（机械制造及其自动化专业论文）基于mes的离散型制造企业设备管理系统研究.pdf

ab s t r a 仁 t ab 8 t i a c t a s the i m p r o vemenio f sc i enc e t e c hno l o g y and t h e e x t e n 它 o f mod e m izati 叽 t he i m port a n c eo f e q ul p ments bec amee v i d ent i ne n 1 e rp ri s e . e q u i p m e ntm a n a g e m e n t a 价c l e dthe p r o d u c t io nando pera t i o no fe n t e rp ri ， d i r e c t ly.withthe e n t e rp r i s e i n fo rmat i oni zati o n c o nt i n u a ! l y， a h l g h e r 化 q uest fo r equ i p m e nimanag e m e n t i s 而s ed. t h e c u rr e niequ i p m ent m a n a g e m e nts y st em i s d i v i d e d i nto 幻 刀 o k i n d s fromthe as p e c t o f m ai nten ance : o nei s b as e d o n th e p l an; the o t h e r i s b as e d onthe e q u i p m ent，5 conditi on 川 n o n l t o r.t 七 eadv a n t a g ea n ddi s a d v a n t a g eoftheset 叭 心ki n d s of s y s t e m werea n a 】 y zed i n this p a per，and e l abo rate d th e i n fo rmatio n c i re u l atio n 胡ds e rv i c e flowbet w e e n equ ip m e nt们 n a n age m e nis y s t em a n dme s . m a d e a theo ryre s e arch o n t h e equ i p m e nim a i n t e n a n c e o f c o n d i t i o n m 画句 石 n g a n d d i a gno s i s ， 明 d a nal y z e d the re l at i o nsbet wee n equ i p m e ntr o a n a g e m e nia 幻 d work. s h o p ，s p r o d uct i o n s c h e dule ， t h e n an o v e rall mod e 1 o f e qui p m ent mai nten a n c e a n dwork一 sh o p ， s p rod u c ti o ns c h e d u l e w a sd e vel o p e d . 八 刀 目 yze dthe equl p ment m a n a g eme ni c h a r a c te r is t i co fd i s c r et e m a n u fact u ri n g e n t e rp ri se ， a n de st ab1 i s h e d ani n fo rmat i o n i nteg r a t i o nmod e l b e t w e e n e q ul p menim a n a g e m ent systeman ds yste m s 一 re l at e do f a j i an g x l e ngi ne p l ant 勿 i d e f o .t h e n an e q u ip ment man a g e m ents y stem b as ed一 me s i n d i s c r e t e man u fa c t u r ing e nterp ri s e was d e v e 1 opedac cord i ng tothe ac tua1 d 恤朋 d . to sa t i s 勿 1 h e re q uesto f v ario usfon c t i o nsm o d u l e i n me s ， work一 e n t e r w a s fi rs t l y b ro u g h t i nt o the sc o peo f e q u lp m e n t m a n a g e ment . f orp rovid in g the i nformatio n a boutthe general 胡dkeywork 一 c e n t e r ，sc apabi l i tyfo rm e sin t i me an dse rv