王淑嬙， 高偉康， 王 彬， 盧仲興， 韓 冰

(1 湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院， 湖北 武漢 430068；2 中建三局綠色產(chǎn)業(yè)投資有限公司， 湖北 武漢 430056;3 中建科技武漢有限公司，湖北 武漢 430415)

裝配式建筑以資源浪費(fèi)少、節(jié)能環(huán)保、質(zhì)量?jī)?yōu)、建造周期短等特點(diǎn)成為我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。近年來(lái)，在政策的引導(dǎo)和大力推動(dòng)下，裝配式建筑市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，其中住宅項(xiàng)目以預(yù)制混凝土構(gòu)件(Precast Concrete, PC)為基本組成單元，大力發(fā)展裝配式建筑的地區(qū)對(duì)PC構(gòu)件的需求量大。PC構(gòu)件廠作為PC構(gòu)件的生產(chǎn)方，與設(shè)計(jì)方和施工方溝通協(xié)調(diào)密切，其生產(chǎn)方式和管理水平直接影響著PC構(gòu)件的質(zhì)量和成本，進(jìn)而影響建筑工業(yè)化水平。

在裝配式建筑發(fā)展初期，PC構(gòu)件的生產(chǎn)具有多項(xiàng)目同時(shí)生產(chǎn)、多品種小批量生產(chǎn)、生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)以及生產(chǎn)管理復(fù)雜等離散型制造業(yè)的特點(diǎn)。信息化管理可以通過(guò)信息的采集、處理、共享和應(yīng)用輔助PC構(gòu)件生產(chǎn)管理，提高構(gòu)件生產(chǎn)效率以及信息協(xié)同效率。當(dāng)前，PC構(gòu)件廠都有不同程度的信息化建設(shè)，但車間信息化是薄弱環(huán)節(jié)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)從訂單投入到產(chǎn)品完成這個(gè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息主要以人工采集為主，不能及時(shí)得到更新，管理者不能實(shí)時(shí)用準(zhǔn)確的信息來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，不能迅速判斷生產(chǎn)與需求之間的關(guān)系，影響工廠運(yùn)作效率。如何及時(shí)準(zhǔn)確地采集構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)于PC構(gòu)件廠而言，是亟待解決的問(wèn)題。

RFID技術(shù)是一種基于射頻原理的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，為制造業(yè)的數(shù)據(jù)采集提供了一種高效、可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也將RFID技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑信息采集的不同方面：Yan Liu等人針對(duì)預(yù)制構(gòu)件物流管理中存在的問(wèn)題，建立了基于RFID技術(shù)的預(yù)制構(gòu)件物流管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)制構(gòu)件位置的數(shù)據(jù)收集和跟蹤[1]。Razavi等通過(guò)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置有源RFID設(shè)備，跟蹤物料的位置，并通過(guò)“兩層次法”提高了構(gòu)件定位的準(zhǔn)確性[2]。胡珉將RFID技術(shù)應(yīng)用到PC構(gòu)件生產(chǎn)中，并結(jié)合移動(dòng)設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)設(shè)計(jì)了PC構(gòu)件生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)管理[3]。曹新穎等針對(duì)PC構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量管理問(wèn)題，提出了構(gòu)建BIM-RFID數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，解決質(zhì)量數(shù)據(jù)采集和共享問(wèn)題[4]。鄒小偉等針對(duì)裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)存在數(shù)據(jù)采集感知方法不足的問(wèn)題，采用RFID技術(shù)建立安全預(yù)警平臺(tái)，及時(shí)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，保證了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性[5]。綜上所述，已有研究較為宏觀，RFID技術(shù)的應(yīng)用主要集中在對(duì)物料的跟蹤以及輔助進(jìn)度和質(zhì)量管理方面，專門針對(duì)生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集的研究較少。

以中建科技某公司4個(gè)PC構(gòu)件廠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)為背景，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合其生產(chǎn)工藝流程及特點(diǎn)，提出了基于RFID技術(shù)的PC構(gòu)件廠信息采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在解決生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)采集的滯后性、各類BOM數(shù)據(jù)的缺失及信息應(yīng)用的可拓展性，對(duì)于PC構(gòu)件廠信息化和建筑工業(yè)化的發(fā)展具有重要意義。

