生產(chǎn)過(guò)程信息采集與工時(shí)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的探索

1、化 一、前言Fobos系統(tǒng)是由俄羅斯莫斯科工業(yè)大學(xué)研制開(kāi)發(fā)的車(chē)間作業(yè)計(jì)劃編制與調(diào)度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)產(chǎn)品的加工過(guò)程進(jìn)行總體模擬和動(dòng)態(tài)監(jiān)控,以最佳作業(yè)計(jì)劃為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)工序及設(shè)備的優(yōu)化調(diào)度,保證車(chē)間的生產(chǎn)效益達(dá)到最佳狀態(tài)。系統(tǒng)能根據(jù)客戶訂單的變化,快速修正生產(chǎn)進(jìn)度表,保證產(chǎn)品交貨期。另外系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)物流與設(shè)備工作狀況的監(jiān)控,即當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)設(shè)備故障,計(jì)劃的工序時(shí)間與實(shí)際情況有偏差,因發(fā)生意外情況停工等因素影響了作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行時(shí),可在監(jiān)控狀態(tài)下及時(shí)對(duì)作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行修正,快速產(chǎn)生新的作業(yè)計(jì)劃和日生產(chǎn)進(jìn)度表。 Fobos 的優(yōu)勢(shì)主要在于快速編制、修正作業(yè)計(jì)劃并模擬作業(yè)進(jìn)程。而在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中不僅要追

2、蹤生產(chǎn)過(guò)程,還要存儲(chǔ)生產(chǎn)過(guò)程信息,實(shí)現(xiàn)信息在企業(yè)各部門(mén)的共享,以便于企業(yè)管理部門(mén)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況進(jìn)行各種評(píng)估及核算。如如何核算工人對(duì)產(chǎn)品或零部件的完成工時(shí)或在某段時(shí)間完成的工時(shí),如何核算設(shè)備利用情況,實(shí)際完成工時(shí),如何準(zhǔn)確及時(shí)地獲取生產(chǎn)過(guò)程信息并將信息條理化、規(guī)范化,實(shí)現(xiàn)與企業(yè)其他系統(tǒng)的連接也是企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程急需解決的問(wèn)題。筆者針對(duì)這些問(wèn)題并結(jié)合深圳某精密模具制造有限公司實(shí)施的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了生產(chǎn)過(guò)程信息采集與工時(shí)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)獲取原始生產(chǎn)信息,并將其劃分為最基本的“信息單元”,動(dòng)態(tài)保存生產(chǎn)信息,包括生產(chǎn)過(guò)程中的工人信息、機(jī)械設(shè)備信息及產(chǎn)品加工信息,為生產(chǎn)控制部門(mén),管理部門(mén)

3、提供了信息基礎(chǔ)。生產(chǎn)過(guò)程信息采集與工時(shí)核算系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)完善了企業(yè)的車(chē)間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),為企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與管理控制部門(mén)之間建立起了溝通的橋梁,使調(diào)度人員適時(shí)了解生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息,更加合理地控制產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度。而且也為企業(yè)評(píng)估生產(chǎn)合理性,核算工時(shí),進(jìn)行業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)提供了依據(jù)。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)只以只讀方式利用了Fobos 的部分?jǐn)?shù)據(jù),而其運(yùn)行則獨(dú)立于Fobos 系統(tǒng),因此該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的二次開(kāi)發(fā)就可以方便地移植到其他生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中,具備了較好的通用性。二、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及功能介紹按功能系統(tǒng)可分為五個(gè)模塊:生產(chǎn)過(guò)程信息采集模塊,工時(shí)統(tǒng)計(jì)模塊,加工信息查詢模塊,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊,報(bào)表輸出模塊。生產(chǎn)過(guò)程信息采集模塊安裝于車(chē)間的終

4、端,由工人進(jìn)行操作。其主要功能是記錄工人的各項(xiàng)操作內(nèi)容。工人可向控制中心發(fā)出各種操作請(qǐng)求(如工序開(kāi)始,工序暫停,工序掛起,設(shè)備維修等,經(jīng)控制中心確認(rèn)后系統(tǒng)自動(dòng)記錄工人的操作內(nèi)容。并可在控制中心自動(dòng)顯示并刷新當(dāng)前各種加工信息,包括設(shè)備狀態(tài),加工任務(wù),工序、零件、產(chǎn)品的完成情況,生成工時(shí)等等。該模塊為準(zhǔn)確計(jì)算工時(shí)提供了信息基礎(chǔ),而且為調(diào)度員提供了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖工時(shí)統(tǒng)計(jì)部分安裝于調(diào)度中心,在工人發(fā)出各種請(qǐng)求的同時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)完成,其功能是根據(jù)工人的操作內(nèi)容自動(dòng)計(jì)算出設(shè)備工時(shí)、工人工時(shí)及產(chǎn)品工時(shí)。工時(shí)統(tǒng)計(jì)以“信息單元”為單位,準(zhǔn)確地記錄了工人對(duì)某一產(chǎn)品或零件所完成的實(shí)際工時(shí)。同時(shí),系統(tǒng)

