引言
机械加工车间作为制造企业的物化中心，它不仅是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是大量实时制造信息的集散地。车间管理和生产的自动化是实施企业 CIMS 的共性核心关键技术，车间生产管理及其信息系统的敏捷性在很大程度上决定着整个企业的敏捷性。随着制造业信息化的发展，面向解决工厂级计划的MRPII、ERP、PDM等信息系统，以及面向底层车间控制的信息系统，已经发展的比较成熟。但这些系统并没有实现对车间工时信息的自动化管理，致使计划层与控制层产生了信息断层，公司级的业务管理系统无法得到及时准确的工作令生产进度、在制品状况和设备利用状况等生产现场数据，从而造成企业生产经营信息在垂直方向的阻断。机械加工车间里，工时管理是车间生产过程中非常重要的一个环节。针对当前手工车间工时管理的混乱状况，同时考虑到机械加工车间的特殊性，笔者提出机械加工车间工时管理信息系统，工时管理信息系统是位于企业上层生产计划（EMS）和底层工业控制之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。通过该系统的应用来解决车间和管理层的信息断层问题，实现车间工时以及工作票的信息化管理，并为调度人员提供信息采集、处理的应用平台，把制造业信息化向车间层推进。
1 工时管理信息系统的功能模块设计
在现代市场敏捷化的驱动下，机械加工车间若要满足市场对多品种、小批量的产品需求，不仅需要能够及时响应多变的外部环境，还要能快速重构，重新配置内部各种资源，并对其进行协同和调度决策以达到优化生产的目的。然而，当前制造企业的信息系统与企业的物理现实之间存在着一定的距离，企业的管理人员不能实时、准确、详细地获取企业的真实运作情况。缺乏统一的工时管理信息系统等问题，是实现企业工时信息共享的最大障碍。
1.1 车间级工时管理信息系统的功能需求分析
根据在上海某破碎机生产企业的实地调研，当前车间的人工工时管理具有以下弊端：1）定额工时的可控性差。手工开票是根据纸质工艺定额文件来开工票，定额信息都掌握在开票员手中，造成管理、调度、加工这三个层次人员信息共享的脱节，缺乏一种有效的工时管理和监督体系。从而给乱开、滥开工时提供了平台，导致定额工时的无故增加，给企业造成了很大的损失；2）工票格式不规范。手工填写工票虽然操作起来比较简单，但是由于没有一个统一的标准，工票上数据的格式和类型等都没有明确的规范。而且手写工票的开票效率低、可靠性差；3）工时统计困难。目前车间使用的是的手工统计。通过把工时数据汇总到 Excel 表上然后再使用Excel的数据透视表功能进行工时数据的处理，生成统计数据和工时的各种报表。工时的汇总和统计工作劳动强度高，并且统计数据的准确性差；4）报表生成复杂。数据统计的分散性，导致生成车间以及公司的各种报表的时候，报表上所有数据都需人工计算，大大增加了统计人员的工作强度。而且人为失误等原因造成报表的准确性差；5）信息查询困难。前面说列出的几点直接造成的最终后果就是工时信息的查询困难，如果管理层要查询某工作令的相关信息，必须让车间提供相关报表，而且只有在出报表的特定时间点才能查询到最新的生产信息。
针对上述特点，结合企业的要求，工时管理信息系统提出实现车间工时信息的计算机网络管理，达到信息动态维护、信息共享、快速反应的目的，全面提高企业工时管理的计算机系统化管理水平，为企业的整体信息化管理打下坚实的基础。其实施的目标主要包括：1）定额工时的控制管理。以生产计划为中心、以工艺卡片和期量标准为依据、以数据库技术为手段，对每个工作令的工艺定额进行工时控制。2）生产计划的智能化辅助管理。根据公司下达的指令计划以及相应机型的工艺信息和零件信息生成生产计划，并根据与中央仓库和配套库库存平衡的情况向各个车间下达生产计划；系统同时提供灵活的小批量生产计划处理方法，调度员可以凭借经验，合理安排产品加工过程，结合工时信息系统中的总工时、打印工时、已完成工时等信息，对各个工作命令的加工进度进行监督控制，使生产管理具有一定的智能特征；3）工时数据的信息化。以数据库为依托，实现工时统计的信息化，把统计的数据统一保存到数据库中，进行信息化管理。同时也给其他系统调用工时数据提供了接口。同时，以工时数据的信息化为依托，公司各部门可以根据权限查询所需要的数据。而且可以自定义查询条件，定制个性化报表，充分满足各部门的差异化要求。
1.2 机械加工车间的制造流程设计
