（机械电子工程专业论文）条码在在制品生产管理中的应用研究.pdf

南京航空航天大学硕十学位论文 摘要 市场竞争r 盏激烈，消费个性化、需求多样化使得多品种、小批量成为企 业车问生产的主要特点。车间在制品生产管理作为e r p 系统中最为核心的部分， 其管理程度的好坏直接影响企业e r p 系统整体的实施效果。目前，在许多实施 e r p 系统的企业中，车问作业依旧沿用手工汇报统计，只注重计划层的指令下达 而忽略车怄j 作业执行层的信息反馈。针对这种弊端，研究利用条码进行在制品 生产管理，对于提高企业车间现代化流程管理、切实用好e r p 系统具有重大的 意义。 本文针对面向订单的单件小批模具制造企业，提出了将条码运用于在制品 生产管理的思想，分析了条码在生产管理中的运作流程，设计了基于条码的在 制品生产管理系统中的部分功能模块，提出了基于不同级别的在制品生产状念 定义，并给出了相应的加工、检验、装配判定准则。在对车间质量管理流程和 生产成本研究的基础上，以生产现场采集的人员、设备、在制品加工检验等数 据信息为依据，经过对影响生产成本计算的多种因素的合理考虑，提出了生产 成本的计算方法，同时，进行实际成本与标准成本的差异分析。以上理论研究 成果已在国盛e r p 系统中得到应用，经实际使用证明，条码运用于车间在制品 管理是切实可行的，不仅为车间生产计划的制定提供了真实的底层数据，增加 了车间作业的透明度；而且为企业做好在制品质量管理，合理做出企业成本决 策提供可靠的数据支持，从而实现了真正闭环的e r p 系统。 关键词：条码，在制品，生产管理，质量管理，生产成本，模具 条码在在制品生产管理中的应川研究 a b s t r a c t w i t ht h ec o m p e t m o no ft h em a r k e t ，c o n s u m p t i v ei n d i v i d u a t i o na n dt h e d i v e r s i f i c a t i o no fu s e r s r e q u i r e m e n t s ，p r o d u c i n ga l a r g ev a r i e t yo fp r o d u c t si nal i t t l e b a t c hh a sb e c o m et h em a i nc h a r a c t e r i s t i co ft h ew o r k s h o pp r o d u c t i o ni nt h em o d e m e n t e r p r i s e s t h em a n a g e m e n to fw o r k i n p r o c e s si nt h es h o pi sr e g a r d e d 雏t h em o s t i m p o r t a n tp a r to ft h ee r ps y s t e m i t sa d m i n i s t r a n tp e r f o r m a n c eh a sad i r e c t e f f e c to n t h ew h o l ei m p l e m e n to ft h ee r ps y s t e m a tp r e s e n t ，t h e r ea r es om a n ye n t e r p r i s e s w h i c ho n l yp a ym o r ea t t e n t i o nt og i v i n gi n s t r u c t i o n sf r o mt h ep r o j e c t i o nl a y e ra n db u t i g n o r et h ei n f o r m a t i o nf e e d b a c k f r o mt h ew o r k s h o pe x e c u t i v el a y e ra n dw h o s e w o r k s h o p ss t i l lf o l l o wt i l ec o n v e n t i o n a ln l a r l u a ls t a t i s t i c a i m i n ga tt h e s ek i n d so f d i s a d v a n t a g e s ，i ti si n c r e a s i n g l yi m p o r t a n tt h a tw es h o u l di m p r o v et h ef l o w m a n a g e m e n ti nt h ew o r k s h o pa n de x e c u t et h ee r ps y s t e mw e l lt h r o u g ha p p l y i n gt h e b a r c o d et ot h ew o r k - i n p r o c e s sp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t a i m i n ga tt h eo r d e r - o r i e n t e dm o d dm