1 PC構(gòu)件廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需求分析

1.1 業(yè)務(wù)流程分析

PC構(gòu)件廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程從接收訂單開(kāi)始，經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、制訂生產(chǎn)計(jì)劃、模具制造、物料采購(gòu)、工廠生產(chǎn)、堆場(chǎng)堆放和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程，涉及設(shè)計(jì)、物資采購(gòu)、計(jì)劃和生產(chǎn)多個(gè)部門。該業(yè)務(wù)流程實(shí)質(zhì)上是物流和信息流在工廠內(nèi)外，以及生產(chǎn)線上流動(dòng)的過(guò)程(圖1)。

圖 1 PC構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程業(yè)務(wù)流程圖

物流是PC構(gòu)件從無(wú)到有，經(jīng)過(guò)物資采購(gòu)、構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件入庫(kù)、出庫(kù)和運(yùn)輸，依次流經(jīng)各個(gè)環(huán)節(jié)，由操作人員進(jìn)行相關(guān)處理，最后到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程。信息流是PC構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中各種數(shù)據(jù)產(chǎn)生以及各部門之間相互傳遞的過(guò)程。首先，由設(shè)計(jì)院提供PC構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)物料清單(Engineering Bill of Materials,EBOM)，包括產(chǎn)品名稱、材料明細(xì)表、材料匯總表等信息；其次，工藝設(shè)計(jì)部門以EBOM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，制訂工藝計(jì)劃、工序信息，生成計(jì)劃物料清單(Planning Bill of Materials,PBOM)，發(fā)送至物資采購(gòu)部和計(jì)劃部，再由物資采購(gòu)部和計(jì)劃部根據(jù)項(xiàng)目施工進(jìn)度和車間生產(chǎn)能力制訂生產(chǎn)計(jì)劃和物資采購(gòu)計(jì)劃，同時(shí)將此計(jì)劃下發(fā)給車間生產(chǎn)部門；最后，車間生產(chǎn)部門根據(jù)已生成的PBOM(Planning Bill of Materials)信息，結(jié)合生產(chǎn)線和工藝流程生成制造物料清單(Manufacturing Bill of Materials,MBOM)，主要包括構(gòu)件生產(chǎn)順序、構(gòu)件所需材料、每個(gè)工位所需時(shí)間以及相關(guān)的設(shè)備等信息，指導(dǎo)車間生產(chǎn)。物流和信息流貫穿于構(gòu)件生產(chǎn)的全過(guò)程，兩者相輔相成最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的統(tǒng)一。

1.2 生產(chǎn)特點(diǎn)分析

目前PC構(gòu)件廠主要由四條生產(chǎn)線組成：疊合板和外墻生產(chǎn)線、鋼筋加工線、內(nèi)墻生產(chǎn)線和固定模臺(tái)生產(chǎn)線。能滿足常用PC構(gòu)件和異形構(gòu)件的生產(chǎn)，其生產(chǎn)特點(diǎn)如下：

1)多源訂單生產(chǎn)。PC構(gòu)件廠的生產(chǎn)訂單來(lái)源于不同施工方，根據(jù)各類訂單吊裝需求統(tǒng)籌安排生產(chǎn)，在一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)供應(yīng)多個(gè)項(xiàng)目，每次生產(chǎn)1-2層的構(gòu)件，遇到趕工的項(xiàng)目還需要調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃“插隊(duì)”完成加急訂單，排產(chǎn)情況不一而足，生產(chǎn)壓力大。

2)構(gòu)件種類繁多、尺寸不同。當(dāng)前裝配式建筑的發(fā)展處于初級(jí)階段，PC構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，構(gòu)件種類繁多，尺寸多樣，差異化較大。根據(jù)生產(chǎn)部門下發(fā)的MBOM，研究每類構(gòu)件的尺寸和各種可能的組合方式，進(jìn)行模具重組。

3)生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜。PC構(gòu)件的生產(chǎn)方式分固定模臺(tái)生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)。固定模臺(tái)主要生產(chǎn)異形構(gòu)件和部分加急構(gòu)件，流程較為簡(jiǎn)單，而流水線生產(chǎn)較為復(fù)雜，以疊合板為例，從清理模具到入庫(kù)驗(yàn)收要經(jīng)過(guò)17個(gè)工位的流水作業(yè)，涉及140多項(xiàng)作業(yè)內(nèi)容。

4)信息種類多，信息量大。構(gòu)件的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生多維度信息，除構(gòu)件本身的信息外還包括人員、工具、設(shè)備、物料、時(shí)間、質(zhì)量等信息。

