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南京名爵公司生产运行控制系统分析与设计 研究生：雍维国导师：刘新旺东南大学 摘要 在市场全球化，竞争日益激烈的今天，企业要赢得市场就必须赢得用户，按需制造， 对市场需求要快速反应。伴随信息技术的快速发展，应运而生的生产运行控制系统 ( b u i l d i n gc o n t r o ls y s t o n ：b c s ) 的确能匹配现代企业生产发展的需要。近二十年来， 系统已在北美、西欧和日本的企业中得到广泛使用，我国汽车制造业如上海大众和广州 丰田公司，也开发使用了生产控制系统，在提升企业制造水平、生产效率等方面已取得 巨大的经济效益。 文章针对南京名爵公司在国内汽车市场处于劣势竞争地位和企业持续发展需求，以 及企业现生产控制管理的现状和存在的问题，基于生产运行控制系统框架建设的基础理 论，结合公司发展的长短期战略，用项目管理的相关知识和方法，采用先进的开发工具， 对将要实施的生产运行控制系统进行了分析和设计，结合过程管理，对效果进行了评估。 论文共分七章，主要内容和研究结果如下： 文章首先介绍了选题的背景、研究的意义和方法以及全文的结构。介绍了国内汽车 市场的竞争环境，结合名爵公司现阶段生产管理现状，分析了名爵公司实施生产运行控 制系统的紧迫性和战略意义。并从理论上概述了生产控制系统的定义、功能、设计原则 和步骤，以及对企业生产管理的作用。接着，详细阐述了关于南京名爵公司生产运行控 制系统的基本理论知识体系，从控制系统定义到设计原则，给出系统的实施要点。在阐 述了南京名爵公司业务现状和业务发展的战略选择的基础上，着重对要实施的生产运行 控制系统的需求、功能、业务流程进行了详细分析，抽象出系统的组成要素和四大功能 系统：a l c ( a s s e m b l y l w e c o n t r o l s y s t e m ) 系统、a n d o n 系统、a v i ( a u t o m a t i c v e h i c l e i d e n t i f i c a t i o n ) 系统( 含设备监视) 和质量管理系统，提出了系统的实现方法、设计思 路和应用体系。最后，对生产运行控制系统的实施进行分析并提出运作策略，对实施过 程进行了风险评估，并提出了科学的六步法来确保实施风险降低到最低程度。同时，对 系统实旎后的效果进行了评估，并对系统提出了优化整合建议。 关键词：南京名爵公司；生产控制系统；系统分析与设计；系统实施与风险管理 a n a l y s i sa n dd e s i g no fb u i l d i n gc o n t r o ls y s t e m o p e r a t e di nn a n j i n gm gc o m p a n y g r a d u a t e ：y o n gw e ig u os u p e r v i s o r ：p r o f l i ux i n w a n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t i nt h eg l o b a l i z a t i o no fm a r k e t s , c o m p e t i t i o nh a sb l ，c , o m ei n c r e a s i n g l yf i e r c et o d a y , t h e e n t e r p r i s e sw h i c hp l a nt og a i nm a r k e tm u s tw i n 饥s t o m e r s ，m a n u f a c t u r eo n - d e m a n d , r e s p o n d r a p i d l yt om a r k e td e m a n d w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , b u i l d i n g c o n t r o ls y s t e m ( b c s ) e m e r g e sa st h et i m e sr e q u i r e , a n db c sd o e sm a t c ht h en e e do ft h e m o d e r ne n t e r p r i s ed e v e l o p m e n t o v e rt h el a s t2 0y e a r s ，t h es y s t e mh a sb e e nw i d e l yu s e di n e n t e r p r i s e si nn o r t ha m e r i c a , w e s t e r ne u r o p ea n dj a p a n , c h i n aa u t o m o b i l em a n u f a c t u r i n g c o m p a n i e ss u c ha ss h a n g h a iv o l k s w a g e na n dg u a n g z h o ut o y o t am o t o rc o r p ，h a v ea l s o d e v e l o