i n gfo rp ro d ucti o n sc h e d u l i ng， re s o urce al l o c at i on ands oo 氏th e e q u i p m ent man a 邵m e nto bj e cts was 而s e d fromth e s i n gl e e quip m e n t tothe work ce n t e r l e vel . the equl p mentm ana g e m ent s ys t em b as e d 一 me sdevel o pedi nt 垃 s p ape r h a d b e ens ucc e s s fu l app l i e d i n m a n y e n 妞 rp ri s e s ， 胡 d great l y p r o mot e d thei r e q u i p ment m a n a g e m e nti n fo rmat i oni za1 io n l e vel . k . y w o r d : me s ; e q u i p m e nim ana g e m ent s y s 化 m ; d i s c r e l e m a n u fa c to r i ng w o r k -c e n t e r ; c o lldi t i o n mo ni t o r 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以 标注和 致谢的地方 外，论文中不包含 其 他 人已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果， 也 不 包 含为 获 得 南昌大李 或 其 他 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 何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 球 卿 啧签 字 日 期 : 。 。介了 月 )夕 日 学位论文版权使用授权书 本 学 位 论 文 作 者 完 全了 解南昌大学 有 关保 留 、 使 用 学 位 论文 的 规 定 ， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和 借阅 。 本 人 授权南昌大学可以 将学 位沦 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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位 论 文 作 者 签 名 :茶 叫 签 字 日 期 : 刀 年 了 月 夕 日 导师签名: 签 字 日 期 : 一7 年 如2 日 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 通讯地址: 电话: 邮编 第 1 章绪论 第 1 章绪论 l l本课题研究的意义 l l . 1设备管理的重要性 设备管理， 是指以 设备为研究对象， 追求设备综合效率与寿命周期费 用的经 济性，应用一系列理论、方法， 通过一系列技术、经济、组织措施，对设备的 物质运动和价值运动进行全过程的科学管理. 对企业来说，设备管理是企业管 理的重要组成部分。 企业的设备是现代企业的物质技术基础， 而且随着机器设备的技术含量与技 术水平日益提高，现代设备既是技术密集型的生产工具，也是资金密集型的社 会财富 111 . 特别是 在 科 学技术飞 速发展的 今天， 设备的 技术 进步飞快。 现代化大 生产的一个明显趋势是设备向集成化、大型化、连续化、高速化、精密化、自 动化、流程化、综合化、计算机化、超小型化、技术密集化的方向发展，设备 将更加复杂，具有更强的系统特性。由此而使设备的功能愈来愈多，生产效率 愈来愈高，同时设备的规模、精密程度、复杂程度和自 动化程度也愈来愈高。 这一方面大大促进了生产的发展，如提高了生产率，改善了产品的质量，降低 了成本，节约了能源和改善了工人劳动条件，取得了巨大的社会效益和经济效 益;另一方面这些发展也相应地带来一些新的问题:其一是由于设备与系统的 功能增多，各工作单元间的关系日 趋复杂，导致影响设备安全和工作性能的因 素越来越多;其二是设备与系统的结构越来越复杂，规模越来越大，设备的造 价越来越高;其三是现代设备日 益向系统极限效率与速度方向发展，安全隐患 与机械故障增多， 连锁影响造成的损失十分巨大，即一旦设备发生故障，所造 成的直接、间接损失会成几十倍甚至上百倍地增加，轻则降低系统的生产效率， 重则系统停机、生产停顿，导致重大经济损失，甚至出现设备毁坏、危及生命 财产安全的恶性事故，造成灾难性的后果与深远的国际影响，损害一个国家的 形 象( 如切 尔诺贝 利核电 站泄 漏事故、 美国 挑战者号航天飞 机爆炸事 故等 ) ; 其四 是现代设备与生产系统在国民经济的发展和社会物质财富生产中的影响面越来 第 1 章绪论 越大。 这些进展一方面的确提高了生产效率、 降低了生产成本、节约了能源， 取得 了巨大的社会效益和经济效益; 但另一方面，对大型机械的设计、 制造、安装、 使用、维修和安全可靠运行提出了更高的要求。