化工过程机械敏捷制造系统 翟俊霞朱建江 涂善东 (南京工业大学)(南京航空航天大学)(南京工业大学) 江苏省科委国际合作项目(DS2000726)。 翟俊霞,女,1970年11月生,博士研究生。江苏省南京市,210009。 摘要在深入分析化工过程机械制造企业的产销特性和制造流程特性的基础上,分析得到了化工过程机械 敏捷制造系统的框架,并就“敏捷供需链”、“产品数据管理”和“制造执行系统”等3个子系统具体论述了如何 提高企业的“敏捷性”。 关键词化工过程机械敏捷制造敏捷供需链产品数据管理制造执行系统 敏捷性是指企业在不断变化、不可预测的经营环境中善于应变的能力,它是制造企业在激烈竞争的市场中生 存和发展能力的综合表现。敏捷制造的基本特征[1,2]是采用标准化和专业化的计算机网络,使用统一或可互操作 的电子数据接口规范(EDI)实现企业内部和结盟企业间的信息集成和信息共享,并在此基础上,从产品研发、产 品制造、产品相关料品和成品的供应销售等几方面对企业内部和各结盟企业的制造资源(人员、设备、物料、技 术等)进行合理、优化的调度配置,从而使企业以最小的成本消耗来实现产品的快速上市,以满足用户个性化的需 求,赢得市场竞争。目前,以敏捷制造为代表的敏捷性问题的研究成为国内外制造业研究的热点。然而由于化工过 程机械自身的设计、制造特点以及化工过程机械制造企业本身的管理特点,目前对于化工过程机械敏捷制造系统 的研究还仅仅局限于制造系统的某个方面,而缺乏整个制造系统全局的优化。比如,设备管理仅仅管理企业中的设 备及相关成本,进销存系统仅仅管理企业内部的营销库存,CAD/ CAM CAPP系统又极少采用“并行工程 (CE-concurren n g I ne r i n g)”的思想,而且这些局部的信息系统的运行平台(操作 系统和数据库DBMS)和数据结构有很大差异,属于信息“孤岛”,信息集成度低。为此,本文分析了化工过程机 械制造的特点,探讨化工过程机械敏捷制造系统的框架,并就“敏捷供需链(ASCM- a gi es u ppⅠy c h a i nm a n a g e m e n t)”、“产品数据管理(PDM- product d a t a ma n a g emen t)”及“制造执行系统(MES- manufactur ingexecutivesys t em)”等3个子 系统具体论述了如何提高企业的“敏捷性”。 1化工过程机械制造的特点综述 化工过程机械主要指流程工业、工艺中的机械装备,涉及化工、石化、发电、冶金、食品和制药等流程工业 过程机械的特点是过程工艺所决定的,为了实现不同的物理化学反应,工艺过程千变万化,因此过程装置的工艺性 很强;其次过程装置趋向于单系列化,装置规模趋向于大型化,要求更长的运行周期,所以过程裝置的长期可靠性 要求高;最后,过程装置的服役条件千差万别,有高温、低温、深冷;有超高压、高压、中低压、真空等;有气液固 相之不同,有强酸、强碱、剧毒、易燃、易爆等。化工过程机械的上述工艺特点决定了开发过程机械相关知识 体系的复杂性(图1)。其次,如此庞大的知识体系也是产品开发周期长、设计效率低的原因之一[3]。除此之外, 化工过程机械制造业还有如下特点:a.化工过程机械产品一次建成投资大,使用寿命长,大型传统化工生产企业 的重要和关键设备多要求具有可重用性、可重构性,以在技改时尽可能重用原有资源,减少新品投资和重复投资; b.产品设计属被动形式(由买方决定),产品非标准件多,单件小批生产为主要生产任务,单独设计、改造任务繁重; c.制造加工过程具有很强的综合性,制造工艺复杂,除了各种机加工制造外,还包括大量的焊接制造,生产周期 长、设备资金占用量大;d.法规性强,鉴于化工机械产品对国计民生的重要性和安全性,它受法规制约比其他行业 更多一些。综观上述特点,由于化工过程机械制造有它自己的特殊性和复杂的知识体系背景,因此在向先进制造技 术转化和发展的过程中,已经明显落后于其他制造业。当今世界信息网络和强大功能的计算机群的出现,为过程机 械全面实现先进制造模式奠定了基础 1
