制造管理系统

制造管理系统（精选12篇）

制造管理系统 篇1

1 前言

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

通过对MES国内外研究现状的分析,得出MES在计划层与控制层中信息快速响应的重要性,MES一方面可以实现子层(制造层、采购层等)计划、控制信息对制造零部件需求信息的快速响应;另一方面MES加强子层信息间的实时交互能力,增强MES在计划、调度、决策、控制等的沟通协调能力,为企业在激烈市场竞争中保持快速响应的竞争优势做出有力保障。随着市场环境和企业需求的变化,MES技术正在朝实时性、敏捷性和网络化方向发展。

制造管理系统 篇2

摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标, 人工智能与 I M T、I M S的关系, I M S 和C I M S, 智能制造的物质基础及理论基础, 智能制造系统的特征及框架结构, 并简要介绍了智能加工中心 IMC, 智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。关键词：智能制造，IMS, IMC, IMT。

Abstract：Intelligent Manufacturing introduced the background, main contents and objectives, Artificial Intelligence and IMT, IMS relations, IMS and CIMS, intelligent manufacturing and the material basis of the theoretical basis of the characteristics of intelligent manufacturing system and the framework structure, and gave a briefing on intelligence Machining Center IMC, intelligent manufacturing technology development trend of wood, as well as the Intelligent Manufacturing Systems research results and problematic.Key words: Intelligent Manufacturing, IMS, IMC, IMT。

一.智能制造提出的背景

制造业是国民经济的基础工业部门, 是决定国家发展水平的最基本因素之一。从机械制造业发展的历程来看, 经历了由手工制作、泰勒化制造、高度自动化、柔性自动化和集成化制造、并行规划设计制造等阶段。就制造自动化而言, 大体上每十年上一个台阶: 50～ 60年代是单机数控, 70 年代以后则是CNC 机床及由它们组成的自动化岛, 80 年代出现了世界性的柔性自动化热潮。与此同时, 出现了计算机集成制造, 但与实用化相距甚远。随着计算机的问世与发展, 机械制造大体沿两条路线发展: 一是传统制造技术的发展, 二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。80年代以来, 传统制造技术得到了不同程度的发展,但存在着很多问题。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计人员和管理人员提出了新的挑战, 传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题, 这就促使我们借助现代的工具和方法, 利用各学科最新研究成果, 通过集成传统制造技术、计算机技术与科学以及人工智能等技术, 发展一种新型的制造技术与系统, 这便是智能制造技术(In telligen t M anufactu r ingTechno logy, I M T)与智能制造系统(In telligen tM anufactu r ing System , I M S)[1 ]。

年代以后, 世界各国竞相大力发展 I M T 和I M S 的深层次原因有:(1)集成化离不开智能 制造系统是一个复杂的大系统, 其中有多年积累的生产经验, 生产过程中的人—机交互作用, 必须使用的智能机器(如智能机器人)等。脱离了智能化, 集成化也就不能完美地实现。

(2)机器智能化比较灵活 可以选择系统智能化, 也可以选择单机智能化;单机可发展一种智能,也可发展几种智能;无论在系统中或单机上, 智能化均可工作, 不像集成制造系统, 只有全系统集成才可工作。

(3)智能化的经济效益较高 现有的计算机集成制造系统(Compu ter In tegratedM anufactu r ingSystem , C I M S)少则投资数千万元, 多则投资数亿元乃至数十亿元, 很少有企业能承担得起, 而且投入正常运行的很少, 维护费用也高, 还要废弃原有的设备, 难以推广。

(4)白领化使得有丰富经验的机械工人和技术人员日益缺少，产品制造技术越来越复杂, 促使使用人工智能和知识工程技术来解决现代化的加工问题。(5)工厂生产率的提高更多地取决于生产管理和生产自动化 人工智能与计算机管理相结合, 使得不懂计算机的人也能通过视觉、对话等智能手段实现生产管理的科学化。

总之，以计算机信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展 ,为传统的制造业提供了新的发展机遇。计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合 ,形成了先进制造技术概念。冷战结束以后 ,国际间竞争的重点由单纯的军事实力较量转向以发展经济和提高国民生活水平的综合国力较量 ,随之而来的这种国际间高新技术领域的竞争愈演愈烈 ,且其发展形式由最初的仅依托本国的人力、物力和财力 ,发展到国际间的大规模合作。近年来由发达国家倡导的面向21世纪的 “智能制造系统”、“信息高速公路” 等国际研究计划 ,无疑是该背景下的产物 ,也是国际间进行高科技研究开发的具体表现和积极占领 21 世纪高科技制高点的象征。二.主要研究内容和目标

智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节, 以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此, 智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化, 它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标, 强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前, I M T 和 I M S 的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(A i M)发展到今天的I M S, 研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化, 发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力, 包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。

由日本提出的 I M S 国际合作研究计划对 I M S的解释可以看出, I M S 的研究包括智能活动、智能机器以及两者的有机融合技术, 其中智能活动是问题的核心。在 I M S 研究的众多基础技术中, 制造智能处理技术是最为关键和迫切需要研究的问题之一, 因为它负责各环节的制造智能的集成和生成智能机器的智能活动。在一个国家甚至世界范围内, 企业之间有着密切的联系, 譬如, 采用相同的生产设备和系统, 有着类似的生产控制与管理方式,上下游产品之间的联系, 等等。其间存在的突出问题是产品和技术的规范化、标准化和通用化、信息自动交换形式与接口以及制造智能共享等。

国际 I M S 计划的基本观点如下: ①I M S 是21世纪的制造系统, 必须开发与之相适应的制造技术;②应对这些技术进行组织化和系统化;③加强技术的标准化;④考虑人的因素;⑤保护环境。该计划由已有生产技术的体系化和标准化、21 世纪生产技术的研究与开发两大部分构成。

1992 年4 月在日本召开的第一次国际技术委员会, 确定了4 个主题: ①技术课题;②选择原则;③评价程序;④执行准则。由国际 I M S 中心成员提出的首批10 项研究课题是①企业集成;②全球制造;③系统单元技术;④清洁制造技术;⑤人与组织研究;⑥先进的材料加工技术;⑦全球并行工程(评估和实施);⑧自主模块的系统设备与分布控制;⑨快速产品开发;b k知识系统化(设计与制造)。美国国家科学基金会(N SF)已连续数年重点资助了与智能制造有关的研究项目, 这些项目覆盖了智能制造的绝大部分技术领域, 包括制造过程中的智能决策、基于多施主(mu lt i-agent)的智能协作求解、智能并行设计、物流传输的智能自动化、智能加工系统和智能机器等。

日本提出的智能制造系统国际合作计划, 以高新计算机为后盾、深受其 “真空世界” 计算机研究计划的影响。其主要研究内容如下: ①强调部分代替人的智能活动, 实现部分人的技能;②使用智能计算机技术来集成设计制造过程, 使之一体化, 以虚拟现实技术实现虚拟制造, 以多媒体的人机接口技术、虚拟现实技术, 实现职业教育;③强调全球制造网络的生产制造技术, 通过卫星、In ternet 和数字电话网络实现全球制造;④强调智能化与自律化的智能加工系统以及智能化CNC、智能机器人的研究。⑤重视分布式人工智能技术的应用, 强调自律协作代替集中递阶控制。

I M T 与 I M S 的研究与开发对于提高产品质量、生产效率和降低成本, 提高国家制造业响应市场变化的能力和速度, 以及提高国家的经济实力和国民的生活水准, 均具有重大的意义。其研究目标是要实现将市场适应性、经济性、人的重要性、适应自然和社会环境的能力、开放性和兼容能力等融合在一起的生产系统: ①使整个制造过程实现智能化, 并具有自组织能力;②I M S 是一个集成许多工厂和多种机器设备的混合系统;③具备满足各种社会需求的柔性;④能充分发挥人的作用;⑤易于操作;⑥总效率高;⑦能避免重复投资等。人工智能的目的是为了用技术系统来突破人的自然智力的局限性 ,达到对人脑的部分代替、延伸和加强的目的 ,使那些单靠人的天然智能无法进行或带有危险性的工作得以完成 ,从而使人类的智慧能集中到那些更富于创造性的工作中去。人是制造智能的重要来源 ,在制造业走向智能化过程中起着决定性作用。目前在整体智能水平上 ,与人工系统相比 ,人的智力仍然是遥遥领先的。人工智能模拟的蓝本主要是人类的智能 ,但人类的智能是随时间不断变化的 ,而这种变化又是无止境的 ,只有人与机器有机高度结合 ,才能实现制造过程的真正智能化。智能制造被称为新世纪的制造技术 ,目前之所以还不能实现 ,是由于要受到目前科学技术、人以及经济等诸多方面的制约。智能与思维智能 ,就是在各种环境和目的的条件下正确制定决策和实现目的的能力。在这里 ,给定的环境和目的是问题的约束条件 ,制定正确的决策是智能的中心环节 ,而有效地实现目的 ,则是智能的评判准则。从信息处理的角度讲 ,智能可以看成是获取、传递、处理、再生和利用信息的能力。而思维能力是整个智能活动中最复杂、最核心的部分 ,主要指处理和再生信息的能力。这种信息处理的过程是十分复杂和多样化的 ,归纳起来 ,大体可分为 3 种基本的类型 ,即:经验思维、逻辑思维和创造性思维。在工艺设计过程中 ,这三种类型的思维都存在 ,在不同层次的决策中起着重要作用。

总之，智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为:智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“ 智能设备 ” 和“ 自治控制 ” 来构造新一代的智能制造系统模式。智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力 ,因而适应性极强 ,而且由于采用 VR技术 ,人机界面更加友好。因此 , I M技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本 ,提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准 ,具有重要意义。智能制造是制造系统柔性自动化和集成自动化的新发展和重要组成部分 ,因此未来智能制造将向智能集成的方向发展 ,未来智能制造的研究将着重于智能传感与检测(如智能传感器、智能传感与检测技术、光纤传感技术等)。

三.人工智能与 I M T、I M S 人工智能的研究, 一开始就未能摆脱制造机器生物的思想, 即 “机器智能化”。这种以 “自主” 系统为目标的研究路线, 严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、N ew ell、钱学森从计算机角度出发, 提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资, 以及日本第五代智能

计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。

人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统, 形成一系列的 “智能化孤岛”。随着研究与应用的深入, 人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的

人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些 “孤岛” 的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90 年代初, 一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— I M T 和新——代制造系统—— I M S 便脱颖而出。

人工智能在制造领域中的应用与 I M T 和I M S 的一个重要区别在于, I M S 和 I M T 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起 “辅助和支持” 作用, 在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。

四.I M S 和C I M S C I M S 发展的道路不是一帆风顺的。今天,C I M S 的发展遇到了不可逾越的障碍, 可能是刚开始时就对C I M S 提出了过高的要求, 也可能是C I M S 本身就存在某种与生俱来的缺陷, 今天的C I M S 在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从C I M S 的发展来看, 众多研究者把重点放在计算机集成上, 从科学技术的现状看, 要完成这样一个集成系统是很困难的。

C I M S 作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略, 是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次, 但主要控制设施仍然是中心计算机。C I M S 存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在C I M S 概念下, 手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在C I M S 深入发展和推广应用的今天, 人们已经逐渐认识到, 要想让C I M S 真正发挥效益和大面积推广应用, 有两大问题需要解决: ①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用C I M S。现有的C I M S概念是解决不了这两个难题的。今天, 人力和自动化是一对技术矛盾, 不能集成在一起, 所能做的选择, 或是昂贵的全自动化生产线, 或是手工操作, 而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑, 更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。

事实上, 在70 年代末和80 年代初, 人们已开始认识到人的因素在现代工业生产中的作用。英国出版公司(IFS)于 1984 年就首次发起了第一届“制造中人的因素” 研讨会, 目的在于提高人们对制造环境中人的因素及其所起作用的认识。事实证明, 人是 I M S 中制造智能的重要来源。值得指出的是, C I M S 和 I M S 都是面向制造过程自动化的系统, 两者密切相关但又有区别。

C I M S 强调的是企业内部物料流的集成和信息流的集成;而 I M S 强调的则是更大范围内的整个制造过程的自组织能力。从某种意义上讲, 后者难度更大, 但比C I M S 更实用、更实际。C I M S 中的众多研究内容是 I M S 的发展基础, 而 I M S 也将对C I M S 提出更高的要求。集成是智能的基础, 而智能也将反过来推动更高水平的集成。I M T 和 I M S 的研究成果将不只是面向21 世纪的制造业, 不只是促进C I M S 达到高度集成, 而且对于FM S、M S、CNC 以至一般的工业过程自动化或精密生产环境而言, 均有潜在的应用价值。有识之士对人工智能技术、计算机科学和C I M S 技术进行了全面的反思。他们在认识机器智能化的局限性的基础上, 特别强调人在系统中的重要性。如何发挥人在系统中的作用, 建立一种新型的人—机的协同关系, 从而产生高效、高性能的生产系统, 这是当前众多学者都会提出的问题, 也正是C I M S 所忽视的关键因素, 这一因素导致了C I M S 发展中不可逾越的障碍。值得一提的是有的学者特别强调 “人件(Humanw are)” 在系统中的重要性, 提出C I M S 的开放结构体系思想。最引人注目的是欧共体的ESPR IT 计划中单独列出的一个研究子项, 即 “以人为中心的C I M S”。甚至有人索性称以人为中心的 C I M S 为 H I M S(HumanIn tegrated M anufactu r ing System), 指出集成制造系统首先是 “人的集成”。耐人寻味的是, 目前研究的 “精良生产” 与 “敏捷制造” 等新型制造系统的主要出发点也是强调 “人” 的作用, 即 “以人为中心”。

五．智能制造的物质基础及理论基础 1.智能制造系统的物质基础主要有:

(1)数控机床和加工中心 美国于 1952 年研制成功第一台数控铣床 ,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。(2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期 ,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合 — — — 机器人开创了工业生产的新局面 ,使生产结构发生重大变化 ,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。

(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程

中特定环节、特定问题的 “智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用

计算机一体化控制生产系统 ,使生产从概念、设计到制造联成一体 ,做到直接面向市场进行生产 ,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来 ,制造技术有了长足的发展和进步 ,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、机器人等在工业公司得到了广泛的应用 ,越来越多的公司使用了 “计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)” 以及 “智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)” 和 “智能制造系统(IMS)” 等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战 ,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法 ,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。2.智能制造技术的理论基础

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化” 或 “自组织能力” 与个体的 “自主性”。“智能制造国际合作研究计划J IRPIMS” 明确提出: “智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动 ,并将这种智能活动与智能机器有机融合 ,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中 ,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式 ,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容 ,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节 ,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用 ,系统的智能调度等 ,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础 ,各种人工智能工具 ,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用 ,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中 ,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统 ,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统 ,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制 ,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任 ,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多 ,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之 ,制造技术发展到今天 ,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科 ,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看 ,智能制造系统是一个信息处理系统 ,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人 员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程 ,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。

