1 引 言

　　当今世界企业之间的竞争日趋激烈，如何进一步提升企业的竞争力，保证企业的持续发展，是每一个企业追求的目标。管理信息系统是企业合理、系统地管理经营与生产，最大限度地发挥现有设备、资源、人力、技术的作用，最大限度地创造企业经济效益的有力手段。近年来，随着网络技术的发展，管理信息系统逐渐走向了网络化，构建和应用基于WEB的车间作业管理系统成为企业的迫切需求。基于WEB的车间作业管理信息系统的设计，其目的是在网络技术支持下，实现网上车间作业过程实时管理。无论何时何地，只要通过浏览器，管理者就能够随时随地查看到当前的车间生产情况;生产计划调度人员能够及时合理地安排生产;操作者及时了解作业任务及相关信息;同时企业的客户及潜在客户可以在给定的权限范围内了解产品制作过程实际信息。基于WEB的车间作业管理系统的使用可以使员工提高生产效率，使企业提高管理水平，降低生产成本，为企业的持续发展提供动力。

　　本文以某电连接器生产企业的制造车间为背景，研究了管理方法和关键问题，并进行了车间作业管理信息系统的设计与开发。该车间的产品生产方式为多品种中小批量，有100～200种产品，每种产品平均有20几种零件，但零件通用性不强;月初接收零件计划，每周订单数多的有100个，临时计划随时追加，其数量往往多于正常计划。企业目前主要应用MRPⅡ系统编制生产计划，但在车间作业管理中其效果并不好。这是因为MRPⅡ系统由企业的计划部门同意安排生产运作作业计划并下达工作指令，对零件不分主次，按工艺顺序倒排。由于多品种中小批生产过程中各零件的工序有的多、有的少，生产周期有的长、有的短，参差不齐，倒排后的总负荷在与能力进行平衡时往往需要作很大的调整，这显然违背了MRPⅡ系统的最初目标。另外，MRPⅡ系统生产计划中，主要是按预测需求的方式进行，由于临时订单较多，需求预测误差比较大，造成了大量在制品库存和成品库存。因此，本文将推动式的看板系统与拉动式的MPRⅡ结合起来，利用先进的信息技术手段，设计了网络看板来实现生产现场信息的在线、实时传递，开发了一个基于WEB的车间作业管理系统。

　　2 基于网络看板的车间作业管理

　　看板最初是丰田汽车公司于20世纪50年代从超级市场的运行机制得到启示，作为一种生产、运送指令的传递工具而创造出来的，在生产管理中发挥了重要作用。但是，随着网络化制造的发展，传统的看板也逐渐暴露出一些缺点，如容易丢失和数据一致性差等问题。另外，传统看板是在一个企业内部使用的，随着网络化制造、动态联盟等先进的生产方式的发展，传统看板也表现出其在这种网络环境中的局限性。因此，人们提出了电子看板或网络看板等新型的看板系统。Thomas提出了网络看板的概念，并建立了一个基于网络看板的生产管理系统。在国内，由于企业信息化的建设比较慢，这方面的研究还处于刚起步阶段，研究成果相对较少。清华大学的纪寿文等研究设计了一种面向生产过程中零部件供应管理的电子看板系统。

　　2.1 网络看板系统架构

　　本制造业车间管理系统主要是按照MRPⅡ与看板系统结合的思路进行设计的，将MRPⅡ强大的信息处理能力与看板系统的执行控制能力相结合。车间按照公司主生产计划进行生产，但在每个车间内部，使用传统看板实现各种信息、指令的传递、反馈;同时使用网络看板实现其联系，具体的框架如图1所示。

　　图1 网络看板在车圆作业管理系统中的基本结构图

　　2.2 网络看板模型

　　网络看板可看作一种网络化的电子卡片，它作为制作过程信息的载体，随作业任务(零部件)的制造过程在车间内流动，并能通过网络向上下游制造伙伴及终端客户传递和显示制造过程信息。它为制造过程的协同与有效控制提供了重要手段，同时作为电子卡片，网络看板不存在由于丢失或重复填写、漏写而造成生产指令错误的风险性。

　　基于看板管理的本质是在需要的时间，按照需要的量对所需零部件的生产发出指令。本文在分析传统看板分类基础上，把网络看板分为3大类，即生产看板、传送看板和临时看板，建立了看板系统模型。具体看板介绍如下：

　　1)生产看板

　　工序内看板：指某工序进行加工时所用的看板。这种看板用于装配线以及即使生产多种产品也不需要实质性的作业更换时间(作业更换时间近于零)的工序。

　　信号看板：是在进行成批生产的工序所使用的看板。信号看板中必须记载的特殊事项是加工批量和基准数。其中加工批量是指看板到达时的加工数量，基准数是指从看板到达时算起，必须在多少小时内开始生产的指示。

　　2)传送看板

　　车间内工序间看板：车间内部后工序到前工序领取所需零件时使用的看板。

　　跨车间工序间看板：所承载的信息类似于车间内工序看板，只是“前工序”不是在本车间内而是外部的上下游协作伙伴。

　　3)临时看板

　　临时看板：与传统的临时看板不同，本文设计的临时看板分为设备看板和上下游信息看板两类。其中设备看板用来进行设备保养、设备修理、临时任务或需要加班生产时所使用的看板，而上下游看板则用来记录协作伙伴的供货承诺与需求等相关信息，该信息可由合作伙伴直接写入，也可由系统内部相关管理者写入。