a n u f a c t u r ei n d u s t r yf o rs i n g l ea n dal i t t l e b a t c hp r o d u c t i o n ，t h ei d e at h a t a p p l y i n gt h e b a r c o d et ot h ew o r k i n p r o c e s s p r o d u c t i o nm a r m g e m e mi sb r o u g h tf o r w a r d ，as y s t e mo fw o r k - i n - p r o c e s sp r o d u c t i o n m a n a g e m e n tb a s e d o nb a r c o d ei s d e s i g n e d ，a n di t sm a i no p e r a t i o np r o c e s sa n d f u n c t i o nm o d u l ea r ea n a l y s e d i nt h em a n a g e m e n to fw o r k i n - p r o c e s s ，a n dt h em a i n o p e r a t i o n p r o c e s s e sa r ea n a l y s e di nt h ew o r k i n - p r o c e s sp r o d u c t i o nm a n a g e m e m s y s t e mb a s e do nb a r c o d e ，a n dt h e nt h em a i nf u n c t i o nm o d u l e so fs u c has e to f m a n a g e m e n ts y s t e ma r ed e s i g n e d ，a n dt h ep a r tp r o d u c t i o ns t a t e sb a s e do nd i f f e r e n t g r a d e sa r ed e f i n e da n dc o r r e s p o n d i n gr u l e so fp a r tm a c h i n i n gs t a t e s ，i n s p e c t i n gs t a t e a n da s s e m b l i n gs t a t ea r ep u tf o r w a r d a f t e rc a r e f u l l yr e s e a r c h i n gt h ew o r k s h o p q u a l i t ym a n a g e m e n t - f l o wa n dp r o d u c t i o nc o s t ，f o r m u l a sh a v eb e e nd e d u c e da n dt h e d i f f e r e n c e sb e t w e e np r a c t i c ec o s ta n ds t a n d a r dc o s th a v eb e e na n a l y z e da c c o r d i n gt o m a n yr e a lp r o d u c t i o nd a t u mw h i c hi n c l u d i n gp e r s o n n e l ，e q m p m e n t , p r o d u c t i o n p r o c e s s ，q u a l i t yi n s p e c t i o ni n f o r m a t i o na n de t c i ti sp r o v e dt h a tt h es y s t e mi sf e a s i b l e b yt h ea p p l i c a t i o no ft h eb a r c o d et ow o r k - i n p r o c e s sp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti nw u x i g u o s h e n gm o u l dm a n u f a c t u r i n gc o m p a n y t h es y s t e mn o to n l ye n h a n c e st h e t r a n s p a r e n c yo fw o r k s h o pt a s kb u ta l s os u p p o r t st h ep r o d u c t i o na r r a n g e m e n t0 1 1t h e 南京航空航天大学硕士学位论文 r e a ld a t u m ，s oi tm a k e st h er e a lc l o s e d l o o pe r ps y s t e mt ob et r u e k e yw o r d s ：b a r c o d e ，w o r k i n p r o c e s s ，p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，q u a l i t ym a n a g e m e n t ， p r o d u c t i o nc o s t ，m o u l d 承诺书 本人划重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的 研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出 贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被 查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名 r期 型i 掣。芏：ll 南京航空航犬大学硕十学何论文 1 1 引言 第一章绪论 制造业是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业。它一方面直接创 造价值，成为社会财富的主要创造者和国民经济收入的重要来源；另一方面， 它为国民经济各部门的发展提供先进的手段和装备n 】。随着人类工业文明的不断 进步，制造业已成为国民经济发展的支柱和国家综合国力的基础，它反映了一 个国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。 当今世界瞬息万变，经济全球化、信息化、知识化、产业化使制造业的竞 争环境和生产模式发生了深刻的变化，这些变化为我国现代制造业的建设与发 展提供机遇的同时，也提出了挑战：经验交流、技术合作的机会增多，无需走 出国门便可以学习到国外先进的科学生产技术和经营管理经验；市场的可拓展 空间不断扩大，企业的生产动力也不断增强：无论是国际市场还是国内市场， 竞争都日趋自热化：为占有一定的市场份额，赚取一定的经济利益，任何企业 都必须提高技术水平，改进管理模式，转变经营理念，增强员工综合素质。目 前我国制造业正蓬勃发展，已成为泱泱制造大国，但是要成为制造强国并非是 一蹴而就的。 随着市场需求的日益多样化，多品种小批量混合生产方式已成为制造的主 流，在这种转变过程中，靠一味的增大产品批量从而达到降低生产成本的目的 的方法已不再奏效。因此，不断提高生产车间软硬件的柔性化程度显得开趋重 要【z 】。在多品种小批量制造企业中，在制品管理是较难掌控的。在制品是企业生 产过程连续进行的必然结果和必要条件。为了实现企业在制品生产管理控制一 体化，近年来，企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ，e r p ) 也不断地向 底层控制延伸。但是由于中国企业在产品特性、工艺特征、生产经营方式、技 术水平等方面参差不齐，因此在e r p 系统的实旌过程中出现了种种问题，这些 情况注定了中国e r p 行业发展的漫长道路。从众多失败的e r p 案例中，我们不 难看出，多数企业在e r p 系统的研发和实施过程中只注重上层计划管理，而淡 化了对车间底层基础数据结构的优化，缺少了足够的控制信息，无法做到计划 与控制系统紧密相连，最终导致e r p 系统无法发挥应有的效力。面对车间生产 条码在在制品生产管理中的应用研究 过程f 1 趋复杂多变，企业生产管理的内容正向多方面拓展。企业只有做好整体 觇划，将e r p 系统的上层计划与底层控制相互集成，对生产数据合理采集、系 统分自i 、实时反馈，j 能实现e r p 系统问的数据共享，增强功能耦合关系、避 免出现内部信息传递的瓶颈，使得在制品生产管理起到事半功倍的效果，从而 快速响应市场的变化口j 。 1 2 在制品生产管理的研究目的与意义 生产管理的内容是多方面的综合管理，它既包括现场生产的组织管理工作， 又包括落实到现场的各项专业管理和管理的基础工作。其任务就是根据物料需 求计划、工艺路线、车间产能等编制出车间生产计划，产生生产指令，对需要 下达的车间任务，可以进行模拟下达，检查物料、能力是否符合生产计划要求， 依据任务优先级数，分配物料、下达生产指令、依据工序优先级数生成车间派 工单，并通过车间调度管理实现从计划到实施的闭环控制，使各级管理人员及 时掌握车间生产情况【4j 。在此过程中，反馈是最重要的工作，因为系统要以反馈 信息为依据对物料需求计划、主生产计划、生产规划以至经营规划作必要的调 整，以便实现企业生产的均衡【5 i 。因此，生产管理作为企业创造价值的主要环节， 它不仅是制造计划的具体执行者，也是实时信息产生的集散地，更是大量制造 信息的反馈者 6 - - 8 1 。对车间底层的科学管理是保证生产信息流、产品质量流、成 本资金流的合理走向的根本，它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 g a o l 。 生产管理中的核心环节是在制品的管理。在制品是尚未完成生产制造的产 品，是指原料投入生产的第一道工序起，直到最后形成产成品之前这一生产过 程中的所有制品i 。任何产品的生产必然都要经历在制到制成的过程，在生产 过程中保持一定数量的在制品是j 下常生产的客观需要，它可以防止车i 、日j 的生产 任务出现大幅波动。但在制品是要占用资金的，过多的在制品会影响资金的周 转和生产经营的效果垆】。