1 化工过程机械敏捷制造系统 翟俊霞 朱建江 涂善东 (南京工业大学) (南京航空航天大学) (南京工业大学) 江苏省科委国际合作项目(ＤＳ2000726)。 翟俊霞,女,1970 年 11 月生,博士研究生。江苏省南京市,210009。 摘 要 在深入分析化工过程机械制造企业的产销特性和制造流程特性的基础上,分析得到了化工过程机械 敏捷制造系统的框架,并就“敏捷供需链”、“产品数据管理”和“制造执行系统”等 3 个子系统具体论述了如何 提高企业的“敏捷性”。 关键词 化工过程机械 敏捷制造 敏捷供需链 产品数据管理 制造执行系统 敏捷性是指企业在不断变化、不可预测的经营环境中善于应变的能力,它是制造企业在激烈竞争的市场中生 存和发展能力的综合表现。敏捷制造的基本特征[1,2]是采用标准化和专业化的计算机网络,使用统一或可互操作 的电子数据接口规范(ＥＤＩ)实现企业内部和结盟企业间的信息集成和信息共享,并在此基础上,从产品研发、产 品制造、产品相关料品和成品的供应销售等几方面对企业内部和各结盟企业的制造资源(人员、设备、物料、技 术等)进行合理、优化的调度配置,从而使企业以最小的成本消耗来实现产品的快速上市,以满足用户个性化的需 求,赢得市场竞争。目前,以敏捷制造为代表的敏捷性问题的研究成为国内外制造业研究的热点。然而由于化工过 程机械自身的设计、制造特点以及化工过程机械制造企业本身的管理特点,目前对于化工过程机械敏捷制造系统 的研究还仅仅局限于制造系统的某个方面,而缺乏整个制造系统全局的优化。比如,设备管理仅仅管理企业中的设 备及相关成本,进销存系统仅仅管理企业内部的营销库存,ＣＡＤ/ＣＡＭ ＣＡＰＰ系统又极少采用“并行工程 (ＣＥ—ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ)”的思想,而且这些局部的信息系统的运行平台(操作 系统和数据库ＤＢＭＳ)和数据结构有很大差异,属于信息“孤岛”,信息集成度低。为此,本文分析了化工过程机 械制造的特点,探讨化工过程机械敏捷制造系统的框架,并就“敏捷供需链(ＡＳＣＭ—ａｇｉｌｅｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔ)”、“产品数据管理(ＰＤＭ—ｐｒｏｄｕｃｔｄａｔａｍａｎａｇｅｍｅｎ ｔ)”及“制造执行系统(ＭＥＳ—ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇｅｘｅｃｕｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ)”等 3 个子 系统具体论述了如何提高企业的“敏捷性”。 1 化工过程机械制造的特点综述 化工过程机械主要指流程工业、工艺中的机械装备,涉及化工、石化、发电、冶金、食品和制药等流程工业。 过程机械的特点是过程工艺所决定的,为了实现不同的物理化学反应,工艺过程千变万化,因此过程装置的工艺性 很强;其次过程装置趋向于单系列化,装置规模趋向于大型化,要求更长的运行周期,所以过程装置的长期可靠性 要求高;最后,过程装置的服役条件千差万别,有高温、低温、深冷;有超高压、高压、中低压、真空等;有气液固 三相之不同,有强酸、强碱、剧毒、易燃、易爆等。化工过程机械的上述工艺特点决定了开发过程机械相关知识 体系的复杂性(图 1)。其次,如此庞大的知识体系也是产品开发周期长、设计效率低的原因之一[3]。除此之外, 化工过程机械制造业还有如下特点:ａ.化工过程机械产品一次建成投资大,使用寿命长,大型传统化工生产企业 的重要和关键设备多要求具有可重用性、可重构性,以在技改时尽可能重用原有资源,减少新品投资和重复投资; ｂ.产品设计属被动形式(由买方决定),产品非标准件多,单件小批生产为主要生产任务,单独设计、改造任务繁重; ｃ.制造加工过程具有很强的综合性,制造工艺复杂,除了各种机加工制造外,还包括大量的焊接制造,生产周期 长、设备资金占用量大;ｄ.法规性强,鉴于化工机械产品对国计民生的重要性和安全性,它受法规制约比其他行业 更多一些。综观上述特点,由于化工过程机械制造有它自己的特殊性和复杂的知识体系背景,因此在向先进制造技 术转化和发展的过程中,已经明显落后于其他制造业。当今世界信息网络和强大功能的计算机群的出现,为过程机 械全面实现先进制造模式奠定了基础