p e da n di m p l e m e n t e db c s ，w h i c hh a sb r o u g h tt r e m e n d o u se c o n o m i cb e n e f i t si n i m p r o v i n gm a n u f a c t u r i n gc a p a b i l i t ya n dp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , e t c a i m sa tt h en a n j i n gm ga tad i s a d v a n t a g ec o m p e t i t i v ep o s i t i o ni nt h ed o m e s t i c a u t o m o b i l em a r k e ta n di t sc o n t i n u e dd e v e l o p m e n t , i t se n r r e n tp r o d u c t i o ns i t u a t i o na n d e x i s t i n gp r o b l e m s ，b a s e do nt h et h e o r yo fb c s a n di t ss h o r ta n dl o n g - t e r mc o m p a n ys t r a t e g y , c h o o s i n gt h em e t h o d o l o g yo fp r o j e e tm a n a g e m e n ta n da d v a n c e dd e v e l o p m e n tt o o l s , t h i s p a p e ra n a l y z e da n dd e s i g n e db c st ob ei m p l e m e n t e d ，a s s e s s e di t se f f e c t sw i t hp r o c e s s m a n a g e m e n tm e t h o d o l o g y t h i st h e s i si sd i v i d e di n t os e v e nc h a p t e r s i t sm a i nc o n t e n ta n dr e s u l t sa 托o r g a n i z e da s b e l o w ： t h et h e s i sf i r s ti n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n do f t o p i c s ，t h es i g n i f i c a n c eo ft h es t u d ya n d m e t h o d s ，a n dt h es t r u c t u r eo ft h ef u l l t e x t i ti n t r o d u c e sd o m e s t i ca u t om a r k e tc o m p e t i t i v e e n v i r o n m e n t , i nl i n e w i t l lm gc u r r a n tp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts i t u a t i o n p i n p o i n t st h e u r g e n c ya n ds t r a t e g i cs i g n i f i c a n c eo fi m p l e m e n t a t i o no fb c s ，a n ds u m m a r i z e st h e o r e t i c a l l y i i t h ed e f i n i t i o no fb c s ，i t sf u n c t i o n , d e s i g np r i n c i p l e sa n ds t e p s , a n di t se f f c c t st ot h e e n t c r p f i s e sp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t t h e n , i ts u m m a r i z e st h eb a s i ct h e o r yo fn a n j i n gm g b c ss y s t e m , h i g h l i g h t e dt h ec r i t i c a li m p l e m e n t a t i o nd e m e n t s 舶mt h ed e f i n i t i o no ft h e d e s i g np r i n c i p l e so fb c s a n d0 1 1t h eb a s i so fn a n j i n gm gb u s i n e s ss t a t u sq u oa n di t st h e s t r a t e g i cb 戚n e s sd e v e l o p m