基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的排產(chǎn)模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

崔晨星 顧 亮

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機〈集團〉有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

0 引言

21世紀的企業(yè)面臨日益激烈的市場競爭，要想贏得市場、贏得用戶就必須通過實施ERP 來加強企業(yè)管理。ERP 軟件主要是針對資源計劃，它處理的是昨天以前發(fā)生的事情，亦可預(yù)計并處理明天將要發(fā)生的事件，但對今天正在發(fā)生的事件留下了不規(guī)范的缺口。制造執(zhí)行體統(tǒng)恰好能填補這一空白，在考察MES 系統(tǒng)本身的同時，還要考慮新的計劃層系統(tǒng)是否需要改進原有的MES 系統(tǒng)，原有系統(tǒng)是否能夠滿足新系統(tǒng)建設(shè)的需求。本文要介紹的就是某廠在現(xiàn)有MES 系統(tǒng)中添加排產(chǎn)這一模塊，使得現(xiàn)場的實際情況能夠的反映到系統(tǒng)中，為管理人員提供及時、準確的數(shù)據(jù)服務(wù)生產(chǎn)。

1 架構(gòu)體系和關(guān)鍵技術(shù)

Struts 框架是典型基于MVC（模型-視圖-控制）模式的集成架構(gòu)，它提供了一個控制器controller servlet 來處理導(dǎo)航流和一些特殊類來幫助數(shù)據(jù)存取。隨框架也提供了一個充實的標簽庫，以使Struts 易于和JSP 集成使用。實踐證明，Struts 能提升正確設(shè)計的Web 應(yīng)用的大部分性能。從一個框架性能的角度分析，Struts 作為框架優(yōu)點如下：

（1）Struts 不僅是線程安全(thread-safe)，而且是線程依賴(threaddependent)的。

（2）Struts 能自動組裝用戶的請求數(shù)據(jù)為ActionForm bean。

（3）Struts 提供的html、bean 和logic 標簽庫符合大部分JSP 標記的需要，它們減少了編寫額外標簽的需求。

（4）Struts 是開放架構(gòu)，允許開發(fā)人員擴展。

（5）Struts 是輕量且開源的，而且具有完整的說明文檔。

除了上述的優(yōu)點外，Struts 還具有支持國際化且高質(zhì)量的產(chǎn)品維持，并具有經(jīng)典設(shè)計模式的框架設(shè)計，高擴展性及強大的產(chǎn)品支持與供應(yīng)等。這些都決定了Struts 相對于其他框架來說是一個很理想的框架。

2 排產(chǎn)模塊需求分析

排產(chǎn)計劃就是為了減少生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定性，但是并不是杜絕，因為在生產(chǎn)過程中受很多不確定因素影響。人、機、料、法、環(huán)這五個方面是需要現(xiàn)場班組長注意的，也是工業(yè)制造企業(yè)管理中所講的五要素。

人是生產(chǎn)管理中最大的難點，也是目前所有管理理論中討論的重點。如何提高生產(chǎn)效率，首先從現(xiàn)有人員中去發(fā)掘，盡可能發(fā)揮他們的特點；機就是生產(chǎn)中所使用的設(shè)備、工具等輔助生產(chǎn)用具。生產(chǎn)中，設(shè)備是否正常運行，工具的好壞是影響生產(chǎn)進度、產(chǎn)品質(zhì)量的又一要素；料指物料，半成品、配件、原料等產(chǎn)品用料，通常有幾種幾十種配件或部件是幾個部門同時運作。當某一部件未完成時，整個產(chǎn)品不能組裝，造成裝配工序停工待料；法指法則，是指生產(chǎn)過程中所需遵循的規(guī)章制度，包括工藝指導(dǎo)書，標準工序指引，生產(chǎn)圖紙，生產(chǎn)計劃表，產(chǎn)品作業(yè)標準，檢驗標準，操作規(guī)程等；環(huán)指環(huán)境，環(huán)境也會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。排產(chǎn)的完善對于生產(chǎn)部門可以更加合理有效的安排生產(chǎn)，對于管理部門可以更加清楚生產(chǎn)上的瓶頸。綜上，生產(chǎn)部門和管理部門對于排產(chǎn)模塊的需求越來越強烈。

