張克典，范振強，李智皓，陳銘迪

(1. 中車青島四方機車車輛股份有限公司 信息技術(shù)部，山東 青島 266111；2. 中車青島四方機車車輛股份有限公司 生產(chǎn)部,山東 青島 266111)

0 引言

面對競爭日益激烈的國際化市場，現(xiàn)代制造企業(yè)需要不斷提高對不確定性因素的快速反應(yīng)和處理能力，以維持和提高企業(yè)的綜合競爭力[1]。在軌道車輛制造企業(yè)的生產(chǎn)管理提升活動中，物料供應(yīng)、質(zhì)量檢查、設(shè)計變更、設(shè)備能源等相關(guān)異常事件已被識別為影響產(chǎn)品質(zhì)量和交付計劃的關(guān)鍵性因素。然而在傳統(tǒng)管理模式中，一線生產(chǎn)人員通常難以對異常問題進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的定義描述和專業(yè)化分類，同時各種生產(chǎn)異常事件因涉及部門較多、職責(zé)判定困難而無法得到快速響應(yīng)和處理。為了提高生產(chǎn)異常解決的時效性，保障節(jié)拍拉動式生產(chǎn)組織模式的平穩(wěn)推進(jìn)，運用信息化手段提升企業(yè)的生產(chǎn)異常管理水平已勢在必行。中車青島四方機車車輛股份有限公司(以下簡稱“中車四方”)的MES(Manufacture Execution System)項目建設(shè)在保障常規(guī)生產(chǎn)訂單執(zhí)行的同時，也把生產(chǎn)異常事件的及時響應(yīng)與處理納入信息化系統(tǒng)管理。

針對制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中面臨的各種異常事件，目前已有不同行業(yè)的專家和學(xué)者在異常信息實時采集、傳遞和共享方面進(jìn)行了深入研究并取得了很多成果。如文獻(xiàn)[1]利用多功能交互式信息終端實時采集生產(chǎn)異常事件，并基于模糊綜合評價方法進(jìn)行預(yù)警。文獻(xiàn)[2]通過數(shù)據(jù)模型的計算制定了異常信息推送規(guī)則，并借助移動通信手段發(fā)布出去。文獻(xiàn)[3]介紹了AIP公司將生產(chǎn)異常信息數(shù)據(jù)采集流程植入服務(wù)器進(jìn)行管理的案例。這些研究成果在異常信息的實時采集和快速發(fā)布推送方面給企業(yè)提供了支持，但在異常的自動升級預(yù)警或閉環(huán)管理方面尚未進(jìn)行系統(tǒng)性研究。文獻(xiàn)[4]介紹了異常升級管控模式，其主要依靠短信和郵件自動向生產(chǎn)責(zé)任單位和公司管理層的辦公終端推送超時警報，但對于如何協(xié)調(diào)職能部門參與整個異常事件的閉環(huán)管理過程未能做出系統(tǒng)性的研究和應(yīng)用。

中車四方MES項目組創(chuàng)新性地將JIRA軟件成熟的缺陷跟蹤管理功能引入裝備制造行業(yè)的生產(chǎn)異常處理流程，并通過客戶化開發(fā)方式將異常事件在升級預(yù)警模型各層次中的觸發(fā)器分別嵌入JIRA工作流的各個節(jié)點，既調(diào)動了職能部門在異常處理過程中的積極性，保證生產(chǎn)過程中的異常事件能夠被快速準(zhǔn)確地識別和處理，又實現(xiàn)了生產(chǎn)異常事件全過程的信息化跟蹤管理，為部門效能評價和專業(yè)知識積累打下堅實的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 異常分類與角色定義

