柳學(xué)楊 胡 青 孟祥鋒

（武漢船用機械有限責任公司，武漢 430084）

數(shù)字化車間的重要特征是對生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化。傳統(tǒng)型離散制造行業(yè)的生產(chǎn)模式以紙質(zhì)審批資料為主，在對生產(chǎn)車間進行數(shù)字化改造及流程再造后，一線生產(chǎn)人員仍難擺脫利用紙質(zhì)介質(zhì)進行生產(chǎn)組織管理的方式，數(shù)字化車間系統(tǒng)的線上功能難以發(fā)揮主導(dǎo)作用，使得數(shù)字化車間無數(shù)據(jù)可用。生產(chǎn)車間通過全面采用無紙化運行模式，倒逼車間人員加強對數(shù)字化車間系統(tǒng)線上功能的應(yīng)用，從而為生產(chǎn)車間的數(shù)字化分析提供完整、準確的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。

本文所提出的“全流程無紙化”運行模式并非嚴格意義上的完全不涉及紙質(zhì)介質(zhì)，而是指所有的業(yè)務(wù)流程及資料介質(zhì)以電子化為主，某些環(huán)節(jié)支持紙質(zhì)打印功能，但紙質(zhì)打印的資料不作為組織生產(chǎn)的依據(jù)。

1 數(shù)字化車間實行“無紙化”的目的

數(shù)字化車間實行無紙化主要解決3個方面的問題：一是業(yè)務(wù)流程審批的電子化；二是生產(chǎn)資料介質(zhì)的電子化；三是生產(chǎn)信息在車間的可視化管理。只有將以上三點做到相互協(xié)調(diào)與深度統(tǒng)一，才能在不影響生產(chǎn)效率的情況下，提高車間數(shù)字化應(yīng)用的廣度和深度，為精益生產(chǎn)提供更全面與更精準的數(shù)據(jù)信息。數(shù)字化車間的無紙化運行模式如圖1所示。

圖1 數(shù)字化車間的無紙化運行模式

2 業(yè)務(wù)流程審批電子化

業(yè)務(wù)流程是車間規(guī)范化運行的基礎(chǔ)，業(yè)務(wù)流程設(shè)計的科學(xué)性和操作的便利性對提升車間效率與改進管理具有較為重要的影響。業(yè)務(wù)流程審批電子化可以實現(xiàn)對審批全過程的監(jiān)控，有效提高流程處理的效率。本文將對業(yè)務(wù)流程中較為重要的領(lǐng)料業(yè)務(wù)電子化、不合格品審料電子化及工藝變更電子化這3個流程進行闡述。

2.1 領(lǐng)料業(yè)務(wù)電子化

領(lǐng)料業(yè)務(wù)涉及各制造部的二級庫房管理和物供部的一級庫房管理，其中，二級庫房在制造執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）中進行物資管理，一級庫房在企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)中進行物資管理。二級庫房管理員根據(jù)領(lǐng)料計劃在MES系統(tǒng)發(fā)起攜帶物資基本信息的領(lǐng)料申請，通過集成接口發(fā)送至ERP系統(tǒng)的物資管理模塊，ERP系統(tǒng)自動接收領(lǐng)料申請并傳送至物供部的庫管員，庫管員根據(jù)庫存信息在ERP系統(tǒng)中進行審核并生成領(lǐng)料出庫單，同時將審核信息傳遞至MES系統(tǒng)，使得MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)中的領(lǐng)料業(yè)務(wù)狀態(tài)同步更新，如圖2所示。

2.2 不合格品審理電子化

不合格品審理業(yè)務(wù)包括采購環(huán)節(jié)的物料不合格審理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在制品不合格審理。為實現(xiàn)采購員、生產(chǎn)人員、不合格品審理委員會的線上業(yè)務(wù)聯(lián)通，系統(tǒng)研發(fā)人員需要打通ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和流程審批系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及流程接口，如圖3所示。

