發(fā)布時間：2016-05-06 14:35

第一章緒論

1.1選題背景與意義
國內(nèi)制造業(yè)信息化建設(shè)的上一個高潮發(fā)生在上世紀90年代末，建設(shè)的熱點是企業(yè)資源規(guī)劃（Enterprise Resourse Planning, ERP),這一高潮的主要結(jié)果是信息化概念被導入了千萬家企業(yè)，但受廠商概念炒作的影響，企業(yè)對于系統(tǒng)目標的設(shè)定過于理想化和貪大求全，反而忽視了對車間制造執(zhí)行層面應有的重視，因為缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐，也由于并未通過項目的實施從根本上改善生產(chǎn)過程管理，使得大多數(shù)ERP項目的建設(shè)最終以失敗收場[6，7]。剛剛過去的半個世紀以來，人類知識的積累和技術(shù)進步出現(xiàn)了爆發(fā)式的增長，特別是電子技術(shù)和信息技術(shù)近三十年來的發(fā)展，使產(chǎn)品在功能、質(zhì)量、外觀上出現(xiàn)了日新月異的變化，刺激了消費者對產(chǎn)品個性化永無止境的追求，產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)日趨復雜，甚至“用戶體驗”成為了市場領(lǐng)先者致勝的法寶。近十年來，在離散制造行業(yè)ERP發(fā)展已趨于平緩，能夠成功實施并且能適應組織機構(gòu)變更和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的案例鮮見，主要是由于以多品種小批量為顯著生產(chǎn)特點的離散制造車間里生產(chǎn)計劃組織還在以傳統(tǒng)的方式進行、生產(chǎn)現(xiàn)場加工制造過程數(shù)據(jù)信息無法實現(xiàn)實時采集、制造過程信息不能經(jīng)加工處理后以恰當?shù)男问綄崟r進行全面的反饋、產(chǎn)品無法按期以合理的成本、準確的數(shù)量、穩(wěn)定的質(zhì)量狀態(tài)交付用戶，不能高效地觸發(fā)生產(chǎn)、計劃、技術(shù)、工藝、后勤保障等部門的響應。因此，企業(yè)首先需要對生產(chǎn)現(xiàn)場的制造信息反饋方式進行信息化改造，即以信息化帶動工業(yè)化，從而帶來產(chǎn)品質(zhì)量的提升、經(jīng)濟效益的提高。

