企业制造过程的产品数据信息流协同管控需求分析

2021-07-01李健勇童春桥

智能制造 2021年3期

李健勇，童春桥

（贵州航天风华精密设备有限公司，贵州贵阳 550009）

1 引言

数字化、信息化是制造业转型升级的必由之路。利用数字化、网络化、智能化和云化手段，构建适应新时代的以模型、数据和流程驱动的科研生产体系，创新研制迭代方式与科研生产管理模式，是企业实现设计研发精益化、生产制造智能化、维修保障智慧化和质量控制精细化转型升级的重要手段。

信息化环境下，数据是各部门及各岗位工作的核心内容，流程则是串联和管理企业各部门及各环节开展工作协同的纽带。开展数据与流程的需求分析与规划就是制造企业实施信息化的重要基础工作之一。本文就产品制造过程涉及的数据信息流及其基于工作协同的管控需求进行讨论。

2 产品实现环节的主要信息系统及工作协同流程

产品实现环节主要涉及设计环节、工艺环节、生产计划环节、准备（采购备料）环节、实物加工环节、检验试验环节和交付及销售环节等。各环节主要使用的信息系统及输入、输出数据信息如图1所示。

产品实现过程中各部门必须做好协同工作，而在信息系统中，必须依靠数据和流程的驱动让各岗位人员完成所需的工作处理。以某单位的产品设计更改单为例，如图2所示，当设计更改单下发后，一般按图2中③的路径由工艺人员进行工艺文件和BOM数据的更改，由生产计划部门进行计划调整，由车间和检验部门按调整生效的计划订单和工艺文件进行生产和验收。但如果存在在制品和已制品的情况，还需要按①及②的路径对在制品和已制品进行处理。如果流程信息协同不到位，就会发生质量问题。

图1 产品实现环节的主要信息系统及数据示意图

图2 某单位设计更改单跨部门工作协同处理流程示意图

3 跨系统的产品数据信息流协同管控需求

3.1 实现BOM在各环节信息系统正确传递是协同管控的基本需求

传统的生产管理是依据设计文件、工艺路线、工艺文件以及各种配套明细表、定额明细表等，计划员手工下达计划，调度员组织配套及生产。而在信息化条件下，是系统依据BOM数据、库存数据和项目计划进行MRP运算，自动生成计划订单、采购订单和外协加工订单，分别传到车间及采购部门。因此BOM管理是串接制造企业的设计-工艺-计划-采购-加工-装配-检验各过程管理的数据载体和信息传递基础，BOM数据的正确传递对产品制造管理具有重大的意义。

产品的研制和生产过程中必不可少的BOM数据通常为设计BOM（EBOM）、工艺BOM（PBOM）和制造BOM（MBOM）三种。根据具体情况扩展应用，可形成服务BOM（SBOM）、试验BOM（TBOM）、成本BOM（CBOM）和质量BOM（QBOM）等。EBOM是形成产品的PBOM及其他用途的BOM的基础，而PBOM的正确性对MBOM（投产的计划订单、采购订单和外协加工订单）的正确性直接产生影响。EBOM和PBOM的正确性主要依赖设计人员和工艺人员的工作，而MBOM正确性主要依赖PBOM数据、库存数据和各物料业务参数的正确性。因此EBOM-PBOM-MBOM的转换过程是控制的重点，其他SBOM、TBOM和QBOM等主要依赖流程操作形成的操作记录，从另外的角度来进行统计分析得出BOM视图。

3.2 产品全生命周期技术状态控制是数据信息流管控的核心需求

传统的生产现场产品技术状态管控方式主要依靠管理人员将非现行有效的工艺回收，只允许生产工人借到状态标识现行有效的纸质图样及工艺，以保证使用正确的图样及工艺。因此需要投入较多的人力进行工艺技术状态的管控，不适应多型号、多状态、单件小批和并行研制生产的发展趋势。

信息化条件下，计划订单、生产订单、图样、工艺及物料数据都保存在信息系统内，能否按计划要求产出符合要求的产品，保证从设计到制造过程的技术状态管控，必须建立PDM/ERP/MES等系统间的技术状态管控规则。信息系统中，技术状态管控主要依靠阶段标记、版本号、状态标识符、用途标识符以及在计划订单、生产订单中建立与图样及工艺文件的“绑定”关系等手段来实现。ERP系统某零件BOM技术状态控制的标识符示例如图3所示。