e n td i r e c t i o n , t h et h e s i sc 出q i e so u tad e t a i l e da n a l y s i sf o c u s i n go n t h ed e m a n d s ，f i m c t i o n s ，a n db u s i n e s sp r o c e s s e so fi m p l e m e n t i n gb c s ，a b s t r a o t c ds y s t e m d e m e n t sa n d4s y s t e mf u n c t i o n s ：a l c ( a s s e m b l yl i n ec o n t r o ls y s t c i n ) s y s t e m , a n d o n s y s t e m ，a v i ( a u t o m a t i cv e h i c l ei d e n t i f i c a t i o n ) s y s t e m ( i n c l u d i n gs u r v e i l l a n c ee q u i p m e n t ) a n dq u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e m s t h i st h e s i sa l s op r o p o s e dt h em e t h o df o rs y s t e mr e a l i z a t i o n ， d e s i g nm e t h o d o l o g ya n da p p l i c a t i o ns y s t e m s f i n a l l y , i ta n a l y z e st h ei m p l e m e n t a t i o no f b c s a n do p e r a t i o n a ls t r a t e g i e s ，c a r d e dr i s ka s s e s s m e n tf o rs y s t e mi m p l e m e n t a t i o n , a n dp u t f o r w a r das c i e n t i f i cs i x - s t e pt oe n s u r et h ei m p l e m e n t a t i o nr i s kr e d u c e dt oam i n i m u m a tt h e s a m et i m e , t h ee f f e c t sa f t e rs y s t e mi m p l e m e n t a t i o na r ea s s e s s e da n ds y s t e mo p t i m i z a t i o na n d i n t e g r a t i o na r ep r o p o s e d k e y w o r d s ：n a n j i n gm g ；b u i l d i n gc o n t r o ls y s t e m ；s y s t e ma n a l y s t sa n dd e s i 驴； s y s t e mi m p l e m e n t a t i o na n dr i s km a n a g e m e n t i h 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：袒2 丑 日 期：丝堕：墨；7 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：稃! 通导师签名： 日期：乏丛：! ：! j 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 我国汽车市场环境及南京名爵汽车市场竞争状况 2 0 0 6 年是我国加入w t o 后在过渡期中汽车产业的关键年，也是我国“十一五”开局 之年，国民经济总体上呈现出”增长快、运行稳、质量高”的运行格局。财政收人增长加 快，企业利润保持快速增长，城乡居民收入稳定快速增长，中国汽车尤其是乘用车( 轿 车) 市场消费规模扩张再次提速川。如图1 1 所示。 图1 1 ：国内汽车市场需求趋势图( 单位：万辆) 在国内汽车市场需求急剧增长的同时，我国1 5 0 多家汽车制造企业也为了扩大自身 市场份额，提高市场占有率，纷纷扩丈产能，同时加快新产品研发进度，一方面满足市 场需求，另一方面希望能在汽车市场这块蛋糕上多切一块。而南京名爵汽车公司刚刚成 立，新产品刚进入市场，竞争处于劣势地位眨1 ，从图1 2 我们可以看到，名爵公司要在 市场谋一席之地，必须快速提高管理水平，提升产能，降低生产制造成本。 东南大学硕：l 学位论文第一章绪论 圈1 2 ：2 0 0 7 年1 1 月份名爵公司与汽车销量前十名企业对比( 单位：辆) 1 2 南京名爵公司生产运行控制系统的研究背景 南京汽车集团有限公司是我国特大型汽车骨干生产企业，其历史可追溯到1 9 4 7 年， 1 9 5 8 年3 月1 0 日成功地制造出我国第一辆轻型载货汽车，国家命名为跃进牌汽车，同 时批准成立南京汽车制造厂。