六．智能制造系统的特征及框架结构

1.为了提出有我国特色的智能制造模式 ,首先要搞清智能系统应具有什么特征。当前对智能系统的理解有两种不同的意见:一种是从科学的角度来看这个问题的意见 ,即认为只有具备下列特征的系统才能称为智能系统:一个系统既具有人类智能(或部分地),又具有与人类实现其智能相似的过程与途径。另一种是从工程的角度来看这个问题的意见 ,即认为一个系统只要具有(或部分具有)人类智能就称为智能系统 ,而不管实现其智能的过程与途径。我们这里所讨论的问题是关于智能制造系统的问题 ,也就是从工程角度来讨论智能系统的问题。我们认为:在工程上 ,智能系统的特征有以下几个方面 ,具有下列特征之一的系统 ,从工程角度看 ,就可称为智能系统：(1)多信息感知与融合;(2)知识表达、获取、存储和处理(主要是识别、设计、计算、优化、推理与决策);(3)联想记忆与智能控制;(4)自治性 自相似、自学习、自适应、自组织、自维护;(5)机器智能的演绎(分解)与归纳(集成);(6)容错。

2.智能制造系统模式的框架结构

整个系统是一个多智能体分布式网络结构 ,分成四个部分:中心层、管理层、计划层和生产层。每个层由具有自治性的多智能体组成 ,这种多智能体具有相似的结构 ,但根据任务的不同而有不同的自学习、自适应、自组织、自维护功能。智能系统有一定的容错能力 ,可以在不完整的信息或偶然误差出现时正常地工作。系统与因特网兼容 ,可以进行企业动态联盟、招标、投标及电子商务 ,还可形成虚拟制造的支持环境。

七． 智能加工中心 IMC 1.智能加工中心是智能制造系统中一种典型的智能加工机器。作为以 IMC 为主的智能加工单元 ,其任务为感知、决策、加工、控制与学习。智能加工中心既是智能制造过程和系统的实验和应用对象 ,也是智能制造技术的缩影和实现通道。它与普通的加工中心(MC)有着本质的区别 ,除了完成数控代码规定的加工任务外 ,能够根据信息的综合进行自主决策 ,实时调整自身行为 ,适应环境和自身的不确定性变化 ,即应具有 “自主性” 和 “自组织” 能力 ,实现对 IMC的数控系统进行实时干预与智能控制。数控加工中心的实时智能控制 ,表现为三个方面:第一是远程控制 ,通过通信线路对加工现场进行控制 ,对加工中心的加工操作和加工状态进行监视;第二是故障识别与处理 ,如刀具磨损识别与自动更换备用刀具、自激振动识别与自动抑制或消除等;第三是自适应控制 ,根据检测到的过程控制信息自适应地改变加工参数。而智能加工中心对信息的获取与处理表现在对加工环境和加工状态的自主响应能力 ,其中对刀具状态的监测是评判加工状态的重要依据。加工中心刀具状态实时在线智能监测系统 ,及基于神经网络与模糊识别模式的多传感器融合技术的刀具磨、破损监测

系统的成功开发 ,为智能制造信息的自动获取 ,成功提供了有力的保证。2.智能加工中心的主要功能

在智能加工中心中 ,智能数控系统是 IMC 的神经中枢 ,其智能化程度直接决定了整个智能制造系统的智能水平。智能数控系统具有高级的自主控制功能 ,能将任务请求、作业规划、轨迹控制、过程监视与控制、错误自修复等功能有机结合起来。面向制造系统 ,它是任务驱动的柔性规划学习系统 ,而面对复杂的物流加工环境 ,它又是 “刺激一反应” 型的再励系统 ,能对来自内部和外界环境的多种刺激做出理智的决策 ,从而以最优策略完成目标任务。通过对智能制造环境下的加工过程进行分析 ,确定加工中心应具备的主要功能有:(1)感知功能 ,根据多种传感器信号的收集、特征提取和信息融合 ,实现加工对象感知和系统状态感知。

(2)决策功能 ,在感知的基础上通过决策 ,明确其在整个制造系统中的作用、与其它智能机器的关系 ,并确定自身的行为方式。

(3)控制功能 ,智能加工中心根据决策结果进行处理 ,采用最优化的方式完成加工任务 ,并保证加工过程得到可靠的监视和维护。

(4)通信功能 ,包括与 CAD/ CAM 系统的智能通信 ,实现数据与知识的交流 ,支持并行工程策略;与其它智能加工机器的智能通信 ,交流状态信息 ,协调加工负荷;与人类专家和操作人员的智能通信 ,提供良好的人机交互环境 ,为智能机器提供知识单元 ,做出相应决策。

(5)学习功能 ,依据决策、控制和加工指令 ,以及由此引起的状态变化和最终加工任务 ,学习和积累相关知识 ,改进决策和控制策略。此外 ,还包括从人类专家和其它智能机器直接获取知识。

八．智能制造技木的发展趋势 智能制造是从 80 年代末发展起来的 ,最旱的几本有关智能制造及系统方面的专著是在 1988年由 Wrightfg MilaciC 等人编写的 ,随后、Kusiak和 Pain也相继出版了这方面的研究著作。这些专著所描述的 IMS仍基于设计与制造技术所提出的问题和解决的工具与方法。在许多工业化国家、人工智能已被当作求解现代工业提出的问题的工具和方法。因此 ,这些专著仅着力于人工智能在制造业中的应用和智能系统研究与应用中提出的问题的求解、使用基于知识的系统(如级联结构系统)和优化方法来解决自动化制造环境中零件、产品、系统的设计与制造 ,以及自动制造系统的规划与调度(管理)问题。先进的工业化国家在研究 FMS、CIMS、FA 及AI筹的基础上 ,为了进行国际间制造业的共同协作研究、开发、设计、生产、物流、信息流、经营管理乃至制造过程的集成化与智能化等而提出来的智能制造系统 ,也是为了解决各发达国家面临的企业活动全球化、重复投资增大、现场熟练技术工人不足和社会对产品的需求变化等因素而倡导的国际制造业的合作。在迸行智能制造及其相关技术与系统的研究方面、首推日本在 1990 年提议和倡导的日、美、欧之间建立的国际运营委员会、国际技术委员会和附属机构 IMS中。大有主宰未来制造技术的趋势。1991～ 1993 年 Barschdor 汀和 Monostori 等应用人工神经网络(ANNS)到智能制造中进行加工过程的建模、监测、诊断、自适应控制;通过神经网络的知识表示和学习能力 ,缩短 CIMS的反应时间 ,提高产品的质量 ,使系统更可靠。而 Furukawa则对智能机器的设计程序及它在自动导引车中的应用作了介绍。被称为是二十一世纪的制造技术的智能制造系统 ,目前国内外已相继开展了国际联合研究计划。智能制造系统与当前任何制造系统相比 ,在体系结构上有着根本意义上的不同 ,具体体现在:一是采用开放式系统设计策略。通过计算机网络技术 ,实现共享制造数据和制造知识 ,以保证系统质量。这是将计算机界先进的设计和开发思想融入到制造系统的结果 ,因而使制造系统向拟人化的方向进一步发展。二是采用分布式多自主体智能系统设计策略 ,其基本思想是:赋予制造系统中各组成部分或子系统一定的自主权 ,使其形成一个封闭的具有完整功能的自主体 ,这些自主体以网络智能结点的形式联接在通讯网络上 ,各个智能结点在物理上是分散的 ,在逻辑上是平等的。通过各结点的协同处理与合作 ,共同完成制造系统任务 ,实现人与人的知识在制造中的核心地位。此外 ,生物制造与仿生机械的科学与技术、生物自生长成形制造、绿色制造的科学与技术包括产品与人类和自然的协调理论 ,产品绿色工艺(如Near2Zero Waste)等也极大地丰富了智能制造的范畴 ,促进了智能制造系统的发展。目前 ,我国一些高等院校也在进行智能制造技术的研究 ,如南京航空航天大学机电学院朱剑英教授成立的智能制造科研组 ,一方面跟踪国际智能制造的最新研究动态 ,另一方面从事智能制造关键基础技术的预研工作 ,为地区及我国智能制造技术的发展做出了一定贡献。遗憾的是 ,由于种种原因 ,我国政府主管部门和有关大公司、厂家并无迹象表明对智能制造已引起足够的重视 ,至今也未得到我国机械学科的普遍关注。相信随着人们对智能制造系统认识的逐步深入 ,智能制造系统必将得以迅猛发展 ,迎头赶上世界先进发展水平。

九．智能制造系统研究成果及存在问题

目前对分布式制造系统的研究虽然还处于初期阶段 ,但已在不同层次、不同侧面上取得了大量令人振奋的基础理论研究成果和应用成果 ,如制造 Agent的个体目标机制(如奖惩机制、市场机制、目标函数等)等。这些研究成果奠定了MAS在制造控制中应用的基础。但是 ,由于制造 Agent 在信息、知识和控制上的完全分布 ,每个 Agent 对环境、对整个问题求解活动及其他Agent 的意图只有部分的、不完全的知识 ,并且拥有的知识可能互相不一致 ,各个 Agent只能根据不完备的知识与不完整、不同步的信息做出局部决策。又由于整个系统缺乏类似中央控制的机制 ,因而整个系统的控制和决策往往不能达到最优效果 ,而且不可避免地存在大量难以解决的决策冲突(C onflict)和死锁(Deadlock)。因此 ,对分布式自治制造系统中异构 Agent 间的相互合作以及全局协调机制的研究 ,是分布式自治制造系统最重要 ,也是最基本的问题 ,更是其走向实用所亟待解决的核心问题。协调是指一组 Agent 完成一些集体活动时相互作用的性质。在分布式制造系统中 ,全局协调和优化是一个在多目标动态约束下 ,各类活动和资源的最佳组合和排序的动态求取过程 ,它可以描述为两个子问题 ,即局部调度决策和全局资源协调。由于 “组合爆炸” 现象的存在 ,当前采用的普遍方法是谈判和投标(Neg otiation and Bidding)。谈判被定义为:在开放的、动态的制造控制环境下 ,拥有任务订单的 Agent(协调者),及欲参与任务执行的 Agent(投标者)之间传递各自的资源、愿望和能力信息 ,反复进行协商 ,直到其中一个Agent 或一组Agent 被选出组成执行该任务的队列的过程。在这个过程中出现的冲突和死锁或者由协调者来解决 ,或者由冲突中的 Agent 自行解决。为了加快谈判过程 ,许多研究工作致力于改进谈判策略和开发支持协商的协议和语言 ,目前已提出了诸如一步谈判、多步谈判、合同网等多种谈判策略和协议。分析这种谈判过程 ,可以看出:

(1)在当前所采用的模型中 ,谈判是基于对谈判者的知识与能力、讨价还价过程、收益计算 ,以及子系统的影响(或能力)的平衡的显式表达 ,以可计算的迭代模型模拟社会或生物界的组织形式和进化过程的协调和协作方法;

(2)各个Agent 总是将其他Agent 的局部调度作为其预测信息 ,以计算其自己的局部调度决策。依次地 ,又将决策结果传递给其他 Agent。宏观上看 ,这是一个串行过程。当一个Agent 产生的结果不可接受时 ,又需要进行反复通信和迭代。因而 ,各个 Agent 的内部可以看作是一个局部闭环反馈控制系统 ,而冲突则是其外部扰动;

制造管理系统设计与应用分析 篇3

关键词:制造系统设计分解;效绩回顾体系;员工敬业度

对一家制造型的企業来说,它的使命在于最大化其利益相关着的价值。其中包括其客户,投资方(或者所有者)和员工。能否帮助客户实现价值,决定了企业的实现和增长销售额的能力;能否通过卓越的运营而消除浪费提高效率,决定了企业的相对盈利能力;能否增强员工的敬业度,正日渐成为当代企业取得长期成功最主要的智力保障。本文将从这些企业最高层管理者所关注内容出发,基于MIT生产系统设计实验室关于制造系统分解的框架,结合精益生产思想和平衡计分卡里关于效绩考评指标设置的方法,论述如何为一家航空和精密产品制造企业(下文简称企业A)建立一套制造管理系统及实施的过程。

第一步:依据企业实际情况,基于制造系统设计分解的效绩指标(Performance Measure)板块来设计制造管理系统的框架。

客户价值实现:由于企业A目前所做的产品的后到精加工以及装配,不涉及到产品的定价以及研发。因才在客户价值实现里只考虑基于交付和售后服务的客户服务以及产品质量。

杰出运营:该部分依据同步制造的思想,将杰出运营下的关注点分为了单位产出下的运营费用和单位产出下的库存量。根据精益思想里工厂的八大浪费,加上企业A目前运营成本里占大部分的原材料成本和管理成本,构成了运营费用/产出下10个子关注点。这里需要注意的是,对不同的企业,或者在同一企业不同的发展阶段,占关键少数的运营成本类型会有所不同。因此需要根据实际情况动态的调整关注的内容以确保抓住问题的关键。在库存/产出下,依据库存产生的三大环节:供应商的交付周期波动、工厂生产计划与生产实际的差异和销售预测与实际客户需求的差异,来进行进一步细分。

员工敬业度:该部分综合考虑平衡积分卡里学习与成长层面衡量员工的核心指标及关于提高员工敬业的十个关键点的研究,将员工敬业度下分为满意度,保持度和生产效率三个部分。其中,满意度考虑包括员工参与决策、得到认可、获取信息、取得对创新的鼓励、来自其他员工的支持、对公司总体的满意度共6个方面的内容。该部分主要通过问卷调查的形式得到反馈。保持度下考虑员工的自愿离职率,关键岗位的离职率以及总体离职率三方面内容。最后在生产效率下包括人均销售收入或者单位薪水支出下的销售收入、战略信息覆盖率以及战略工作覆盖率。

第二步:基于公司的愿景和使命及其目前的效绩短板,来确定其重点关注的方面。

一般来说公司对自己的亟待改善的方面都有很清楚的认识,但很多情况下却只是看到表面的问题所在,没有深入分析造成这些问题的根源。因此,在此基于第一步中制造管理系统框架的分解过程,帮助企业更好的发现需要改善的关键所在。对企业A,我们就上述框架里关键的效绩指标开发了一套评估工具,以描述的形式将关键的效绩指标分为了六个由优到差的层次,通过采集各方面的意见可以为公司进行综合评估。该工具旨在为企业A提供一个与同行企业横向比较的基础。

第三部:就第二部里选取的主要效绩指标,结合企业A的组织构架及其分工,指定主导指标达成的负责人/岗位。并且基于负责人职能与效绩指标的相关层度将主导分为:全面负责,主导完成和达成情况汇报三个类型。

并由此提出四个层次的效绩回顾会议,来定期监控效绩指标的达成情况。这四个层次分别为工厂月度效绩回顾、A3①项目进度回顾、各职能部门的效绩回顾和每天的快速响应会议,详见图2。同时,也定义出每级会议要求参加的相关人员和标准的会议或者报告模板。其中A3项目的作用主要是针对工厂效绩回顾会议中由于效绩指标达成出现的问题需要专门立项解决的情况。每天的快速相应会议主要针对当天突发的事件以及以前会议上没有解决问题的回顾。特别要注意的是在月度工厂效绩回顾会议上仅关注达成效绩指标的情况以及造成没有按期完成的下一步解决方案,其他的内容例如已经开展的行动,或者原因的分析不应在会上讨论。

第四步:前面三步将整个制造管理系统的战略层面的框架搭建完毕,在最后一步需要做的是如何让员工融入到这套系统中,以系统背后的解决问题的思想去指导自己的行为,确保自己每天的工作都朝着实现企业愿景与使命而努力。这里,主要借鉴Personal Impact Map的建立方法,在第一步里建立起的制造管理系统框架下,让每位员工把自己的职责与工作与系统框架里的分支内容联系起来,从而让员工看到自己在实现公司目标过程中所发挥的作用。同时,还需要将给员工的回报与其在关键指标达成中的表现连接起来。除了这些,在员工敬业度下的六个关注方面也需要同时得到高度的关注。

最后,只有把整个制造管理系统的三个方面有机地结合起来同时关注,并持续地进行改善才能确保企业得到可持续的杰出效绩。

参考文献

[1]Srikanth, Mokshagundam L., Robertson, Scott A., Measurements for effective decision making, The spectrum publishing company, Wallingford, Connecticut, 1995.