因此要让先进的设备流畅运行， 发挥最大功效，避免对国家、对企业、对人员造成的损失与伤害，必须要实施 最优秀的设备管理，设备管理成为保证企业经营成功的关键因素之一。 l l z me s 的孟要性 美国 先进制造研究 机构a m 风 a dvan ce d m a m l fa c turingrese arch) 将m e s 定 义 为“ 位于上层的生产排程与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统， 它为操作人员 / 管理人员提供计划的执行情况以 及跟踪所有资 源( 人、 设备、 物料、 客 户 需 求 等 ) 的 当 前 状 态 2 131 。 m e s ( m an u fact u ri n g e x e c ut i o n s y s t e m ， m e s ) 是近1 0 年来在国 际 上迅 速发展， 面向 车间 层的 生 产管理技术与实 时信息系统 131 1 ， 近年来 在半导体行 业、 流程型 生产企业如钢铁、 烟草、 化工等的成功应用， 更是促进了m e s 的飞速发 展。 m e s 可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造环境，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。 适用于不同行业( 家电、 汽车、 半导体、 通讯、 rr、医药) ，同时也能对单件小批量的离散型机械制造企业提供 良好的企业信息管理。目前国外知名企业应用me s 系统己经成为普遍现象，国 内企业对于m e s 认识才刚刚起步， 但是许多企业也逐渐开始采用这项技术来增 强自 身的核心竟争力. 制造执 行系统 伽e s) 能 通过信 息传 递， 对从订 单下 达到产品 完 成整 个的生 产 过程进行优化管理.当企业有实时事件发生时，me s能对此及时做出反应、报 告，并用当前的准确数据对它们进行约束和处理。这种对状态变化的迅速响应 使得me s 能够减少企业内部没有附加值的活动， 有效地指导工厂的生产运作过 程，从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能，又能提高生 产回报率。me s还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有 关产品行为的关键任务信息，通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完 整的闭 环生产， 协助企 业建立一体 化和实时 化的e lu，从e s /s f c 信息 体 系13 词01. 简而言之，me s是对整个车间制造过程的优化，而不是单一解决某个生产 第 1 章绪论 瓶颈; m e s 必须提供实时收集生产过程数据的功能， 并做出相应的分析和处理; m e s需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现与企 业信息系统的集成。 世界上很多著名的软件公司都在从事 me s软件的设计开发工作，并且积累 了较为丰富的开发经验， 比较著名的me s 产品有: 法国a l s t o m公司的p ro m i s， 美国c a m s t a r 公司的insite， 英国invensys公司的加 t r a c k ， b ro oks a utom ation 的fac tor y w o rks， c o ns i l i um叭p p l i edm at erial s 的work s t re am， i b m /l t s的 pose id on， 5 渐ew等 141 . 使 用m e s 技 术的 制 造行 业 覆盖 机械、 电 子、 医 药、 化 工、 通讯等领域。 经过多年来me s的应用实践表明: me s能够有效提高制造企 业的 生 产效率，为 企 业带来 显著的 经济效益15 。 表1 . 1 是m e s al nternat i ona l 的 m e s 应用调查研究中总结出来的 企业平均直接受益数据16 。 表1 . i me s的效益 me s产生的效益 缩短制造周期时间 平均获益 减少或消除数据输入时间 减少在制品 ( wi p ) 减少或消除作业转换中的文书工作 缩短生产提前期 ( leadti me ) 改进产品 质量/ 减少次品 减少损失的 文书工作(p攀rwo rk ) 4 5 % 7 5 % 1 7 % 5 6 % 3 2 % 1 5 % 5 7 % 除了这些量化的数据以外，me s在企业的运行和商务活动方面也有积极的 作用 阴 isj 。 m e s 可以 有效的 提高产品 质量， 达到对客户要求的高 质量响 应: 均衡 企业资源的利用率，使企业的全体员工的工作能力大大提高;提供计划决策和 企业商务活动的必要数据，使制造系统有较快的变化响应能力，同时也提高了 销售服务和客户服务的水平;企业投资回报周期大大减短，使企业有较强的市 场竞争力和经济实力。 1 .2设备管理现状 l 2. 