5、還可適時(shí)記錄設(shè)備的各種狀態(tài)。加工信息查詢模塊為各級(jí)管理人員提供了生產(chǎn)進(jìn)度查詢功能。一方面動(dòng)態(tài)顯示在制品各級(jí)加工信息。如產(chǎn)品定貨期、交貨期和當(dāng)前完成情況,各零件當(dāng)前所處的位置,正在加工的工序,已完工的工序,生成多少工時(shí)等等。另一方面提供產(chǎn)品完工后的統(tǒng)計(jì)信息,如計(jì)算出產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)周期,計(jì)劃生產(chǎn)周期,加工各零部件所耗費(fèi)的實(shí)際工時(shí),計(jì)劃工時(shí),某一臺(tái)或一組設(shè)備對(duì)產(chǎn)品所完成的工作量,每生產(chǎn)過(guò)程信息采集與工時(shí)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的探索廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院敖亞飛吳可嘉姜莉莉 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)不同的客戶需求可將數(shù)據(jù)信M S S Q L 0數(shù)據(jù)表,Access 數(shù)據(jù)表,Paradox數(shù)據(jù)報(bào)表輸出模塊打印輸出各種報(bào)表,如產(chǎn)

6、品工時(shí)三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì),詳述如下。1.生產(chǎn)過(guò)程信息采集車(chē)間級(jí)生產(chǎn)過(guò)程控制是在編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的以及在加工在生產(chǎn)系統(tǒng)生連續(xù)兩次向控制中心發(fā)出操作操作單元所包含的信息即定義為“信息單元”。零件在加工過(guò)程中最小的單元為因?yàn)樵谝坏拦ば虻募庸み^(guò)程中,這在模具或大型零部件在同一工序的加工過(guò)設(shè)備維修、工序暫停、工序調(diào)整等原因此也包含了多個(gè)信息單元。生終端由專(zhuān)職人員進(jìn)行操作。操系統(tǒng)自動(dòng)記錄。為確保操設(shè)計(jì)時(shí)增加了多級(jí)信息過(guò)濾功能:第一如一旦工序開(kāi)始后,“工序按鈕便處于無(wú)效狀態(tài),直至該工序結(jié)束。第三由服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性驗(yàn)證,自對(duì)無(wú)效記錄給出錯(cuò)誤提示。提出“操作單元”的概念,并將操作單元作為一個(gè)

7、信息單位,不但使操作者、設(shè)備、生產(chǎn)對(duì)象一一對(duì)應(yīng)起來(lái),準(zhǔn)確記錄了生產(chǎn)過(guò)程中所有的相關(guān)信息,而且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有信息可動(dòng)態(tài)交付控制中心,由控制中心適時(shí)處理?？刂浦行母鶕?jù)工人的請(qǐng)示內(nèi)容對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度做出必要的調(diào)整,生產(chǎn)計(jì)劃的重新編制可由Fobos 系統(tǒng)在數(shù)十秒鐘內(nèi)完成。一旦生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整后,新的任務(wù)清單經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的終端。整個(gè)過(guò)程可在幾分鐘內(nèi)完成,而傳統(tǒng)的解決方法是由調(diào)度人員以文件形式下達(dá)工作任務(wù)(如工票,由工人記錄完成的工時(shí),再由計(jì)劃員或統(tǒng)計(jì)員核實(shí)。一旦出現(xiàn)非正常的生產(chǎn)狀態(tài)改變(如設(shè)備故障,工序調(diào)整等只能通過(guò)人工方式通知調(diào)度人員及設(shè)備維修人員進(jìn)行處理,這一過(guò)程在企業(yè)中是一項(xiàng)繁重的工作,而且效率比較低

8、,易出錯(cuò)。由于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)中的應(yīng)用,這項(xiàng)工作變得極為簡(jiǎn)單。網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)不但在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與控制部門(mén)之間建立起了一座橋梁,而且使信息的傳遞快速、高效、準(zhǔn)確。調(diào)度員無(wú)需再像以前那樣經(jīng)常往返于車(chē)間與調(diào)度室之間。這樣就減少了調(diào)度員的現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)間,大大減少了事件處理中的無(wú)效時(shí)間,真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)反饋控制。2.工時(shí)統(tǒng)計(jì)工時(shí)統(tǒng)計(jì)的信息基礎(chǔ)是系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別的信息單元。系統(tǒng)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的工時(shí)類(lèi)別按不同的查詢方式搜索出相關(guān)記錄,統(tǒng)計(jì)方式有三種:按人工,按設(shè)備,按產(chǎn)品。由于系統(tǒng)記錄的是工人的操作單元信息,表中的每一條記錄都顯式或隱式包含了工人、設(shè)備或產(chǎn)品的信息。因此以零件件號(hào)和工人工號(hào)為條件即可統(tǒng)計(jì)出工人

