王琦，任超

（金航数码科技有限责任公司，北京 100028）

1 概述

在制造业中，把产品放入加工所必需用到的装置叫做工艺装备，简称工装。工装在离散制造业中是产品的质量、周期和成本的关键因素。科学有效的管理工装，对于提高企业生产率，降低成本，保障制造执行系统的可靠性有着十分重要的意义。

在中国制造2025 战略的引领下，大型离散制造业蓬勃发展，工艺装备的功能越来越复杂、需求时间越来紧急、品种类型越来越多，工装的技术参数、管理参数和使用过程数据越来越大。在传统的管理模式下，信息覆盖不全、审批效率低下、数据共享困难、预警缺乏根据等问题越来越凸显，成为制约生产的瓶颈问题。

借助数据化、网络化的信息系统，引入全生产周期流程化的管理思想，解决制造业对工装需求日益增加与工装供给难以保障的矛盾，改变现有的管理模式，实现组件化工装生命周期管理，实现敏捷化的生产准备，支持辅助决策，支持信息共享，实现工装的规范化、高效化管理，全面提升生产制造的效率，降低生产成本，进而提高企业的整体能力。

本文所选取的研究对象为某航空产品制造企业，是典型的多品种、变批量离散制造企业，基于企业的实际现状和发展诉求，梳理业务流程关系，提出了较为全面的系统解决方案。重点针对工装设计、制造、采购、库存、日常使用等过程存在的问题，进行工装管理系统的专项研究。利用J2EE 平台，按软件工程的规范完成系统的总体架构，将工装生命周期按设计、制造、库存、作业检修等阶段进行组件化，并将其与该企业已有的信息系统进行集成，实时、准确地记录工装的状态，保证工装数据在各应用系统中流转，保障各项工装业务能够与生产过程相互协同，提高各业务部门业务流程响应能力，达到工装管理的数字化和网络化。

2 系统理论依据

2.1 全生命周期管理

产品生命周期管理是一种先进的管理理念和管理方法，能够使管理者从全局把控产品的需求和成本，进行全过程的协调和优化。对于工装而言，其产品全生命周期始于制造单位对工装产品的需求，在通过评估后，完成工装的设计和制造，交付用户使用，最终工装到寿报废的整个过程，全生命周期过程需要对工装需求的提出、工装的设计制造及采购、中间存储和使用过程和最后工装报废整个过程进行管理和协同。

通过使用科学的方法，加强对过程源头的控制，做到审批有据，计划合理，才能从根本上杜绝浪费。通过梳理流程，合理进行软件架构，和企业现有系统有效的集成，各系统之间数据流动起来，才能形成完整的工装工具全生命周期管理，压缩工装设计与制造的周期，减少车间生产现场的生产准备时间，并降低工装的闲置浪费，降低企业在工装部分的开销。

2.2 业务组件化

业务组件化就是通过对业务域和业务流程的分析，将业务紧密并且相对独立的一组流程、角色和数据进行优化和整合，形成一套完整的功能组件，并对外提供统一的输入和输入，通过建立组件之间的逻辑关系，形成整体的业务系统。将业务流程分解到大的较为独立的阶段，这些阶段可以形成关键的功能域，在大的阶段中又有粗粒度的业务子流程或活动，这些内容可以抽象为业务组件，业务组件既可以自治也可共同组装来完成了流程的整合。这样可以保证工装系统的组件可以根据现场实际业务选用其中一个或几个组件使用，也可以同时全组件联合实施。

工装全生命周期活动可分成工装的前期管理和工装的后期管理两部分。这个结构统一和简化了整个企业信息系统的结构，能够减少系统界面和接口，对系统运行和长期的维护有重要的作用。前期管理是工装胚胎期和成长期，主要业务是根据现场对于工装的需求，进行有计划的工装的采购和自制。工装的采购一般是在企业ERP 采购系统完成，业务相对独立，将采购管理设置为一个单独的业务组件，功能为发起采购申请，跟踪采购进度，采购完成后进行入库操作，预留与ERP 采购系统的接口，进行数据互通。工装的自制分为工装设计和制造两部分，需要分别派发工装需求到设计部门和制造部门，发起的源头与业务流程均不同，因此，将工装自制分为设计和制造两个业务组件进行开发。

后期管理是工装的成熟期和衰亡期，具体内容包括工装库房管理、工装现场作业及报废退库。工装的库存数据准备是一个任务繁杂、耗时巨大的工程，库存管理是工装系统的基础，是联通工装前期管理和后期管理的桥梁。首先进行工装的库存建立是许多企业建设工装管理系统的第一步，将库存管理组件化，使库存管理既能够独立于任何系统和模块之外独立上线运行，又能够通过数据上下打通，与采购接口、工装制造组件进行对接，进行库存数据的初始化是十分必要的。工装作业管理是对工装的出库、入库、修理、检定等使用业务的管理，现场作业的基本模式为记录业务单据，根据不同业务改变库存的数量及状态。工装的报废管理也可归入该模式，因此这些业务流程基本类似的功能可以聚合为工装的现场作业组件。