[2]罗伯特•卡普兰,大卫•诺顿.平衡计分卡-化战略为行动[M]. 广东经济出版社, 2004.

[3]Dobbs, Daniel C., Development of an aerospace manufacturing system design decomposition, S.M. Thesis, Dept. of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 2000.

[4]Womack, James P., Jones, Daniel T., Lean Thinking, Simon & Schuster, New York, 1996.

[5]Seijts, Gerard H., Crim, Dan, What engages employees the most or, The Ten C’s of employee engagement. Ivey Business Journal, Ontario, 2006.

[6]Hill, Brad and Tande, Christine, Personal Impact Map Chart the course to a shared vision. Worldat Work, 2003.

制造管理系统 篇4

由制造/再制造系统集成的供应链网络不同于常规的供应链网络, 其特点是:既包括传统的由制造商→ (批发商→) 零售商→消费区域的前向供应链, 又包括由消费区域→回收/拆解中心→制造/再制造商的逆向供应链[1]。

完整的制造/再制造供应链系统分为开环和闭环两种。本文研究的是闭环供应链系统, 即再制造品类型不变, 和新产品共用销售网络, 其市场结构相同。

对于闭环供应链目前还没有一个统一的定义, 我认为狭义的制造/再制造的闭环供应链是围绕核心企业, 通过对商流、物流、信息流、资金流的有效控制, 从原材料采购开始, 制成中间产品以及最终产品, 由销售网络把产品送到消费者手中, 进一步由相应的回收企业对消费者手中的废旧品、残次品或退货品进行收集、检测与分类, 交由制造商进行再制造以达到废旧品的价值恢复并重新配送至消费者或对废旧品进行原材料再生等合理处置的这样一个将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体的闭环功能网链结构模式[2]。

究其闭环供应链产生的原因, 主要有以下几点: (1) 环境、资源和立法的压力; (2) 经济利益的驱动。对于某些废旧品的回收和再利用具有很大的赢利前景。例如, 美国宇航局重新利用改制与翻新的零部件, 使飞机制造费用节省了40%~60%[1]; (3) 改善和客户之间关系的需要[3]。企业通过闭环供应链战略的实施, 在资源有效利用和环保方面先行一步, 能够改善企业在顾客和公众心目中的形象, 在一定程度上吸引和留住顾客。

2 相关文献回顾

因为闭环供应链在资源有效利用、环境保护方面的积极作用, 越来越多的学者开始从不同侧面对闭环供应链进行研究, 这些研究主要涉及参与闭环供应链的相关实体之间的物流、信息流、资金流的同步、协调问题[4,5,6]。Fleischman (2001) 根据再处理过程、驱动因素和再处理实施者的不同, 将闭环供应链的逆向物流网络分成不同的类型并逐一指出各种类型的特点, 作者最后给出一种连续网络设计模型[7]。S a v a s k a n指出, 制造商对废旧产品的回收有三种模式。同时, 在不同条件下对各种回收模式进行了分析比较, 证明在其假设条件下零售商负责废旧品回收的渠道结构优于制造商或第三方服务提供者回收的渠道结构, 但是作者没有考虑回收中心的固定资产投资和三者在处理退货问题时的能力差别[8];R a y等研究了在新的耐用品销售过程中, 以一定的价格折扣换取废旧品的协调问题, 比较了统一销售价格、替换用户统一折扣率和根据废旧品的使用年限选择不同折扣率情况的优化设计问题[9]。顾巧论等研究了基于单一制造商和单一零售商构成的逆向供应链系统, 应用博弈理论对废旧产品回收的定价策略进行研究, 但是作者假定回收率是回收价格的高次函数的理论依据似乎有待于进一步考证[10]。Guide等研究了废旧品质量不确定情况下的最优回收决策问题, 并对不同的参数的敏感性进行了细致的比较分析[11], 本文研究的是闭环供应链渠道协调问题, 假定回收的废旧品质量无差异。S a m a r K.M对电子商务中单纯的逆向物流的最优价格和回收政策进行了研究, 并对相关的参数进行了细致的敏感性分析[12]。

参考效应指人的选择和决策不是基于某一属性的绝对量, 而是基于参考点的相对赢得和损失。自从K a h n e m a n和Tversky[13]发表了展望理论和参考依赖理论以来, 许多学者也开始关注参考效应, 尤其是价格参考效应对消费者选择的影响。Winer[14]认为, 消费者在做出购买决策时, 不仅仅受到价格绝对量的影响, 而且还将商品的价格与其他价格 (如商品上期的价格或竞争对手的产品价格) 相比较, 形成所谓的参考价格, 以此作为购买决策的依据。为此, Winer提出了基于参考价格的消费者选择模型, 该模型中除了采用观察到的价格 (实际价格) 外, 还采用参考价格作为影响消费者购买可能性的影响变量。证明了, 在整个市场层面消费者选择行为确实受参考价格作用。Greenleaf[15]和Kumar等[16]也对参考价格的影响机制和作用过程作了深入研究。

本文在参考文献[8]的基础上引入参考效应因素, 假定产品的市场需求量不仅与价格有关, 还与本期价格与上期价格的差异, 即价格的参考效应有关;废旧品的回收数量不仅与回收价格有关, 还与本期回收价格与上期回收价格差异, 即回收价格的参考效应有关, 研究制造商和零售商组成的制造/再制造闭环供应链系统在分散决策模式和集中决策模式下的协调优化问题。

3 问题描述

为了使得问题易于处理, 假定一个由制造商、零售商和顾客组成的闭环供应链向顾客提供单一商品, 两企业信息完全共享, 按照市场需求进行产品的生产和销售, 制造商生产产品并以一定的价格将产品批发给零售商进行销售, 零售商再以一定的价格将产品销售给顾客。与此同时, 制造商委托零售商对顾客手中已使用过的废旧品进行回收, 然后再从零售商处以一定的价格获得废旧品, 通过检测、分类、拆卸, 将可用零部件进行相应的技术处理后用于产品的再制造, 将不可用部分用于原材料的再生或垃圾处理。假定制造商的生产系统能够同时进行新产品 (完全由原材料加工而成的产品) 和再制品 (由回收的废旧品中的零部件进行再加工或由修复零部件加入原材料混合加工而成的产品) 的生产, 再制品和新产品性能完全相同, 在同一市场上不加区别的销售。运作流程如图1所示。

3.1 符号假定

(1) 常量符号说明

Cm—完全是用原材料的新产品单位制造成本;Cn—使用废旧品的产品单位再制造成本;a—制造商处理废旧品的单位成本;k—废旧品中可以用于再制造的比例;△—利用废旧品再制造产品比完全使用原材料制造产品的单位成本节约△=Cm-Cn;d—不考虑销售价格和销售努力水平影响的市场需求率;e—不考虑回收价格和回收努力水平的废旧品回收数量;Cs、Ct—零售商的销售和回收的单位成本;—产品的市场需求量对于销售价格的敏感系数;—产品的市场需求量对于销售价格变化的敏感系数;—废旧品的回收数量对于回收价格的敏感系数;—废旧品的回收数量对于回收价格变化的敏感系数;z—不可用于再制造的废旧品的资源再生收益;p0、r0—上期的产品单位市场销售价格和废旧品回收的价格; —表示在模式i下供应链成员j的利润函数, 其中i∈{D, C}, D表示分散决策模式, C表示集中决策模式, j∈{M, R}, M表示制造商, R表示零售商。

(2) 决策变量

p—产品的单位市场销售价格;r—零售商回收废旧品的单位市场价格;b—制造商从零售商处获得废旧品的单位价格;w—产品的批发价格。

3.2 基本假设

(1) 制造商按照市场需求生产和再生产, 故不考虑产品生产过剩情况;

(2) 产品的制造和再制造过程同步进行, 且制造和再制造产品等质, 即它们在同样的市场上以相同价格销售;

(3) 产品的市场需求量随着销售价格的提高而降低, 随着销售价格增量的提高而降低, 为研究方便不妨令

(4) 废旧品的回收数量随着回收价格和回收价格增量的提高而提高, 不妨令

(5) 对于所有的再制造产品而言, 其再制造成本低于完全使用原材料生产新产品的成本, 即Cn

(6) 在制造/再制造的闭环供应链系统的优化设计过程中, 制造商作为Stackelberg领导者, 零售商作为追随者。

4 模型的建立、求解和比较分析

4.1 分散决策模式 (模式D) 下的模型研究

(1) 分散决策模式下的模型建立

在分散决策模式下制造商的利润函数为:

式 (1) 中第一项表示产品批发所获得的收入, 第二项表示进行废旧品再生产得到的收入。决策变量为产品的批发价格和废旧品的获得价格。

在分散决策模式下零售商的利润函数为:

式 (2) 中第一项表示产品销售的收入, 第二项表示进行废旧品回收所获得的收入, 第三、四项分别表示进行销售和回收活动的成本。决策变量为产品的市场价格和废旧品的回收价格, 以及销售和废旧品回收的努力水平。

(2) 分散决策模式下模型的优化求解

在制造商和零售商的主从决策过程中, 制造商率先作出决策, 零售商根据制造商的决策作出自己的决策, 决策顺序为:制造商首先给出产品的批发价格和从零售商处获得废旧品的价格, 零售商观测到制造商的批发价格和废旧品获得价格后, 选择产品的销售价格、废旧品的回收价格, 以及销售和回收的努力水平。采用逆向归纳法, 首先考虑在给定的产品批发价格和废旧品获得价格的情况下零售商的最优选择, 即求解

对于式 (3) 的优化求解, 我们假定w和b固定, 求解最优的产品销售价格p, 零售商回收废旧品的单位市场价格r。

对p求一阶、二阶导数有

由式 (4) 可知, 对于给定的w和b, 零售商的利润函数是关于p的凹函数, 则其在P定义区间上有最大值, 令式, 可得

同理, 对于给定的w和b, 零售商的利润函数是关于r的凹函数, 则其在r的定义区间[0, ∞]上有最大值, 令

由于制造商能够预测到零售商根据上几式进行决策, 代入上面的p、r的表达式, 故制造商的问题转化为:

对于式 (7) 的优化求解, 我们假定p、r固定, 求解最优的w和b, 与前面的求解过程类似, 上式分别对w和b求一阶、二阶导数, 可得对于给定的p、r, 制造商的利润函数是关于w和b的凹函数, 则制造商的利润函数在w和b的定义区间上有最大值, 分别令 有

将式 (7) 、 (8) 代入式 (4) 、 (5) 可得

则 (p D, r D, w D, b D) 即分散决策模式下的最优解。

4.3 集中决策模式 (模式C) 研究

在集中决策模式下, 假定制造商和零售商不考虑单个企业的利润, 而是从闭环供应链的整体、角度出发, 制定最优的p、r, 以达到渠道总利润的最大化。问题转化为求解闭环供应链的渠道总利润最大值为:

式 (12) 分别对p、r求一阶、二阶导数, 可得渠道总利润是关于p、r的凹函数, 则分别令 可得:

则 (p C, r C) 即集中决策模式下的最优解。

对于集中决策模式下的渠道总利润分配采取这样的方式, 即制造商和零售商按照 的比例分配, 欲使得双方都愿意接受这样的分配方案, 必须使得两者在集中决策模式下的利润不低于在分散决策模式下的利润水平, 即 成立, 可以求得相应的 的取值范围。

4.4 两种决策模式的比较和分析

将上述模型的变量以及利润进行比较, 可得如下结论:

(1) 在集中决策模式下的产品销售价格比分散决策模式下的价格低, 同时集中决策模式下的废旧品回收价格要比分散决策模式下的回收价格高。

证明:

由于市场需求量恒满Q>0, 则d+βp0> (α+β) p有成立, 又有产品销售必须有利可图, 有cm+csp C。

同理

由于废旧品回收数量满足R>0, 则有e>r0, 同时废旧品回收必须有利可图, 有k△+ (1-k) z-a-ct>0, 则有rD

(2) 集中决策模式下的市场需求量和废旧品回收数量要比分散决策模式下来得大。

证明:由结论1和基本假设3、4可得。

(3) 集中决策模式下的渠道总利润大于分散决策模式下得渠道总利润;

证明:由以上的求解过程可以看出, 渠道总收益是关于p、r的凹函数, 所有异于 (p C, r C) 点的函数值必定比这点的函数值来得小, 由结论1、2可得 (p D, r D) 明显异于 (p C, rC) , 故结论成立。

(4) 集中决策模式下的渠道总收益的合理分配范围

证明:式 (8) 、 (9) 、 (10) 、 (12) 、 (13) 、 (14) 分别代入式 (1) 、 (2) , 可得:

又欲使得制造商和零售商愿意接受合作模式, 须有 , 分别将上几式代入有 成立。

(5) 由于此时消费者需求受到绝对价格 (即价格) 和相对价格 (即价格的参考效应) 两类因素影响, 而且后者对消费者选择的影响程度占主要地位, 因此, 我们不妨假定 。则给出产品销售价格和回收价格的表达式如下:

上两式分别对n求极限有 成立。

可以看出, 不管产品的期初价格和最初的回收价格处于偏高还是偏低的水平, 通过价格本身和价格参考效应的调节, 从长期来看, 企业产品销售价格和废旧品的回收价格应稳定在 的水平, 这将使企业利润最大化。

