離散型數(shù)字化車間的無(wú)紙化運(yùn)行模式探索

柳學(xué)楊 胡 青 孟祥鋒

（武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司，武漢 430084）

數(shù)字化車間的重要特征是對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化。傳統(tǒng)型離散制造行業(yè)的生產(chǎn)模式以紙質(zhì)審批資料為主，在對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行數(shù)字化改造及流程再造后，一線生產(chǎn)人員仍難擺脫利用紙質(zhì)介質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)組織管理的方式，數(shù)字化車間系統(tǒng)的線上功能難以發(fā)揮主導(dǎo)作用，使得數(shù)字化車間無(wú)數(shù)據(jù)可用。生產(chǎn)車間通過(guò)全面采用無(wú)紙化運(yùn)行模式，倒逼車間人員加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化車間系統(tǒng)線上功能的應(yīng)用，從而為生產(chǎn)車間的數(shù)字化分析提供完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。

本文所提出的“全流程無(wú)紙化”運(yùn)行模式并非嚴(yán)格意義上的完全不涉及紙質(zhì)介質(zhì)，而是指所有的業(yè)務(wù)流程及資料介質(zhì)以電子化為主，某些環(huán)節(jié)支持紙質(zhì)打印功能，但紙質(zhì)打印的資料不作為組織生產(chǎn)的依據(jù)。

1 數(shù)字化車間實(shí)行“無(wú)紙化”的目的

數(shù)字化車間實(shí)行無(wú)紙化主要解決3個(gè)方面的問(wèn)題：一是業(yè)務(wù)流程審批的電子化；二是生產(chǎn)資料介質(zhì)的電子化；三是生產(chǎn)信息在車間的可視化管理。只有將以上三點(diǎn)做到相互協(xié)調(diào)與深度統(tǒng)一，才能在不影響生產(chǎn)效率的情況下，提高車間數(shù)字化應(yīng)用的廣度和深度，為精益生產(chǎn)提供更全面與更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。數(shù)字化車間的無(wú)紙化運(yùn)行模式如圖1所示。

圖1 數(shù)字化車間的無(wú)紙化運(yùn)行模式

2 業(yè)務(wù)流程審批電子化

業(yè)務(wù)流程是車間規(guī)范化運(yùn)行的基礎(chǔ)，業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和操作的便利性對(duì)提升車間效率與改進(jìn)管理具有較為重要的影響。業(yè)務(wù)流程審批電子化可以實(shí)現(xiàn)對(duì)審批全過(guò)程的監(jiān)控，有效提高流程處理的效率。本文將對(duì)業(yè)務(wù)流程中較為重要的領(lǐng)料業(yè)務(wù)電子化、不合格品審料電子化及工藝變更電子化這3個(gè)流程進(jìn)行闡述。

2.1 領(lǐng)料業(yè)務(wù)電子化

領(lǐng)料業(yè)務(wù)涉及各制造部的二級(jí)庫(kù)房管理和物供部的一級(jí)庫(kù)房管理，其中，二級(jí)庫(kù)房在制造執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）中進(jìn)行物資管理，一級(jí)庫(kù)房在企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)中進(jìn)行物資管理。二級(jí)庫(kù)房管理員根據(jù)領(lǐng)料計(jì)劃在MES系統(tǒng)發(fā)起攜帶物資基本信息的領(lǐng)料申請(qǐng)，通過(guò)集成接口發(fā)送至ERP系統(tǒng)的物資管理模塊，ERP系統(tǒng)自動(dòng)接收領(lǐng)料申請(qǐng)并傳送至物供部的庫(kù)管員，庫(kù)管員根據(jù)庫(kù)存信息在ERP系統(tǒng)中進(jìn)行審核并生成領(lǐng)料出庫(kù)單，同時(shí)將審核信息傳遞至MES系統(tǒng)，使得MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)中的領(lǐng)料業(yè)務(wù)狀態(tài)同步更新，如圖2所示。

2.2 不合格品審理電子化

不合格品審理業(yè)務(wù)包括采購(gòu)環(huán)節(jié)的物料不合格審理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在制品不合格審理。為實(shí)現(xiàn)采購(gòu)員、生產(chǎn)人員、不合格品審理委員會(huì)的線上業(yè)務(wù)聯(lián)通，系統(tǒng)研發(fā)人員需要打通ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和流程審批系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及流程接口，如圖3所示。

