基于JIT管理模式的零部件制造支撐系統設計

楊新鵬，巫　茜

(1.長城汽車股份有限公司 空調事業(yè)部，河北 保定　071000;

2.重慶理工大學 計算機科學與工程學院，重慶　400054)

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基于JIT管理模式的零部件制造支撐系統設計

楊新鵬1，巫茜2

(1.長城汽車股份有限公司 空調事業(yè)部，河北 保定071000;

2.重慶理工大學 計算機科學與工程學院，重慶400054)

為了應對微利時代下零部件制造業(yè)面臨的新常態(tài)嚴峻挑戰(zhàn)，探討了基于JIT管理模式的生產制造執(zhí)行系統的設計與實現。指出了JIT管理模式應用中存在的問題，基于新常態(tài)對零部件制造業(yè)的需求分析，設計了生產制造系統的功能架構與功能模塊，并編程實現了一個基于JIT管理模式的零部件制造業(yè)的離散制造執(zhí)行系統。系統測試與初步應用效果表明：設計是成功的，可為離散制造業(yè)適應新常態(tài)提供參考。

零部件制造；準時制生產方式；制造執(zhí)行系統

隨著改革開放向縱深發(fā)展，零部件制造業(yè)面臨新常態(tài)下的市場嚴峻競爭與制造成本過高兩重壓力挑戰(zhàn)。以整機零部件市場為例，受市場多樣性、個性化服務需求影響，整機廠家對零部件制造生產企業(yè)提出了很高的“縮短開發(fā)周期，并迅速響應工程技術變更”要求，正在推動著零部件制造生產企業(yè)向集約化、精細化管理方向發(fā)展。目前，由于信息化管理手段落后，零部件制造業(yè)普遍存在以下問題：成品庫存管理鏈條長；制造過程中產品數量管理失控；產品裝箱標準不統一。因此，導致以下問題的出現：產品庫存數量不準確；生產訂單下達標準模糊或不合理，計劃完成率低，庫存積壓高；高決策層對生產現場訂單執(zhí)行狀態(tài)難以進行跟蹤監(jiān)控，生產過程基本上屬于無法知曉的盲區(qū)；生產過程質量管理沒有記錄，更難以實現對產品返修、報廢等的后續(xù)追蹤；供應商交付計劃執(zhí)行率低；企業(yè)內運輸周轉時間長、流通效率低等。針對上述存在的管理難題，如果實施JIT(justintime)管理模式，就可消除企業(yè)在生產過程中各種弊端造成的浪費，大幅度降低企業(yè)運營成本，提高生產效率和產品質量[1-4]。但JIT管理模式實現的有賴于制造執(zhí)行系統MES(manufacturingexecutionsystem)的技術支撐。借助MES系統的縱向和橫向兩大接口可以優(yōu)化業(yè)務流程，從而突破制約生產瓶頸的管理難題，實現對零部件制造的精益化管理。MES系統的縱向接口可與ERP系統進行集成，將出入庫數據與財務數據相連，實現財務實時成本管控；其橫向接口可與第三方原材料供應系統進行集成，有利于需求計劃與發(fā)運信息等實現雙向數據交換，由MES執(zhí)行與供應商的實時交付，從而降低原材料庫存。

1　MES系統架構設計

1.1JIT管理模式

準時制(justintime，JIT)管理模式，又稱作無庫存生產方式或者拉動式零庫存生產方式，也稱作超級市場生產方式。在新一代信息技術(云計算、物聯網、大數據和智慧工程)快速發(fā)展的時代背景下，基于JIT管理模式的零部件生產方式是符合國家“互聯網+”行動計劃要求的，也是一種融合創(chuàng)新的新業(yè)態(tài)實踐。因此，在“互聯網+”思維意義下，有必要探索JIT管理模式要求構建的相應支撐平臺，讓互聯網與零部件生產制造進行深度融合，改善零部件生產制造的生態(tài)環(huán)境，從而使人的主觀能動性、智慧與創(chuàng)造性等得到最大限度地發(fā)揮，使零部件生產制造煥發(fā)出新的活力，以應對市場嚴峻競爭與制造成本過高面臨的挑戰(zhàn)?；贘IT管理模式的技術支撐，有利于零部件生產制造業(yè)的精準智慧決策與提高服務質量，實現生產制造與社會需求的良好匹配。但是JIT管理模式的實現有賴于MES的強大技術支撐[5-9]。