1 9 9 5 年6 月2 1 日国家经贸委同意更名为跃进汽车集团公 司。2 0 0 3 年8 月2 8 日，由跃进汽车集团公司、中国信达资产管理公司、中国华融资产 管理公司、江苏省国信资产管理集团有限公司、江苏交通产业集团有限公司等5 家公司 共同出资重组的南京汽车集团有限公司正式揭牌。 2 0 0 5 年7 月2 2 日，中国南汽集团公司以5 0 0 0 万英镑收购了罗孚、m g 、以及其发 动机供应商。南汽对m gr o v e r 的成功并购，是南汽下一步发展的契机，也是中国汽车 行业走向国际的契机。南汽决定将在中国和英国继续生产、经营m g ( 名爵) 系列的 整车产品，以及品牌，为此在南京浦口高新开发区成立了南京名爵汽车有限公司。 m gr o v e r 是一家具有百年历史的英国老牌汽车生产经营企业。其两个品牌( m g 和r o v e r ) 旗下的产品包罗了动力总成( 系列柴油、汽油发动机) 、以及包括低档、中 档、中高档和跑车在内的大部分系列轿车产品。m g r o v e r 两大品牌在英国及欧洲市场 拥有较为广泛的知名度，具有一定的品牌价值。其中仅英国市场的经销商网络包括了约 3 3 0 家经销商。 名爵公司计划在2 0 0 7 年3 月完成首批名爵汽车的正式下线。公司已经实施并应用 了e r p 系统进行日常经营业务的管理，为了更好的进行生产现场管理，提升企业的核 心竞争力，公司决定引入生产运行控制系统( b u i l d i n gc o n t r o ls y s t e m ，b c s ) ，作为企业 2 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 资源计划( e r p 系统) 与车间底层控制系统的连接桥梁，该系统项目包括订单管理、生 产排程、车辆跟踪、生产车间监控p m c 、信息广播、车间物料管理、数据自动采集、 质量管理、报表系统、打印系统、与e r p 集成等功能来支持企业日常业务管理，并且这 些功能可以随产量增加和业务变化分步实施、逐步完善。 1 3 南京名爵公司开发应用生产运行控制系统的战略意义 在经济全球化的今天，我国制造业在规模扩张期的优势已渐渐失去。根据十七大会 议精神，降低资源使用实行经济的可持续发展已是一项基本国策。提高资源利用率，降 低生产制造成本，提升企业市场竞争力对我国经济具有重要的战略意义。 生产运行控制系统是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。系统可以为用户 提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业降低成本、按期交货、提 高产品的质量和提高服务质量。特别在汽车行业应用广泛，能够对单一的大批量生产和 既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型汽车制造企业提供良好的企业信息管 理。目前国外知名企业应用生产运行控制系统已经成为普遍现象，国内许多企业如上海 大众、一汽和广州丰田公司等7 0 汽车企业均投巨资对生产控制信息系统进行开发研 究，使用后也取得巨大的经济效益并增强了企业的核心竞争力。 生产运行控制系统融入了精益生产、j r r 、t q m 、6 等管理思想，其最终目的是降 低制造成本、提高产品质量、增强企业竞争力。 生产运行控制系统增强生产计划的执行力，保证生产计划如期完成。如同其他经营 活动一样，企业的生产制造过程也存在计划与落实两个层面。正确、科学的计划是保证 任务完成的基础，但只有计划是远远不够的，计划若不能得到落实，就是空谈。b c s 从执行的角度，担负起将计划落到实处的职能，从详细排产、资源调度、质量管理、过 程管控等多方面着手，保证计划的实施。在很多企业，主生产计划( m p s ) 是粗计划， 特别是生产批量较大汽车企业，有时一个主生产计划的周期达数天甚至数周之久。如何 根据设备、人员、物料、模具等生产资源的具体使用情况进行生产计划的分解，就成为 主生产计划执行的首要任务，b c s 的计划与排产功能起到的就是这个作用。 目前，汽车制造业企业的生产模式越来越多的转向m t o ( 按订单生产) 模式，在 这种生产模式下，小批量、多品种的产品在同一条线上连续生产，每个订单的工艺都不 3 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 同，在频繁切换产品的情况下，工人极易发生工艺错误的现象，造成返工多、废品率高， 生产效率低下。b c s 系统根据每个订单的工艺要求，参照相同工艺连续生产的原则进 行排产，并通过生产详细数据的采集与分析，判断每一步加工操作的正确性，最大程度 地避免了工艺错误的发生，能使企业的生产效率提高3 0 以上。 汽车招回制度正在强化推广执行，企业如何准确地定位存在缺陷的产品，降低招回 成本，成为这些汽车企业需要解决的重要问题。b c s 系统在生产过程中对具体的生产 数据进行详细的记录，形成可追溯的产品制造过程数据库，给缺陷产品的准确定位提供 了有力的数据支持。 企业的生产工艺改进是一个长期持续不断的过程，b c s 在生产过程中进行详细的 信息记录，通过科学的分析，找出影响生产效率的关键问题，指导管理人员逐步解决和 改进。