通過對生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)的搜集整理發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生原因復(fù)雜化、涉及部門多樣化是影響異常事件得到及時解決的關(guān)鍵因素。為了保證信息系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地識別、處理非標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)，MES項目組首先在系統(tǒng)中對異常事件根據(jù)部門職責(zé)進(jìn)行了定義和分類，包括設(shè)計、工藝、質(zhì)量、物料、設(shè)備能源、外協(xié)等9個類別，以便于一線班組能夠把異?？焖倥砂l(fā)到相應(yīng)的職能部門；對于造成主生產(chǎn)線停產(chǎn)、區(qū)域停止作業(yè)，或影響部令出廠、項目里程碑重大節(jié)點實現(xiàn)的異常，則被定義為重大異常。

為了避免異常信息的重復(fù)創(chuàng)建或者異常誤報，一線生產(chǎn)人員在系統(tǒng)中創(chuàng)建的異常需經(jīng)班組長審核后發(fā)布；同時為了更好地明晰職責(zé)、協(xié)調(diào)職能部門有效地參與異常事件的解決，系統(tǒng)流程中依次定義了發(fā)布部門、主辦部門、處理部門、責(zé)任部門四種角色。發(fā)布部門主要指在系統(tǒng)中創(chuàng)建、發(fā)布異常的三大分廠。主辦部門指在系統(tǒng)中接受發(fā)布部門指派而參與異常解決的相關(guān)職能部門，該角色負(fù)責(zé)形成異常事件的處理意見或者解決方案并反饋發(fā)布部門；對于一些產(chǎn)生原因復(fù)雜的異常事件通常由該角色中的技術(shù)或者質(zhì)量部門明確處理意見并轉(zhuǎn)辦其他職能部門(如處理部門)。處理部門一般負(fù)責(zé)完成主辦部門轉(zhuǎn)發(fā)的分解任務(wù)并將處理結(jié)果直接反饋給主辦部門。責(zé)任部門則是職責(zé)履行不到位，由于工作失誤、處理不當(dāng)?shù)仍蛟斐缮a(chǎn)異常的部門，由生產(chǎn)部負(fù)責(zé)監(jiān)管。從全局角度來看，這四種角色作為前后銜接的四個關(guān)鍵節(jié)點支撐起了異常處理流程的骨架。

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，公司生產(chǎn)部會按產(chǎn)品項目或生產(chǎn)區(qū)域組織上述四種職能部門提報“異常處理聯(lián)絡(luò)人”(以下簡稱“聯(lián)絡(luò)人”)名單，并在系統(tǒng)中維護對應(yīng)的用戶數(shù)據(jù)。各部門的聯(lián)絡(luò)人負(fù)責(zé)通過短信、郵件接收異常通知或者每天登錄系統(tǒng)查看異常處理狀態(tài)。

1.2 多層次預(yù)警升級模型

為了提醒、督促業(yè)務(wù)部門聯(lián)絡(luò)人在接收異常后能夠及時響應(yīng)并給出解決措施，MES項目組開發(fā)人員在系統(tǒng)后臺構(gòu)建了多層次的預(yù)警升級模型，如圖1所示。分廠用戶在系統(tǒng)中發(fā)布異常的同時，系統(tǒng)時鐘開始計時，當(dāng)處理時間超過一定時長后，異常事件警報按照模型中預(yù)先定義好的時間間隔逐層自動升級。從相應(yīng)職能部門的副部長、第一管理者升級到制造本部總經(jīng)理、公司分管副總經(jīng)理，直至最高層的公司總經(jīng)理[4]。

圖1 生產(chǎn)異常預(yù)警升級模型

當(dāng)某個異常事件因為復(fù)雜性需要由主辦部門研判后轉(zhuǎn)發(fā)處理部門時，依靠嵌入異常處理流程的系統(tǒng)時鐘，主辦部門和處理部門的辦理時長會被分別統(tǒng)計、記錄。在異常得到解決后，分廠用戶會登錄系統(tǒng)關(guān)閉異常問題，同時系統(tǒng)時鐘停止計時。

在異常問題關(guān)閉時，異常發(fā)布人還需要在系統(tǒng)中基于消耗時間、辦事效率、配合態(tài)度幾個方面對主辦部門、處理部門進(jìn)行綜合評價。

