基于二維碼的總裝車間輔料管控措施的研究和實(shí)踐

□ 黃海金 □ 邱 凱 □ 朱江峰

上海航天精密機(jī)械研究所 上海 201600

某單位武器型號(hào)總裝車間承擔(dān)了產(chǎn)品總裝和電纜網(wǎng)制作任務(wù)，生產(chǎn)作業(yè)過程中用到的輔料種類多，數(shù)量大，包括各類清洗劑、涂料、漆類、油脂、膠料、膠帶等，很多輔料都是易燃易爆、有毒有害的危險(xiǎn)化學(xué)品，需進(jìn)行嚴(yán)格控制。

長(zhǎng)期以來，總裝車間的輔料使用一直存在著領(lǐng)用過度、使用浪費(fèi)、隨意放置等現(xiàn)象，為嚴(yán)格控制車間輔料領(lǐng)用，規(guī)范輔料使用和存放，統(tǒng)一輔料丟棄，轉(zhuǎn)變車間員工使用浪費(fèi)的習(xí)慣，車間經(jīng)多方討論、反復(fù)研究，制定了車間輔料“以舊換新”管理措施。車間員工領(lǐng)用輔料前在物料管理員處進(jìn)行登記，待輔料用完或過期后須帶著輔料空瓶或包裝到物料管理員處“以舊換新”并同步記錄。該措施通過一段時(shí)間的試運(yùn)行，車間內(nèi)輔料亂丟亂放、使用浪費(fèi)的現(xiàn)象有所改觀，但同時(shí)也暴露了如下一些問題。

（1）輔料領(lǐng)用頻次高，使用量大，種類多樣，紙質(zhì)臺(tái)帳登記效率過于低下，且無法查詢統(tǒng)計(jì)，致使輔料領(lǐng)用耗時(shí)過長(zhǎng)，無法跟上工作、任務(wù)節(jié)奏，出現(xiàn)了跳過流程直接領(lǐng)用的現(xiàn)象，給輔料管理措施的正常運(yùn)行造成了影響。

（2）車間沒有相應(yīng)的技術(shù)手段或管理方法對(duì)跳過管理流程的輔料領(lǐng)用進(jìn)行辨別，難以進(jìn)行有效的監(jiān)督檢查，無法進(jìn)行閉環(huán)管理。

（3）車間要求將已用完的危化品集中處理，嚴(yán)禁?；冯S意丟棄和浪費(fèi)，但“以舊換新”管理措施無法從已丟棄?；纷匪莸絺€(gè)人，不能解決危化品亂丟和浪費(fèi)現(xiàn)象。

因此，“以舊換新”管理措施隨時(shí)間的推移不可避免地出現(xiàn)管控效果弱化的情況。針對(duì)上述試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，車間需要完善輔料管理流程，大幅提升輔料領(lǐng)用效率，增加領(lǐng)用人和領(lǐng)用輔料的關(guān)聯(lián)性，提高輔料管理的可追溯性。

1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

為提升輔料領(lǐng)用效率、減少記錄差錯(cuò)，放棄紙質(zhì)臺(tái)帳登記和查找，采用信息化技術(shù)記錄輔料管理數(shù)據(jù)并結(jié)合自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是一種必然選擇。以條碼技術(shù)為例,差錯(cuò)率可以從平均1/300降低到1/1 700 000以下,速度較人工鍵盤輸入提高5倍以上［1］。此外，通過自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)輔料單個(gè)物品的唯一性標(biāo)識(shí)，使單件輔料物品和人員的一一對(duì)應(yīng)成為可能。

