无线AP覆盖范围为方圆50米)。所有客户端均留有串行通信接口,通过串口服务器与无线网络通讯,无线接入点以infrastructure模式工作,与客户端交换数据。

系统配置一台无线调度主机,通过以太网交换机与所有无线接入点以及数据库服务器相连,作为控制层无线局域网的中心控制点,用于监视客户端运行状态、记录数据误码信息等。每个生产厂区配置一台查询主机,查询主机通过无线局域网可以访问数据库服务器,查询产品相关生产测试数据。每条生产线的最后配有产品确认主机,用于产品出厂前的最后质量确认,确保产品的每一道工序均合格,满足出厂要求,防止不合格品流出。电子看板采用一体机,通过无线接入点访问数据库服务器,灵活地定制显示各客户端的生产状况,克服了传统LED看板内容单一、不便更改、不够美观大气等缺点。

2.2 软件模块设计

考虑到制造执行系统架设在企业内部,系统通信建立在专用的局域网上,且制造执行系统控制实时性、交互性、定制型强,故本系统采用C/S架构模式开发,充分利用两端的硬件优势,尽量为操作人员提供简便、快捷的操作方式。

软件的功能模块划分对应于设计目标的6个系统功能模块,本文将介绍部分功能模块的软件实现方式。

1)产品质量追溯及防差错系统

(1)数据采集模块:数据采集功能采用UDP通信方式实现,服务器不断侦听端口是否有接收到数据,若接收到数据则进行解析,并向发送生产数据的设备进行回码告知数据处理结果并准备下一次接收过程,其运行流程如图4所示。

为确保数据可靠传输,在UDP通信的基础上,客户端增加了延时重传机制,即客户端向服务器发送数据后,延时一段时间,若在此期间未收到回码,则重新发送数据,若数次发送失败,做报警处理。

客户端与服务器通信的数据包最大为800字节,其中包括工作模式、生产线号、工序号、设备号、工位号、生产测试数据、校验码、连锁标识等信息,生产数据可根据需要自定义数据格式,连锁标识用于防差错功能。

产品的防差错功能在软件中通过两部分实现,第一部分在连锁标识中实现,连锁标识表示产品的上一道工序,若需要进行防差错检验,则数据包中的连锁标识字节写入需要进行连锁的工序编号,每个产品在完成一道工序后,上传生产测试数据,服务器根据连锁标识查询该产品上一道工序的测试数据,并在回码中标识上一道工序合格与否,这样每个产品在经过每一道工序时都会检验上一道工序的完成情况,大大减少了不合格品产生的概率。另一部分防差错的功能在装箱前的确认主机实现,产品在装箱前需要在确认主机上扫描条码核对生产信息,确认主机根据产品条码向服务器发送查询请求,服务器根据产品条码返回此产品所有工序生产信息,确保不合格品无法出厂。

(2)生产任务模块:生产任务模块以生产批号为载体,实现生产任务状态运行管理,其中最重要的功能是任务下传,即将生产任务以及质量控制参数下载至对应的客户端上。任务下传功能的实现依赖于数据库,下达任务时,无线调度主机向数据库服务器发送请求查询对应客户端的IP地址和质量控制参数,若质量控制参数无误,便向该客户端下达任务。

2)产品质量统计分析系统

产品质量统计分析以数据库服务器中的生产数据表为核心实现,以CPK的计算为例,其流程图如图5所示。

UI界面中,包括生产批次、部件批次、日、周、月、工序、工位等查询条件,系统将根据查询条件以字符串链接的方式自动生成SQL查询语句,并发送至数据库服务器请求数据。为便于不合格品的搜索,系统专门设置不合格品查询,只需要输入日期、工序、工位等搜索条件,系统便列出所有不合格产品的产品条码,点击列出的条码系统自动调出该产品的生产测试数据。根据需要,也可将数据库返回的生产数据统计为生产报表输出。