1.3 閉環(huán)管理機制

伴隨著系統(tǒng)中異常處理流程的逐步推進(jìn)，每一個異常問題會依次經(jīng)歷“創(chuàng)建、發(fā)布、解決、關(guān)閉”4個環(huán)節(jié)。遵循著“誰發(fā)布，誰關(guān)閉”的原則，這4個環(huán)節(jié)中的“發(fā)布”和“關(guān)閉”操作最終會重合在發(fā)布人角色，從而構(gòu)成一個異常問題處理的閉環(huán)。為了直觀地展示異常問題在各個環(huán)節(jié)的處理狀態(tài)，系統(tǒng)為每一個異常問題生成了狀態(tài)示意圖，如圖2所示。

圖2 異常問題狀態(tài)示意圖

經(jīng)過一段時間的運行之后，系統(tǒng)中的異常問題解決方案可以按專業(yè)類別匯總形成知識庫，用于指導(dǎo)類似問題的解決或者避免批量慣性問題的發(fā)生。

2 系統(tǒng)流程

根據(jù)參與部門角色的不同，生產(chǎn)異常的反饋與處

理流程大致分為3個階段：發(fā)布階段、處理階段、評價階段。在發(fā)布階段，公司三大分廠的一線生產(chǎn)班組通過現(xiàn)場報工終端或者手持設(shè)備登錄系統(tǒng)創(chuàng)建異常問題；為了清晰、準(zhǔn)確地描述異常，系統(tǒng)支持用戶在創(chuàng)建異常問題時附加現(xiàn)場場景照片或者視頻。在分廠審核通過后，異常問題便通過短信和郵件實時發(fā)布給主辦部門或者處理部門的聯(lián)絡(luò)人，流程進(jìn)入異常處理階段，同時系統(tǒng)后臺的時鐘開始計時；在主辦部門提交解決措施之前，分廠亦可以根據(jù)實際情況主動收回已發(fā)布的異常。這一階段，主辦部門亦需要對異常處理涉及的職能部門進(jìn)行判斷，若異常事件需要其他職能部門協(xié)助解決，主辦部門可在系統(tǒng)中轉(zhuǎn)發(fā)其他處理部門，并負(fù)責(zé)對處理部門的解決措施進(jìn)行評判。該環(huán)節(jié)中，處理部門可以針對轉(zhuǎn)發(fā)有誤的異常向主辦部門提出申訴。主辦部門負(fù)責(zé)基于處理部門的反饋形成完整的解決措施并提交給分廠。當(dāng)現(xiàn)場的異常事件得到解決后，流程進(jìn)入最后的評價階段，發(fā)布部門登錄系統(tǒng)關(guān)閉異常問題并對主辦部門的解決措施按A、B、C、D 4個等級進(jìn)行評價。異常處理的完整流程參見圖3。

圖3 異常處理流程

3 系統(tǒng)架構(gòu)

生產(chǎn)異常反饋與處理系統(tǒng)作為公司MES平臺的一個功能模塊，其在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)用、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、異常信息共享等方面與其他功能模塊實現(xiàn)了有機集成。從軟件功能和數(shù)據(jù)集成的角度來看，MES平臺的組織架構(gòu)和人員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)被用作預(yù)警升級模型的項目聯(lián)絡(luò)人數(shù)據(jù)模板，同時MES現(xiàn)場終端的報工操作界面也實現(xiàn)了一鍵調(diào)用異常創(chuàng)建界面；在計劃編制方面，分廠計劃員在MES系統(tǒng)中編排生產(chǎn)計劃時可以通過異常事件與工序之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及時了解到生產(chǎn)現(xiàn)場的動態(tài)情況，從而進(jìn)行相應(yīng)的計劃調(diào)整。