　　这几种看板在管理信息系统内部作为运送信息的载体，随着订单、生产计划以及工序的完成而移动。在这些看板中，工序内看板、信号看板及设备信息看板是传统意义的看板，其余的则为网络看板。

　　3 原型系统设计与实现

　　管理信息系统的开发主要有C/S和B/S两种结构。目前，车闯实际使用的管理系统几乎都是单一地适用于企业内部局域网的C/S结构的系统。针对网络看板及其车间作业管理系统的特征和功能需求，本文采用C/S和B/S混合结构搭建该系统，即在车间内部使用C/S结构，而把跨车间看板等模块设计成B/S结构，并进行了各系统各功能模块、数据库等的设计。

　　3.1 车间作业流程简要分析

　　制造车间的作业流程大致如下：根据公司的主生产计划向车间下达车间生产计划，车间安排生产计划，办理入库登记、领料等操作;生产准备处根据车间设备负荷和生产计划进行最优化派工;车间依据工艺处制定的生产工艺和生产计划进行工具准备(包括刀、夹、量具);在接收产品图纸和生产任务后，工艺室编制工艺规范，工具室负责工具领用和准备，调度室安排车间生产作业计划、下达计划、开始加工;加工完成后进行完工登记。

　　3.2 系统体系结构

　　为了使系统易于扩展、维护、升级，并得到更为清晰的逻辑流程和重用性更强的代码，将系统在逻辑上分为4层，如图2所示。

　　图2 各层结构图

　　表示层：表示层中包含系统的显示逻辑，位于客户端。它的任务是由WEB浏览器向网络上的某一WEB服务器提出服务请求。WEB服务器对用户身份进行验证后用HTTP协议把所需的主页传送给客户端。客户机接收传来的主页文件，并把它显示在WEB浏览器上。

　　业务逻辑处理层：在中间业务逻辑层上包含了大量的供客户端程序调用的业务逻辑规则，以帮助其完成业务操作，使系统能够随具体业务的变化而变化。该层和下面的数据服务层都位于WEB服务器上。

　　数据服务操作层：本层主要提供对数据库进行各种操作的方法，并返回操作结果。它主要通过中间业务逻辑层的调用来完成业务逻辑处理。

　　数据存储层：在数据存储层中存储系统的数据，所有本管理信息系统中的数据都存储在该层上。本层位于数据库服务器。

　　将系统的主要功能分别安排在不同的层次之中;然后规定层次之间的接口，审核层次划分的合理性。并且规定，上层的功能只能利用下层的功能接口，甚至只能引用下一层提供的功能接口。这样，就可以使用层而不需要去了解层的实现细节。而且当系统的业务发生变动时，只要在业务逻辑处理层上增加所需的调用程序即可，而无需改动整个系统的其他部分。

　　首先表示层与用户交互，接受用户请求，并验证输入是否有效;然后调用中间业务逻辑处理层接口，将接受条件作为参数传入中间业务逻辑处理层。在中间业务逻辑处理层上接受上层传来的参数后，通过调用数据服务操作层的接口返回数据操作结果;然后根据系统业务规则在该层对数据结果进行处理。

　　3.3 系统功能模块设计

　　本系统采用模块化的设计方式。主要从功能上划分模块，保持“功能独立”是模块化设计的基本原则。使用不同的模块搭建系统，有利于在开发时进行分组开发和测试.根据系统的结构和将来的实际运行环境，将要实现的系统分为用户管理、设备资源管理、基础数据管理、生产计划管理、库存管理、报表打印和综合查询7个模块，结构如图3所示。

　　图3 系统模块结构图

　　用户管理：主要对该系统的用户信息进行管理，包括系统登录、添加用户、删除用户、修改用户密码、设置用户权限等功能。

　　设备资源管理：主要对该系统的设备资源进行管理，包括对工具、原材料以及设备台帐的管理，具有设备、原材料信息的查询、修改、删除、添加等功能。

　　基础数据管理：主要是车间各种工艺数据、零件数据的数据管理，可以进行查询、修改、删除等操作。

　　生产计划管理：主要是进行车间生产计划的制定与管理，同时可以跟踪查询生产计划的执行情况，主要是月生产计划。

　　库存管理：主要对车间的库存业务进行管理，包括库存业务管理与查询、库存业务处理、库存基本信息维护。

　　报表打印：本模块提供统一的报表打印功能，包括Excel，Word格式的报表。该模块可以通过调用设置好的各种报表模版，打印出形式多样的报表。

　　综合查询：查询车间的所有实时信息，用来帮助企业领导及时准确地了解车间当前的生产情况。

　　3.4 系统的实现

　　本文针对典型的多品种中小批量生产企业的制造车间的生产作业管理需求，采用VB.NET语言、SQL Server数据库管理系统、ADO.NET数据库联接技术，开发了一个基于WEB的车间作业管理原型系统。在知识库、规则库和仿真器的支持下，实现了有效的生产计划制定和生产过程优化控制，实现了实时、远程的生产车间信息的查询、修改。所开发的原型系统在菜电连接器生产企业试运行，提高了生产计划的准确性和生产现场控制能力，降低了采购成本和库存成本，提高了车间的生产效率。

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