5 结束语

制造业基本ERP管理系统模块 篇5

一、销售模块

1.成品分类、客户分类需要能做到多维统计，比如一个产品属于成品，还可以属于铁制品。成品和客户都必须能实现这种多维分类，相应报表也能根据这些多维分类进行分析统计；

2.查看该销售订单时，可以直接查看到该张销售订单的执行情况，如出货数量、出库数量、退回数量、退回入库数量、退回补货数量、每条记录的执行状态等；

3.销售订单页面必须能关联和集成该销售订单下游作业：发货单、出仓单、退货单、退仓单、发票等单据；

4.系统必须支持业务人员销售跟单，就是在销售订单页面可以直接很清楚的查看该销售订单对应的采购订单和生产订单，以便跟单员更好的跟踪销售订单执行进度；

5.系统必须支持协议订单功能，允许营业和生产先进行备料生产，等接到客户正式订单和出货通知时，能迅速交货；

6.销售发货单和销售出仓单页面都要可以关联查看到该发货单上游的销售订单、下游的发票信息、应收账款凭证等信息；

7.系统需要支持销售订单历史数据查询，如果一个销售订单在数量、单价、交期方面有变更的话，系统需要保留历史的销售订单数据，最好能支持变更前后数据的差异比较；

8.系统需要有直接调用的销售数据综合查询报表，可以以订单日期、订单编号、预计交货日、客户编码、料品类别、料品编码、出货日期、出库日期、交货状况等任何一个条件或者多个条件组合来做销售订单执行状况查询；

9.系统需要具备销售订单历史交易单价查询，可以查看到一定时间范围内任何一款产品销售单价及价格变动趋势；

10.系统必须具有未交销售订单明细表，需可以查看任何一个时间段范围内的任一客户、任一产品的未交数量、未交金额明细及汇总未交数量、未交金额；

11.销售收入明细及汇总表，需要查看任一时间段各个产品都各自的销售数量、金额明细（最好可以关联到对应的发货单）及总共销售金额汇总的报表；

12.系统必须具备销售对帐明细表，可以筛选任何一个客户的一个月的发货和退货明细，并汇总对帐总金额，以便业务人员的月底销售应收账款对帐；

13.销售订单和出货单毛利分析，在系统成本计算完成之后，可以很清楚的查看任何一张销售订单或发货单的销售单价、销售金额、成本价、成本金额，毛利率等指标；

14.销售排行分析，需要系统支持以客户排行、以产品排行，按照销售金额大小、毛利等指标进行排行分析，以确定那些产品利润较高，哪些客户是我们的重点客户；

15.销售订单交期预测模拟分析，很多时候客户会口头询问我们，如果下达一定数量的某产品的订单，我们大概能什么时候交货，在不问生管和计划的前提下，系统能快速的支持订单交期预测模拟，快速的给予客户答复，这也是提高客户服务水平的一项措施。

二、采购模块

1.材料、供应商分类需要能做到多维统计，比如一个材料既属于原材料又属于铝型材，材料和供应商都必须能实现这种多维分类，相应报表也能根据这些多维分类进行统计分析；

2.系统必须支持销售订单转采购订单功能，由于我们研发事业部在售后服务过程中会出现直接从供应商购买一些配件，随后直接交货给客户，自己不做生产的业务；

3.由请购单可以直接查看该请购单明细已经抛转采购单的状况，以及可以直接关联到该请购单已经抛转的对应采购订单；

4.采购系统需支持采购配额管理，为了降低采购风险，一些物料会有多家供应商供应，需要系统支持采购的配额管理，同一请购数量可以抛转多家供应商的采购订单；

5.查看某一采购订单时，可以直接查看该张采购订单的执行情况，如到货暂收数量，暂收退出数量、合格入库数量、退货数量、退货出库数量、退出补货数量、每条记录的执行状态等；

6.采购订单页面必须能关联和集成该采购订单上下游作业，上游的请购单、销售订单；下游的到货暂收单、暂收退出单、合格入库单、退货单、退仓单、发票等单据；

7.合格入库单页面要可以关联集成查看到该入库单上游的采购订单、到货暂收单、销售订单，下游的发票信息、应收账款凭证等信息；

8.系统必须支持采购暂估作业，由于当月发票未到，入库金额只能以暂估处理，系统必须支持单到回冲、单到补差、或者月初回冲的其中一种；

9.系统需要支持采购异常退出作业，我们是机械加工行业，在生产过程中铝型材和压铸件都会出现工废和料费的情况，做退料处理是不合适的，一般需要做生产不良入库，然后仓库做采购异常退货流程；

10.系统需要支持采购订单历史数据查询，如果一个采购订单在数量、单价、交期方面有变更的话，系统需要保留历史的采购订单数据，最好能支持变更前后数据的差异比较；

11.系统需要有直接调用的采购数据综合查询报表，可以以订单日期、订单编号、预计交货日、供应商编码、料品类别、料品编码、到货日期、入库日期、交货状况等任何一个条件或者多个条件组合来做采购订单执行状况查询；

12.系统需要具备采购订单历史交易单价查询，可以查看到一定时间范围内任何一款产品采购单价及价格变动趋势；

13.系统必须具有未交采购订单明细表，需可以查看任何一个时间段范围内的任一供应商、任一材料的未交数量、未交金额明细及汇总未

交数量、未交金额；

14.采购入库数量、金额明细及汇总表，需要查看任一时间段各个材料的采购入库数量、金额明细（最好可以关联到对应的入库单）及总共采购金额汇总的报表；

15.系统必须具备采购对帐明细表，可以筛选任何一个供应商的一个月的送货和退货明细，并汇总对帐总金额，以便采购人员的月底采购应付账款对帐；

16.采购排行分析，需要系统支持以供应商、以材料按照采购金额大小等指标进行排行分析，以确定哪些材料做重点管理，哪些供应商做重点管理。

三、库存模块

1.成品、半成品、原材料、易耗品等所有料品都需要做到多维分类，相应仓库报表也能根据这些多维分类进行统计查询分析的；

2.系统需要支持仓库的借出还入作业的功能和报表，由于我们公司有多个事业部，多次出现不同事业部仓库之间借还料的业务；

3.仓库计划库存量查询，我们不仅需要查到当前库存量，还需要根据目前的业务知道某一产品某一天的计划库存量有多少，这些计划库存的来源单据又有哪些？

4.系统需要支持仓库库存呆料分析，可以以仓库、物料、时间范围、库存数量和库存金额提供一张仓库库存呆料汇总表，以供仓库人员做库存呆料分析；

5.仓库盘点差异分析表，在进行月末盘点之后，需要系统显示每一存货盘点数量、差异数量、差异金额及总差异数量和总差异金额的盘点分析表；

6.系统需要提供一张库存进销存日报表供仓库使用、库存进销存月报表供成本会计使用，以及查看每天和每月的存货变动情况；

7.当前库存量查询及库存来源跟踪查询，我们不仅仅知道当前库存量是多少，更需要知道，这些库存的来源，系统需要做到库存来源跟踪的查询。

四、生产模块

1.由于我们是严格的接单生产模式，成品很少做备货生产，材料也很少备库存，基本都是接单后才生产和采购的，也是随时接单，随时做材料需求和生产需求的，系统要么支持LRP的作业模式，要么支持衍生式的MRP需求运算模式，同时也能够做到订单跟踪；完全意义上MRP运算太耗服务器资源，不希望系统只有这一种的材料需求计划和生产计划的生成模式；

2.生产订单界面需要知道该订单的工序级别的排程，就是能很清楚的查看该产品每一道工序都需要哪些加工中心来完成、什么时候开工，什么时候完工、需要几天来完成、每天各计划完成多少；

3.生管人员需要在生产订单页面查看该生产订单页面每张派工单每个工序需要投入多少材料、已经投入了多少材料、目前还有多少在制材料等信息；

4.可以直接在生产订单页面可以查看该生产订单每一工序派工单的派工数量、不良数量、报废数量、完工数量、在制数量等订单执行进度查询；

5.生产订单页面可以查看该订单需要耗用哪些加工中心的哪些资源，标准耗用工时多少，实际耗用工时多少、工时差异多少；

6.可以从生产订单页面直接关联查看该生产订单属于哪一张销售订单、属于哪一张生产计划产生的；

7.在生产订单页面可以直接关联下游的领料单、补料单、退料单、工序移转单、生产不良报废单、完工入库单等下游的该生产订单的执行单据；

8.系统需要具备独立的补料流程，以控制原材料的耗用；系统应具备生产工序不良入库流程、生产工序报废入库流程，以控制和统计生产异常状况；

9.系统需具备期初未完工的生产订单不同工序录入功能，还需具备车间在制品盘点功能，要能严格的管理车间工序作业状态；

10.系统必须能支持非标生产，就是不建产品BOM，直接可以给产品下生产订单，因为我们公司有不少小批量、短交期的客户订单的，如果严格按照建料号、BOM、工艺路线的方式，时间根本来不及；

11.系统需要支持合并工单领料的功能，因为我们机械加工行业会有一个下料作业，会出现领用一个材料，产生多个半成品的情况，那系统必须支持工单合并领料功能；

12.生产模块要有严格控制生产挪料的参数，任何一道工序往下游交接的数量都不允许大于从上游接收的数量，防止挪料情况的发生，只有如此，后续的生产成本才是可信的；

13.工单缺料分析表，这个报表是结合生产订单材料需求数量、材料库存数量、采购在途数量、制造在途数量、已分配数量等信息，重新计算的工单的缺料分析，最好支持缺料数量转请购单或采购单；

14.工单用料分析表，就是通过生产订单的材料应发数量、实发数量、超领数量、短耗数量、在制数量来考核工单用料状况，也是生产绩效考核的一个重要指标；

15.加工中心产能分析表，可以根据加工中心的资源数、总有效工时数、已排产耗用数、剩余产能数，系统支持查看任何一个加工中心的产能负荷情况，供生管参考做生产排程；

16.生产订单执行反馈表，在生产订单做完排程之后，哪些订单做了提前执行、哪些订单做了延后执行，与正常的生产计划差异多少，系统需要一张生产订单执行反馈表以系统预警的形式提供给生产管理人员做相关调整；

17.加工中心生产日报表，系统需要支持查看任一加工中心的昨日结存数量、今日接收数量、今日转出数量、今日结存数量的生产日报

表；

18.生产重工、不良、报废统计表，系统需要支持任何一个时间范围之内的任何一个加工中心的生产重工、不良和报废数量的明细及汇总报表；

19.加工中心完工统计表，系统需要支持查询任何一个加工中心、任何一个时间范围内的完工移转和入库数量；

20.发退料明细表，系统需要支持任何一个时间范围内、任何一个加工中心的任一生产订单的收料和退料情况，在成本计算之后，并可以知道每一工单的材料领用金额；

21.料件生产订单明细表，我们要通过的反向查询，要知道某一物料由哪些生产订单需要耗用，并需要知道各自耗用多少。

五、委外模块

1.对于生产过程中突发的委外作业，系统是否具备委外工序功能暂不做要求，但系统必须支持比较简单方便的处理这类突发性的委外作业，还能做到委外对账、发票及成本核算；

2.系统必须具备委外对帐明细表，可以筛选任何一个委外厂商的一个月的送货和退货明细，并汇总对帐总金额，以便委外人员的月底委外应付账款对帐；

3.系统可以随时查看委外厂商的在制物料数量，就是说我们生产人员可以随时查看任何一个委外厂商处还有多少材料在制未交货，以便生产人员跟踪；

4.已入库未核销委外订单查询表，系统必须能过滤出已经委外入库但未做核销的委外订单明细查询报表，以便委外人员及时核销及月底成本计算。

六、财务模块

1.系统必须预设最新的大陆体系的会计科目，常用的“管制科目”（系统自动生成凭证的科目）系统可以预设，也可以允许财务人员根据工厂实际做调整；

2.系统必须支持总分类账余额表和明细分类账关联查询，就是我们既要知道总账科目余额又要知道是哪些明细票据和凭证生成的这些总账余额；

3.系统需预设三张常用的财务报表：资产负债表、现金流量表、损益表（利润表），并允许客户修改这些计算公式，最好能支持不同两期之间的财务数据的比较；

4.系统必须支持个人余额表和往来明细账、部门余额表和往来明细账、客户余额表和往来明细账、供应商余额表和往来明细账的关联查询；

5.应收模块必须有客户对账单报表，应付模块必须有采购对账单报表，以供会计人员和客户、供应商进行应收、应付账款的核对；

6.系统需要支持简单的财务预算，比如对一些职能部门的管理费用、营业费用的预算等，并可以就本期实际发生额同预算进行比较，超过部分可以进行控制或者预警的功能；

7.系统必须支持呆坏帐处理（备抵法或者直接转销法），支持以销售收入百分比、应收账款余额百分比、应收账款账龄分析法中的某一种来计提坏账准备；

8.系统需支持应收、应付账款账龄分析，财务人员可以随时查看任一客户、任一供应商的应收、应付账款的账龄时间，以期减少财务风险；

9.系统最好支持财务高级应用的KPI分析，如偿债能力分析的流动比率、速动比率等；经营能力分析的应收账款周转率、存货周转率、固定资产周转率、总资产周转率等；获利能力分析的资产报酬率、股东权益报酬率、纯益率等财务高级应用。

七、成本模块

1.系统必须支持标准成本维护，如外购材料标准成本维护，自制成品、半成品标准成本维护，委外产品标准成本维护，并可以根据产品实际成本来重新发布产品标准成本；

2.系统必须支持分批、分步、品种法的成本核算方式，就是需要系统能够支持按生产订单、按产品工序、按产品别来计算企业的实际制造成本；

3.人工费用、制造费用、公共材料需要支持多种比较合理的分摊方式，不可以仅仅以入库数量来分摊，最好需要支持权重、工时定额或者材料定额的分配方式之一种；

4.系统需支持公共材料的费用分摊，需支持重工生产订单的实际成本计算，需支持非标生产订单的实际成本计算，这些异常情况的生产成本计算系统必须支持；

5.存货成本的计算跟踪过程。比如生产订单某一款产品的材料耗用数量是多少、材料耗用金额是多少，材料耗用成本价是多少，材料耗用成本价又是如何得来的？系统必须支持存货成本计算的过程跟踪；

6.系统需支持查看工单材料耗用明细表、人工费用成本分配表、制造费用成本分配表、公共材料领用分配表及各占百分比，以便成本人员很清晰的知道一个产品的组成部分；

7.系统需要支持查看销售成本明细及汇总表，如可以查看本月销售产品数量、销售产品金额、销售成本、销售毛利及毛利率等相关信息；

8.系统需支持查看存货成本汇总信息，如材料的自制领用金额、委外领用金额，半成品的入库金额、领用金额，成品的入库金额、销售成本，公共材料的耗用金额等信息，系统只有提供这些信息，才可以在成本计算完成之后向总账切相关成本凭证的；