9、對(duì)某零件完成的工時(shí),以零件件號(hào)和設(shè)備編號(hào)為條件即可統(tǒng)計(jì)出某臺(tái)設(shè)備對(duì)零件完成的工時(shí)。該模塊的主界面可顯示當(dāng)前正在加工的產(chǎn)品或零件完成的總工時(shí),已完工工序生成的實(shí)際工時(shí)。3.加工任務(wù)查詢以生產(chǎn)過(guò)程信息采集模塊的記錄為信息源,以不同的查詢方式,通過(guò)SQL 語(yǔ)句查詢出與目前加工相關(guān)的所有信息及完工產(chǎn)品的所有信息。查詢方式有:按部門(mén),按設(shè)備,按人工,按日期等。按部門(mén)給出設(shè)備清單及設(shè)備的加工任務(wù)清單,在窗口表格中以不同著色標(biāo)識(shí)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài):維修,暫停,空閑或正在加工。在任務(wù)清單中突出顯示正在加工的工序。查詢主窗口顯示當(dāng)前投產(chǎn)的所有產(chǎn)品及基本數(shù)據(jù)信息,動(dòng)態(tài)更新產(chǎn)品的進(jìn)度情況,包括產(chǎn)品完工率,零件完工率,剩余

10、工時(shí),零件完工工序數(shù)。提示工序位置,完成的部門(mén)、操作人員。這樣,設(shè)備、操化 作者、加工任務(wù)便可對(duì)應(yīng)起來(lái),便于核實(shí)任務(wù),明確責(zé)任。任務(wù)查詢?cè)诳刂浦行?、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)都可實(shí)現(xiàn),工人可隨時(shí)查詢自己的當(dāng)日任務(wù)表。這樣就可代替部分工藝文件,增加了信息傳遞的效率。任務(wù)查詢的一個(gè)重要目的是與實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行比較,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)劃與實(shí)際的差別,有預(yù)見(jiàn)性地掌握生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)。系統(tǒng)中以坐標(biāo)圖和條形圖的不同形式給出了進(jìn)度分析,表1中給出了一旬內(nèi)的計(jì)劃裝配產(chǎn)量及逐日實(shí)際完成產(chǎn)量,以此繪制成坐標(biāo)圖,形象地描述生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃的執(zhí)行情況及逐日的變動(dòng)趨勢(shì)。如圖2所示。表1旬產(chǎn)量分析表 圖2旬產(chǎn)量分析圖4.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換由于不同的企業(yè)采用的

11、數(shù)據(jù)格式不盡相同,為了提高系統(tǒng)的通用性,在設(shè)計(jì)時(shí)提供了多種數(shù)據(jù)輸出格式。利用Delphi 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能,并對(duì)此功能進(jìn)行補(bǔ)充,通過(guò)字段映射和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換可將結(jié)果轉(zhuǎn)換為不同形式的數(shù)據(jù)表。也可直接將結(jié)果保存為文本。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)為企業(yè)PDM 系統(tǒng)或CIMS 系統(tǒng)提供了接口。 5.報(bào)表輸出利用Delphi提供的快速報(bào)表繪制功能將工時(shí)統(tǒng)計(jì)模塊的計(jì)算結(jié)果以各種報(bào)表的形式打印輸出。并可根據(jù)用戶需求定制報(bào)表格式。四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行環(huán)境本系統(tǒng)采用Delphi 編程實(shí)現(xiàn),服務(wù)器端運(yùn)行WindowsNT4.0操作系統(tǒng),安裝MSSQLServer 7.0數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,車(chē)間終端運(yùn)行Windows /NT 工作環(huán)境。

12、車(chē)間終端模塊和控制中心模塊的實(shí)現(xiàn)充分利用了Delphi5.0優(yōu)越的IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)ADO 組件讀取控制中心服務(wù)器中的數(shù)據(jù),完成系統(tǒng)的初始化,系統(tǒng)生成的基本信息以MSSQL 表的形式保存,供企業(yè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)讀取。編程中采用了多層數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的體系結(jié)構(gòu),并充分利用了MIDAS 技術(shù)。因此不僅成功實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能,而且又保證了數(shù)據(jù)的完整性、有效性和安全性。五、系統(tǒng)特點(diǎn)因此是針對(duì)企業(yè)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中因此系統(tǒng)具備了以下特點(diǎn)。(1人機(jī)界面友好,操作簡(jiǎn)單。(2結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,實(shí)用性強(qiáng)。(3系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)可靠,能準(zhǔn)確反映生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況。(4對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)設(shè)定權(quán)限,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。(5具備完整的報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能,便于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行分析。