环境化学 物理化学 单元操作 高分子 集成化工 分析化学 生物化学 无机化学 材料设计学 化学 材料失效力学 有机化学 金属材料学 机被电子 冶金、焊接 自动控制 工艺学 动力机减 机披 材料复合材料 传动学 有机高分子材料: 摩排学 塑料、掀胶、助剂 设计学 无机非金属材料 加工工艺学 微机械陶瓷、玻璃、水泥 振动学力学 人工晶体、半导体 热、固体、流体 图1化工过程机械的相关学科知识 2化工过程机械制造企业的产销特性和制造流程特性 21产销特性在分析一家制造企业的管理特性之前,首先要做前置时间分析( I e a d t i m e a n a I y sis),目的在于了解并掌握企业的产销特性,即销售、采购、生产之间最基本的相关性。在进行前置时间分析 前,首先介绍几个基本概念:a“前置时间”是指某项作业从开始到结束的时间;b“采购前置时间”是指采购 作业自询价、议价、发出采购单、供应商备货与交货,直到收到货物为止总共所用的时间,用P1表示;c“生产 前置时间”是指对某产品从生产计划发出到车间生产出来并入库为止所用的总时间,用P2表示;d“D时间” 是指平均“出货前置时间”,即自接到订单起,到出货止的时间;e“P时间”是指自采购原材料起,到生产完毕 可出货止的时间,即采购前置时间与生产前置时间的总和。 生产时间P 采购时间P1翻造时间组装时间 A B型 c型 Di 货 D时间一出货前置时闻 图2前置时间分析图 如图2所示,若企业在A点接到客户订单,即其出货前置时间大于采购与生产的总时间,D>P,则此类企业为 接单采购,接单生产”型,可称其为产销A型;若企业在B点接到客户订单,即其出货前置时间大于生产前置时间, 小于P时间,P>D>P2,则此类企业为“计划采购,接单生产”型,可称其为产销B型;若企业在C点接到客户订单, 即其出货前置时间比生产前置时间小,但大于组装时间,P2>D>组装时间,则此类企业为“计划采购与制造,接单 组装”型,可称其为产销C型;产销D型的企业是“计划采购、计划生产”的类型,即整个采购和生产活动都是计 2
2 图 1 化工过程机械的相关学科知识 2 化工过程机械制造企业的产销特性和制造流程特性 2 1 产销特性在分析一家制造企业的管理特性之前,首先要做前置时间分析(ｌｅａｄｔｉｍｅａｎａｌｙ ｓｉｓ),目的在于了解并掌握企业的产销特性,即销售、采购、生产之间最基本的相关性。在进行前置时间分析 前,首先介绍几个基本概念:ａ “前置时间”是指某项作业从开始到结束的时间;ｂ “采购前置时间”是指采购 作业自询价、议价、发出采购单、供应商备货与交货,直到收到货物为止总共所用的时间,用Ｐ1 表示;ｃ “生产 前置时间”是指对某产品从生产计划发出到车间生产出来并入库为止所用的总时间,用Ｐ2 表示;ｄ “Ｄ时间” 是指平均“出货前置时间”,即自接到订单起,到出货止的时间;ｅ “Ｐ时间”是指自采购原材料起,到生产完毕 可出货止的时间,即采购前置时间与生产前置时间的总和。 图 2 前置时间分析图 如图 2 所示,若企业在Ａ点接到客户订单,即其出货前置时间大于采购与生产的总时间,Ｄ>Ｐ,则此类企业为 “接单采购,接单生产”型,可称其为产销Ａ型;若企业在Ｂ点接到客户订单,即其出货前置时间大于生产前置时间, 小于Ｐ时间,Ｐ>Ｄ>Ｐ2,则此类企业为“计划采购,接单生产”型,可称其为产销Ｂ型;若企业在Ｃ点接到客户订单, 即其出货前置时间比生产前置时间小,但大于组装时间,Ｐ2>Ｄ>组装时间,则此类企业为“计划采购与制造,接单 组装”型,可称其为产销Ｃ型;产销Ｄ型的企业是“计划采购、计划生产”的类型,即整个采购和生产活动都是计
