機加工行業車間管理信息系統建設的探索

王海林

(廣州商學院信息技術與工程學院，廣東廣州 510555)

1.背景概述

1.1 機加工

機加工是機械加工的簡稱，機加工工廠一般是為機械裝備和機械產品提供外協零件生產的企業。在制造業中是一個傳統和基礎的行業，覆蓋不同的產業和細分領域。

1.2 機加工工廠管理難點

機加工產品生產主要分為離散式生產和流程式生產。產品的工藝多樣復雜，生產配置繁瑣，在制品和成品種類繁多，產品工藝生成和管理工作量大。

生產人員管理難度大。由于產品品類多樣，工藝工序復雜，人員的產能量化的難度大。傳統的機加工人員都是實行月薪制度，工資結構單一，人員的積極性不能充分調度和激發，整體產能的發揮空間局限，企業不能發揮最大的產能。

生產現場管理難度大。在產信息和狀態監測及信息反饋實時性較差，調動和產能預估能力不高。生產信息收集和溝通消耗大量的時間成本和人力成本。

生產成本管理難度大。由于工藝管理和人員管理難度大導致的生產數據無法真實反映企業的料、工、費的情況，成本管理都是依靠經驗實施，不客觀與科學。

經營數據分析難度大。由于生產過程復雜，管理數據采集工作量大，企業獲取數據和分析數據只能依賴消耗大量的人力成本才能實現，造成管理成本的增加。

2.設計思路

本文描述的信息化建設是基于通用的機加工生產流程，圍繞行業痛點進行設計的。利用信息化手段對生產管理流程進行改進，提高車間工人的工作積極性，用他們方便且熟悉的方式進行管理，讓他們在工作中找到成就感。另一方面，系統在UI操作的設計上基于方便，簡潔的思路。面向車間工人的界面盡量以按鈕點擊為主，提供的功能要減少或者盡量不要大量的輸入操作，車間工人也可以通過手機端進行個人工作情況的查詢；面向車間管理者的功能操作，盡量采用PC端和手機端兩種方式，PC端可以輸入大量的文字、數據和圖片信息，手機端可以查看一些生產相關的統計信息；面向工廠管理者的功能操作全部在手機端實現，方便隨時隨地查看工廠的車間生產情況。

3.系統功能規劃

本文系統設計的一個亮點是在生產流程中設計了一個工藝報價環節，以內部競爭接工單[1]的形式，讓操作人員的有效工作量和實際的收入進行有效匹配，形成一定的內部競爭，以此提高工人的工作積極性，并將加工的每道工序均進行標準化，將成本進行量化，并按照工藝卡[2]進行內部報價和核算，讓管理者能夠準確的把握生產成本。本文信息化系統功能規劃分成PC端、手機微信小程序端，以及平板App端，以下對每部分的規劃進行介紹。

3.1 PC端系統功能規劃

PC端系統的使用角色是：訂單管理員、生產管理員、財務管理員、系統管理員。其中的功能按照角色權限劃分6個子系統：訂單管理子系統、工藝管理子系統、工單管理子系統、財務管理子系統、基礎數據管理子系統、系統管理子系統。

（1）訂單管理子系統由訂單管理員使用，其作用是用于對訂單的過程跟蹤，其中功能包括：

訂單與合同管理：用于訂單和合同電子版的基本數據管理。

訂單分解：將訂單分解成多個產品生產需求，是后續工藝流程管理和工單管理的前提。

訂單狀態查詢：訂單中各個產品的生產進度查詢，可以通過圖表展示也可以通過表單展示，訂單狀態綜合了各個相關工藝及內含的工序加工進度，及時反饋訂單目前的生產狀態，提供如總訂單的狀態、每一個拆分的訂單狀態等。

訂單進度統計：所有在制/待制訂單的進度查詢和計劃安排，也可以統計歷史訂單是否按計劃完成的情況，另外，提供不同訂單間生產狀況比對，從計劃時間、生產實際時間及產品的廢品率等作出生產分析。

（2）工藝管理子系統和工單管理子系統由生產管理員使用，其中工藝管理系統主要實現工藝分解和工藝報價單的管理[3]，其主要功能包括：

工藝基礎數據維護：根據機加工現成的規則及對過往經驗的積累，對成熟工藝進行基礎數據維護，包括工藝使用到的毛呸、設備、裝備、常規的工序及對應的價格和攤分方式；同時，基于上述的基礎數據，形成一些常用的工藝卡信息。

工藝規程編制：根據待加工零件的現實情況，結合系統積累的工藝基礎數據，對零件加工工藝規程進行編制操作，編制操作盡量采用簡單且易于操作的模式進行；工序涉及到的圖紙，系統提供圖片上傳的方式進行數據錄入。

