楊新鵬，巫　茜

(1.長城汽車股份有限公司 空調(diào)事業(yè)部，河北 保定　071000;

2.重慶理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，重慶　400054)

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基于JIT管理模式的零部件制造支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊新鵬1，巫茜2

(1.長城汽車股份有限公司 空調(diào)事業(yè)部，河北 保定071000;

2.重慶理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，重慶400054)

為了應(yīng)對微利時(shí)代下零部件制造業(yè)面臨的新常態(tài)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，探討了基于JIT管理模式的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。指出了JIT管理模式應(yīng)用中存在的問題，基于新常態(tài)對零部件制造業(yè)的需求分析，設(shè)計(jì)了生產(chǎn)制造系統(tǒng)的功能架構(gòu)與功能模塊，并編程實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于JIT管理模式的零部件制造業(yè)的離散制造執(zhí)行系統(tǒng)。系統(tǒng)測試與初步應(yīng)用效果表明：設(shè)計(jì)是成功的，可為離散制造業(yè)適應(yīng)新常態(tài)提供參考。

零部件制造；準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)方式；制造執(zhí)行系統(tǒng)

隨著改革開放向縱深發(fā)展，零部件制造業(yè)面臨新常態(tài)下的市場嚴(yán)峻競爭與制造成本過高兩重壓力挑戰(zhàn)。以整機(jī)零部件市場為例，受市場多樣性、個(gè)性化服務(wù)需求影響，整機(jī)廠家對零部件制造生產(chǎn)企業(yè)提出了很高的“縮短開發(fā)周期，并迅速響應(yīng)工程技術(shù)變更”要求，正在推動(dòng)著零部件制造生產(chǎn)企業(yè)向集約化、精細(xì)化管理方向發(fā)展。目前，由于信息化管理手段落后，零部件制造業(yè)普遍存在以下問題：成品庫存管理鏈條長；制造過程中產(chǎn)品數(shù)量管理失控；產(chǎn)品裝箱標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。因此，導(dǎo)致以下問題的出現(xiàn)：產(chǎn)品庫存數(shù)量不準(zhǔn)確；生產(chǎn)訂單下達(dá)標(biāo)準(zhǔn)模糊或不合理，計(jì)劃完成率低，庫存積壓高；高決策層對生產(chǎn)現(xiàn)場訂單執(zhí)行狀態(tài)難以進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，生產(chǎn)過程基本上屬于無法知曉的盲區(qū)；生產(chǎn)過程質(zhì)量管理沒有記錄，更難以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品返修、報(bào)廢等的后續(xù)追蹤；供應(yīng)商交付計(jì)劃執(zhí)行率低；企業(yè)內(nèi)運(yùn)輸周轉(zhuǎn)時(shí)間長、流通效率低等。針對上述存在的管理難題，如果實(shí)施JIT(justintime)管理模式，就可消除企業(yè)在生產(chǎn)過程中各種弊端造成的浪費(fèi)，大幅度降低企業(yè)運(yùn)營成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[1-4]。但JIT管理模式實(shí)現(xiàn)的有賴于制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(manufacturingexecutionsystem)的技術(shù)支撐。借助MES系統(tǒng)的縱向和橫向兩大接口可以優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，從而突破制約生產(chǎn)瓶頸的管理難題，實(shí)現(xiàn)對零部件制造的精益化管理。MES系統(tǒng)的縱向接口可與ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成，將出入庫數(shù)據(jù)與財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)相連，實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)實(shí)時(shí)成本管控；其橫向接口可與第三方原材料供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行集成，有利于需求計(jì)劃與發(fā)運(yùn)信息等實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，由MES執(zhí)行與供應(yīng)商的實(shí)時(shí)交付，從而降低原材料庫存。

1　MES系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1JIT管理模式

準(zhǔn)時(shí)制(justintime，JIT)管理模式，又稱作無庫存生產(chǎn)方式或者拉動(dòng)式零庫存生產(chǎn)方式，也稱作超級(jí)市場生產(chǎn)方式。在新一代信息技術(shù)(云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智慧工程)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，基于JIT管理模式的零部件生產(chǎn)方式是符合國家“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃要求的，也是一種融合創(chuàng)新的新業(yè)態(tài)實(shí)踐。因此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”思維意義下，有必要探索JIT管理模式要求構(gòu)建的相應(yīng)支撐平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與零部件生產(chǎn)制造進(jìn)行深度融合，改善零部件生產(chǎn)制造的生態(tài)環(huán)境，從而使人的主觀能動(dòng)性、智慧與創(chuàng)造性等得到最大限度地發(fā)揮，使零部件生產(chǎn)制造煥發(fā)出新的活力，以應(yīng)對市場嚴(yán)峻競爭與制造成本過高面臨的挑戰(zhàn)?；贘IT管理模式的技術(shù)支撐，有利于零部件生產(chǎn)制造業(yè)的精準(zhǔn)智慧決策與提高服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造與社會(huì)需求的良好匹配。但是JIT管理模式的實(shí)現(xiàn)有賴于MES的強(qiáng)大技術(shù)支撐[5-9]。