ERP源于物料需求計劃MRP (Material Requirement Planning)和制造資源計劃MRPII (Manufacturing Resource Planning),在MRPII最為風光的 1990 年代，MRPII就是制造業(yè)信息化領(lǐng)域的王者，治然也包含對車間現(xiàn)場的管理，但是，受當時數(shù)控設(shè)備通訊功能和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的制約，生產(chǎn)管理在對時間的粒度和信息實時性的需求上，還沒有達到需要將車間數(shù)控設(shè)備的通訊端口和監(jiān)控采集模塊與生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成的必要。產(chǎn)品的市場化競爭程度也遠沒有今天激烈，MRPII在制造業(yè)得到眾多的擁夏。二十世紀末的ERP被神化為企業(yè)管理無所不能無所不包的集大成者，但此后便陷入了與供應鏈管理SCM (Supply Chain Management)、高級計劃與排程APS (Advanced Planning and Scheduling)和客戶關(guān)系管理CRM(Customer Relationship Management)等單項軟件系統(tǒng)的競爭中，ERP在這個不斷擴張壯大的過程中，未來得及對它最基本的功能、尤其是生產(chǎn)現(xiàn)場的管理功能進行擴展，而這一切不足甚至是短板，就給了制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecution System, MES)以填補間隙的市場機會。由此，MES應用而生，專注于車間制造過程的管理控制，為生產(chǎn)計劃和現(xiàn)場管理人員提供數(shù)字化神經(jīng)，快速響應現(xiàn)場變化的同時，幫助企業(yè)合理控制生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。源于曰本豐田的準時生產(chǎn)體制JIT (Just in time)又似乎從事實上證明了車間現(xiàn)場管理的重要性，而MES的一系列理論與實踐也不斷迎合著這一需求。其中MES基本功能中數(shù)據(jù)釆集與分析發(fā)揮了關(guān)鍵作用，使得MES擁有制造過程中所有靜態(tài)和動態(tài)的數(shù)據(jù)，形成巨大的制造數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)采集的主耍Fi的在于如何把制造過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)及時地反饋到計劃、質(zhì)量、工藝、生產(chǎn)等系統(tǒng)中，實現(xiàn)對物料、設(shè)備、工裝夾具以及工具、計劃狀態(tài)、任務(wù)執(zhí)行進度和人員、質(zhì)量等信息的有效監(jiān)控和管理，實現(xiàn)制造過程的可視化和透明化。隨著MES的不斷發(fā)展應用以及數(shù)字化車間技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)的快速應用發(fā)展，對生產(chǎn)制造現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)的實時釆集提出了更高的要求，制造過程信息的準確性、完整性、實時性成為對建設(shè)數(shù)字化車間的基本要求，這種需求有力地推動了制造過程數(shù)據(jù)采集與分析處理技術(shù)的發(fā)展與應用。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
1.2.1我國離散制造行業(yè)信息化發(fā)展現(xiàn)狀
隨著信息技術(shù)在企業(yè)各個層面的應用，企業(yè)在經(jīng)營理念及生產(chǎn)管理模式上都產(chǎn)生了革命性的變革，企業(yè)對 CAPP (Computer Aided Process Planning)、QIS(Quality Information System)、PDM (Product Data Management)、 ERP、MES等的持續(xù)嘗試，使得一部分需求與投入匹配度高的企業(yè)得到了長足的發(fā)展，并將這些系統(tǒng)擴展得越來越龐大，良好的經(jīng)營效益又很好地回哺信息化投入，使得企業(yè)在信息系統(tǒng)應用上強者恒強，大者恒大。然而，也有許多企業(yè)在信息化建設(shè)的過程中，把錯了脈，造成了企業(yè)更快的衰亡，造成這種后果的原因主要在于如下幾個方面：
1)信息系統(tǒng)集成不夠。當前，企業(yè)實施的不同信息系統(tǒng)由于投入來源不同或不足，投資一個功能系統(tǒng)時，難于從整體上、全局上進行分析和設(shè)計，造成系統(tǒng)架構(gòu)的差異，無法或沒有實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息共享，造成所謂的“信息孤島”。就現(xiàn)有的技術(shù)水平而言，“信息孤島”的消除不是難題，但信息系統(tǒng)有其內(nèi)在的生命周期，很少有一種不經(jīng)升級改造的系統(tǒng)模式能在企業(yè)內(nèi)運轉(zhuǎn)十年以上，信息孤島需要通過持續(xù)的信息化投入與建設(shè)來消除。
2)先進制造思想與項目管控能力差。我國在并行設(shè)計、虛擬制造等領(lǐng)域大大落后于發(fā)達國家，研發(fā)設(shè)計部門在產(chǎn)品研發(fā)過程中缺乏項目管控的手段和思路，未能對大量的過程文件有效歸檔，造成產(chǎn)品設(shè)計信息重用難，向其它系統(tǒng)提供共享更難。也有些企業(yè)購置實施了 PDM系統(tǒng)，但僅限于進行圖文檔的管理，系統(tǒng)內(nèi)容更新維護也不夠及時，因為，在很多企業(yè)，主管領(lǐng)導對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的使用認識不足，重視不夠。不了解、不清楚并行工程的價值、意義和物質(zhì)基礎(chǔ)，也就不能夠?qū)ρ邪l(fā)過程中的過程文件進行有效的協(xié)同管理和流程控制，并行工程、精益研發(fā)也就與這些企業(yè)無緣了。

3)在產(chǎn)品設(shè)計階段，設(shè)計人員與工藝設(shè)計人員（可能是零件加工工人）缺乏必要的溝通，設(shè)計上的缺陷未能及早發(fā)現(xiàn)，使得產(chǎn)品在制造階段工藝性差，造成了批量生產(chǎn)階段本可避免的困難。制造企業(yè)普遍經(jīng)過了一輪甚至兩輪的CAPP購置和使用，工藝編制效率普遍提高，但在企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還沒能實現(xiàn)標準化的時候過于片面追求產(chǎn)品的自動化和系統(tǒng)集成，同時，雖然大部分CAPP系統(tǒng)釆用了各種輔助技術(shù)來提高工藝設(shè)計效率，但未能從產(chǎn)品全生命周期的角度出發(fā)，進行相關(guān)系統(tǒng)的集成，不僅使生成的工藝數(shù)據(jù)相對孤立，也使產(chǎn)品全生命周期各個階段的數(shù)據(jù)無法集成，導致了制造系統(tǒng)中“信息孤島”的產(chǎn)生，也使信息化建設(shè)成為了“空中樓閣”。