1.3 信息化需求

近年來(lái)，湖北省大力推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，從2016年至2019年11月，全省裝配式建筑項(xiàng)目從8個(gè)增長(zhǎng)到114個(gè)，增長(zhǎng)了13.25倍；建筑面積也從82.47萬(wàn)增長(zhǎng)到555.13萬(wàn)，增長(zhǎng)了5.7倍，預(yù)測(cè)2019年年底將會(huì)突破600萬(wàn)m2[6]。裝配式建筑的快速發(fā)展促使PC構(gòu)件的需求量增大，部分PC構(gòu)件廠的生產(chǎn)也趨于飽和狀態(tài)，加強(qiáng)信息化建設(shè)以提高生產(chǎn)效率成為必然選擇。對(duì)于目前PC構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)，車間信息化是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，工廠各部門很難通過(guò)信息化途徑來(lái)獲取準(zhǔn)確的BOM信息，車間信息不能及時(shí)反饋到企業(yè)的管理層，極大地影響了企業(yè)決策的及時(shí)性和科學(xué)性。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，目前工廠內(nèi)普遍存在以下問(wèn)題：

1)生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集有效性差。目前主要使用紙制二維碼技術(shù)進(jìn)行信息采集，在被外界環(huán)境破壞或工人忘記掃描時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中的信息會(huì)缺失，很多數(shù)據(jù)無(wú)法獲取。

2)生產(chǎn)過(guò)程信息不透明。在PC構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，中間環(huán)節(jié)無(wú)跟蹤記錄，工人憑借自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷是否達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)部分預(yù)埋件漏裝現(xiàn)象，造成返工導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低或構(gòu)件質(zhì)量不合格等嚴(yán)重后果。

3)生產(chǎn)進(jìn)度信息不能及時(shí)反饋。目前構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和調(diào)整依賴于車間管理人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)出現(xiàn)加塞訂單或緊急調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)，車間生產(chǎn)進(jìn)度信息不能及時(shí)采集和匯總，無(wú)法快速適應(yīng)市場(chǎng)變動(dòng)。

4)生產(chǎn)車間人員、工位信息得不到監(jiān)控。缺少對(duì)工人、設(shè)備以及生產(chǎn)區(qū)物料的管理，車間人員較多，流動(dòng)性較大，每個(gè)工人可能有多個(gè)操作工位，或者每個(gè)工位有多個(gè)操作人員，當(dāng)制品出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)無(wú)法明確追溯到責(zé)任人。

當(dāng)前生產(chǎn)車間的底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)缺失，導(dǎo)致信息斷層，以先進(jìn)的信息采集技術(shù)為依托，構(gòu)建PC構(gòu)件生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分類、傳遞和應(yīng)用，為企業(yè)已的ERP和MES系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來(lái)源，真正發(fā)揮出輔助管理、提高效率的作用。

2 技術(shù)適用性分析和信息采集的內(nèi)容

2.1 RFID技術(shù)的適用性分析

工廠數(shù)據(jù)采集的方式主要有兩種：手動(dòng)采集和自動(dòng)采集。手動(dòng)采集包含兩種情況：1)操作人員通過(guò)手工記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)錄入生產(chǎn)管理系統(tǒng)；2)通過(guò)可編輯邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)采集信息，操作人員在電腦或觸摸屏上手動(dòng)保存數(shù)據(jù)。自動(dòng)采集包括條形碼掃描方式，二維碼采集方式和RFID電子標(biāo)簽采集方式[7]。根據(jù)PC構(gòu)件生產(chǎn)線工藝流程和需要采集的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，對(duì)上述采集方式進(jìn)行對(duì)比(表1)。

表1 數(shù)據(jù)采集方式對(duì)比

由表1可以看出RFID電子標(biāo)簽采集方式在反應(yīng)速度、重復(fù)利用、標(biāo)簽信息量和耐久度方面優(yōu)于其他三種。RFID主要由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、天線和中間件組成，可通過(guò)閱讀器來(lái)識(shí)別特定范圍內(nèi)帶有標(biāo)簽的對(duì)象，獲取所需的各類數(shù)據(jù)信息[8]。在物料采購(gòu)階段，將帶有物料基本信息的RFID電子標(biāo)簽嵌入材料中，能夠在生產(chǎn)階段獲取物料的使用量，比如預(yù)埋件、鋼筋數(shù)量信息，實(shí)現(xiàn)物料跟蹤。在生產(chǎn)階段，將RFID電子標(biāo)簽與模臺(tái)信息進(jìn)行綁定，當(dāng)模臺(tái)流動(dòng)時(shí)，工位旁的閱讀器可以自動(dòng)獲取在制構(gòu)件的基本信息和生產(chǎn)進(jìn)度信息。