南汽在实施生产运行控制系统前，竟然没有人能统计出准确在制品的数量，在制 品数量一直是一个模糊的数字，仅凭工人的估计，给计划、调度等工作带来不准确因素， 同时，也经常造成在制品的丢失、意外损毁等现象。 名爵公司科学地运用生产运行控制系统，结合其他管理工具和手段，不断降低成本、 提高质量，是企业实现稳步快速增长、建立高效制造模式的必由之路。 1 4 主要研究方法和思路 论文拟从实践和理论结合的角度，吸引、借鉴目前国内外现有的研究成果。如日本 新丰田生产方式、我国广州丰田汽车公司成功的生产控制系统管理案例基础上，采用理 论分析与实证分析相结合的方法，列举了实例和大量的数据资料，并运用定性分析和定 量分析相结合的方法，以及列举法、比较法等研究方法和社会调查的形式，分别对南京 名爵当前生产管理方式的缺陷，以及已基本定型的生产线布置方式进行研究。要提高名 爵公司生产管理效率，走精益化生产道路，论证了其必须开发和应用信息系统进行管理 的必要性。为此深入地对b c s 控制系统的功能模块、作用和内在系统逻辑关系进行了 分析和设计。论文中引用的数据资料均来自于报刊、书籍等公开发布的统计数据，以及 本人在南京名爵公司生产实际工作中实际掌握的第一手资料。在论文撰写过程中，能全 力投入到b c s 项目建设实践中去，坚持“现场、现物、现事”，从较高宽度和深度分析 与设计系统。 4 东南大学硕士学位论文第一章绪论 论文拟在以下二个方面有所创新：一是结合我在南京f i a t 公司工作期间，实际运用 意大利方提供的p o i n t 生产控制系统的经验，以及结合南京名爵公司现生产实际情况， 对认为其不适用或不完善之处，有的放矢地对b c s 生产运行控制系统进行分析和设计， 通过六步法保证项目的顺利实施。二是经过系统分析，正确的评估，结合南京名爵公司 目前生产线设施，同步开展的物流整体规划项目的实施，初步能建立名爵公司班产 j p h 2 0 产能，生产有序，良性循环的生产组织模型。通过b c s 系统的使用，必将使名 爵公司快速提升产能和产品质量，大幅度降低生产成本，增加市场竞争力。 1 5 论文的章节结构和主要内容 本文主要阐述生产运行控制系统的开发背景和开发设计过程以及实施管理，主要内 容分为以下部分： 第一章绪论，首先简述了生产运行控制系统在国内外的发展与应用状况，然后从 我国经济大环境条件下提出我国制造企业使用生产运行控制系统的战略意义，并分析了 生产运行控制系统对企业管理的基本作用。最后描述了南京名爵公司投入生产运行控制 系统的项目背景。 第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础，首先对生产运行控制系统进 行了概述，简要介绍了生产运行控制系统的概念，以及其伴随社会制造业发展而产生与 发展演变历程，比较详细地介绍了生产运行控制系统在企业信息管理系统中的地位，以 及其基本功能和在生产实践中的作用，然后介绍了企业在开发和实施生产运行控制系统 时必须遵守的总体设计原则，科学的项目六步法和实施要点，及可能存在的风险，同时 提出了规避风险的措施。 第三章南京名爵公司生产运行控制系统的需求分析，首先对名爵公司的生产运行 控制系统从硬件、软件和工艺流程等方面进行分析，并提出目前生产过程中影响生产而 存在的问题，然后简述了南京名爵公司建设生产控制系统的总体战略目标，并主要针对 b c s 项目中焊装厂、涂装厂和总装厂在生产排序、车辆跟踪、物料拉动、质量管理、 设备管理、信息查询和报表统计等方面的需求进行分析，同时提出了系统设计要求，以 达到通过b c s 系统来支持企业的精益生产管理，帮助企业建立一个全面的、集成的、 稳定的生产、物流、质量的控制体系，实现企业生产的准时化、工厂的可视化、制造的 东南大学硕l 学位论文 第一章绪论 柔性化、质量的责任化、设备的自动化。 第四章南京名爵公司生产运行控制系统的功能分析，首先明确了生产运行控制系 统建设的基本原则和目标，以及系统架构要求和特点；其次从系统的功能模块进行了列 表分析：排产计划与订单管理、物料管理、质量管理、车辆跟踪、信息广播系统、生产 车间监控p m c 、报表查询、制造数据采集、系统管理和打印功能。最后又概括性对名 爵公司生产运行系统数据流程及业务管理流程进行了分析。 ，第五章南京名爵公司生产运行控制系统的设计，首先结合南京名爵公司企业局域 网的总体的规划要求，提出b c s 系统设计必须满足名爵公司全新的运行模式的性能要 求，然后围绕b c s 系统四大功能模块，分别针对焊装厂、涂装厂和总装厂生产计划排 程、车身信息跟踪、拉动生产线物料配送、产品质量的过程控制和关键零部件追溯管理 等功能进行了详细的设计说明，最后对系统数据库选择的策略和性能优势进行了分析说 明。总之通过对b c s 系统四大功能模块的设计分析，突出其系统全局性、全程性、生 产控制的敏捷性特点。 第六章南京名爵公司生产运行控制系统的实施，首先根据前面第三、四和五章对 b c s 系统需求分析、功能分析和设计说明的基础上，结合当前名爵公司生产实际情况， 以及其他公司( 南京菲亚特p o i n t 系统) 项目建设的成功经验，提出了整个项目的实施策 略为：统筹规划，分阶段实施。在每个阶段的实施过程中，我们都将采用先试点，再完 善，后推广的策略，保证每一阶段的顺利成功运作。其次，为确保系统实旌质量，引入 6 西格码质量管理理念。再者，客观地对项目实施风险进行评估，同时提出科学的项目 实施六步法来规避风险。