第二章系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究

C/S體系結(jié)構(gòu)也叫客戶機/服務(wù)器（Client Server)體系結(jié)構(gòu)，在上世紀80年代末90年代初曾經(jīng)盛極一時，其興旺發(fā)達與微型計算機的普及及以Netware網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的成熟有很大關(guān)系，C/S體系結(jié)構(gòu)旳興起也標志著傳統(tǒng)的大型機、小型機時代的沒落。C/S結(jié)構(gòu)的應用程序分為兩部分，即客戶端應用程序和數(shù)據(jù)庫端服務(wù)器程序，可分別稱之為前臺與后臺程序。運行數(shù)據(jù)庫服務(wù)器程序的機器，習慣被稱為應用服務(wù)器，只要服務(wù)器程序處于啟動狀態(tài)，就可隨時對客戶程序的請求做出響應；客戶程序運行在網(wǎng)絡(luò)終端，對應于服務(wù)器，被稱為客戶機。當需要對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行響應時，客戶程序就實時向服務(wù)程序發(fā)出請求，服務(wù)程序根據(jù)設(shè)計好的功能做出應答，送回結(jié)果。
B/S結(jié)構(gòu)也叫瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server)結(jié)構(gòu)，是隨著上世紀90年代末Web技術(shù)的興起而迅速發(fā)展起來的技術(shù)。在這種結(jié)構(gòu)下，瀏覽器成為所有B/S應用的標準客戶端，早先在瀏覽器功能比較少的年代（以IE為代表的瀏覽器的前IE6時代），只有少量的事務(wù)處理在客戶端電腦實現(xiàn)，，大a的事務(wù)處理由Web服務(wù)器來完成，但是后來隨著Web新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，瀏覽器端支持的功能越來越強大，瀏覽器的運行己占據(jù)了人量的內(nèi)存開銷，在當前比較有影響的Web技術(shù)如 Java web、.NET、PHP, AJAX、jQuery、JSP、Servlet 等的推動下，用通用瀏覽器就實現(xiàn)了滿足用戶需求的強大功能，有效地節(jié)約了開發(fā)成本，成為主要的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)。隨著Windows系列IE瀏覽器升級頻率的加快，這種結(jié)構(gòu)已成為規(guī)劃系統(tǒng)應用的首選體系結(jié)構(gòu)。

前IE6時代，只有少量的事務(wù)處理在客戶端電腦實現(xiàn)，大a的事務(wù)處理由Web服務(wù)器來完成，但是后來隨著Web新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，瀏覽器端支持的功能越來越強大，瀏覽器的運行己占據(jù)了人量的內(nèi)存開銷，在當前比較有影響的Web技術(shù)如 Java web、.NET、PHP, AJAX、jQuery、JSP、Servlet 等的推動下，用通用瀏覽器就實現(xiàn)了滿足用戶需求的強大功能，有效地節(jié)約了開發(fā)成本，成為主要的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)。隨著Windows系列IE瀏覽器升級頻率的加快，這種結(jié)構(gòu)已成為規(guī)劃系統(tǒng)應用的首選體系結(jié)構(gòu)。

2.2. .NET 架構(gòu)

.NET架構(gòu)（.NET Framework)是由微軟公司推出的支持下一代Internet的可編程結(jié)構(gòu)技術(shù)平臺，是當前程序設(shè)計的主流體系之一，代表了程序設(shè)計技術(shù)發(fā)展的方向，綜合了目前大多數(shù)高級語言的優(yōu)點，與Windows操作系統(tǒng)緊密結(jié)合，充分發(fā)揮了其強大的基于可視化界面和面向?qū)ο蟮木幊谭椒�，滿足系統(tǒng)較快的運行速度、良好的操作性能以及較強的圖形界面等功能。.NET架構(gòu)如圖2-1所示。