车间生产活动主要流程如图1所示：首先根据销售部下达的工作命令进行任务分解，从技术部获得产品工艺文件及技术资料，并制定作业计划。实际生产过程中，质检部门随时对加工的零件进行抽查，并将检验信息反馈到计划部门，实现质量管理。
通过工时统计，掌握车间完成工时信息，为成本控制和工时报表以及查询功能提供数据支持。同时，也为管理层实时了解工作令的进度状态提供方便。
2 系统功能模块设计
根据实地调研，充分分析公司需求，遵循把相对独立的事物处理过程作为一个模块、尽可能提高单个模块的内聚度、减少不同功能模块之间耦合度的原则，把工时管理信息系统划分为以下几个模块：1）系统管理；2）工作票管理；3）数据管理；4）统计分析；5）综合查询。系统功能结构树如图2所示。系统管理可分为用户管理和权限管理两部分。其中权限管理部分通过用户/角色/权限三级控制策略，实现工时管理信息系统的权限控制， 用户权限管理模块可创建不同的角色用户，控制各个角色用户的权限功能，如系统管理员、分厂管理员、开票员、统计员等，为整个系统提供安全保障。
工作票管理包括生成工艺定额、工艺定额打印、特殊工票打印三个模块功能。特殊工票打印包括等工工时、油漆工时、机修工时、工废料废工时、增补工时等特殊工票的打印。
数据管理包括，工作令管理、工票作废管理、已完成工作令的备份、工艺修改管理，并提供第三方软件集成接口，提供了同其他系统集成的接口，主要有同CAPP系统的接口、同PDM系统的接口、同公司销售合同管理系统的接口，方便各系统间的数据调用。同时该模块亦可提供对外的数据接口，供企业相应信息系统的数据调用。
统计分析模块主要是进行已完成工时定额以及对应的实做工时的数据回收和对该数据相关的数据汇总和统计分析等功能。系统中集成了强大的数据分析功能，包括电子报表、查询语言和决策支持等，给企业管理人员、调度人员和企业相关子系统提供准确详尽的分厂生产报表和公司总报表等，并以图表相结合的方式显示汇总分析结果，作为企业管理层决策支持和进度控制的参考数据。综合查询功能抽取、过滤、压缩和跟踪关键数据，包括工作令进度查询、设备使用率查询、各分厂完成工时情况查询、各工种完成工时情况查询等。
系统提供了强大的多条件自定义查询功能，管理者、调度人员、操作工人等都可以查询到所需的准确、详尽、实时的信息。
系统各功能模块之间的关系如图3所示。
3 网络结构设计
目前，分布式网络体系结构主要有文件/服务器（File/Server,F/S）、客户/服务器（Client/Server,C/S）、浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）三种模式。其中F/S 模式由于对数据的一致性、并发控制等方面能力有限，将逐渐被淘汰；基于中间件的三层网络结构是一个完全的分布式系统，系统节点的自治能力强，开放性好，适应异构环境的集成，B/S结构就是一个典型的基于中间件的三层网络结构。但是这种模式对资源的一致性、安全性维护相对较困难；C/S 结构在资源管理的方便性，数据的安全性、一致性，并发控制等方面已有一套成熟的理论和技术，虽然它在管理空间上分布的松耦合的多数据源时，依然有一定的局限性，节点的自治能力较弱，系统的可扩充性能差，难以完全适应协同作业系统的要求。
C/S架构在数据的安全性和一致性方面比较成熟，符合本系统的开发要求。协同性差作为C/S架构的致命弱点，安装客户端以及配置环境等问题给系统的实施带来了很大的困难。因此，在实际调研的基础上，结合客户的实际情况，本系统采用了一种C/S和B/S混合式的网络体系结构应用于工时管理信息系统。在低层局部地区采用C/S结构，而远程数据的访问和管用B/S结构。系统以C/S架构的客户端为基础，该客户端具备本系统的绝大部分功能，如工作票打印、工时汇总、报表生成等，大大增强了操作的安全性。其中把综合查询模块分离出来，应用B/S模式架构，避免安装客户端、配置数据源等操作，方便管理层进行实时的工作令生产进度查询、完成工时查询等查询操作。其逻辑拓扑结构图，如图 4所示。
4 结论
本文针对目前车间普遍存在的工作票和工时管理难题，研究了制造企业中企业管理人员、调度人员和现场操作人员对车间工时管理的需求，分析了车间里工作票打印、工时回收统计以及生成报表的流程，以及企业管理层对工时数据查询的需求，设计此工时管理信息系统。该系统已应用于上海某大型破碎机生产企业，应用结果表明，系统提高了下达工作票的效率，规范了工作票的格式，而且使工作令的管理更加透明化，实现了对各个工作令的统一管理，严格控制工作令的定额工时。
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