机加工行业车间管理信息系统建设的探索

王海林

(广州商学院信息技术与工程学院，广东广州 510555)

1.背景概述

1.1 机加工

机加工是机械加工的简称，机加工工厂一般是为机械装备和机械产品提供外协零件生产的企业。在制造业中是一个传统和基础的行业，覆盖不同的产业和细分领域。

1.2 机加工工厂管理难点

机加工产品生产主要分为离散式生产和流程式生产。产品的工艺多样复杂，生产配置繁琐，在制品和成品种类繁多，产品工艺生成和管理工作量大。

生产人员管理难度大。由于产品品类多样，工艺工序复杂，人员的产能量化的难度大。传统的机加工人员都是实行月薪制度，工资结构单一，人员的积极性不能充分调度和激发，整体产能的发挥空间局限，企业不能发挥最大的产能。

生产现场管理难度大。在产信息和状态监测及信息反馈实时性较差，调动和产能预估能力不高。生产信息收集和沟通消耗大量的时间成本和人力成本。

生产成本管理难度大。由于工艺管理和人员管理难度大导致的生产数据无法真实反映企业的料、工、费的情况，成本管理都是依靠经验实施，不客观与科学。

经营数据分析难度大。由于生产过程复杂，管理数据采集工作量大，企业获取数据和分析数据只能依赖消耗大量的人力成本才能实现，造成管理成本的增加。

2.设计思路

本文描述的信息化建设是基于通用的机加工生产流程，围绕行业痛点进行设计的。利用信息化手段对生产管理流程进行改进，提高车间工人的工作积极性，用他们方便且熟悉的方式进行管理，让他们在工作中找到成就感。另一方面，系统在UI操作的设计上基于方便，简洁的思路。面向车间工人的界面尽量以按钮点击为主，提供的功能要减少或者尽量不要大量的输入操作，车间工人也可以通过手机端进行个人工作情况的查询；面向车间管理者的功能操作，尽量采用PC端和手机端两种方式，PC端可以输入大量的文字、数据和图片信息，手机端可以查看一些生产相关的统计信息；面向工厂管理者的功能操作全部在手机端实现，方便随时随地查看工厂的车间生产情况。

3.系统功能规划

本文系统设计的一个亮点是在生产流程中设计了一个工艺报价环节，以内部竞争接工单[1]的形式，让操作人员的有效工作量和实际的收入进行有效匹配，形成一定的内部竞争，以此提高工人的工作积极性，并将加工的每道工序均进行标准化，将成本进行量化，并按照工艺卡[2]进行内部报价和核算，让管理者能够准确的把握生产成本。本文信息化系统功能规划分成PC端、手机微信小程序端，以及平板App端，以下对每部分的规划进行介绍。

3.1 PC端系统功能规划

PC端系统的使用角色是：订单管理员、生产管理员、财务管理员、系统管理员。其中的功能按照角色权限划分6个子系统：订单管理子系统、工艺管理子系统、工单管理子系统、财务管理子系统、基础数据管理子系统、系统管理子系统。

（1）订单管理子系统由订单管理员使用，其作用是用于对订单的过程跟踪，其中功能包括：

订单与合同管理：用于订单和合同电子版的基本数据管理。

订单分解：将订单分解成多个产品生产需求，是后续工艺流程管理和工单管理的前提。

订单状态查询：订单中各个产品的生产进度查询，可以通过图表展示也可以通过表单展示，订单状态综合了各个相关工艺及内含的工序加工进度，及时反馈订单目前的生产状态，提供如总订单的状态、每一个拆分的订单状态等。

订单进度统计：所有在制/待制订单的进度查询和计划安排，也可以统计历史订单是否按计划完成的情况，另外，提供不同订单间生产状况比对，从计划时间、生产实际时间及产品的废品率等作出生产分析。

（2）工艺管理子系统和工单管理子系统由生产管理员使用，其中工艺管理系统主要实现工艺分解和工艺报价单的管理[3]，其主要功能包括：

工艺基础数据维护：根据机加工现成的规则及对过往经验的积累，对成熟工艺进行基础数据维护，包括工艺使用到的毛呸、设备、装备、常规的工序及对应的价格和摊分方式；同时，基于上述的基础数据，形成一些常用的工艺卡信息。

工艺规程编制：根据待加工零件的现实情况，结合系统积累的工艺基础数据，对零件加工工艺规程进行编制操作，编制操作尽量采用简单且易于操作的模式进行；工序涉及到的图纸，系统提供图片上传的方式进行数据录入。

