機加工行業(yè)車間管理信息系統(tǒng)建設(shè)的探索

王海林

(廣州商學(xué)院信息技術(shù)與工程學(xué)院，廣東廣州 510555)

1.背景概述

1.1 機加工

機加工是機械加工的簡稱，機加工工廠一般是為機械裝備和機械產(chǎn)品提供外協(xié)零件生產(chǎn)的企業(yè)。在制造業(yè)中是一個傳統(tǒng)和基礎(chǔ)的行業(yè)，覆蓋不同的產(chǎn)業(yè)和細分領(lǐng)域。

1.2 機加工工廠管理難點

機加工產(chǎn)品生產(chǎn)主要分為離散式生產(chǎn)和流程式生產(chǎn)。產(chǎn)品的工藝多樣復(fù)雜，生產(chǎn)配置繁瑣，在制品和成品種類繁多，產(chǎn)品工藝生成和管理工作量大。

生產(chǎn)人員管理難度大。由于產(chǎn)品品類多樣，工藝工序復(fù)雜，人員的產(chǎn)能量化的難度大。傳統(tǒng)的機加工人員都是實行月薪制度，工資結(jié)構(gòu)單一，人員的積極性不能充分調(diào)度和激發(fā)，整體產(chǎn)能的發(fā)揮空間局限，企業(yè)不能發(fā)揮最大的產(chǎn)能。

生產(chǎn)現(xiàn)場管理難度大。在產(chǎn)信息和狀態(tài)監(jiān)測及信息反饋實時性較差，調(diào)動和產(chǎn)能預(yù)估能力不高。生產(chǎn)信息收集和溝通消耗大量的時間成本和人力成本。

生產(chǎn)成本管理難度大。由于工藝管理和人員管理難度大導(dǎo)致的生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法真實反映企業(yè)的料、工、費的情況，成本管理都是依靠經(jīng)驗實施，不客觀與科學(xué)。

經(jīng)營數(shù)據(jù)分析難度大。由于生產(chǎn)過程復(fù)雜，管理數(shù)據(jù)采集工作量大，企業(yè)獲取數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)只能依賴消耗大量的人力成本才能實現(xiàn)，造成管理成本的增加。

2.設(shè)計思路

本文描述的信息化建設(shè)是基于通用的機加工生產(chǎn)流程，圍繞行業(yè)痛點進行設(shè)計的。利用信息化手段對生產(chǎn)管理流程進行改進，提高車間工人的工作積極性，用他們方便且熟悉的方式進行管理，讓他們在工作中找到成就感。另一方面，系統(tǒng)在UI操作的設(shè)計上基于方便，簡潔的思路。面向車間工人的界面盡量以按鈕點擊為主，提供的功能要減少或者盡量不要大量的輸入操作，車間工人也可以通過手機端進行個人工作情況的查詢；面向車間管理者的功能操作，盡量采用PC端和手機端兩種方式，PC端可以輸入大量的文字、數(shù)據(jù)和圖片信息，手機端可以查看一些生產(chǎn)相關(guān)的統(tǒng)計信息；面向工廠管理者的功能操作全部在手機端實現(xiàn)，方便隨時隨地查看工廠的車間生產(chǎn)情況。

3.系統(tǒng)功能規(guī)劃

本文系統(tǒng)設(shè)計的一個亮點是在生產(chǎn)流程中設(shè)計了一個工藝報價環(huán)節(jié)，以內(nèi)部競爭接工單[1]的形式，讓操作人員的有效工作量和實際的收入進行有效匹配，形成一定的內(nèi)部競爭，以此提高工人的工作積極性，并將加工的每道工序均進行標準化，將成本進行量化，并按照工藝卡[2]進行內(nèi)部報價和核算，讓管理者能夠準確的把握生產(chǎn)成本。本文信息化系統(tǒng)功能規(guī)劃分成PC端、手機微信小程序端，以及平板App端，以下對每部分的規(guī)劃進行介紹。

3.1 PC端系統(tǒng)功能規(guī)劃

PC端系統(tǒng)的使用角色是：訂單管理員、生產(chǎn)管理員、財務(wù)管理員、系統(tǒng)管理員。其中的功能按照角色權(quán)限劃分6個子系統(tǒng)：訂單管理子系統(tǒng)、工藝管理子系統(tǒng)、工單管理子系統(tǒng)、財務(wù)管理子系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。