另一方面，MES平臺在生產(chǎn)車間部署的各種固定終端和移動終端也為實現(xiàn)異常信息在生產(chǎn)現(xiàn)場的隨時、隨地錄入提供了網(wǎng)絡(luò)和硬件支持。在合理設(shè)置公司網(wǎng)閘的過濾規(guī)則之后，系統(tǒng)中發(fā)布的異常信息能夠安全、快速地通過Internet中的SMS服務(wù)器發(fā)送到異常聯(lián)絡(luò)人手機上。系統(tǒng)架構(gòu)圖參見圖4。

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖

4 應(yīng)用效果

按照“先試點，再推廣”的實施策略，2013年10月系統(tǒng)在公司阿根廷動車組項目首先上線運行且運行情況良好。后續(xù)經(jīng)過兩次大規(guī)模推廣應(yīng)用，先后有E32標(biāo)準(zhǔn)化動車組、E36長編臥鋪車、時速140 km市域快線等累計40個項目的生產(chǎn)異常納入系統(tǒng)進(jìn)行管理。截至目前系統(tǒng)中共創(chuàng)建生產(chǎn)異常問題2 367個(重大異常35條)，已關(guān)閉異常2 358個，關(guān)閉率99.62%；在所有給出評價的1 303個異常中，評價結(jié)果為“A”的923個，好評率70.83%，參見圖5和圖6。

圖5 部分已關(guān)閉異常評價記錄

圖6 生產(chǎn)現(xiàn)場服務(wù)評價等級占比

通過督促職能部門快速響應(yīng)、壓縮異常處理耗時，系統(tǒng)在保障生產(chǎn)進(jìn)度的平穩(wěn)性和準(zhǔn)時化方面起到了積極的促進(jìn)作用。經(jīng)過對三年來的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)抽樣分析發(fā)現(xiàn)，65.83%的異常問題在發(fā)布后16 h內(nèi)得到解決，80.25%的異常問題在發(fā)布后24 h內(nèi)關(guān)閉；所有已關(guān)閉異常問題平均耗時14.16 h，比系統(tǒng)上線前節(jié)省時間約50%，如表1所示。

表1 已關(guān)閉異常問題耗時分析

與傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式相比，系統(tǒng)上線后采用多任務(wù)并行跟蹤管理機制替代了低效的“端到端”電話反饋方式，通過對生產(chǎn)異常處理流程的信息化跟蹤管理，一方面大幅提升了職能部門協(xié)同辦公的效率，減少了生產(chǎn)調(diào)度例會中異常問題的協(xié)調(diào)解決時間；另一方面，系統(tǒng)完善的報表統(tǒng)計功能也減少了生產(chǎn)管理人員對異常數(shù)據(jù)的手工統(tǒng)計匯總工作量。

5 結(jié)論

在傳統(tǒng)的MES項目實施過程中，裝備制造企業(yè)不僅需要關(guān)注計劃排產(chǎn)、工單執(zhí)行、質(zhì)量控制和設(shè)備管理等需求的實現(xiàn)，另一方面還應(yīng)重視生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生的異常事件對正常生產(chǎn)順序的干擾。中車四方MES項目組通過科學(xué)、合理的頂層設(shè)計，有效整合了MES平臺的軟、硬件資源，實現(xiàn)了異常反饋處理流程與MES核心功能模塊的無縫集成，有力支撐了公司的節(jié)拍化拉動式生產(chǎn)組織模式。

[1] 尹超, 馬春斌, 劉飛, 等. 車間生產(chǎn)異常事件實時管理系統(tǒng)研究[J].計算機集成制造系統(tǒng), 2009, 15(4):719-725，731.

[2] 孔維熙, 楊劍鋒, 張維, 等. 卷煙工廠生產(chǎn)異常信息分析及推送系統(tǒng)[J]. 計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2017，26(5)：279-283.

[3] 董鵬, 吳煥嶺.中小型制造企業(yè)生產(chǎn)異常管理系統(tǒng)應(yīng)用與研究——以AIP公司為應(yīng)用案例[J].西部皮革，2015，37(9)：26-32.

[4] 李中校,趙喜哲. 對生產(chǎn)異?？梢暬壒芸啬Ｊ降奶接慬J].大陸橋視野，2016(20)：56.