基于精益生产模式的数字化工艺管理研究

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doi：10.3969/j.issn.1006-3269.2013.02.006工艺管理-直是生产制造系统中举足轻重的-大拈，承担着编制作业指导书、编写加工路线单、确定工装明细需求 、编制工艺过程卡片等重要 内容。

其编制的工艺文件和工艺过程卡都是指导生产的重要资料.现阶段 ，用数字化软件来管理生产和服务生产已经成为-种流行趋 势，越来越多 的企业意识到了 MES系统对于生产制造过程 的重要性。而工艺管理系统-般都是 MES系统 中最为重要 的拈之- 。

精益生产的管理思想因为丰田公 司的成功而备受人们青睐，越来越多 的制造型企业都想引进这种先进的生产管理思想为 自己所用.但是 ，苦于国内还没有-个成功的应用模板和先进的指导软件 ，很多企业的精益生产模式 都没有 达到预期 效果.在MES系统日趋流行的今天，这些-度贯彻精益生产收稿 日期 ：2012-12-19作者简介 ：陈高俊 (1990-)，男 ，甘 肃岷县人 ，硕 士研究生 ，研 究方 向为制造业信息化 、先进制造技术。

思想的企业同样需要-些为其量身定制的 MES系统为它们服务.而本文主要解决 的问题就是精益生产模式下如何进行工艺管理。

1 准时制生产的-般性工艺要求所谓的准时制生产 (JIT)是指在需要的时候按用户的需求生产用户所需求数量 的产 品 的生产方式.由此可见 ，这种生产方式 的核心有两点，即在需要的时候”和按用户需求的数量”。

在需要 的时候”，需要企业严格按照用户的交货 日期来组织生产 ，因为过早 或者滞后生产出产 品都是-种浪费.这就要求我们在制定产品工艺的时候严格控制各道工序(如果某工序中有工步的加工时间过长的情况 ，则需要精确 到工步)上 的工时 ，保证在需要的时候正好能够得到每道工序所需要的生产资料。

按用户需求 的数量”，要求生产企业 打破 以往传统 的推式生产模式 ，采用拉式生产”的思想来制定生产工艺.所谓的拉式生产”就是指生产计划要严格以用户的订单为指导，从最终的产品开始逆流而上，后道工序向前道工序索要生产资料，为前-道工序提供需求看板.这就要求我们在制定生产工艺的时候严格按照用户的订单数量确定各道工序中原材料和工艺装备的数量 ，同时根据这些需求制定出该工序的需求看板[1]。

通过以上对 JIT思想与工艺管理的关 系分析 ，我们可以发现 ，在精益生产模式下制定工艺时，必须严格按照用户的订单进行.因此 ，拉式 生产 的思想要贯穿工艺制定 的始终.从准时制生产对工艺管理的要求 出发 ，笔者将准时制生产和工艺管理两者 的Group Technology& Production Modernization Vo1.3O，No.2，2013对应实现过程用图 1来表示。

I ：序六准备 I .1：序删准备 JITI序流程示意图工艺管理流程示意图图 1 儿T与工艺管理对应流程图图 1是在假定某种产品的生产过程仅 由 1O道工序构成的情况下绘制的.上半 图展示 了精益生产模式下工艺需求信息的传递情况和工序安排情况；下半图展示了工艺管理过程中各个工序的信息从那里输入、那里输出，以及各工序与其子工序的对应关系.通过这个对应关 系，我们 可以在编制工序表的时候准确地找出工序数据之间的对应关系。

2 工艺管理过程的实现2.1 订单信息的传递用户的订单信息传递是通过制定工程 BoM 实现的.在企业 中，这-工作-般是 由PDM 系统完成的.不管企业所采用 的是何种管理方式 ，都要经过图 2所 示 的流程。

恒- 是 L否- - - 图 2 订单信息传递流程《成组技术与生产现代化》2013年第 3O卷第2期 图 2所示 ，当用户下 了订单之后 ，企业首先需要的就是订单 中产品的组成 BOM(这里我们称之为工程 BOM，它描述 了-个 产品的物理组成 ).在编制工艺之前 ，我们 首 先要 将 工 程 BOM 转 化 为制 造BOM(MBOM).它直接地告诉我们需要生产何种零件、所求多少等信息.当把用户的订单信息反映在 MBOM 中之后，我们就可以对需要生产的零件编制工艺了。

2.2 工艺管理的内容工艺 BOM 制定出来后就可进人工艺管理的流程 了.工艺管理过程包括 5个环节。

(1)工艺路线设计：主要是确定生产过程中需要经过哪些零部件 、各在什么车间/设备上完成.这些信息将反映在加工路线单上。

(2)工艺过程设计 ：确定各个车间针对某零件需要经过哪些工序.这些信息将反映在工艺过程文件中，如工艺过程卡。

(3)工序设计：设计详细的工序过程.这里需要细化到工步 ，并且需要 同时确定各个工步所需要的工艺装备信息以及加工工 时.同时 ，各道工序都有其对应的工序附图等信息 ，所 以这些信息将反映到工序文件 中，例如作业指导书、工序卡附图、作业清单 、刀具清单和工装清单等。

