一個隨鉆儀器制造執(zhí)行系統(tǒng)

張子銀，王傳偉

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413)

制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)，是美國AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在20世紀(jì)90年代初提出的，旨在加強(qiáng)物資需求計(jì)劃（Ma?terial Requirement Planning，MRP）的執(zhí)行功能，把MRP同車間作業(yè)現(xiàn)場控制通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來[1]。制造執(zhí)行系統(tǒng)的管理目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)管控一體化，提高企業(yè)制造執(zhí)行能力，是實(shí)現(xiàn)智能工廠的關(guān)鍵管理環(huán)節(jié)。

隨鉆儀器加工制造是一個復(fù)雜的生產(chǎn)過程，從電子元器件的分批次提取、電路板焊接、質(zhì)檢、調(diào)試、注膠到插件裝配及殼體總裝聯(lián)調(diào)等各環(huán)節(jié)，必須有一套完整可靠的管理體系來監(jiān)控實(shí)施。當(dāng)前的生產(chǎn)管理主要存在以下幾個方面問題：

（1）在生產(chǎn)過程中使用的原材料及工具種類繁多，傳統(tǒng)管理方式很難精確了解庫存，給物資需求計(jì)劃的準(zhǔn)確申報(bào)造成一定困難，不利于精確控制成本；

（2）生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)眾多，人工管理很難及時跟蹤和協(xié)調(diào)每一串儀器的加工或維修進(jìn)度；

（3）技術(shù)文檔、操作規(guī)程以及故障維修的解決方法都是分散電子存儲，不利于經(jīng)驗(yàn)分享和故障分析以及實(shí)施保密控制；

（4）多年運(yùn)行積累了大量的紙質(zhì)資料和電子文檔，人工管理無法實(shí)現(xiàn)對歷史情況做到詳細(xì)和全面的跟蹤，相關(guān)信息只能臨時收集，難以準(zhǔn)確、迅速地為上級或其他相關(guān)管理部門提供可靠的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

綜上，生產(chǎn)單位迫切需要一套符合儀器加工制造及維修服務(wù)管理的軟件支撐平臺來統(tǒng)一數(shù)字化管理這些數(shù)據(jù)。并借助大數(shù)據(jù)管理和智能分析預(yù)測等技術(shù)將這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)有效指導(dǎo)材料計(jì)劃、生產(chǎn)組織及高效維修，實(shí)現(xiàn)精細(xì)規(guī)范和科學(xué)高效的生產(chǎn)管理。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 用戶需求分析

構(gòu)建一個可以監(jiān)控隨鉆儀器生產(chǎn)運(yùn)行全過程的信息管理模型。開發(fā)一套可以實(shí)際應(yīng)用于隨鉆儀器生產(chǎn)過程管理的信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠跟蹤和監(jiān)督隨鉆儀器生產(chǎn)運(yùn)行各項(xiàng)工作進(jìn)展，并可提供隨鉆儀器管理過程中相關(guān)的數(shù)據(jù)及報(bào)表的打印、統(tǒng)計(jì)分析等服務(wù)。

1.2 隨鉆儀器生產(chǎn)過程工作流程分析

工作流是一類能夠完全或者部分自動執(zhí)行的經(jīng)營過程，它根據(jù)一系列過程規(guī)則、文檔、信息或任務(wù)能夠在不同的執(zhí)行者之間進(jìn)行傳遞與執(zhí)行[2]。工作流屬于計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作（CSCW）的一部分。

根據(jù)隨鉆儀器制造管理實(shí)際情況，可以歸納整理出跨部門業(yè)務(wù)流程見圖1。

對隨鉆儀器生產(chǎn)過程業(yè)務(wù)流程歸納整理完成后，建立起各類管理在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下的工作流模型。整個平臺以數(shù)據(jù)庫為核心，以隨鉆儀器生產(chǎn)信息管理工作流為驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)功能與數(shù)據(jù)的高效流轉(zhuǎn)。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 總體功能設(shè)計(jì)

2.1.1 系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)

