張 蕾

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安：710302）

隨著市場競爭的日益激烈，制造企業(yè)分工越來越細(xì)，導(dǎo)致企業(yè)的內(nèi)部關(guān)系、企業(yè)間的協(xié)作關(guān)系日趨復(fù)雜，對企業(yè)的日常管理也就提出了更高的要求。

作為制造企業(yè)的物化中心，車間不僅是生產(chǎn)計(jì)劃的具體執(zhí)行者，也是加工信息的直接反饋者。因此，對生產(chǎn)車間的管理是否可靠、有效，對生產(chǎn)信息的獲取是否準(zhǔn)確、及時(shí)，這些都將在很大程度上影響整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效益。

XX車間是型號研制與批量生產(chǎn)任務(wù)的重點(diǎn)承擔(dān)單元，其生產(chǎn)過程具有多品種、變批量、研制混線的特點(diǎn)，是典型復(fù)雜作業(yè)模式下的車間生產(chǎn)過程。近幾年來，隨著批次任務(wù)的增加，生產(chǎn)過程管理混亂、產(chǎn)品年產(chǎn)量不足的問題已經(jīng)凸顯，生產(chǎn)效率低下已經(jīng)成了制約該車間生產(chǎn)能力的瓶頸。針對該企業(yè)車間管理的分散性、復(fù)雜性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，本文為其定制了一套新的車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

該車間系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

（1）表示層

即用戶界面層，是用戶與MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層交互信息的窗口，用來實(shí)現(xiàn)信息的錄入、查詢及監(jiān)控、分析的可視化展現(xiàn)。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

業(yè)務(wù)邏輯層是生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)的核心，包括MES功能框架和組織管理兩部分。

MES功能框架分為計(jì)劃調(diào)度、加工反饋、生產(chǎn)監(jiān)控、質(zhì)量管理、資源管理五大模塊。組織管理是針對使用MES系統(tǒng)的用戶進(jìn)行組織管理，包括組織機(jī)構(gòu)建模、角色管理、用戶管理與權(quán)限管理等。

（3）中間件服務(wù)平臺層。

通過快速開發(fā)平臺實(shí)現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)的粗模型定制，從而生成企業(yè)MES應(yīng)用模型，并編譯部署，最終形成企業(yè)MES生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)。

（4）數(shù)據(jù)庫及運(yùn)行平臺層。

建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并在J2EE運(yùn)行平臺上進(jìn)行開發(fā)。使用的數(shù)據(jù)庫類型為OracleWeb服務(wù)器為Tomcat。

在美國， Kronospan公司決定進(jìn)一步增加1.01億美元對亞拉巴馬州牛津的投資，共計(jì)達(dá)4.63億美元。該擴(kuò)張計(jì)劃最初是在2016年年中宣布的，投資額為3.62億美元，包括兩條強(qiáng)化地板及浸漬紙裝飾生產(chǎn)線、一條刨花板及熱熔膠合層壓生產(chǎn)線，以及合成樹脂廠的擴(kuò)建。

1.2 系統(tǒng)功能模塊

本系統(tǒng)主要用來實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)信息的管理功能，并能對工人的加工狀態(tài)、任務(wù)完成情況、完工反饋以及生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行進(jìn)度實(shí)時(shí)監(jiān)控，為車間的現(xiàn)代化生產(chǎn)、管理提供技術(shù)支持。結(jié)合XX車間的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，本系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)功能模塊，系統(tǒng)功能樹如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能樹

（1）計(jì)劃調(diào)度模塊

計(jì)劃調(diào)度模塊主要包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、動態(tài)調(diào)度和工藝管理三個(gè)子模塊。

生產(chǎn)計(jì)劃管理子模塊主要用來對車間現(xiàn)有資源的生產(chǎn)能力進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)對生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行均衡，從而制定出可行的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。另外，可以在保證工藝約束的前提下，通過手工拖動可編輯的甘特圖實(shí)現(xiàn)加工順序的調(diào)整，或?yàn)槿蝿?wù)分配相應(yīng)的制造資源。

動態(tài)調(diào)度子模塊主要用來對生產(chǎn)擾動進(jìn)行響應(yīng)，并根據(jù)相應(yīng)的調(diào)度策略對作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以保證車間生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

工藝管理子模塊主要用來對現(xiàn)有的工藝信息進(jìn)行維護(hù)，包括對工藝信息的增、刪、改、查，以及對相應(yīng)工序信息的維護(hù)，以作為后續(xù)工藝的參考模型。

