基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳 夏 賀 佩 李 暉

（1.貴州航天林泉電機(jī)有限公司,貴州 貴陽 550025；2.貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州 貴陽 550025；3.貴州大學(xué),貴州 貴陽 550025）

1 引言

隨著信息化、智能化技術(shù)的快速發(fā)展和國家智能化戰(zhàn)略的推動(dòng)，電機(jī)企業(yè)要想從殘酷的市場競爭中脫穎而出，必須掌握現(xiàn)代先進(jìn)的生產(chǎn)管理方法并對企業(yè)進(jìn)行信息化建設(shè)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)在企業(yè)信息化建設(shè)中起到了十分關(guān)鍵的作用。面對企業(yè)生產(chǎn)管理過程中存在的問題，如何更好地將內(nèi)部各環(huán)節(jié)串聯(lián)起來形成有效的管理一體化流程，成為絕大部分企業(yè)目前需要思考的問題。面對這樣的情況，有必要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)高效的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，借助MES系統(tǒng)的智能性推動(dòng)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，很多企業(yè)的規(guī)模也在隨之?dāng)U大，因此傳統(tǒng)單一的管理模式與手工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)已經(jīng)不能滿足企業(yè)的發(fā)展需求。傳統(tǒng)的管理模式具有較低的全面性與實(shí)時(shí)性，進(jìn)而難以在第一時(shí)間對企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度、物料狀態(tài)等信息進(jìn)行反映，導(dǎo)致企業(yè)容易出現(xiàn)執(zhí)行力低、反應(yīng)控制滯后、信息傳遞成本高等問題[1]，因此，有必要建立一個(gè)科學(xué)高效的生產(chǎn)管理體系以促進(jìn)企業(yè)管理的高效化與精細(xì)化。基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)流程的信息化管理，聯(lián)通采購、生產(chǎn)、倉儲(chǔ)銷售等多個(gè)部門，同時(shí)還可以有效增加企業(yè)生產(chǎn)資源管理的深度，進(jìn)而提升企業(yè)整體的核心競爭力[2]。

3 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的實(shí)施方案設(shè)計(jì)

3.1 生產(chǎn)管理流程

考慮到企業(yè)生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜等特征，要想進(jìn)一步提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，就要對其生產(chǎn)執(zhí)行過程中的精細(xì)程度和時(shí)效性加以把控，這也對生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)建設(shè)提出了更高的要求。基于MES理念的制造企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)旨在通過對生產(chǎn)車間的數(shù)字化、信息化改造，以提升產(chǎn)品制造過程的數(shù)字化與智能化水平，有效提升產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性，降低產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的資源消耗，進(jìn)而打造出生產(chǎn)過程規(guī)范、生產(chǎn)全過程透明化管理的企業(yè)智能制造新模式。基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)通過對生產(chǎn)、物料、計(jì)劃、銷售、采購、庫存等多方面的智能化管理，提升車間生產(chǎn)過程的柔性，強(qiáng)化過程控制，提升企業(yè)核心競爭力。在企業(yè)生產(chǎn)管理的過程中，需要綜合考慮銷售、采購、制造等各種因素，例如銷售計(jì)劃的制定需要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)成本等要素，生產(chǎn)計(jì)劃要考慮產(chǎn)品的庫存與銷售情況，而采購計(jì)劃需要以產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃為基礎(chǔ)，進(jìn)而保證產(chǎn)品庫存的良好狀態(tài)。此外，在生產(chǎn)過程中還應(yīng)建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系以對產(chǎn)品或物料的質(zhì)量提供保障。生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的基本流程如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)管理流程示意圖