9.系统需支持存货进销存累积明细及汇总表，可以直接查看任何一存货的期初数量、金额，本期投入数量、金额，本期转出数量、金

额，期末结存数量和金额及按类别汇总查询，类似成本台帐的一支报表；

10.系统需要支持在制品成本明细表，可以查看任一工单在制品期初原料、人工、制费，本期投入的原料、人工、制费，本期转出的原料、人工、制费，期末结存的原料、人工、制费等在制品信息；

11.系统需支持实际成本与标准成本比较分析，可以从直接材料、直接人工、制造费用、公共材料等方面，对产品的标准成本和实际成本进行比较；

12.在成本计算完成之后，可以根据企业的存货实际成本发生额出具完整的营业成本明细表，可以查看任一类存货的成本结转状态。

八、固定资产模块

1.系统需要支持固定资产按直线法或者双倍余额递减法等计提固定资产折旧的方法，月末可以分明细和汇总自动去计提当月固定资产折旧；

制造管理系统 篇6

[关键词]机械制造 人机管理 信息系统

机械制造企业实现信息化是企业生存和发展的必由之路，而研究开发管理信息系统是提高企业管理水平，实现企业信息化的基础。

机械制造行业的特点

由于不同的生产特征，决定着企业开发应用管理信息系统时应当贯彻的管理思想，因而，必须在管理信息系统总体规划之前认真分析生产特征，才能保证管理信息系统对企业的生产经营活动进行有效管理。

1.机械制造行业是典型的离散型制造业

生产过程具有加工——装配性质，加工过程基本上是把原材料分割成离散的毛坯，然后，经过冷、热加工，部件组装，总装成整机出厂。其特征是不同的物料经过非连续性移动，通过不同路径，生产出不同的产品。如发动机、石油机械等机械制造企业。

2.机械制造企业的生产经营模式多样

为用户订单设计、为订单生产、为订单装配和按市场预测的库存生产，组织生产的模式有单件生产、多品种/小批量和重复大批量生产等多种方式。

3.机械制造企业生产计划复杂

机械产品的结构和制造工艺复杂，生产设备、工装夹具、刀具和量具等种类繁多；产品构成、设备资源均随市场需求变化；机械产品零部件制造周期不同，加工工艺的不确定性，管理起来动态多变。为了保证产品配套、按期交货，又尽可能减少在制品的积压，经常从产品的交货期倒推，安排生产计划。

4.机械产品开发环节重要

新产品开发要有创新设计，还有大量的变型设计、工艺设计和工装设计，因此，机械制造企业必须具备强有力的机械工程设计能力。

5.机械制造企业的自动化程度参差不齐

设备以普通机床、专用加工机床和数控机床(cnc)、加工中心(mc)、柔性化加工设备(fmc、fms)并存。

6.机械产品的设计制造涉及多学科、多技术、多企业

通常主机厂与零部件制造厂分立，原材料和辅料又分散供应，这就要求对企业联盟的资源进行动态协同管理。

上述特点，决定了研究机械制造行业人机管理信息系统，只能选择适合离散型的制造行业的理论和方法。

机械制造行业人机管理信息系统的根据机械制造行业的特点，结合人体因素、人机系统的总体设计、工作场所和信息传递装置设计、作业改善、环境控制与安全保护等，是研究人-机-环境系统研究的基础。同时，一个现代化生产系统，要发挥其效能，必须适应人的生理和心理特性。使人获得舒适、安全、健康的环境条件，力图提高人本身的能力，从而达到提高工效的目的。

机械制造行业管理信息系统可以定义为：机械制造行业人机管理信息系统是运用人机工程学方法研究机械加工、装配企业管理信息系统并溶入人与环境因素的集成化人机系统。

机械制造行业人机管理信息系统是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通信、其他办公设备，进行信息收集、传递、加工、存储、更新和维护，以企业战略竞优，提高管理效率和效益为目的，支持企业高层决策、中层控制、基层运作，符合人的生理和心理特点的更加人性化的集成人-机系统。

机械制造行业人机管理信息系统是运用现代管理方法和技术手段，在信息处理模型和处理过程相对确定的情况下，以数据作为系统的驱动动力，利用各种管理方法或科学模型(特别是定量化的方法，如数学模型、经验模型、程序化模型和运筹学模型等)对信息进行加工处理，分析生产经营状况和环境条件，支持管理和决策工作，确保企业目标的实现。

机械制造行业人机管理信息系统的组成

机械制造行业人机管理信息系统是一个庞大、复杂的系统工程。应用人机工程学的方法，分析机械制造行业人机管理信息系统，其组成是：人/组织-机器(计算机软硬件及网络系统)-环境(政策、法规、管理理念、企业文化、市场需求、供销渠道等)三大部分。

1.在人－机集成管理信息系统中，人/组织永远处于主动的支配地位。不管计算机及网络技术发展的多么先进，在处理实际问题时具有多么强大的能力，企业经营管理的主体永远只能是人，而不是机器，这是由管理科学本身的性质决定的。而且，机械制造行业人机管理信息系统中必需的大量的人的创造性劳动和智慧，也永远是计算机所不能替代的。

2.计算机软、硬件及其网络系统是人-机集成管理信息系统的硬件基础，是支撑人-机管理信息系统正常运行的技术设备(即技术系统)。计算机具备强大的记忆、存储、高速运算和高精度与可靠性等技术性能，却是人不能替代的。

3.国家政策、法规、现代科学管理理念、企业文化、市场需求、供销渠道，以及工作的微环境等等，构成了机械制造行业人机管理信息系统的正常运行的内、外部环境。

机械制造行业人机管理信息系统的模型

应用人机工程学的方法，分析机械制造行业人机管理信息系统中人、机、环境三者关系，即：人机管理信息系统中的人是指人/组织，机指计算机硬件、软件及网络等技术系统，环境是指内外部环境。将这三个环节按照系统论的思想构建成机械制造行业人机管理信息系统模型。

模型中的三个环节是：

人/组织：组织变革、人员培训、人的心理、人的生理、人体力学。

机(技术系统)：管理科学、计算机技术、机械工程。

环境：政策、法规、企业文化、市场需求、供销渠道、工作环境。

认真研究确定人和计算机在管理信息系统中的作用，充分发挥人与计算机系统的各自优势，将人的创造性智慧和计算机系统的强大记忆、存储、运算和高速传递等技术性能实现互补交融，产生放大聚变，达到提升科学管理的目的。

[1]朱序璋.人机工程学.西安电子科技大学出版社，2006

[2]刘萍朱序璋．浅析人机工程学在现代制造业管理信息系统中的应用.2007

[3]刘萍.机械制造行业人机管理信息系统研究与开发.硕士研究生学位论文2008

制造管理系统 篇7

关键词：绿色制造,信息系统,无线射频识别技术,语义WEB服务

0 引言

汽车工业是一个高投入、高产出、集群式发展的产业部门。在一些发达国家,汽车工业的产值约占国民经济总产值的8%,占机械工业产值的30%,其实力足以左右整个国民经济的发展,是国民经济的支柱产业。然而,在汽车制造过程中却伴随着大量的资源消耗和环境影响。绿色制造作为一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式,其目标是使企业在制造过程中对环境的负面影响小、资源利用率高、经济效益与可持续发展效益协调优化[1]。

汽车制造过程是一个复杂的系统工程,包括了数百道工序、上万个零部件、数以亿计的工艺参数,汽车制造的绿色制造模式需要将这些参数进行统计分析、将工序以及零部件进行优化设计,以达到节约资源、减少排放的目的,这就必然需要得到信息技术的强力支撑,信息系统的架构及其运作方式直接影响到绿色制造模式的实施。早在1999年,刘飞等[2]就提出了绿色集成制造系统(GIMS)及其构成框架,强调了信息系统对于实施绿色制造模式的重要意义。目前的相关研究主要集中在绿色制造的某一环节引入信息系统的支持,如Donnelly等[3]采用产品的环境管理系统(PBEMS)在朗讯科技进行生态设计,但斌等[4]、王能民等[5]建立了绿色供应链的体系结构,Seliger[6]在生命周期评价环节上应用的了Gabi软件系统及数据库等,但却缺少对企业范围内面向绿色制造的信息系统规划及其运行模式的系统思考。本文从面向特定行业——汽车行业的绿色制造信息系统框架模型着手,提出与之对应的运行模式,并对该模式下的信息数据采集技术以及基于语义的信息系统的集成技术进行了研究,期望对汽车制造企业实施绿色制造战略的信息系统进行一些有益的探索。

1 面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架模型及运行模式

面向绿色制造的信息系统不仅要保证企业日常的经营运作,而且要为绿色制造战略的运作提供支撑。本文研究的重点是将绿色制造支持信息系统与企业经营运作的信息系统进行统筹,从而提出一种面向绿色制造的信息系统框架模型,同时设计出一种在此框架模型下各种信息系统的运行模式。

图1所示为本文提出的一种面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架模型,主要由模型支撑层、应用引擎层、信息系统运作层、汽车生命周期主线层以及模型协同展示层5个部分构成。同时,它还包括信息系统集成框架,即企业服务总线。

模型支撑层是该框架模型的最基层,它包括信息系统运行的基本网络环境、数据库、信息安全保证分系统,以及企业的知识库(knowledge base)、评价库(evaluation base)等。与传统的支撑层不同,这里的知识库和评价库具有特殊意义。知识库是绿色制造知识工程中的知识集群,是针对汽车绿色制造中的某一或某些领域问题,采用某种(或若干)知识表示方式在计算机存储器中存储、组织、管理和使用的互相联系的知识片集合。这些知识片涵盖较低层次的绿色制造事实知识与较高层次的策略知识,包括相关的理论知识、事实数据、经验的启发式知识等。如在汽车绿色研发设计中,采用绿色材料以不产生或者尽可能少地产生有害物质、采用清洁工艺以减少化学排放及减少产品能源消耗、采用无害可循环物质、易拆卸设计均属于该知识库范畴。

应用引擎层是面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架的应用支撑,它包括业务流程引擎、业务规则引擎、消息引擎、资源调度引擎、运行监控引擎、事务管理、日志管理、目录管理等应用中间件平台,提供对上层信息系统的业务和应用的支持,实现各信息系统共性的基础技术和业务管理功能。应用引擎层可以基于现有的应用服务产品构建,如WebSphere、WebLogic等,同时根据系统集成和应用构建的需要进行深入的二次开发。

汽车生命周期主线层包括汽车市场需求的产生到汽车研发设计,再到汽车生命终期的回收、拆卸、材料再生、零部件的再制造及重用等环节。信息系统运作层是以它为基础并与之对应的,信息系统运作层是该框架模型的核心层,汽车制造企业面向绿色制造的运营即通过它来得以实现。它不仅包括了传统的汽车制造企业信息系统,如数据采集系统、协同办公系统、ERP系统、制造执行系统、质量保证系统、客户关系管理以及商业智能系统等,还包括了传统的绿色进化系统。如绿色设计系统(传统一般为协同设计系统)、绿色供应链系统(传统为供应链管理系统)、清洁生产系统(传统为生产管理系统)以及绿色销售及服务系统(传统为销售及服务系统)。值得强调的是其中绿色制造信息系统,如总揽汽车生命周期的产品生命周期管理系统、汽车制造环境评估系统、汽车末端处理系统,以及绿色制造评价系统等。上述这些信息系统中的某一系统或者某些系统的组合为汽车制造全生命周期提供系统支持。如数据采集系统贯穿汽车研发设计至废旧汽车回收拆卸全过程;绿色末端处理系统主要管理生命终期汽车的回收、拆卸、材料再生、零部件的重用及再制造;而绿色制造评价系统主要针对汽车制造的全生命周期过程进行评价和反馈。

协同展示层主要由汽车制造企业的门户网站来实现。信息系统运作层中各个信息系统的重要数据信息可以通过它对外(客户、经销商、供应商和维修商)发布,通过权限的设定和角色的配置,外部可以通过门户网站获得相应的过程信息和结果信息。

上述面向绿色制造的信息系统运作层包括了数量众多的信息系统,这些信息系统如何通过一种集成运行的方式来产生支撑汽车制造企业绿色制造战略的合力就显得尤为重要。图2所示为本文提出的面向绿色制造的汽车制造企业信息系统运作模式。

图2模式表明,汽车市场需求既可以来自于企业客户关系管理系统,即客户或经销商的直接反馈,也可以来自于企业通过绿色制造评价系统和企业商业智能系统得出的企业经营战略的决策,特别是市场策略。当市场需求确定时,汽车的研发设计系统启动;当绿色设计系统、环境评估系统工作时,汽车生命周期管理系统启动运作。排产系统以及绿色供应链系统主要为制造资源的组织及配送提供支撑;制造执行系统、清洁生产管理系统以及质量保证系统主要为汽车的生产及装配提供支撑;汽车销售以及汽车维修与服务通过绿色销售及服务系统进行管理;绿色末端处理系统主要管理汽车报废回收、拆卸、材料再生、零部件重用及再制造等环节。上述环节产生的海量数据信息通过数据采集系统进入企业其他信息系统,如ERP、客户关系管理系统、绿色制造评价系统以及企业商业智能系统等。绿色制造评价系统以及商业智能系统对数据进行挖掘,为企业的战略经营提供重要的战略决策支持;决策信息通过协同办公系统反馈给企业相关职能部门,各职能部门再通过对应环节的信息系统把这些信息反馈到汽车制造的生命周期中。可以看出,图2模式是一个基于学习的闭环回路,企业通过该模式可以将绿色制造集成为传统模式的经营管理,并实现汽车制造的全生命周期敏捷管理以及持续提高。

2 面向绿色制造的信息系统关键技术研究

首先,绿色制造要求尽可能地减少资源消耗及有害排放,而资源及环境有赖于制造材料、制造设备、制造工艺,而制造材料、制造设备以及制造工艺的优选及优化有赖于长期制造数据的有效收集及挖掘;其次,面向绿色制造的汽车制造企业信息系统包括了多种分信息系统,制造数据信息如何在数层多种信息系统中畅通地传递和共享,有赖于信息系统的集成技术。因此,在上文阐述的面向绿色制造的汽车制造企业信息系统运作模式中,数据采集技术以及系统集成技术是整个模式运行的基础,本文将把这两方面作为关键技术进行研究。

2.1 基于RFID的数据采集

汽车基本上是一个装配产品,通过数百道工序将万余件零部件组装起来。各个工序面临迥异的工况,特别是流水线作业情况下某些重要零部件还处于一定的运动速度中,为数据采集带来较大困难。无线射频识别技术(radio frequency identification,RFID)作为一种非接触的自动识别技术,能够通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,可以在各种恶劣的制造环境下,识别高速运动的物体及多种标签而成为一种理想的数据采集技术[7]。汽车制造企业之前的RFID数据采集技术主要应用于物流环节,实现的是制造系统的局部优化,难以达到绿色制造要求的全局优化。基于此,本文提出了一种基于汽车制造全生命周期工程主线的以RFID数据采集技术及制造关键环节的信息化终端技术相配合的解决方案,该方案贯穿了汽车制造的主要环节,将制造底层数据与企业的经营管理系统有效集成。