（2）加工反饋模塊

3生產(chǎn)監(jiān)控模塊

生產(chǎn)監(jiān)控模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對人員狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度的實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控，從而為合理安排生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。

（4）質(zhì)量管理模塊

質(zhì)量管理功能主要用來提供對生產(chǎn)過程中的首件檢驗(yàn)信息、工序檢驗(yàn)信息與零件終檢信息的錄入、查詢功能，并將采集到的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終以圖表的形式展現(xiàn)出來。

（5）資源管理模塊

資源管理模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對刀具信息、設(shè)備信息的管理。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于RFID的信息采集技術(shù)

RFID技術(shù)是通過讀頭和粘附在物體表面的物質(zhì)間的電磁和電感耦合來進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，以達(dá)到對標(biāo)簽物的非接觸式自動識別的［1］，故其具有安全性高、反應(yīng)速度快、存儲容量大、識別方式靈活［2］等優(yōu)點(diǎn)，因此，本系統(tǒng)采用了RFID技術(shù)來對生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。采集流程如圖3所示。

圖3 加工信息采集流程

車間的每位現(xiàn)場操作者都有一張身份識別卡。進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，每位操作者通過刷卡進(jìn)入到自己的工作頁面，在該頁面上顯示有操作者本人的待加工任務(wù)、已完成任務(wù)（包括數(shù)量、質(zhì)量信息等）。工人可以在自己的權(quán)限范圍內(nèi)對該頁面上的動態(tài)加工信息進(jìn)行讀取和更新。

2.2 基于觸摸屏的人機(jī)交互技術(shù)

由于觸摸屏具有顯示直觀、操作方便、界面友好、功能強(qiáng)大、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)［3］，故本系統(tǒng)以觸摸屏作為生產(chǎn)現(xiàn)場加工信息的輸入端和顯示終端。

2.3 基于甘特圖的生產(chǎn)監(jiān)控和拖拽派工

本系統(tǒng)采用了基于甘特圖的生產(chǎn)監(jiān)控和拖拽派工。

（1）生產(chǎn)監(jiān)控

基于甘特圖技術(shù)的顯示方式能夠直觀、明了的反映車間中每位操作者、每臺設(shè)備、每個(gè)任務(wù)的現(xiàn)場加工情況及執(zhí)行進(jìn)度。在這種顯示方法中，X軸是時(shí)間軸，Y軸是相應(yīng)是任務(wù)、人員和設(shè)備（分別對應(yīng)任務(wù)監(jiān)控、人員監(jiān)控和設(shè)備監(jiān)控）。

通過任務(wù)監(jiān)控，車間管理者可以在足不出戶的情況下獲取任何時(shí)間段內(nèi)的任務(wù)清單，以及該清單上所有任務(wù)的具體執(zhí)行者和具體執(zhí)行情況；通過人員（設(shè)備）監(jiān)控，車間管理者可以了解每位操作者（每臺設(shè)備）在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的加工狀態(tài)（空閑／正加工／加工完成）。

（2）拖拽派工

拖拽派工采用了基于甘特圖的可視化拖動編輯，直接將任務(wù)／工序拖拽到加工工人或加工設(shè)備上，相應(yīng)的工人或?qū)?yīng)設(shè)備的負(fù)責(zé)人將通過刷卡登錄自己的工作頁面獲取派工信息，這樣將極大的減少計(jì)調(diào)人員的工作量，有效的提高系統(tǒng)的易操作性。

2.4 功能模塊的可重用性

本系統(tǒng)中的各功能模塊是相互獨(dú)立、功能完備的功能模型。在實(shí)際的應(yīng)用中，可以根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)流程和特點(diǎn)進(jìn)行功能組合，從而適應(yīng)不同企業(yè)的需求變更，因此具有較好的可重用性。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)目前已經(jīng)在某車間試運(yùn)行結(jié)束，并已決定在其他車間進(jìn)行推廣運(yùn)行。整個(gè)試運(yùn)行期間，系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和可靠性，在很大程度上改善了車間的生產(chǎn)管理混亂現(xiàn)象，提高了企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營效率，充分證明了本系統(tǒng)的實(shí)用性。

［1］楊川.RFID技術(shù)在制造業(yè)管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2008，27（9）：98－100.

［2］周科，鐘潤陽，戴青云，等.基于RFID技術(shù)的離散制造業(yè) MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.企業(yè)管理與信息化，2008，37（19）：5－7.

［3］杭久成，何衛(wèi)平.淺析數(shù)控機(jī)床觸摸屏人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械制造，2008，46（523）：23－26.