汽车零配件协同生产管理云平台设计与实现

彭长超 陈涛 刘文军 陈晨

摘要：随着制造业数字化进程的推进，通过云化方式解决生产协同提高生产效益成为迫切需求。文章提出了一种针对汽车零配件行业的协同生产管理云平台的设计和实现方法，系统云端部署，多端使用，实现了人员、资源、生产、质量管理等功能，通过准确、实时地数据采集与生产执行控制，解决了生产过程不透明、人员设备效率低、生产责任不明晰等典型问题，实现了生产过程的可控制、可追溯、可维护，从而实现了降低成本，提升效率的目的。

关键词：智能制造;MES系统;协同生产管理;云端部署

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）25-0057-03

开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

随着工业4.0时代的到来，我国制造业的发展面临新的挑战和机会，企业的生产制造正经历数字化、智能化的变革[1-2]。协同生产管理系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，通常提供生产管理、物料管理、设备管理、质量管理等多种功能，在企业的实际生产执行中具有广泛的应用[3-6]。目前生产加工企业普遍基于类似MES的系统实现了车间生产信息集成，提高了企业的生产能力。在工业互联网技术的推动下，企业已经发展为多工厂模式，传统的MES使得各工厂之间出现信息孤岛，导致生产效率低下[7]。在此背景下，生产管理云平台研究和应用受到关注。该平台相比传统MES更具优势，不仅拥有传统MES的功能属性，而且企业无须在各工厂部署多套系统，集成性较高，只需有互联网即可访问系统，大大降低了企业的成本。

本文提出了一种针对汽车零配件行业的协同生产管理云平台的设计和实现方法，平台采用B/S架构，实现了各种生产要素的接入，具备人员管理、资源管理、生产管理、报表管理、质量管理等多种功能，实现了生产数据的可追溯、可维护，生产管理的可控制，从而实现了降低成本，提升效率的目的。

1 系统技术架构

平台采用云端部署，手机、电脑、PDA多端使用模式，由物理层、存储层、业务层、表现层组成。物理层包含硬件设备，如PLC、激光打标机、打印机等。存储层使用了关系型数据库MySQL存储基本信息，非关系型数据库MongoDB存储生产数据信息，Redis存储缓存信息。业务层通過SpringMVC、WebSocket和Netty等技术实现了数据接收解析、消息推送以及平台业务功能。表现层可以让用户通过移动端、Web端、工业触摸一体机来访问系统。图1给出了系统的技术架构图。

2 系统设计

2.1 系统功能分析

汽车零部件协同生产管理云平台针对企业生产管理实际需求，分析得出其功能模块包括系统管理、资源管理，仓储管理、条码管理、生产管理等六大部分，系统功能框图如图2所示。

1） 系统管理。该模块由部门管理、用户管理、角色管理和权限管理四个子模块组成，主要用于设置部门、人员的信息以及权限。

2） 条码管理。该模块主要用来按规则生成条码，标识工厂内的物料和计划，便于查找。

3） 资源管理。该模块由物料管理和设备管理两个模块组成，用来维护工厂物料和设备的基本信息。

4） 生产管理。该模块由计划管理、生产执行、工艺管理和质量管理四个子模块组成，主要用来统一管理生产计划和生产工艺，便于管理者了解到制造执行能力和产品交付能力。

2.2 系统业务分析

协同管理云平台从客户下单、上游原材料进入工厂开始，到汽车零部件产品出厂，实现全程数字化管理，业务流程如图3所示。制造企业根据客户订单进行排产，制定生产计划。生产过程按需对原材料进行切割操作得到切割件，再将原材料和切割件送至冲压站，进行冲压操作得到冲压件，然后将冲压件送至焊接站，进行焊接操作得到焊接件，并进行焊缝检测，根据检测结果判定是否需要返修，最后将检测结果正常的焊接件送至压装站，进行压装、点胶、烘干操作得到零部件成品。汽车零部件制造企业按照客户订单进行产品出库交付，客户根据成品上的标识码可以完成质量追溯。

2.2.1 系统管理

部门管理子模块用于管理企业内部的所有部门，设置部门的层级和可用状态。用户管理子模块用于管理企业内部的所有用户，用户根据所选部门和角色获取其对应的权限，可以修改用户的可用状态。角色管理子模块用于预先设定好不同角色对应的权限，不同的用户给予不同的权限。角色和部门具有绑定关系，当用户选择对应部门后，可以获得该部门对应的权限关系。权限管理子模块用于管理菜单权限、操作权限、数据权限，控制不同用户可访问的内容。采用用户—角色—权限模型，对用户权限进行管理，以及用户权限管控设计。