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)分為條碼技術(shù)、無線射頻識(shí)別技術(shù)、磁條磁卡技術(shù)、聲音圖象識(shí)別系統(tǒng)、生物統(tǒng)計(jì)識(shí)別方法等。結(jié)合車間現(xiàn)狀、保密安全、識(shí)讀設(shè)備及載體成本、技術(shù)成熟度等因素的考慮，條碼技術(shù)具有條碼制作簡(jiǎn)單、載體成本低廉、識(shí)讀設(shè)備成熟、性價(jià)比高、識(shí)讀誤差率小等優(yōu)勢(shì)，車間選用條碼標(biāo)簽作為車間輔料管理信息自動(dòng)識(shí)別的載體，同時(shí)選用反應(yīng)快速、數(shù)據(jù)密度大和可靠性高的QR碼作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)載體。

2 改進(jìn)的車間輔料管控框架

為達(dá)到車間輔料管理控制的規(guī)范性、高效率、可追溯等要求，“以舊換新”管理措施需進(jìn)行重新梳理和完善，改進(jìn)后的輔料管控框架如圖1所示。

改進(jìn)后的車間輔料管控框架包括3個(gè)步驟：管控基礎(chǔ)、管控程序和管控閉環(huán)，具體可分為如下5個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）明確輔料管控范圍，建立統(tǒng)一的車間管控輔料編碼名錄。

（2）對(duì)輔料物品和相關(guān)人員進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)，以便通過識(shí)讀設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息的快速輸入，提高效率。此外，輔料物品及人員的唯一標(biāo)識(shí)是實(shí)現(xiàn)可追溯的輔料管控的必要條件。

▲圖1 改進(jìn)后的車間輔料管控框架

（3）規(guī)范和完善的輔料管控程序，“以舊換新”管理措施只規(guī)定了領(lǐng)用、換領(lǐng)和消耗3個(gè)流程，并未覆蓋科研生產(chǎn)過程中輔料管控的各項(xiàng)流程，因此改進(jìn)后管控程序包括入庫(kù)、領(lǐng)用、消耗、退庫(kù)和轉(zhuǎn)賬5個(gè)流程，依舊以物料管理員為核心，負(fù)責(zé)輔料物品的入庫(kù)、領(lǐng)用、消耗、退庫(kù)的記錄操作，其中入庫(kù)操作要求在領(lǐng)用前完成，節(jié)約車間一線作業(yè)人員時(shí)間。

（4）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查，通過定期的車間檢查和不定期的車間領(lǐng)導(dǎo)抽查，確?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)使用的輔料均已按要求標(biāo)識(shí)、按要求領(lǐng)用、按要求放置。通過不定期的抽查盤點(diǎn)個(gè)人領(lǐng)用物品，督促相關(guān)人員保管好領(lǐng)用物品，杜絕生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)輔料亂丟的現(xiàn)象。

▲圖2 車間物資管理軟件與外部的接口

▲圖3 車間物資管理軟件業(yè)務(wù)流程

（5）制定處罰條例，根據(jù)監(jiān)督檢查結(jié)果，按照條例對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輔料亂丟、遺失、未進(jìn)行標(biāo)識(shí)等情況進(jìn)行處理，形成閉環(huán)管理，體現(xiàn)車間輔料管控的嚴(yán)肅性和權(quán)威性。其中，輔料管控程序是整個(gè)管控流程的核心環(huán)節(jié)，其效率、執(zhí)行的復(fù)雜程度關(guān)系著整個(gè)管控措施的成敗。

3 基于二維碼的車間輔料管控

“以舊換新”管理措施的試運(yùn)行，暴露出原車間輔料管控程序低效、不可追溯等缺陷。為解決這些問題，車間采用信息化手段和二維碼技術(shù)，開發(fā)物資管理軟件，統(tǒng)一管控總裝車間現(xiàn)場(chǎng)使用的輔料和其它物資。

3.1 軟件架構(gòu)

車間物資管理軟件采用Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，建立與條碼打印機(jī)的接口，實(shí)現(xiàn)二維碼自動(dòng)打印，連接條碼掃描槍實(shí)現(xiàn)人員和物品條碼信息的自動(dòng)輸入，集成Active Directory與人員庫(kù)交互接口，實(shí)現(xiàn)用戶信息的自動(dòng)獲取，如圖2所示。