（1）訂單管理子系統(tǒng)由訂單管理員使用，其作用是用于對訂單的過程跟蹤，其中功能包括：

訂單與合同管理：用于訂單和合同電子版的基本數(shù)據(jù)管理。

訂單分解：將訂單分解成多個產(chǎn)品生產(chǎn)需求，是后續(xù)工藝流程管理和工單管理的前提。

訂單狀態(tài)查詢：訂單中各個產(chǎn)品的生產(chǎn)進度查詢，可以通過圖表展示也可以通過表單展示，訂單狀態(tài)綜合了各個相關(guān)工藝及內(nèi)含的工序加工進度，及時反饋訂單目前的生產(chǎn)狀態(tài)，提供如總訂單的狀態(tài)、每一個拆分的訂單狀態(tài)等。

訂單進度統(tǒng)計：所有在制/待制訂單的進度查詢和計劃安排，也可以統(tǒng)計歷史訂單是否按計劃完成的情況，另外，提供不同訂單間生產(chǎn)狀況比對，從計劃時間、生產(chǎn)實際時間及產(chǎn)品的廢品率等作出生產(chǎn)分析。

（2）工藝管理子系統(tǒng)和工單管理子系統(tǒng)由生產(chǎn)管理員使用，其中工藝管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)工藝分解和工藝報價單的管理[3]，其主要功能包括：

工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護：根據(jù)機加工現(xiàn)成的規(guī)則及對過往經(jīng)驗的積累，對成熟工藝進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護，包括工藝使用到的毛呸、設(shè)備、裝備、常規(guī)的工序及對應(yīng)的價格和攤分方式；同時，基于上述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成一些常用的工藝卡信息。

工藝規(guī)程編制：根據(jù)待加工零件的現(xiàn)實情況，結(jié)合系統(tǒng)積累的工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對零件加工工藝規(guī)程進行編制操作，編制操作盡量采用簡單且易于操作的模式進行；工序涉及到的圖紙，系統(tǒng)提供圖片上傳的方式進行數(shù)據(jù)錄入。

工藝報價管理：結(jié)合工藝的材料成本、每道工序的人工成本或委外加工的成本、其他生產(chǎn)和管理的攤分成本，由系統(tǒng)根據(jù)給定公式計算出工藝的成本價格。

工藝設(shè)計的流程審批管理：工藝規(guī)程編制完畢，結(jié)合對應(yīng)的工藝報價，工藝整體設(shè)計方案通過審批流程進行審批，審批通過后該工藝設(shè)計方案方可用于生產(chǎn)。

其中工單管理子系統(tǒng)主要是用于生產(chǎn)過程中的管理和跟蹤，其主要功能包括：

派單管理：根據(jù)工藝卡內(nèi)各工序的具體要求，將工序派發(fā)給對應(yīng)的生產(chǎn)人員進行生產(chǎn)并形成工單，生產(chǎn)人員在拿到工單后方可開始生產(chǎn)，生產(chǎn)完畢后要結(jié)束該工單。

工單進度管理：系統(tǒng)給出工單當(dāng)前的完成情況、當(dāng)前的生產(chǎn)人員狀況信息，綜合展示工單的進度情況，對異常情況進行告警。

質(zhì)量管理：是指系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)情況，并結(jié)合質(zhì)量檢驗的情況，統(tǒng)計出工單的生產(chǎn)質(zhì)量狀況，并通過數(shù)據(jù)和圖形的方式展示各工單的質(zhì)量情況。

人員生產(chǎn)負荷分析：根據(jù)工單的實時數(shù)據(jù)，分析出生產(chǎn)人員當(dāng)前的生產(chǎn)負荷情況，數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)生產(chǎn)計劃的調(diào)整和往后的計劃制定。

（3）財務(wù)管理員使用財務(wù)管理子系統(tǒng)，主要功能包括：

生產(chǎn)成本統(tǒng)計分析：根據(jù)生產(chǎn)的實時數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)成本各組成進行數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計，并根據(jù)訂單實際報價數(shù)據(jù)，分析訂單的盈虧狀況。

個人績效統(tǒng)計分析：通過對工單數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，得出個人的生產(chǎn)績效，該數(shù)據(jù)可作為激勵員工積極性的總要依據(jù)。

（4）系統(tǒng)管理員使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，包括：客戶列表、客戶詳情、客戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護；在編生產(chǎn)人員列表、詳情和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護；委外單位列表、詳情和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護；生產(chǎn)材料的種類、當(dāng)前報價、歷史報價、供應(yīng)商信息及其他相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護；需要攤分到訂單成本內(nèi)的其他生產(chǎn)和管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護；報價審批流程、工藝流程審批流程、工單完工審批流程等流程的編制；用戶列表管理以及其微信用戶綁定；權(quán)限管理、設(shè)備管理等功能。