1流程型企业me s中的设备管理 流程型企业的产品比较固定， 而且一旦生产就有可能是十几年不变。 体现在 第 1 章绪论 设备上，流程型企业的设备是一条固定的生产线，设备投资比较大、工艺流程 固定，在流程型企业的流水线生产中，生产线上的设备维护特别重要，每台设 备都是关键设备，不能发生故障，一台设备的故障会导致整个工艺流程的终止。 在流程型企业me s中的设备管理中，由于流程型企业中的设备自 动化程度 较高，设备控制级大量采用 d c s 、p l c 。在检测驱动方面，各种智能仪表、数 字传感器己 普遍应用;过程控制则广泛采用以小型机为主的自 动控制系统。传 统的“ 计、电、 仪” 分工界限已不再明显， 计算机技术的应用已深入各个领域。 这 些自 动化设备，能自 动准确记录各种生产现场信息。因此，流程型企业m e s 中 的设备管理多采用的是基于设备状态监测的维护模式。这种基于设备状态监测 的维护的优点是: 节约劳动力成本和设备停机时间; 有科学的实时数据分析支持，发现问题正确有针对性。 缺点是: 对设备的自 动化、数字化水平要求较高; 要有完备的数据采集系统 (f15: f ac to ryln fo n 力 a t i ons y s t e m ) ; 实施要有较高的技术和数理统计分析能力。 1 . 2. 2离散型与流程型企业的设备相关差别 me s系统，无论从功能模型还是信息模型以及相关技术上，都覆盖了流程 型和离散型企业。 me s起源于流程型企业，近年来在该行业的成功应用， 使其 开始向离散型企业蔓延。众所周知，流程型与离散型企业在设备相关方面存在 很大的差别: ( 1) 设备: 流程型企业的产品比较固定， 而且一旦生产就有可能是十几年 不变;机械制造等行业的产品，寿命相对要小得多。体现在设备上，流程型企 业的设备是一条固定的生产线，设备投资比较大、工艺流程固定，其生产能力 有一定的限制， 生产线上的设备维护特别重要，不能发生故障l5 1 。离散加工业 则不是这样，可以单台设备停下来检修，并不会影响整个系统生产。 ( 2) 自 动化水平:离散型企业由于是离散加工，产品的质量和生产率很大 程度依赖于工人的技术水平。离散型企业自 动化主要在单元级，例如数控机床、 柔性制造系统。因此，离散型企业一般是人员密集型企业，自动化水平相对较 第 1 章绪论 低. 流程型企业则大多采用大规模生产方式， 生产工艺技术成熟， 广泛采用p c s ( 过程控制系统) ， 控制生产工 艺条件的自 动化设备比 较成熟 144 】 .因 此， 流程型 企业生产过程多数是自 动化的，生产车间的人员主要是管理、监视和设备检修。 ( 3) 数据采集:离散型企业的数据采集，以手工上报为主，并可以结合条 形码采集等半自 动信息采集技术进行工时、设备、物料、质量等信息的采集。 这种数据采集方式，时间间隔较大，容易受到人为因素的影响，要特别注意保 障数据的准确性。流程型企业的自 动化程度较高，设备控制级大量采用 d c s 、 p l c 。 在检测驱动方面， 各种智能仪表、 数字传感器已 普遍应用; 过程控制则广 泛采用以小型机为主的自 动控制系统。 传统的“ 计、 电、 仪” 分工界限已不再明显， 计算机技术的应用己深入各个领域。这些自 动化设备，能自 动准确记录各冲生 产现场信息。 ( 4) 设备管理:离散型企业的生产设备的布置，不是按产品而是按照工艺 进行布置的。可以 进行同一种加工工艺的机床一般有多台，单台设备的故障不 会对整个产品的工艺过程产生严重的影响，一般需要重点管理关键、瓶颈设备。 在流程型企业的流水线生产中，生产线上的设备维护特别重要，每台设备都是 关键设备，不能发生故障，一台设备的故障会导致整个工艺流程的终止。 基于以上的认识， 我们可以 看到在流程型与离散型企业间设备与设备管理间 的很大差别。 1 .2.3离散型企业设备管理现状 国外对设备管理系统的研究比较早， 现己 进入了相当完善和先进的阶段， 形 成了包含辅助决策的综合设备管理信息系统，为企业现代化生产和经营提供了 有 力 支 持. 费 希尔 罗 斯蒙 特 公司 研 制开 发了a m s (asse t m a n a g e m en t solutin n) 设备管理系统。该系统充分利用现场智能设备出厂时具有的功能，尤其是其中 丰富的非控制信息， 优化过程控制，为工厂管理和工程人员维护其设备网络以 及与h a rt邝 f 现场总线设备进行通讯提供了 更多、 更好的选择，使得用户能够 监视、管理和调整过程中运行的设备和过程本身。与国外设备管理信息系统相 比，国内对设备管理系统的研究与应用仍然处在比较落后的阶段。随着设备现 代化水平的不断提高，国内许多高校、科研院所、企业已开始这方面的研究与 开发。 第 1 章绪论 在我国的离散型企业中， 设备的自动化水平较低， 设备技术层次不一， 企业 间的生产设备相差很大。当前的设备管理系统大都是为了某些单位的具体问题 而提出实现的，已开发应用的设备管理系统从本质上来讲大多数是一种设备库 存业务管理系统， 方便了 设备的台 帐管理、 盘点 和查询等日 常事务123 j 146 1 。 在设 备维护方面，主要还是采用定期对设备进行检查和维护的计划性维护方式.