图3所示为基于RFID技术与信息化终端技术配合构成的基于汽车生命周期主要环节的数据采集系统结构。零部件物流配送作为RFID应用的起始环节,在该环节中对重要零部件的RFID标签进行设置。材料再生、零部件重用及再制造作为终了环节,在环节中对RFID标签进行回收。在中间制造环节中产生的制造信息可以通过RFID读写器写入RFID存储器,如零部件物流配送中的供应商及批次信息,生产过程及装配中制造工人、班次、制造日期等信息,汽车检验及测试的结果数据、检验及测试时间信息,汽车产品配送的配送点、配送时间信息,汽车销售的经销商、销售日期信息,汽车维修及服务的内容、时间信息,汽车拆卸及回收的回收商、拆卸回收的时间信息等。这些信息通过制造节点的信息化终端进入企业数据库,可供企业内部职能部门使用;对于某些相关节点的信息,还可以企业门户发布,供经销商、供应商、维修商及终端客户使用。

值得强调的是,该数据采集系统获取的数据信息不仅可以广泛应用于企业制造资源管理、工艺管理、生产监控管理,还可用于汽车全生命周期可追溯管理。汽车制造过程全生命周期的可追溯为企业的制造过程持续提高提供了支持,使企业在制造过程中尽可能地较少资源消耗和对环境的影响成为可能。特别是汽车生产过程、销售及维修过程关于零部件的信息可以作为企业进行材料再生、零部件重用及再制造的依据,这也正是汽车制造企业有效实施绿色制造战略的关键之一。

2.2 基于语义Web服务的系统集成技术

汽车制造企业是一个复杂的制造系统,面向绿色制造的汽车制造企业信息化支持平台既包括与产品设计相关的CAD、CAE、CAPP、PDM等技术系统,又包括与汽车制造相关的MES、WMS、SFC等制造过程信息化系统,还包括与企业经营管理相关的ERP、OA、CRM、绿色保证系统、产品生命周期管理系统及与经销商、供应商相关的电子商务管理系统等。综合上述需求,本文提出一种基于语义Web服务的系统集成框架,如图4所示。

基于语义Web服务的支持绿色制造的汽车制造企业信息化系统集成框架由集成对象服务、语义本体库、支持语义的企业服务总线、扩展的UDDI注册中心、服务集成引擎与工具集、汽车制造企业业务流程层构成。集成对象服务根据集成需求的不同由信息服务、功能服务和流程服务构成,并采用统一的方式封装成Web服务,通过语义本体库中的领域本体和应用本体对集成对象进行语义标注,分别从多个层面对集成服务进行语义描述,如集成服务的功能语义通过语义化的功能分类、输入、输出、前提和结果来进行描述,而服务质量语义则通过执行时间、成本、集成服务的信誉、集成服务的可靠性等方面进行描述,在此基础上,应用语义Web服务建模语言OWL-S对各类集成服务进行统一描述,并在扩展的UDDI注册中心进行注册;语义本体库采用本体管理工具(如Protégé、OWL Plug-in等)对领域本体以及用OWL-S描述的信息本体、功能本体和流程本体进行管理和存储,其中信息本体是最基本的对象,它是对信息集成对象的语义描述;功能本体是各应用系统可重用的业务功能的语义描述;流程本体则是汽车企业内部或跨企业的可重用业务流程或工作流的语义描述;语义映射库则是对相关语义服务与其他企业的异构语义服务的映射信息进行存储;支持语义的企业服务总线是集成平台的运行基础环境,它为集成框架提供消息通信通道,并提供消息路由等功能;扩展的UDDI注册中心在传统的UDDI基础上进行了扩展,除了支持传统的基于关键字的服务查询和发现功能外,还支持基于语义的服务查询和评估功能;服务集成引擎与工具主要实现集成请求的接收、服务的匹配、选择、业务流程的组合、外部服务的调用以及与框架其他部分的协调等;企业业务流程层主要是根据汽车制造企业过程管理的需求,对业务流程的业务进行分解,在服务集成引擎层的支撑下,经过服务的匹配、选择和组合后形成可执行的流程实例进行解释执行,并对流程的执行过程进行监控。

3 应用分析

将本文研制系统与企业原有运营管理系统相整合,构成的数据采集系统涵盖了产品需求、设计、制造资源组织调度、生产装配(包括冲压、焊装、涂装、总装)、销售及服务等的各主要环节,大量的面向绿色制造的汽车制造底层数据信息得以实时采集并进入企业数据库;企业内外的信息系统通过基于语义Web服务得以有效集成,供应链上下游各企业基本实现了敏捷供应链,企业基本实现及时制生产,企业数据的数据信息得到充分共享、挖掘;实时采集的数据信息为企业及时了解、监测企业绿色制造运行状况提供了支承保障;企业商业智能系统通过研究分析实时采集的信息数据,为企业制定、实施、修正和提高其绿色制造战略提供了决策支持与信息化支撑。

2007年,实施企业单车水耗量较2005年降低38%、单车电耗量较2005年降低27%、单车气耗量较2005年降低8%,综合能耗较2005年降低18%,各项制造排放指标均优于地方及国家标准。绿色制造战略的实施,使企业获得了快速的发展,2007年汽车销售量超过85万辆,实现销售收入超过581亿元,成为中国汽车制造的领军企业之一。

4 结论

(1)建立了一种五层结构的面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架模型,并提出了在该模型下各种信息系统集成运行的模式。该模型及运行模式将汽车制造企业绿色制造战略纳入企业日常的运营管理,为企业实施绿色制造战略提供了系统支撑。

(2)对面向绿色制造的汽车制造企业信息系统框架运行模式中的两项关键技术进行了研究,即基于RFID的数据采集技术和基于语义Web服务的系统集成技术。解决了非接触的汽车全生命周期制造数据采集及面向绿色制造的汽车制造企业内部信息系统与协作企业之间的有效集成问题。

(3)研究成果的初步应用表明,面向绿色制造的信息系统框架能有效支撑企业的绿色制造战略,提高其社会经济效益。

参考文献

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[6]Seliger G.Sustainability in Manufacturing:Recover-y of Resources in Product and Material Cycles[M].Berlin:Springer,2007.

制造管理系统 篇8

关键词：制造业,项目管理,制造模式,质量

一、现代制造模式简介

所谓现代制造模式实际上就是随着现代制造业的发展, 从制造业之中衍生出来的。并且随着其应用范围的不断扩大, 越来越多管理人员已经把它看做成为一种现代的项目管理模式。“现代制造模式是以市场需求为驱动, 以先进制造技术为基础, 运用先进的制造管理理念, 对制造系统进行设计、组织和运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标, 以制造资源快速有效集成为基本原则, 以人-组织-技术相互结合为实施途径, 使制造系统获得精益、敏捷、优质高效的特征, 以适应市场变化对事件、质量、成本、服务和环境的新要求。”[1]从现代制造模式的基本内涵我们可以看出其主要有快速、高效、优质几大特点, 而这几种特点是制造类企业在面对激烈的市场竞争的过程中应当具备的, 所以这也是为何当今制造企业如此重视现代制造模式, 并将其运用到实际的生产操作之中的原因。从目前制造性企业的分类来看, 近年来十分火爆的精细生产, 快速制造, 专门定制生产, 绿色环保制造等等都是现代制造模式的产物。

现代制造模式并不仅仅对制造业的项目管理产生了深远的影响, 其基本理念对其他行业也产生了极大的影响。如我们在日常生活中经常会网购, 而网购的发展必须依靠物流行业。快速、精细的理念正在不同的物流公司之间广为流传。物流公司为了争取更大的经济效益, 必须坚持快速、精细的运作理念。所以说现代制造模式的衍生理念对于其他行业也是有很大借鉴作用的。

二、现代制造业实施项目管理的特征分析

项目管理是大部分行业工作运行的重要中心, 通过合理的项目管理运作, 整个企业才会有序高效的进行, 及时发现并处理在日常工作中出现的问题。

首先从制造业项目类型上看, 制造业的项目类型从总体上基本上可以分为两大类:新建项目与改造项目。新建项目就是直接制造产品, 而改造项目的对象大部分是产品的二次加工, 即在已经有的成品上进行加工改造。

现代制造业的项目管理是制造类企业的管理工作重心, 一般我们认为有一下几个特征使我们在日常工作运行中需要注意分析研究的。

首先是制造业的项目管理, 无论从其基本的需求认定到项目计划的安排还是项目实施的具体过程, 都必须和企业自身性质和制造的模式有机结合, 不同性质的制造业, 如常见的民用制造业和军事制造业, 在质量、规模等方面都有不同的要求。但很多时候, 在日常生活中, 即使是同一性质、类型的制造企业, 本身的制造模式和制造过程、制造目标等不一样, 在项目管理中对项目的设计和实施也是有不同区别的。如果举例说明的话, 例如同样都是生产化妆品的企业, 其受众对象不同, 有的是针对少女, 有的针对中年妇女, 那么其产品的本质必然不同, 那么项目计划、实施等肯定会是大相庭径的。

其次是, 从目前我国制造业发展来看, “现代制造业的项目管理会更多的考虑项目与现有制造系统的集成。这是因为现代制造系统越来越多体现出集成的特性, 各分系统之间大多是内部供应链的关系。”[2]所以在面对这种广泛集成的基础下, 大部分企业会选择使用计算机相关软件的集成系统对在整个制造过程所需要的人力、物力、财力以及相关信息资源来进行有效的整合管理, 通过计算机高速计算来实现信息化管理手段, 这就从根本上减轻了管理人员的工作难度, 并且可以大幅度提高工作效率和工作质量, 并对制造过程形成有效的评估, 从而让管理人员可以迅速的找出问题, 并结合相关数据来解决问题。

同时, 由于制造业在运作过程中所涉及到的人员、资源和信息等都是十分多的, 而且产品在生产过程中又会涉及到一些衍生产品的研发, 这就要求在项目制定时还必须考虑到众多子项目的问题, 所以对于不同的项目管理要进行组合式的管理, 不忽视生产过程中的细节, 只有这样才能保证项目制造和企业的基本战略不发生冲突, 优化整个生产制造过程中的资源配置, 提高工作效率, 保证工作质量。

三、现代制造业项目管理创新研究

从目前我国制造类企业的项目管理来看, 往往面对着管理成本高, 效率低的局面, 这是由多方面因素造成的。对于制造类企业来说, 制造必然需要原料, 而很多企业中不同的原料在采购过程中都是由不同的部门协作完成, 生产主管只是起到一个下发命令的作用, 这就会出现一些部门在工作过程中出现超出职能范围的情况。解决这种问题, 需要协调众多部门之间关系, 大大降低了工作效率, 对于项目制定等来说都是十分不利的。

所以对于现代制造业项目管理的创新, 在项目需求阶段, 对项目进行分析时需要在生产线上坚持快速的原则, 提高工作效率。而在项目规划和设计阶段, 就可以将现代制造模式的精细、敏捷制造、信息化制造等理念引进来, 优化项目的规划和设计过程。而对于项目控制阶段, 对于现代大部分制造类企业来说, 最重要的就是要把握时间、资源、质量, 所以在项目的进行过程中, 尤其是快结束的时候, 要对生产制造的多方面进行研究控制, 把握生产动向。在这一过程中可以对时间、动作、人机协调等多方面进行分析, 从而达到项目实施过程的不断优化。

四、结语

制造业在我国乃至世界分布来看是极其广泛的, 其制造出来的商品几乎包含了各个领域的需求, 所以对于制造业来说做好项目管理是极其重要的。项目管理属于管理学的分支, 从基本概念上来说, 针对制造业的项目管理可以认为是在生产制造过程中所运用到的相关知识、技能, 通过这些知识技能等来完成项目的预期目标, 并且尽可能的超额完成任务。将现代制造模式的理念引进制造业的项目管理之中, 对于提升管理工作效率和工作质量来说都有极大益处。

参考文献

[1]张小翔, 任立萍.现代制造模式下制造业项目管理的创新研究[J].商业现代化, 2008 (27) .

制造业产品数据管理系统研究 篇9

随着经济全球化市场格局的不断发展成熟,当前企业面临着更大的市场竞争压力,其中以制造业为主的企业在激烈的市场竞争中,应不断推陈出新。在此过程中,企业应尽 量压缩产品设计开发时间,优化流程,做好成本控制工作。因此,传统的产品制造流程控制方法已无法满足发展需求,只有采用信息化的集成管理模式才能有效实现产品数据的交流和共享,推动企业的发展和升级。

1产品数据管理系统基本内涵

产品数据管理(PDM)系统是基于分布式网络、主从结构、图形化用户接口和数据库管理技术发展起来的一种数据平台,主要对所涉及的人员/工具/设备资源、产品数据以及数据生成过程进行全面管理。初级阶段的PDM系统主要用于处理大量工程图样和技术文档,同时解决CAD文件在计算机中的管理问题。在不断的发展中,PDM系统功能 逐渐扩展 为管理电 子文档、设计图样、材料报表,集成工程文档信息,以及针对 工程变更请求或命令做记录和管理工作。随着技术的不断革新,其功能更加专业化、系统化,在原有基础上加入了产品结构及 配置管理、产品全生命周期管理、应用系统集成管理、数据发布或变更过程控制等功能。通过 不断完善 功能,PDM系统从部 门级软件系统变为企 业级软件 系统,实现了集 成化的工 作流程控制。

PDM技术的发展分为3个阶段:配合CAD工具的PDM系统、PDM产品、PDM标准化。当前的PDM系统包含协同产品定义管理、协同产品商务及产品全生命周期管理等功能。应用PDM技术能使产品信息数据在正确的时间传给正确的人,从而在企业内部实现产品数据信息交流的最大化共享。

2产品数据管理系统结构体系

PDM系统结构体系包括 内在软件 物理分布、逻 辑层次及相互之间的关系,其多以浏览器/服务器模式或客户/服务器模式运行。PDM系统对于数据、文 件的储存 和管理通 过关系数据库和文件系统实现,并以客户端操作系统、Web服务程序及组件服务为基础支持软件程序系统工作,程序间相互传递数据信息需通过网络渠道。

2.1PDM系统结构层次

从逻辑角度分析,PDM系统具体 的结构层 次主要包 括:(1)界面层(系统应用层),即系统可访问的工作界面,具体分为图形化界面和接口界面。(2)功能层(系统集成层),系统内部可实现各种功能,根据行业、产 品类型及 管理模式 不同,PDM系统的具体功能也不尽相同,但大多具备文档、电子库、产品结构与配置、过程、项目、用户、系统、制造信息等管理功 能。(3)异构环境处理层,包含支撑系统运行的操作系统、数据库系统,系统建模和应用工具,支持PDM功能应用、开发的PDM对象管理框架等。由PDM系统的结构体系可知,集成层是系统核心层,即提供不同软件的集成平台,实现产品相关信息集 成管理,并提供异构网络及数据库接口,做到数据在不同平台 间的传输及信息处理。(4)BOM体系,以BOM为主线组织的产品信息贯穿于设计、工艺、采购、制 造等企业 整个生产 活动的始终,企业各个业务部门都要依据统一的BOM格式组织数据、开展工作。BOM是接受客户定单、确定装配需要的可选件、计算累计提前期、编制生产与采购计划、配套领料、跟踪物流及生产过程、追溯任务来源、计算成本、投标报价、改进产品 的三化工作(标准化、系列化、通用化)等都需参照的重要文件。如果 没有BOM,就无法制造出同样的产品,无法准确地将设计部门产生的数据和变更信 息传送到 制造部门,实现全局 数据信息 的统一。