因此，掌握在制品的加工数量、加工进度、物料转移、 质量状态、生产成本等信息，实质上就是对生产过程的控制与协调。由于生产 现场在制品是不断流动和变化着的，所以要求我们以动态的思想去控制在制品， 合理排产，保证生产均衡、连续、稳定。 总之，在制品生产动态管理工作的有序进行是编制生产作业计划、组织均 南京肮空航大人学硕士学何论文 衡生产和控制生产资金的重要基础，是进行生产调度工作的必要条件，是开展 经济核算的重要环节，是提高企业管理素质与经济效益的重要途径，是组织精 益生产、争取零库存的保证，也是实现闭环e r p 系统事先计划、事中控制目标 的自u 提条件。 1 3 在制品生产管理的国内外研究现状与存在问题 随着生产的发展和市场的放开，在制品生产管理已成为企业管理的重点。 现在许多企业在上层计划管理中都实施了e r p 系统，用于整合企业现有的生产 资源，编制生产计划：在下层的生产控制中，企业主要采用自动化生产设备、 检测仪器、物流搬运储存设备等实现生产现场的控制。虽然e r p 系统和现场自 动化系统已经发展到了较为成熟的程度，但是由于e r p 系统的服务对象是企业 管理的上层，一般对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持。而现场自动 化系统的功能主要在于现场设各和工艺参数的监控，可以向管理人员提供现场 检测和统计数据，但是本身并非真正意义上的管理系统。所以，e r p 系统和现场 自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”，对于用户车间层面的调度和 管理要求，它们往往显得束手无策或功能薄弱【l l ”j 。 为此，近年来，又提出了制造执行系统( 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 m ， m e s ) 的概念，它是位于企业上层生产计划e r p 系统和底层工业控制之间，面向 车i t 日j 层的生产管理技术与实时信息的系统【1 4 _ “。它强调三点：( 1 ) m e s 的优化目 标足整个生产管理过程：( 2 ) m e s 需要收集生产过程中大量的实时数据，并且对实 时事件能及时进行处理：( 3 ) m e s 需要同时与计划层和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【6 】。 目前，流程型生产企业，大多采用集散式控制系统( t o t a ld i s t r i b u t e d c o n t r o ls y s t e m s ，t d c s ) 【1 7 9 1 ，建立可编程控制器( p r o g r a m m a b l el o g i c c o n t r o l1 e r ，p l c ) 站点，通过计算机网络和生产线管理主控制器联结，运用运 行状态实时采集技术、n c 程序的传输技术、维修知识库的建立与维修向导等技 术，完成在制品生产数据的采集，统计和生产任务、生产进度的查询，从而使 得这类企业对在制品的生产管理掌控有序【2 ”。 对于离散型生产企业，由于生产计划多变，过程控制复杂，现在还没有真 l f 较为通用适宜的控制方法对在制品生产进行管理。在这类企业中，车间在制 条码在在制品生产管理中的应用研究 品生产管理仍然存在众多不足1 2 5 2 6 1 ： 1 为了满足客户个性化需求，在制品种类增多，加工工艺复杂多变，生产 不能很好的控制，生产过程不能自定义调整，车间生产的自适应能力很差； 2 车间生产过程中各种在制品信息普遍采用传统的手工数据录入方法，在 复杂的车间生产现场，这样的数据处理方式加重了操作员的工作负担，同时不 能快速的采集车间生产现场的信息数据，造成信息滞后或者丢失； 3 信息传递的层次多，速度慢，调节迟缓，使各生产环节不能有效协同， 尤其是涉及到多个工作中心时，各个工作中心信息不能有效共享，上一个环节 的信息不能及时被下一个环节所利用，整个生产信息流不通畅，这样造成了生 产过程的拖沓，整个车间生产的协同性、集成性很差； 4 出于工序间生产检验数据信息延迟及缺乏准确性，造成在制品的质量管 理与成本核算的数字不能真实有效地反映某段时间内车间管理的整体运行状 态； 5 生产管理的各项事务离不开人的参与，人是车间生产中最重要的因素之 一。现有的生产管理信息系统比较注重车间设备资源集成度的提高，而忽略了 人、信息、技术三方的集成。 在市场环境不断变化和现代生产管理理念不断更新的今天，一个制造型企 业能否良性运营，关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人 员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，做出准确的判断和快速的应对措 施，保证生产计划得到合理而快速修正。在这样的环境下，条码技术就发挥了 作用。通过条码对在制品数据进行采集和处理，代替原来人工记录信息的操作， 避免了由于重复、繁琐的人工操作所造成的信息错录，同时提高工作效率，确 保了信息采集的准确性，为上层决策系统提供了信息保障。值出于纸质条码标 签的易损性、加工现场环境的恶劣性，生产情况的复杂多变性，使得目前大多 数企业使用条码还仅限于在制品的装配环节。