2.3 工藝變更電子化

圖2 領(lǐng)料業(yè)務(wù)流程電子化

圖3 不合格品審理流程電子化

離散型生產(chǎn)車間的工藝變更較為頻繁，工藝變更業(yè)務(wù)包括臨時工藝變更和標準工藝變更，變更的時間節(jié)點可能發(fā)生在領(lǐng)料前、領(lǐng)料中和領(lǐng)料后，也可能發(fā)生在加工前、加工中和加工后。工藝變更電子化流程涉及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）、ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)，涉及的崗位角色包括技術(shù)人員、采購員、計調(diào)人員及加工人員等。對變更業(yè)務(wù)場景進行梳理，并利用系統(tǒng)集成實現(xiàn)工藝變更業(yè)務(wù)的線上審批，如圖4所示。

3 生產(chǎn)資料介質(zhì)電子化

車間的運行離不開派工單、跟道卡、圖紙工藝、檢驗記錄表等多種紙質(zhì)資料。傳統(tǒng)型車間需要對上述各種資料進行簽字審批后再下發(fā)到生產(chǎn)單元，不但審批流程長，而且由于車間的環(huán)境較為惡劣，如油污較為嚴重，導(dǎo)致紙質(zhì)資料保存難度較大，不利于后期歸檔調(diào)閱。在實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程電子審批的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研發(fā)人員幫助車間運行實現(xiàn)上述資料的電子化，使各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資料查閱更加方便快捷。

3.1 電子派工單

派工單是生產(chǎn)指令的主要依據(jù)，通過數(shù)字化車間的計劃體系，實現(xiàn)計劃信息與派工單信息的相互融合。在作業(yè)計劃生成后，系統(tǒng)自動實現(xiàn)電子化派工單的信息集成，相關(guān)的計劃信息同時傳遞至物資、檢驗等多個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)電子任務(wù)的互聯(lián)互通，如圖5所示。

3.2 電子跟道卡

電子跟道卡可以實現(xiàn)對車間在制品加工進度、檢驗數(shù)據(jù)的電子集成。工作人員通過電子跟道卡，可以即時查詢在制品的工藝路線、當前的加工進度、工藝檢驗狀態(tài)等信息，并追溯到詳細的檢驗數(shù)據(jù)，如圖6所示。

3.3 電子圖紙及工藝卡片

電子圖紙及工藝卡片的電子化可以實現(xiàn)車間對圖紙工藝的線上審簽與即時下發(fā)，大大提高了該流程的下發(fā)效率，并且確保了圖紙的接收對象持有唯一有效的版本，降低錯誤發(fā)生率。

3.4 檢驗數(shù)據(jù)電子化

檢驗數(shù)據(jù)的保存對產(chǎn)品的質(zhì)量控制及追溯起到至關(guān)重要的作用。針對結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的零件，由于其測量尺寸與檢驗記錄較多，不利于車間保存有關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)研發(fā)人員利用信息化技術(shù)，實現(xiàn)對零件檢驗數(shù)據(jù)的電子化錄入，并建立電子檔案，為質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及質(zhì)量改進提供數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。

3.5 條碼物料標識

離散型船舶配套企業(yè)的原材料、配套件等物料呈現(xiàn)批量級小、形狀大的特點，傳統(tǒng)車間的物料標識方法主要靠人為判斷，或者用記號筆直接在物料表面進行統(tǒng)一標記，以上方法均存在易錯易毀的弊端。此外，傳統(tǒng)的庫房出入庫均依靠手工賬本進行管理，導(dǎo)致出入庫工作量大且數(shù)據(jù)追溯困難。系統(tǒng)研發(fā)人員開發(fā)了二維碼標識技術(shù)，實現(xiàn)對物料軌跡的全數(shù)字化管理，具體實現(xiàn)方式，如圖7所示。

圖4 工藝變更流程電子化

圖5 派工單電子化

圖6 跟道卡電子化

圖7 物料標識電子化

4 可視化管理

流程電子化和資料介質(zhì)電子化為離散型數(shù)字車間的無紙化運行提供了最基本的技術(shù)手段。為進一步提高車間運行各環(huán)節(jié)信息傳遞的及時性、準確性及共享效率，數(shù)字化車間的運行仍需借助可視化技術(shù)手段，使無紙化運行效率更加高效?？梢暬芾碇饕ㄟ^電子看板系統(tǒng)和安燈系統(tǒng)兩個系統(tǒng)予以實現(xiàn)。