2.2 生產(chǎn)車間信息采集的內(nèi)容

隨著PC構(gòu)件在生產(chǎn)線上流動(dòng)，各類信息不斷增加，數(shù)據(jù)的采集伴隨著整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程[9]。按信息的內(nèi)容可分為以下10類(圖2)。按數(shù)據(jù)的類型可分為靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息。靜態(tài)信息是基礎(chǔ)信息，相對(duì)變化較小、在一定時(shí)間內(nèi)較為穩(wěn)定；動(dòng)態(tài)信息是生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，隨著生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行而改變，需要及時(shí)進(jìn)行采集更新。

圖 2 PC構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)據(jù)類型

1)員工信息。指生產(chǎn)車間產(chǎn)業(yè)工人信息，包括：?jiǎn)T工姓名、工號(hào)、工種等，屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，員工上下班時(shí)間、安全狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡等屬于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

2)工裝信息。指生產(chǎn)加工中涉及的扎鉤、清理鏟、掃帚等工裝和輔助工具信息。主要包括編號(hào)、名稱、類型、生產(chǎn)廠家、當(dāng)前狀態(tài)、維護(hù)情況等數(shù)據(jù)。

3)模具信息。模具的數(shù)量制約著流水線生產(chǎn)安排，模具在生產(chǎn)線流轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)唯一構(gòu)件，其信息包括：模具編碼，模具名稱，模具尺寸規(guī)格、側(cè)模出筋方向等信息。

4)模臺(tái)信息。模臺(tái)信息與構(gòu)件信息相關(guān)聯(lián)，每個(gè)模臺(tái)對(duì)應(yīng)所生產(chǎn)的構(gòu)件，包括所在工位信息、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及PC構(gòu)件的數(shù)量。

5)工藝信息。指PC構(gòu)件從上線到下線過(guò)程中完成的所有工藝流程，需要對(duì)每個(gè)工位的工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集。

6)物料信息。指生成PC構(gòu)件成品的原材料信息，包括：物料名稱、編碼、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等靜態(tài)數(shù)據(jù)，物料的轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)輸狀態(tài)、運(yùn)輸時(shí)間等屬于動(dòng)態(tài)信息，是實(shí)現(xiàn)物料跟蹤的重要數(shù)據(jù)。

7)設(shè)備信息。指PC構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中的各類設(shè)備相關(guān)的信息，是重要的生產(chǎn)要素信息，如清掃機(jī)、噴涂機(jī)、混凝土下料機(jī)、堆垛機(jī)等設(shè)備，包括：設(shè)備名稱、編號(hào)、生產(chǎn)廠家、負(fù)責(zé)人等靜態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等屬于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

8)構(gòu)件信息。PC構(gòu)件分為半成品和成品，其信息包括：構(gòu)件名稱、構(gòu)件編碼、構(gòu)件尺寸、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)時(shí)間、所屬項(xiàng)目、樓層、樓棟等靜態(tài)數(shù)據(jù)，以及在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的其他維度動(dòng)態(tài)信息。

9)生產(chǎn)進(jìn)度信息。統(tǒng)計(jì)每個(gè)構(gòu)件在各個(gè)工位的開(kāi)始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，屬于動(dòng)態(tài)信息。

10)構(gòu)件質(zhì)量信息。主要指物料和構(gòu)件的質(zhì)量檢查信息。包括來(lái)料檢查、生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)、構(gòu)件成品檢驗(yàn)。采集的信息有合格數(shù)量、返修數(shù)量等。

3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

為滿足PC構(gòu)件廠數(shù)據(jù)采集、處理、共享及應(yīng)用需求，明確該系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：

1)以RFID數(shù)據(jù)采集技術(shù)為基礎(chǔ)，及時(shí)獲取構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)信息，為系統(tǒng)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)來(lái)源；

