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论文

现场实时信息系统作业方法研究

摘要

在高度竞争的市场中，为了增加企业的竞争力，如何满足客户的需求为一重要关键，尤其近年来客户对生产实时信息的要求不断提升，使得现场实时信息系统（ShopFloorInformationSystem；SFIS）扮演一极重要角色。

现场实时信息系统（SFIS）为改善工厂生产流程信息，并连结业务订单需求与厂内生产流程相关信息的一整合实时信息系统SFIS从业务输入端得到主要排程规划，然后将该信息传达到工厂端进行生产流程安排，并且利用回馈系统将生产信息及产出结果回馈原始端（即排程规划端），以告知何时开始生产、何时可以出货。

这些被用来监控生产排程、库存量及在制品的管理信息及其它相关生产管理信息，须与InternetorIntranet相连结。

通过现场实时信息系统（SFIS）可以使生产管理单位获得最佳排程资源及料况、测试设备及运送流程，使客户正确掌握收货时间。

同时还可以完整的收集生产过程中的生产信息，实现对实时生产信息制程的改善和日后产品质量追踪。

本研究主要依据生产信息、维修信息、在制品信息、异常流程管理信息、客户需求信息等相关作业信息项目建构生产流程数据模式，供相关企业参考。

关键词：

现场实时信息系统；因特网；企业内部网

ASTUDYOFSHOPFLOORINFORMATIONSYSTEM

Abstract

Inordertoenhancebusiness'scompetitioninthehighercompetitionmarket,howtomeetcustomers'requirementisanimportantkey,especiallyinthelastyears,thecustomersrequirementismuchmorehighlyaboutthereal-timeinformationoftheproductionsite.Sotheshopfloorinformationplaysanimportantrole.SFISisanimprovingofthefactory'sproducing,andcombiningoneofthedemandingoftheprofessionalworkordersandaboutthefactory'sproducinginformation,andit'salsocalledintegratedreal-timeinformationsystem.SFISgetsthemainprocessplansfromthebusinessinputting,andthenpassingtheinformationtothefactorytomakeproducingplans,andtaketheadvantageofthebacksystemtomaketheproducinginformationandproducedresultscomebacktotheoriginalhand（planningprocessandprogramminghand）,fortellingwhentostartproducing,andwhentogettheproducts.Allofthisisusedtomonitortheproducingprocess、stockandtheinformationoftheproductionmanagingandotherrelatedproducingmanaginginformation,needingcombining"InternetorIntranet"Thoughthereal-timeinformationofproductionsite（SFIS）canmakeproducionmanagingdepartmentgetthebestplanningprocessresourcesandthesituationofthematerial,testingequipmentsandcarryingprocess.Customerscanalsograspthetimeofgettingtheproducts.Atthesametimeitcanalsocollectingtheproducinginformationintheproductionprocesscompletely.Providingreal-timeproducingplansimprovingandafterdaysproductionqualitycheckingandimproving.Thisstudymainrelysonmanufacturinginformation、repairinginformation,buildingproducingprocessdatamodelintheproductioninformation、abnormalflowmanaginginformation、customersrequiringinformationandsuchrelatedwork.Thisstudyprovidesconsideringforrelatedenterprises.

Keywords:

SFIS;Internet；Intranet

目录

摘要

Abstract

1绪论1

1.1研究目的1

1.2现场实时信息系统介绍1

1.3现场实时信息系统的发展2

2现场实时信息的构建4

2.1现场实时信息系统所必须实现的功能模块4

2.1.1订单的检阅与开立4

2.1.2详细作业排程4

2.1.3资料搜集与监督4

2.1.4控制与回馈4

2.1.5制令完工处理4

2.2现场实时信息系统基本架构图4

2.3构建现场实时数据模式6

2.3.1生产信息的规划6

2.3.2维修信息的规划6

2.3.3在制品信息的规划6

2.3.4异常流程管理的规划7

2.3.5客户信息的规划7

3现场数据查询8

3.1现场实时数据查询8

3.2历史数据查询8

3.3品管统计数据查询8

4现场实时信息系统的效益与优点9

4.1现场实时信息系统对相关部门的效益9

4.1.1生管部门9

4.1.2制造部门9

4.1.3品管部门9

4.1.4测试部门9

4.1.5出货部门9

4.2现场实时信息系统在工作上的优点10

4.2.1可满足客户准时交货10

4.2.2生产中改变生产管理方式10

4.2.3在制品信息10

5现场实时信息系统实例说明11

5.1信息环境11

5.2信息实例说明11

5.2.1生产信息管理13

5.2.2维修信息管理18

5.2.3制品信息管理20

5.2.4异常流程信息管理22

5.2.5客户信息管理23

5.3数据查询24

5.3.1现场数据实时查询25

5.3.2历史数据查询25

5.3.3品管统计资料查询26

结论27

致谢28

参考文献29

附录30

1.绪论

1.1研究目的

在高度竞争的市场中及强调“e”化的电子商务模式下，为了增加企业的竞争力及达到快速反应客户需求的目的，工厂内如果没有一个适合的现场实时信息系统（ShopFloorInformationSystem；SFIS），要让客户分享得知其所下订单的实时信息是无法作到的。

所以在以往传统的工厂作业模式下，人力是主要的操作方式，如果要作到提供客户实时生产信息，必须要时时刻刻注意库存变化状况、客户订单进度追踪、生产排程安排等信息。

这些信息如果仰赖人工的操作及记录，是无法作到准确性及实时性的，因此如何以信息化的作业加速库存品的流动率实为一刻不容缓的课题。

特别是近年来Internet在商业用途上的快速发展，网络化商业已成竞争力的重要来源。

目前工厂即时资讯管理环境已转移至公司内网络管理系统，不论内部或外部的系统使用者（内部人员或外部客户），都可经由授权而进入该系统查询信息，系统内使用者可以掌握正确实时信息并下达合理决策，使生产加工工时缩短及提高生产效率。

现场实时信息系统（SFIS）是一个改善工厂生产流程信息，并连结业务订单需求与厂内生产流程相关信息的一整合的实时信息系统。

SFIS从业务输入端得到主要排程规划，然后将该信息传达到工厂端进行生产流程安排，并且利用回馈系统将生产信息及产出结果回馈原始端（即排程规划端），以告知何时开始生产、何时可以出货。

这些被用来监控生产排程、库存量及在制品的管理信息及其它相关生产管理信息。

微软老板比尔盖兹曾说过：

“你收集、管理和使用资讯的方式，决定了输赢”。

在当今爆炸的数字时代里，掌握信息的能力，已是迈向成功极为关键的因素之一。

因此现场实时信息系统的发展无疑将是提升企业竞争力的有效途径。

1.2现场实时信息系统介绍

现场实时信息系统（SFIS），是整合生产过程中各种相关信息的实时联机电脑系统，系依据现场生产所回馈及搜集的资料，进行生产现场的制造排程规划与管理控制活动，使现场生产作业进度能符合计划排程制令的进度需求。

现场信息信息系统（ShopFloorInformationSystem）从现场管理来看，它整合了工厂现场各单位（如生管﹑制造﹑品管﹑仓管等）的各项作业所需的数据，使各单位得以迅速得到作业所需的讯息，以提升生产效率，产品质量与客户满意度。

SFIS对于员工在何时、何地进行资料收集，都可以留下工作纪录，这样有助于加强员工责任心。

本系统可以衔接其它ERP系统。

在流程型工业企业中，现场实时信息系统与生产密切相关，它实时获取DCS、SCADA等生产系统中的现场数据，帮助管理者及时调度、指挥地理位置分散但又密切相关的现代化生产。

与一般信息系统相区别，现场实时信息系统最大的特点是系统的实时性。

由于有实时数据库的支撑，实时信息系统可以实时地查询到企业各生产现场的生产实时数据，这对于企业实时掌握生产情况，正确调度和指挥生产，以及时处理生产中出现的问题具有十分重要的意义。

在实时数据库的平台上开发实时信息系统我们称为实时信息系统的构建，与一般的信息系统开发不同的是，由于实时信息系统的实时信息要从企业的生产现场自动采集得来，由于实时数据的时效性，实时数据库中存储的实时数据应该能尽量跟上现场实时数据的变化，否则实时数据库中存储的是无效数据。