1.2MES系統及其架構

MES系統實質上是一個面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產信息化管理系統.即制造企業(yè)生產過程執(zhí)行管理系統。該系統為企業(yè)管理者提供了一個包括制造數據管理、計劃排程管理、工作中心/設備管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等功能在內的制造協同管理平臺。根據零部件生產制造對MES系統的建設需要，管理功能可借助.Net技術體系實現。由于Microsoft.Net具有技術方案配套、文檔資料完善、技術成熟、開發(fā)效率高、技術易學易用等優(yōu)點，此外還有許多開源項目可提供設計參考，因此在實現架構方面，MES系統選擇.Net技術路線是恰當的[10-12]。

Microsoft.Net是微軟的新一代技術平臺，可快速敏捷地開發(fā)構建各種類型基于標準、高性能和穩(wěn)定互聯互通的應用系統。Microsoft.Net基于.NetFramework運行。由于.NetFramework又是一個功能十分豐富的平臺，因此還可進一步開發(fā)部署和執(zhí)行分布式應用。其中：CLR是公共語言運行庫(commonlanguageruntime)，是.NetFramework的核心運行庫的執(zhí)行環(huán)境；CLR負責資源管理，并保證應用和操作系統之間必要的分離。Microsoft.Net主要由.Net框架、Web服務和.Net企業(yè)服務器等3部分組成，其間的相互配合為按照用戶需求創(chuàng)建應用提供了方法論指導。在該平臺上設計者可以快速地開發(fā)出如控制臺應用程序、腳本和宿主程序、WindowsForms應用程序、Asp.Net應用程序以及Windows服務程序等。采用這種架構設計，系統可借助PC終端和PDA手持終端采集數據。首先將各類采集數據送分析平臺進行處理，然后針對各類業(yè)務流程進行相關數據調用、篩選、統計等，最后再對指定業(yè)務進行定向的分析綜合，實現對車間、質量、計劃和庫房的管理。.Net架構如圖1所示。

圖1　.Net框架

1.3數據庫架構

由于零部件生產制造業(yè)離散MES的特殊性，數據庫采用圖2的架構，其底層規(guī)劃和上層規(guī)劃各自分別設計。其中：底層規(guī)劃中包含I/O、內存以及CPU選擇設計；上層規(guī)劃中包括表、事物、編程等設計。某集團公司配置有2個工廠服務器，其與集成系統服務器之間的交互關系如圖3所示。

圖2　數據庫架構設計

1號工廠的MES應用服務器服務于1號工廠的JIT用戶，同時負責與ERP服務器和第3方服務器的信息交互，其MES數據庫服務器用于存儲業(yè)務數據；2號工廠MES服務器負責該廠應用服務，并與ERP和第3方服務器進行信息交互[13]。結合某集團公司MES系統設計要求，選用SQLServer2008R2數據庫系統，在設計中將業(yè)務數據和基礎數據分開，分別形成業(yè)務數據表和基礎數據表。為了防止數據庫設計中頻繁打補丁，在設計中遵循“一個數據庫中表的個數越少越好，一個表中組合主鍵的字段個數越少越好”的原則。

圖3　數據庫間的交互關系

2　系統功能模塊設計

MES系統功能模塊架構如圖4所示。針對上述JIT管理模式對零部件生產制造的管理需求，基于C/S架構，設計了與管理功能匹配的相關功能模塊，包括生產計劃管理、車間制造執(zhí)行、質量管理、庫房管理、供應商交付、生產過程信息資源、基礎數據管理、系統報表和系統接口等8大功能模塊。以下對相關模塊實現的功能做簡要介紹，并對設計細節(jié)略做說明。