划性的,与实际接单的内容无关。对于产销A型的企业,其采购、生产都是面向订单的,多数化工过程机械制造企 业均属于此类。从图2可看出,影响产销A型企业的出货前置时间的主要因素是采购前置时间和生产前置时间, 因此为缩短产品上市时间,就需要缩短采购前置时间和生产前置时间。 22制造流程特性 企业的制造流程大致可分为两类:制造和组装。对于以制造为主的企业,对于料品的考虑较单纯,管理的重点 是“产能”,即是否有充分的机器设备和人员来生产所需的数量,因此可将此类企业称为产能驱动型企业。对于 组装为主的企业,产能的考虑较单纯,管理的重点是物料,即所需的各项原材料及零配件是否能同时且充分地供应 生产活动,也就是能否配套,因此可将以组装为主的企业称为物料驱动型企业。化工过程机械制造企业属于产能驱 动型企业,因此就制造流程特性而言,应从提高其车间生产的组织、调度的柔性来提高生产系统的敏捷性。 3化工过程机械敏捷制造系统的框架 对化工过程机械的产销特性和制造流程特性的分析可知,提高企业敏捷性,就需要缩短采购前置时间和生产 前置时间,提高其车间生产的组织、调度的柔性。影响采购前置时间的主要因素是对供应商是否有充分的了解, 即供应商的库存量(是否能在要求期限内供应所需货物)和信誉(资质、是否按时交货、供货质量等)。影响生产前 置时间的因素相对比较复杂,如生产计划的变动、设计和工艺周期的长短、车间的原料供应是否充分和配套、车 间的能力平衡、车间的调度等。因此本文将ASCM、PDM、MES引入敏捷制造系统。ASCM是以动态联 盟为依托,将企业、供应商、销售商三者进一步做集成,协调供需链各环节的信息系统[4]。在ASCM中,包括订 管理、供应商档案管理、供应商库存管理、销售管理、质量信息反馈管理、财会管理。PDM是管理所有与产 品相关的信息和过程的技术[5]。它作为CAD/CAM/CAPP系统的支撑平台,实现了设计、工艺、制造过程 中产品信息的共享和流程的跟踪管理,大大缩短了产品研发周期。PDM主要包括项目管理、流程管理、产品配 置、产品图文档管理。MES是对车间生产进行组织、调度,优化产品的生产行为的车间生产管理系统[6]。它通 过中心数据库与PDM系统共享产品信息(包括设计和工艺信息)和流程信息,集成车间的设备、物料、工具和人 员信息,对从生产计划发出到成品入库的整个产品生产过程中所发生的产品行为进行控制、响应,优化生产过程。 MES包括生产计划管理、车间物料管理、工具管理、设备管理、车间生产人员管理、派工管理、生产例外管理、 委外管理以及非常复杂的车间实时成本管理。对于一个制造企业而言,产、供、销、财、储、设备、人事等的管 理是其基本功能,而管理的三要素是计划、调度、控制。好的管理者应做到事前规划,而不是事后控制。因此在敏 捷制造系统中制造资源计划(MRPⅡ- ma nufacturingre sourcespl a nni n g) 系统是必备的。MRPⅡ的核心功能是产销大排程,即根据客户订单或销售计划排生产计划和采购计划。通过数 据库接口,MRPⅡ将生产计划信息传给PDM系统和MES系统,将采购计划传给ASCM,实现各个子系统间 的信息集成。另外,在系统中引入经理信息系统(EIS- ex ecutiveinforma tinsy tem),以对企业决策者提供决策支持 订政|目资 研发进度、成本信息 单十策十标金 生产进度、计划执行情况、 供、销信息 市场信息、成本信息 生产任务 MRP 销售计划 ASCM MISS 采购计划 生产计划 Central databa Local database 生产计划、产品研发任务 CAD/CAMCAPP Local DB k PDM 产品信息、 流程信息 图3化工制造企业敏捷制造系统框架 由上述分析可知,化工过程机械敏捷制造系统包括EⅠS、MRPⅡ、ASCM、PDM、MES几个 分系统。考虑到数据量、响应效率、异构系统等因素,系统采用分布式数据库( ORACLE8i在这方面的优势 是毋庸置疑的),将各个分系统的内部数据处理集中于本地数据库(L0 ca ld a t abase),与其它分系统 的接口数据处理通过中心共享数据库( Cent ralshared a tabase)完成。考虑到未来系统的扩 3