可擴展標記語言（extensible Markup Language, XML)是一種用于描述數(shù)據(jù)和交換數(shù)據(jù)的標準方式，是一種結(jié)構(gòu)化的標識語言。它是國際用于數(shù)據(jù)存儲和交換的標準通用標記語言 SGML (Standard Generalized Markup Language,SGML)的一個子集，與HTML相比具有更強的靈活性，提供了更多對內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進行說明和限制的機制，使得查詢、存儲和管理XML文檔更加容易。除此之外，XML還是一種與平臺無關(guān)的數(shù)據(jù)交換方式，目前兒乎所有的主流商業(yè)數(shù)據(jù)庫供應商都己在自己的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中增加了面向XML文件的數(shù)據(jù)接口，以提供對XML的全面支持。H前許多工具都提供對XML文檔數(shù)據(jù)的全文檢索功能，便于用戶提取XML文檔中的信息，并可以利用XML將數(shù)據(jù)按用戶的數(shù)據(jù)格式進行處理和轉(zhuǎn)換。
就生產(chǎn)過程管理而言，數(shù)據(jù)釆集的重要性無論怎樣說都不會過分，MESA特別強調(diào)制造數(shù)據(jù)在現(xiàn)場的實時采集，在MES領(lǐng)域有一個比較特別的現(xiàn)象，有不少廠商早期是自動化儀表或條碼設(shè)備領(lǐng)域的專業(yè)供應商，比如浙大中控、Honeywell,甚至其中不乏早期就是賣條碼設(shè)備的商業(yè)型公司，這些都說明了對于MES而言，數(shù)據(jù)采集的至關(guān)重要性，對離散制造而言就更是如此了，因為離散制造數(shù)據(jù)釆集的多樣性和復雜性，離散制造領(lǐng)域的MES不如流程工業(yè)領(lǐng)域的MES成熟。離散領(lǐng)域通用的數(shù)據(jù)采集方式有：計算機終端釆集、條形碼掃描釆集、手持PDA (Personal Digital Assistant)終端采集、機床終端手動反饋采集。隨著物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)升溫，也有不少關(guān)于RFID (Radio Frequency Identification)的研究，RFID技術(shù)更適應于物流管理或產(chǎn)品的裝配制造，不太適合于對零件加工過程的管理。

條形碼掃描識別技術(shù)作為一種自動識別技術(shù)源于上世紀50年代的美國，是與計算機技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的，是一種經(jīng)濟實用的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，具有輸入快、差錯率小、編碼信息量大、實用靈活等優(yōu)點，目前已被廣泛應用于工商業(yè)、圖書出版業(yè)和物流管理領(lǐng)域。條形碼識別技術(shù)主要有一維條形碼和二維條形碼兩種，二者的發(fā)展一脈相承。一維條碼含有的信息量很小，易受污染失效和需要與后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)合等缺點在應用范圍上受到一定的制約，但依然生命力旺盛，有非常廣闊的應用發(fā)展，比如在車間生產(chǎn)現(xiàn)場仍不失為一種價廉物美的選擇。

第三章車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計.......................17
3.1企業(yè)生產(chǎn)計劃組織現(xiàn)狀及車間生產(chǎn)過程中存在的問題.............17
3.1.1企業(yè)生產(chǎn)計劃組織現(xiàn)狀..........................17
3.1.2數(shù)控車間生產(chǎn)過程中存在的問題分析.............20
第四章車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)詳細設(shè)計..........................33
4.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖分析..........................33
4.1.1車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)類型分析..........................33
4.1.2系統(tǒng)分層數(shù)據(jù)流圖分析..........................34
4.2系統(tǒng)詳細業(yè)務(wù)流程圖及流程說明..........................37
第五章車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)與驗證..........................49

5.1車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)主要功能..........................49

第五章車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)與驗證

5.1車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)主要功能
基于前述章節(jié)的分析和設(shè)計，利用Oracle llg, Microsoft Visual Studio 2010套件開發(fā)了車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)運行主界面如圖5-1所示。主界面左側(cè)為功能導航區(qū)，上方為快捷工具按鈕，由于系統(tǒng)功能及軟件界面眾多，僅截取部分較為重要的軟件運行界面作為展示。
勞動定額、材料消耗定額等工藝文件中包含有完整的工序信息，大部分產(chǎn)品的這部分工藝文件都以EXCEL表的格式存在，不需要重新整理錄入，只是需要稍作格式上的調(diào)整，用以導入工藝信息的EXCEL表包含的列項有：零件編碼、圖號、零件名稱、材料名稱、材料型號、規(guī)格、單位、工藝定額、消耗定額、工序名稱、班產(chǎn)定額、勞動組織、計量單位。供工藝數(shù)據(jù)導入的EXCEL表格式見表5-1。
導入的信息分別被寫入零件表、工序信息表、物料表中。零件表主鍵為“零件ID”，獲取的項目有；零件編碼、圖號、零件名稱、工藝定額、消耗定額、計量單位，原材料信息通過“物料ID”的方式關(guān)聯(lián)到物料表；工序表主鍵為"工序ID",獲取的項目有：工序名稱、班產(chǎn)定額、勞動組織，工序號自動添加，通過"零件ID”關(guān)聯(lián)到零件表；物料表主鍵“物料ID”，獲取的項目有：零件名稱、材料名稱、材料型號、規(guī)格、單位，添加“類型”屬性，標識“成品、半成品、原材料”。作為原材料的物料，信息來源于材料名稱、型號、規(guī)格、單位，‘‘類型”屬性被置為2，工序名稱為空者，“類型”屬性被置為默認值0，表示為成品，工序名稱不為空者，“類型”屬性被置為默認值1,表示半成品。
導入時，先定義好與零件表、工序信息表、物料表對應的LIST容器，然后指定EXCEL文件保存的路徑，將從頁面上傳過來的EXCEL文件流保存在該路徑，再通過OLEDB方法，將EXCEL表巾的數(shù)據(jù)逐行讀取，存入相應的LIST容器，完成EXCEL表中全部行次數(shù)據(jù)的處理后，將三個LIST容器內(nèi)的數(shù)據(jù)遍歷后寫入對應的系統(tǒng)數(shù)據(jù)表。

