一個隨鉆儀器制造執行系統

張子銀，王傳偉

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413)

制造執行系統(Manufacturing Execution System，MES)即制造企業生產過程執行管理系統，是美國AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在20世紀90年代初提出的，旨在加強物資需求計劃（Ma?terial Requirement Planning，MRP）的執行功能，把MRP同車間作業現場控制通過執行系統聯系起來[1]。制造執行系統的管理目標是實現管控一體化，提高企業制造執行能力，是實現智能工廠的關鍵管理環節。

隨鉆儀器加工制造是一個復雜的生產過程，從電子元器件的分批次提取、電路板焊接、質檢、調試、注膠到插件裝配及殼體總裝聯調等各環節，必須有一套完整可靠的管理體系來監控實施。當前的生產管理主要存在以下幾個方面問題：

（1）在生產過程中使用的原材料及工具種類繁多，傳統管理方式很難精確了解庫存，給物資需求計劃的準確申報造成一定困難，不利于精確控制成本；

（2）生產過程環節眾多，人工管理很難及時跟蹤和協調每一串儀器的加工或維修進度；

（3）技術文檔、操作規程以及故障維修的解決方法都是分散電子存儲，不利于經驗分享和故障分析以及實施保密控制；

（4）多年運行積累了大量的紙質資料和電子文檔，人工管理無法實現對歷史情況做到詳細和全面的跟蹤，相關信息只能臨時收集，難以準確、迅速地為上級或其他相關管理部門提供可靠的各種統計數據。

綜上，生產單位迫切需要一套符合儀器加工制造及維修服務管理的軟件支撐平臺來統一數字化管理這些數據。并借助大數據管理和智能分析預測等技術將這些生產數據有效指導材料計劃、生產組織及高效維修，實現精細規范和科學高效的生產管理。

1 系統需求分析

1.1 用戶需求分析

構建一個可以監控隨鉆儀器生產運行全過程的信息管理模型。開發一套可以實際應用于隨鉆儀器生產過程管理的信息管理系統，該系統能夠跟蹤和監督隨鉆儀器生產運行各項工作進展，并可提供隨鉆儀器管理過程中相關的數據及報表的打印、統計分析等服務。

1.2 隨鉆儀器生產過程工作流程分析

工作流是一類能夠完全或者部分自動執行的經營過程，它根據一系列過程規則、文檔、信息或任務能夠在不同的執行者之間進行傳遞與執行[2]。工作流屬于計算機支持的協同工作（CSCW）的一部分。

根據隨鉆儀器制造管理實際情況，可以歸納整理出跨部門業務流程見圖1。

對隨鉆儀器生產過程業務流程歸納整理完成后，建立起各類管理在計算機網絡環境支持下的工作流模型。整個平臺以數據庫為核心，以隨鉆儀器生產信息管理工作流為驅動，實現功能與數據的高效流轉。

2 總體方案設計

2.1 總體功能設計

2.1.1 系統部署結構

基于油田企業網，以B/S（瀏覽器/服務器）結構實現生產管理過程數據可視化，形成集查詢、分析、研究于一體的隨鉆儀器管理信息數據查詢、統計、計算及分析系統。

2.1.2 系統運行環境

服務器端：Windows2003及以上，SQL Server2000及以上/Oracle9i及以上或者Linux服務器，Oracle9i及以上。

客戶端：Windows XP以上系統（IE瀏覽器6.0以上）。

2.1.3 系統功能設計

系統采用模塊化結構設計，主要包含庫存管理、計劃管理、焊接管理、質檢管理、電子調試管理等10個模塊。各功能模塊在主控模塊的調動下運行。

（1）用戶權限管理系統。對人員基本信息維護和管理，可以定義用戶、組織機構、角色、用戶組、用戶權限等信息，并可以對用戶、角色、用戶組授權，以便對每一個用戶的權限進行嚴格控制。

（2）庫房管理模塊。包含元器件出—入庫管理、電路板出—入庫管理、機械部件出—入庫管理、整根儀器出—入庫管理、報廢管理等模塊以及庫存統計及預警功能開發。對于儀器生產過程中使用的物料管理，建立專用的儀器庫房管理模塊。系統具備自動統計功能，并具備強大的查詢功能，操作人員能實時、準確地查詢庫存的各種數據，還具備安全庫存下限預警功能，及時對管理者做出預警，為科研生產材料計劃組織提供數據依據。