由 于设备在使用过程中，受到生产性质、加工对象、工作条件及环境等因素的影 响，使设备原设计制造时所确定的功能和技术状态将不断发生变化而有所降低 或劣化，设备的维护周期将发生变化。这种计划性的设备维护方式由于缺乏完 整、连续的设备状态信息，常使得基于固定周期记录的预测不准确。并且随着 先进管理与先进制造技术如e rp、制造执行系统m e s 、 并行工程、 敏捷制造等 的发展，企业持续的信息化，当前的设备管理系统大都集成性较差，对制造执 行系统me s的支持较弱，通常不能根据生产作业计划的调整进行快速响应。 1 .3本文主要研究内 容 随着企业的持续信息化，me s作为企业计划层与控制层的连接层，为企业 越来越重视。 m e s中的设备管理采用的是基于设备状态监测的维护管理，这种 设备维护方式对设备自 动化、数字化程度与数据采集方面要求较高，可以 及时 地发现一些设备故障，相对成本较高:而离散型企业当前的设备管理系统采用 计划性维护管理，设备自动化、数字化程度与数据采集方面相对落后，对一些 关键设备、重点设备的管理巫需加强，并且与其他管理系统间的信息流通很少， 基本上是一“ 信息孤岛” 。因此，如何将me s中的基于状态监测的维护方式与计 划性维护方式相结合，以适用于离散型企业的设备现状，并加强关键设备、重 点设备的维护工作，另外对当前的设备管理系统与其他系统如生产作业计划、 成本管理等系统的集成扩展也是当前企业的一个难题。 l 3. 1论文研究背景 本论文所做的研究是基于江西某发动机厂信息系统改 造实施的一部分， 在广 泛的调研基础上，针对该发动机厂基于计划性维护的设备管理系统的不足，对 系统进行改造，以满足该发动机厂的设备管理系统在m e s 环境下的工作要求， 第 1 章绪论 准确、迅速地为相关部门提供各种设备可靠的统计数据，并与相关系统紧密结 合，并加强对关键设备、重点设备的管理，提高该发动机厂的设备管理信息化 水平。 l 3. 2论文的主要内 容 本论文主要进行了以 下研究工作: 根据 m e s的核心管理思想及计划性维护设备管理系统， 分析两者间的 信息流通和业务流程，构建离散型企业 me s环境下的设备管理系统及 相关业务流程的交互体系结构， 给出具体集成关系的详细说明。 鉴于计划性维护设备管理系统的不足，引入 me s中的基于设备状态监 测的设备维护模式， 以加强对关键设备、 重要设备等的维护， 及时检修， 减少偶发事故及故障所造成的生产瓶颈和经济损失。 在 me s中，生产调度的执行对象是以 工作中心为目 标的，即每个调度 任务都是对某一工作中心来执行操作的。将工作中心纳入设备管理范 畴，使设备管理对象从单台设备上升到工作中心层次，以使设备管理系 统及时准确地为 m e s提供关键工作中心能力和一般工作中心能力等动 态信息，为生产调度、资源分配等功能提供有效的服务。 统筹研究生产作业计划和设备维护的关系，协调两者计划以保证设备的 最大化利用率。 结合江西某发动机厂的实际， 进行实际需求的调研和分析， 建立系统总 体结构框架，实现各模块的详细功能设计与开发。使系统符合用户要求 和实际业务流程，便于操作，速度快，实用性、开放性强，易于升级扩 展。 第2 章 基于眨5 的离散型企业设备管理系统分析 第2 章基于me s 的离散型企业设备管理系统分析 2. 1离散型企业基于计划性维护模式的设备管理系统分析 2. l i基于计划性维护模式的设备管理系统功能模块层次结构图 当前，离散型企业基于计划性维护模式的设备管理系统的主要功能模块包 括:固定资 产管理、 设备运行台时管理、故障维修管理、 润滑管理、 配件管理、 统计报表、 系 统维护等九 个功能 模块191 11 0 ， 图2. 1 是 它的 功 能 模 块层次 结 构图 11 1 。 !设备管理信息系统! 统计报表 费用中心 配件管理 文档管理 润滑管理 设备运行台时 固定资产管理 用户管理 角色管理 部门管理 广|陵沱赓四|匕 内曰园图圈日日 自国曝圈胃日 日目阳圈例日 曰口图圈侧周图 曰图吩翩闺日 日屠恩阴日 肖川园份圈园曰日 占曰日将回俏川日一 润滑记录、 润 纂 运行台时查询 运行台时修改 运行台时填写 . 图 2 . 1基于计划性维护模式的设备管理信息系统功能模块层次结构图 2. 1 .2基于计划性维护模式的设备管理信息系统流程分析 设备固定资产管理主要处理与设备相关的基础信息， 形成设备台 帐， 并对设 备进行动态管理， 如设备的移装 ( 内部调动) 、 封存、 启封、闲置、 租赁、 转让、 报废等环节的管理。设备运行台时管理主要负责记录设备运行数据包括设备运 第2 章 基于施5 的离散型企业设备管理系统分析 行台时、故障停机台时、设备事故等，并提供查询等。 这部分数据的准确性直 接关系到系统输出的各项管理指标计算的准确性。故障维修管理包括维修计划 的制定与实施、故障维修等，对维修过程等进行记录。设备润滑管理负责设备 的日 常润滑计划及实施情况，并对润滑材料等进行管理，提供油质分析、润滑 计划实施报告等。设备维护管理负责设备维护计划的制定与实施，并将设备维 护中的相关数据进行分析，为设备维修等提供参考。文档管理提供资料登录与 公共资料下载。备件管理模块主要根据备件的库存信息、需求信息和备件的市 场信息等进行采购计划的制定，管理备件的实际消耗信息，反馈给库存管理进 行核对。 