关于离散制造业生产管理系统架构设计的研究

王凤泽

（江苏硕普能源科技有限公司，江苏 靖江 214500）

1 当前离散制造业企业生产管理的主要问题

1.1 计划管理方式粗放，生产调度缺乏灵活性

企业生产计划由项目部根据年度项目计划大纲分解后完成月度生产计划，交付给每个生产工段。各生产计划员接收生产计划后再进行二次分解，生产调度员执行生产计划的安排。但目前的管理方式存在以下问题：

（1）生产计划编制工作量大，花费周期长。各个工段仅靠人工经验进行大量复杂的计算工作，容易出错造成计划的不准确性，最后下达计划的工作变为下达任务节点的工作，失去了计划的意义。

（2）缺少工艺基础数据的支撑，计划编制工作仅凭个人经验和历史的定额工时数据，无法进行精确化的计划排产，无法考虑到资源之间的占用和冲突，容易造成资源的浪费或任务的延误。

（3）生产计划管理的节点较粗，生产计划只能反映各阶段的加工时间区间，不能反映实际的计划进度。计划与实际生产能力的匹配度差，计划要求完成的工作量和车间的实际加工能力有较大差异。

（4）生产调度困难，目前仅采用现场查看和开现场调度会等传统手段进行管理，生产协调顾此失彼，调度工作基本依靠计划员的个人热情和积极性，不能准确地控制整个生产安排。

1.2 各项资源的准备和配套效率低，无法实现均衡生产

生产计划中需要配套的资源非常多，计划人员在派工前很难准确掌握各类资源的数量和状态，只有先派工后再由工人进行各项资源的准备，在无形中延长了生产的准备时间，影响了生产效率。主要体现在如下几点：

（1）缺乏全面掌控产品材料状态的有效手段。各要想了解材料的状态，必须对组成部件的每个零件加工进度进行了解，需要收集各个工段大量的零部件进度信息才能完成，造成了大量人力物力的消耗。

（2）各类工装、夹具、量具、辅料都分别存放于

车间的工具库、刀具库和半成品库，目前仍采用手工台账方式管理，为各类工装、刀具的领用、退回、定检、返修管理造成困难。

（3）各类工装夹具的准备都是在工人接收任务后再去借用，无法做到提前配套，尤其部分自制工装需要提前设计和制造，周期较长，容易造成生产工期延误。

1.3 缺少工艺基础数据支撑，工艺变更频繁，缺乏工艺监管

在工艺管理方面目前还欠缺相关的管理系统，大部分工艺设计人员还采用Excel、CAD等工具软件进行工艺文件的输出。如果发生返修或工艺变更时，则由工艺员编制变更工艺，交给操作工加工。各环节的衔接间接影响了车间加工效率和加工质量，主要因素包括：

（1）缺乏工艺基础数据支撑，造成计划编制的粗放性，无法做到设备和资源的均衡利用，同时计划节点和实际生产节点脱节，计划的可执行性较弱。

（2）由于新品研制、设计更改、工装变更等原因造成大量的工艺更改，现场只能通过大量的临时工艺变更单来进行，容易影响产品交付的进度和质量；而且工艺更改的信息不能及时传达到现场，又导致了工艺错误

（3）操作工人实际是否按照工艺步骤严格执行缺乏监管。当出现操作工私自进行工序跨越、工序置换和合并工序加工而没有得到工艺员和检验员确认时，会对产品质量造成隐患。

1.4 车间存在大量纸质记录，加工进度信息无法实时反馈

当前工艺流转卡主要是依靠纸质记录。操作工在加工完成后，流转信息均记录在纸质卡片上。车间加工进度统计也是由车间统计员每天在下班前对纸质文件进行信息汇总，由此带来以下问题：

（1）加工进度无法实时反馈。加工进度反馈严重滞后，对生产计划的调整不具有借鉴意义。同时车间现场生产情况对管理人员是个暗箱，无法对生产安排进行准确的指导。

（2）车间问题反馈渠道不畅通，造成生产延误。当操作者在加工遇到技术问题时，往往会出现找不到人、找不对人的情况。结果，问题无法及时解决，严重影响了生产计划。

1.5 质量数据采集、统计分析和问题追溯难度大

每个车间都有许多质量检验项目，包括自检、专项检验和一般检验等。由于缺乏生产管理层面的系统支撑，车间对质量数据特别是过程数据无法全面采集和共享。主要体现在如下几点：

