面向智能制造環(huán)境的電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

摘要：為了提高智能制造環(huán)境下電機(jī)企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，基于電機(jī)制造工藝和企業(yè)管理現(xiàn)狀分析，文章進(jìn)行了電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。在系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，文章基于模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)；基于系統(tǒng)集成管理流程設(shè)計(jì)，采用PowerDesinger軟件構(gòu)建了系統(tǒng)物理數(shù)據(jù)模型；設(shè)計(jì)了系統(tǒng)總體B/S架構(gòu)，采用JSP技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)。經(jīng)過部分電機(jī)企業(yè)的應(yīng)用推廣，所提方案有效提高了電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理的智能化水平，為相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及開發(fā)提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電機(jī)企業(yè)；智能制造；生產(chǎn)管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

近年來，由于制造業(yè)發(fā)展的自身需求以及科技革命的外部推動，在船舶、高鐵、電機(jī)、國防建設(shè)等行業(yè)中，智能制造技術(shù)得到了快速發(fā)展［1-3］。電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著核心角色，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品、煤炭、初級金屬、造紙等行業(yè)中。對電機(jī)企業(yè)而言，隨著電機(jī)制造技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理要求的不斷提高，智能制造將成為未來電機(jī)生產(chǎn)制造的主流模式［4-5］。有必要通過建立一個(gè)數(shù)字化、信息化、智能化的［6-7］生產(chǎn)管理系統(tǒng)來幫助電機(jī)企業(yè)推進(jìn)智能化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效化與精細(xì)化的生產(chǎn)管理，提高電機(jī)企業(yè)的核心競爭力。

1電機(jī)制造工藝分析

電機(jī)制造作為典型的離散型制造模式，包含機(jī)械加工、電加工、沖壓及組裝等一系列工藝過程。以某永磁電機(jī)企業(yè)為例，其典型制造工藝流程如圖1所示。電機(jī)制造過程中具備原材料類型眾多、制造工藝復(fù)雜和多品種小批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，生產(chǎn)管理的智能化水平在極大程度上影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。目前，我國電機(jī)行業(yè)大多處在傳統(tǒng)制造與先進(jìn)制造并存的階段，仍屬于勞動密集型加工模式［8］。隨著中國制造2025年制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的快速推進(jìn)，電機(jī)行業(yè)正朝著高效節(jié)能、自動化、智能化、定制化等方向發(fā)展。在智能制造時(shí)代，生產(chǎn)管理須要不斷升級，以適應(yīng)新的發(fā)展趨勢，提升企業(yè)的競爭力。

2電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國規(guī)模以上電機(jī)企業(yè)多達(dá)2800余家，其中90%以上屬于民營企業(yè)。但國內(nèi)電機(jī)行業(yè)仍存在明顯的結(jié)構(gòu)性失衡現(xiàn)象，中低端市場供給過剩，高端供給不足，大部分企業(yè)生產(chǎn)自動化和智能化的總體水平不高［9-11］。通過對多家電機(jī)企業(yè)的調(diào)查和分析，智能生產(chǎn)管理存在如下問題。

2.1裝備數(shù)字化、智能化水平不高

許多企業(yè)設(shè)備老化嚴(yán)重，難以進(jìn)行智能化改造；同時(shí)，由于設(shè)備之間操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議接口的差異性，導(dǎo)致設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率低，機(jī)器間互聯(lián)互通比較困難。

2.2工藝數(shù)據(jù)采集不足

生產(chǎn)工序進(jìn)度、質(zhì)量狀況、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、物料配送情況等信息不能及時(shí)反饋，生產(chǎn)透明性和實(shí)時(shí)性差，導(dǎo)致管理者不能科學(xué)有效地調(diào)度生產(chǎn)資源。

2.3產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，交貨期無法保證

對生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)信息收集不夠及時(shí)準(zhǔn)確，導(dǎo)致管理者無法及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，產(chǎn)品質(zhì)量一致性差。

2.4設(shè)備故障停機(jī)率高

設(shè)備維修一般按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，事后維修和定期維修的居多；設(shè)備狀態(tài)缺乏有效的監(jiān)測手段和保養(yǎng)計(jì)劃，企業(yè)維修能力薄弱，導(dǎo)致設(shè)備維修周期較長，維護(hù)成本較高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

3電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)針對電機(jī)企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃制定、生產(chǎn)過程跟蹤、生產(chǎn)異常情況處理3個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行優(yōu)化處理。系統(tǒng)可以輔助管理者進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃制定、執(zhí)行、跟蹤和動態(tài)調(diào)整，進(jìn)行生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、工藝數(shù)據(jù)收集、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行生產(chǎn)全過程異常分析、預(yù)防、響應(yīng)和處理。系統(tǒng)可以有效協(xié)調(diào)、監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)活動，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量，提高市場需求響應(yīng)的敏捷靈活性。

3.2電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于模塊化設(shè)計(jì)方法，電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如下。