2.2PDM系统网络分布设置

由于企业内在生产运行环境不同,其成品数据管理系统也必然存在差异。面对不同 企业的差 异性,PDM系统也给 出了对应的应用环境结构分布。物理组合及网络部署结构 是较常见的PDM系统分布体系,包括软件服务器系统及客户应用程序。其中软件服务器又包含数据库、文件、程序等服务器支持;客户端则主要是企业内部计算机系统,通过浏览器或客户端程序,经企业内部网络访问产品数据系统。通过建立防火墙和其他安全技术,PDM系统的功 能可以发 布到Internet,从而实现供应商、客户、合作开发伙伴等企业外部资源的有效整合。

3产品数据管理系统具体功能

3.1数据存储和管理平台统一化

在制造型企业日常生产过程中,其阶段性的产品研发和生产所产生的产品定义数据量较大。其中包括产品设计、制造工艺、质检等相关数据,不仅数量多,且结构也相对 较复杂,同时数据之间关系密切,包括参考引用、继承、装配结构 等,对其采用人工管理模式已无法满足日常生产需求,不仅会浪费企业资源,还会严重阻碍企业经济效益的提高。因此,需要建设 数据存储管理平台,若单单建设存储平台,而未及时进行有效、统一的管理,则会导致数据管理工作无法有序开展,造成信息 内容不完整、传递不及时。以动车制造企业为例,其产品制 造环节各项数据存在因工作安排不合理导致的信息缺陷,同时整体的统一管理工作开展力度较弱,造成日常产品制造数据信息传递不及时,工作效率受到严重影响。对此,采用PDM系统对产品数据进行管理,统一产品数据存储结构体系,在网络化运 行模式下,建设电子数据文件库,帮助企业及其合作伙伴整合 产品资源,以统一化的操作管理为基础,促进透明化的信息管 理过程建设,能有效解 决企业产 品制造过 程中的各 项数据管 理问题。

3.2产品结构和配置管理

动车结构配件相对较多,导致其制造环 节也相对 复杂,制造过程中会产生大量和动车零件有关的制造数据及结构关系。产品从设计研究到市场运行会经历设计研发阶段、试验开发阶段、批量生产阶段,在此过程中专业性工作还比较多,包括结构设计、工艺设计系统分析、仿真等专业性研究,因此,在不同的阶段,产品各专业领域的信息间存在多种复杂的关联、状态和视图等。又由于CAD几何模型不支持跨领域、多专业数据 建模及管理要求,这就使得 日常工作 的开展困 难较多。而利 用PDM系统开展产品结构和配置管理,可通过网 络和数据 库技术集成管理与企业制造产品有关的信息及生产过程,通过不同专业、状态及多样化的视图集成模型框架建设,对产品各种 功能及结构关系进行描述。

3.3支持协同产品开发

协同产品开发主要 是给产品 开发提供 一个并行 的,跨部门、跨专业及跨地域的协作环境。要建设企业产品信息集成管理平台,需对企业办公自动化系统、各项目管理应用程序及 不同软件接口进行有效的整合,建立独立、完善的企业产品制 造信息管理结构,以促进相关产品信息的集成管理。通过调查我企业PDM系统的应用实践发现,PDM系统可缩短产品研发时间,不断优化流程,确保设计与制造的准确性及一致性,从而降低整体制造成本。针对我国目前的制造型企业,应用PDM系统既是产业制造技术的革新,也是企业内部 组织结构 、产品开发流程及经营管理 模式的改 革。经过长期 的发展,PDM技术在制造业中的应用 已发展成 为面向产 品全生命 周期 (产品市场、概念设计、测试、生产 过程准备、制 造、装配、销售、维护、产品回收等)的管理控制,且PDM技术已从辅助企业生产变为提升企业生产能力的主导力量。

4结语

制造业知识信息管理系统的设计 篇10

随着知识管理研究的不断深入，对于知识的管理和共享已经是各个行业的研究重点，知识的重要性已经使大家有目共睹。为了对不断变化的环境做出动态的调整，一个组织仅仅能够有效地处理信息是不够的，还应该能够创造信息和知识。一个公司创造和处理知识的能力对于该公司的竞争优势来说具有战略性的意义。知识越来越被众多的组织认为是维持竞争优势的一个最主要的资源。已经有很多的文献都探讨了知识的创造、知识存储、知识传播在组织中的角色。组织中的知识通过团队或个人之间的协作、交流和联系而产生和共享。一些文献已经把知识共享定义为知识管理中的一个关键性的挑战。知识管理与计算机网络、软件技术的结合日益紧密。对于数字化制造企业来说，建立起一个适合自己的企业知识管理系统是很有帮助的，特别是对于推动企业知识的共享来说，意义深远。

数字化制造企业是一类特殊的企业，设计是制造企业的灵魂，制造业数字化的核心是设计和制造的数字化。传统的单纯依靠设计人员拥有知识和文档记载的知识，显然无法满足产品设计需求，无法提升制造的效率和缩短产品的研发周期。因此，要实现真正的数字化设计，必须通过知识管理来实现设计与制造过程中积累的知识，按照数字化设计的要求进行收集、提取、整理和存储，并将其应用于产品的数字化设计之中。在数字化制造企业中建立企业知识管理系统，将使得员工能够方便快速地获取所需要的知识。特别对于新员工而言，通过使用知识管理系统将可以快速地提升新员工的技能，提高整个企业的知识共享程度，实现知识型制造企业的目标。

2 国内外研究现状

知识的表现千变万化，例如公司的战略目标、远景、政策等宏观层面的，也有生产操作过程中具体的流程、技艺等微观层面的，还有客户信息、供应商信息、竞争者信息、市场信息、产品信息等中间层面的。就形式而言，企业中的知识按照形式来划分可以分为外部的、内部的，非结构化的、结构化的，显式的、隐含的，群体或者个人。相对于数据和信息来说，知识将有自己的特点，这在很多文献中都提到。

当前学者研究知识管理来自不同的领域，研究的角度和着眼点也不尽相同，使得对知识管理的理解也各有差异。此种差异产生的原因是因为对于知识管理的研究还处于初步阶段，同时也在于其研究领域的不明确性和广泛性。

从研究的对象来看，可以分为两种类型：一种是强调知识的动态特性，因而知识管理更多涉及对与知识相关的过程的管理；另-部分则倾向于把知识看作相对稳定的实体，知识的管理则更多涉及知识内容的管理、应用与维护。从研究的方法来看，可分为侧重于从人文、社会与经济管理等角度进行的研究和侧重于计算机信息技术与人工智能技术手段的研究。

支持组织中知识工作者之间的协作是知识管理系统的一个重要特征。知识管理系统能够支持所有企业成员之间的合作和交流。普通成员可以通过知识管理系统从知识专家那里获得他想要的信息，同时知识工作者通过知识管理系统发布知识，接受其他人的咨询以及进行实时在线交流。任何员工在知识管理系统上都可以获得知识，也可以发布知识。在他发布知识的时候，他也就成为了一个知识工作者。

在国外已经有不少文献对知识管理系统进行了介绍。介绍了IBM在知识管理系统构建中用到的一些组件技术；给出了在美国管理系统（American Management System,AMR）中知识管理系统的应用和选择使用的问题；研究了在松散、互相独立的创新性项目之间，知识管理系统对于知识传播所发挥的重大作用。

在数字化制造企业中建立企业知识管理系统，其使用对象是企业员工，特别是新员工的使用将迅速提升新员工的技能。同时，任何员工都可以寻找到能够提供帮助的专家或者快速连接到相关的知识，找到自己需要的知识，提高企业范围知识共享程度，实现知识型制造企业的目标。

3 系统功能分析

国际经合组织(OECD)在《以知识为基础的经济》一书中，把知识划分成原理性知识(Know-Why)、人力知识(Know-Who)、技能性知识(Know-How)和事实性知识(Know-What)。原理性知识是指明白企业生产的原理和规律，比如需要选用什么原料、需要生产某种产品而非其他产品的知识。人力知识是指在工作过程中，知道如果出现了问题应该请教谁的知识。技能型知识是指做某些事情的技术和能力的知识，比如熟练工人操作机器的技术等等。事实性知识是指关于企业事实方面的知识，例如产品用的原料、企业的产品等知识。

企业知识管理系统是一个综合性的系统，它融合了很多技术，在技术实现方面，IBM的研究处于业界领先地位。R.Mack(2001)曾经提到过一种知识管理系统的技术架构，描述了一个通用的知识管理系统技术架构，展示了一些现在已经开发出来的门户组件，它集成了技术和人的要素，首先是要汇集文件信息，然后进行做索引和分类，最后实时的产生Web页面。一个基本的门户（Portal）逻辑架构如图1所示。

3.1 系统的功能要求

1）搜索引擎模块

搜索引擎子系统完成用户所请求的知识查询任务。知识查询的方法目前有很多种：主要关键字搜索、按主题搜索等。

2）属性管理模块

属性管理是指用户对内容属性的查询、编辑、整理和存储等工作的总称。属性管理子系统是帮助用户完成属性管理的软件系统。

3）内容存储模块

图2展示了员工对内容进行上载、删除和替换的场景。

4）安全管理模块

安全管理模块可以分为系统用户管理和访问控制两大部分。图3为用户管理的场景。

内容的访问控制是安全子系统的重要功能。访问控制的受控对象的最小粒度设定为内容和内容属性陈述，无论内容内部结构和内容属性陈述内部结构如何复杂，不再作更细的控制。受控对象的限制动作包含：读取、删除、编辑。

3.2 系统非功能性需求

1）先进性

系统所使用的技术应当具有一定的先进性，代表目前技术发展的潮流，并能有非常好的发展前景。

2）成熟稳定性

系统技术应当非常成熟，具有普遍的使用案例，技术相对稳定，没有重大的安全或者性能异常事件发生。系统应该具有高度的稳定性，即使在高负荷的情况下系统都能够长期稳定运行。

3）高效性

具有较高的并发处理能力，能够同时处理众多的客户访问，而且系统在进行集中批量处理时也能高效运行，响应时间能够满足今后在一定时期内的业务需要。

4）可维护性

系统具有较好的可维护性，能够提供良好的运行日志，提供友好的管理界面，易于扩充和部署。

5）开放性

系统应当具有良好的开放性，提供完备的开发接口，系统间的连接采用松偶合接口相连，并采用通用的符合工业标准的技术。

6）安全性

考虑到本系统与其他系统的接口，系统运行对机房环境有安全性的需求。同时还要考虑到以下因素：

机房、主机环境、网络设备和通信线路的安全；

Internet接入服务器的安全；

用户身份鉴别和认证的安全；

数据保密存储。

7）可靠性需求

Internet上无法估量的信息要求系统要具有适宜扩展的灵活结构，系统需要能够满足用户对高可靠性的需求，在提供一致连续服务的同时，保证数据的完整性并能够进行及时准确的备份恢复。

4 系统的总体设计

根据典型的三层门户架构思想，同时结合数字化制造企业的实际情况，本文提出了一套知识管理系统体系结构。知识管理系统模型框架由以下几个部分组成：Portal展现层、知识服务平台、系统管理平台、元知识库、Atom Feed处理器模块。系统体系结构如图4所示。

4.1 Por t al展现层

Portal展现层是知识管理系统展现给用户的界面，用户通过这些界面与知识管理系统进行交互。该模块将由一些Portlet构成，而Portlet的数量和类型将取决于知识服务平台和系统管理平台所具有的服务。在应用层中的每一个服务模块就对应一个Portlet或者多个Portlet所构成的一个组件。Portlet是组成页面的一个个带有自身特定功能的小组件。本文中的企业门户系统中，主要由以下一些Portlet组成，如图5所示。

4.2 知识服务平台

知识服务平台是知识管理系统的核心功能平台，可以为用户提供知识检索服务、知识分类服务、知识上传服务和知识推送服务。

其组成模块如图6所示。

4.3 系统管理平台

该平台主要是为管理员提供系统和用户管理的功能。系统管理是指对系统进行的日常的相关维护工作，要实现的功能为：用户管理、单位管理、权限管理、日志管理、角色管理5个模块。其功能结构图如图7所示。

4.4 At om Feed处理器

Atom是一种基于XML的Web内容和元数据聚合的格式，也是一种用于发布和编辑那些属于周期性更新的网站上的网络资源的应用协议。

内容提供者提供Atom Feed，并根据内容源的变化实时更新Feed。用户借助Atom聚合软件或聚合门户站点，定时同步Feed，在不打开站点内容页面的情况下，先阅读摘要，然后根据自己的需要进一步阅读相关内容。一个用户可以订阅多个站点的Atom Feed，以完成不同来源信息的聚合(见图8所示)。

Atom Feed处理器的主要功能是充当了知识管理系统外的信息源和元知识库的连接通道，同时又是一个数据的集成器。

5 结论与展望

本文主要研究了以下几方面的内容。首先，建设知识管理系统已经是企业进行知识管理的一个重要部分，特别是在数字化制造企业当中，建立一个企业知识管理系统，将能有效地推动知识共享，缩短设计开发周期，提高设计效率。其次，给出了一个企业知识管理系统的架构，分别从整体结构、软件架构、功能模块方面来详细地阐述。

企业知识管理系统是一项有待于进一步研究的新兴技术，而知识管理理论和方法也还处于发展的阶段。因此，对于企业来说，特别是数字化制造企业来说，构建企业知识管理系统还刚刚开始。通过本文所阐述的企业知识管理系统的构建实施，希望能对数字化制造企业建设知识管理系统起到一定的促进作用。

摘要：通过企业知识管理系统,企业员工通过企业知识管理系统访问知识库,可以实时地查询到相关知识内容,与团队成员取得联系,迅速搜寻到相关领域专家,或者查找到相关的知识。建立和使用企业知识管理系统将极大提升企业知识共享度,推进企业知识管理的进程,提高企业员工工作效率。论文在分析国内外企业知识管理系统相关理论及实际应用的基础上,构建出了一种针对数字化制造业的企业知识管理系统原型系统文本的研究工作,可以为企业知识管理系统的实际应用提供一些参考思路。