工艺报价管理：结合工艺的材料成本、每道工序的人工成本或委外加工的成本、其他生产和管理的摊分成本，由系统根据给定公式计算出工艺的成本价格。

工艺设计的流程审批管理：工艺规程编制完毕，结合对应的工艺报价，工艺整体设计方案通过审批流程进行审批，审批通过后该工艺设计方案方可用于生产。

其中工单管理子系统主要是用于生产过程中的管理和跟踪，其主要功能包括：

派单管理：根据工艺卡内各工序的具体要求，将工序派发给对应的生产人员进行生产并形成工单，生产人员在拿到工单后方可开始生产，生产完毕后要结束该工单。

工单进度管理：系统给出工单当前的完成情况、当前的生产人员状况信息，综合展示工单的进度情况，对异常情况进行告警。

质量管理：是指系统根据生产情况，并结合质量检验的情况，统计出工单的生产质量状况，并通过数据和图形的方式展示各工单的质量情况。

人员生产负荷分析：根据工单的实时数据，分析出生产人员当前的生产负荷情况，数据用于指导生产计划的调整和往后的计划制定。

（3）财务管理员使用财务管理子系统，主要功能包括：

生产成本统计分析：根据生产的实时数据，对生产成本各组成进行数据汇总、统计，并根据订单实际报价数据，分析订单的盈亏状况。

个人绩效统计分析：通过对工单数据的统计分析，得出个人的生产绩效，该数据可作为激励员工积极性的总要依据。

（4）系统管理员使用基础数据管理子系统和系统管理子系统，包括：客户列表、客户详情、客户基础数据维护；在编生产人员列表、详情和基础数据维护；委外单位列表、详情和基础数据维护；生产材料的种类、当前报价、历史报价、供应商信息及其他相关的基础数据维护；需要摊分到订单成本内的其他生产和管理基础数据维护；报价审批流程、工艺流程审批流程、工单完工审批流程等流程的编制；用户列表管理以及其微信用户绑定；权限管理、设备管理等功能。

3.2 微信端功能规划

使用微信小程序的方式实现所有功能，其中公共功能是所有角色都能看到的功能，主要规划一些个人基本信息的维护以及消息通知的查看。

生产人员在微信端可以查看个人绩效，系统按不同维度用图形报表展示个人在指定时间范围内的工作情况、收入情况，奖罚情况等；可以进行工单的接收和报单，其中展示当前工单接收情况，并在工序完成后发起报单，推进工单流向下一步或结束工单；也可以进行工艺卡的查询，其中提供当前工艺卡内各工序卡内容及相关图纸信息。

生产管理人员在微信端进行订单查询，查看订单的基本信息、订单进度、订单报价、审批流程；查看工艺卡详情、工序卡详情、审批流程；进行工单状态查询、工单进度查询；也可以进行工单派单、催单；以及查看工单生产质量的统计图表。

工厂管理人员在微信小程序端能够查询订单基本信息、订单进度、订单报价、以及订单的审批流程；可以查看各类生产成本统计分析报表；查看内部员工绩效统计分析报表展示，以及查看外单位（供应商、委外加工方）数据统计分析报表等。

3.3 平板端App功能规划

主要给生产人员在车间生产工位上使用，通过厂内WiFi连接到系统服务器，用于安卓平板定制开发，放置在员工机床旁边，登陆用户可以查看自己的工单，查询工艺图纸和工艺卡，可以提交完工申请单。其中提供的功能主要是查询工单进度状态、关联的工艺和工序的数据，并实现实现一键完工报单报单操作。

4.技术路线规划

因为系统要求在工厂内部以及工厂外部都能访问，因此在系统的部署结构设计上采用云服务器部署应用系统服务以及数据库服务，对于单一工厂可以将应用服务和数据库服务部署在同一台云服务器上，如果将系统以SaaS的方式提供给多工厂使用的话，可以将应用服务和数据库服务进行分布式部署，以增加系统的并发能力。

系统部署在云端可以节省工厂IT采购和维护成本，在车间每个工位上固定一台平板电脑，其中安装App可以通过厂内的WiFi系统连接到云服务器，加工的每道工序都能通过平板记录工位的当前操作人员信息，以及工单完成情况，这些信息存入服务器，工厂管理人员可以通过生产管理办公室的PC或者微信小程序实时统计工单信息，了解生产的整体情况。

云端的应用服务器采用开源的Linux操作系统，数据库也采用开源的PostgreSQL数据库，开发框架上采用基于基于java语言的spring boot的微服务框架，方便功能模块的扩展与维护。在PC端采用Web浏览器的方式展现功能，Web前端技术上采用当前比较流行的Vue.js框架，微信小程序采用H5页面实现。

在流程审批功能实现上采用引入工作流引擎的方式，便于应对在系统使用过程中出现工厂管理流程的增加以及调整的情况。

5.系统实施规划

为了保证系统的顺利推进，并在实施的过程中逐步积累经验，优化流程和调整功能设计，本文系统总体上采用增量式开发模型，按照小步快跑的原则，分成3个主要增量，其中最前面的增量是后续增量的基础。

第一增量主要实现基础业务数据和核心的业务功能，最先交付使用，以便让核心功能得到更多的使用验证；

第二增量主要实现财务统计和车间工位上的平板端功能模块；

第三增量主要实现微信端和流程审批以及数据分析报告等功能。

6.结语

在工业互联网飞速发展的大潮下，传统的机加工行业，尤其是非标产品生产车间的管理出现了严重落后的状态，更加需要通过循序渐进的方式探索出结合当今信息化技术的有效管理模式，以提高工厂的管理水平，提升工厂的盈利能力。