3.2.1基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理主要包含產(chǎn)品信息、原材料信息、人員信息、供應(yīng)商信息、客戶信息、區(qū)域信息、設(shè)備信息等功能，便于管理者了解生產(chǎn)資源的各種信息，幫助管理者制定合理的生產(chǎn)計(jì)劃并做出正確的決策。

3.2.2生產(chǎn)計(jì)劃管理

生產(chǎn)計(jì)劃管理主要包含生產(chǎn)目標(biāo)確定、生產(chǎn)資源安排、生產(chǎn)計(jì)劃制定、計(jì)劃執(zhí)行情況跟蹤、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整、生產(chǎn)調(diào)度等功能，便于管理者下達(dá)新的生產(chǎn)計(jì)劃，幫助生產(chǎn)者明確生產(chǎn)任務(wù)。

3.2.3生產(chǎn)過程管理

生產(chǎn)過程管理主要包含生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、生產(chǎn)異常采集、生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控等功能，保證生產(chǎn)過程按照計(jì)劃穩(wěn)步進(jìn)行。

3.2.4物料管理控制

物料管理控制主要包含物料需求預(yù)測、物料采購、物料庫存管理、物料配送、物料退貨等功能，在保證原材料充足的情況下盡可能減少安全庫存。

3.2.5生產(chǎn)異常管理

生產(chǎn)異常管理主要包含設(shè)備異常、原料異常、工藝異常、品質(zhì)異常、安全異常等管理和處理功能，輔助管理者對異常情況進(jìn)行分析、預(yù)防、響應(yīng)和處理。

3.2.6系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包含用戶賬號、用戶權(quán)限、部門設(shè)置、崗位設(shè)置、數(shù)據(jù)備份以及系統(tǒng)更新等功能，便于管理者對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和維護(hù)。

3.3電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理集成流程設(shè)計(jì)

對電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成流程的設(shè)計(jì)而言，宏觀層面主要考慮產(chǎn)品銷售、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)運(yùn)行、物料調(diào)度及生產(chǎn)異常處理等各個(gè)環(huán)節(jié)的有效銜接；微觀層面主要考慮各個(gè)制造單元的工藝有效銜接和資源有效調(diào)度。以宏觀層面產(chǎn)供銷和微觀層面工藝協(xié)同為主線構(gòu)建的電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理集成流程如圖2所示。

3.4電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫建模主要工具有PowerDesinger、Erwin等。PowerDesigner是Sybase公司研發(fā)的企業(yè)建模和設(shè)計(jì)解決方案，采用模型驅(qū)動方法，將業(yè)務(wù)與IT結(jié)合起來，可以幫助部署有效的企業(yè)體系架構(gòu)。本文采用PowerDesigner軟件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)代表性模塊物理數(shù)據(jù)模型，如圖3所示。

3.5電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和管理復(fù)雜程度的日益提高，系統(tǒng)架構(gòu)模式的設(shè)計(jì)對網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的性能影響愈來愈大。目前，信息系統(tǒng)架構(gòu)模式主要有單用戶體系結(jié)構(gòu)、C/S體系結(jié)構(gòu)、B/S體系結(jié)構(gòu)和P2P體系結(jié)構(gòu)等，其中B/S體系結(jié)構(gòu)具有部署和維護(hù)方便、易于擴(kuò)展、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開放、支持分布式處理和安全性高等突出優(yōu)點(diǎn)。集成展現(xiàn)層、通信層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層4個(gè)層次的電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)總體B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

4電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用

基于系統(tǒng)的跨平臺、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、可移植性和安全性等需要，本文以Tomcat作為Web服務(wù)器，Access作為后臺數(shù)據(jù)庫，Myeclipse作為開發(fā)工具，搭建了J2EE平臺并采用JSP技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。

系統(tǒng)開發(fā)完成后，經(jīng)過部分電機(jī)制造企業(yè)的應(yīng)用推廣，提高了企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化和智能化水平。系統(tǒng)將電機(jī)企業(yè)訂單、采購、生產(chǎn)、銷售、庫存、財(cái)務(wù)等信息進(jìn)行集成管理和共享，有效提高了電機(jī)企業(yè)的智能化生產(chǎn)管理水平。

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（編輯王雪芬編輯）

Design and development of product production management system for motor enterprises"under intelligent manufacturing environment

WANG" Yi， YU" Jianguo*

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Jiangxi University of Science and Technology， Ganzhou"341000， China）

Abstract： Based on the current status of motor manufacturing process and enterprise management， the importance of the design and development of the production management system for motor enterprises is pointed out for enhancing production management level under intelligent manufacturing environment. On the basis of system objective design， the system function modules is designed based on modular design method. The system physical data model is designed by PowerDesigner Software based on system integrated management process. The overall B/S architecture of the system is designed， the system is developed by JSP technology. The level of intelligent production management is improved effectively by the practical application in motor enterprises. The reference is provided for the design and the development of product production management system in some related enterprises.

Key words： motor enterprises; intelligent manufacturing; production management system