计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing Systems ,CIMS)是一个集产品设计、经营、管理为
) p8 \$ B3 B! ?2 b# f; _* _* u5 m一体的复杂的大系统。它运用系统工程方法,将信息技术和生产技术结合起来,通过计算机网络和数据库技
! _) `9 p7 L+ D( K" v5 s c术把生产的全过程连接起来,有效地协调和提高企业内部对市场需求的响应能力和劳动生产率,取得最大的0 S( b2 L" y- D' i& ]- c
经济效益。生产管理系统是CIMS的一个重要组成部分,针对传统焊接车间存在的效率低下、人为干预过
6 h9 z5 |$ U* \& W5 r1 ?& I多、信息传递实时性差等缺陷,采用分布式系统设计CIMS下的车间生产管理系统,能够很方便的实现焊接
; k4 H3 Z: @: H+ l% l- j% Y+ v6 k车间生产信息的维护、查询与管理,在一定程度上解决了传统生产管理中出现的统一性差、周期长等问题。8 Z, R( L. Q0 }) j0 f
1 对生产管理系统的需求分析. y1 F( |6 X1 _0 b9 b
课题以汽车生产企业为研究对象,由于目前焊接车间采用的还是传统的人工管理模式,不能适应瞬息万
x f) [) \4 w1 _( G变的动态市场竞争的形式,不能满足对用户需求的快速响应,难于确保在当前激烈的市场压力下企业用这种3 x, C' ^/ l7 v, Y
管理方式完全达到满足产品T(时间)、Q(质量)、C(成本)、S(服务)的要求。* n: Q* E& \. b$ N
结合焊接车间生产的实际情况,设计出的系统必须达到先进性和实用性的恰当结合,以达到以下功能需) C) `/ k/ M4 A
求:①实现车间作业计划调度与其它子系统的集成管理;②实现产品目录、车间日历、工艺性能参数、设备性4 l) T8 B1 j) X# }8 y
能参数等基础数据的维护和管理;③产生物料、工装夹具的需求,并生成报表;④实现车间生产能力需求和负
' Z- j. a) }# [# B X6 [! R, t, K0 o+ l荷平衡功能;⑤能够按要求对生产作业排序;⑥生成的作业计划向单元层发放;⑦接受各单元的数据,并产生8 I0 \' R0 K0 v" O1 Y/ \- _; v
相应的报表;⑧系统的所有信息都通过人机交互界面存储到各个模块的数据库中,对系统数据库信息的数据% I" l7 ?; p4 M( d, X! H& O& K* `8 D
要完整、标准、规范,结构清晰简明,便于理解和操作;⑨CIMS各应用系统也能通过各自与数据库的接口对数1 a$ U7 s7 ]! O2 r0 z1 g% h0 l
据进行直接操作。在性能要求方面,要求设计的焊接车间生产管理系统应具有实用性、可靠性、先进性、经济3 I+ d' T, i* O
性、可普及性、开放性和灵活性,具有较快的响应速度和较大的覆盖范围。
G" e; t% L5 h o9 ]7 @- g2 开发环境及系统中的关键技术8 I- ^( b% R- ?1 B4 {6 q
2.1 开发环境
' S' f+ P% Z) \( l8 G系统的硬件组成采用客户/服务器(Client/Server)方式,各服务器之间通过网络实现数据的共享,网络采$ K$ v" S- X# C& l1 c* W+ V
用总线型以太网以及工业标准TCP/IP协议,系统以Windows 2000 Server为服务器操作系统,Windows XP、/ G* b% [" v8 L7 X' I% r' S
Windows 2000为客户端操作系统,数据库采用Microsoft SQL Server 2000,它具有稳定性好、便于管理和易于开
5 l9 ^: w! J: I1 s! }发等优势。前端开发工具采用Visual C++6.0,它提供了相当齐备的库和友好的编程界面。, v& R! @1 N. O# f7 ~
