文章编号：１００６～３２６９（２０１３）０２—００３１—０６ 基于精益生产模式的数字化工艺管理研究 陈高俊，吉卫喜 （江南大学机械工程学院，江苏无锡２１４１２２） 摘 要： 为了解决ＭＥＳ中工艺管理模块与ＪＩＴ（准时 制）生产的结合问题，在工艺ＢＯＭ管理、工艺文件管理和工 艺装备管理等传统工艺管理方法的基础上，提出了基于工艺 看板理论的工艺制定方法．该方法可以严格按照用户的订 思想的企业同样需要一些为其量身定制的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． 单要求编制工艺，满足了精益生产所要求的面向订单生产和 零库存生产．所提供的一种数字化工艺管理软件的开发方 法，可解决该系统的开发问题． 关 键词： ＭＥＳ（制造执行系统）；工艺Ｂ０Ｍ；工艺 １ 准时制生产的一般性工艺要求 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 都是一种浪费．这就要求我们在制定产品工艺的时 装备；准时制生产 中图分类号： ＴＨ１６２ 文献标识码： Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３２６９．２０１３．０２．００６ 工艺管理一直是生产制造系统中举足轻重的一 大模块，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 生产已经成为一种流行趋势，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 艺管理系统一般都是ＭＥＳ系统中最为重要的模块 之一． 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，为前一道 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］． 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 还没有一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，这些一度贯彻精益生产 收稿日期：２０１２—１２—１９ 作者简介：陈高俊（１９９０一），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． 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 ＪＩＴＩ序流程示意图 ．｝１：序删准备 【 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 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，这一工作一般是由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． 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． 恒一Ｌ是 否—— 一 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，它描述了一个产品的物理组成）．在编制 工艺之前，我们首先要将工程ＢＯＭ转化为制造 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． 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 （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一种 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． 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 图３工序看板传递流程 ２．３工艺管理系统的总体流程 该流程只从制定过程中工艺管理如何与ＪＩＴ的 思想吻合这一角度来绘制，并没有涉及后续的工艺 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一个完整的流程来指 导软件的开发和运作．图４所示的流程图是根据实 更改和工时统计等模块．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 际运作时的先后顺序和信息流向制定的运作流程． 编制．这一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 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． 是什么时候以及产品是什么型号，这些信息都要通 工艺管理流程 ￡ 旋 ｊ埘 毒 ｒ＿＝＿＝ ． Ｉ 志 ￡ 一ｊｌ …ｌ 、＼ １／ ］ 竿苎—Ｌ］ 。 ｌＩ镕 ｌ 箍Ｈ 与蕾 一世 专 ｝ Ｌ 精单ｌ ／工鼗、毛坯、 Ｌ／ 工路线单 ｛ 鞲 ｌ＿ ， 厂———］ 』储存敦据，准备ｆ 世 出 ＼！！：： 图４工艺管理系统整体流程图 Ｉ３基于ＪＩＴ理论的工艺管理系统实现 ３．Ｉ 系统构架设计 理模块和工艺更改管理模块． 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 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，不宜全部编制在一个界面上，所 以根据内容和功能的不同，需要我们将系统的组成 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 分解为相互关联的几个模块，然后用这些模块搭建 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 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］．该系统由一个主界面和若 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一个功能 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模块：ＢＯＭ管理模块、工艺文 窗口的截图．我们将工艺管理的全部功能分解在几 个子模块中，然后层层分解，所编制出来的软件系统 件管理模块、零件加工路线单管理模块、工艺装备管 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管理模块中将 产品的ＥＢＯＭ转化为ＭＢＯＭ，然后针对ＭＢＯＭ中 ［３］ 吕 民，鹿长征，．基于Ｗｅｂ的产品工艺信息管理系统的 研究［Ｊ］．汽轮机技术，２００４，４６（５）：３２１ ３２６． ［４］ 郭会宇，吉卫喜．叶片工艺数据管理系统的研究与开发［Ｊ］．机 械制造，２００７，４５（１２）：４６—４８． 的物料，点击该物料名称，打开工艺路线制定模块， 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模块、工 艺编辑模块和工艺装备管理模块中完成． ［５］ 孙彬．ＰｏｗｅｒＢｕｉｌｄｅｒ实践教程［Ｍ］．北京：中国铁道出版社， ２００７：１３９—１４０． ４ 结束语 （１）工艺管理是ＭＥＳ系统中的关键模块，也是 Ｔｈｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌｅａｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ 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，一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 ＣＨＥＮ Ｇａｏ—ｊｕｎ，ＪＩ Ｗｅｉ—ｘｉ （Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｘｉ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔｏ ｃｏｍｂｉｎｅ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｏｄｕｌｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ 满足如下要求：在需要为某零件编制工艺的时候编 ＭＥＳ ａｎｄ ＪＩＴ（Ｊｕｓｔ—Ｉｎ—Ｔｉｍｅ）ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｗａｙｓ ｌｉｋｅ ＢＯＭ ｍａｎａｇｅ— ｍｅｎｔ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｉｌｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｋａｎｈａｎ．Ｉｔ ｃａｎ ｄｒａｆｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｔｒｉｃｔｌｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｕｓｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｓｏ ｉｔ ｓａｔ— ｉｓｆｉｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ＴＰＣ ｔｈａｔ ｍａｋｅ ｔｏ ｏｒｄｅｒ ａｎｄ ｚｅｒｏ 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． 参考文献： ［１］ 大野耐一．丰田生产方式ＥＭ］．北京：中国铁道出版社，２００６： ｌ６—６９． ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｐｒｏｃｅｓｓ ［２］ 刘坚，唐运军．工艺管理系统模型研究Ｉ－Ｊ］．企业科技与发 ＢＯＭ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＪＩＴ（Ｊｕｓｔ—Ｉｎ－Ｔｉｍｅ）ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 展，２００９（１６）：５０—５２． （上接第３Ｏ页） Ｐｒｉｃｅ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ Ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｈａｉｎ ｕｎｄｅｒ Ｔｈｒｅｅ Ｈｙｂｒｉｄ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｒｅ— ｃｙｃｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ．Ｔｈｅｓｅ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ ｍａｎｕ— ｆａｃｔｕｒｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｔａｉｌｅｒ ｂｏｔｈ ｒｅｃｏｌｌｅｃｔ ｔｈｅ ｕｓｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ｐａｒｔｙ ｂｏｔｈ ｒｅｃｏｌｌｅｃｔ ｔｈｅ ｕｓｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅ ｒｅｔａｉｌｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ｐａｒｔｙ ｂｏｔｈ ｒｅｃｏｌｌｅｃｔ ｔｈｅ ＬＩ Ｗｅｉ ，ＫＯＮＧ Ｚａｏ—ｊ ｉｅ ，ＸＩＡＯ Ｍｅｉ—ｄａｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈｅｂｅｉ ｕｓｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｕｎｄｅｒ ｅｖｅｒｙ ｃａｓｅ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｍｅｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ ｉｓ ａｃｑｕｉｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒｓ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｅｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｉｉｎ ３００４０１； ２．Ｓｃｈｏｏ１ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ） ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ；ｐｒｉｃｉｎｇ；ｇａｍｅ ｔｈｅ— Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇａｍｅ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｅｐａｒａｔｅ— ｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｐｒｉｃｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ ｏｒｙ；ｈｙｂｒｉｄ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ・ ３６ ・ 《成组技术与生产现代化》２０１３年第３ｏ卷第２期
