机械加工车间生产信息监测与管理系统的研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 1.85MB 63 页 15积分

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摘要

机械加工车间承担着企业具体的生产加工任务，车间的管理水平直接影响着

产品的生产进度、资金流转率、交货期等关键管理指标的优劣。因此，车间管理

是机械加工企业信息化管理的重要组成部分。在车间生产管理中，一个突出的问

题是，由于缺乏有效的管理手段，产品生产的进度难以掌握。在车间中不同客户

的产品，以零件的形式出现，而每一个产品都由上百个零件组成，每种零件都具

有不同的交货期，依靠人工管理难以搞清楚每个零件归属于哪个产品，更难确定

每个零件的生产进度对其产品交货期的影响。这就造成交货期难以保证的结果。

针对这种情况，本文以制造执行系统（ MES ）的管理思想为指导，重点研究了

机械加工车间产品生产进度管理的方法，以上海机床厂某生产车间为例，提出了

利用条形码技术实现车间产品生产进度管理的具体方案，开发了相关的程序。另

外，为了实现车间产品生产进度管理，必须完成生产车间的信息化管理。因此，

本论文结合上海机床厂某生产车间的实际需要，完成了车间信息化管理的程序开

发任务。综上所述，本论文围绕车间生产的信息化管理问题，主要完成了以下三

方面的工作：

以上海机床厂某生产车间为具体研究对象，进行了大量的调研工作，熟悉了

现有车间的管理模式，在对现有的二十余件手工管理文档分析的基础上，总结了

机械加工车间生产作业业务流程，设计了适于计算机管理的文档式样，提出了将

车间管理系统分为车间生产信息监测系统和车间生产信息管理系统两个子系统的

方案。所总结的作业业务流程及提出的管理方法得到了企业管理部门的认可。

在车间生产信息监测系统中，基于制造执行系统的管理思想，提出了利用条

形码技术实现车间产品生产进度管理的技术方案。结合企业车间管理的现状，设

计出实现该项技术的具体方法，开发了相关软件。

在车间生产信息管理系统中，利用数据库技术，实现了工艺管理、生产计划

管理、仓储管理、加工管理、对外合作管理等基本功能外，在仓储管理中，增加

产品预装配查询子模块，以实现根据设备信息实时查询库存中能组成一种或多种

设备的零件及缺件情况。

关键词：车间生产管理生产信息监测条形码自动识别信息化

ABSTRACT

The machining workshop takes the responsibility of an enterprise’s practical

produce task. Its level of management directly affects the production’s key management

indicators, such as the progress of produce, the flow rate of funds and the date of

delivery. As a result, the management of workshop is an important part of a machining

enterprise’s information-based management. An obvious problem in the management of

workshop produce is that it is hard to control the product’s produce progress because of

lacking efficient management means. In the workshop different customer’s product

appears in different form of parts, while every product made up of hundreds of parts,

and each part has different delivery date. It is too hard to tell which part belongs to

which product by personal management, let alone distinguish how each part’s produce

progress will affect its product’s delivery date, which causes the problem of the

uncertainty of delivery date. Aiming at this phenomenon, following the manage concept

of MES, this paper mainly studies the manage method of machining workshop’s

produce progress control. Taking one of Shanghai Machine Tool Plant’s machining

workshops for example, it proposed a specific solution to settle the problem of produce

progress control by using bar code techniques, and develops corresponding program.

What’s more, in order to realize the management of workshop’s produce control, the

workshop’s information management of produce has to be collected. So this paper has

completed the task of developing a program for the workshop’s information

management of produce combined with the real needs of one of Shanghai Machine Tool

Plant’s machining workshops. As mentioned above, this paper concentrates on the

problem of the workshop’s produce information management, has mainly completed

three tasks as below.

Taking one of Shanghai Machine Tool Plant’s machining workshops as the specific

study object, we have made a lot of research to be familiar with the present management

mode. Based on the analysis of more than twenty human-managed documents, the

document patterns of the computer management have been designed. We also propose

the solution which has divide the workshop management system into two sub-systems

as produce information monitoring system and workshop’s produce information

management system. The management method have been approved by the Business

Administration Section.

In the workshop produce information monitoring system, following the

management concept of manufacture executive system, we propose the solution that

based on bar code technique to realize the management of workshop’s produce progress

control. Combined with the workshop’s present situation, we have designed the detail

progress to realize the technique and developed the corresponding soft ware.