2.2 关键技术0 C6 N2 `- q: A# ?( ]1 T
(1)系统建模
2 W) a. i/ r4 U9 B7 x由于企业不同的车间管理模式以及对生产管理的需求不同,无法使用统一的管理系统与管理模式,因此, V% ?9 Y; c: j7 x
建立合理的集成模型与编码体系(比如左前风窗下横梁合件就可编码为530116301,其中530:代表车型,116:
, g. [6 m# y6 s! V2 r! u. l( X3 ~代表零部件,301:代表该零部件图号。这种编码可以使系统有了一种共同的语言,为建立统一的公共数据库2 K( R6 h( v- {
创造条件。),保证系统间信息的顺畅传递,对于整个系统具有非常重要的意义,是系统顺利开发的必要条件& R# x0 V- y4 _% G) }9 ]* |5 P
和重要基础,同时这也是整个企业实施CIMS的关键所在。
% p* Q4 n; n: u* h(2)数据库设计3 u% ~# B0 J S
由于要考虑各种要求和条件以及相关的各种理论和实践知识,因此数据库的设计也是系统设计的关键。
3 o0 @0 J6 i: L% b! Z3 ~+ \/ E且数据库系统用来管理大量数据、控制多用户访问、定义数据库构架、执行数据库操作等,是系统得以顺利运! ~$ G& P( U8 T/ h$ Y: f1 c
行的基础。因此建立一个良好的数据组织结构和数据库,可以使整个系统都可以迅速方便地调用和管理相
, H: E; _- J0 B: B4 Q4 n关的数据,这是衡量一个管理系统开发工作好坏的一个重要指标。本系统在设计数据库过程中,尽量遵照以
+ u3 d# L2 c. O! J9 w上原则,充分反映物流的变化和相互之间的关系,充分满足焊接生产车间的各种管理需求。数据库的安全机$ }& O/ p; Q# g4 l
制采用三种方法来保证系统的安全,即基于用户名与口令的授权登陆机制、受安全监视和控制的数据识别控
3 l4 C# o$ o4 I' Y$ }制机制和系统操作记录机制,其中系统操作记录机制使系统对有关系统安全的操作信息进行记录,系统管理; r) B+ c' Z) R. S9 I Y4 E
员可根据系统记录信息对系统的安全进行有效的管理。% A, u3 q5 c* c# _/ O* V' ? s
(3)系统采用的集成技术# E& H! e& t' j, I: n( J4 Q
生产计划管理 z& y7 J6 r) _# l: @
该模块是企业供应链中的一个重要环节,制定生产计划,跟踪生产计划的执行情况,并随时对生产计划3 j. N2 s% _) C: i( _, C4 ?% a
进行动态调整,保证企业对生产状况的随时控制,可以有效地保障供应链的平滑性,减少内部的消耗,降低生$ D. G# L6 a# c
产成本。生产计划管理可以在满足企业经营目标的基础上,提高企业的服务水平,增强企业的竞争力和应变+ f* Y0 Q% d0 E, G, ^6 k C
能力。主要功能有:根据销售合同来制定,由生产计划来确定生产任务的实施并在实施过程中进行执行情况* D3 @( \8 z: r) z4 F$ x4 u
的跟踪。它主要负责焊接车间计划加工什么,什么时候加工,加工多少,它是企业计划体系的重要组成部分,
" c* A7 Y2 I$ d0 X v9 B; L+ n由它来驱动物料需求计划。根据焊接车间的实际生产情况,主要是制定日生产计划和月生产计划。该设计
4 p8 B& }1 O% O7 a中,系统管理人员可以很直观看到每个月的生产情况(如图5所示)。
8 l5 {$ C9 T4 A2 I) \3.5 物流资源管理
& |* C3 e( D; C8 q7 y1 W7 g该模块主要是以库存主帐为核心,以出、入库单为库存主帐的更新依据,实时提供库存的最新信息,以满! l8 H0 E# i2 R' i- @4 k* c; Z# i2 X
足其它模块对库存信息的要求和各库房物资的流动情况。根据车间库存物资,一般将库房管理分为四类:材