关键词：企业知识管理系统,知识共享,知识管理

参考文献

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制造型企业采购成本管理 篇11

在当代社会的制造型企业中，采购成本管理对于制造型企业起到了举足轻重的作用，然而，比较国内企业与国外企业在采购成本上的管理，两者之间在目前仍存在着较大的差距。国内企业对于采购成本管理观念、方法相比国外企业仍显得非常落后。为了能够使我国在未来的国际市场中，逐渐得到较大发展，在国际上占据一定的市场比例，因此，采购成本管理的研究就显得非常重要和非常必要了。

制造型企业采购成本管理现状

美国著名管理学家、哈佛大学商学研究院著名教授迈克尔·波特曾根据现代制造业提出当代社会的三大竞争战略，其中便包括成本领先战略，其意义是指企业通过在内部加强成本控制，在研究开发、生产、销售、服务和广告等领域的同时，要注意把成本降低到最低限度，从而逐渐成为行业中的成本领先者的战略。遵循这种成本领先战略的指导，企业就可以凭借其成本优势，进而在激烈的市场竞争中获得最有利的竞争优势。根据现在制造型企业的生产竞争情况的激烈程度，多数制造型企业都选择采用这种成本领先战略，因此，就使得成本管理显得尤为重要。

制造型企业采购成本管理的特点。在现代的全球企业的产品成本构成中，一般来说，在不同的行业中，对于采购的原材料、零部件成本等因素，在企业总成本中所体现的比重是不同的，据统计，其大概保持在30～90%之间，平均水平在60%以上。从世界的范围上来看，一个典型的制造型企业在日常的生产中，所统计的数据中，对于一般采购成本（包括原材料和零部件），要占总成本数量的60%，而电子制造业采购成本所占的比重则能够高达70～80%。因此，根据具体的数据，可以看出，在制造型企业成本控制中，采购成本是起到了主体和核心部分的作用，同时，采购成本控制也是企业（尤其是制造型企业）成本控制中最有价值的部分。

国内外采购成本管理现状。

采购成本管理的观念陈旧：在我国企业的采购成本管理中，其管理观念仍存在着缺乏新思维，缺少全局观念等问题。同时，对于在现实中如何摆脱应用基础方面面临的困境，以及在改革转轨初期所产生的急功近利心态，使得造成经营者无暇顾及成本管理问题，都是我国成本管理理论在发展的过程中不得不需要解决的问题。如果不能对这些问题进行及时地解决，则我国在实践上与理论上的长期后患会自不待言。除此之外，在我国导入市场经济机制后，对于经济环境发生剧变中所表现的，最突出的是竞争的日益加剧，因此，在对针对竞争的要求管理者进行监督时要值得反思。在管理者为了追求利润的时候，都会或多或少地把注意放到成本问题，而自发的思维成本管理往往就是对于成本的节省，成本管理就是控制产品的生产成本，然而，如果单靠对于成本的节省和生产成本的控制，是难以确立企业长期竞争优势的，因此，在我国企业界急切需要树立全新的成本管理观念。

整体管理水平较差：在现今我国制造型企业中，大部分所采用的管理方法较为单一。一般来说，谈判和招标是成本控制最普遍的使用方法。然而，对于一些成本分析、价值分析等更高层次的手段却并未得到普遍而充分地运用。而成本管理是以事中控制和事后核算为重点作一些简单的分析。

新兴事物中的电子采购：现今，国内企业采购主要仍是以手工操作为主。在最近两年中，一些少数大型企业中逐渐开始尝试在部分的采购管理环节中使用电子采购。其中，采购订单和招标这两个功能是在运用电子采购的时候较多使用的。目前，国内企业的电子采购应用仍处于初级阶段，而电子采购的精髓未得到有效应用。

我国制造型企业采购成本管理的未来发展趋势

在企业的不断发展中，不仅要注意掌握各种采购成本管理方法，还需要密切关注全球最新的采购管理动态，以此来逐渐引入全新的采购成本管理观念，并将这些信息技术进行灵活地运用，来提高采购管理的效率和效果，只有这样，才能在这些大多数采用成本领先战略的制造业的国际竞争的情况中，始终保持其竞争的优势。

整体采购成本管理的实施。鉴于整体采购成本管理是一个系统工程，是涉及了企业管理的诸多方面，而在每个方面都有着不同的实施办法。在原材料采购成本的管理中所包含的管理办法包括价值工程、成本分析、目标成本法、网上招标等等。在这些采购过程成本的管理方法中，最佳方法是实施电子采购。在很多情况下，都存在着因采购不良而造成的管理不善成本的管控的问题。一般来说，采购过程的成本通常与原材料采购成本和采购不良成本的关联不大，但是，对于原材料采购成本通常和采购不良成本，其关系是非常密切的。当采购质次价低的原材料导致服务成本的上升的时候，为获取低价而大批量采的购原材料，制造商会将资金占用成本和仓储成本。

因此，在实施整体采购成本管理中，其主要工作就是要将原材料采购成本和采购不良成本整合在一起，将其作为一个整体进行考虑，然后再做出具体的采购决策。

电子采购的现行状况。虽然现在在我国只是少数企业开始实施电子采购，但是大多数仍普遍处于电子采购应用的初级阶段。因此，企业有必要对电子采购可实现的各种功能进行充分地了解，同时，还要对如何最大限度的利用电子采购的作用进行总结归纳。

在电子采购中，其包含的功能很多，除了常用的电子招标和采购，还有供应商管理、报表功能等。

随着互联网技术的突飞猛进，电子采购将逐渐成为一种高效率的采购方式，同时，其也能够将采购功能转变模式，成为在交易场上的一个强有力的竞争武器。电子采购是一个以Web体系和工作流管理为基本体系，对于企业采购提供解决方案的功能。在运用这个先进的解决方案的情况下，就可以达到对于具体的企业的采购过程进行系统化、流程化管理的目的，进而可以从根本上实现对于工作效率的提高、对于采购成本的降低，以及减小采购环节等，不仅如此，电子采购还可以帮助企业实现集中采购，从而提高对于交易过程中的侃价能力，而对于改善客户服务质量。

电子采购在完整意义上，指的是战略采购、采购流程和电子采购技术环境这三个部分。只有企业在具体地实施战略采购的情况下，才能够将电子采购的效益发挥到最大的限度。与此同时，通过对于电子采购的优势的充分利用，还可以再造采购流程，把战略和流程逐渐固化在电子采购的过程中，以确保战略和流程可以达到最大程度上的实施，同时，电子采购才能得到充分利用，进而发挥最大的效应。

制造管理系统 篇12

RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术,是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID系统由三部分组成:电子标签、阅读器和控制系统。电子标签由天线、耦合元件以及微电子芯片组成,是射频识别系统的数据载体[1,2,2]。阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与标签连接的耦合元件,负责读取标签内的信息,并将信息传送给控制系统。此外,许多阅读器还有附加的接口,以便将所获得的数据传输给中央控制系统等设备。控制系统利用主机、服务器、局域网、互联网等网络设施实现数据处理、资源共享及其他应用。

与传统的识别方式相比,RFID技术具有无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,操作快捷方便等优点,因而可以广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、邮包跟踪、设备和资产管理、废物管理等领域。本文将RFID技术应用到玩具生产及仓储管理过程中,取代高强度低效率的人工劳动,提高了玩具的生产和管理效率。

2 系统的总体构架

本系统主要由电子标签和阅读器、通讯网络、数据处理决策中心三部分组成。

2.1 电子标签和阅读器

流水线上的每个玩具产品都附有一个RFID标签,标签中信息包含此玩具的序列号、类型、每道工序、质量状况、完成情况等。阅读器可分为基站式和手持式。基站式一般装在流水线上,根据流水现场对标签读取或写入工序完成状况、岗位上人员等信息。基站式也可装在仓库的出入口处,用于管理玩具的出入数量、类型等。手持式便于携带,操作方便快捷。

2.2 通讯网络

信息通讯线路为:电子标签节点→流水线阅读器节点→通信协议转换器→本地管理机→应用服务器→数据服务器[3,4,3,4]。电子标签的数据,首先会在本地管理机进行汇总、分类、本地处理等操作,然后将处理后的数据上传至中心服务器。本地管理机负责所辖区域内的玩具生产工序监控。本结构的优点是:由于本地管理机对数据做了预处理,这既保证了本地处理结果的实时性,又会大大减少中心服务器的工作量,从而提高系统的整体性能。系统的通讯结构图如下:

系统结构设计时,通信协议转换器与应用服务器之间存在物理连接。正常情况下他们之间是不进行直接的数据交换,通信协议转换只与本地管理机通信。一旦本地管理机异常,应用服务器将通信工作接管,以保证该区域的数据能够及时汇总至中心服务器。本地管理机恢复正常工作后,应用服务器会自动释放管理权,断开与通信协议转换器的通信连接,恢复正常状态下的通信链路。

2.3 数据处理决策中心

数据处理决策中心是整个玩具监管系统的核心部分。它主要包括玩具生产工序管理数据库、玩具仓储信息管理数据库、生产人员信息管理数据库三个数据库。生产工序数据库主要记录玩具的生产工序、质量等情况;仓储信息管理数据库主要包括与日常仓储作业相关的数据和信息;生产人员信息数据库主要包括库区内各部门的人员信息、设备信息、班次信息、工作量等。数据中心的应用程序具有以下功能:提供比较完备的关系数据库设计,以及相应的数据库扩展功能;针对各个业务子系统,提供与数据库无关的数据接口,保证子系统的数据访问。

3 系统硬件设计

3.1 电子标签

本系统采用900MHz的超高频RFID电子标签,其读写距离较远,一般可以达lm～5m,具有反碰撞功能,即在感应区内能够识别多个RFID标签;RFID标签阅读器的读取方向性比较强,能够较好地控制在某个范围内感应,阅读指定区域的RFID标签;通过控制阅读器900M的无线电波发送能量,可控制RFID标签的读取距离[5,5]。

电子标签芯片主要包括3个部分:模拟电路模块、数字控制模块和电可擦除可编程只读存储器(E2PROM)模块。其中,模拟电路部分主要分为调制电路、解调电路和电源产生电路3个部分,除此之外还有上电复位电路等[5,5]。调制电路对基带数据进行射频调制,设计中主要采用逆向散射调制。解调电路从天线接收过来的信号先经过频带选择滤波器滤波,然后用包络检波电路检波,再用施密特触发器对波形进行整形,最后使用1.28MHz的本地时钟对整形后的数据进行采样并计数每个数据比特对应的1.28MHz脉冲的个数。天线接收到的射频信号经过射频一直流(RF-DC)转换电路转化为不低于VL的直流电压,然后经电压限幅器限幅后得到稳定的直流电压VL(2.8V)供给除E2PROM外的电路工作;VL和本地时钟信号经过直流一直流(DC-DC)转换电路和电压限幅器转化为直流电压VL供后续电路使用。

3.2 阅读器设计

(1)、本系统中的RFID标签读写器分两种:固定式读写器、手持式读写器。固定式读写器安装在流水线上,可以通过CAN总线网与软件平台实时进行数据和信息交换。手持读写器通过无线路由到中间件与PC机进行数据交换。然后由PC机与系统的软件平台进行数据交换和处理。固定式读写器与手持式读写器的主要区别是:手持式读写器能够存储大量所读取的RFID标签信息,并且这些信息通过中间件传入到系统的软件平台中。而固定式读写器取得RFID标签信息后实时传输到软件平台,不用在机具中存储。整个硬件部分的设计主要由3个部分组成:射频模块、基带信号处理模块、主控模块。原理图[6,6]如图2所示:

(2)、各模块的组成及功能:射频模块位于无线通信系统的最前端,其机构和性能直接影响着整个通信系统功能。这个模块主要由锁相环电路、功率放大电路和双通道检波接收电路组成。锁相环电路主要负责产生读写器调制所需要的载波信号。功率放大电路主要是增加信号的功率,为后续信号处理做准备。双通道检波接收电路保证处理器总能接收到有效的标签信号。信号处理模块主要Manchester编码器和FM0解码器等部分组成,其主要功能是:协议栈命令进行Manchester编码;对解调后的信号进行放大处理后实现FMO解码。

(3)、本阅读器的工作流程:

前向链路:(1)ARM处理器接收到计算机主机(HOST)发送来的命令,启动相应的任务(例如读标签),将控制接口协议栈命令发送至FPGA;(2)FPGA对协议栈命令进行编码,并打包成串行基带信号发送至射频模块进行信号调制;(3)调制信号被送至功率放大器进行放大后送至天线发射。

反向链路:(1)标签接收到读写器发送来的信号,获得能量进入上电准备状态,开始执行读写器的命令,并将返回的应答信息以反向散射调制方式送至天线;(2)返回信号经过解调电路得到I/Q双路数字基带信号,随后两路信号通过低通滤波器后进入基带信号处理模块;(3)I/Q两路数字基带信号分别进行信号放大处理后,由电压比较器进行双路合并,形成一路基带信号送入FPGA;(4)FPGA将基带信号进行解码和CRC校验,形成标签信息,传给ARM处理器;(5)ARM处理器将接收的标签信息按照一定的规则传给计算机主机(HOST)进行处理。

(4)、阅读器的防冲突处理算法

在阅读器读取标签信息过程中,阅读器与其作用域内的标签之间是通过共享的无线信道进行通信,当多个标签同时与阅读器通信时,信息会在共享信道中发生碰撞,进而导致阅读器无法识别任何标签的信息,这时就发生了标签碰撞问题。在本系统中,产品在出入库时,由于移动速度较快,标签较多,并且密度较大,不可避免地会出现碰撞问题。为了解决此问题,本文将采用一种新型的防冲突算法[7,8,7,8]。该算法首先采用动态帧时隙ALOHA算法,将大量标签进行分组,然后在组内采用二进制搜索树(BT)算法,实现标签的快速均匀识别。该算法的流程图如图3所示。

4 系统软件设计

本系统的软件设计划分为三个部分:系统管理、工序管理模块、仓储管理模块。系统组成如图4所示。

系统管理部分提供用户管理、权限控制和标签ID设定,还提供产品、人员、工序等各种数据查询,同时在专用的服务器上运行,负责接收、转发、存储阅读器发送来的数据,控制系统内部的数据流,对其他模块发出控制指令[9,9]。

工序管理模块主要是对流水线上的玩具生产过程作记录,例如记录已完成的工序,某个工序中出现的情况,玩具制程存在的缺陷,以及工序中的操作人员、生产数量等。

仓储管理模块主要是对原料、成品、半成品出入库的数量、类型等进行记录,提供库存信息,作为材料的采购和产品的销售等的依据。

本系统的软件采用C/S结构,系统管理数据库、工序管理数据库、仓储管理数据库等先对数据进行预处理,然后发送到数据中心服务器上[10,10]。采用C/S结构的优势在于管理较分散,本地系统具有很强的处理能力,能够减轻数据中心服务器的负担。同时,采用C/S结构还具有不依赖企业外网环境,即企业不需要连接外网,都不会影响本系统的工作。

5 结语