In the workshop produce information management system, except the realization

of basic functions such as progress management, production plan management, storage

management, produce management and external cooperation management, we added

production pre-inquiring sub-module, so that the managers can get the real-time

information about composing parts of a product, the number of each part, the shortage

of the each part and the number of the shortage, using of the database technique. As a

result, the planning department can distribute the workshop’s produce task reasonably

according to the situation of storage and shortage.

Key Word: Workshop produces management, Produce information

monitoring, Bar code, Automatic distinguish,

Informationize

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论 .................................................................................................................1

§1.1 车间生产管理系统概况 .................................................................................... 1

§1.1.1 车间生产系统介绍 ......................................................................................1

§1.1.2 国内外对车间生产管理模式的研究 ..........................................................1

§1.1.3 车间生产信息化管理建设的发展趋势 ......................................................2

§1.2 本课题研究意义、重要性及主要工作 ............................................................ 2

§1.2.1 课题的研究背景及意义 ..............................................................................2

§1.2.2 本文的工作重点 ..........................................................................................3

§1.2.3 本文的组织结构 ..........................................................................................4

第二章机械加工车间生产信息监测与管理系统总体设计 .........................................6

§2.1 机械加工车间生产管理特点及需求分析 ........................................................ 6

§2.1.1 机械加工车间生产管理的特点 ..................................................................6

§2.1.3 机械加工车间生产管理系统的需求分析 ..................................................7

§2.2 机械加工车间生产信息监测与管理系统的总体功能结构及模型 ................ 8

§2.2.1 机械加工车间生产作业业务流程 ..............................................................8

§2.2.2 机械加工车间生产信息监测与管理系统的总体功能结构 ....................16

§2.2.3 机械加工车间生产信息监测与管理系统模型 ........................................18

§2.3 本章小结 .......................................................................................................... 19

第三章机械加工车间生产信息监测系统设计 ...........................................................20

§3.1 机械加工车间生产信息监测系统管理思想及实现功能原理 ...................... 20

§3.2 机械加工车间生产信息监测系统开发关键技术 .......................................... 21

§3.2.1 加工工作票的制作 ....................................................................................21

§3.2.2 零件加工进度反馈 ....................................................................................27

§3.3 机械加工车间生产信息监测系统各子系统功能及运行实例 ...................... 31

§3.4 本章小结 .......................................................................................................... 36

第四章机械加工车间生产信息管理系统设计 ...........................................................37

§4.1 机械加工车间生产信息管理系统开发技术要点 .......................................... 37

§4.1.1 机械加工车间生产信息管理系统关系数据库的建立 ............................37

§4.1.2 机械加工车间生产信息管理系统数据库的连接与访问 ........................40

§4.2 机械加工车间生产信息管理系统各子系统功能及运行实例 ...................... 42

§4.2.1 仓储管理子系统 ........................................................................................43

§4.2.2 加工管理子系统 ........................................................................................47

§4.2.3 对外合作子系统 ........................................................................................52

§4.3 本章小结 .......................................................................................................... 52

第五章总结与展望 .......................................................................................................54

§5.1 全文总结 .......................................................................................................... 54

§5.2 研究展望 .......................................................................................................... 55

参考文献 .........................................................................................................................56

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .............................................59

致谢 .............................................................................................................................60