因為派工單下方打印的條碼就是派丁.單的ID，這就為在生產(chǎn)現(xiàn)場快速調(diào)取任務(wù)提供了可能，簡化了現(xiàn)場的操作，也避免了可能發(fā)生的錄入輸入錯誤。因為在本質(zhì)上條碼槍和鍵盤沒有什么區(qū)別（CODE39碼也支持全ASCII碼錄入），為了區(qū)分不同的輸入設(shè)備，防止鍵盤對條碼槍的干擾，需要對條碼槍預先進行設(shè)置，開啟一個前綴和一個后綴。在開啟了 AIM ID Prefix On和CR Suffix On后，條碼槍在每次掃描時都在其讀入的字符串前加上“]AO”用以表示該次輸入來自條碼槍而不是鍵盤，并通過設(shè)置后綴CR Suffix On來自動為該次輸入加一個回車，從而觸發(fā)后臺的事件處理，彈出相應的派工任務(wù)單。

第六章結(jié)論與展望

車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的完成基于數(shù)年來對公司生產(chǎn)計劃管理控制嚴重制約企業(yè)發(fā)展的充分了解和認識，對公司生產(chǎn)組織最為復雜的機械零件加工車間的業(yè)務(wù)流程進行了細致的梳理和優(yōu)化，經(jīng)過對系統(tǒng)的精心設(shè)計和對功能的細致實現(xiàn)，系統(tǒng)成功上線并在實際應用過程中得到了公司上下的一致好評，認為該系統(tǒng)為公司推行精益生產(chǎn)管理樹立了標桿。

6.1論文及項目工作總結(jié)
本文首先介紹了車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的研究背景及意義，通過對車間現(xiàn)狀的分析，認為對生產(chǎn)信息的加工與傳遞是制約車間生產(chǎn)管理的主要原因，基于對MES相關(guān)理論的學習，認為抓住數(shù)據(jù)采集這條主線，按照加工信息在生產(chǎn)現(xiàn)場實時采集的原則，在生產(chǎn)現(xiàn)場配置了數(shù)量充足的含條碼槍的觸屏終端，實現(xiàn)了工序級生產(chǎn)計劃的派工，通過工人在加工過程中實時報告開工與完工，將工序檢驗結(jié)果及時輸入系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了離散制造過程生產(chǎn)數(shù)據(jù)的半自動采集。基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集，實現(xiàn)了對計劃的實時跟蹤、在制品狀態(tài)的實時匯總、工序良品率的實時反饋及工時的自動匯總歸集。圍繞上述目標的實現(xiàn)，在系統(tǒng)需求分析、功能需求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)模塊、系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)實現(xiàn)等方面展開論述，實現(xiàn)了車間級的工藝管理、計劃管理、數(shù)據(jù)采集、作業(yè)管理、在制品管理、質(zhì)量管理等MES基本功能。

在車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)過程中，一直以實用性和靈活性為主要原則。機加設(shè)備在現(xiàn)實中，受設(shè)備故障、工裝、刀具、工藝設(shè)計、環(huán)境、操作工人等多因素的影響，加上生產(chǎn)計劃的不均衡，設(shè)備能力很不穩(wěn)定，ERP理論中關(guān)于工藝路線、工作中心等概念與公司實際情況差距非常巨大，而改善車間基礎(chǔ)管理又是推進精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)，MES的理論既有原則性又不失靈活性，甚至明確指出“只具備十一個通用功能之中的某一個或幾個，也屬MES系列的單一功能產(chǎn)品”，因此，在實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時釆集的基礎(chǔ)上，只要系統(tǒng)能方便快捷地提供生產(chǎn)計劃執(zhí)行情況，不強調(diào)系統(tǒng)功能的強大，更強調(diào)人與系統(tǒng)的有效結(jié)合。在應用設(shè)計和實現(xiàn)中，充分考慮了系統(tǒng)的易用性，如工人掃碼無需登錄賬號，生產(chǎn)現(xiàn)場配備足量的觸屏終端與條碼槍，在檢驗收發(fā)區(qū)設(shè)置電子看板實時反饋完工及任務(wù)回收信息等。

參考文獻（略）

本文編號：42615