郭 磊，李建平，王治紅

(1.南京晨光集團有限責任公司 江蘇南京210006；2.中國船舶重工集團公司第七O三研究所 黑龍江哈爾濱150078)

0 引 言

物料是制造企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的主角，其成本占企業(yè)總成本的 50%～70%。制造企業(yè)的一切生產(chǎn)活動都圍繞著物料而展開，整個產(chǎn)品制造過程就是一個物流過程[1]。因此，物料在制造企業(yè)處于極為基礎(chǔ)的地位?？茖W的物料管理(Material Management，MM)能為企業(yè)節(jié)約成本、縮短研發(fā)周期、獲取最大經(jīng)濟效益奠定基礎(chǔ)。

某型號航天產(chǎn)品系統(tǒng)龐大，其配套件種類繁多、數(shù)量巨大，裝配物料管理工作極其繁瑣。其中，裝配物料配套長期采用傳統(tǒng)的手工配套管理手段，而裝配物料不能及時配套、物料配套順序不合理、物料配套表存在錯誤等因素，都將直接影響產(chǎn)品裝配生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的開工時間和整個產(chǎn)品的裝配周期，最終影響產(chǎn)品敏捷響應(yīng)市場的能力[2]。與此同時，物料配套所生成的物料配套表是產(chǎn)品履歷書的重要組成部分，是產(chǎn)品售后服務(wù)和質(zhì)量跟蹤的重要依據(jù)，需要存檔和追溯查詢。為此，本文面向某型號航天產(chǎn)品精益裝配生產(chǎn)模式，研究裝配物料配套管理技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等先進的信息技術(shù)應(yīng)用于裝配物料配套管理，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的裝配物料配套管理體系，開發(fā)裝配物料配套管理系統(tǒng)，為該型號產(chǎn)品精益裝配和快速研制提供支撐。

1 物料配套管理優(yōu)化

某型號產(chǎn)品是集機、電、液技術(shù)于一體的大型復(fù)雜產(chǎn)品，系統(tǒng)組成極其復(fù)雜，其裝配物料包括儀器設(shè)備、直屬件、標準件等多種類型，數(shù)量達到幾十套電纜網(wǎng)、上百臺(套)儀器、幾千件緊固件。與此同時，該產(chǎn)品的裝配物料供應(yīng)商分布地域廣，涉及全國幾十個配套廠家。因此，裝配物料的存儲管理和配套供應(yīng)業(yè)務(wù)都非常復(fù)雜。長期以來，該型號產(chǎn)品的裝配物料實行中心庫房和裝配庫房分級管理，并按照物料類型進行分類供應(yīng)，且物料配套手段較為落后，其物料出入庫臺賬記錄、物料庫存統(tǒng)計、物料單件信息登記、裝配BOM提取、裝配物料配套、裝配班組領(lǐng)料、裝配配套件調(diào)換、各種單據(jù)的填寫、各類報表的生成等日常庫房管理和物料配套業(yè)務(wù)大部分還是手工處理，相關(guān)信息仍然以紙質(zhì)文檔保存為主，存在著配套信息不能共享、裝配 BOM 計算繁瑣、物料單件跟蹤困難等諸多弊端。

傳統(tǒng)的裝配物料配套管理模式不能適應(yīng)型號產(chǎn)品快速研制、試驗的需求，迫切需要從管理模式、管理手段上進行改進、優(yōu)化。針對某型號產(chǎn)品裝配生產(chǎn)特點，充分應(yīng)用信息化技術(shù)，一方面實施應(yīng)用管理信息系統(tǒng)，另一方面優(yōu)化管理流程。

①建立裝配物料配套管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物料信息共享和物料配套業(yè)務(wù)處理信息化。建立統(tǒng)一的裝配物料數(shù)據(jù)庫，通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)物料信息實時共享，取代以紙介質(zhì)文檔傳遞物料信息，極大提高物料信息傳遞速度。實現(xiàn) BOM 匯總、臺賬記錄、物料配套等物料庫房管理和物料配套業(yè)務(wù)處理的信息化，提高物料配套效率。

②建立物料配套業(yè)務(wù)流程管理和信息傳遞機制，實現(xiàn)網(wǎng)上物料申請、領(lǐng)料審批等流程管理，取代傳統(tǒng)的跑部門審簽工作方式，提高物料申領(lǐng)和物料配套效率。

③集成裝配物料管理流程，實現(xiàn)業(yè)務(wù)處理和流程管理的統(tǒng)一。以產(chǎn)品裝配BOM作為物料配套管理的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，以生產(chǎn)計劃驅(qū)動物料申領(lǐng)和物料配套，整合物料申領(lǐng)流程和物料配套業(yè)務(wù)，實現(xiàn)信息處理和流程管理的高度集成。優(yōu)化后的裝配物料配套管理流程如圖1所示。

圖1 裝配物料配套管理優(yōu)化流程Fig.1 Optimized process of assembly material matching management system

2 裝配物聯(lián)網(wǎng)體系

針對傳統(tǒng)的裝配物料配套管理中存在的問題，尤其是裝配庫房管理和物料配套手工處理所存在的不足，基于物料配套管理優(yōu)化思想，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)裝配物料配套管理信息化，建立型號產(chǎn)品裝配物料出入庫管理、重要物料單件全程跟蹤、裝配物料自動配套、產(chǎn)品配套狀態(tài)和配套物料清單全程跟蹤、物料庫存信息全局共享、單據(jù)和報表自動生成等高效的庫房管理與物料配套業(yè)務(wù)處理和信息傳遞機制，以提高裝配物料配套管理的效率。

