基于JIT管理模式的零部件制造支撑系统设计

杨新鹏，巫　茜

(1.长城汽车股份有限公司 空调事业部，河北 保定　071000;

2.重庆理工大学 计算机科学与工程学院，重庆　400054)



基于JIT管理模式的零部件制造支撑系统设计

杨新鹏1，巫茜2

(1.长城汽车股份有限公司 空调事业部，河北 保定071000;

2.重庆理工大学 计算机科学与工程学院，重庆400054)

为了应对微利时代下零部件制造业面临的新常态严峻挑战，探讨了基于JIT管理模式的生产制造执行系统的设计与实现。指出了JIT管理模式应用中存在的问题，基于新常态对零部件制造业的需求分析，设计了生产制造系统的功能架构与功能模块，并编程实现了一个基于JIT管理模式的零部件制造业的离散制造执行系统。系统测试与初步应用效果表明：设计是成功的，可为离散制造业适应新常态提供参考。

零部件制造；准时制生产方式；制造执行系统

随着改革开放向纵深发展，零部件制造业面临新常态下的市场严峻竞争与制造成本过高两重压力挑战。以整机零部件市场为例，受市场多样性、个性化服务需求影响，整机厂家对零部件制造生产企业提出了很高的“缩短开发周期，并迅速响应工程技术变更”要求，正在推动着零部件制造生产企业向集约化、精细化管理方向发展。目前，由于信息化管理手段落后，零部件制造业普遍存在以下问题：成品库存管理链条长；制造过程中产品数量管理失控；产品装箱标准不统一。因此，导致以下问题的出现：产品库存数量不准确；生产订单下达标准模糊或不合理，计划完成率低，库存积压高；高决策层对生产现场订单执行状态难以进行跟踪监控，生产过程基本上属于无法知晓的盲区；生产过程质量管理没有记录，更难以实现对产品返修、报废等的后续追踪；供应商交付计划执行率低；企业内运输周转时间长、流通效率低等。针对上述存在的管理难题，如果实施JIT(justintime)管理模式，就可消除企业在生产过程中各种弊端造成的浪费，大幅度降低企业运营成本，提高生产效率和产品质量[1-4]。但JIT管理模式实现的有赖于制造执行系统MES(manufacturingexecutionsystem)的技术支撑。借助MES系统的纵向和横向两大接口可以优化业务流程，从而突破制约生产瓶颈的管理难题，实现对零部件制造的精益化管理。MES系统的纵向接口可与ERP系统进行集成，将出入库数据与财务数据相连，实现财务实时成本管控；其横向接口可与第三方原材料供应系统进行集成，有利于需求计划与发运信息等实现双向数据交换，由MES执行与供应商的实时交付，从而降低原材料库存。

1　MES系统架构设计

1.1JIT管理模式

准时制(justintime，JIT)管理模式，又称作无库存生产方式或者拉动式零库存生产方式，也称作超级市场生产方式。在新一代信息技术(云计算、物联网、大数据和智慧工程)快速发展的时代背景下，基于JIT管理模式的零部件生产方式是符合国家“互联网+”行动计划要求的，也是一种融合创新的新业态实践。因此，在“互联网+”思维意义下，有必要探索JIT管理模式要求构建的相应支撑平台，让互联网与零部件生产制造进行深度融合，改善零部件生产制造的生态环境，从而使人的主观能动性、智慧与创造性等得到最大限度地发挥，使零部件生产制造焕发出新的活力，以应对市场严峻竞争与制造成本过高面临的挑战。基于JIT管理模式的技术支撑，有利于零部件生产制造业的精准智慧决策与提高服务质量，实现生产制造与社会需求的良好匹配。但是JIT管理模式的实现有赖于MES的强大技术支撑[5-9]。

1.2MES系统及其架构

MES系统实质上是一个面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统.即制造企业生产过程执行管理系统。该系统为企业管理者提供了一个包括制造数据管理、计划排程管理、工作中心/设备管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等功能在内的制造协同管理平台。根据零部件生产制造对MES系统的建设需要，管理功能可借助.Net技术体系实现。由于Microsoft.Net具有技术方案配套、文档资料完善、技术成熟、开发效率高、技术易学易用等优点，此外还有许多开源项目可提供设计参考，因此在实现架构方面，MES系统选择.Net技术路线是恰当的[10-12]。