统计报表管理负责提供设备o e e 、 mttr 、mt b f 表等。 2. 2设备管理与制造执行系统me s 设备作为企业的生产工具，制造执行系统me s中的重要资源之一，直接担 负着企业的日 常生产作业，与企业的战略经营、生产计划等紧密相关42l。 而制 造执行系统me s 作为企业的执行层， 必须依靠企业的生产工具设备来执行 企业的生 产任务，衔接企业的计划层与控制层。 作为制造执行系统的重要组成部分， 设备管理与制造执行系统在业务与信息 上相互关联。其主要关系如图2. 2 所示: 设 .备 管 理 一系 ，统 带 d 造 执 行 系 统 写 曰 口 洲 ) 汇一 一一 汇.一- 图2. 2制造执行系统m e s 与设备管理系统主要关系 第2 章基于mes 的离散型企业设备管理系统分析 制造执行系统可以从设备管理系统中获得设备/ 工作中心的生产能力、运行 状况( 如各类停机时间 ) 、 设备维护 / 维修等计划、 各类设备相关成本、 备件等以 及 能源消耗等技术工作信息，而设备管理系统可以从制造执行系统中获得生产的 台 时、 与设备管理 相关的生 产作业计划等 1431。 2. 3基于me s 的离散型企业设备管理系统分析 离散型企业me s中的设备管理系统，即在基于计划性维护模式的设备管理 系统的基础上，引入me s中的基于设备状态监测的维护方式，以与计划性维护 方式相互补充，结合离散型企业的实际情况，并将设备管理系统中的相关功能 模块与me s 环境下的其他系统进行集成、 信息共享，以更好的提高企业的管理 水平。 2. 3. 1垂于me s 的设备管理系统内部结构图 图2 3基于me s 的设备管理系统内部结构图 第2 章 基于棍5 的离散型企业设各管理系统分析 2. 3. 2垂于me s 的 设备管理系统流程分析 me s环境下的设备管理系统功能主要包括:设备资产管理、设备运行状态 管理、设备润滑管理、工作中心管理、设备维护管理、设备维修管理、备件管 理、设备文档管理、 设备监控管理、统计报表管理、费用管理、计划协调管理、 系统维护管理等功能。 设备固定资产管理主要处理与设备相关的基础信息， 形成设备台帐， 并对设 备进行动态管理， 如设备的移装 ( 内部调动) 、封存、启封、 闲置、 租赁、 转让、 报废等环节的管理。设备运行状态管理主要负责记录设备运行数据包括设备运 行台时、 故障停机台时、设备事故等，并提供查询等。设备运行状态管理中的 设备状态监测针对的是一些重要的、关键的、设备价值昂贵或者故障停机修理 费用及停机损失大的设备，提取这些设备的实时状态数据， 进行分析、诊断， 将信息传送与设备维护/ 维修管理系统，设备维护/ 维修管理系统对此做出反应。 这部分数据的准确性直接关系到系统输出的各项管理指标计算的准确性。设备 润滑管理是设备维护工作的重要环节，主要包括润滑计划的制定与实施、润滑 材料的管理、材料消耗的统计、油质化验与分析报告等。工作中心是生产调度 的对象，成本管理的单元，主要为me s 中的生产调度与成本管理等系统服务， 并为它们提供工作中心的能力、状态等信息。设备维护管理负责设备维护计划 的制定与实施，并将设备维护中的相关数据进行分析，为设备维修等提供参考。 设备维修管理包括日 常维修和设备年度大修理计划的制定实施、检查和考核等， 并将相关维修费 用等传与费 用管理模块。 备件管理负责备件的 采购计划、定额、 仓库管理等，管理备件的实际消耗信息，反馈给库存管理进行核对，其独立性 相对较高。计划协调管理负责生产作业计划与设备维护/ 维修计划、润滑计划间 的协调，生产计划与设备维护/ 维修管理参考相互的计划，在计划安排冲突时， 根据设备所需维护的迫切程度来确定优先者。在设备维护迫切性高的情况下， 生产作业计划让位于设备维护;反之，则设备维护计划让位于生产作业计划， 推迟设备维护。统计报表管理负责对设备的相关数据进行分析、 统计并为管理 人员提供报表、走势图、分布图等，如设备的m t t r 、 m t b f 、o e e 表等。 2. 3. 3基于me s 的设备管理系统与其他系统间的信息分析 要实现设备管理系统在m e s环境下与其他管理系统的无缝集成，能否建立 第2 章基于mes 的离散型企业设备管理系统分析 符合企业实际业务流程的信息集成模型是其关键。根据对江西某发动机厂调研 分析， 用ide f o方法建立了 该厂的设备管理系 统与其他系统的信息集成模型脚 气 如图2. 4 所示。 江西某发动机厂设各管理栩式 l一.，(一l一 口口日 采购邢门 图2 泌设备管理系统与其他系统的 信息流 模型 生产排程系统从设备管理系统获取设备的能力信息， 使用这些信息平衡生产 作业计划和物料需求计划，同时产生能力需求信息。设备管理系统获取能力需 求信息， 结合设备的维修、 保养信息( 如上次维修时间、 维修周期) 和设备状态信 息制定设备维修、保养计划。由于生产排程系统中生产作业计划和物料需求计 划的能力平衡所需要的能力信息以及由此产生的能力需求信息都是面向工作中 心的，因此要求设备管理系统能够提供能力信息由面向工作中心到面向单个设 备的正向和逆向转换过程。这个过程主要是根据工作中心的结构信息进行统计 与分解来实现。工作中心的结构信息记录了设备和工作中心的对应关系、工作 中心中设备的组织类型，如串联或并联，和设备能力分配比信息。 