車間生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)設(shè)計研究

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1系統(tǒng)需求分析

a)實現(xiàn)生產(chǎn)信息共享。系統(tǒng)主要運用在車間級，實現(xiàn)車間之間和車間內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享。

b)實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集與傳遞，消除生產(chǎn)信息重復(fù)錄入、大量的手工查詢和人工對帳工作。

1)系統(tǒng)支持將現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成，以某一固定時間為單位對設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)采集一次，做到實時監(jiān)測機(jī)器的運行和生產(chǎn)情況，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計查詢，同時將采集的數(shù)據(jù)直接用于生產(chǎn)統(tǒng)計、分析。

2)根據(jù)工作崗位，設(shè)置固定數(shù)據(jù)輸入點，實時且不重復(fù)地把各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行逐單錄入系統(tǒng)，用于匯總、統(tǒng)計、查詢和報表輸出。

3)準(zhǔn)確地知道當(dāng)前生產(chǎn)訂單的加工狀態(tài)。對物料進(jìn)行實時跟蹤。對生產(chǎn)進(jìn)行全過程物流跟蹤管理，隨時了解工件所處的工序位置和狀態(tài)。

4)準(zhǔn)確地把握各個員工的工作狀態(tài)，實現(xiàn)生產(chǎn)中工時定額的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

2系統(tǒng)總體框架

由上述的系統(tǒng)需求分析得到，此系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析以及可視化等三個模塊，具體功能設(shè)置如圖1所示。

2．1數(shù)據(jù)采集

a)基于無線終端的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)上述的總體框架，以圖2來簡單描述整個車間的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的整體布局。圖2車間生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)整體布局圖傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式是通過手工記錄來實現(xiàn)的，其效率低下、容易出錯，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集。20世紀(jì)90年代以后現(xiàn)場總線技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)也得到了很快發(fā)展。但總線接口的種類繁多也為系統(tǒng)的整合帶來了困難，而且很多企業(yè)仍然受制于既有的生產(chǎn)格局、不容易布線或者重新布線成本太高。21世紀(jì)以來無線組網(wǎng)的技術(shù)得到了發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式來采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用課題組開發(fā)的手持式無線終端采集器，如圖3所示。該終端配有鍵盤，具有輸入不同類型數(shù)據(jù)的功能鍵，還有RS485、RS232和USB接口。最重要的是該終端支持WIFI與以太網(wǎng)，加上無線路由器與無線接入點，就構(gòu)建了無線網(wǎng)絡(luò)，通過終端就可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器。

b)數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容(圖4)基于無線終端的系統(tǒng)需要采集的內(nèi)容經(jīng)過總結(jié)認(rèn)為可以分為三類:生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、品質(zhì)數(shù)據(jù)。設(shè)備數(shù)據(jù)，用來表示在生產(chǎn)過程中機(jī)器設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。包括設(shè)備的故障信息，基于設(shè)備的統(tǒng)計信息等。生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主要是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)。包括產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)量、加工工序工藝、生產(chǎn)進(jìn)度以及生產(chǎn)計劃等數(shù)據(jù)。品質(zhì)數(shù)據(jù)，主要用來表示產(chǎn)品制造過程中與品質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)。包括產(chǎn)品的品質(zhì)等級數(shù)據(jù)、不合格產(chǎn)品數(shù)量以及原因數(shù)據(jù)、品質(zhì)分析以及控制數(shù)據(jù)等。

c)數(shù)據(jù)信息編碼以上歸納整理了需要采集的數(shù)據(jù)的種類和內(nèi)容，那么如何對紛繁復(fù)雜的各類信息實現(xiàn)統(tǒng)一、規(guī)范、分類和編碼是實現(xiàn)信息化亟待解決的問題，是信息管理開發(fā)的重要組成部分。下面針對造幣機(jī)械的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的特點，給出基本的編碼規(guī)則。

1)設(shè)備信息，分析設(shè)備信息編碼規(guī)則。SB為設(shè)備的漢語拼音字頭;單元碼是指制造單元的名稱，用小寫漢語拼音字頭表示，如加工車間用“jgcj”來表示;組別碼是指設(shè)備的種類，用小寫漢語拼音字頭表示，例如車床用“cc”表示，如果字頭有重復(fù)，在最后的序列號中用阿拉伯?dāng)?shù)字區(qū)分，詳細(xì)組別碼見表1;主參數(shù)碼是指代表設(shè)備的最主要的加工參數(shù)，用小寫漢語拼音字頭或數(shù)字表示，對于工、夾、量具、設(shè)備等用數(shù)字表示其主要參數(shù)，如鉆、鉸等道具用數(shù)字表示直徑，車床、鏜床用數(shù)字表示加工最大直徑，銑、刨、磨床用數(shù)字表示工作臺最大尺寸，對于無法用數(shù)字表示的類別，可用小寫漢語拼音字頭表示主要關(guān)鍵字，如NC程序可用加工的工序號來表示。序列號用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，主要用于區(qū)分前四段編碼完全相同的情況。