1.2MES系統(tǒng)及其架構(gòu)

MES系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng).即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)為企業(yè)管理者提供了一個(gè)包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程管理、工作中心/設(shè)備管理、生產(chǎn)過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等功能在內(nèi)的制造協(xié)同管理平臺(tái)。根據(jù)零部件生產(chǎn)制造對MES系統(tǒng)的建設(shè)需要，管理功能可借助.Net技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)。由于Microsoft.Net具有技術(shù)方案配套、文檔資料完善、技術(shù)成熟、開發(fā)效率高、技術(shù)易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)，此外還有許多開源項(xiàng)目可提供設(shè)計(jì)參考，因此在實(shí)現(xiàn)架構(gòu)方面，MES系統(tǒng)選擇.Net技術(shù)路線是恰當(dāng)?shù)腫10-12]。

Microsoft.Net是微軟的新一代技術(shù)平臺(tái)，可快速敏捷地開發(fā)構(gòu)建各種類型基于標(biāo)準(zhǔn)、高性能和穩(wěn)定互聯(lián)互通的應(yīng)用系統(tǒng)。Microsoft.Net基于.NetFramework運(yùn)行。由于.NetFramework又是一個(gè)功能十分豐富的平臺(tái)，因此還可進(jìn)一步開發(fā)部署和執(zhí)行分布式應(yīng)用。其中：CLR是公共語言運(yùn)行庫(commonlanguageruntime)，是.NetFramework的核心運(yùn)行庫的執(zhí)行環(huán)境；CLR負(fù)責(zé)資源管理，并保證應(yīng)用和操作系統(tǒng)之間必要的分離。Microsoft.Net主要由.Net框架、Web服務(wù)和.Net企業(yè)服務(wù)器等3部分組成，其間的相互配合為按照用戶需求創(chuàng)建應(yīng)用提供了方法論指導(dǎo)。在該平臺(tái)上設(shè)計(jì)者可以快速地開發(fā)出如控制臺(tái)應(yīng)用程序、腳本和宿主程序、WindowsForms應(yīng)用程序、Asp.Net應(yīng)用程序以及Windows服務(wù)程序等。采用這種架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可借助PC終端和PDA手持終端采集數(shù)據(jù)。首先將各類采集數(shù)據(jù)送分析平臺(tái)進(jìn)行處理，然后針對各類業(yè)務(wù)流程進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)用、篩選、統(tǒng)計(jì)等，最后再對指定業(yè)務(wù)進(jìn)行定向的分析綜合，實(shí)現(xiàn)對車間、質(zhì)量、計(jì)劃和庫房的管理。.Net架構(gòu)如圖1所示。

圖1　.Net框架

1.3數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

由于零部件生產(chǎn)制造業(yè)離散MES的特殊性，數(shù)據(jù)庫采用圖2的架構(gòu)，其底層規(guī)劃和上層規(guī)劃各自分別設(shè)計(jì)。其中：底層規(guī)劃中包含I/O、內(nèi)存以及CPU選擇設(shè)計(jì)；上層規(guī)劃中包括表、事物、編程等設(shè)計(jì)。某集團(tuán)公司配置有2個(gè)工廠服務(wù)器，其與集成系統(tǒng)服務(wù)器之間的交互關(guān)系如圖3所示。

圖2　數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計(jì)

1號(hào)工廠的MES應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)于1號(hào)工廠的JIT用戶，同時(shí)負(fù)責(zé)與ERP服務(wù)器和第3方服務(wù)器的信息交互，其MES數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；2號(hào)工廠MES服務(wù)器負(fù)責(zé)該廠應(yīng)用服務(wù)，并與ERP和第3方服務(wù)器進(jìn)行信息交互[13]。結(jié)合某集團(tuán)公司MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選用SQLServer2008R2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分開，分別形成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表。為了防止數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中頻繁打補(bǔ)丁，在設(shè)計(jì)中遵循“一個(gè)數(shù)據(jù)庫中表的個(gè)數(shù)越少越好，一個(gè)表中組合主鍵的字段個(gè)數(shù)越少越好”的原則。