3.2 微信端功能規(guī)劃

使用微信小程序的方式實現(xiàn)所有功能，其中公共功能是所有角色都能看到的功能，主要規(guī)劃一些個人基本信息的維護以及消息通知的查看。

生產(chǎn)人員在微信端可以查看個人績效，系統(tǒng)按不同維度用圖形報表展示個人在指定時間范圍內(nèi)的工作情況、收入情況，獎罰情況等；可以進行工單的接收和報單，其中展示當(dāng)前工單接收情況，并在工序完成后發(fā)起報單，推進工單流向下一步或結(jié)束工單；也可以進行工藝卡的查詢，其中提供當(dāng)前工藝卡內(nèi)各工序卡內(nèi)容及相關(guān)圖紙信息。

生產(chǎn)管理人員在微信端進行訂單查詢，查看訂單的基本信息、訂單進度、訂單報價、審批流程；查看工藝卡詳情、工序卡詳情、審批流程；進行工單狀態(tài)查詢、工單進度查詢；也可以進行工單派單、催單；以及查看工單生產(chǎn)質(zhì)量的統(tǒng)計圖表。

工廠管理人員在微信小程序端能夠查詢訂單基本信息、訂單進度、訂單報價、以及訂單的審批流程；可以查看各類生產(chǎn)成本統(tǒng)計分析報表；查看內(nèi)部員工績效統(tǒng)計分析報表展示，以及查看外單位（供應(yīng)商、委外加工方）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析報表等。

3.3 平板端App功能規(guī)劃

主要給生產(chǎn)人員在車間生產(chǎn)工位上使用，通過廠內(nèi)WiFi連接到系統(tǒng)服務(wù)器，用于安卓平板定制開發(fā)，放置在員工機床旁邊，登陸用戶可以查看自己的工單，查詢工藝圖紙和工藝卡，可以提交完工申請單。其中提供的功能主要是查詢工單進度狀態(tài)、關(guān)聯(lián)的工藝和工序的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)實現(xiàn)一鍵完工報單報單操作。

4.技術(shù)路線規(guī)劃

因為系統(tǒng)要求在工廠內(nèi)部以及工廠外部都能訪問，因此在系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用云服務(wù)器部署應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)，對于單一工廠可以將應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)部署在同一臺云服務(wù)器上，如果將系統(tǒng)以SaaS的方式提供給多工廠使用的話，可以將應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)進行分布式部署，以增加系統(tǒng)的并發(fā)能力。

系統(tǒng)部署在云端可以節(jié)省工廠IT采購和維護成本，在車間每個工位上固定一臺平板電腦，其中安裝App可以通過廠內(nèi)的WiFi系統(tǒng)連接到云服務(wù)器，加工的每道工序都能通過平板記錄工位的當(dāng)前操作人員信息，以及工單完成情況，這些信息存入服務(wù)器，工廠管理人員可以通過生產(chǎn)管理辦公室的PC或者微信小程序?qū)崟r統(tǒng)計工單信息，了解生產(chǎn)的整體情況。

云端的應(yīng)用服務(wù)器采用開源的Linux操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫也采用開源的PostgreSQL數(shù)據(jù)庫，開發(fā)框架上采用基于基于java語言的spring boot的微服務(wù)框架，方便功能模塊的擴展與維護。在PC端采用Web瀏覽器的方式展現(xiàn)功能，Web前端技術(shù)上采用當(dāng)前比較流行的Vue.js框架，微信小程序采用H5頁面實現(xiàn)。

在流程審批功能實現(xiàn)上采用引入工作流引擎的方式，便于應(yīng)對在系統(tǒng)使用過程中出現(xiàn)工廠管理流程的增加以及調(diào)整的情況。

5.系統(tǒng)實施規(guī)劃

為了保證系統(tǒng)的順利推進，并在實施的過程中逐步積累經(jīng)驗，優(yōu)化流程和調(diào)整功能設(shè)計，本文系統(tǒng)總體上采用增量式開發(fā)模型，按照小步快跑的原則，分成3個主要增量，其中最前面的增量是后續(xù)增量的基礎(chǔ)。

第一增量主要實現(xiàn)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和核心的業(yè)務(wù)功能，最先交付使用，以便讓核心功能得到更多的使用驗證；

第二增量主要實現(xiàn)財務(wù)統(tǒng)計和車間工位上的平板端功能模塊；

第三增量主要實現(xiàn)微信端和流程審批以及數(shù)據(jù)分析報告等功能。

6.結(jié)語

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的大潮下，傳統(tǒng)的機加工行業(yè)，尤其是非標產(chǎn)品生產(chǎn)車間的管理出現(xiàn)了嚴重落后的狀態(tài)，更加需要通過循序漸進的方式探索出結(jié)合當(dāng)今信息化技術(shù)的有效管理模式，以提高工廠的管理水平，提升工廠的盈利能力。