2)工人信息，分析工人信息編碼規(guī)則。GR為工人的漢語拼音字頭;接著是三位的車間號，是為了區(qū)分各個不同的車間，可以用阿拉伯?dāng)?shù)字來標(biāo)識，例如“001”表示一號車間，也可以用小寫漢語拼音字頭來表示，例如裝配車間用“zp”來表示;生產(chǎn)單元號，也是崗位號，用來表示屬于具體哪個崗位或者生產(chǎn)單元，可以根據(jù)車間的各生產(chǎn)單元分布格局來分配上序號，然后用阿拉伯?dāng)?shù)字來表示生產(chǎn)單元號;工號是工人的最直接的標(biāo)識，可以用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

3)生產(chǎn)任務(wù)信息，分析生產(chǎn)任務(wù)信息編碼規(guī)則。SCRW為生產(chǎn)任務(wù)的漢語拼音字頭;任務(wù)編號是標(biāo)識出具體生產(chǎn)任務(wù)，可以用以一定規(guī)則生成的阿拉伯?dāng)?shù)字表示;工件物號是表示此生產(chǎn)任務(wù)所需的物料信息;工人工號是表示接受并完成此生產(chǎn)任務(wù)的工人編號，以此可以迅速查詢到加工此任務(wù)的工人信息;完成度是用來表示此生產(chǎn)任務(wù)完成的情況，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其實省去了“%”，例如“80”表示某生產(chǎn)任務(wù)完成了80%;質(zhì)檢人編號是為了方便查詢產(chǎn)品的檢驗情況，用質(zhì)檢人的工號表示;質(zhì)檢時間是為了詳細(xì)記錄檢驗過程，便于管理，如“2012520”表示2012年5月20日那天檢驗該產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)的。

2．2統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析是對一段時期內(nèi)的生產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)計分析，使相關(guān)管理人員清楚了解車間機(jī)床的性能、人員的加工效率等，同時可以對一些潛在的危險防范于未然。例如當(dāng)機(jī)床存在一定的故障，精確度不高時，通過對其加工工件的品質(zhì)統(tǒng)計便能發(fā)現(xiàn)問題，從而找出問題的根源所在，最后解決問題，這就避免了不必要的原材料浪費，實現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)控制。本模塊根據(jù)前面功能模塊記錄的內(nèi)容進(jìn)行三個方面的統(tǒng)計分析:利用率、效率和品質(zhì)，以便給車間管理層的決策提供依據(jù)。利用率的分析包括機(jī)床、毛坯和刀具的利用率。效率的分析包括工人和機(jī)床兩方面的效率分析。品質(zhì)分析包括工件的合格率(工件質(zhì)量)、引起品質(zhì)差別的情況分析。車間生產(chǎn)過程是設(shè)備、物料、工人勞動的結(jié)合過程，也是產(chǎn)品成形的關(guān)鍵步驟，在實際生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到這樣的問題:如何合理制定生產(chǎn)計劃，以使工人、設(shè)備等關(guān)鍵資源的負(fù)載均衡;如何了解生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況并合理調(diào)度;如何了解設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，找出廢品率高的設(shè)備;如何找出廢品率高的工序從而找出廢品的原因等等。那么將剛才分析的統(tǒng)計分析模塊的內(nèi)容按照設(shè)備、物料、工人三個方面來將其歸類。

2．3可視化

車間的可視化使管理人員不必進(jìn)入到車間就能了解車間的實時信息，包括機(jī)床、人員和工件。它可以直觀地把車間情況呈現(xiàn)給管理者，以支持其決策。機(jī)床狀態(tài)指前面所說的四種狀態(tài)，對于每一種狀態(tài)，顯示其更詳細(xì)的狀態(tài)參數(shù)。而人員和工件的信息主要指它們自身的編號和對應(yīng)的機(jī)床編號，這些信息的顯示讓管理者對車間的人力和機(jī)床設(shè)備資源管理有一個總體了解。

3結(jié)語

生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)所依托的管理原型必須進(jìn)行精心規(guī)劃和設(shè)計，它所管理的對象主要是生產(chǎn)所涉及的方方面面，所以在設(shè)計生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的時候，要在分析生產(chǎn)管理技術(shù)發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，并結(jié)合目前國內(nèi)大型離散制造車間的整體情況，根據(jù)企業(yè)的實際情況，從總體上統(tǒng)籌規(guī)劃生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的目標(biāo)、總體結(jié)構(gòu)，然后針對各個模塊進(jìn)行功能設(shè)計，最后提出總體系統(tǒng)實施方案。

作者：畢鈺珺單位：南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院