Microsoft.Net是微软的新一代技术平台，可快速敏捷地开发构建各种类型基于标准、高性能和稳定互联互通的应用系统。Microsoft.Net基于.NetFramework运行。由于.NetFramework又是一个功能十分丰富的平台，因此还可进一步开发部署和执行分布式应用。其中：CLR是公共语言运行库(commonlanguageruntime)，是.NetFramework的核心运行库的执行环境；CLR负责资源管理，并保证应用和操作系统之间必要的分离。Microsoft.Net主要由.Net框架、Web服务和.Net企业服务器等3部分组成，其间的相互配合为按照用户需求创建应用提供了方法论指导。在该平台上设计者可以快速地开发出如控制台应用程序、脚本和宿主程序、WindowsForms应用程序、Asp.Net应用程序以及Windows服务程序等。采用这种架构设计，系统可借助PC终端和PDA手持终端采集数据。首先将各类采集数据送分析平台进行处理，然后针对各类业务流程进行相关数据调用、筛选、统计等，最后再对指定业务进行定向的分析综合，实现对车间、质量、计划和库房的管理。.Net架构如图1所示。

图1　.Net框架

1.3数据库架构

由于零部件生产制造业离散MES的特殊性，数据库采用图2的架构，其底层规划和上层规划各自分别设计。其中：底层规划中包含I/O、内存以及CPU选择设计；上层规划中包括表、事物、编程等设计。某集团公司配置有2个工厂服务器，其与集成系统服务器之间的交互关系如图3所示。

图2　数据库架构设计

1号工厂的MES应用服务器服务于1号工厂的JIT用户，同时负责与ERP服务器和第3方服务器的信息交互，其MES数据库服务器用于存储业务数据；2号工厂MES服务器负责该厂应用服务，并与ERP和第3方服务器进行信息交互[13]。结合某集团公司MES系统设计要求，选用SQLServer2008R2数据库系统，在设计中将业务数据和基础数据分开，分别形成业务数据表和基础数据表。为了防止数据库设计中频繁打补丁，在设计中遵循“一个数据库中表的个数越少越好，一个表中组合主键的字段个数越少越好”的原则。

图3　数据库间的交互关系

2　系统功能模块设计

MES系统功能模块架构如图4所示。针对上述JIT管理模式对零部件生产制造的管理需求，基于C/S架构，设计了与管理功能匹配的相关功能模块，包括生产计划管理、车间制造执行、质量管理、库房管理、供应商交付、生产过程信息资源、基础数据管理、系统报表和系统接口等8大功能模块。以下对相关模块实现的功能做简要介绍，并对设计细节略做说明。

图4　MES系统功能模块架构

1) 生产计划管理

生产计划管理模块直接涉及3种业务场景的计划管理：其一是零部件的样件、售后件和出口件按照销售订单的计划模式实施生产；其二是批量交付零件按库存拉动实施拉动式模式生产；其三是返修零部件按不合格品处理意见实施返修模式生产。在生产计划管理模块中，生产订单所处运行状态包括运行、完工、完成、暂停和关闭5种状态，其中：运行表示处于生产状态；完工表示生产已做完工绑定；完成表示系统根据规则判断是否入库，并自动关闭；暂停表示该订单指令暂不生产，但是后续还会开启继续生产，在暂停后限制物流再发料，并限制标识卡再次打印，但不限制入库；关闭表示该订单尚未完成但不再生产，关闭后限制物流再发料和标识卡再次打印，并限制入库与退料。

2) 车间制造执行

该模块执行以下任务：

指令单打印：指令单由计划员下发到生产班组，直接由生产班组的管理区长打印。

物料配送：配送方式有2种：一种是根据总成订单数量和BOM定额，分解成配送单，主要用于一次性配送情况；另一种是根据总成订单数量和维护的配送定义，分解成配送单，主要用于分批配送情况。

标识卡打印：零部件行业的标识卡通常有2类：一类是客户标识卡；另一类是内部标识卡。两类标识卡上皆有用于追溯生产订单号的二维码标识。

流水线完工：用于流水线作业的完工工序件的数量采集。采集需限定规则，即下一道工序采集的数量只能小于或等于上一道工序的数量。

工单交接：用于班次切换时操作工进行完工数量的清账交接。

工单完工并交检：用于完工后工单与盛具的绑定。

3) 质量管理

质量检验分为来料检验(即抽检)、过程检验(即免检)和质检确认(即全检)等3类。不合格品判定需从“不良缺陷维护”中选择。不合格品处理包括返修通知、废品通知和让步接收等3种处理结果。