因此，SFIS的特性可以概括如下：

（1）实时数据处理（RealTime）

（2）现场无纸张作业（Paperless）

（3）现场资源追踪（Tracking）

（4）生产状况监视（Monitoring）

（5）自动化设备控制（Control）

（6）及时现场管理（Real-timeManagement）

（7）开放式数据库（OpenData-Base）

（8）因特网网页功能（WEBSolutio）

1.3现场实时信息系统的发展

从20世纪70年代开始，国内大量引进DCS技术和产品，随着DCS系统的大量应用，企业的生产规模越来越大，企业的管理层就有了生产数据集中的需求，即对实时信息系统的需求。

90年代初，在引进国外实时数据库的同时，国内已经有不少单位开始研究实时数据库的理论并付诸实践。

目前国内外的实时数据库产品对实时数据和实时数据库本身的结构基本上没有太多的考虑，有的实时数据库系统是从DCS系统或SCADA系统改造而来，有的实时数据库系统是从实时仿真系统改造而来，它们的实时数据库或多或少带有原来系统的烙印，尤其是引进的实时数据库，其结构并不完全符合中国流程企业的实时数据的实际情况，不适应中国流程企业中的实际组织结构。

10多年过去了，据不完全了解，国内实时数据库和实时信息系统的应用有了较大发展。

但是由于从实时数据库到实时信息系统的构建有相当的技术难度，而且运行和维护好一个实时信息系统决非易事，真正成功的高水平实例不多。

目前在理论上对实时数据、实时数据库、实时数据库的结构等基本方面还没有统一的定义和处理方法，实时数据库要达到关系数据库那样理论和系统的统一尚需时日。

不同开发商的实时数据库系统对于实时数据的定义、理解和处理不尽一致，对于实时数据库的功能和性能的要求也不尽一致，实时数据库能达到的实际性能与功能也是参差不齐，对实时数据库的访问也没有类似SQL语言那样的标准。

因此，要构建好并且应用好一个高水平的实时信息系统，其难度不亚于构建一个高水平的ERP系统。

2现场实时信息系统的构建

2.1现场实时信息系统必须实现的功能模块

2.1.1订单的检阅与开立

订单的检阅与开立是现场作业管理的第一项功能，主要目的是为了避免现场因为物料或产能不足，而导致无法按照原来排程计划准时完成订单，亦即它控制生产制令发放到现场的流量，并不安排资源的实际使用，而在于发出生产制令前先确定是否有足够的资源可用。

2.1.2详细作业排程

当订单的检阅与开立功能决定将某订单发放到生产现场时，详细作业排程的功能即为将此订单转为生产制令或制造工单，并且依照排程计划将生产所需要的资源分配给需要此资源的生产制令，现场将依此排程作派工安排。

这些生产所需要的资源包括物料、人力、产能设备与工具。

2.1.3资料搜集与监督

数据搜集与监督的功能为在现场生产过程中，持续搜集生产现场的重要信息并加以分析，以便采取适当行动。

2.1.4控制与回馈

控制与回馈主要为将现场生产过程中所发生的异常状况，传送至相关模块作问题解决，同时可将现场生产信息提供排程规划阶层了解生产状况。

2.1.5制令完工处理

所谓的制令完工处理是当发放至生产现场的生产制令或制造工单完工或因某些原因而无法继续生产（如废料、取消工单），而不再需要现场资源时，应作的一些处置。

2.2现场实时信息系统流程图

图2.1现场实时信息系统基本架构图

2.3现场实时信息系统数据模式

在关系型数据库中设计以作业为中心的现场流程数据模式，主要包括

（1）生产信息

（2）维修信息（3）在制品（WIP）信息（4）异常流程管理信息（5）客户需求信息等。

2.3.1生产信息的规划

生产信息的作业内容，包括生产流程中各制程生产数量及生产线预先安排规划等活动，条形码信息主文件为收集所有产品生产过程的相关信息，如产品质量状况与各生产工单生产状态回馈，条形码信息主文件的主键为以条形码号码为代表，为生产流程中各阶段生产工单号码、生产线别、生产日期及料号等内容及各流程内基本生产资讯收集的关连为依据，配合各生产段生产工单号码来达到生产数据收集的目的。

生管单位依据业务订单需求，在制令数据主文件中键入新工单号码，并在新工单发出前会做工单内产品条码起讫设定，该资料会存入工单条码起讫档中，此目的是便于制程中作产品质量及物流的管理。