最后，按乐观原则对b c s 系统实施后对企业带来的效果进行 了评估。 第七章总结与展望，首先对本文研究对象b c s 系统的提出，名爵公司的需求分析， 功能分析和功能设计以及三轮小批量多品种试运行效果进行了总结。接着分析了现处于 “幼童”期的名爵公司将会快速成长，同时伴随新技术的注入，b c s 系统本身也将持续完 善，将为企业达到年产2 0 万辆提供强有力的管理工具。 6 东南大学硕士学位论文 第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 2 1 生产运行控制系统概述 在经济全球化、市场全球化的必然趋势下，我国汽车行业正面临严峻的竞争形势和 经历着深远变化的生存发展要求，转变与趋势相符的现代管理思路，建立现代管理理念， 引进现代管理决策机制，提高核心竞争力已经成为企业最迫切的要求和机遇所在。观察 世界生产管理模式的发展趋势可以清晰的得出企业行为势必从单项、局部的改善向着综 合、集成的优化转变，尤其是计划、组织、控制三大职能的整体优化更是企业实现经营 目标和获得竞争优势的难点和重点。 随着企业信息化建设的不断深入，e r p 、d m s 、p d m 等信息化管理软件。逐渐为 众多的管理者所接受，并开始广泛应用于企业管理中，企业也因此取得了一定的管理效 益。但是，目前我国e r p 整体的应用效果并不理想，这是因为还有一个重要的环节被 忽略了：上述管理系统主要是对企业的管理数据进行处理和运算，主要应用在计划、预 测、分析等方面，对企业生产过程的主体一生产现场管理却没有涉及到。生产现场作 为制造企业的物化中心，它不仅是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更 是大量制造实时信息的集散地，因此生产现场的资源管理、物流控制和信息集成是企业 生产系统中的重要一环，生产现场的管理与控制系统的敏捷性在一定程度上决定着整个 企业的敏捷性噶】。 制造执行系统( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e mm e s ) 恰好能解决这一难题。其通过 对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理，解决了生产作业计 划的制定、执行和生产指挥调度，生产过程中的突发事件的处理，生产过程中的工艺标 准的执行，产品质量的控制，设备运行情况的掌握，产量、在制品、生产消耗的统计， 生产线人力资源状况，原料、材料、成品的库存等生产管理者最关心的问题。 2 1 1 生产运行控制系统的定义 南京名爵公司将建设的生产运行控制系统( b c s ) ，其实质是制造执行系统( m e g ) 与名爵公司生产实际需求相结合的产物。 m e s 是美国管理界9 0 年代提出的新概念时1 。美国先进制造研究机构a m r ( a d v a n c o d 东南大学硕士学位论文第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 m a n u f a c t u r i n gr e s e a r c h ) 通过对大量企业的调查发现现有的企业生产管理系统普遍由以 e r p m r p i i 为代表的企业管理软件，以s c a d a 、h m i ( h u m a bm a c h i n ei n t e w f a c 君) 为代表 的生产过程监控软件和以实现操作过程自动化，支持企业全面集成的m e s 软件群组成。 根据调查结果，a m r 于1 9 9 2 年提出的三层的企业集成模型如图2 1 所示。 图2 1 ：h m r 的三层企业管理模型 m e s ai n t c r n a t i o n a l ( m e s 国际联合会) 是以宣传m e s 思想和产品为宗旨的贸易联合 会，它为了帮助其成员组织在企业界推广m e s 制定了一系列研究、分折和开发计划。 m e s a 协会自皮书( m e s aw h i t ep a p e r n o 6 ，1 9 9 7 ) 对m e s 系统作如下之定义； m e s 系统在产品从工单发出到成品产出的过程中，扮演生产活动最佳化的信息传 递者。当事件发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统规范、原始工作情况、 资料反应及回馈，作出快速的响应以减少无附加价值之生产活动。提升工厂生产制程的 效率。m e s 改善生产条件及准时出货、库存周转、生产毛利及现金流量效益，m e s 并 且也在企业与供应链之间提供一个双向的生产信息流。 m e s a 协会白皮书中提出说明企业资源规划( e l 冲) 、m e s 与控制系统间的作业 互动与信息流模式，如图2 2 所示。 溺霉曩 东南大学硕士学位论文 第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 客户 采购订单 生产订单工作指令 控制参数 蕊 订单状态 w i p 状态 质量数据 生产历史 检查资源生产作业计划 跟踪t i p 释放生产订单 显示操作员指令 更新e r p 系统 图2 2 ：m e s 在工厂中的数据流 操作任务状态设备 机器操作员状态人员 过程参数装置 图中左边e r p 等系统需随时注意产品库存量、客户订单状况与材料需求，然后将 这些信息传送至m e s ，由执行系统进行生产或安排库存以满足客户订单需求。