工藝報價管理：結合工藝的材料成本、每道工序的人工成本或委外加工的成本、其他生產和管理的攤分成本，由系統根據給定公式計算出工藝的成本價格。

工藝設計的流程審批管理：工藝規程編制完畢，結合對應的工藝報價，工藝整體設計方案通過審批流程進行審批，審批通過后該工藝設計方案方可用于生產。

其中工單管理子系統主要是用于生產過程中的管理和跟蹤，其主要功能包括：

派單管理：根據工藝卡內各工序的具體要求，將工序派發給對應的生產人員進行生產并形成工單，生產人員在拿到工單后方可開始生產，生產完畢后要結束該工單。

工單進度管理：系統給出工單當前的完成情況、當前的生產人員狀況信息，綜合展示工單的進度情況，對異常情況進行告警。

質量管理：是指系統根據生產情況，并結合質量檢驗的情況，統計出工單的生產質量狀況，并通過數據和圖形的方式展示各工單的質量情況。

人員生產負荷分析：根據工單的實時數據，分析出生產人員當前的生產負荷情況，數據用于指導生產計劃的調整和往后的計劃制定。

（3）財務管理員使用財務管理子系統，主要功能包括：

生產成本統計分析：根據生產的實時數據，對生產成本各組成進行數據匯總、統計，并根據訂單實際報價數據，分析訂單的盈虧狀況。

個人績效統計分析：通過對工單數據的統計分析，得出個人的生產績效，該數據可作為激勵員工積極性的總要依據。

（4）系統管理員使用基礎數據管理子系統和系統管理子系統，包括：客戶列表、客戶詳情、客戶基礎數據維護；在編生產人員列表、詳情和基礎數據維護；委外單位列表、詳情和基礎數據維護；生產材料的種類、當前報價、歷史報價、供應商信息及其他相關的基礎數據維護；需要攤分到訂單成本內的其他生產和管理基礎數據維護；報價審批流程、工藝流程審批流程、工單完工審批流程等流程的編制；用戶列表管理以及其微信用戶綁定；權限管理、設備管理等功能。

3.2 微信端功能規劃

使用微信小程序的方式實現所有功能，其中公共功能是所有角色都能看到的功能，主要規劃一些個人基本信息的維護以及消息通知的查看。

生產人員在微信端可以查看個人績效，系統按不同維度用圖形報表展示個人在指定時間范圍內的工作情況、收入情況，獎罰情況等；可以進行工單的接收和報單，其中展示當前工單接收情況，并在工序完成后發起報單，推進工單流向下一步或結束工單；也可以進行工藝卡的查詢，其中提供當前工藝卡內各工序卡內容及相關圖紙信息。

生產管理人員在微信端進行訂單查詢，查看訂單的基本信息、訂單進度、訂單報價、審批流程；查看工藝卡詳情、工序卡詳情、審批流程；進行工單狀態查詢、工單進度查詢；也可以進行工單派單、催單；以及查看工單生產質量的統計圖表。

工廠管理人員在微信小程序端能夠查詢訂單基本信息、訂單進度、訂單報價、以及訂單的審批流程；可以查看各類生產成本統計分析報表；查看內部員工績效統計分析報表展示，以及查看外單位（供應商、委外加工方）數據統計分析報表等。

3.3 平板端App功能規劃

主要給生產人員在車間生產工位上使用，通過廠內WiFi連接到系統服務器，用于安卓平板定制開發，放置在員工機床旁邊，登陸用戶可以查看自己的工單，查詢工藝圖紙和工藝卡，可以提交完工申請單。其中提供的功能主要是查詢工單進度狀態、關聯的工藝和工序的數據，并實現實現一鍵完工報單報單操作。

4.技術路線規劃

因為系統要求在工廠內部以及工廠外部都能訪問，因此在系統的部署結構設計上采用云服務器部署應用系統服務以及數據庫服務，對于單一工廠可以將應用服務和數據庫服務部署在同一臺云服務器上，如果將系統以SaaS的方式提供給多工廠使用的話，可以將應用服務和數據庫服務進行分布式部署，以增加系統的并發能力。

系統部署在云端可以節省工廠IT采購和維護成本，在車間每個工位上固定一臺平板電腦，其中安裝App可以通過廠內的WiFi系統連接到云服務器，加工的每道工序都能通過平板記錄工位的當前操作人員信息，以及工單完成情況，這些信息存入服務器，工廠管理人員可以通過生產管理辦公室的PC或者微信小程序實時統計工單信息，了解生產的整體情況。

云端的應用服務器采用開源的Linux操作系統，數據庫也采用開源的PostgreSQL數據庫，開發框架上采用基于基于java語言的spring boot的微服務框架，方便功能模塊的擴展與維護。在PC端采用Web瀏覽器的方式展現功能，Web前端技術上采用當前比較流行的Vue.js框架，微信小程序采用H5頁面實現。

在流程審批功能實現上采用引入工作流引擎的方式，便于應對在系統使用過程中出現工廠管理流程的增加以及調整的情況。

5.系統實施規劃

為了保證系統的順利推進，并在實施的過程中逐步積累經驗，優化流程和調整功能設計，本文系統總體上采用增量式開發模型，按照小步快跑的原則，分成3個主要增量，其中最前面的增量是后續增量的基礎。

第一增量主要實現基礎業務數據和核心的業務功能，最先交付使用，以便讓核心功能得到更多的使用驗證；

第二增量主要實現財務統計和車間工位上的平板端功能模塊；

第三增量主要實現微信端和流程審批以及數據分析報告等功能。

6.結語

在工業互聯網飛速發展的大潮下，傳統的機加工行業，尤其是非標產品生產車間的管理出現了嚴重落后的狀態，更加需要通過循序漸進的方式探索出結合當今信息化技術的有效管理模式，以提高工廠的管理水平，提升工廠的盈利能力。