另外，包装单位会依据订单数据主文件所提供的包装工单号码及业务订单号码所指定的出货排程及其它需求进行产品包装及出货程序。

2.3.2维修信息的规划

维修信息的作业内容，包括生产流程中维修相关制程维修数量信息及生产良率计算信息，维修信息主文件为收集厂内不良品维修信息，如生产不良率计算、不良原因分析与对策说明，维修信息主文件的主键，仍以条形码号码为代表，其条形码信息来源为条形码信息主文件。

而不良代码资料为外来键关连至不良代码资料文件，表示我们可以根据不良代码配合各生产段生产工单号码来达到生产数据收集的目的，依据产品条形码追溯产品历史维修记录等。

维修信息主文件定义各维修流程名称及各流程内基本维修信息收集项目。

2.3.3在制品信息的计划

在制品信息的作业内容为收集厂内库存量信息，包括生产流程中各段制程在制品库存数量信息，在制品主文件目的为收集厂内库存量信息，在制品主档为以制令号码为主键，另一外来键为工单代码关连到在制品工单主档与系统信息连结。

由工单号码可关连到在制品数量信息，在制品数量信息包装在制品数量信息测试在制品数量信息、系统组装在制品数量信息、仓库库存信息等工站信息收集。

2.3.4异常流程管理信息的规划

异常流程管理信息的作业内容，系针对当生产中突发状况如产品质量变异、工程设计变更及测试设备不良等状况发生时，现场实时信息系统可依所设定的停线的规则做暂停生产或停线的处置，例如当相同不良品现象连续发生三次时可设定设备停机，等待工程人员进行问题分析；或同一产品测试不良率高于2﹪时亦可设定全机停线，待责任单位解除该停线设定后方可继续生产。

停线信息主文件目的为收集厂内异常生产流程信息，避免不良问题大量发生后再行处理，并减少重工成本及延迟出货的风险。

其主键为异常发生的序号，可关连到停线模式档、异常原因说明档与停线规则档，在停线规则档中会设定停线判定标准，依据生产流程中所扫读输入的产品不良代码做统计制程管制，如果异常状况已超过标准，则SFIS会自动发出警告通知。

2.3.5客户需求信息的规划

客户需求信息的作业内容为将现场实时信息（SFIS）可由因特网分享方式提供客户实时生产信息，该实时信息一般为各生产段良率，客户可根据实时信息充分掌握生产进度。

客户需求的生产良率实时信息，可依工单号码字段关连到维修信息主文件，表示客户可从维修信息主文件中得到实时生产信息。

回修品库存量信息方面，主文件为库存数量资讯档。

3现场实时数据查询

3.1现场实时数据查询

现场实时间数据查询即将数据库内所收集生产信息于固定周期时间内予以自动更新并显示出来，有关现场实时数据查询包括各生产流程生产现况及良率分析，现场实时数据查询主要显示各制程工单状态和生产线的各班良率，每10分钟自动更新一次。

3.2历史数据查询

历史数据查询基本上为将数据库内数据经汇集后所提出的数据，所有生产资讯均以产品条码方式建立于条码资讯主档资料库中，历史数据查询主要显示条形码信息主文件的资料。

例如在历史工单查询菜单，使用者输入工单号码查询可得知该工单开工时间、完工时间、完工数量等信息，使用者也可在条形码追踪查询菜单输入产品条形码查询该条形码的生产历史。

3.3品管统计数据查询

品管统计资料查询则是针对生产良率及生产问题所作的分析数据，品管统计数据查询包括不良问题追踪与解决，问题及维修信息主要以维修资讯主文件数据显示，在不良维修对策一览表查询功能输入时间范围，则可查询得知该时间内部门别、生产线别、责任单位与不良数量等信息，如需得知各不良产品的详细数据，则可在不良数量上点选连结到详细报表，可得知该不良品条形码、所属工单号码、不良现象、原因分析及发生时间等信息。

4现场实时信息系统的效益与优点

4.1现场实时信息系统对相关部门的效益

4.1.1生管部门

能够根据系统所传回的实时生产作业信息，确实有效地掌握工单进度、随时调整生产工单的排程规划、生产完成时间掌握及出货时间安排。

4.1.2制造部门

制造单位生产报表可由生产人员填写，改为由生产线各数据收集点经由条形码扫瞄方式，将数据上传至DatabaseServer，透过信息系统管理维护部门建立的数据库管理程序，提供制造相关人员实时生产数据，快速了解生产状况。