2)準(zhǔn)確生成不同階段的各類BOM，為物料管理和生產(chǎn)成本核算提供信息支撐；

3)為各級(jí)管理部門提供車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建信息收集、存儲(chǔ)及共享管理平臺(tái)，分級(jí)過(guò)濾多余信息，形成各管理部門相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系的協(xié)同模式。

4)系統(tǒng)的可拓展性：能夠?qū)崿F(xiàn)與企業(yè)已有的MES和ERP系統(tǒng)的對(duì)接，促使信息化管理系統(tǒng)落地應(yīng)用。

3.2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由4部分組成：電子標(biāo)簽層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫(kù)層和應(yīng)用層(圖3)。

1)電子標(biāo)簽層。處于系統(tǒng)的最底層，由各采集對(duì)象的基本信息編碼組成，形成RFID電子標(biāo)簽，嵌入被采集對(duì)象上，經(jīng)車間RFID閱讀器讀取。

2)數(shù)據(jù)采集層。通過(guò)部署在車間各工位的RFID設(shè)備進(jìn)行人員狀態(tài)、物料使用、設(shè)備運(yùn)行、工裝使用、構(gòu)件生產(chǎn)進(jìn)度、構(gòu)件質(zhì)量等的信息采集，并向系統(tǒng)傳輸實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息。

3)數(shù)據(jù)庫(kù)層。是車間各類數(shù)據(jù)的集聚處，是信息向應(yīng)用層傳輸?shù)臉蛄?，從而?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用[10]。

4)應(yīng)用層。擬采用B/S模式，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，滿足物資采購(gòu)部門、計(jì)劃部門和構(gòu)件生產(chǎn)部門的應(yīng)用需求[11]。

3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

基于RFID的數(shù)據(jù)采集方法，結(jié)合生產(chǎn)車間信息采集的內(nèi)容，將系統(tǒng)分為4個(gè)模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、生產(chǎn)管理模塊、信息查詢模塊和系統(tǒng)管理模塊(圖4)。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類存儲(chǔ)；系統(tǒng)管理模塊主要包括用戶管理、系統(tǒng)日志、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)等功能，保障系統(tǒng)的可靠性和安全性；生產(chǎn)管理模塊是本系統(tǒng)的核心功能模塊，主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目訂單管理、生產(chǎn)計(jì)劃和執(zhí)行管理、物料管理及各類BOM數(shù)據(jù)的生成及應(yīng)用；信息查詢模塊輔助各管理部門檢索信息。

圖 4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.3.1 生產(chǎn)管理模塊生產(chǎn)管理模塊是本系統(tǒng)的核心功能模塊，輔助生產(chǎn)過(guò)程中訂單管理、生產(chǎn)計(jì)劃和執(zhí)行管理、物料動(dòng)態(tài)信息管理及各類BOM數(shù)據(jù)的生成及應(yīng)用，涉及多個(gè)應(yīng)用部門。

1)項(xiàng)目訂單管理。項(xiàng)目訂單是生產(chǎn)車間任務(wù)的來(lái)源，一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)訂單基礎(chǔ)信息的管理，包括客戶名稱、項(xiàng)目名稱、構(gòu)件種類和數(shù)量、發(fā)貨地址和訂單數(shù)量等；另一方面，將訂單信息細(xì)化至每個(gè)構(gòu)件，包括構(gòu)件所屬標(biāo)段、樓棟、樓層及吊裝進(jìn)度，便于生產(chǎn)車間根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的吊裝計(jì)劃統(tǒng)籌制訂車間生產(chǎn)計(jì)劃。

2)生產(chǎn)計(jì)劃管理。根據(jù)訂單信息，結(jié)合生產(chǎn)車間生產(chǎn)要素的實(shí)際情況(人員、物料、設(shè)備、工藝等)，科學(xué)制訂生產(chǎn)計(jì)劃，指導(dǎo)車間生產(chǎn)。

3)生產(chǎn)執(zhí)行管理。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)生成每日工單，指導(dǎo)車間工人生產(chǎn)使用。工單信息包含生產(chǎn)工序、具體操作、圖紙、三維模型及鋼筋預(yù)埋件等信息。

4)物料管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋、預(yù)埋件、混凝土、保溫板等主要材料庫(kù)存狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和對(duì)物料需求的下發(fā)管理，保證生產(chǎn)線上物料供應(yīng)的穩(wěn)定和及時(shí)。