基于油田企業(yè)網(wǎng)，以B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理過程數(shù)據(jù)可視化，形成集查詢、分析、研究于一體的隨鉆儀器管理信息數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算及分析系統(tǒng)。

2.1.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

服務(wù)器端：Windows2003及以上，SQL Server2000及以上/Oracle9i及以上或者Linux服務(wù)器，Oracle9i及以上。

客戶端：Windows XP以上系統(tǒng)（IE瀏覽器6.0以上）。

2.1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包含庫存管理、計(jì)劃管理、焊接管理、質(zhì)檢管理、電子調(diào)試管理等10個模塊。各功能模塊在主控模塊的調(diào)動下運(yùn)行。

（1）用戶權(quán)限管理系統(tǒng)。對人員基本信息維護(hù)和管理，可以定義用戶、組織機(jī)構(gòu)、角色、用戶組、用戶權(quán)限等信息，并可以對用戶、角色、用戶組授權(quán)，以便對每一個用戶的權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（2）庫房管理模塊。包含元器件出—入庫管理、電路板出—入庫管理、機(jī)械部件出—入庫管理、整根儀器出—入庫管理、報(bào)廢管理等模塊以及庫存統(tǒng)計(jì)及預(yù)警功能開發(fā)。對于儀器生產(chǎn)過程中使用的物料管理，建立專用的儀器庫房管理模塊。系統(tǒng)具備自動統(tǒng)計(jì)功能，并具備強(qiáng)大的查詢功能，操作人員能實(shí)時、準(zhǔn)確地查詢庫存的各種數(shù)據(jù)，還具備安全庫存下限預(yù)警功能，及時對管理者做出預(yù)警，為科研生產(chǎn)材料計(jì)劃組織提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

（3）計(jì)劃管理模塊。用于發(fā)布儀器生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃和生產(chǎn)過程中所需材料計(jì)劃等信息。

圖1 隨鉆儀器生產(chǎn)過程業(yè)務(wù)流程

（4）電路板焊接管理模塊。對每個電路板的焊接實(shí)行跟蹤管理?？蓪?shí)時查詢每塊電路板的焊接進(jìn)度。每塊電路板唯一標(biāo)識，為后續(xù)質(zhì)檢過程追溯責(zé)任人提供數(shù)據(jù)支持。

（5）質(zhì)檢管理模塊。對焊接、調(diào)試和裝配3個小組的質(zhì)檢工作進(jìn)行集中管理，可以分功能單元、分版型，詳細(xì)記錄和查詢每個電路板或每個環(huán)節(jié)質(zhì)檢出的問題，對于存在問題可及時返回各小組相應(yīng)責(zé)任人進(jìn)行整改。同時，對質(zhì)檢出的問題可進(jìn)行匯總分析。

（6）電子調(diào)試管理模塊。可詳細(xì)記錄和查詢電阻率、伽馬、探管、中控以及地面等小組的每一塊電路板的維修調(diào)試情況。包括調(diào)試周期、故障原因及處理方式、負(fù)責(zé)人、交付時間和接收記錄等，便于跟蹤管理和故障分析。

（7）裝配管理模塊。可以及時、清晰地了解每一根儀器（發(fā)射骨架、發(fā)射連接環(huán)、接收骨架、接收連接環(huán)以及殼體）的裝配進(jìn)度及交接情況以及在歷次組裝中出現(xiàn)的各種問題匯總。

（8）維修跟蹤管理模塊?？杉皶r跟蹤每一串儀器的維修詳細(xì)記錄，歷次故障解決的方法等。

（9）儀器服務(wù)管理模塊。跟蹤每一根儀器在每一口井的服務(wù)情況。

（10）設(shè)備工具管理模塊。建立隨鉆儀器制造過程所需的設(shè)備工具的位置體系和分類體系，建立完備的檔案臺賬，可隨時查看在用設(shè)備工具的數(shù)量和使用記錄、維修情況及責(zé)任人等，提高設(shè)備工具的使用率，有效控制成本。

（11）知識管理模塊。對于技術(shù)文檔、操作規(guī)程以及相關(guān)質(zhì)量控制體系文件等文檔，建立小型知識庫系統(tǒng)，實(shí)行集中管理、分類存儲和按角色的訪問權(quán)限控制。