对于产品生产质量不良率偏高时，系统亦可提供警告功能，不致造成生产过多的不良品。

对于生产工单的进度与半成品数量管控，亦可作到数据实时及透明化。

4.1.3品管部门

透过数据库收集的生产数据分析，依不良代码及相关参数设定分类，可提供统计制程品管的图表信息，使品管人员更容易掌握产品检测质量，提供生产、研发相关单位制程改善与设计修正参考。

4.1.5测试部门

可有效管理产品测试程序及产品数据，避免生产单位误用测试程序。

另可提供测试数据，作不良产品现象、原因、对策分析，建立问题与对策资料库系统，缩短产品维修时间。

不良产品原因分析也可提供研发工程等相关单位作工程改善的依据。

4.1.5出货部门

可实时掌控预计出货的产品生产状况及进度，依实际生产进度修正出货排程，提供有效信息给业务、报关等相关单位。

4.2现场实时信息系统在工作上的优点

4.2.1可满足客户准时交货

现场实时信息系统（SFIS）可以在成品或零件阶段依据客户特殊需求及零件料表进行追踪，提供信息供生管单位正确掌控哪些零件应该备料、哪些产品现在应该生产、哪些零件何时会缺料，除此的外，更可提供生管单位最佳排程资源及料况、测试设备及运送流程，客户亦可正确掌握收货时间。

4.2.2生产中改变生产管理方式

现场实时信息系统（SFIS）可以协助制作生产流程的成品、半成品及出货等的记录，并收集测试、品管及各工作站的生产制程信息，追踪产品是否已依需求规格制作，即为收集完整的生产信息，实现对生产制程放入改善和日后产品质量追踪与改善。

4.2.3在制品信息

在制品意为含已购原物料及已生产的成品及半成品，而尚未出货者的均称。

在各生产流程中间均会有WIP产生，WIP资讯可从SFIS中得知，通过程序参数预警系统控制，可使其数量降低，减少库存成本。

5现场实时信息系统实例说明

5.1信息环境

本章将依据前述现场信息流程模式的作业概念，以某计算机生产公司（以下简称M公司）所导入的现场实时信息系统为例构建模型，进行说明。

系统使用JAVA的开发环境Eclipse程序编程工具进行开发，另使用动态服务器网页JSP语言式工具编程产生实时网页信息报表。

所使用的数据库是SQLSERVER2000运行于Tomcat下。

5.2信息系统实例说明

该系统主要功能包括：

基本数据维护、现场作业处理、工厂内共同生产信息及历史数据查询、生产段现场实时信息、产品维修及对策信息、异常管理及停线信息、客户回修品信息等部分。

基本数据维护，为了系统安全与管理所须建立系统的基本数据，包括使用者权限设定、部门群组权限设定、系统程序管理、工程设定（各生产段标准工时设定、流程内前制程与后制程物流防呆设定与管理、不良原因设定、产品数据设定、产品制程设定、异常管理条件设定等）、设备及数据库系统连结等。

现场作业处理包括作业登录处理（含使用者登入、注册、登记等）、完工/库房移转管理、异常程序管理（含生产数据变更或修正、设备参数变更等）。

工厂内共同生产信息及历史数据查询用于制令或工单料况查询、条形码历史追踪查询、工单历史信息查询、各生产段生产流量推移图、各生产段生产良率推移图、库存信息等。

生产段现场实时信息，包括SMT、DIP、测试、包装各生产阶段系统实时数据查询、生管统计数据查询、品管统计资料查询等。

产品维修及对策信息、异常管理及停线信息为当生产中发生不良品时，由现场操作人员将不良原因输入，并由工程人员依该不良现象进行分析与决策下达。

客户回修品（RMA）信息为提供客户回修品实时维修进度等。

在进入现场实时信息管理系统前，首先须输入使用者名称与使用者密码，如图2.1所示。

M公司所建立的现场实时信息管理系统为一建立在WebSite的管理模式，现场人员均以局域网络（LocalLAN）方式进行数据输入与查询。

通常使用者登入画面在生产现场是由现场领班于上班时以自己的权限进行登录。

在间接人员方面，如生产管理干部、业务、采购、生管等部门，可以向MIS部门申请适当权限后，取得进入系统的密码后进入系统。

作业登录处理是现场人员最常使用的接口，