3.2 軟件業(yè)務(wù)流程

在改進(jìn)后的車間輔料管控框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際使用需求，車間物資管理軟件制定了如圖3所示的軟件業(yè)務(wù)流程。軟件通過權(quán)限配置，設(shè)置了一般人員、物料管理員等用戶組，其中物料管理員承擔(dān)了絕大部分的輔料管理操作。除了改進(jìn)后車間輔料管控框架中必要的環(huán)節(jié)外，為方便車間物資管理，軟件還提供了物料分類、物料過期提醒、操作查詢等功能。

3.3 軟件功能

根據(jù)軟件業(yè)務(wù)流程，車間物資管理軟件包括以下功能。

（1）人員管理。通過人員庫(kù)接口，獲取系統(tǒng)用戶相關(guān)信息，結(jié)合系統(tǒng)權(quán)限配置，實(shí)現(xiàn)用戶登錄和人員信息維護(hù)。

（2）物資類型管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)以輔料為主的車間管控物資類型的新增、修改、刪除等操作。

（3）建立與條碼打印機(jī)的接口，自動(dòng)生成物品和人員二維條碼，以二維碼標(biāo)簽作為該物品的可辨別標(biāo)識(shí)，以二維碼數(shù)據(jù)作為該物品的唯一標(biāo)識(shí)代碼。

（4）車間輔料管控程序是軟件的核心功能，包括：入庫(kù)、領(lǐng)用、消耗、退庫(kù)和轉(zhuǎn)賬。通過條碼掃描槍、批量操作、防多掃漏掃錯(cuò)掃機(jī)制等手段，保證車間輔料管控程序在操作時(shí)的正確性、高效率。

（5）記錄查詢。作為軟件最直接的追溯工具，可根據(jù)人員、物品狀態(tài)、物品條碼、操作時(shí)間等條件對(duì)輔料管控程序的操作記錄進(jìn)行信息追溯。

▲圖4 車間物資管理軟件界面

（6）物料有效期提醒。根據(jù)條件篩選帶保質(zhì)期屬性的物品，方便車間庫(kù)房管理和確保生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)輔料的有效性。

（7）分類匯總，統(tǒng)計(jì)所有狀態(tài)下車間各類物資的數(shù)量。

（8）個(gè)人領(lǐng)用物品盤點(diǎn)，車間輔料管控的閉環(huán)環(huán)節(jié)。

3.4 軟件開發(fā)

在確定軟件業(yè)務(wù)流程、功能梳理等頂層設(shè)計(jì)后，軟件進(jìn)入實(shí)質(zhì)開發(fā)階段，需對(duì)軟件界面布局、用戶操作、防差錯(cuò)機(jī)制等方面進(jìn)行研究。

3.4.1 軟件界面

▲圖5 入庫(kù)、領(lǐng)用等操作的流程

▲圖6 人員選擇操作

車間物資管理軟件面向車間所有人員，要求軟件界面簡(jiǎn)潔明了、操作提示完善易懂、軟件操作簡(jiǎn)單易學(xué)?；谏鲜鲈瓌t，入庫(kù)、領(lǐng)用等輔料管控程序步驟均為單獨(dú)頁(yè)面，軟件界面則分為首頁(yè)、入庫(kù)、領(lǐng)用、消耗、退庫(kù)、查詢、數(shù)據(jù)管理、物料提醒、個(gè)人轉(zhuǎn)賬、個(gè)人盤點(diǎn)等11個(gè)頁(yè)面，部分界面如圖4所示。

3.4.2 用戶操作

總裝車間對(duì)輔料管控程序操作的效率有很高要求，因此軟件設(shè)計(jì)在用戶操作方面具有以下特點(diǎn)。

（1）簡(jiǎn)潔。圖5是軟件的入庫(kù)、領(lǐng)用等操作的流程，除入庫(kù)外，其余操作基本可以歸納為掃描二維碼和點(diǎn)擊相應(yīng)的功能按鈕。