物聯(lián)網(wǎng)(the Internet of Things，IoT)是信息科學技術(shù)產(chǎn)業(yè)的第三次革命，是基于互聯(lián)網(wǎng)讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間的信息交換，以物物相息實現(xiàn)智能化識別和管理[3]。本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于裝配物料配套管理，構(gòu)建裝配物聯(lián)網(wǎng)體系(圖2)，以滿足物料快速識別、物料實時跟蹤、物流信息共享等應(yīng)用需求。

①感知層。裝配物聯(lián)網(wǎng)的感知層包括多手段標識和多方式感知，以 RFID、條形碼等多手段標識對裝配生產(chǎn)所涉及的不同類型物料進行唯一標識，并針對不同的標識采用條碼掃描槍、RFID讀寫器等多種方式感知裝配物料狀態(tài)及行蹤。

圖2 裝配物聯(lián)網(wǎng)體系Fig.2 Assembly material matching system based on Internet of Things

②網(wǎng)絡(luò)層。裝配物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層主要承擔信息的傳輸和通信功能，是銜接感知層和應(yīng)用層的中間層?；谄髽I(yè)現(xiàn)有的局域網(wǎng)搭建，增加適合物聯(lián)網(wǎng)通信的 IPv6、2G/3G、Wi-Fi等通信技術(shù)[4]，確保感知層和應(yīng)用層之間即時、穩(wěn)定、高效、安全的數(shù)據(jù)傳輸。

③應(yīng)用層。裝配物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層對來自感知層和網(wǎng)絡(luò)層的實時物料配套信息進行集中存儲和統(tǒng)一管理，實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、物料分類管理、裝配 BOM管理、物料配套管理、出入庫管理、物料庫存管理、配套缺件管理、裝配領(lǐng)料管理等裝配物料配套管理業(yè)務(wù)功能，并為 ERP、MES等外圍系統(tǒng)提供集成接口，為物料配套信息全局共享提供應(yīng)用平臺。

3 裝配物料配套管理系統(tǒng)

裝配物料配套管理系統(tǒng)處于裝配物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層，其主要功能是維護裝配物料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和管理物料配套業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)產(chǎn)品裝配的配套件出入庫計算機管理、領(lǐng)料網(wǎng)上審批、配套清單自動匯總、缺件網(wǎng)上反饋、單據(jù)和報表自動生成等業(yè)務(wù)處理功能，徹底改變傳統(tǒng)的手工管理模式，徹底避免裝配物料配套錯誤。根據(jù)裝配物料配套管理的系統(tǒng)需求分析，將裝配物料配套管理系統(tǒng)劃分為系統(tǒng)管理、庫房管理、物料分類管理、組件管理、生產(chǎn)指令管理、裝配 BOM 管理、配套管理、領(lǐng)料管理、集成接口共 9大功能模塊(圖3)。

圖3 物料配套管理系統(tǒng)功能樹Fig.3 Functions of assembly material matching management system

基于裝配物料配套管理系統(tǒng)的功能劃分，本文統(tǒng)籌系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)和技術(shù)框架，采用面向服務(wù)架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA)、應(yīng)用架構(gòu)搭建裝配物料配套管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、高可用性、實用性和先進性。與此同時，考慮到 Java企業(yè)版(Java Enterprise Edition，Java EE)技術(shù)架構(gòu)的跨平臺、可伸縮、易維護等優(yōu)勢[5]，采用Java EE體系作為裝配物料配套管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)。在開發(fā)實現(xiàn)方面，采用 IE等主流瀏覽器作為客戶層應(yīng)用，采用Tomcat作為 Web容器，采用 Apache AXIS2作為Web Service容器，采用Oracle作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理平臺，采用 Java/JSP/JavaScript/HTML作為開發(fā)語言，采用 Eclipse作為開發(fā)工具，實現(xiàn)了裝配物料配套管理系統(tǒng)開發(fā)，并得以實施應(yīng)用。圖4為裝配物料配套管理系統(tǒng)的物料配套管理界面。

圖4 物料配套管理界面Fig.4 Interface of assembly material matching management system

4 結(jié) 語

本文針對某型號產(chǎn)品的裝配物料配套過程中存在的自動化程度低、手工計算量巨大、裝配物料配套效率低、極易出現(xiàn)人為錯誤等不足，研究了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的裝配物料配套管理技術(shù)。采用 RFID、條形碼等多手段標識和多方式感知對裝配物料進行唯一標識和快速感知，為產(chǎn)品裝配物料的自動、高效、準確配套提供有效措施。基于 SOA應(yīng)用架構(gòu)和 Java EE技術(shù)架構(gòu)，開發(fā)了裝配物料配套管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了裝配BOM管理、物料配套管理、物料庫存管理、配套缺件管理、裝配領(lǐng)料管理等裝配物料配套管理業(yè)務(wù)功能，為物料配套信息全局共享提供應(yīng)用平臺。本系統(tǒng)已經(jīng)在某型號產(chǎn)品裝配生產(chǎn)中應(yīng)用多年，取得了良好的應(yīng)用效果，具有行業(yè)應(yīng)用示范價值。