（3）計劃管理模塊。用于發布儀器生產運行計劃和生產過程中所需材料計劃等信息。

圖1 隨鉆儀器生產過程業務流程

（4）電路板焊接管理模塊。對每個電路板的焊接實行跟蹤管理。可實時查詢每塊電路板的焊接進度。每塊電路板唯一標識，為后續質檢過程追溯責任人提供數據支持。

（5）質檢管理模塊。對焊接、調試和裝配3個小組的質檢工作進行集中管理，可以分功能單元、分版型，詳細記錄和查詢每個電路板或每個環節質檢出的問題，對于存在問題可及時返回各小組相應責任人進行整改。同時，對質檢出的問題可進行匯總分析。

（6）電子調試管理模塊?？稍敿氂涗浐筒樵冸娮杪?、伽馬、探管、中控以及地面等小組的每一塊電路板的維修調試情況。包括調試周期、故障原因及處理方式、負責人、交付時間和接收記錄等，便于跟蹤管理和故障分析。

（7）裝配管理模塊?？梢约皶r、清晰地了解每一根儀器（發射骨架、發射連接環、接收骨架、接收連接環以及殼體）的裝配進度及交接情況以及在歷次組裝中出現的各種問題匯總。

（8）維修跟蹤管理模塊。可及時跟蹤每一串儀器的維修詳細記錄，歷次故障解決的方法等。

（9）儀器服務管理模塊。跟蹤每一根儀器在每一口井的服務情況。

（10）設備工具管理模塊。建立隨鉆儀器制造過程所需的設備工具的位置體系和分類體系，建立完備的檔案臺賬，可隨時查看在用設備工具的數量和使用記錄、維修情況及責任人等，提高設備工具的使用率，有效控制成本。

（11）知識管理模塊。對于技術文檔、操作規程以及相關質量控制體系文件等文檔，建立小型知識庫系統，實行集中管理、分類存儲和按角色的訪問權限控制。

2.2 數據庫體系建立

（1）用戶數據表。在對現有石油行業標準進行細致研究的基礎上，結合隨鉆儀器生產管理工作實際，分析現有信息管理相關記錄文檔結構，劃分常量和變量，分析整理出隨鉆儀器生產過程管理的用戶數據表，同時形成標準值數據庫（編碼庫）。

（2）數據庫編碼規范。參照行業標準《石油鉆井工程信息代碼》的命名規則和隨鉆儀器技術領域的專業術語，確定了數據庫表和視圖以及字段的命名規則。所有表和字段名稱均采用其中文名稱的漢語拼音首字母縮寫作為代碼。如遇到重碼，在代碼后加一位數字1至9來區分。

數據庫表采用“子系統名稱_模塊域_數據表實體（功能）名稱”的方式命名，如探管交接數據表命名為asz_ts_tgjjd；數據庫視圖命名在“子系統名稱”后增加字母“v”用以和數據庫的物理表進行區分，如“焊接板查詢”視圖命名為asz_v_hjbcx；字段命名使用專業術語和通用名稱，力求簡單，含義清楚，如：焊接—hj、維修—wx等。

（3）數據庫結構。隨鉆儀器管理信息數據庫結構可劃分成用戶數據表、系統表、標準值表和視圖4類。其中用戶數據表存儲用戶錄入和修改的儀器生產情況數據；系統表是建立平臺時系統生成的，負責記錄系統信息和設置、用戶和角色信息以及工作流的過程數據等；標準值表為用戶提供一些通用的常規數據標準值；視圖主要用來依據用戶數據表生成特定的數據查詢和統計結果。

3 系統功能實現

按照各個子系統的業務流程需求和數據結構，設計開發相應的管理業務頁面，實現流程管理、數據錄入、查詢、統計、報表生成及打印等功能。見圖2。

圖2 隨鉆儀器信息管理模塊功能圖

針對大慶隨鉆儀器管理中各自的工作流程，包括設計輸入、過程控制、數據分析和評審4個節點。每一節點中建立隨鉆儀器管理信息錄入界面。

4 應用情況

隨鉆儀器生產過程管理系統于2015年10月在大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院隨鉆儀器生產和維修車間正式運行。系統運行穩定，滿足生產管理需求，達到了開題預期效果。

5 結論

通過對大慶隨鉆儀器生產過程執行管理流程進行梳理，應用制造執行系統理念和工作流分析技術，創建了“隨鉆儀器生產過程管理系統”并進行了實際應用及完善。

該系統操作界面統一規范，提供智能錄入、智能查詢和預警等功能，有效提高了錄入信息準確性和管理人員的工作效率。系統覆蓋了隨鉆儀器生產過程管理的所有關鍵環節，實現了生產動態管理，為每一串儀器加工進度的一體化監控提供了管理手段。

[1] 李清.制造執行系統[M].北京：中國電力出版社，2007：21-22.

[2] 辛鵬，榮浩.流程的永恒之道：工作流程及BMP技術的理論、規范、模式及最佳實踐[M].北京：人民郵電出版社，2014:122-123.