（2）支持批量?？膳窟M(jìn)行物品二維碼的打印，可批量進(jìn)行物品入庫(kù)、領(lǐng)用等操作。

（3）人性化。軟件提供了人性化的操作方式，如在個(gè)人盤點(diǎn)頁(yè)面，輸入人員工號(hào)、拼音、姓名中任意一項(xiàng)的信息或部分信息，即可選擇相應(yīng)人員，如圖6所示。3.4.3 防差錯(cuò)機(jī)制

由于輔料管控程序的操作速度快、時(shí)間短，因此用戶出現(xiàn)誤操作的概率將大大增加。為盡量避免誤操作、減少誤操作的影響，軟件設(shè)計(jì)了如下的防差錯(cuò)機(jī)制。

（1）防錯(cuò)掃。每件物品設(shè)置了在庫(kù)、已領(lǐng)用、已消耗和已退庫(kù)4種狀態(tài)，通過物品狀態(tài)與操作的掛鉤，防止錯(cuò)誤操作。如：“領(lǐng)用”物品時(shí)，支持掃描“在庫(kù)”狀態(tài)的物品。

（2）防多掃。在批量掃描二維碼時(shí)，軟件自動(dòng)進(jìn)行查重計(jì)算，避免重復(fù)輸入。

（3）防漏掃。在掃描二維碼時(shí)，軟件成功接收條碼信息后發(fā)出鈴聲提示，在界面中同步顯示已掃描項(xiàng)目累計(jì)數(shù)，防止批量操作時(shí)遺漏項(xiàng)目。

（4）信息提示。在進(jìn)行一些可能出現(xiàn)差錯(cuò)的操作時(shí)，軟件給予相關(guān)的信息提示以引起用戶重視，檢查當(dāng)前操作是否正確。

（5）容錯(cuò)。針對(duì)某些操作，軟件具有一定限度的容錯(cuò)能力，如在領(lǐng)用操作時(shí)，若掃描的人員條碼不對(duì)，可繼續(xù)掃描正確的人員條碼，仍能正常領(lǐng)用。

4 實(shí)施及效果

車間物資管理軟件自2014年正式運(yùn)行，承擔(dān)了總裝車間以輔料為主的各類物資管控任務(wù)。到目前為止，受管控的物資類型主要包括各種膠類、涂料、漆類、清洗劑、潤(rùn)滑油、脂等輔料，同時(shí)還支持周轉(zhuǎn)箱、拖線盤等常用物品，共計(jì)76類，各類物資的管控記錄近萬項(xiàng)。以車間物資管理軟件為核心的車間輔料管控措施在車間運(yùn)行的近一年時(shí)間內(nèi)，未出現(xiàn)因輔料未及時(shí)領(lǐng)用而導(dǎo)致工作、任務(wù)無法正常開展的情況，因此該管控措施在效率上已完全滿足武器型號(hào)產(chǎn)品總裝生產(chǎn)的需求。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年車間的總裝和電纜制作任務(wù)量較2013年有大幅增長(zhǎng)。通過車間輔料管控措施的實(shí)施，根據(jù)車間輔料領(lǐng)用數(shù)據(jù)，2014年前10個(gè)月車間消耗的各類膠料較2013年前10個(gè)月的消耗量減少了48%；膠帶類輔料的消耗減少了62%；無水乙醇的消耗量減少了30%；丙酮的消耗量減少了49%。

通過基于二維碼的總裝車間輔料管控措施的研究和實(shí)踐，在保證車間生產(chǎn)物料的及時(shí)供給的情況下，大大減少甚至杜絕了車間物品亂丟亂放的浪費(fèi)現(xiàn)象，提高了車間物資利用率，在生產(chǎn)任務(wù)量大幅提升的同時(shí)，車間輔料消耗實(shí)現(xiàn)了大幅度降低，實(shí)施效果顯著。

［1］ Roger C Palmer.The Bar Code Book［M］.NH，USA：Helmers Publishing,Inc，1995.