圖4　MES系統功能模塊架構

1) 生產計劃管理

生產計劃管理模塊直接涉及3種業(yè)務場景的計劃管理：其一是零部件的樣件、售后件和出口件按照銷售訂單的計劃模式實施生產；其二是批量交付零件按庫存拉動實施拉動式模式生產；其三是返修零部件按不合格品處理意見實施返修模式生產。在生產計劃管理模塊中，生產訂單所處運行狀態(tài)包括運行、完工、完成、暫停和關閉5種狀態(tài)，其中：運行表示處于生產狀態(tài)；完工表示生產已做完工綁定；完成表示系統根據規(guī)則判斷是否入庫，并自動關閉；暫停表示該訂單指令暫不生產，但是后續(xù)還會開啟繼續(xù)生產，在暫停后限制物流再發(fā)料，并限制標識卡再次打印，但不限制入庫；關閉表示該訂單尚未完成但不再生產，關閉后限制物流再發(fā)料和標識卡再次打印，并限制入庫與退料。

2) 車間制造執(zhí)行

該模塊執(zhí)行以下任務：

指令單打印：指令單由計劃員下發(fā)到生產班組，直接由生產班組的管理區(qū)長打印。

物料配送：配送方式有2種：一種是根據總成訂單數量和BOM定額，分解成配送單，主要用于一次性配送情況；另一種是根據總成訂單數量和維護的配送定義，分解成配送單，主要用于分批配送情況。

標識卡打?。毫悴考袠I(yè)的標識卡通常有2類：一類是客戶標識卡；另一類是內部標識卡。兩類標識卡上皆有用于追溯生產訂單號的二維碼標識。

流水線完工：用于流水線作業(yè)的完工工序件的數量采集。采集需限定規(guī)則，即下一道工序采集的數量只能小于或等于上一道工序的數量。

工單交接：用于班次切換時操作工進行完工數量的清賬交接。

工單完工并交檢：用于完工后工單與盛具的綁定。

3) 質量管理

質量檢驗分為來料檢驗(即抽檢)、過程檢驗(即免檢)和質檢確認(即全檢)等3類。不合格品判定需從“不良缺陷維護”中選擇。不合格品處理包括返修通知、廢品通知和讓步接收等3種處理結果。

4) 庫房管理

庫房管理涉及庫區(qū)貨位管理、先進先出批次管理、移庫管理、轉箱操作、盤點操作等。

5) 供應商交付

制訂供應商周計劃，即連續(xù)一周管理的每日需求計劃，涉及與第三方原材料供應商系統的接口。

6) 生產過程信息資源管理

該模塊包含了對產品、設備和人員3個方面的信息資源管理。設備管理：通過掃描設備二維碼選擇設備運行類別，實現設備狀態(tài)采集。采集的數據用于統計設備異常時間，計算全局設備效率OEE。盛具管理包含盛具標準管理、回收、周轉、盤點以及狀態(tài)(使用、報廢、維修)管理。產品與盛具進行綁定管理，系統中默認所有產品的周轉必須有盛具作為依托，盛具具備單獨的二維碼標簽。車輛管理通過掃描車輛二維碼、駕駛員二維碼、門崗員工二維碼，對貨車的進出廠進行管理，以利于提升物料流通效率和統計運輸頻率，并用于計算運輸運費。

7) 基礎數據管理

MES系統涉及多項基礎數據，分別涉及對BOM、工藝路線、經濟批量、標準裝箱、配送定義、倉庫檔案、司機檔案、用戶檔案、車輛檔案等的管理。

8) 系統報表管理與系統接口

MES系統中報表分為4個大類：設備管理報表、生產報表、質量報表和物流報表。系統接口用于MES系統實現與第三方原材料供應商系統的接口管理。

3　系統功能實現

MES系統選用VisualStudio2010軟件作為開發(fā)平臺，采用PowerDesigner構建數據庫模型，基于SQLServer構建據數據庫，借助.Net技術，采用C/S架構，按照上述與MES系統管理功能相匹配設計的相關功能模塊，可方便地編程實現一個包括生產計劃、車間制造執(zhí)行情況、質量與庫房、供應商交付、生產過程信息資源、基礎數據、系統報表和系統接口等管理的離散零部件制造MES系統。盡管編程實現工作量大，但是技術難度并不大，相應的操作界面也比較簡單，本文不再討論。

4　結束語

“互聯網+”與制造業(yè)相融合，對提升零部件制造業(yè)升級有重要作用。上述設計與實現的基于JIT管理模式的零部件制造離散MES系統初步應用表明：盡管在業(yè)務流程標準化管理方面還有待進一步優(yōu)化，但MES系統設計是成功的，可為零部件離散制造業(yè)更好地適應新常態(tài)嚴峻挑戰(zhàn)提供參考。

[1]李慶遠.如何做好精益生產:JIT生產實務手冊[M].廣州：廣東經濟出版社，2012.