3 划性的,与实际接单的内容无关。对于产销Ａ型的企业,其采购、生产都是面向订单的,多数化工过程机械制造企 业均属于此类。从图 2 可看出,影响产销Ａ型企业的出货前置时间的主要因素是采购前置时间和生产前置时间, 因此为缩短产品上市时间,就需要缩短采购前置时间和生产前置时间。 2 2 制造流程特性 企业的制造流程大致可分为两类:制造和组装。对于以制造为主的企业,对于料品的考虑较单纯,管理的重点 是“产能”,即是否有充分的机器设备和人员来生产所需的数量,因此可将此类企业称为产能驱动型企业。对于以 组装为主的企业,产能的考虑较单纯,管理的重点是物料,即所需的各项原材料及零配件是否能同时且充分地供应 生产活动,也就是能否配套,因此可将以组装为主的企业称为物料驱动型企业。化工过程机械制造企业属于产能驱 动型企业,因此就制造流程特性而言,应从提高其车间生产的组织、调度的柔性来提高生产系统的敏捷性。 3 化工过程机械敏捷制造系统的框架 对化工过程机械的产销特性和制造流程特性的分析可知,提高企业敏捷性,就需要缩短采购前置时间和生产 前置时间,提高其车间生产的组织、调度的柔性。影响采购前置时间的主要因素是对供应商是否有充分的了解, 即供应商的库存量(是否能在要求期限内供应所需货物)和信誉(资质、是否按时交货、供货质量等)。影响生产前 置时间的因素相对比较复杂,如生产计划的变动、设计和工艺周期的长短、车间的原料供应是否充分和配套、车 间的能力平衡、车间的调度等。因此本文将ＡＳＣＭ、ＰＤＭ、ＭＥＳ引入敏捷制造系统。ＡＳＣＭ是以动态联 盟为依托,将企业、供应商、销售商三者进一步做集成,协调供需链各环节的信息系统[4]。在ＡＳＣＭ中,包括订 单管理、供应商档案管理、供应商库存管理、销售管理、质量信息反馈管理、财会管理。ＰＤＭ是管理所有与产 品相关的信息和过程的技术[5]。它作为ＣＡＤ/ＣＡＭ/ＣＡＰＰ系统的支撑平台,实现了设计、工艺、制造过程 中产品信息的共享和流程的跟踪管理,大大缩短了产品研发周期。ＰＤＭ主要包括项目管理、流程管理、产品配 置、产品图文档管理。ＭＥＳ是对车间生产进行组织、调度,优化产品的生产行为的车间生产管理系统[6]。它通 过中心数据库与ＰＤＭ系统共享产品信息(包括设计和工艺信息)和流程信息,集成车间的设备、物料、工具和人 员信息,对从生产计划发出到成品入库的整个产品生产过程中所发生的产品行为进行控制、响应,优化生产过程。 ＭＥＳ包括生产计划管理、车间物料管理、工具管理、设备管理、车间生产人员管理、派工管理、生产例外管理、 委外管理以及非常复杂的车间实时成本管理。对于一个制造企业而言,产、供、销、财、储、设备、人事等的管 理是其基本功能,而管理的三要素是计划、调度、控制。好的管理者应做到事前规划,而不是事后控制。因此在敏 捷制造系统中制造资源计划(ＭＲＰⅡ—ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｒｅ ｓｏｕｒｃｅｓｐｌａｎｎｉｎｇ) 系统是必备的。ＭＲＰⅡ的核心功能是产销大排程,即根据客户订单或销售计划排生产计划和采购计划。通过数 据库接口,ＭＲＰⅡ将生产计划信息传给ＰＤＭ系统和ＭＥＳ系统,将采购计划传给ＡＳＣＭ,实现各个子系统间 的信息集成。另外,在系统中引入经理信息系统(ＥＩＳ—ｅｘ ｅｃｕｔｉｖｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓ ｔｅｍ),以对企业决策者提供决策支持。 图 3 化工制造企业敏捷制造系统框架 由上述分析可知,化工过程机械敏捷制造系统包括ＥＩＳ、ＭＲＰⅡ、ＡＳＣＭ、ＰＤＭ、ＭＥＳ几个 分系统。考虑到数据量、响应效率、异构系统等因素,系统采用分布式数据库(ＯＲＡＣＬＥ8ｉ在这方面的优势 是毋庸置疑的),将各个分系统的内部数据处理集中于本地数据库(Ｌｏｃａｌｄａｔａｂａｓｅ),与其它分系统 的接口数据处理通过中心共享数据库(ＣｅｎｔｒａｌＳｈａｒｅｄａｔａｂａｓｅ)完成。考虑到未来系统的扩