2.3 工藝變更電子化

圖2 領(lǐng)料業(yè)務(wù)流程電子化

圖3 不合格品審理流程電子化

離散型生產(chǎn)車間的工藝變更較為頻繁，工藝變更業(yè)務(wù)包括臨時(shí)工藝變更和標(biāo)準(zhǔn)工藝變更，變更的時(shí)間節(jié)點(diǎn)可能發(fā)生在領(lǐng)料前、領(lǐng)料中和領(lǐng)料后，也可能發(fā)生在加工前、加工中和加工后。工藝變更電子化流程涉及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）、ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)，涉及的崗位角色包括技術(shù)人員、采購(gòu)員、計(jì)調(diào)人員及加工人員等。對(duì)變更業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行梳理，并利用系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)工藝變更業(yè)務(wù)的線上審批，如圖4所示。

3 生產(chǎn)資料介質(zhì)電子化

車間的運(yùn)行離不開派工單、跟道卡、圖紙工藝、檢驗(yàn)記錄表等多種紙質(zhì)資料。傳統(tǒng)型車間需要對(duì)上述各種資料進(jìn)行簽字審批后再下發(fā)到生產(chǎn)單元，不但審批流程長(zhǎng)，而且由于車間的環(huán)境較為惡劣，如油污較為嚴(yán)重，導(dǎo)致紙質(zhì)資料保存難度較大，不利于后期歸檔調(diào)閱。在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程電子審批的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研發(fā)人員幫助車間運(yùn)行實(shí)現(xiàn)上述資料的電子化，使各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資料查閱更加方便快捷。

3.1 電子派工單

派工單是生產(chǎn)指令的主要依據(jù)，通過(guò)數(shù)字化車間的計(jì)劃體系，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃信息與派工單信息的相互融合。在作業(yè)計(jì)劃生成后，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電子化派工單的信息集成，相關(guān)的計(jì)劃信息同時(shí)傳遞至物資、檢驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)電子任務(wù)的互聯(lián)互通，如圖5所示。

3.2 電子跟道卡

電子跟道卡可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車間在制品加工進(jìn)度、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的電子集成。工作人員通過(guò)電子跟道卡，可以即時(shí)查詢?cè)谥破返墓に嚶肪€、當(dāng)前的加工進(jìn)度、工藝檢驗(yàn)狀態(tài)等信息，并追溯到詳細(xì)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，如圖6所示。

3.3 電子圖紙及工藝卡片

電子圖紙及工藝卡片的電子化可以實(shí)現(xiàn)車間對(duì)圖紙工藝的線上審簽與即時(shí)下發(fā)，大大提高了該流程的下發(fā)效率，并且確保了圖紙的接收對(duì)象持有唯一有效的版本，降低錯(cuò)誤發(fā)生率。

3.4 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)電子化

檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制及追溯起到至關(guān)重要的作用。針對(duì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的零件，由于其測(cè)量尺寸與檢驗(yàn)記錄較多，不利于車間保存有關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)研發(fā)人員利用信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的電子化錄入，并建立電子檔案，為質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及質(zhì)量改進(jìn)提供數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。

3.5 條碼物料標(biāo)識(shí)

離散型船舶配套企業(yè)的原材料、配套件等物料呈現(xiàn)批量級(jí)小、形狀大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)車間的物料標(biāo)識(shí)方法主要靠人為判斷，或者用記號(hào)筆直接在物料表面進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)記，以上方法均存在易錯(cuò)易毀的弊端。此外，傳統(tǒng)的庫(kù)房出入庫(kù)均依靠手工賬本進(jìn)行管理，導(dǎo)致出入庫(kù)工作量大且數(shù)據(jù)追溯困難。系統(tǒng)研發(fā)人員開發(fā)了二維碼標(biāo)識(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料軌跡的全數(shù)字化管理，具體實(shí)現(xiàn)方式，如圖7所示。

圖4 工藝變更流程電子化

圖5 派工單電子化

圖6 跟道卡電子化

圖7 物料標(biāo)識(shí)電子化

4 可視化管理

流程電子化和資料介質(zhì)電子化為離散型數(shù)字車間的無(wú)紙化運(yùn)行提供了最基本的技術(shù)手段。為進(jìn)一步提高車間運(yùn)行各環(huán)節(jié)信息傳遞的及時(shí)性、準(zhǔn)確性及共享效率，數(shù)字化車間的運(yùn)行仍需借助可視化技術(shù)手段，使無(wú)紙化運(yùn)行效率更加高效?？梢暬芾碇饕ㄟ^(guò)電子看板系統(tǒng)和安燈系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)。