3.2 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)功能分析

在對企業(yè)生產(chǎn)管理流程加以分析的過程中，可以得出生產(chǎn)管理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)功能性需求的不同，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是對企業(yè)倉庫、物料、產(chǎn)品的基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行維護(hù)；生產(chǎn)計(jì)劃管理是根據(jù)一定的算法得出物料的需求量，進(jìn)而做出相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃，以保證企業(yè)產(chǎn)品的零庫存；車間管理主要是針對車間作業(yè)相關(guān)流程的管理，同時(shí)加強(qiáng)對物料、生產(chǎn)及成品入庫等環(huán)節(jié)的維護(hù)；采購業(yè)務(wù)管理是對采購單生成、采購?fù)素洏I(yè)務(wù)等原材料采購操作的管理；產(chǎn)品銷售管理主要包括客戶訂單、銷售單及退貨單等產(chǎn)品業(yè)務(wù)的管理；庫存管理需要對企業(yè)原材料和產(chǎn)品的庫存信息進(jìn)行及時(shí)整合，進(jìn)而保證庫存量的合理性；產(chǎn)品質(zhì)量管理指的是對產(chǎn)品成品、半成品及物料進(jìn)行質(zhì)量檢測；賬務(wù)管理是指對包括預(yù)收款、預(yù)付款等內(nèi)容的管理[3]。

3.3 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)實(shí)施方案設(shè)計(jì)

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的實(shí)施方案如圖2所示，服務(wù)器端擬采用三層架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，表現(xiàn)層用以對系統(tǒng)進(jìn)行日常的操作，如計(jì)劃管理、銷售管理等，這一層在直觀表現(xiàn)上即為各類操作人員能夠直接進(jìn)行操作的各種功能模塊，表現(xiàn)層的前端框架采用AngularJs來完成各種功能模塊框架的搭建。第二層為業(yè)務(wù)邏輯層，如生產(chǎn)流程、采購流程、質(zhì)量管理模式等各種生產(chǎn)、管理工作之間內(nèi)在的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系，系統(tǒng)開發(fā)前系統(tǒng)分析員、程序分析員與車間生產(chǎn)人員進(jìn)行溝通協(xié)商，厘清它們之間的邏輯關(guān)系，業(yè)務(wù)邏輯層整體使用spring框架。第三層是數(shù)據(jù)管理層，即車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集方式等，數(shù)據(jù)管理層采用 hibernate 框架進(jìn)行構(gòu)建。

圖2 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)實(shí)施方案

客戶端即車間不同工位、設(shè)備、操作臺(tái)上各類生產(chǎn)人員和管理人員進(jìn)行直接操作的各種管理模塊，客戶端使用前端框架 AngularJs，基于瀏覽器開發(fā)。在操作臺(tái)上的web 端，基于AngularJs框架采用MVC設(shè)計(jì)模式[4]。其基本流程為瀏覽器通過HTTP請求，向服務(wù)器端請求REST規(guī)范的各類數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)利用內(nèi)部緩存暫存于瀏覽器中，然后與模型層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。控制器層連接視圖層與模型層，用戶利用視圖層進(jìn)行交互操作。

4 基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況建立相應(yīng)的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)主要通過對生產(chǎn)流程進(jìn)行細(xì)分及對生產(chǎn)過程的跟蹤進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更為有效的成本核算與庫存管理，其中具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括：第一，通過對生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控滿足計(jì)劃生產(chǎn)管理的要求；第二，通過對生產(chǎn)信息的標(biāo)準(zhǔn)化、細(xì)致化采集，為后續(xù)的質(zhì)量分析與成本核算提供數(shù)據(jù)支持；第三，是通過質(zhì)量管理進(jìn)一步規(guī)范作業(yè)行為與質(zhì)檢操作；第四，是通過數(shù)據(jù)同步管理提升工藝質(zhì)量評(píng)判與分析的標(biāo)準(zhǔn)化程度；第五，是優(yōu)化產(chǎn)品原料、半成品及成品狀態(tài)的流轉(zhuǎn)管理；第六，是精確產(chǎn)品分析，加強(qiáng)成本控制，進(jìn)而為企業(yè)的科學(xué)經(jīng)營管理提供決策依據(jù)[5]。