2.2 數(shù)據(jù)庫體系建立

（1）用戶數(shù)據(jù)表。在對現(xiàn)有石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)致研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合隨鉆儀器生產(chǎn)管理工作實(shí)際，分析現(xiàn)有信息管理相關(guān)記錄文檔結(jié)構(gòu)，劃分常量和變量，分析整理出隨鉆儀器生產(chǎn)過程管理的用戶數(shù)據(jù)表，同時形成標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)庫（編碼庫）。

（2）數(shù)據(jù)庫編碼規(guī)范。參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油鉆井工程信息代碼》的命名規(guī)則和隨鉆儀器技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語，確定了數(shù)據(jù)庫表和視圖以及字段的命名規(guī)則。所有表和字段名稱均采用其中文名稱的漢語拼音首字母縮寫作為代碼。如遇到重碼，在代碼后加一位數(shù)字1至9來區(qū)分。

數(shù)據(jù)庫表采用“子系統(tǒng)名稱_模塊域_數(shù)據(jù)表實(shí)體（功能）名稱”的方式命名，如探管交接數(shù)據(jù)表命名為asz_ts_tgjjd；數(shù)據(jù)庫視圖命名在“子系統(tǒng)名稱”后增加字母“v”用以和數(shù)據(jù)庫的物理表進(jìn)行區(qū)分，如“焊接板查詢”視圖命名為asz_v_hjbcx；字段命名使用專業(yè)術(shù)語和通用名稱，力求簡單，含義清楚，如：焊接—hj、維修—wx等。

（3）數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。隨鉆儀器管理信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)可劃分成用戶數(shù)據(jù)表、系統(tǒng)表、標(biāo)準(zhǔn)值表和視圖4類。其中用戶數(shù)據(jù)表存儲用戶錄入和修改的儀器生產(chǎn)情況數(shù)據(jù)；系統(tǒng)表是建立平臺時系統(tǒng)生成的，負(fù)責(zé)記錄系統(tǒng)信息和設(shè)置、用戶和角色信息以及工作流的過程數(shù)據(jù)等；標(biāo)準(zhǔn)值表為用戶提供一些通用的常規(guī)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值；視圖主要用來依據(jù)用戶數(shù)據(jù)表生成特定的數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

按照各個子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程需求和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的管理業(yè)務(wù)頁面，實(shí)現(xiàn)流程管理、數(shù)據(jù)錄入、查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成及打印等功能。見圖2。

圖2 隨鉆儀器信息管理模塊功能圖

針對大慶隨鉆儀器管理中各自的工作流程，包括設(shè)計(jì)輸入、過程控制、數(shù)據(jù)分析和評審4個節(jié)點(diǎn)。每一節(jié)點(diǎn)中建立隨鉆儀器管理信息錄入界面。

4 應(yīng)用情況

隨鉆儀器生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)于2015年10月在大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院隨鉆儀器生產(chǎn)和維修車間正式運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)管理需求，達(dá)到了開題預(yù)期效果。

5 結(jié)論

通過對大慶隨鉆儀器生產(chǎn)過程執(zhí)行管理流程進(jìn)行梳理，應(yīng)用制造執(zhí)行系統(tǒng)理念和工作流分析技術(shù)，創(chuàng)建了“隨鉆儀器生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)”并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用及完善。

該系統(tǒng)操作界面統(tǒng)一規(guī)范，提供智能錄入、智能查詢和預(yù)警等功能，有效提高了錄入信息準(zhǔn)確性和管理人員的工作效率。系統(tǒng)覆蓋了隨鉆儀器生產(chǎn)過程管理的所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)動態(tài)管理，為每一串儀器加工進(jìn)度的一體化監(jiān)控提供了管理手段。

[1] 李清.制造執(zhí)行系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2007：21-22.

[2] 辛鵬，榮浩.流程的永恒之道：工作流程及BMP技術(shù)的理論、規(guī)范、模式及最佳實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2014:122-123.