展与功能的重构,ASCM、PDM、MES采用分布式三层体系结构(MRPⅡ购买后集成进整个系统)。敏捷 制造系统的框架如图3所示。 4ASCM、PDM、MES分系统描述 41ASCM系统 如图4所示,ASCM系统主要由订单管理、供应商档案管理、供应商库存管理、销售管理、质量信息反馈 管理、财会管理几个子系统组成。其中,订单管理用来对MRPⅡ下达的采购计划以及对供应商的采购订单进行 管理;供应商档案管理用来管理企业的所有供应商档案信息;供应商库存管理用来对各个供应商的相关料品库存 量随时进行査询;销售管理用来管理企业产品的销售以及产品销售清册和客户清册査询等;质量信息反馈管理 来采集和分析来自客户的质量信息和客户新的需求信息,为提高产品质量做参考,并为企业决策者提供决策支持; 财会管理主要进行应收帐款、应付帐款以及总帐等的管理 ASCM 订供应商供应商锦质量财 档案 库存 臂理 管理 管理 反馈|管 理 管理理 图4化工制造企业ASCM系统的功能结构 企业通过AsCM系统,可以随时对任一个采购计划、任一张采购订单进行跟踪,随时了解企业采购行为的执 行情况,以便对采购行为进行调整,随时查询供应商的信息,为企业选择合适的供应商做参照,优化企业的采购行 为,缩短采购前置时间。同时及时采集客户的最新需求信息,为企业的新品计划提供决策依据,使企业在激烈的市 场竞争中占得先机,提高企业的敏捷性 4.2PDM系统 PDM系统与CAD/CAM/CAPP系统有机的集成,是实现并行工程、敏捷制造的产品信息集成平台 如图5所示,PDM系统主要包括项目管理、流程管理、产品配置和产品图文档管理。项目管理采用并行工程“T e a mwor k”的思想,面向某个项目建立一个虚拟的Team,对项目进行定义,对项目负责人、成员的职责 和权限进行管理。流程管理主要实现产品的设计与修改过程的跟踪与控制,包括工程数据的提交与修改控制或监 视审批、文档的分布控制、自动通知控制等。产品配置主要用来生成产品结构树,建立完善的BOM(bi110 f ma te ri als)表以及版次、更改的管理。产品图文档管理主要用来对产品的设计、工艺等信息进行管 PDM 项 流 产品 目 程 图文 品 B 理 理 图5化工制造企业PDM系统的功能结构 企业通过PDM系统,可以统一管理与产品有关的全部信息,使CAD/CAM/CAPP之间不必直接 传递信息,CAD、CAM、CAPP都从PDM系统提取各自所需的信息,各自应用的结果也放回到PDM中 从而实现了CAD/CAM/CAPP的集成,同时PDM支持并行工程,确保设计的一次性成功,大大缩短了产品 的研发周期,进而缩短产品的上市时间。此外,PDM系统为MES、MRPⅡ提供完善的产品信息,实现了企业 级的产品信息共享。43MES系统如图6所示,MES包括生产计划管理、车间物料管理、工具管理、设备管 理、车间生产人员管理、派工管理、生产例外管理、委外管理以及非常复杂的车间实时成本管理。生产计划管理 用于将从MRPⅡ接收到的月生产计划进行分解,根据车间的实际生产能力进行计划分解,编制旬或周生产计划 车间物料管理用于管理车间生产过程中的物料,包括领料、归库、退料、调拨以及配合CAPP向MRPⅡ提出