那么如何将条码运用于在制品的 生产过程，使生产现场中在制品作业透明化，及时反馈生产现场加工状态，避 免信息脱节，找出影响产品质量、成本以及工时的关键因素，提高生产计划的 1 其时性、灵活性、准确性，则成为制造企业r 趋关心的问题，也是本课题研究 的重点。 南京肮空肮犬人学硕十学位论文 1 4 课题来源 无锡国盛是一家从事精密模具制造加工的专业企业。模具产品种类涉及半 导体、i t 、空调翅片、电子枪和电机定转子等，可与欧、美、同等先进国家的 同类产品相媲美，其特点是精密、复杂、高效、长寿命。面对激烈的国内外市 场竞争，如何“快速响应市场变化，更好地为客户服务，提高客户满意度，在 扩张市场的同时，最大程度地降低成本”成为国盛企业领导关注的首要问题。 利用信息技术改造传统生产模式，实现企业“设计数字化，生产、管理的信息 化、集成化、智能化”，增强企业内外工作的协同性，加强企业间的动念联盟， 提高企业的核心竞争力，是国盛模具发展、壮大的必由之路。 企业以e r p 思想为核心，在计算机网络和数据库系统的支持下，与南京航 空航天大学合作着手开发一套适用于本企业的国盛e r p 系统，实现经营销售、 工程设计、车间生产、质量管理、成本控制与财务管理等信息的集成。基于条 码的在制品生产管理是国盛e r p 系统中的一个子系统。 1 。5 论文主要研究内容与结构安排 本课题主要以国盛精密模具制造企业为主要研究对象，分析面向订单的单 件小批的模具生产企业中存在的一些问题，阐述在制品生产管理的重要性和必 要性。论文将重点从在制品的生产状态分析、质量管理流程分析以及生产成本 估算三方面研究条码在在制品生产管理系统中所发挥的作用。根据上述理论研 究成果为企业设计、开发基于条码的在制品生产管理子系统中的部分功能模块， 并实现与国盛e r p 系统中其他子系统的集成。论文各章节的内容安排如下： 第一章首先阐明在制品生产管理研究的目的与意义，而后分析目前在制 品生产管理的国内外现状及存在问题，介绍课题的来源，最后给出了论文的内 容安排。 第二章先分析介绍国盛e r p 系统总体的需求，再阐述系统中在制品相关 数据采集的意义，比较传统的车间生产过程管理中数据采集方式的不足之处， 提出运用条码进行数据采集的方法，并且在分析精密模具生产特点及车间作业 流程的同时探讨运用条码的可行性，最后，针对精密模具车间的生产特点，进 行国盛e r p 系统中条码在在制品生产管理中的应用流程和应用功能设计，同时 制定条码的编码舰则。 i 塑垄壅型曼生主笪堡堕壁旦竺壅 第二耄 首先浇明在制品生产状态分析的意义，然后对在制品生产状态进 行定义，最后分别按照工件的工序级加工状态、工件工序级检验状态、工件零 件绒加工检验以及模具级装配状态给定判定的算法。 第四章 首先介绍质量管理的基本概念和基本内容，并着重对模具生产过 程中在制品质量管理的流程进行研究，接着介绍成本管理、成本控制的基本概 念，分析影响企业在制品质量成本的因素，最后进行在制品生产成本计算的研 究，做出成本的差异分析。 第五章在上述章节研究与分析的基础上，进行系统的设计与开发，并展 示相应的操作界面。 第六章 总结论文的主要研究成果，展望尚需进一步的研究内容。 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章条码在在制品生产管理中的应用分析 2 1 国盛e r p 系统总体需求分析 2 1 1 企业简介 无锡国盛精密模具有限公司是一家拥有国际一流精密加工、恒温、恒湿的中 型制造企业。引进国际一流设备，拥有世界顶级的高精度、自动加工设备百余 台，是国内同行业中装备精良、技术先进、生产规模较大的生产企业。各种等 级加工分隔清楚、互不干扰、互不影响、工艺流畅，在精密模具领域属于实力 强者。企业内部已建成局域网，有关图纸、文件通过英特网及内部网已经达到 共享；设计部门已经达到了初步的协同工作；生产现场预留信息采集点。 2 1 2 企业生产经营特点 国盛企业是根据营业部的订单来组织生产。制造部根据营业部下达的工作 指令，负责编制零件的工艺路线，向各个生产班组下达生产计划，同时，向资 财部提交工具、耗材等物料的采购申请。在各工序点设置质量检验点，并进行 工时统计。对于备件，制造部完成后，直接交给营业部发货；对于模具，送交 安装和试模，试模完成后，再交给营业部发货。因此车间根据订单的具体要求 和实际情况，组织、安排生产。企业的生产经营特点为： 1 企业的组织机构和生产管理为扁平生产管理方式； 2 生产方式属典型的离散制造方式，多品种小批量生产，特别是以单件生 产为主； 3 以按订单生产为主，按订单设计和按库存生产为辅。随机性订单数量较 多，需要瞻前顾后组织生产，出现交货期或产能矛盾时，制造部门需要及时调 整作业计划； 4 交货期非常短，对于备件，一般要求不超过一周；对于模具，一般不超 过一个月，有时要求更短： 5 产品结构复杂，工程设计任务很重，不仅新产品开发要重新设计，而且 生产过程中也有大量的设计变动、工艺路线替换以及订单更改等情况发生； 6 制造工艺复杂，专用性产品较多，且多数属于一次性生产。因此，工艺 路线具有很大的不确定性，设计、生产准备时间相对较长，生产过程按照不同 条码在在制品生产管理中的应用研究 的产品选择不同的机械设备和工装央具以及辅助耗材； 7 产品质量要求高，大部分产品需要每道工序逐一检验； 8 产品零部件一般采用自制与外协加工相结合的方式，如电镀，喷漆等特 殊工艺需要外协厂商加工。