车间是进行设备管理的主要场所， 它与设备部门的关系主要体现在管理与作 业实施上。 如图2. 4 所示， 设备管理系统主要向车间传递两类信息: 设备的基础 信息和各种计划信息。这里的设备基础信息主要包括设备台帐信息、设备操作、 第2 章基于明 5的离散型企业设备管理系统分析 日检、巡检、点检、保养、维修规程信息、设备技术精度信息等。计划信息主 要包括各类保养计划、维修计划、润滑计划等。车间管理系统向设备管理系统 提供的信息主要有作业实施信息、设备状态信息和设备运行信息。通过对这些 信息的统计分析，获取设备管理的决策信息，如设备故障频率、设备能力数据 等。其中作业实施信息主要包括各类计划的实施信息，日检、巡检、点检实施 和事故故障维修信息;设备状态信息主要包括设备事故信息、设备故障信息、 设备完好检查信息;设备运行信息主要包括设备停机信息，设备运行效率信息， 设备运行费用信息. 设备管理系统与财务管理系统之间的信息流主要体现在固定资产管理、 财务 预算和财务资金核算上， 如图2. 4 所示。 设备管理系统向财务管理系统提供的信 息主要有设备的基础信息、年终设备盘点信息、变动信息、各类计划信息、标 准运行费用信息、实际运行费用信息。其中设备的基础信息、年终设备盘点信 息、变动信息主要用于核算固定资产的投资效益;各类计划信息、标准运行费 用信息主要用于财务预算;实际运行费用信息用于财务资金核算，制定收支存 报表.与此同时，财务管理系统把固定资产投资效益信息反馈给设备管理系统， 作为对设备进行停用、闲置、封存、报废、更新、租赁的决策信息。 成本管理有很多 种模式如目 标成本管理、 作业成本管理等， 江西某发动机厂 采用了标准成本差异的成本管理模式，即定期按照标准成本差异法计算一定期 限内的成本差异。在这种模式下设备管理系统与成本管理系统的信息流如图2 4 所示.设备管理系统向成本管理系统提供设备运行标准费用信息和设备实际运 行费用，成本管理系统根据差异计算公式计算设备运行开支差异、数量效率差 异和设备能力差异，三项相加获得设备运行费用成本差异。 汇总统计获取总的 设备运行费用成本差异，再按照固定的 分配比率分配到各类产品中，与该类产 品的其他成本差异取和，获得该期限内该类产品的成本差异。同时向设备管理 系统返回设备运行开支差异、数量效率差异、设备能力差异、设备运行费用差 异等成本差异信息。设备管理系统通过对这些信息的统计分析，对设备运行标 准费用进行合理的调整，同时作为制定各类计划的参考. 采购管理系统向 设备管理系统提供设备的市场信息和供应商信息， 设备管理 系统制定设备的采购计划，然后提交给采购管理系统，采购管理系统制定定货 单，定货。当设备到货后， 采购管理系统向设备管理系统提交到货信息，设备 部门验收，向采购管理系统提供验收信息。其中，设备部门提交的采购计划信 第2 章 基于m es 的离散型企业设备管理系统分析 息主要包括设备采购计划信息和备品备件采购计划信息. 设备管理和库存管理系统之间的信息流主要体现在备品、 备件管理上。 对备 品、备件的管理有多 种模式川 111 41 ， 如设备部门 或库房部门单独实 现备品、备件 的管理。江西某发动机厂采用了设备部门和库存部门共同对备品、备件进行管 理的方式。设备部门具有备品、备件库存控制权，而库存部门只有备品、备件 收支存的管理权。 具体信息流如图2. 4 所示。 库存管理系统向设备管理系统提供 备品、备件库存信息、消耗信息和库存占用资金信息。设备部门根据这些信息 制定或修改具体备件的控制规则( 如确定a b c分类等) ， 把备品备件的 控制信息 反馈给库存管理系统，同时制定备品备件的采购计划，提交给采购部门. 2. 4本章小结 本章分析了离散型企业中， 基于计划性维护模式的设备管理系统的功能模块 层次结构图及相关流程，阐述了 设备管理系统与me s的联系，详细分析了基于 me s的离散型企业的设备管理系统的内部结构与相关流程。 根据对江西某发动 机厂调研分析，用ide f o方法建立了江西某发动机厂的设备管理系统与其他系 统 间 的 信息 集 成 模 型 ， 并 详 细 地 叙 述了 基 于m e s 的 设 备 管 理 系 统 与 其 他 管 理 系 统间的信息流。 第3 章 基于施5 的离散型企业设备管理若干理论研究 第3 章 基于me s的离散型企业设备管理若干理论研究 3. 1工作中心 工作中心是设备的集合， 是产品加工和检测的生产过程单元， 是企业生产的 重要环节。工作中心在整个车间生产中起着统摄的作用。工作中心贯穿于企业 的客户订单服务、物料供应、工艺设计、产品生产、成本计算和采购销售的整 个生产活动。可以说，离开了工作中心，企业的生产只是“ 空中楼阁o 在m e s中，生产调度的执行对象是以工作中心为目 标的，即每个调度任务 都是对某一工作中心来执行操作的。工作中心的成员包括设备，而且一台设备 只能存在于一个工作中心。 为更好的 使设备管理系统在m e s 环境下高 效地工作 及与其他系统相集成，在本系统中将设备的管理层次上升为对工作中心的管理。 工 l i 工作中心概述 工作中心( w o r k cent er， 简称wc ) ， 是用于生产产品的生产资源， 包括机器、 人和设备，是各种生产加工单元的统称，也是发生加工成本的实体。