4.1 電子看板系統(tǒng)

電子看板是精益生產(chǎn)的核心工具之一，不僅可以實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)過(guò)程管理便利化、信息傳遞快捷化、工序過(guò)程透明化，以及提高生產(chǎn)組織效率，還可以解決實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤不及時(shí)、生產(chǎn)任務(wù)傳達(dá)滯后、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表來(lái)源數(shù)據(jù)匱乏等問(wèn)題。

按照數(shù)字化車間的管理需求，面向不同的崗位角色，形成如圖8所示的生產(chǎn)管理看板體系。

生產(chǎn)管理看板體系綜合展示車間在生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、人員、異常、安全等方面的業(yè)績(jī)進(jìn)展和問(wèn)題，使生產(chǎn)過(guò)程處于可控狀態(tài)。同時(shí)，車間合理利用該體系可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，以及對(duì)效率和品質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到提高部門協(xié)同效率、提升管理效率、降低生產(chǎn)成本及節(jié)省人力資源等目的。

4.2 安燈系統(tǒng)

船舶配套物料生產(chǎn)車間的生產(chǎn)模式以離散型加工為主，生產(chǎn)過(guò)程涉及材料準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)運(yùn)吊裝、技術(shù)處理、設(shè)備除障、檢驗(yàn)響應(yīng)等諸多環(huán)節(jié)，異常處理涉及物供部、資產(chǎn)管理部、技術(shù)中心、品質(zhì)部等多個(gè)責(zé)任部門，若過(guò)程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會(huì)直接導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。

圖8 看板體系

數(shù)字化車間建立以分布于車間各處的燈光和聲音報(bào)警裝置為核心的安燈系統(tǒng)，充分發(fā)揮安燈系統(tǒng)的可視化效果，使異常反饋端、異常處理端、異常監(jiān)督端均有同步的異常狀態(tài)及進(jìn)度狀態(tài)提醒功能，并將任意異常處理責(zé)任部門分成3個(gè)層次（異常處理直接責(zé)任人、主管和領(lǐng)導(dǎo)），完善基于異常處理等待時(shí)間與異常推送等級(jí)相匹配的分級(jí)處理機(jī)制，使得異常處理更加及時(shí)高效。

對(duì)于復(fù)雜的裝配過(guò)程，一個(gè)裝配任務(wù)有時(shí)需要上百種物料，每種物料也有上百件，傳統(tǒng)的領(lǐng)料過(guò)程需要進(jìn)行重復(fù)的查詢和領(lǐng)料，生產(chǎn)效率低且容易出錯(cuò)。車間建立基于裝配任務(wù)驅(qū)動(dòng)的物料安燈出庫(kù)系統(tǒng)，使物料準(zhǔn)備過(guò)程實(shí)現(xiàn)可視化，其實(shí)現(xiàn)方式是在每個(gè)庫(kù)位安裝安燈面板，當(dāng)有裝配任務(wù)進(jìn)行派工時(shí)，配套工在MES系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)裝配物料清單，清單對(duì)應(yīng)物料相應(yīng)庫(kù)位的安燈會(huì)亮，同時(shí)會(huì)顯示所需的數(shù)量。配套工根據(jù)安燈的位置和數(shù)量進(jìn)行物料的準(zhǔn)備，并在物料領(lǐng)取完成后將安燈拍滅。當(dāng)所有的安燈均被拍滅時(shí)，表示物料齊套。上述安燈可視化的手段可提高物料的準(zhǔn)備效率，降低錯(cuò)誤發(fā)生的概率。

5 結(jié)束語(yǔ)

車間無(wú)紙化運(yùn)行模式是數(shù)字化車間運(yùn)行的重要特征之一，其運(yùn)行情況在一定程度上也決定了車間數(shù)字化水平管理水平的高低。同時(shí)，無(wú)紙化運(yùn)行也是數(shù)字化車間在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中探索出的倒逼傳統(tǒng)車間各個(gè)環(huán)節(jié)擺脫對(duì)原有紙質(zhì)介質(zhì)管理模式的依賴，向基于信息化技術(shù)的數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型的有效途徑。在實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化運(yùn)行的環(huán)境條件下，數(shù)字化車間必須著重解決電子流程的便利化及信息傳遞與共享的有效性問(wèn)題。