3 排產(chǎn)模塊設(shè)計與實現(xiàn)

針對MES 推進的計劃和實際需求，分以下八個部分介紹了排產(chǎn)模塊的功能和流程，最終實現(xiàn)MES 中排產(chǎn)功能，尤其針對排產(chǎn)中優(yōu)先級問題給出了解決方案。

3.1 標準生產(chǎn)周期管理

標準生產(chǎn)周期是生產(chǎn)計劃排程中的重要指標，本功能用于計算并維護零件的標準生產(chǎn)周期。流程描述：

1）標準生產(chǎn)周期編制，填寫申請投料提前期、申請標準生產(chǎn)周期、申請平均批量后，進行提交。

2）標準生產(chǎn)周期審批，確認已填寫的申請投料提前期、申請標準生產(chǎn)周期、申請平均批量后，進行批復(fù)或退回。

3）標準生產(chǎn)周期查詢，查看零件的標準生產(chǎn)周期。

3.2 標準班產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

標準班產(chǎn)是生產(chǎn)計劃排程中的重要指標，本功能用于計算并維護零件的標準班產(chǎn)，流程描述：

1）標準班產(chǎn)編制，填寫合并工序、申請修改準備時間、申請修改加工時間（普通設(shè)備），申請修改標準班產(chǎn)（普通設(shè)備），申請修改加工時間（數(shù)控設(shè)備），申請修改標準班產(chǎn)（數(shù)控設(shè)備），進行提交。

2）標準班產(chǎn)審批，確認已填寫的合并工序、申請修改準備時間、申請修改加工時間（普通設(shè)備），申請修改標準班產(chǎn)（普通設(shè)備），申請修改加工時間（數(shù)控設(shè)備），申請修改標準班產(chǎn)（數(shù)控設(shè)備），進行批復(fù)或退回。

3）標準班產(chǎn)查詢，查看零件的標準班產(chǎn)（工序級）。

3.3 工序與人員維護對應(yīng)關(guān)系

“人既是設(shè)備”概念，泛指“不需要使用設(shè)備干活的人”。這類人大部分是鉗工，在生產(chǎn)過程中這類人作為瓶頸資源影響生產(chǎn)的情況同樣比較明顯。所以如果單純的按照設(shè)備負荷率為核心排產(chǎn)的話，會忽略掉“人員”這種瓶頸。為了適應(yīng)這種特例，而又不推翻預(yù)先制定的排產(chǎn)規(guī)則，折中的辦法是將這一類人員當做設(shè)備。

3.4 工人加工能力定義

工人加工能力是生產(chǎn)計劃排程中的重要指標，本功能用于維護制造單元下人員的加工能力系數(shù)，流程描述如下，根據(jù)工人不同的加工能力，手工維護制造單元下人員的加工能力系數(shù)，以此作為后續(xù)排程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。

3.5 關(guān)鍵過程加工人員維護

關(guān)鍵過程加工人員維護模塊是為了給關(guān)重工序添加三定人員操作者所使用，本模塊僅限關(guān)重工序可以添加操作者，流程描述：

1）首先在工藝路線維護模塊定義某些工序為關(guān)重工序。

2）本模塊內(nèi)僅顯示工藝路線上定義為關(guān)重工序的工序信息，并可以有客戶人為選擇該工序?qū)?yīng)的加工者，并對加工者進行排序。

3.6 排產(chǎn)優(yōu)先級順序定義

排產(chǎn)優(yōu)先級是確定當多條任務(wù)在同一時間需要同一生產(chǎn)資源時判斷由哪條任務(wù)率先通過該資源的理論依據(jù)，優(yōu)先級順序可由用戶根據(jù)現(xiàn)場需要進行指定。本優(yōu)先級順序指定只對編寫人所在分廠生效，不干涉其他分廠優(yōu)先級順序。