它是基于 设备和劳动力状况，将执行相同或相似工序的设备、劳动力组成的一个生产单 元.因此它主要是计划与控制范畴。在用传统手工管理进行能力平衡时，往往 用各类“ 设备组” 每年可用小时数与年综合小时数对比， 比较粗放。 工作中心把“ 设 备组” 的概念扩大了，除设备外还可以是人员甚至是装配面积等的能力资源。 工作中 心是制造企业的基本加工单位， 也是进行物料需求计划与能力需求计 划运算的基本单元.物料需求计划中必须说明物料的需求与产出是在哪个工作 中心，能力需求必须指明是哪个工作中心的能力。 在编制工艺路线之前， 先要划定工作中心， 建立工作中心主文件。 工艺路线 中一般每道工序要对应一个工作中心，但是焊接装配这类作业也可能有几道连 续工序使用同一个工作中心。工件经过每个工作中心要发生费用，产生加工成 本。在责任会计制中可以定义一个或者几个工作中心为一个成本中心。属于同 一车间所有工作中心发生的费用可作为计算车间成本的基础，车间又可以是上 一层的 成本中心。 所以， 工作中 心又有产品 成本范畴的概念i5 1 。 第3 章 基于眨5 的离散型企业设备管理若干理论 研究 作为产品加工和检测的生产过程单元， 工作中心是企业生产的重要环节。 根 据工作中心的定义属性，企业在初始化工作中心单元时，必须定义该工作中心 能够生产和检测的半成品或成品，以及一个半成品或成品需要哪些材料和零部 件，组成该半成品或成品所需的组件、子部件、零件直到原材料之间的结构关 系，每个组装件所需的各下属部件的数量，以 及和其他工作中心的关系。工作 中心概念的提出，更加清晰、简洁地勾勒出了企业产品生产流程，为企业的产 品结构和生产过程搭起了良 好的桥梁。所以，工作中心在整个生产中起着统摄 的作用.企业各个业务部门都要依据工作中心来组织生产活动，如接受客户订 单，确定装配需要的可选件，编制生产与采购计划，配料领料，计算累计提前 期，跟踪物流及生产过程等活动。工作中心贯穿于企业的客户订单服务、企业 计划、 物料供应、工艺设计、产品生产、成本计算和采购销售的整个生产活动。 可以说，离开了工作中心，企业的生产只是“ 空中楼阁，a 工作中心主要的作用: 它是定义物品工艺路线的依据， 在定义工艺路线文件前必须先确定工作 中心，并定义好相关工作中心数据; 它是车间作业计划安排的基本单元，车间任务和作业进度被安排到各个 加工工作中心，派工单就是一种以工作中心为对象的任务单，说明各工 作令或者车间定单的优先级; 它是物料需求计划与能力需求计划运算的基本单元.分析和控制能力计 划执行情况也要以工作中心为对象，进行工作量 ( 小时)的投入产出分 析; 作为车间作业计划完成情况的数据采集点，也用作反冲的控制点: 作为计算加工成本的基本单元。计算零件的加工成本是以工作中心文件 记录中的单位小时费率乘以工艺路线文件记录中占用该工作中心的小 时数得出的。 工作中 心在生产流程中的作 用1 16 如图3 . 1 所示: 第3 章基于m es 的离散型企业设备管理若干理论研究 图3 . 1工作中心在生产流程中的作用 3 . l z工作中心设定 一个工作中心可以是一台设备、 一组功能相同的设备、 一条自 动生产线、 一 个班组、一块装配面积或者是某种生产单一产品的封闭车间。对于外协工序， 对应的工作中心则是一个协作单位的代号。换言之，一个车间可以由一个或多 个工作中心组成， 一条生产线也可以由一个或多个工作中心组成的。工作中心 的设置可以大大简化管理流程。 工作中心的能力的计量单位一般为小时， 但也可以以面积 ( 如机械行业中的 高压变压器机组、桥式起重机等类产品在装配时需占用一定的面积，这时将装 配面积作为工作中心，并以面积作为计量单位) 、储量 ( 如卷烟行业的烟丝制成 后储存在储丝柜中，一个储丝柜只能存放一种品牌的烟丝，储丝柜限制了 卷烟 的产量， 这时将储丝柜作为工作中心，以 储量作为计量单位) 等1 盆 火 合理确定工作中 心的原则1 1 5: 按照企业机器设备的合理布局，确定工作中心: 工作中心应该尽可能的细; 按照机器设备的功能相同或相似性，可以把这些设备合并成一个大的工 作中心; 生产作业班组应该按照工作中心来设置，可以考虑把工作中心作为一级 组织来管理。 第3 章 基于把5 的离散型企业设备管理若干理论研究 3. l 3关键工作中心 关键工作中心 ( c rit i 司 workce nter ，简称 c w c ) ， 又称为瓶颈工作中心 ( bo川 e neckworkcen te r ，简称b wc ) ，是指短期内生产能力无法自由增加的工 作中心，它决定了产品或零部件的产量。 在m e s 生产排程时，需要对工作中 心 的能力进行粗能力计算， 对象就是关键工作中心。在m e s 中，对关键工作中心 一般是专门标识的。 关键工作中心一般具有以下特点: 经常加班，满负荷工作; 操作技术要求高， 工人操作技术要求熟练， 短期内无法自由 增加工人( 负 荷和产量) ; 使用专用设备，而且设备昂贵: 受多种限 制，如短期内不能随便增加负荷和产量 ( 通常受场地、成本等 约束) 。 关键工作中心会随着加工工艺、 生产条件、 产品类型和生产产量等条件而变 化，并非一成不变，不能混同于重要设备。 3. l 4串、并联工作中心能力等相关指标 在离散 型企