但由于设备产能与订单的签订、变更以及工艺路线 的确定相互关联，所以外协计划也具有较大的不确定性，处于不断更变之中； 9 市场价格竞争激烈。 2 1 3 影响企业发展的“瓶颈” 通过调查、分析，发现影响企业发展的“瓶颈”，除了模具设计过程管理薄 弱外，最突出的是模具生产制造计划调度混乱。具体如下： 1 信息流动不畅，数据不共享，反馈速度慢难以进行快速决簧和服务 由于管理不够规范，以及手工为主的操作方式，使企业内外的信息传递不 畅，数据反馈速度慢，企业领导和部门主管不能及时掌握生产经营的最新相关 信息和企业内外动态，无法做出快速决策。这具体表现在以下几个方面： 1 ) 信息延迟、阻塞、滞后。目前主要通过各部门按天、周、月的汇总资料 汇报，信息由人工用纸面传递，时间滞后使得对现场的变化掌握决策困难； 2 ) 信息的真实可靠性较差。由于多数信息属人工处理，难免会出现人为的 错误： 3 ) 难以及时跟踪现有订单的生产执行状况； 4 ) 客户反馈信息未能有效管理。 2 对生产计划、在制品生产进度、质量控制和原材料管理较粗放 1 ) 大部分产品没有按项目管理方法进行管理，对产品进度的跟踪与控制困 难： 2 ) 车间生产任务繁重，作业计划制订困难。由于产品种类多，零件材料众 多，加工工艺复杂，影响生产过程的不确定因素多，如返工、返修、让步加工、 报废、补料等情况出现频繁，导致制订调整生产、采购计划困难，均衡性差， 计划跟踪困难； 3 ) 人工凭经验编制生产计划，不仅工作量大，而且不够精确严格： 4 ) 对一些特急品的处理，需要营业部和制造部的反复协调，时常造成车间 计划的混乱； 5 ) 生产进度反馈、工时信息、质量信息以手工管理为主，工作量大，工作 南京航空航天大学硕十学位论文 效率较低，而且数据不准确； 6 ) 没有建立完整的质量档案，难以对产品质量进行跟踪； 7 ) 库存信息难以及时提供给其他部门； 8 ) 产品中各部件制造周期长短不一和产品加工工艺路线的复杂性造成在制 品管理不易。在生产过程中经常有边角料产生，部分边角料可回收利用，但由 于生产的离散性，边角料管理相对复杂。 3 难以对客户承诺交货期 产品交货期是客户最关心的问题。模具生产制造过程中的计划调度混乱、 生产进度反馈和控制困难使营业部难以及时掌握生产计划和生产能力，难以对 订单进度进行有效跟踪，这样，一方面可能造成拖期交货，影响企业的服务质 量与声誉，不利于抓住回头客：另一方面企业不敢承接时间要求很紧的订单， 影响企业的订货量和产值。 4 成本控制困难 一方面，企业目前没有对生产的在制品制定计划成本，按经验进行产品报 价，导致企业利润得不到很好控制；另一方面，企业采用的成本核算方式为较 为粗糙，所计算的成本不仅不够准确，而且时间上有滞后。此外，由于物料采 购和生产信息传递缓慢，信息流往往滞后于物流，当发现生产过程中的成本偏 高时，往往为时已晚，无法对生产制造成本进行有效控制。 2 i 4 国盛e r p 系统总体功能设计 根据上述对国盛企业生产经营管理中存在问题的分析，对国盛e r p 系统进 行了总体功能设计，其中包括能力平衡，车间排产，财务管理，采购管理，设 备管理，库存管理，物流管理，人力资源管理，在制品生产管理，销售订单管 理十项功能。各功能间相互关联，与网络数据库相连接，具体如图2 1 所示。 其中，生产管理系统是国盛e r p 系统中的一个子系统，需要利用条码对在制品 的诸多信息进行跟踪。 条码拄在制品生产管理中的应川研究 e r p 系统 图2l 国盛e r p 系统功能结构设计图 2 2 基于条码的数据采集方法 企业中的数据也是一种资源，应该像企业其他资源一样受到重视、保护【2 “。 在国盛e r p 系统实施过程中，数据采集是最为关键的因素之一。系统通过对企 业生产经营活动中产生的大量基础制造数据进行处理，从而完成系统的各种功 能。及时、准确、完整的数据输入是保证有效数据输出的前提，垃圾数据是无 法指导生产的。下面就具体分析一下数据采集在在制品生产管理中的意义。 2 21 数据采集在在制品生产管理中的意义 在制品生产管理中的数据分为三大类，即动态数据、静态数据以及中间数 据【2 8 i ： 静态数据，一般指生产活动丌始前要准备的数据，如毛坯、员工、设备等。 这罩的静态是相对的，是指变化的频度较小而已。 动态数据是指在企业生产活动中频繁发生变动的数据，如物料的库位状态、 耗材使用情况、加工检验状态等。系统对这些数据需要随时维护。 中间数据也称为中间信息，是根据企业对管理工作的需要，由计算机系统 南京航空航天大学硕士学位论文 综合上述静态和动态数据，经过运算形成各种数据报表。它是一种经过加工处 理的信息，供管理人员掌握生产状念，以便进行分析和决策。 在制品生产管理中，对静念、动念数据进行采集，合理处理后形成中间数 掘，这一过程是非常重要的。其意义在于： 1 有效地采集车间当r 在制品生产数据，是次日有效地下达订单、进行m r p 计算、车问排产和控制日生产作业的保证： 2 应用有效的方法去收集、储存和分析这些从车间采集来的数据，并将结 果通知有关生产管理人员，及时发现生产现场效率降低的原因，避免作业流程 的混乱： 3 车间数据采集不仅为车间制定计划、控制生产提供必需，还可以建立实 际生产成本档案，为其他部门如财务部门、质量管理部门和工程设计部门提供 数据支持。 