3.7 生產(chǎn)任務(wù)匯總

分廠生產(chǎn)任務(wù)是公司平衡各生產(chǎn)廠生產(chǎn)進度的結(jié)果，也是生產(chǎn)過程中的指導(dǎo)性指標，只有各分廠按照生產(chǎn)任務(wù)保質(zhì)保量完成才能保證公司合同的順利完成。

對于分廠而言生產(chǎn)任務(wù)按照來源不同可以細分為三類任務(wù)分別為，ERP 系統(tǒng)通過MRP 算法計算出的生產(chǎn)任務(wù)、生產(chǎn)指揮部計劃員手動下達的生產(chǎn)任務(wù)、其他分廠周轉(zhuǎn)到本廠的單工序任務(wù)。

3.8 規(guī)則排產(chǎn)計算

規(guī)則排產(chǎn)是MES 系統(tǒng)中的高級功能，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準確性直接影響最后排產(chǎn)結(jié)果。由于本次排產(chǎn)所要排的任務(wù)基礎(chǔ)為所有未關(guān)閉任務(wù)，并且排產(chǎn)期段為整個任務(wù)期間，由人為指定可能會造成現(xiàn)場生產(chǎn)延誤的設(shè)備并不準確，因為光靠經(jīng)驗去權(quán)衡很有可能造成一段時候后的其他設(shè)備待加工零件擠壓，使現(xiàn)場零件流轉(zhuǎn)停滯，所以本次排產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)原則未先分析各生產(chǎn)資源的預(yù)計占用率，然后按照生產(chǎn)資源的預(yù)計占用量由高到低的順序，依次對每個生產(chǎn)資源進行待加工的零件的選取并排序。

經(jīng)過項目組與生產(chǎn)指揮部的多次共同討論，將影響現(xiàn)場生產(chǎn)的部分重要客觀條件制定為排產(chǎn)的優(yōu)先級，具體如下：廠際周轉(zhuǎn)任務(wù)，人為指定任務(wù)，剩余周期不足的任務(wù)，成品連臺最低。排產(chǎn)優(yōu)先級在使用相同設(shè)備的兩個工序計劃開始時間相同時使用，每個規(guī)則進行判斷后以4 位字符型進行表示，按照的任務(wù)優(yōu)先級先后順序拼成24 位優(yōu)先級字符串，進行確定優(yōu)先加工零件。

4 測試結(jié)果

測試環(huán)境：Windows XP專業(yè)版32位SP3，CPU為i5-2500 3.30GHz，內(nèi)存4G。

經(jīng)過上述幾次測試得出結(jié)論：按照排產(chǎn)要求，在生產(chǎn)任務(wù)周期較短（一周內(nèi)），工序數(shù)量、對應(yīng)關(guān)系較少（具體閥值未知）的情況下，可以滿足一個生產(chǎn)廠在同一時間內(nèi)獨立排產(chǎn)的需求，其運算時間要由需排程日期長短、數(shù)據(jù)量大小、服務(wù)器性能來決定。

5 展望

制造執(zhí)行系統(tǒng)提供了周期盤點次數(shù)、生產(chǎn)能力、材料消耗、勞動力和生產(chǎn)線運行性能、在制品存放位置狀態(tài)和實際訂單執(zhí)行等涉及生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)，彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造過程信息集成的紐帶。深刻理解MES 這一先進的管理思想，把握好它的發(fā)展趨勢，對于如何在企業(yè)正確推廣MES 應(yīng)用具有重要的理論和應(yīng)用價值。

［1］唐有國，湛洪波.JSP 網(wǎng)站開發(fā)詳解[M].電子工業(yè)出版社，2008：326-351.

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［4］王國華.A 發(fā)動機公司裝配線及物流系統(tǒng)改進[D].南京理工大學(xué)，2008.