2.2.2 资源管理

1） 物料管理。物料管理子模块用于管理汽车零部件的原料、半成品和产品，用户根据不同的物料类别进行分类，对每个物料类别配置自定义属性，物料能够继承对应类别的自定义属性，对每个物料配置切割规格。每有一个物料新增成功，库存管理会相应新增一个库存信息。

2） 设备管理。设备管理子模块用于管理工厂中的各类设备，用户根据设备类别，配置对应的点检项，设备可以继承对应类别的点检项。系统可以创建设备维护计划，生成设备维护任务，定期进行点检保养。也可以根据踩点数据进行故障告警，并生成维修和维护记录，减少设备故障发生，降低停机频率，提高生产效率。

3） 条码管理。条码管理模块主要用于按照指定规则生成物料、计划的条码，条码可以方便查找到对应的信息。条码分为物料条码和计划条码，物料条码从原材料开始申请条码，到生产过程中的半成品条码，再到成品的产品条码以及客户码，贯穿整个生产流程，便于质量管理能快速查找到问题所在。

2.2.3 生产管理

1） 计划管理。计划管理子模块用于制定工厂每一阶段的生产计划，制定计划需要进行设备分配、人员以及工艺流程的选择配置。在制定计划之前，需要维护设备、维护人员信息，在工艺管理中维护计划的工艺流程信息。计划制订完成后，可以开始执行计划，待计划完成后能够选择下载查看计划对应的报表信息。

2） 生产执行。生产执行子模块主要用于对生产的整个流程进行管理，操作员首先在App上领取生产任务，并进行扫码投产操作，根据配置好的工艺流程，按序执行。如生产计划配置的工艺流程为员工培训、设备点检、上料、生产报工和质量检测。完成生产后执行成品入库操作，此过程中实现生产进度、产品质量的实时上报。

3） 质量管理。质量管理子模块主要用于对产品全生产流程的质量监测，实现从原料到产品生产过程、流转过程及使用过程的全流程追溯，如客户可以基于產品标识码查询到产品及其原料的基本信息和质量信息，若产品质量不达标，则可通过产品的生产数据追溯查询到相应的生产计划、设备及人员，及时做出相应调整。

3 系统模块实现

3.1 系统管理

角色管理如图4所示，该页面用于管理角色信息以及权限分配。用户在左边维护角色信息，选中相应的角色，可以在右边给角色分配相应的权限。

3.2 生产管理

计划管理页面如图5所示，该页面用于管理生产计划。用户进入计划管理页面可以查看所有计划的部分信息，清楚地了解到每个计划的当前进度。可以对生产计划进行配置，如分配设备、培训配置和工艺配置等，配置完成后，操作人员可以进入生产计划开始执行;已完成的计划可以进入查看计划信息以及生产信息;当计划正在进行中又不需要继续做时可以提前结束计划。

生产执行页面如图6所示，该页面用于生产计划流程管理。用户进入生产执行页面可以看到计划的详细信息，以及生产流程中遇到的问题。

质量管理页面如图7所示，该页面用于监测产品生产过程中的质量问题。用户进入质量管理页面，可以根据产品条码查询该产品及整个生产过程中原料的基本信息和质量信息。

4 总结

针对当前汽车零配件行业数字化转型背景下的实际需要，设计和实现了一种协同管理云平台，通过准确、实时的生产数据采集、生产计划与过程执行控制，实现了对人员、设备、物料的统一管理，生产数据的全链路追溯。通过合理规划生产要素，优化了生产技术，提高了设备利用率，生产效率显著提升，产品质量稳步提升。生产过程的透明化，有助于管理者实时查看计划进度，及时做出相应决策。

参考文献：

[1] 万胤岳.工业4.0背景下企业智能制造发展探析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（9）：47-49.

[2] 张雍达，宋嘉.工业4.0时代的智能制造[J].中国工业和信息化，2021（9）：32-34.

[3] 宋扬，阿福东.MES系统实施建设与创新技术应用[J].中国管理信息化，2021，24（11）：123-124.

[4] 吴福成.基于工业物联网的工程机械装配车间MES系统开发[D].西安：西安理工大学，2021.

[5] 高净净.基于MES与AGV互联的智能仓储系统设计[J].机电工程技术，2021，50（7）：72-74.

[6] 徐禄.精益化MES系统在造纸行业中的应用[J].黑龙江造纸，2018，46（2）：13-17.

[7] 张秋琳.离散制造业多工厂MES应用研究[J].智能制造，2021（4）：40-44.

【通联编辑：梁书】