在企业中，车间生产过程中的数据信息量是极为庞大的，因而各种物料代 码的编制、基础数据的准备以及制造数据的采集、整理工作相当艰巨。数据采 集的方法应力求简便、易行、以免干扰生产。数据采集系统要避免记录错误、 数据不完整、汇报拖期、重复采集、采集数据的责任不协调等问题。这些问题 会影响生产作业效率、增加成本。但是，完美的数据采集系统不是一步到位的， 它需要不断地改进【2 “。 2 2 2 传统的数据采集方法 目前国内制造企业的信息化正在日益提高，由于大量全自动化生产线的引 进，流程型生产企业的在制品管理已基本实现自动化控制。然而，离散型生产 企业虽然购置了许多国内外优质的数控加工设备、采用了一些较为先进的图形 设计软件，但是由于这一类型企业固有的生产特点，从而导致生产现场监控管 理方面大多依旧沿用传统手工操作方式，即，生产现场的所有数据都是人为手 工填写，这些数据有的是经手算汇总，稍微先进点的则是各种生产报表、单据、 窗体数据输入计算机中进行汇总，看似这些汇总而来的数据个个真实有效，打 印出来的统计图表张张美观漂亮，但在这些表象的背后却是生产数据信息严重 缺乏实时性、准确性和全面性，而且人为操作使得数据误差增多，检查数据源 时困难重重。这就出现了所谓的“离散型制造业生产现场黑箱作业”现象。 高品质的底层加工设备、卓越的图形设计软件、不断提高的制造业员工素 条码在在制品生产管理中的应州研究 质，这一切与生产现场的小作坊运作模式相结合，显得如此的滑稽和不协调。 为提高车间信息响应能力，作者提出了利用条码建立具有敏捷化响应能力的数 据采集系统，并进行了深入的研究，提出了可行的实现方案。为在制品的跟踪 与管理、质量成本控制和综合分析查询等提供真实可靠的数据来源。 2 2 3 基于条码的数据采集方法 2 2 3 1 条码识别技术简介 随着科技的飞速发展，信息革命已经渗透至各个经济部门，迅速改变着传 统产业及整个经济的面貌，其间产生了许多新的理念和技术。人们开始关注如 何改变手工数据输入输出的方法，解决手工输入输出费工费时易出错的问题。 条码自动识别技术就是在此环境下应运而生的，它是以计算机、光电技术和通 信技术的发展为基础的一项综合科学技术，是信息数据自动识别、输入的重要 方法和手段l 2 9 】。经过多年的研究与应用，包括条码打印机、扫描器、远程数据 采集器、各类耗材在内的条码硬件技术已经日趋成熟。条码是由一组规则排列 的条、空及其对应字符组成的识别标记，由条码符号和对应字符( 包括数字、 字母及特殊或专用字符集等) 组成，用以表示一定的信息【3 0 】。迅猛发展的条码 技术是现代信息管理中颇具特色的新秀。 条形码的研究始于美国，从最初“公牛眼”的问世到一维条码的广泛使用、 二维条码的深入研究，迄今为止，条码类型已不下几十种。现今的条码不仅可 作为一般商品的标识代号，而且可用于防伪。条码防伪的重点在于条码编码以 及条码内信息数据的加密算法。用于防伪技术的条码在编码规则上与普通公开 的条码算法、校验位的制定是有所区别的【30 1 。随着电子信息和激光等高新技术 的综合渗透，条码技术广泛应用于各行业中。 大家所熟知的是条码在服务零售业的运用，即条码系统在超市中的运用， 从家乐福、易初莲花等世界著名的大型超市到国内的联华、工农商等连锁超市， 从纵向到横向，从商品的流通、供应商的选择到客户及员工的管理，都已经充 分利用了条码。在p o s ( p o i n to fs a l e ) 系统中，条码功能可谓发挥到了及至。 在工业领域( 这罩主要指生产各环节) 条码的应用国外己有许多成功范例， 而国内相对滞后。在国内，大多数企业仅仅在产品最终离厂前的发货标签上应 用条码，这个条码主要是在客户返维修产品时才发挥作用。而条码更有效的作 用是在生产过程中对在制品的标识和跟踪。 南京航空航天大学硕士学位论文 在e r p m r pi i 系统的实施中，车问层数据信息的准确性极为关键，如果车 间层数据的采集或者传递中出现失实，那么决策系统得出的数据就可能变得毫 无意义。分析国内外一些企业e r p 系统失败的原因，一部分就是由于不成功的 数据采集所致。p b a ( p r o d u c tb a r c o d ea p p l i c a t i o n ) 是利用条码对生产制造业的物 流信息进行采集跟踪的管理信息系统。p b a 通过对生产制造业的物流跟踪，满足 企业针对物料准备、生产制造、仓储运输、市场销售、售后服务、质量控制等 方面的信息化管理需求【3 ”。系统高度集成，数据可追踪、溯源、反查、报表功 能满足多变的管理需求，多维图形化数据分析，使您坐在办公室就能了解生产 计划的执行情况以及具体零部件的流向。条码技术和信息处理应用于生产全过 程，使生产中大量数据的记录和处理成为可能，提高了管理效率和管理质量， 也节约了劳动力和物料成本。随着多数企业和产品的生产模式从面向库存( m a k e t os t o r e ，m t s ) 、向面向订单( m a k et oo r d e r ，m t o ) 、面向能力( m a k et o c a p a c i t y m t c ) 、面向接单组装( a s s e m b l yt oo r d e r ，a t o ) 模式转变，从大 量生产方式向精益方式转变，条码自动识别技术是进行数据采集较为有效的方 法。