(4)工艺装备信息设计 ：根据工序文件中的信息确定工艺装备信息 ，包括量具 、夹具 、辅具、机床、数控文件、刀具和运送设备等信息。

(5)工序看板 ：这是在工序设计过程中产生-种传输指令的工具.对于图 1所示 的产 品，在设计工序的时候 ，工序十需要 向工序九和工序八输送需求信息.因为工序十的完成首先要完成工序九和工序八才能进行 ，所以要将需求信息通过看板传 送到两道前置工序[2]。

在 图 3所示 的工序看板流程中，只有 当工序九和工序八得到图示的工序看板之后 ，我们才能编制工序.其工序中的时间与数量定额都是根据看板 中的数量编制的.这样 ，才能从源头上保证按需生产 ，不生产多余的产品 ，也避免了生产 出来的产 品 占用库存的隐患。

图 3 工序看板传递流 程2.3 工艺管理系统的总体流程有了以上的基础之后，我们已经知道了工艺管理需要编制哪些内容，各 自有什么功能.但是，工艺管理在用软件实现的时候需要-个完整的流程来指导软件的开发和运作.图 4所示 的流程 图是根据实际运作时的先后顺序和信息流向制定的运作流程。

该流程只从制定过程中工艺管理如何与JIT的思想吻合这-角度来绘制 ，并 没有涉及后 续的工艺更改和工时统计等拈.从管理过程来看，其关键就在于如何准确地将用户的订单信息反映到工艺文件 中去 ，以保证从产品的生产工艺开始就按照订单编制.这-关键问题的解决是通过工艺看板来实现Group Technology & Production Modernization Vo1.30，No.2，2013的.何时制定工艺 、为什么产 品制定工艺、交货时间是什么时候以及产品是什么型号，这些信息都要通过需求看板来传递.我们应当做到没有工艺看板不制定工艺 ，没有需求看板不填写数据。

l -j l 、 1/ ] 竿苎- L] l I镕 lL/ 工路线单 与蕾 - 箍 H专 精单l世 鞲 厂---] L l储存敦据，准备 f / 工鼗、毛坯、 ，世 !：： I 出图 4 工艺管理系统 整体 流程图3 基于 JIT理论的工艺管理系统实现3.I 系统构架设计在前面的内容 中，我们 已经制定出了工艺管理的整体流程.在具体实现的过程 中，因为工艺 管理所涉及的内容太多 ，不宜全部编制在-个界面上，所以根据内容和功能 的不 同，需要我们将 系统的组成分解为相互关联的几个拈 ，然后用这些拈搭建出系统的整体构架。

本模 块 的输 入 信 息是 产 品 的制 造 物料 清 单(MBoM)，输 出信息是工艺 BOM 中所列举 的零件的作业指导书 、工艺过程卡和加工路线 单.这些信息都储存在数据库中，已经编过工艺 的零件 只需要在相关 的界面中根据相应 的查询条件调 出即可 ，新的零件需要按照本系统所提供的步骤依次编制Ⅲ3]。

3.1.1 模 块 划分根据工艺制定过程的作用不同，我们可将该模块分解成 以下几个子拈 ：BOM 管理拈、工艺文件管理拈、零件加工路线单管理拈、工艺装备管理拈和工艺更改管理拈。

3.1.2 系统模 型根据本系统 的组成与功能，我们可将系统分 为应用层 、功能层、接口层和数据库层.应用层是提供给用户的操作界面 ；功能层是本 系统要实现的具体功能描述；接口层是本系统数据与数据库信息的交换平台 ；数据库层是储存系统所涉及数据信息 的平台4J.这里 ，系统的核心内容在于功能层，该层将本系统的管理思想和管理方法都展现了出来.其具体结构如图 5所示。

3.2 系统应用根据上述的系统框架和工艺制定 的基本思想 ，笔者用 Powerbuilderl1.5和 SQL sever2008开发出了该工艺管理系统5].该系统由-个主界面和若干相关 的子界面组成 ，如图 6所示.主界 面上 放置的分别是 BoM 管理子界面及该子界面的-个功能窗 口的截图.我们将工艺管理的全部功能分解在几个子拈中，然后层层分解 ，所编制出来 的软件系统可读性强，层次分明，便于操作。

《成组技术与生产现代化》2013年第 30卷第 2期 实际应用时，我们首先在 BOM 管理拈 中将产品的 EBOM 转化为 MBOM，然后针对 MBOM 中的物料 ，点击该物料名称，打开工艺路线制定拈 ，进行工艺编制.如果需要修改现有工艺、编辑工艺或查询工艺装备，我们可在相应的工艺修改拈、工艺编辑拈和工艺装备管理拈 中完成。

4 结束语(1)工艺管理是 MES系统 中的关键拈 ，也是整个制造过程的信息源.所有的加工工艺信息、工艺装备信息 、检验信息等都是在工艺文件中制定的。

因此 ，-个企业要想成功地应用精益生产的管理思想，就必须从源头上抓起 ，解决工艺管理与精益生产思想的结合问题。

(2)以本文所述方法编制的工艺管理系统能够满足如下要求 ：在需要 为某零件编制工艺 的时候编制工艺；工艺信息紧扣订单信息，没有订单不编制工艺；编制的工艺符合准时制生产的要求，在生产的时候可以正确地指导生产 ；根据订单制定出所需 的工艺装备 ，以避免工装的浪费。