4 展与功能的重构,ＡＳＣＭ、ＰＤＭ、ＭＥＳ采用分布式三层体系结构(ＭＲＰⅡ购买后集成进整个系统)。敏捷 制造系统的框架如图 3 所示。 4 ＡＳＣＭ、ＰＤＭ、ＭＥＳ分系统描述 4 1 ＡＳＣＭ系统 如图 4 所示,ＡＳＣＭ系统主要由订单管理、供应商档案管理、供应商库存管理、销售管理、质量信息反馈 管理、财会管理几个子系统组成。其中,订单管理用来对ＭＲＰⅡ下达的采购计划以及对供应商的采购订单进行 管理;供应商档案管理用来管理企业的所有供应商档案信息;供应商库存管理用来对各个供应商的相关料品库存 量随时进行查询;销售管理用来管理企业产品的销售以及产品销售清册和客户清册查询等;质量信息反馈管理用 来采集和分析来自客户的质量信息和客户新的需求信息,为提高产品质量做参考,并为企业决策者提供决策支持; 财会管理主要进行应收帐款、应付帐款以及总帐等的管理。 图 4 化工制造企业ＡＳＣＭ系统的功能结构 企业通过ＡＳＣＭ系统,可以随时对任一个采购计划、任一张采购订单进行跟踪,随时了解企业采购行为的执 行情况,以便对采购行为进行调整,随时查询供应商的信息,为企业选择合适的供应商做参照,优化企业的采购行 为,缩短采购前置时间。同时及时采集客户的最新需求信息,为企业的新品计划提供决策依据,使企业在激烈的市 场竞争中占得先机,提高企业的敏捷性。 4.2 ＰＤＭ系统 ＰＤＭ系统与ＣＡＤ/ＣＡＭ/ＣＡＰＰ系统有机的集成,是实现并行工程、敏捷制造的产品信息集成平台。 如图 5 所示,ＰＤＭ系统主要包括项目管理、流程管理、产品配置和产品图文档管理。项目管理采用并行工程“Ｔ ｅａｍＷｏｒｋ”的思想,面向某个项目建立一个虚拟的Ｔｅａｍ,对项目进行定义,对项目负责人、成员的职责 和权限进行管理。流程管理主要实现产品的设计与修改过程的跟踪与控制,包括工程数据的提交与修改控制或监 视审批、文档的分布控制、自动通知控制等。产品配置主要用来生成产品结构树,建立完善的ＢＯＭ(ｂｉｌｌｏ ｆｍａｔｅｒｉａｌｓ)表以及版次、更改的管理。产品图文档管理主要用来对产品的设计、工艺等信息进行管 理。 图 5 化工制造企业ＰＤＭ系统的功能结构 企业通过ＰＤＭ系统,可以统一管理与产品有关的全部信息,使ＣＡＤ/ＣＡＭ/ＣＡＰＰ之间不必直接 传递信息,ＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＰＰ都从ＰＤＭ系统提取各自所需的信息,各自应用的结果也放回到ＰＤＭ中, 从而实现了ＣＡＤ/ＣＡＭ/ＣＡＰＰ的集成,同时ＰＤＭ支持并行工程,确保设计的一次性成功,大大缩短了产品 的研发周期,进而缩短产品的上市时间。此外,ＰＤＭ系统为ＭＥＳ、ＭＲＰⅡ提供完善的产品信息,实现了企业 级的产品信息共享。4 3 ＭＥＳ系统如图 6 所示,ＭＥＳ包括生产计划管理、车间物料管理、工具管理、设备管 理、车间生产人员管理、派工管理、生产例外管理、委外管理以及非常复杂的车间实时成本管理。生产计划管理 用于将从ＭＲＰⅡ接收到的月生产计划进行分解,根据车间的实际生产能力进行计划分解,编制旬或周生产计划。 车间物料管理用于管理车间生产过程中的物料,包括领料、归库、退料、调拨以及配合ＣＡＰＰ向ＭＲＰⅡ提出
物料需求,以便MRPⅡ结合企业物料可用量(现有库存量与车间生产计划下达前到货的采购量之和)以及企业的 安全库存指定物料采购计划。工具管理、设备管理、车间生产人员管理主要是管理其档案、状态(工具和设备的 忙”、“闲”、“废”,人员的“工作”、“出差”、“病事假”等),以便车间管理者进行调度、控制,确保车间生产计 划的顺利进行。派工管理主要用于制定派工单(单日或双日),即某人某日完成什么事,派工单上同时包括图纸信息 和工艺信息的网络路径,以便工人直接从企业 INTRANET上下载。生产例外管理用于处理车间生产过程中 出现的例外(比如某工人焊接过程中由于操作失误突然出现焊机故障),便于管理者的调度和事后的原因分析。委 外管理主要是用于借助委外单位的生产能力来增加车间生产的弹性。车间实时成本的管理是大多数生产管理者最 关心的问题,主要可分为直接用料、直接人工、制造费用。直接用料包括直接原料(可依BOM表计算)和间接物 料(不易归属到派工单,常列入制造费用),直接人工包括自制人工和委外人工,制造费用则泛指各种车间开支,如 水电、折旧、管理人员工资及间接物料等。 