4) 库房管理

库房管理涉及库区货位管理、先进先出批次管理、移库管理、转箱操作、盘点操作等。

5) 供应商交付

制订供应商周计划，即连续一周管理的每日需求计划，涉及与第三方原材料供应商系统的接口。

6) 生产过程信息资源管理

该模块包含了对产品、设备和人员3个方面的信息资源管理。设备管理：通过扫描设备二维码选择设备运行类别，实现设备状态采集。采集的数据用于统计设备异常时间，计算全局设备效率OEE。盛具管理包含盛具标准管理、回收、周转、盘点以及状态(使用、报废、维修)管理。产品与盛具进行绑定管理，系统中默认所有产品的周转必须有盛具作为依托，盛具具备单独的二维码标签。车辆管理通过扫描车辆二维码、驾驶员二维码、门岗员工二维码，对货车的进出厂进行管理，以利于提升物料流通效率和统计运输频率，并用于计算运输运费。

7) 基础数据管理

MES系统涉及多项基础数据，分别涉及对BOM、工艺路线、经济批量、标准装箱、配送定义、仓库档案、司机档案、用户档案、车辆档案等的管理。

8) 系统报表管理与系统接口

MES系统中报表分为4个大类：设备管理报表、生产报表、质量报表和物流报表。系统接口用于MES系统实现与第三方原材料供应商系统的接口管理。

3　系统功能实现

MES系统选用VisualStudio2010软件作为开发平台，采用PowerDesigner构建数据库模型，基于SQLServer构建据数据库，借助.Net技术，采用C/S架构，按照上述与MES系统管理功能相匹配设计的相关功能模块，可方便地编程实现一个包括生产计划、车间制造执行情况、质量与库房、供应商交付、生产过程信息资源、基础数据、系统报表和系统接口等管理的离散零部件制造MES系统。尽管编程实现工作量大，但是技术难度并不大，相应的操作界面也比较简单，本文不再讨论。

4　结束语

“互联网+”与制造业相融合，对提升零部件制造业升级有重要作用。上述设计与实现的基于JIT管理模式的零部件制造离散MES系统初步应用表明：尽管在业务流程标准化管理方面还有待进一步优化，但MES系统设计是成功的，可为零部件离散制造业更好地适应新常态严峻挑战提供参考。

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(责任编辑杨黎丽)

DesignonPartsManufacturingSupportSystemBasedonJITManagementMode

YANGXin-peng1,WUQian2

(1.AirConditioningDepartment,GreatWallAutomobileIncorporatedCorporation,Baoding071000,China; 2.CollegeofComputerScienceandEngineering,ChongqingUniversityofTechnology,Chongqing400054,China)

Inordertodealwiththeseverechallengeofthenewnormalfacedbypartsmanufacturingindustryunderlowprofitera,thepaperexploredthedesignandimplementationofpartsmanufacturingexecutionsystembasedonJITmanagementmode.ItpointedoutthepuzzlesexistedintheapplicationofJITmanagementmode,anddesignedthefunctionalarchitectureandmoduleofpartsmanufacturingsystembasedonthedemandanalysisunderthenewnormal,andfinally,weimplementedadiscretepartsmanufacturingexecutionsystembasedonJITmanagementmode.Systemtestandpreliminaryapplicationresultsshowthatthedesignissuccessfulanditcanprovideareferenceforthediscretemanufacturingindustrytodealwiththenewnormalchallenge.

partsmanufacturing;justintimeproductionmode;manufacturingexecutionsystem

2016-05-10

重庆理工大学高等教育教学改革研究项目(2015YB22)；重庆理工大学信息管理与信息系统专业核心课程建设基金资助项目

杨新鹏(1980—)，男，硕士，高级工程师，主要从事机电一体化控制与管理系统集成研究，E-mail:155138155@qq.com。

format：YANGXin-peng,WUQian.DesignonPartsManufacturingSupportSystemBasedonJITManagementMode[J].JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)，2016(9):124-128.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.09.020

TP39;TP273

A

1674-8425(2016)09-0124-05

引用格式：杨新鹏，巫茜.基于JIT管理模式的零部件制造支撑系统设计[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2016(9):124-128.