4.2 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和企業(yè)的生產(chǎn)需求，在MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，根據(jù)車間生產(chǎn)的需求對生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的整體框架包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、業(yè)務(wù)系統(tǒng)和用戶平臺(tái)四層。在數(shù)據(jù)采集層，系統(tǒng)的加工設(shè)備、在線檢測設(shè)備、自動(dòng)輸送等設(shè)備的數(shù)據(jù)計(jì)劃直接采用MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而對于沒有MES系統(tǒng)的車間，這些數(shù)據(jù)也可以直接輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層。系統(tǒng)的核心層是中間的生產(chǎn)管理，可以用于各事業(yè)部，包括計(jì)劃排除、計(jì)劃考核、預(yù)警管理、物流管理、齊套登記、異常登記等，車間生產(chǎn)人因根據(jù)各自的工作需求可以進(jìn)行相關(guān)的詳細(xì)操作。此外，該生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)將部署在生產(chǎn)車間各設(shè)備的操作臺(tái)上，為了滿足客戶端的兼容性和易維護(hù)性特征，系統(tǒng)采用了重服務(wù)端的B/S架構(gòu)，車間設(shè)備的操作臺(tái)上只需安裝一個(gè)瀏覽器就可以與服務(wù)端進(jìn)行高速交互，在方便用戶操作的同時(shí)也減少了操作端設(shè)備的性能開銷，降低了設(shè)備維護(hù)的成本[6]。系統(tǒng)管理的架構(gòu)如圖 3 所示。

圖3 系統(tǒng)管理架構(gòu)圖

4.3 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)由多個(gè)功能模塊及若干子功能模塊組成，其中基本數(shù)據(jù)管理是衡量系統(tǒng)應(yīng)用效果的重要衡量指標(biāo)，也是企業(yè)管理水平的重要體現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃管理在進(jìn)行計(jì)劃信息管理的基礎(chǔ)上還包含了生產(chǎn)計(jì)劃定義、產(chǎn)品需求預(yù)測及物料計(jì)算等多個(gè)子模塊；車間流程管理包括生產(chǎn)工序管理、產(chǎn)品生產(chǎn)的領(lǐng)料還料、生產(chǎn)人力信息等子模塊；采購業(yè)務(wù)管理主要包括物料進(jìn)貨訂單、原材料信息、原材料價(jià)格等錄入與查詢；銷售業(yè)務(wù)管理有銷售單、退貨信息及銷售信息的查詢等子模塊；庫存業(yè)務(wù)管理的子模塊主要有庫存信息查詢、庫存報(bào)警設(shè)置等操作；產(chǎn)品質(zhì)量管理的運(yùn)行主要是滿足企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求；而系統(tǒng)管理主要包括對用戶及數(shù)據(jù)庫備份的操作。其中主要的模塊設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)總體功能架構(gòu)示意圖

4.4 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的方法創(chuàng)新

結(jié)合目前企業(yè)經(jīng)營管理的實(shí)際，進(jìn)一步加強(qiáng)對MES信息管理系統(tǒng)的分析與研究、加強(qiáng)企業(yè)信息化管理平臺(tái)的建設(shè)，對企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提升經(jīng)濟(jì)效益等方面都起到了十分重要的作用。同時(shí)隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模與投資規(guī)模也隨之增大，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的信息管理模式無法提供正確的企業(yè)成本信息，進(jìn)而給企業(yè)的正確經(jīng)營決策造成影響。基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)可以使得成本控制更為精確、合理，同時(shí)通過對相關(guān)成本數(shù)據(jù)的收集與分析，不斷提高企業(yè)開展成本管理和績效考核的水平。同時(shí)，在信息化的框架下，基于MES的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的系統(tǒng)更加關(guān)注企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的計(jì)劃、質(zhì)量等信息，從而可以更為有效地完成各類信息的互通與共享。而且在MES信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，還可以運(yùn)用作業(yè)成本理念，以不斷滿足企業(yè)細(xì)化成本核算的要求，為加強(qiáng)產(chǎn)品制造各類環(huán)節(jié)的計(jì)算管理與信息收集提供保障。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理理論已經(jīng)不適合當(dāng)前的發(fā)展趨勢，只有將先進(jìn)的生產(chǎn)管理理念與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，才能促進(jìn)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。在實(shí)際的管理過程中，科學(xué)使用信息系統(tǒng)的關(guān)鍵是借助先進(jìn)的管理理念從而保證對企業(yè)經(jīng)營全過程的如實(shí)、同步反映，同時(shí)對相關(guān)的信息進(jìn)行提取、分析與總結(jié)。另外，針對系統(tǒng)運(yùn)行中的問題應(yīng)及時(shí)分析并提出相應(yīng)舉措，從而促進(jìn)企業(yè)管理水平的提高。