图3 ERP系统某零件BOM技术状态控制的标识符示例

全过程产品技术状态控制是企业产品数据信息流管控的核心需求，其管控的目标要做到：基线明晰、配套准确、文文一致、文实相符、变更可控和及时记录。简单举例：03批计划投产图号X01-1的02版的零件15只，计划订单号中包含了批次号03、图号X01-1、版本号02、数量15以及要求完工时间等信息，生产车间依据加工路线信息派工生成生产订单信息在MES中执行，MES需要调用图号X01-1、版本号02所关联的最新有效版本工艺文件进行生产和检验，检验数据采集到MES的加工记录中。而加工期间设计发生变更，需要将零件加工暂停，待工艺更改完成后，变更计划订单，按新计划订单和更改后的新版工艺重启加工，这些过程都需要进行技术状态控制，保证生产出的产品与要求一致。

3.3 产品数据信息流跨系统进行工作协同的常规管理需求

产品数据信息流跨系统进行工作协同的常规管理需求主要有以下几方面。

（1）各种数据产生源头的“统”的规划需求

企业产品的每一个数据项都有其产生的源头，如零件的图号及名称由设计人员产生，下料尺寸由工艺员产生，而投产数量由生产计划人员产生。因此数据产生源头的“统”主要涉及四个方面：一是每个数据项都应明确其产生源头的人员角色，其他角色只能引用或继承；二是统一规定每个岗位以哪种信息为处理工作的依据，规范使用数据；三是每类数据产生源头的软件平台及工作界面的统一，实现数据格式统一规范，流程发起源头统一，确保信息系统间的无障碍协同交互；四是软件平台间使用统一的基础资源库，如材料库、标准件库、元件库、工装库和设备资源库等，确保各项资源的基础信息一致。

（2）有效数据信息流的“通”的需求

与产品实现相关的每个数据项都有其作用范围，即会涉及不同的工作环节与工作岗位，因此“通”的要求就是将完整、正确和有效的数据信息流传递到所涉及的环节及岗位进行处理。这就需要策划每个岗位所需的数据来源、加工后的数据传输到下游环节的哪些岗位，理清每种数据信息在所需岗位的作用与用途，然后用流程将信息传输链串起来。理清了各种数据该通往何处，也就能避免盲目发放数据带来困扰的问题。

（3）“卡”住无效数据、垃圾数据的需求

每个工作环节都会在信息系统中产生无效数据、垃圾数据。一个错误的数据流到下游环节，就会产生一系列的问题，如果有十条错误数据流转，就需要花费几倍的人力来更正错误，而如果有上百条错误数据流转，就会让所有人认为公司整个信息系统不可靠。因此，部门间交互的数据要求信息完整的同时力求简洁和正确，信息系统中的数据在其生效前和流转到下游环节时，需要设置审批关口，将无效数据、垃圾数据“卡”住。设置必要的数据审批岗位，可以根据数据检查规则配置检查软件以减轻审批的工作量；制定数据清理及治理的方案，及时冻结或删除垃圾数据；另一方面需要建立相关的规章，加强培训，落实数据产生和审批的责任制，切实把好数据质量关。

（4）工作协同处理流程的“闭环”需求

一项工作流程的发起，相关工作环节及协同人员是否进行了相应的处理，需要信息系统实现“闭环”管理的要求。特别对于一些更改或偏离措施的落实，显得尤为重要。因此，对每项工作流程应分析其反馈处理工作闭环的需求，根据重要程度进行分级管理，特别重要的闭环要求应安排专门的统计复查。

（5）产品数据操作处理记录的“追溯”需求

信息系统中与产品相关的数据产生、变更、冻结和删除等操作是严肃的事情，需要严格进行管控，每一次产品数据操作都应能“追溯”，以便落实数据的责任。多数数据管理软件自身都有数据操作处理的记录功能，能追查到操作人员和时间，以及变更前及变更后的状态。但以下两种情况就需要补充记录功能配置：①软件系统间集成了直接传输或更新数据功能的，需要配置操作记录功能；②某些软件不允许普通账户更改产品数据，只允许数据管理员更改的情况，需要配置另外的办公审批流程，由普通账户提出更改申请，数据管理员按审批流程的信息进行数据维护。如某公司ERP系统数据只允许数据管理员更改BOM数据，留下的更改记录中均为数据管理员帐号，为弥补记录要求，公司在办公系统增设了BOM更改申请流程，数据管理员只按经过审批的更改申请在ERP系统维护数据，这样就能追溯到是谁提出了BOM更改，弥补ERP系统记录追溯的办公流程如图4所示。

3.4 数据安全及保密等管控需求

数据安全和保密是企业信息系统建设的重点内容之一。各种软件系统都有其数据安全及保密的防控措施，如三员配置、权限分配和安全策略等，在此不进行详述。这里主要讨论与数据业务流程设计中需要考虑的问题。

