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)

?

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面臨的新常態嚴峻挑戰，探討了基于JIT管理模式的生產制造執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，基于新常態對零部件制造業的需求分析，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的離散制造執行系統。系統測試與初步應用效果表明：設計是成功的，可為離散制造業適應新常態提供參考。

零部件制造；準時制生產方式；制造執行系統

隨著改革開放向縱深發展，零部件制造業面臨新常態下的市場嚴峻競爭與制造成本過高兩重壓力挑戰。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提出了很高的“縮短開發周期，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向集約化、精細化管理方向發展。目前，由于信息化管理手段落后，零部件制造業普遍存在以下問題：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行狀態難以進行跟蹤監控，生產過程基本上屬于無法知曉的盲區；生產過程質量管理沒有記錄，更難以實現對產品返修、報廢等的后續追蹤；供應商交付計劃執行率低；企業內運輸周轉時間長、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，就可消除企業在生產過程中各種弊端造成的浪費，大幅度降低企業運營成本，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化業務流程，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運信息等實現雙向數據交換，由MES執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，也是一種融合創新的新業態實踐。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環境，從而使人的主觀能動性、智慧與創造性等得到最大限度地發揮，使零部件生產制造煥發出新的活力，以應對市場嚴峻競爭與制造成本過高面臨的挑戰。基于JIT管理模式的技術支撐，有利于零部件生產制造業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車間執行層的生產信息化管理系統.即制造企業生產過程執行管理系統。該系統為企業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、開發效率高、技術易學易用等優點，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，可快速敏捷地開發構建各種類型基于標準、高性能和穩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部署和執行分布式應用。其中：CLR是公共語言運行庫(commonlanguageruntime)，是.NetFramework的核心運行庫的執行環境；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企業服務器等3部分組成，其間的相互配合為按照用戶需求創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，然后針對各類業務流程進行相關數據調用、篩選、統計等，最后再對指定業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離散MES的特殊性，數據庫采用圖2的架構，其底層規劃和上層規劃各自分別設計。其中：底層規劃中包含I/O、內存以及CPU選擇設計；上層規劃中包括表、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，在設計中將業務數據和基礎數據分開，分別形成業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包括運行、完工、完成、暫停和關閉5種狀態，其中：運行表示處于生產狀態；完工表示生產已做完工綁定；完成表示系統根據規則判斷是否入庫，并自動關閉；暫停表示該訂單指令暫不生產，但是后續還會開啟繼續生產，在暫停后限制物流再發料，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料和標識卡再次打印，并限制入庫與退料。

2) 車間制造執行

該模塊執行以下任務：

指令單打印：指令單由計劃員下發到生產班組，直接由生產班組的管理區長打印。

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。

標識卡打印：零部件行業的標識卡通常有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：用于流水線作業的完工工序件的數量采集。采集需限定規則，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(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+”與制造業相融合，對提升零部件制造業升級有重要作用。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：盡管在業務流程標準化管理方面還有待進一步優化，但MES系統設計是成功的，可為零部件離散制造業更好地適應新常態嚴峻挑戰提供參考。

[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MES系統設計與實現[J].中國制造業信息化，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]飛思科技研發中心.精通.Net核心技術-原理與架構[M].北京：電子工業出版社,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.