0 引言
隨著科學技術的飛速發(fā)展、產品需求水平的提高和制造業(yè)全球化趨勢的加劇，多品種小批量和單件訂貨型生產方式已經逐漸取代大批量生產方式而成為主流。非標設備制造企業(yè)就屬于典型的訂貨式生產企業(yè)，只有當銷售部門與客戶簽訂合同后，企業(yè)才開始按照訂單的要求進行專門的工藝設計并組織生產。與大批量生產方式相比，非標設備生產具有以下特點：1)產品需求數(shù)量一般為單件；2)工藝設計與生產為一次性；3)產品結構復雜，生產周期長；4)外協(xié)、外購件較多；5)生產過程動態(tài)多變。上述特點決定了非標設備制造企業(yè)生產管理無法采用基于主生產計劃的主流ERP系統(tǒng)，非標設備制造企業(yè)生產管理的信息化進程已不能滿足生產實際的需求。信息傳遞的滯后性、信息孤島的存在、工藝更改信息管理混亂、生產計劃編排柔性不足，以及生產進度缺乏有效監(jiān)控等問題日益突出。因此，設計開發(fā)出基于非標設備生產特點并滿足非標設備生產業(yè)務實際需求的非標設備生產管理信息系統(tǒng)，對于提升非標設備制造企業(yè)生產管理的信息化水平，保證非標設備按時、按質交付用戶具有重要意義。
1 非標設備生產業(yè)務流程
從項目管理的角度，可以將單臺非標設備的生產過程視為一個項目的進行過程。工藝部門在非標設備設計圖樣的基礎上，進行審圖和工藝編制，形成產品的物料清單(Biu of Material，BOM)和工藝單，并通過任務提料形成材料消耗工藝定額明細和標準件、外購件及輔助材料明細，最后制定工時定額。計劃部門根據產品BOM、交貨期以及企業(yè)實際生產能力等，制定產品的總體生產計劃并通過審批后下達。隨著時間的推移，在總體生產計劃的基礎上，綜合考慮各方面因素，編制下一階段滾動生產計劃并通過審批后下達，直到產品最后總裝完成。生產部門根據滾動計劃進行生產派工，并按照材料消耗工藝定額明細和標準件、外購件及輔助材料明細領取物料，組織車間生產，及時匯報生產進度。質量部門對每道工序進行質量檢驗，如果質檢合格，繼續(xù)進行生產直至產品總裝完成并交付用戶；如果質檢不合格，則需要進行返修或重新生產直至最終檢驗通過。非標設備生產的基本業(yè)務流程如圖1所示。
圖1 非標設備生產的基本業(yè)務流程
2 系統(tǒng)設計
2.1 系統(tǒng)功能結構
在對非標設備生產業(yè)務流程分析的基礎上，結合企業(yè)的實際功能需求，按照軟件設計的模塊化思想，將非標設備生產管理系統(tǒng)劃分為基礎數(shù)據管理、工藝管理、計劃管理、生產管理和系統(tǒng)管理五大模塊，系統(tǒng)功能結構如圖2所示。
圖2 非標設備生產管理系統(tǒng)的功能架構
1)基礎數(shù)據管理：主要是對面向整個系統(tǒng)的基本信息進行管理，包括項目新建、項目信息管理、項目信信查詢、設備交付確認、部門目錄管理，以及員工目錄管理。一個項目是指一臺非標準設備的生產任務。
2)工藝管理：主要提供工藝設計過程所需的各項功能，以形成BOM樹形結構和工藝單，為后續(xù)的計劃管理和生產管理提供基礎，包括工藝編制、任務提料、工藝復制、工藝更改、工藝完工確認，以及工藝信息瀏覽。工藝復制是通過對系統(tǒng)中已經存在的工藝信息的再利用而達到信息高度共享的目的。
3)計劃管理：主要提供生產計劃的編制、修改、上報、審批、下達和瀏覽功能，包括總體計劃編制、滾動計劃編制、未下發(fā)計劃管理、待審批計劃管理、總體計劃瀏覽、滾動計劃瀏覽，以及多項目滾動計劃瀏覽。
4)生產管理：主要提供非標設備生產過程中與系統(tǒng)相關的各項功能，包括生產派工管理、生產進度管理、工序質量檢驗、生產完成情況查詢和工序質檢信息查詢。為方便用戶使用，當某零/部件工藝路線中最后一道工序質檢合格，系統(tǒng)自動設定該零/部件生產完成。
5)系統(tǒng)管理：主要是指系統(tǒng)權限設置與維護，包括角色管理、用戶管理、密碼管理和日志管理。系統(tǒng)采用基于角色的訪問控制(Role-based Access Control，RBAC)方法，不僅保證不同職能部門的用戶僅擁有與自身相關的功能操作權限，而且使用靈活，安全性高。
2.2 非標設備BOM與關系型數(shù)據表的映射關系