5)BOM數(shù)據(jù)管理。BOM數(shù)據(jù)是連接設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的橋梁，各類BOM數(shù)據(jù)的生成過(guò)程如圖5所示。可歸為兩種BOM數(shù)據(jù)來(lái)源：1)源頭BOM數(shù)據(jù)，由設(shè)計(jì)院、工藝設(shè)計(jì)部門、物資采購(gòu)部門、生產(chǎn)計(jì)劃部門和車間生產(chǎn)部門完成，包括EBOM，PBOM和MBOM，用于指導(dǎo)構(gòu)件生產(chǎn)；2)實(shí)時(shí)BOM數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)際數(shù)據(jù)，用于計(jì)劃和生產(chǎn)物料消耗的對(duì)比及管理。

圖 5 各類BOM數(shù)據(jù)生成過(guò)程圖

3.3.2 信息查詢模塊各部門對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度、物料庫(kù)存等信息進(jìn)行查詢。

1)計(jì)劃進(jìn)度查詢。用于查詢構(gòu)件的主生產(chǎn)計(jì)劃、月生產(chǎn)計(jì)劃和日生產(chǎn)計(jì)劃。

2)物料庫(kù)存查詢。為制訂生產(chǎn)計(jì)劃提供基礎(chǔ)信息，包括物料類別、名稱、存放位、庫(kù)存總量、剩余庫(kù)存等信息。

3)物料出入庫(kù)查詢。包括物料出入庫(kù)的種類、名稱、數(shù)量、以及流向等信息查詢。

4)構(gòu)件入庫(kù)查詢。用于對(duì)成品構(gòu)件入庫(kù)信息的查詢。

5)殘次品查詢。對(duì)質(zhì)量不合格構(gòu)件的殘次品信息查詢，為下達(dá)整改通知單提供依據(jù)。

3.4 系統(tǒng)的拓展設(shè)計(jì)

目前，中建科技某公司的PC構(gòu)件廠都有不同程度的應(yīng)用ERP和MES系統(tǒng)，由于缺乏統(tǒng)一信息化建設(shè)規(guī)劃，都是獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)法真正將計(jì)劃和生產(chǎn)階段的信息融合，在管理中發(fā)揮的作用有限。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要面向車間動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段考慮與ERP和MES系統(tǒng)的接口，為ERP和MES系統(tǒng)提供底層實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將車間信息化建設(shè)提升至企業(yè)管理層面(圖6)。

圖 6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與ERP和MES系統(tǒng)結(jié)合

1)與ERP系統(tǒng)的結(jié)合。針對(duì)ERP系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理，通過(guò)在堆場(chǎng)進(jìn)出口處安裝RFID閱讀器，識(shí)別每次進(jìn)出口構(gòu)件的基本數(shù)據(jù)信息，上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，企業(yè)管理者在ERP系統(tǒng)中能夠看到構(gòu)件的庫(kù)存情況。達(dá)到提高效率、減少人力、節(jié)約成本、精益管理的倉(cāng)儲(chǔ)管理效果。

2)與MES系統(tǒng)的結(jié)合。通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送至MES系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理層對(duì)車間生產(chǎn)狀況的掌握，對(duì)車間人員、構(gòu)件、設(shè)備等信息及時(shí)獲取和使用，提高管理層對(duì)生產(chǎn)車間的管理能力。

4 結(jié)論

針對(duì)PC構(gòu)件廠生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)采集困難，數(shù)據(jù)交流不及時(shí)和信息共享不便捷等問(wèn)題，分析了預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程信息化管理的需求，提出了一種基于RFID技術(shù)的PC構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方法，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了該系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)、主要功能和拓展功能。通過(guò)對(duì)這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和跟蹤，可以為ERP和MES系統(tǒng)提供底層數(shù)據(jù)來(lái)源，從而加強(qiáng)管理層對(duì)生產(chǎn)車間信息的掌握，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，有效提高工廠的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于促進(jìn)企業(yè)級(jí)信息化建設(shè)水平，推動(dòng)PC構(gòu)件生產(chǎn)車間智能化和信息化管理具有重大意義。當(dāng)前PC構(gòu)件廠調(diào)研和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)已完成，下一步的工作將進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段，后續(xù)工作將以PC構(gòu)件廠信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以PC構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃為核心，研究PC構(gòu)件生產(chǎn)的智能調(diào)度，更好地發(fā)揮信息采集系統(tǒng)的作用。