3)智能安灯系统

智能安灯系统的功能由客户端与无线调度主机的通讯来实现。如图6所示,当客户端出现设备故障、缺料、质量变差等问题时,可以通过客户端上触摸屏的呼叫按钮选择问题类型并向无线调度主机发送呼叫,无线调度主机自动将问题类型、发生时间等相关信息存入数据库服务器并在生产监控界面上进行提示。

待问题解决,工人只需按下客户端触摸屏上的确认按钮,客户端便向无线调度主机发送完成信息,无线调度主机将数据包解析后更新数据库服务器中相关数据表的信息。

智能安灯系统还具有联系人管理功能,异常问题发生时,无线调度主机可以从数据库服务器中取得相关人员资料,并将呼叫信息发送至相关人员的电脑上。如图7所示,负责处理不同异常问题的联系人可以随时进行修改。

4)可视化电子看板系统

如图8所示,电子看板显示内容包括工序生产完成情况、生产线生产合格率、各工位异常呼叫及处理状态。电子看板显示内容通过实时刷新的方式实现,电子看板通过无线接入点访问数据库服务器,取出与显示内容有关的信息,刷新显示界面,刷新频率可根据实际生产节拍自定。软件中可视化电子看板系统的编程主要集中在定时生成需要的查询语句,并向数据库服务器发送查询请求。考虑到客户端数量较多、数据刷新频率较高,电子看板访问数据库服务器利用连接池技术通过短连接的方式进行。

电子看板每次查询请求后,将其与数据库的连接释放回数据库连接池中,供其他线程使用,这样避免了频繁数据库连接频繁建立、关闭的开销。

3 结束语

目前,该制造执行系统已成功应用于某企业热力膨胀阀车间,如图9所示,该车间有三个生产区域,分别为氩焊充注区、装配测试区和复测装箱区。氩焊充注区进行氩焊、充注等工序,共有30个客户端;装配测试区含有三条生产线,每条生产线有15个客户端,依次进行分选、拧紧、作动、气密性测试等工序;复测装箱区进行作动复测、气密性复测等工序,共有三条生产线,每条生产线有6台客户端。

各生产区域最多可以配置50个客户端,每个生产区域配置一个无线接入点,客户端通过无线接入点与数据库服务器进行数据通讯。该制造执行系统具有良好的通用性和可扩展性。当新增客户端时,只需将客户端上的通讯模块接入无线接入点即可。当产品或者客户端更换后,系统框架与数据库配置只需根据产品做适当修改即可实现相应功能。该制造执行系统运行稳定可靠,使得该企业热力膨胀阀车间的生产效率和生产质量有了显著提高。

摘要：针对离散制造业的生产过程监控困难、数据采集困难以及生产信息反馈迟缓等问题设计开发了一种面向离散制造业的制造执行系统(MES),探讨了该制造执行系统的功能模型、网络结构设计、硬件系统搭建、生产过程监控的实现方式等。本系统已应用在某企业热力膨胀阀生产车间。

关键词：离散制造业,制造执行系统,系统设计,过程监控

参考文献

[1]杨敏.浅谈离散制造业MES系统应用[J].信息安全与技术,2013,4(8):123-125.

[2]肖力墉,苏宏业,苗宇,等.制造执行系统功能体系结构[J].化工学报,2010,61(2):359-364.

[3]刁树民,金喜波,杨明远,等.离散型制造业应用MES系统模型设计[J].佳木斯大学学报:自然科学版,2009,27(2):223-225.

[4]黄刚,李晋航,巫婕妤,等.离散制造业可适应制造执行系统的研究与实现[J].计算机集成制造系统,2011,17(10):2137-2143.

[5]杨文江,刘蕾.面向离散制造业的制造执行系统[J].机电工程技术,2008,37(7):25-28.

[6]刘卫宁,黄文雷,孙棣华,等.基于射频识别的离散制造业制造执行系统设计与实现[J].计算机集成制造系统,2007,13(10):1886-1890.

离散型制造业 篇9

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.