0 x: C) m5 S- Z) d3 n; j- M* _料库、工具库、在制品库、半成品库。这四大库的主要功能是根据物品的入库、出库情况修改材料库存主帐,2 j+ E8 ^# \! Y9 Z U* x- _# b% [
便于用户查询。从而很快知道那些材料需要及时购买,尽可能的减少库存费用。9 y$ U5 k) ?! F
60南昌航空工业学院学报(自然科学版)
- z' e7 a) h2 U- \! {系统信息的集成管理。
% l4 g, x' B' ]; P% F' p3 H3 焊接车间生产管理系统功能设计和具体实现 y# U' A/ e. N' l
车间生产管理信息系统是车间生产的总控系统,
- k! z q5 `, e; v' v' Z' _一般车间管理的主要功能是以生产为主线,以完成工" j5 U O8 c+ H. n' \0 }) s* E
厂下达的生产任务和外协订单要求为最终目的,并在" N) E% A: z' {" E9 x1 n
任务实施中对生产过程进行各种数据监控传输、统计, x7 {% p. @4 _" g
等。而在焊接加工车间中,具体管理内容主要有:编! ?. |, U R1 n d) g3 `, C
制车间生产计划、作业排序、生产调度、检查生产进! I6 J, p7 j; K
度、生产统计、向上级管理部门反馈车间中的问题、质/ \7 t" K' M% U1 N; o+ q2 H% D d
量检查与控制等。根据需求,生产管理系统分为以下0 i% b6 a$ j! {# n
几个功能模块,系统结构见图1。
. v: X" D8 F4 F1 j9 M3.1 系统维护
1 h/ Q; h7 F! l4 r$ m本系统的管理主要有用户注册、权限设置、修改密码、注销、日
`$ ]% Z2 X) Y; p0 M志管理(如图2所示)等基本设置子模块。通过系统维护,可以有效
' K/ g- p5 i6 t! r$ |3 h识别不同用户的各种操作,并且通过日志管理可以知道系统操作的% r0 N( Z |& f3 O5 X+ t( Y
具体时间。系统管理员可根据系统记录信息对系统的安全进行有
. I' T1 u. @0 A6 x Q7 C( o$ H4 i8 P效的管理,同时在发生问题时迅速找到出错的地方,以便及时进行0 {9 |3 z% w3 F& P
更正,从而保证系统的正常运行。
. i2 _5 w2 T, _8 o% F/ m3.2 员工信息管理
( _1 J* t1 F! t3 h$ v, }6 c, n员工信息管理主要用于员工个人资料的录入、删除、职务变动
* h7 x1 A) a# n$ d的记录和管理。使用员工信息管理,便于企业领导掌握人员的动
- }( k5 g R. E: A. R/ R向,及时调整人才的分配,保证生产的顺利进行。员工信息的录入! U; Y) K: o; J, o
是通过员工信息编辑界面进行添加的。员工的所有信息将会在员工信息列表中显示出来,管理人员可以通5 [6 l) r7 n5 R3 `: q+ u# P$ U
过快捷键对员工信息进行添加、修改、删除和查寻(如图3所示)。, r: r' }0 m: ?7 F0 t: ~( u
3.3 工艺信息管理6 w' Y1 M* ?/ \) {
该模块是对焊接车间的加工进行工艺管理,主要对工艺进行设计和编制,具体有:装备流程图,内容包括9 I% _& K0 _: E& t
零件种类、数量、装备顺序、并明确生产分工等;确定焊接工艺,根据流程图进行焊接工艺分配,排列工序表,4 r: s N0 X; e; _4 r8 H$ S
将每道工序的内容都处理成相应的表格;编制工序卡,内容有需制成的焊接结构简图、零件构成的相应关系、
/ L# E: \$ ]5 a j2 c焊点数量和尺寸、焊点位置或接头位置,还应包括设备型号、数量、工夹具型号、操作顺序、操作人员等级及工
/ v9 I; K$ ^: m2 b) W( n. z) L时、焊接规范说明等。本系统设计的工艺设计功能可以很方便的对焊接工艺进行设计(如图4所示)。- U4 j% y1 x) `& j