[2]王洪亮.準時化生產方式在汽車零部件企業(yè)的應用研究——以富奧偉世通公司為例[D].天津:天津大學，2012.

[3]顧翊.汽車制造業(yè)MES系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2014.

[4]LUMBIDIK.Jit/LeanMethodsandJapaneseManagement:AnIntegratedApproachtotheStudyoftheJapaneseManufacturingCompany[M].America:i-Universe，2007(6):200.

[5]刁樹民.金喜波.楊明遠，等.離散型制造業(yè)應用MES系統模型設計[J].佳木斯大學學報(自然科學版)，2009，27(2):223-228.

[6]鄭璐.基于JIT理論的A公司物料配送改進研究[D].長春：吉林大學，2014.

[7]鄂陽.汽配鈑金小件沖壓車間集成化生產作業(yè)管理系統研究及應用[D].重慶：重慶大學，2012.

[8]邱振強.汽車零部件企業(yè)管理系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2014.

[9]周科.鐘潤陽.戴青云，等.基于RFID技術的離散制造業(yè)MES系統設計與實現[J].中國制造業(yè)信息化，2008，37(19):5-7.

[10]段輝.基于WebService和.NET技術的管理信息系統的研究[J].計算機科學,2007(5):32-34.

[11]孔帆帆，李宏，李翔.基于ASP.NET/C#的Web應用程序關鍵技術研究與實現[J].計算機工程與科學，2006(28):11-13.

[12]飛思科技研發(fā)中心.精通.Net核心技術-原理與架構[M].北京：電子工業(yè)出版社,2002.

[13]HEIKOM.FRANZF.KLAUST.ManufacturingExecutionSystems(MES):OptimalDesign.Planning.andDeployment[M].America:McGraw-HillEducation,2009,23(3):178-210.

(責任編輯楊黎麗)

DesignonPartsManufacturingSupportSystemBasedonJITManagementMode

YANGXin-peng1,WUQian2

(1.AirConditioningDepartment,GreatWallAutomobileIncorporatedCorporation,Baoding071000,China; 2.CollegeofComputerScienceandEngineering,ChongqingUniversityofTechnology,Chongqing400054,China)

Inordertodealwiththeseverechallengeofthenewnormalfacedbypartsmanufacturingindustryunderlowprofitera,thepaperexploredthedesignandimplementationofpartsmanufacturingexecutionsystembasedonJITmanagementmode.ItpointedoutthepuzzlesexistedintheapplicationofJITmanagementmode,anddesignedthefunctionalarchitectureandmoduleofpartsmanufacturingsystembasedonthedemandanalysisunderthenewnormal,andfinally,weimplementedadiscretepartsmanufacturingexecutionsystembasedonJITmanagementmode.Systemtestandpreliminaryapplicationresultsshowthatthedesignissuccessfulanditcanprovideareferenceforthediscretemanufacturingindustrytodealwiththenewnormalchallenge.

partsmanufacturing;justintimeproductionmode;manufacturingexecutionsystem

2016-05-10

重慶理工大學高等教育教學改革研究項目(2015YB22)；重慶理工大學信息管理與信息系統專業(yè)核心課程建設基金資助項目

楊新鵬(1980—)，男，碩士，高級工程師，主要從事機電一體化控制與管理系統集成研究，E-mail:155138155@qq.com。

format：YANGXin-peng,WUQian.DesignonPartsManufacturingSupportSystemBasedonJITManagementMode[J].JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)，2016(9):124-128.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.09.020

TP39;TP273

A

1674-8425(2016)09-0124-05

引用格式：楊新鵬，巫茜.基于JIT管理模式的零部件制造支撐系統設計[J].重慶理工大學學報(自然科學)，2016(9):124-128.