对m e s 而言，这一层就是生产的计划层。 中间部分为m e s 系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关 资料储存于此系统中，m e s 将此产品相关资料转化为作业程序提供给控制系统之作业 人员或机器设备来使用。 右边部分为控制系统，当作业程序、相关流程、文件及其它相关生产需求项目就绪， 控制系统便运用所有工厂内相关资源( 软、硬件及人员) 负责完成生产制造过程以达成 产品生产目标。 2 1 2 生产运行控制系统的功能 由m e s 的定义可见，m e s 为一系列管理功能，而并非一套软件系统，它完全可以 是各种生产管理的功能软件集合h 3 。国际制造执行系统协会( m e s a ) 定义了i v i e s 应 具备的1 1 个功能模块：主要包括1 ) 资源分配和状态管理；2 ) 操作详细排产；3 ) 分配 生产单元；4 ) 文件控制；5 ) 数据收集；6 ) 劳动力管理；7 ) 质量管理；8 ) 过程管理； 9 ) 维护管理；1 0 ) 产品跟踪和产品清单管理：1 1 ) 性能分析和数据采集。实际的产品可能 9 东南大学硕士学位论文 第二章南京名爵公刊生产运行控制系统的理论基础 是包含其中一个或几个功能模块。 图2 3i v i e s 的各功能模型与企业其他信息化系统的关系 2 1 3 生产运行控制系统的作用 制造企业关心三个问题：生产什么? 生产多少? 如何生产? 企业的生产计划回答的 是前两个问题，“如何生产”由生产现场的过程控制系统“掌握”。e r p 、c r m 等系统只为 生产计划的编制提供了数据信息哺】，对于“计划”如何下达到“生产”环节，生产过程中变 化因素如何快速反映给“计划”，在计划与生产之间需要有一个“实时的信息通道”，生产 运行控制系统就是计划与生产之间承上启下的“信息枢纽”。 近年来，随着j f r 、b t o 等新型生产模式的提出，以及客户、市场对产品质量提出 更高要求，企业认识到要从最基础的生产管理上提升竞争力，即只有将数据信息从产品 级( 基础自动化级) 取出，穿过操作控制级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业 信息集成才能使企业在日益激烈的竞争中立于不败之地。而m e s 系统能在此过程中发 挥作用。 企业信息化系统是一个信息相互贯通的集合体，作为制造业内部最重要最基本的活 l o 东南大学硕士学位论文第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 动生产，它的相关信息尤其需要得到实时的处理和分析。具体的说，就是收集生产 过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理，同时又与计划层和生产控制层保持双 向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令盯1 。 m e s 不同于以派工单形式为主的生产管理和辅助的物料流为特征的传统车间控制 器，也不同于偏重于作业与设备调度为主的单元控制器，而是一种生产模式，它把制造系 统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机 集成制造接口等一体化来考虑，以最终实施制造自动化战略。 2 2 生产运行控制系统分类 生产运行控制系统一般可以分为以下几种类型b 1 ： 1 、专用m e s ( p o i n t m e s ) 专用m e s 是在上世纪7 0 年代出现的，其目的是为了解决企业某个特定领域问题， 如车间维护、生产调度或s c a d a 而开发的单独应用系统。专用m e s 产生了两个主要 问题：横向系统之间的信息孤岛与纵向系统之间的集成( 与e r p 、p d m 等) 。 2 、集成化的m e s ( i n t e g r a t a b l em e s ，i - m e s ) 集成化m e s 是针对一特定行业如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业而设计， 具有一定的通用性。并且逐步加强了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成能力。 集成化m e s 比专用m e s 迈进了一大步，具有一些优点如：单一的逻辑数据库，系 统内部具有良好的集成性，统一的数据模型等等。但其整个系统重构性能弱，很难随业 务过程的变化而进行功能配置和动态改变。 3 、可集成的i - m e s ( i n t e g r a t a b l em e s ) 为了解决集成化m e s 的不足，可集成的i o m e s 逐渐成为人们研究的热点。i - m e s 通过将面向对象技术，消息机制和组件技术应用到系统开发中，使得i o m e s 中的部分 功能既可作为可重用组件单独销售，又具有集成化m e s 的特点，即能实现上下两层之 间的集成。此外，i - m e s 还能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地 实现不同厂商之间的集成和遗产系统的保护，以及即插即用等功能。 