59第2期支明远、陈益平等:CIMS下的焊接车间生产管理系统设计, S$ ?. \0 z2 f2 Y
由于CIMS各个分系统之间是依靠计算机网络系统和数据库系统两个支撑系统来实现整个系统的集1 V) v% I% Z) I) t
成,因此网络技术和数据库技术是该系统集成技术的关键。在网络技术上,考虑到CIMS的网络在物理上是
4 ?3 ~) D+ _2 X+ [2 T. K- _% ]1 @连接多种不同计算机及其外设的异构网路,而在逻辑上是统一的网络,在基本功能上,应该具备开放通信网3 ?3 q. h" u8 X6 ` S2 i' f$ o
络的特点。本系统采用的是开放式互联参考模型(OSI/RM)网络技术,这种网络技术可以达到上述方面的要
7 I1 B$ e$ [2 s6 L0 F8 }. B) f0 V求。使用的计算机网络系统从主体上可以归纳为三大层:第一层为主干网,负责全局数据管理和网络管理以
: s1 w |2 S: b5 U$ [- m# C+ u/ L及与Internet的联系;第二层为企业的各子系统;焊接车间是处在该网络的底层部分,它主要负责焊接自动化
& R# T! v% d2 t4 U/ ?9 `4 N生产及车间生产信息的采集。这种网络技术组建的网络系统是多台计算机、有关软件、终端、物理过程和信# M4 b5 p5 y5 g( J
息处理手段组成的集合,是传送和处理信息的自治整体,CIMS各分系统之间按相应的TCP/IP协议进行通
; v+ |9 \ w }+ ?4 t. b! r信,而该系统的不同层之间通过数据接口进行通信;在数据库技术上,采用的是分布式数据库技术,分布式数
( n' U$ `2 {' _4 c) y据库是由一组数据组成的,这组数据分布在计算机网络的不同计算机上,网络中的每个结点具有独立处理的' F( L* z8 M7 O, z
能力(称为场地自治),可以执行局部应用。同时,每个结点也能通过网络通讯子系统执行全局应用,从而达
; {9 O8 [# s: G( t4 d+ t3.6 焊接设备管理
7 [" [. K* T2 n. v该模块是对焊接设备进行管理,焊接设备包括焊接电源和焊接工艺装备。在充分调查研究的基础上,依
0 ?- U1 L0 d c4 t- Z/ ^2 l8 }9 k据设备管理部门的职能,从设备管理部门的日常工作出发,注重设备生命周期的管理,包括制订设备购买计* F) w: b1 b/ z/ V* w1 I. z3 G
划、设备采购、设备入库、设备维修保养、备件、设备出库、报废等,以及设备相关的文档管理、财务接口等相关
5 D3 S. }) C/ d内容。
" U* V) ?! S# j9 C/ W: L3.7 文件报表管理- `/ n! X% H0 x% m
报表管理主要是针对焊接车间现有生产管理中所需的一些报表而设计的。本模块的主要功能是汇总、& h6 _2 [1 N* \: a j9 \% o5 M. D
统计与生产管理相关的信息,并生成相应的报表。不同客户端用户就可以通过报表提取功能对定义好的报5 Y8 M7 j7 V# ?/ n" m
表进行提取、打印。
! K+ W$ I8 T' @! X) G n/ W4 结束语$ X9 O6 c$ J! \2 I
设计的焊接车间生产管理系统是在充分利用了焊接车间现有的软、硬件资源环境,实现了焊接车间内部
L) n( d: T2 d6 |( T6 C各管理模块之间的信息共享和信息访问,确保了控制精度,提高了劳动生产率和设备利用率。它的成功运用4 b, K1 S# {6 g4 ^/ j3 f1 V5 P: C) a3 v
对提高车间管理效率、降低生产成本、持续改进车间的生产质量等方面将起到积极的推动作用。
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发表于 2011-4-29 15:38:24
