蔡煜穎，田 艷，王二威，趙素娟

（北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院，廣東 珠海 519088）

企業(yè)資源管理系統(tǒng)中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、（預(yù)）處理關(guān)系著決策系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)能否真正體現(xiàn)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性，并具有參考價(jià)值。更是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線信息的透明化的一種有效手段，對(duì)刺激生產(chǎn)、協(xié)調(diào)生產(chǎn)的計(jì)劃與控制，及時(shí)處理生產(chǎn)事故具有重要作用且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）重要組成部分，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)MES中所存在的數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵技術(shù)研究相對(duì)較少[1-3]，已有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不但價(jià)格昂貴，并且未能與我國(guó)離散型制造行業(yè)的現(xiàn)狀有效結(jié)合[4]。隨著企業(yè)在生產(chǎn)中采用先進(jìn)的制造與設(shè)計(jì)手段，特別是信息技術(shù)（計(jì)劃系統(tǒng)ERP、執(zhí)行系統(tǒng)MES、控制系統(tǒng)PCS）的應(yīng)用[5-6]，大大提高了企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展使企業(yè)取得了明顯的效益。但是伴隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，信息需求與傳輸量明顯增加，為了讓企業(yè)的管理層和決策層與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)同步掌握各個(gè)裝置的全部生產(chǎn)數(shù)據(jù)，更多的企業(yè)需要一種準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從根本上避免因地理位置、通訊、人為因素等不利影響，在改變?cè)瓉?lái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理模式和提高企業(yè)整體工作效率的同時(shí)，為企業(yè)管理和決策提供及時(shí)、可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。文中以A企業(yè)離散型生產(chǎn)車間為對(duì)象，經(jīng)過(guò)需求調(diào)研，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)需求

系統(tǒng)需求主要包括功能性需求、非功能性需求和數(shù)據(jù)需求3個(gè)方面。

1）功能性需求是根據(jù)用戶需要，系統(tǒng)必須滿足的業(yè)務(wù)功能；本系統(tǒng)的功能性需求主要包括生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集并電子看板顯示、后臺(tái)管理顯示和管理報(bào)表3個(gè)方面。

①看板顯示

本系統(tǒng)需要在車間（生產(chǎn)線）采集生產(chǎn)進(jìn)度等信息并通過(guò)大屏幕顯示設(shè)備顯示，從而幫助生產(chǎn)一線人員通過(guò)電子看板獲得自己本班需要完成的任務(wù)，及時(shí)掌握生產(chǎn)進(jìn)度，提前預(yù)警生產(chǎn)異常，防止盲目生產(chǎn)，及時(shí)、準(zhǔn)確地向計(jì)劃調(diào)度層次反饋生產(chǎn)進(jìn)度及異常情況，提高生產(chǎn)效率。具體而言，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)電子看板需要實(shí)時(shí)顯示信息如表1所示。

②后臺(tái)顯示

本系統(tǒng)除了需要在生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)顯示上述信息外，各個(gè)部門(mén)也需要及時(shí)掌握生產(chǎn)信息，系統(tǒng)需要通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供表1中的信息。此外，A企業(yè)管理人員還需要通過(guò)系統(tǒng)后臺(tái)查詢管理報(bào)表，包括日產(chǎn)量、周產(chǎn)量、月產(chǎn)量匯總表、訂單完成率、質(zhì)量異常統(tǒng)計(jì)表等，具體報(bào)表說(shuō)明見(jiàn)本章“用戶數(shù)據(jù)需求”部分。

2）非功能性需求

①可用性。本系統(tǒng)要求提供友好的用戶界面，給出的用戶手冊(cè)（說(shuō)明書(shū)）清晰明了、便于用戶按照用戶手冊(cè)開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)。②可靠性。生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)要求具有較高的可靠性，盡量減少系統(tǒng)出錯(cuò)的概率，保證服務(wù)器不重啟的前提下能夠長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作；同時(shí)能夠備份數(shù)據(jù)，在發(fā)生故障時(shí)能夠恢復(fù)系統(tǒng)較少損失。③兼容性。系統(tǒng)要求能夠自動(dòng)適應(yīng)目前主流的軟硬件平臺(tái)，便于在不同的硬件設(shè)施、不同的操作系統(tǒng)下運(yùn)行。④安全性。系統(tǒng)要求具有防護(hù)體制，抵御來(lái)自內(nèi)外部的風(fēng)險(xiǎn)，保證數(shù)據(jù)正確、完整、可靠；賦予不同用戶相關(guān)權(quán)限，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)保密。⑤可擴(kuò)充性與可維護(hù)性。當(dāng)技術(shù)變化或業(yè)務(wù)變化時(shí)，不可避免將帶來(lái)系統(tǒng)的改變；本系統(tǒng)要求具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，能以盡量少的代價(jià)適應(yīng)這種變化。

表1 看板顯示信息Tab.1 Information displayed on Kanban

3）數(shù)據(jù)需求

本系統(tǒng)除了在生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)和后臺(tái)顯示生產(chǎn)進(jìn)度等信息外，還需要根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供一系列報(bào)表供管理人員參考，包括日產(chǎn)量、周產(chǎn)量、月產(chǎn)量匯總表；統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)效率、質(zhì)量異常等。如表2所示。

表2 用戶數(shù)據(jù)需求Tab.2 Demand for user data

2 業(yè)務(wù)流程分析及優(yōu)化

本系統(tǒng)所涉及的業(yè)務(wù)流程簡(jiǎn)述如下：

>生產(chǎn)部根據(jù)計(jì)劃編制生產(chǎn)指令 （制定過(guò)程需要跟車間、物流部等有關(guān)部門(mén)協(xié)調(diào)）；