圖3　數(shù)據(jù)庫間的交互關(guān)系

2　系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

MES系統(tǒng)功能模塊架構(gòu)如圖4所示。針對上述JIT管理模式對零部件生產(chǎn)制造的管理需求，基于C/S架構(gòu)，設(shè)計(jì)了與管理功能匹配的相關(guān)功能模塊，包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、車間制造執(zhí)行、質(zhì)量管理、庫房管理、供應(yīng)商交付、生產(chǎn)過程信息資源、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)報(bào)表和系統(tǒng)接口等8大功能模塊。以下對相關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)的功能做簡要介紹，并對設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)略做說明。

圖4　MES系統(tǒng)功能模塊架構(gòu)

1) 生產(chǎn)計(jì)劃管理

生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊直接涉及3種業(yè)務(wù)場景的計(jì)劃管理：其一是零部件的樣件、售后件和出口件按照銷售訂單的計(jì)劃模式實(shí)施生產(chǎn)；其二是批量交付零件按庫存拉動(dòng)實(shí)施拉動(dòng)式模式生產(chǎn)；其三是返修零部件按不合格品處理意見實(shí)施返修模式生產(chǎn)。在生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊中，生產(chǎn)訂單所處運(yùn)行狀態(tài)包括運(yùn)行、完工、完成、暫停和關(guān)閉5種狀態(tài)，其中：運(yùn)行表示處于生產(chǎn)狀態(tài)；完工表示生產(chǎn)已做完工綁定；完成表示系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則判斷是否入庫，并自動(dòng)關(guān)閉；暫停表示該訂單指令暫不生產(chǎn)，但是后續(xù)還會(huì)開啟繼續(xù)生產(chǎn)，在暫停后限制物流再發(fā)料，并限制標(biāo)識(shí)卡再次打印，但不限制入庫；關(guān)閉表示該訂單尚未完成但不再生產(chǎn)，關(guān)閉后限制物流再發(fā)料和標(biāo)識(shí)卡再次打印，并限制入庫與退料。

2) 車間制造執(zhí)行

該模塊執(zhí)行以下任務(wù)：

指令單打印：指令單由計(jì)劃員下發(fā)到生產(chǎn)班組，直接由生產(chǎn)班組的管理區(qū)長打印。

物料配送：配送方式有2種：一種是根據(jù)總成訂單數(shù)量和BOM定額，分解成配送單，主要用于一次性配送情況；另一種是根據(jù)總成訂單數(shù)量和維護(hù)的配送定義，分解成配送單，主要用于分批配送情況。

標(biāo)識(shí)卡打印：零部件行業(yè)的標(biāo)識(shí)卡通常有2類：一類是客戶標(biāo)識(shí)卡；另一類是內(nèi)部標(biāo)識(shí)卡。兩類標(biāo)識(shí)卡上皆有用于追溯生產(chǎn)訂單號(hào)的二維碼標(biāo)識(shí)。

流水線完工：用于流水線作業(yè)的完工工序件的數(shù)量采集。采集需限定規(guī)則，即下一道工序采集的數(shù)量只能小于或等于上一道工序的數(shù)量。

工單交接：用于班次切換時(shí)操作工進(jìn)行完工數(shù)量的清賬交接。

工單完工并交檢：用于完工后工單與盛具的綁定。

3) 質(zhì)量管理

質(zhì)量檢驗(yàn)分為來料檢驗(yàn)(即抽檢)、過程檢驗(yàn)(即免檢)和質(zhì)檢確認(rèn)(即全檢)等3類。不合格品判定需從“不良缺陷維護(hù)”中選擇。不合格品處理包括返修通知、廢品通知和讓步接收等3種處理結(jié)果。