3 系统的实现

3.1 采购管理组件

外购工装库存不足需要补充采购时，由分厂填写需求计划，物资采购员录入工装品种信息，并编制采购需求计划，通过集成组件，向ERP 采购系统推送采购需求，并可以实时监控合同进度和到货情况。采购到货后，再次通过集成组件，系统自动会通知需求方到中央库房领料入库，通过执行入库动作将采购单上的工装转固到台帐中。

3.2 工装设计管理组件

新制工装时，需求单位在线填写设计申请，提交给生产保障部门审批，计划编制人员汇总全公司所有的工装需求，平衡当前在产工装和在库工装，对必要的工装需求进行计划编制，在编制完成计划并经过流程审核后，计划员下达计划，计划信息通过集成组件推送给设计单位的PDM 系统，并在设计完成以后系统自动将相关信息放入工装品种信息中。

3.3 工装制造管理组件

新制工装设计完成可以继续进行基于设计图的制造过程的流转，而对于复制工装，则需要单独提出制造申请。申请单经过各单位和生产保障部门的审批后，由计划员做需求汇总，并进行计划编制，计划员将部分公司工装制造部门因故无法生产的，制定外委计划，外委给工装的供应商去做，其他部分下达给工装制造部门。工装制造部门通过集成组件反馈制造进度，制造完成后系统通知各需求单位进行工装的领用，双方完成交接手续后，使用单位进行入库登记，建立工装台账。

3.4 工装库房管理组件

库房管理还是工装后期管理的开始，整个工装作业管理操作都是建立在库房状态基础之上的。库房管理组件首先需要定义工装的存放物理位置，包括带有标准编码的库房、具体的货架、层级和货位。其次是管理库房的权限，不同单位的工装库房管理人员管理相应的库房，而生产保障部门则需要查看全公司的库房。最后是建立信息完备的库存台账到相应的库房库位中，可通过承接工装制造组件的结果，将领用回来的工装进行登记，也可对存量工装进行一次性批量初始化建账。

3.5 工装现场作业管理组件

现场生产作业管理是工装管理的一个重点组件，它涵盖了工装使用期的全部业务流程。作业管理围绕工装台账为核心，覆盖工装日常的生产领用出库和归还流程、工装报修和维修出入库登记流程、计量送检登记流程、刀具返磨登记流程、封存和启封登记流程，记录相关业务单据，并实现台账相应状态的动态变化。当工装因故无法继续使用时，发起报废申请流程，在有关单位进行核实和确认后，完成报废销账和永久性出库。

3.6 工装监控与分析组件

对于企业各级管理人员，需要实时的掌握工装全生命周期的信息，包括前期请制流程的跟踪和统计，入库后各个分厂有工装的详细库存信息，工装利用率等管理上需要查看的信息和统计数据，随着工装生命周期管理模块的逐步建成，系统中也将获得大量的可以追溯的现场使用数据。将分析看板分为定额、质量、成本和效率数据四大类进行汇总统计，根据数据与现场问题的关系形成利用率、消耗量评比、质量评比和资金占用分析等指标看板，通过系统能够高效的、灵活的、准确的进行各项统计，帮助管理者发现和分析问题，提供解决问题的依据。

3.7 集成组件

工装设计计划下达后，工装所组织进行工装设计，由工装所计划管理人员将设计及更改任务分配给各个设计室，然后由工装设计室主任将设计及更改任务分配到个人。设计过程和审批过程是在PDM 系统中完成，因此，如果想实时了解到工装的设计状态，必须与PDM 集成。PDM 系统记录工装设计及更改的相关节点信息，用XML 格式提交到制造资源管理系统，便于管理人员及时掌握工装设计状态。

工装生产状态信息，如工艺施工、下料、下工段、完工移交等，通过接口从工装制造部门生产管理系统实时写入工装管理系统数据库，在本系统中用户可以查询到工装最新的生产状态。

工装采购状态信息，生产保障部门将各车间上报的工装需求汇总、库存平衡，平衡后上报到生产指挥部进行计划平衡，平衡后列入采购计划的工具通过数据接口直接进入ERP 采购系统形成采购计划，ERP 完成采购作业后，交运行保障部门登帐，实物按采购计划分发到各工厂入库。

工装管理系统需要为现场MES 系统提供生产过程所需工装的库存明细信息，做生产准备检查和出库领用。MES 系统可以通过班产任务所需工装清单，向工装系统发起出库请求，工装管理员可按照MES系统提供工装清单提前做好生产准备，统一配送工装。

4 结语

工装管理系统既可以构成一个独立的系统，也可以与上层系统集成，为生产计划以及PDM 等系统提供实时数据信息，作为公司信息化中的必要组成部分，有效的管理企业工装资源，实时、准确地掌握工具、工装的即时状态，提高了生产正常进行和计划稳定性，扭转生产准备过程成本高、浪费大的状况，缩短工装生产周期，同时保障产品的交付进度，节约生产成本和库存成本，进而增强企业竞争力。