非標設備BOM作為重要的基礎信息，產生于工藝部門，但是其使用和維護卻貫穿于整個非標設備的生產過程。一方面，企業(yè)各項業(yè)務的開展都以BOM為依據，例如計劃部門根據BOM編制生產計劃，調度部門根據BOM安排生產并領取物料，質量部門根據BOM對工序進行檢驗；另一方面，由于非標設備結構的復雜性以及生產過程的動態(tài)多變性，導致BOM需要不斷地修改和更新。因此，為BOM設計一個合理的數(shù)據庫結構對整個系統(tǒng)運行效率的提高是非常重要的。
目前，BOM常用的數(shù)據表構造方法有單層BOM結構、多層BOM結構和層次碼BOM結構等，這些方法各有優(yōu)點和缺點。綜合考慮用戶的功能需求和不同方法的特點，本系統(tǒng)采用圖3所示的非標設備BOM數(shù)據結構。非標設備BOM樹的每一個節(jié)點都對應數(shù)據表中的一條記錄，其中非標設備編號和件號作為主鍵(PK)。通過對企業(yè)的實際調研，系統(tǒng)采用兩位作為層次碼每層的長度，同時設定層次碼的長度為可變，不需要在末尾添零補足最大位數(shù)。層次碼中隱含了零/部件的所在層次和底層碼，非常容易顯示產品的結構樹和進行BOM結構分解，也可以快速準確地反查一個零/部件的歸屬情況。圖3中，PK表示數(shù)據表的主鍵，F(xiàn)K表示數(shù)據表的外鍵。
圖3 非標設備BOM數(shù)據結構
非標設備BOM樹僅表明了各零/部件之間的結構關系，并不能反映系統(tǒng)所需的其他信息，例如零/部件的工藝路線、物料需求和文檔信息等，這些信息與零/部件存在著一對多或者多對多的對應關系。因此，系統(tǒng)在前臺界面通過URL標準將BOM樹與其關聯(lián)對象連接，在數(shù)據庫表中通過外鍵關系建立二者之間的聯(lián)系，同時，設定該外鍵關系中參照完整性的違約處理方式為級聯(lián)刪除和級聯(lián)修改，這樣就保證了在修改設備BOM節(jié)點信息時，BOM表和關聯(lián)對象表的同步更新。
2.3 系統(tǒng)數(shù)據庫結構
在對非標設備生產業(yè)務流程和數(shù)據流程分析的基礎上，以滿足系統(tǒng)功能需求為宗旨，充分考慮數(shù)據讀取的方便性和準確性，運用實體一聯(lián)系方法(Entity Relationship Appmach，E-R方法)建立數(shù)據的概念模型，并結合關系數(shù)據庫規(guī)范化理論，通過一定的轉換規(guī)則得到數(shù)據的邏輯模型，最終形成非標設備制造企業(yè)生產管理系統(tǒng)數(shù)據庫。非標設備制造企業(yè)生產管理系統(tǒng)數(shù)據庫中主要數(shù)據表及其之間的關系如圖4所示，其中，箭線由外鍵關系中的從表指向主表。
圖4 數(shù)據庫中主要數(shù)據表及其之間的關系
3 系統(tǒng)實現(xiàn)
本系統(tǒng)的實現(xiàn)是基于瀏覽器/服務器(Browser server，B/S)模式，以C#語言為開發(fā)語言，以Visual studio.NET為開發(fā)平臺，并使用Oracle 9i軟件作為數(shù)據庫管理工具。為了向用戶提供更直觀的界面和更方便的操作，系統(tǒng)采用Visual Studio.NET自帶的Tree-View控件實現(xiàn)非標設備BOM樹形結構動態(tài)綁定及顯示。同時，系統(tǒng)提供了導出Excel功能和打印工藝文件功能，以達到信息的高度共享，提高工作效率。圖5所示為非標設備工藝編制界面。
圖5 非標設備工藝編制界面
4 結語
非標設備生產管理系統(tǒng)以設備BOM為架構，將總體計劃和滾動計劃相結合、進度控制和質量控制相結合為基本設計思想，達到工藝信息的實時更新和高度共享，使得企業(yè)管理和工作人員能夠及時地對非標設備生產的計劃、實施和質量等進行管理，實現(xiàn)非標設備生產制造全過程的綜合動態(tài)管理。本系統(tǒng)已在陜西省某非標設備制造企業(yè)實施，并且運行狀況良好，有效地提高了生產進度和質量的跟蹤控制，為企業(yè)生產管理的持續(xù)改進提供了決策支持。
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