东南大学硕十学位论丈 第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 1 9 8 51 9 9 01 9 9 5 2 0 0 02 0 0 3 二= 二二二二二二二二二= = 专用m e s集成化m e s 可集成化髓s下一代m e s ( p o i n tm e s ) ( i n t e g r a t e dm e s ) ( i n t e g r a t a b l em e s ) ( n e x tg e n e r a t i o n 峨) 图2 4 ：m e s 技术的发展历程 2 3 生产运行控制系统的设计原则 由于生产运行控制系统在产品从订单发出到成品产出的整个过程中，扮演生产活动 最佳化的“信息传递者”的角色，生产运行控制系统必然要具有多种功能并且能够同时为 生产、质检、工艺、物流等多个部门服务，这就决定了生产运行控制系统的结构设计必 须满足以下原则： l 、生产运行控制系统应该是一个分布式的计算机系统。 2 、生产运行控制系统能够与企业的其他制造信息系统相联接，从而提供高效的企 业管理功能。 3 、生产运行控制系统“它以生产行为信息为核心，为企业决策系统提供直接的支 持”。 2 4 实施生产运行控制系统的研究步骤 生产运行控制系统项目的规划与建设，采用科学的项目执行六步法： 1 、明确目标，成立项目工作组 2 、针对项目，进行需求调研分析 3 、解决方案设计和开发 4 、项目确认 5 、项目展开 6 、项目终止 项目管理六步法贯穿于项目开发的整个生命周期，从定义、计划、开发到实施和收 尾。这种将具有不确定因素的项目，分解成几个相对独立的阶段来实现，可以更好的管 1 2 东南人学硕士学位论文第二章南京名爵公司生产运行控制系统的理论基础 理控制，更好的处理与企业的日常营运之间的关系。因为其分段性和规范性，项目失败 的风险，也会因此降低。 2 5 生产运行控制系统实施要点和风险规避 南京名爵公司在实施生产运行控制系统项目过程中，要紧紧抓住项目重点，才能起 到事半功倍的效果。首先，充分调研，做好需求分析，要十分明确名爵建立b c s 信息 系统要达到的目标，无论是短期目标还是长期目标。其次，围绕b c s 项目系统建设的 长、短期目标，统筹规划，结合名爵公司现有软硬件设施，认真进行系统方案设计。最 后也是特别重要的是组织多轮试运行，针对出现的问题，强化与各业务人员沟通，不断 修改完善方案，才能确保系统正式上线运行成功。 任何信息系统实旌，在过程中都会遇到各种困难和阻力，因此而带来的风险主要有： ( 1 ) 业务需求调研不充分，导致系统功能与名爵公司期望相距甚远。( 2 ) 人力资源瓶 颈，导致项目进度延误。( 3 ) 沟通不到位，导致项目实施时客户接受度低。 为了规避上述可能出现的风险，保证生产运行控制系统b c s 能够顺利实施，我们 专门引入项目实施六步法，按科学的完整的工作流程操作。在项目管理六步法中，要进 入下一个阶段之前，必须先顺利通过前一个项目阶段。而且随着项目的不断推进，组织 通常会投入越来越多的资金、时间和人力，风险性也伴随着投入的资源一直存在。特别 是r r 的项目，需求的变更更加频繁，甚至在项目进行或实施中也可能不断变化，而这 些交化必然会导致一定程度的重新计划、重新开发，返回到前一个，甚至第一个步骤。 因此变更管理和监控管理必须贯穿在这六个阶段的进行中，规避不必要的风险，使项目 能一步一步向成功迈进。 东南大学硕士学位论文第三章南京名爵公司生产运行控制系统的需求分析 第三章南京名爵公司生产运行控制系统的需求分析 3 1 南京名爵公司实施生产运行系统的战略目标 通过b c s 系统将业务计划层( b 从n ) 与车间控制层( 底层设备) 能够实现紧密 的无缝集成，实现业务数据的一体化，避免信息孤岛的出现。支持企业柔性化制造、精 益生产管理要求。实现工厂的混线、平准化、同步化生产，提高生产质量和生产管理水 平。考虑名爵在英国的制造基地，b c s 系统应具备向在海外工厂的扩展能力，在语言、 时区、界面、报表等方面满足国际化的要求。具体项目目标如下： 结合制造约束条件和最优化原则，建立最佳生产次序； 后拉式生产管理方式，拉动生产和供料，建立需求拉动的供应网络体系，实现准时 化生产； 夺整车生产过程控制管理，实现车辆一车一单跟踪监控； 夺生产异常的及时处理，提高问题处理效率和生产效率； 夺建立整车质量信息，满足质保和招回管理要求，实现整车质量追溯； 车间、仓库及时准确的信息传递，保证精确高效的物流供应； 有效的底层设备管理，减少设备停线时间，保证产品质量； 建立数字化的现场管理和统计，优化生产流程； 耷实现和e r p 、现场设备系统集成，提高系统的处理效率和准确率。 3 2 南京名爵公司生产运行现状分析 南京名爵公司下设四个专业厂：焊装厂( 白车身本体焊接) 、涂装厂( 车身油漆) 、 总装厂( 整车装配) 和动力总成公司( 发动机和变速箱的生产以及合成) 。目前生产产 品品种有m c 卜_ 7 系3 系5 系和t f 跑车四个系列。 名爵公司采用以经销商订单拉动生产的产销模式，组织企业物流、信息流和资金流 的运作，目前已部署b a a n 系统来管理企业计划层的信息。下面将对名爵公司的工厂 布局、整车流、零部件流、底层设备的现状进行描述。 名爵公司生产布局整体示意图如图3 1 所示： 1 4 东南