第一章绪论

§1.1 车间生产管理系统概况

§1.1.1 车间生产系统介绍

车间是企业中直接从事生产经营活动的最基本的生产和管理单位，但它的具

体情况千差万别，按生产性质和所起的作用可将车间分为基本生产车间、辅助生

产车间、副产品生产车间和附属品生产二车间；按生产产品的批量可将车间分为

大量生产车间、成批生产车间和单件生产车间；按工艺专业化原则来分有铸造车

间、锻造车间、机械加工车间、热处理车间等。即使是同类型的车间，也由于生

产设备的自动化程度、管理的方式、信息处理的手段等方面的不同而呈现出巨大

的差异性。此外，车间的工作性能与组织生产方式以及所采用的制造技术等密切

相关，并直接影响产品的制造能力、产品开发的周期、产品生产的成本及产品的

质量等[1]。由于目前制造业车间生产以机械加工为主，因此本文主要针对制造业的

机械加工车间进行研究。

§1.1.2 国内外对车间生产管理模式的研究

美国国家标准技术研究所（ NIST ）于 80 年代初首先提出虚拟制造单元的

概念。虚拟制造单元的思路是将制造资源视为共享的资源库，而要加工的产品或

工件是多种多样的且在不断地变化。在待加工的对象改变时，就要在资源库中选

择合适的资源形成制造单元。尽管单元内的所有资源在物理上是存在的，但作为

单元来说是不断改变的，在物理上是不存在的。因此称之为虚拟制造单元。虚拟

制造单元是一种生产管理和控制的技术和方法，与虚拟企业的概念有类似之处。

虚拟制造单元技术在 NIST 提出的制造系统的递阶控制结构中是用作车间级的计

划和控制的方法。在待加工的工件发生变化时，进行单元重构，形成若干相互关

联较小的虚拟制造单元，使问题简化。虚拟制造单元的技术思想被许多研究敏捷

化车间调度方法的学者所应用。归结起来，国外对车间生产管理模式的研究主要

集中在单元化制造系统（ Cellular Manufacturing System, CMS ）和制造执行系统

（Manufacturing Executive System, MES ）等技术概念，而 MES 是实现 CMS 的

重要标准和关键技术。[2~6]

我国是从 90 年代中后期重视并广泛开展对车间生产、控制和管理技术的研

究。研究的重点从单纯建立数学模型求解最优生产调度，转移到重视车间如何建

机械加工车间生产信息监测与管理系统的研究

立适应敏捷制造和虚拟企业需要的生产组织管理模式，注意到车间生产组织管理

模式对企业的重要性[7~10]。可归纳为：

(1) 国内学者普遍接受 MES 和CMS 的技术思想，认为 MES 是实现 CMS

的重要标准和关键技术，但大都集中在实现企业内部车间敏捷性，对跨企业甚至

国界的车间研究较少；

(2) 所有学者都认为车间生产管理与控制系统是企业信息系统的有机组成部

分，建设敏捷化的车间是构造敏捷化和虚拟化企业的关键环节；

(3) 在虚拟企业环境中，采用 MES 和OAS 的技术思想，将车间构造为一个

敏捷化制造单元；

(4) 普遍采用多智能体技术及其相关技术系统，采用分布式计算工业标准，在

Intranet 环境中构造车间生产组织管理系统。

§1.1.3 车间生产信息化管理建设的发展趋势[11~16]

随着现代市场由过去的封闭型、全能型格局转变为网络支持的开放型、合作

型全球市场。在此市场格局的引导下，制造技术也由强调简化的精益生产（ Lean

Production ）、强调技术集成的计算机集成制造系统（ CIMS ）、强调过程集成

的并行工程（ Concurrent Engineering ），发展成为强调动态、容错、分布、异构

的层次型体系结构。车间作为企业的一个生产职能部门，逐步从传统制造模式转

变为动态联盟方式的虚拟车间，以适应企业发展的要求。虚拟车间的构造不受地

理位置的约束，可以实现车间乃至跨厂的资源组合，从而实现企业间加工设备及

资源的共享，车间的生产组织方式向动态化和扁平化方向发展。

从我国情况看，运用敏捷制造新哲理，充分利用现有资源，通过合理地组合

资源，构造虚拟制造系统，从而提高生产效率，更符合当前国情。而虚拟车间对

于我国企业实施敏捷制造战略和增强竞争能力具有重要意义及广泛的应用前景。

§1.2 本课题研究意义、重要性及主要工作

§1.2.1 课题的研究背景及意义

机械加工车间承担着企业具体的生产加工任务，车间的管理水平直接影响着

产品的生产进度、资金流转率、交货期等关键管理指标的优劣。因此，车间管理

是机械加工企业信息化管理的重要组成部分。在车间生产管理中，一个突出的问

题是，由于缺乏有效的管理手段，产品生产的进度难以掌握。在车间中不同客户

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摘要：

摘要机械加工车间承担着企业具体的生产加工任务，车间的管理水平直接影响着产品的生产进度、资金流转率、交货期等关键管理指标的优劣。因此，车间管理是机械加工企业信息化管理的重要组成部分。在车间生产管理中，一个突出的问题是，由于缺乏有效的管理手段，产品生产的进度难以掌握。在车间中不同客户的产品，以零件的形式出现，而每一个产品都由上百个零件组成，每种零件都具有不同的交货期，依靠人工管理难以搞清楚每个零件归属于哪个产品，更难确定每个零件的生产进度对其产品交货期的影响。这就造成交货期难以保证的结果。针对这种情况，本文以制造执行系统（MES）的管理思想为指导，重点研究了机械加工车间产品生产进度管理的方法，以上...

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