whe.o MES 生车 生 间|工设车间派产委车间 计物具|备生产|工例外实时 划料管管人员管外管成本 管管理理管理理管理管理 理理 理 图6化工制造企业MES系统的功能结构 企业通过MES,对车间生产进行组织、调度,优化产品的生产过程,缩短产品的生产前置时间,提高了企业 的敏捷性。 5结束语 面向21世纪激烈的市场竞争环境,对于企业除了质量、服务方面的优化外,更为重要的是产品的上市时间和 成本以及对市场的适应性方面的优化,化工过程机械敏捷制造系统将先进的管理理念与信息智能技术相结合,对 于提高企业的敏捷性至关重要。当然,由于化工过程机械企业自身的特点,其敏捷制造系统的实施过程中出现了某 些问题,如对于塔、炉类产品,焊接件较多,其BOM表较难建立,还需在实际应用中根据产品的特点,建立一个比 较合适的规范 参考文献 1 Ri ckD.张申生译.敏捷企业(上).中国机械工程,196,7(3):22~27 2蒋新松,张申生.敏捷竞争的挑战和思考.计算机集成制造系统———CIMS,1996,2(2):3~9 3涂善东,凌祥,洪荣晶.以知识为基础的化工过程机槭产品的快速创型.化工机械,200,027(6):347 351,346 4张晓东等.敏捷供需链管理系统实现方案的探讨.计算机集成制造系统 CIMS,2000,6(2):19~ 5米智伟等.敏捷化PDM集成框架的研究中国机械工程,199,10(11):1220~12236
5 物料需求,以便ＭＲＰⅡ结合企业物料可用量(现有库存量与车间生产计划下达前到货的采购量之和)以及企业的 安全库存指定物料采购计划。工具管理、设备管理、车间生产人员管理主要是管理其档案、状态(工具和设备的 “忙”、“闲”、“废”,人员的“工作”、“出差”、“病事假”等),以便车间管理者进行调度、控制,确保车间生产计 划的顺利进行。派工管理主要用于制定派工单(单日或双日),即某人某日完成什么事,派工单上同时包括图纸信息 和工艺信息的网络路径,以便工人直接从企业ＩＮＴＲＡＮＥＴ上下载。生产例外管理用于处理车间生产过程中 出现的例外(比如某工人焊接过程中由于操作失误突然出现焊机故障),便于管理者的调度和事后的原因分析。委 外管理主要是用于借助委外单位的生产能力来增加车间生产的弹性。车间实时成本的管理是大多数生产管理者最 关心的问题,主要可分为直接用料、直接人工、制造费用。直接用料包括直接原料(可依ＢＯＭ表计算)和间接物 料(不易归属到派工单,常列入制造费用),直接人工包括自制人工和委外人工,制造费用则泛指各种车间开支,如 水电、折旧、管理人员工资及间接物料等。 图 6 化工制造企业ＭＥＳ系统的功能结构 企业通过ＭＥＳ,对车间生产进行组织、调度,优化产品的生产过程,缩短产品的生产前置时间,提高了企业 的敏捷性。 5 结束语 面向 21 世纪激烈的市场竞争环境,对于企业除了质量、服务方面的优化外,更为重要的是产品的上市时间和 成本以及对市场的适应性方面的优化,化工过程机械敏捷制造系统将先进的管理理念与信息智能技术相结合,对 于提高企业的敏捷性至关重要。当然,由于化工过程机械企业自身的特点,其敏捷制造系统的实施过程中出现了某 些问题,如对于塔、炉类产品,焊接件较多,其ＢＯＭ表较难建立,还需在实际应用中根据产品的特点,建立一个比 较合适的规范。 参 考 文 献 1 ＲｉｃｋＤ.张申生译.敏捷企业(上).中国机械工程,1996,7(3):22～27 2 蒋新松,张申生.敏捷竞争的挑战和思考.计算机集成制造系统———ＣＩＭＳ,1996,2(2):3～9 3 涂善东,凌祥,洪荣晶.以知识为基础的化工过程机械产品的快速创型.化工机械,2000,27(6):347～ 351,346 4 张晓东等.敏捷供需链管理系统实现方案的探讨.计算机集成制造系统———ＣＩＭＳ,2000,6(2):19～ 23 5 米智伟等.敏捷化ＰＤＭ集成框架的研究.中国机械工程,1999,10(11):1220～12236