（1）车间现场需要采集大量的过程数据和实测质量数据，目前都采用手工记录，造成效率低下、准确性差，追溯困难等。

（2）目前质量记录分散记录在流转卡、成品检验记录、不符合项报告单、质量问题及处理记录等纸质单据上，质量数据保留和统计分析很困难，并且在出现质量问题时无法快速追踪。

2 建立生产信息集成共享系统，降低生产成本

以上离散型制造业企业生产中存在的普遍问题，需建立一套信息化的生产管理系统来解决。这个生产管理系统的设计思路是导入数字化的产品文件，并根据具体生产特点和需求分析，实现合理的生产计划编制和生产过程管控，有效地将计划与执行集成，将生产指令计划向下传达，并向上收集产品生产信息；同时记录生产过程信息和质量信息，为生产过程优化和资源调度提供便利，从而实现精细的数字化工厂管理。该系统涵盖生产的整个过程。

2.1 实现技术文件数字化的维护和流转

以技术部门为源头，实现产品图纸、物料清单、工艺文件、检验文件的等信息的数字化管理，达到设计、工艺和制造信息的一体化。

（1）通过产品图纸、材料清单的信息导入，在系统中完成数字化文件的审批、更新等文件维护操作，实时了解产品设计进展及材料采购与返厂进展。

（2）通过工艺流转卡的信息导入，在系统中实现工艺流程的图形化编辑和浏览查询，快速完成产品工艺路线的绘制和建模。

（3）通过工艺变更流程实现生产的流程更改，实时传输到生产现场，并将变更结果反馈给系统，确保产品按照最新的工艺要求完成加工和装配。

2.2 为生产计划建立准确的调度和实时反馈系统

基于数字化工艺流转卡的流转，使车间生产与工艺路线、工艺规程的紧密结合，实现对生产过程的透明管理。除了材料流转信息和计划执行信息之外，该系统还包括生产过程中的全部资源信息。

（1）在生产准备阶段充分判断工作量，调整生产人员、设备、场地需求，以便准确地安排生产计划，使生产计划真正可控，避免生产计划员反复修改生产计划。

（2）在物料准备阶段，通过与物料清单的连接，实现生产物料状态的精细化管理，并监控和预警物料在仓库中的停留时间。

（3）在生产执行阶段，基于工艺流转卡的状态，实时反馈每个工序的开始和结束时间，及时体现生产线的运行情况。各级管理人员可以随时查看生产状态，规划人员可以实时了解所有部件的生产进度。根据计划实施情况的反馈，实现生产进度监控，并反馈到项目主计划。

2.3 建立匹配产品整个生产过程复杂性的信息平台

由于离散型制造业的产品复杂性，生产管理系统需要有足够的容错性，以支撑生产过程中不断变化的情况，以及来自客户、设计方、项目现场临时调整的要求。

（1）通过看板管理，使管理人员能够随时查看正在进行的工作项目、等待的项目、发生的问题，以便及时掌握生产现场情况。

（2）通过工艺变更单的实时下发，实现工程变更的协同管理，并且可以将生产过程中发生的工程变更及时传输到管理部门，并准确记录发生时间、原因分类、影响其他相关产品生产状况的范围，使之成为产品履历的完整组成部分。

2.4 通过质量数据和质量流程的收集，完整记录质量数据，满足质量的可追溯性要求

通过数字化的工艺流转卡方式完成报工和检验，全面记录生产过程的全部要素，将原材料到零件、部件、整机的全过程质量信息进行收集并形成质量数据库，为产品的质量回溯提供支撑，并对未来生产的不断改进提供数据支持。（1）基于数字化的流转卡完成各项质量检验的记录，将全部工序过程实测数据进行采集，如生产过程中的各项理化试验、特种检验及最终检验记录等，建立完整的产品生产和质量信息文件库，以形成完整的交工资料。（2）为了满足质量可追溯性的要求，系统可以为管理人员提供生产过程的追溯信息。对于生产过程中不合格品的相关检验或报废的流程进行记录，使生产过程质量问题得到完整回溯。（3）通过数据的不断积累，为质量审查、质量指标和质量改进提供准确的数据来源，并为持续改进生产管理系统提供修正措施。

3 结语

综上所述，目前一般离散型制造业企业已经具备很好的生产环境和硬件条件，但在软实力方面，迫切需要提高企业的信息整合能力。以上生产管理系统的设计，通过技术、材料、资源和计划的整合，使后续生产步骤的复杂性逐步降低，实现生产流程再造。最终通过接口实现相关系统的集成，打造统一的、共享的、完整的一体化制造平台，完成生产制造能力跨越式的提升和发展。