4.1 電子看板系統(tǒng)

電子看板是精益生產(chǎn)的核心工具之一，不僅可以實現(xiàn)車間生產(chǎn)過程管理便利化、信息傳遞快捷化、工序過程透明化，以及提高生產(chǎn)組織效率，還可以解決實時數(shù)據(jù)跟蹤不及時、生產(chǎn)任務(wù)傳達滯后、統(tǒng)計分析報表來源數(shù)據(jù)匱乏等問題。

按照數(shù)字化車間的管理需求，面向不同的崗位角色，形成如圖8所示的生產(chǎn)管理看板體系。

生產(chǎn)管理看板體系綜合展示車間在生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、人員、異常、安全等方面的業(yè)績進展和問題，使生產(chǎn)過程處于可控狀態(tài)。同時，車間合理利用該體系可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時采集，以及對效率和品質(zhì)的實時監(jiān)控，達到提高部門協(xié)同效率、提升管理效率、降低生產(chǎn)成本及節(jié)省人力資源等目的。

4.2 安燈系統(tǒng)

船舶配套物料生產(chǎn)車間的生產(chǎn)模式以離散型加工為主，生產(chǎn)過程涉及材料準備、轉(zhuǎn)運吊裝、技術(shù)處理、設(shè)備除障、檢驗響應(yīng)等諸多環(huán)節(jié)，異常處理涉及物供部、資產(chǎn)管理部、技術(shù)中心、品質(zhì)部等多個責任部門，若過程中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會直接導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。

圖8 看板體系

數(shù)字化車間建立以分布于車間各處的燈光和聲音報警裝置為核心的安燈系統(tǒng)，充分發(fā)揮安燈系統(tǒng)的可視化效果，使異常反饋端、異常處理端、異常監(jiān)督端均有同步的異常狀態(tài)及進度狀態(tài)提醒功能，并將任意異常處理責任部門分成3個層次（異常處理直接責任人、主管和領(lǐng)導(dǎo)），完善基于異常處理等待時間與異常推送等級相匹配的分級處理機制，使得異常處理更加及時高效。

對于復(fù)雜的裝配過程，一個裝配任務(wù)有時需要上百種物料，每種物料也有上百件，傳統(tǒng)的領(lǐng)料過程需要進行重復(fù)的查詢和領(lǐng)料，生產(chǎn)效率低且容易出錯。車間建立基于裝配任務(wù)驅(qū)動的物料安燈出庫系統(tǒng)，使物料準備過程實現(xiàn)可視化，其實現(xiàn)方式是在每個庫位安裝安燈面板，當有裝配任務(wù)進行派工時，配套工在MES系統(tǒng)中驅(qū)動裝配物料清單，清單對應(yīng)物料相應(yīng)庫位的安燈會亮，同時會顯示所需的數(shù)量。配套工根據(jù)安燈的位置和數(shù)量進行物料的準備，并在物料領(lǐng)取完成后將安燈拍滅。當所有的安燈均被拍滅時，表示物料齊套。上述安燈可視化的手段可提高物料的準備效率，降低錯誤發(fā)生的概率。

5 結(jié)束語

車間無紙化運行模式是數(shù)字化車間運行的重要特征之一，其運行情況在一定程度上也決定了車間數(shù)字化水平管理水平的高低。同時，無紙化運行也是數(shù)字化車間在實際運行過程中探索出的倒逼傳統(tǒng)車間各個環(huán)節(jié)擺脫對原有紙質(zhì)介質(zhì)管理模式的依賴，向基于信息化技術(shù)的數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型的有效途徑。在實現(xiàn)無紙化運行的環(huán)境條件下，數(shù)字化車間必須著重解決電子流程的便利化及信息傳遞與共享的有效性問題。