企业信息系统中的各个环节的数据产生、修改、冻结、作废及查询都是要与不同岗位的职责联系在一起的，流程的发起和审签也是需要与岗位职责联系的。需要在进行流程设计时对各人员帐号的操作权限进行配置及审视，同时需要对岗位调动人员的权限进行及时调整，避免非预期帐号访问或修改系统数据。如某计划员调到车间当调度员，但其修改计划的权限未及时关掉，该人员就有可能下计划订单或修改到计划订单数据，导致非预期错误。一个岗位能产生或修改哪些数据，能发起什么流程，不能操作哪些数据或流程，操作后如何追查责任等，这些是流程设计要考虑的问题。

图4 弥补ERP系统记录追溯的办公流程示意图

保密问题也是企业数据信息流程打通中的一个重要问题，对武器装备生产企业更为关注。数据流程打通与保密要求是矛盾的，设计端、工艺端以及计划端的涉密数据量和涉密等级都较高，也会配置相应涉密等级的人员进行操作。而生产制造端通常都是普通人员，但也必须要包含在数据业务流程中，信息流程才能闭环。因此不同人员的操作界面需要进行控制，同时要策划好在什么环节进行保密信息转换，如计划订单通过ERP系统下发到生产车间时，将生产批次、产品型号和图号等信息转换成流水编码或二维码，生产车间在MES中依据流水编码或二维码执行。执行完成后信息返回ERP系统，再解析出生产批次、产品型号和图号等信息。

4 措施建议

要在企业信息系统中落实好产品制造过程的数据信息流协同管控需求，建议采取以下措施。

（1）统筹规划、统一共识

现在市场上有各种软件系统，其功能和性能各异，每种软件都有专长的方面。很多企业初期也使用过各种软件，存在同一种业务不同人员使用不同的软件处理，造成各种信息孤岛。对企业信息系统管理效率提升而言，软件的先进性远不及全企业规范统一使用同种软件产生的效果。因此，企业需要统筹各项业务分别在哪种软件系统进行处理，每项业务依据的数据来源在哪里，输出哪些数据，什么格式，输出到哪里等；同时，各部门间的协同需要达成共识，此项工作类似于制定一份工作协同的交换协议。

（2）系统梳理、细节打通

在统一规划的指导下，需要系统性地进行数据、流程和规则的梳理，梳理哪些数据项是全局数据，哪些是局部数据，梳理各项工作都需要哪些工作协同流程。流程梳理分别按总体计划流程（一级主流程）、使能流程（二级）和专业技术流程（三级）三个层次进行。如果是集团型的企业，再梳理总部与下级单位之间的协同工作流程，以及二级单位间的相互协同工作流程。

总体计划流程是聚焦监管、关注阶段、关键里程碑节点和评审决策点的总体流程，如工程设计、工程设计评审、计划下达、备料、零部件生产、产品总装、产品评审和产品交付等。

使能流程是指支撑产品研制主流程运行实施的管理类智能流程，如项目启动流程、计划管理流程和试验管理流程等。

专业技术流程是具体业务处理的专业协同的流程，如材料复验的工作协同流程为：物资部门提出复验申请→复验项目审批→检验员取样送理化检验部门→理化检验→出具理化检验报告→检验员开复验合格证。

三级组织的主流程以计划形式，自上而下逐级下达，自下而上逐级反馈，实现主流程衔接、闭环。三级组织的使能流程，一是通过职能管理活动驱动本级主流程的运行；二是承接上下级管理活动流程，实现跨层级的管理活动闭环（请示、审批、批复）。专业技术流程是通过一系列的技术活动支撑上级流程目标的完成。

通过系统梳理，在总体流程的规划下分解出需要的的各个局部小流程，进行分步实施，逐步打通。

（3）规范先导、培训考核

信息化管理是一种改变习惯和转变思想的过程，必然会产生各式新的想法和做法，而对于多个信息系统交互而言，统一的平台、规范和一致的数据格式是系统能够交互的基础，实施的同时必须同步进行标准规范、操作指南和管控制度建设。多数企业由于缺乏工艺标准规范和管控规定，人工操作容易产生错误及误解的环节没有进行唯一性的规定，导致对信息的理解也会产生多样性，因此实施的同时应做好规范、指南及制度的建设，只有所有人都产生规范的数据，对信息的理解达到一致，各软件系统间才能交互协同工作。同时加强培训和考核，才能规范个人的行为。

（4）数据治理、流程优化

保证数据质量是企业信息系统运行正常的最重要的工作之一，数据是需要经常治理的，最重要的要求就是依据标准进行治理。及时地将错误及无效的数据进行删除或冻结，使其不能被再次使用。同时还需要分析产生错误的原因，从根源上进行防治。在数据流程运行过程中，需要经常进行流程执行效率的分析，对影响工作协同的环节及时进行优化。对一些完全依赖规则或公式可以处理的环节，应尽量采取程序来代替人工处理，这样不仅可以简化流程减少人员，还可以避免人工出错的可能。在经过几个PDCA循环改进后，企业工作协同的效率就会大幅提升。