>生產(chǎn)部確定生產(chǎn)指令后，下達(dá)各車間；

>生產(chǎn)線根據(jù)當(dāng)日生產(chǎn)指令，選擇執(zhí)行某訂單；

>質(zhì)控部質(zhì)檢員檢驗(yàn)電機(jī)性能、噪音、外觀等，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，記錄相關(guān)信息，最終形成相關(guān)報(bào)表；

>出現(xiàn)生產(chǎn)異常（如停線等），相關(guān)人員負(fù)責(zé)解決；

>車間記錄生產(chǎn)過(guò)程中的各種生產(chǎn)異常情況，并確定責(zé)任部門(mén)，最終形成生產(chǎn)異常匯總表報(bào)至生產(chǎn)部；

>生產(chǎn)部審核車間上報(bào)的生產(chǎn)異常情況以及生產(chǎn)信息，最終形成各種管理報(bào)表。

現(xiàn)行的業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

系統(tǒng)所涉及的原有流程均由人工記錄并傳遞信息，在將要構(gòu)建的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)中IT設(shè)備與技術(shù)將代替手工操作，大大提高管理效率與效益；業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化包 括如下幾點(diǎn)：

圖1 現(xiàn)行業(yè)務(wù)流程圖Fig.1 Current transaction flow diagram

1）質(zhì)量異常信息由系統(tǒng)負(fù)責(zé)記錄，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生質(zhì)量異常報(bào)表；質(zhì)檢員專注于其核心業(yè)務(wù)，無(wú)需手工記錄質(zhì)檢信息。

2）系統(tǒng)記錄生產(chǎn)異常信息，保證了信息的準(zhǔn)確性；生產(chǎn)異常信息實(shí)現(xiàn)車間與生產(chǎn)部的共享。

3）系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生各種生產(chǎn)報(bào)表，無(wú)需生產(chǎn)部管理人員手工統(tǒng)計(jì)、書(shū)寫(xiě)各種報(bào)表，減輕了其工作強(qiáng)度。

4）系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供各種報(bào)表，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)可隨時(shí)查詢相關(guān)信息，提高了企業(yè)反應(yīng)速度。

5）通過(guò)電子看板可以發(fā)現(xiàn)并暴露出生產(chǎn)中存在的問(wèn)題（停線、質(zhì)量異常等），從而可以立即采取相應(yīng)的對(duì)策。

6）保證生產(chǎn)部門(mén)按照生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)，防止過(guò)量生產(chǎn)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略

根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模、用戶需求等實(shí)際情況，項(xiàng)目采用目前管理信息系統(tǒng)領(lǐng)域最為成熟的結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法運(yùn)用一套標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和圖表工具，自上而下地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解，其基本目的是處理功能模塊化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型化，系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)放化，從而得到結(jié)構(gòu)明晰，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好，效率和效益都令人滿意的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案（物理模型）。

3.2 計(jì)算模式設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶實(shí)際管理需求和系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)情況，本系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）與C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）混合計(jì)算模式。

控制臺(tái)端需要實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)（上線數(shù)、下線數(shù)、各種質(zhì)量異常數(shù)據(jù)等），系統(tǒng)需要通過(guò)串口控制各個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，服務(wù)器和控制臺(tái)均需要較強(qiáng)的控制、協(xié)調(diào)能力，因此系統(tǒng)控制臺(tái)端擬采用C/S計(jì)算模式（采用胖客戶端模式，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器放置于A企業(yè)機(jī)房?jī)?nèi)，應(yīng)用程序安裝在控制臺(tái)電腦上）。

企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及生產(chǎn)部、車間、質(zhì)控部有關(guān)人員需要實(shí)時(shí)得到有關(guān)制造執(zhí)行情況的各種報(bào)表（如生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、異常分析報(bào)表等），因此后臺(tái)管理端采用B/S計(jì)算；該模式下用戶通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)可直接調(diào)取有關(guān)報(bào)表，而無(wú)需層層上報(bào)匯總，減少中間環(huán)節(jié)，保證了信息的真實(shí)可靠。

3.3 控制臺(tái)端總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制臺(tái)采用C/S計(jì)算模式，應(yīng)用程序部署于生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)的控制臺(tái)（應(yīng)用服務(wù)器）上；該部分的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制臺(tái)端結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of the console

3.4 后臺(tái)管理端總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

后臺(tái)管理端采用B/S計(jì)算模式，總體結(jié)構(gòu)如圖3所示，其功能包括生產(chǎn)信息查詢、生產(chǎn)訂單、質(zhì)量異常、生產(chǎn)異常和系統(tǒng)管理5個(gè)主要模塊。

圖3 系統(tǒng)后臺(tái)管理部分結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of the admin section

4 結(jié)束語(yǔ)

文中針對(duì)離散型生產(chǎn)車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物流與信息流不匹配的問(wèn)題，以A企業(yè)生產(chǎn)車間為實(shí)際，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的需求調(diào)研和業(yè)務(wù)流程分析，設(shè)計(jì)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采取采用B/S與C/S混合計(jì)算模式，分為數(shù)據(jù)采集與看板顯示的控制臺(tái)端和數(shù)據(jù)分析的后臺(tái)管理端，既能使得車間生產(chǎn)人員及時(shí)掌握生產(chǎn)進(jìn)度，提前預(yù)警生產(chǎn)異常，防止盲目生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，又給企業(yè)中高層管理人員實(shí)時(shí)獲得有關(guān)制造執(zhí)行情況的各種報(bào)表，便于決策管理。

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