目前，有些制造企业已经利用条码对生产过程进行管理，在这些企业里条 码的运用和c i m 系统、e r p 系统一样受到重视，它可以促进新制造过程优势的 发挥。 2 2 3 2 精密模具企业车间作业流程分析 目前，模具企业生产加工车间的设备布置形式不是按产品而是按工艺对象 的专业化布置( 机群式布置) 。即，铣削、粗磨、精磨、加工中心、电火花、曲 线磨等工作中心的设备是按照其用途的不同归总放置的，因此物料清单( b i l l so f m a t e r i a l ，b o m ) 中的工序通常是与工作中心一一对应的。分析精密模具企业的 车间作业流程，如图2 2 所示。 通过分析，我们发现车间作业是非常复杂的，涉及到在制品加工跟踪、质 量检验与控制、在制品在各工序间的转移活动以及设备维护、工具库管理、边 脚料管理等活动，这些活动的完成状况对整个车间生产管理都是具有重要的影 响。在生产过程中，合理地安排好生产流程，及时发现并排除故障，使生产中 的各道工序处于最佳工作状态。为此，需要监控的生产信息可分为以下几个方 面1 2 1 1 i ： 1 在制品监控：包括对在制品当前所在工作中心、质量检测信息、关键测 条码在住制品生产管理中的戍_ i j 研究 下间作业计划 叫上序1 卜一 i 合格 生产投料 t 三壁!l 返t = 班组能力平衡 i 质 j ：序n 卜一 量 检 返修 班组派1 ： 验 让步 赢 。 模具_ 自制件合格品卜一 装配 降级 r 一外购什合格品卜一 l 是f 报废 模具成品出库 1 外购件供应商卜一 图2 2 精密模具企业车间作业流程 试数据等的监控； 2 操作员工监控：包括对操作员工岗位、工作状态、技术水平等级及突发 事件处理等的监控； 3 生产过程监控：生产系统物流状态、各生产单元完成工件的品种及数量、 各单元实际劳动负荷等的监控； 4 设备监控：包括对设备的当前工作状态、使用负荷、设备利用率等的监 控： 5 生产工序监控：包括对直接影响整个生产系统流程的关键工序完成状况 的监控，主要是工艺要求高的、生产劳动负荷相对饱和的、生产限制条件较多 的工序等的监控； 6 在制品转移监控：在制品在不同的质量状态下的转移方式、转移过程等 的监控； 基于以上分析，利用条码自动识别技术需要对在制品、加工工序、设备、 操作员工、不同的质量状态以及物料所在库位等进行全方位的跟踪管理。 2 2 3 3 条码应用于在制品生产管理所产生的问题和实施对策 不同的生产管理系统在不同的企业环境中都有其独特的运作方式以及注意 南京航空航天大学硕士学位论文 点。本文研究的在制品生产管理系统主要针对离散单件小批的精密模具生产企 业，下面将对企业实施这一系统的可行性作进一步探讨。 利用条码对在制品进行管理还是存在相当大的难度的，其原因在于： 1 在制品是处于正在加工中的产品，工业现场大都环境比较恶劣，假如条 码粘附于工件表面很容易遭到损坏； 2 对于离散型单件小批模具制造企业，其在制品种类繁多。对于一些小型 精密零件，难以利用条码进行单件跟踪： 3 加工现场的突发事件较多( 让步加工、返工、返修、报废、订单更改、 设计更改、b o m 更改等) ，利用条码对产品进行批量跟踪，在制品数量难以控制； 4 由于对条码采集来的数据处理不当，很难实时为b r p 系统提供底层信息 反馈。 究其模具行业自身特点，为了顺利便捷地使用条码，避免在使用过程中产 生以上诸多问题，特别提出了以下几点注意事项： 1 由于精密模具企业的在制品形状大小不一，且物料的任意表面都有可能 作为加工面，加之操作现场环境相对恶劣，条码不合适粘附在每个工件表面， 所以决定采用将条码粘附于图纸或工艺卡片上； 2 与同一图纸相对应的零件是一批多件，则一个条码所对应的在制品数量 也为多件，进行批量跟踪： 3 为了使整个流程通用化、实用化，所以条码生成方式采用现场印刷： 4 在制品条码的编码中不包含工序信息，但通过条码可以反查到此零件的 工艺信息以及加工数量信息； 5 模具企业生产设备是按照设备种类进行布置的。每个产品的工艺过程都 可能不一样，而且，可以进行同一种加工工艺的机床有多台。设备与工作中心 相对应，按照设备加工精度的不同将工作中心细化为若干子工作中心，而工序 与若干子工作中心相对应； 6 为保证产品的质量、减少加工成本，模具企业大多数产品都是实行道道 工序严格把关的方法。根据这一特点，系统规定由参与零件加工的每位操作员 工以及参与零件检验的每位检验员工进行一线的数据收集；加工一道工序检验 一道工序，全数检验。 条码在在制品生产管理中的应_ 【 j 研究 2 3 条码在在制品生产管理中应用分析 2 3 1 条码在在制品生产管理中的应用流程 通常的e r p 系统是一个“推”式生产管理系统，是按计算出来的后道工序 的需求来决定前道工序的生产的，而非由实际的生产情况来决定生产，所以容 易造成生产现场的在制品积压和生产活动的混乱。在囤盛e r p 系统中，采用条 码对在制品进行跟踪管理就是为了始终使生产中的实际数据动态有序地反馈到 管理层，保持车问生产和企业管理数据的一致性，从而真正实现闭环的e r p 系 统。根据国盛企业在制品加工的特点，我们设计了图2 3 所示的条码在在制品 生产管