4) 庫房管理

庫房管理涉及庫區(qū)貨位管理、先進(jìn)先出批次管理、移庫管理、轉(zhuǎn)箱操作、盤點(diǎn)操作等。

5) 供應(yīng)商交付

制訂供應(yīng)商周計(jì)劃，即連續(xù)一周管理的每日需求計(jì)劃，涉及與第三方原材料供應(yīng)商系統(tǒng)的接口。

6) 生產(chǎn)過程信息資源管理

該模塊包含了對產(chǎn)品、設(shè)備和人員3個(gè)方面的信息資源管理。設(shè)備管理：通過掃描設(shè)備二維碼選擇設(shè)備運(yùn)行類別，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)采集。采集的數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)設(shè)備異常時(shí)間，計(jì)算全局設(shè)備效率OEE。盛具管理包含盛具標(biāo)準(zhǔn)管理、回收、周轉(zhuǎn)、盤點(diǎn)以及狀態(tài)(使用、報(bào)廢、維修)管理。產(chǎn)品與盛具進(jìn)行綁定管理，系統(tǒng)中默認(rèn)所有產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)必須有盛具作為依托，盛具具備單獨(dú)的二維碼標(biāo)簽。車輛管理通過掃描車輛二維碼、駕駛員二維碼、門崗員工二維碼，對貨車的進(jìn)出廠進(jìn)行管理，以利于提升物料流通效率和統(tǒng)計(jì)運(yùn)輸頻率，并用于計(jì)算運(yùn)輸運(yùn)費(fèi)。

7) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

MES系統(tǒng)涉及多項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別涉及對BOM、工藝路線、經(jīng)濟(jì)批量、標(biāo)準(zhǔn)裝箱、配送定義、倉庫檔案、司機(jī)檔案、用戶檔案、車輛檔案等的管理。

8) 系統(tǒng)報(bào)表管理與系統(tǒng)接口

MES系統(tǒng)中報(bào)表分為4個(gè)大類：設(shè)備管理報(bào)表、生產(chǎn)報(bào)表、質(zhì)量報(bào)表和物流報(bào)表。系統(tǒng)接口用于MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與第三方原材料供應(yīng)商系統(tǒng)的接口管理。

3　系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

MES系統(tǒng)選用VisualStudio2010軟件作為開發(fā)平臺(tái)，采用PowerDesigner構(gòu)建數(shù)據(jù)庫模型，基于SQLServer構(gòu)建據(jù)數(shù)據(jù)庫，借助.Net技術(shù)，采用C/S架構(gòu)，按照上述與MES系統(tǒng)管理功能相匹配設(shè)計(jì)的相關(guān)功能模塊，可方便地編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)包括生產(chǎn)計(jì)劃、車間制造執(zhí)行情況、質(zhì)量與庫房、供應(yīng)商交付、生產(chǎn)過程信息資源、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)報(bào)表和系統(tǒng)接口等管理的離散零部件制造MES系統(tǒng)。盡管編程實(shí)現(xiàn)工作量大，但是技術(shù)難度并不大，相應(yīng)的操作界面也比較簡單，本文不再討論。

4　結(jié)束語

“互聯(lián)網(wǎng)+”與制造業(yè)相融合，對提升零部件制造業(yè)升級(jí)有重要作用。上述設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基于JIT管理模式的零部件制造離散MES系統(tǒng)初步應(yīng)用表明：盡管在業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化管理方面還有待進(jìn)一步優(yōu)化，但MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)是成功的，可為零部件離散制造業(yè)更好地適應(yīng)新常態(tài)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)提供參考。

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(責(zé)任編輯楊黎麗)

DesignonPartsManufacturingSupportSystemBasedonJITManagementMode

YANGXin-peng1,WUQian2

(1.AirConditioningDepartment,GreatWallAutomobileIncorporatedCorporation,Baoding071000,China; 2.CollegeofComputerScienceandEngineering,ChongqingUniversityofTechnology,Chongqing400054,China)

Inordertodealwiththeseverechallengeofthenewnormalfacedbypartsmanufacturingindustryunderlowprofitera,thepaperexploredthedesignandimplementationofpartsmanufacturingexecutionsystembasedonJITmanagementmode.ItpointedoutthepuzzlesexistedintheapplicationofJITmanagementmode,anddesignedthefunctionalarchitectureandmoduleofpartsmanufacturingsystembasedonthedemandanalysisunderthenewnormal,andfinally,weimplementedadiscretepartsmanufacturingexecutionsystembasedonJITmanagementmode.Systemtestandpreliminaryapplicationresultsshowthatthedesignissuccessfulanditcanprovideareferenceforthediscretemanufacturingindustrytodealwiththenewnormalchallenge.

partsmanufacturing;justintimeproductionmode;manufacturingexecutionsystem

2016-05-10

重慶理工大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2015YB22)；重慶理工大學(xué)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)核心課程建設(shè)基金資助項(xiàng)目

楊新鵬(1980—)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事機(jī)電一體化控制與管理系統(tǒng)集成研究，E-mail:155138155@qq.com。

format：YANGXin-peng,WUQian.DesignonPartsManufacturingSupportSystemBasedonJITManagementMode[J].JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)，2016(9):124-128.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.09.020

TP39;TP273

A

1674-8425(2016)09-0124-05

引用格式：楊新鵬，巫茜.基于JIT管理模式的零部件制造支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2016(9):124-128.