基于PLM的车间工时管理信息系统
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摘 要
PLM(产品全生命周期管理)作为一种综合性技术，是企业实施信息化工程所必
须的基础性、关键性、共用性软件，它已经从原来的理论概念发展到渐趋成熟的
软件产品，并且必将成为企业未来发展的必由之路。目前 PLM 已经实现了对产品
生命周期的前端即产品设计过程以及虚拟产品的管理，但是对于产品生命周期后
端――复杂的制造过程以及生产过程中工时数据的管理还很缺乏。本文以上海建
设路桥机械设备有限公司机加工车间为对象来研究车间工时管理信息系统建模方
法，在该方法基础上建立车间工时管理业务模型，并实现 PLM 对工时数据的信息
化管理，在企业中得到成功应用。
本文的主要研究内容如下：
首先，对企业制造车间进行实地调研，并进行系统需求分析。通过对机加工
车间的实地调研，发现了手工工时管理导致定额工时可控性差、工票格式不规范、
工时统计困难、报表生成复杂、工时信息查询困难等问题。深入探讨了企业对车
间工时管理的各方面需求，提出了基于 PLM 的车间工时管理信息系统。
然后，以该厂机加工车间为对象，分析其业务需求，构建了车间工时管理信
息系统模型及面向制造过程的工时信息管理方法。并结合 WEB 技术、基于 EXCEL
的VBA 开发方法等，构建了基于 PLM 的车间工时管理信息系统框架，论述了该
系统的功能体系结构、网络拓扑结构、数据库结构，以及系统实现过程。
最终，车间工时管理信息系统成功应用于上海建设路桥机械设备有限公司下
属的 8个子车间以及公司各职能部门，运行效果良好，实现了制造本部、劳资科、
总经办、标准化定额组、统计室等多个部门的协同作业。实现了 PLM 系统向车间
制造端的延伸。
关键词：PLM 企业信息化 车间工时管理信息系统 网络协同作业
ABSTRACT
As a comprehensive technology, PLM (Product Lifecycle Management) is basic
software of the enterprise information projects .it has developed from the theory
concepts to software products, and will be necessary for the development of enterprises.
Currently, PLM has achieved the front part of product lifecycle management: the
product design and virtual product management, but complex manufacturing procedure
and management of manufacture time have not got enough consideration. In this paper,
a modeling method was studied at the back of a Shanghai Jianshe Luqiao machinery co.,
LTD, and with this method, a business model of manufacture hour management in
workshops is build and successfully implement information management of
manufacture time in workshops.
Main contents of this paper:
First, do on site analyze in workshop and system requirement analyze. The manual
management method have many problems, ex: poor control of manufacture time,
un-standard format of dispatch list, difficult to statistical the manufacture time, report
generation complex, hard to query manufacture time information, etc. Through the
depth discussion all aspects business management requirements, this paper proposed a
manufacture time management information system based on PLM.
Then, establish a manufacture time management information system model and a
manufacturing process oriented manufacture time management method based on
manufacture workshop. At the same time, in combination with WEB technology, VBA
development methodology based on EXCEL, a framework of a manufacture time
management information system based on PLM is designed. It also elaborates the
functions of the system architecture, network topology, database structure, and system
implementation process.
Eventually, the manufacture time management information system successfully
applied in 8 sub workshops of Shanghai Jianshe Luqiao Machinery Equipment Co., Ltd.
It’s running well and achieving collaboration of manufacturing headquarters, Labor and
Capital Department, General Manager's Office, standardization fixed group, Department
of Statistics and other departments. Extend the PLM system to manufacturing layer.
Key Words: PLM, Enterprise Informationization, Workshop
manufacture time MIS, Network cooperation
I
目 录
摘 要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ...................................................................................................................1
§1.1 研究背景及课题来源 ........................................................................................... 1
§1.1.1 研究背景 .................................................................................................1
§1.1.2 课题的来源 .............................................................................................2
§1.2 制造过程管理概述 ............................................................................................... 2
§1.2.1 制造过程管理相关概念 .........................................................................2
§1.2.2 制造过程管理研究现状 .........................................................................3
§1.3 PLM 技术概述 ......................................................................................................5
§1.3.1 PLM 技术基本原理 ................................................................................ 5
§1.3.2 PLM 研究现状 ........................................................................................ 6
§1.3.3 当前 PLM 系统存在的不足及发展趋势 .............................................. 8
§1.4 本文的主要工作及论文结构 ............................................................................. 10
§1.4.1 本文的主要工作 ...................................................................................10
§1.4.2 论文的组织结构 ...................................................................................11
第二章 车间工时管理业务模型及需求分析 ...............................................................13
§2.1 车间工时管理的现状及需求分析 .................................................................... 13
§2.1.1 车间工时管理现状 ...............................................................................13
§2.1.2 车间工时管理信息系统实现的主要目标 ...........................................14
§2.1.3 车间工时管理信息系统的具体需求 ...................................................14
§2.2 车间工时管理业务模型 ..................................................................................... 16
§2.2.1 系统的总体分析思想 ...........................................................................16
§2.2.2 车间工时管理业务流程模型 ...............................................................16
§2.2.3 基于 PLM 的车间工时管理信息系统与其它系统间信息流模型 .... 18
§2.3 车间工时管理信息系统的数据流程分析 ........................................................ 19
§2.4 数据库的实体－关系分析 ................................................................................ 23
§2.5 数据挖掘技术在系统中的应用分析 ................................................................ 23
第三章 基于 PLM 的车间工时管理信息系统设计 .................................................... 27
§3.1 系统设计思想 .................................................................................................... 27
§3.2 系统的集成框架及体系结构 ............................................................................ 28
II
§3.2.1 系统集成的框架 ...................................................................................28
§3.2.2 基于 PLM 的体系结构 ........................................................................ 30
§3.2.3 系统采用的网络体系结构 ...................................................................31
§3.3 基于 PLM 的系统总体功能结构 ...................................................................... 32
§3.4 基于 PLM 的车间工时管理信息系统功能模块设计 ...................................... 33
§3.5 数据库的设计 .................................................................................................... 35
§3.5.1 数据库设计的目标和方法 ...................................................................35
§3.5.2 E-R 图到关系模型的转换 .................................................................... 36
§3.5.3 逻辑数据模型的规范 ...........................................................................36
§3.5.4 建立数据库各表的模型 .......................................................................37
§3.5.5 数据库各表数据字典 ...........................................................................40
第四章 基于 PLM 的车间工时管理信息系统实现 .................................................... 45
§4.1 基于 EXCEL 的混合式数据访问模式和开发平台 ............................................45
§4.2 多条件自由组合查询 ........................................................................................ 46
§4.3 工时数据管理 .................................................................................................... 49
§4.3.1 可打印工时的控制 ...............................................................................49
§4.3.2 已完成工时的输入 ...............................................................................50
§4.4 与相关系统的集成 ............................................................................................ 51
§4.5 工票编号设计 .................................................................................................... 53
§4.6 统计报表的生成 ................................................................................................ 54
§4.7 数据挖掘技术在系统中的应用 ........................................................................ 56
§4.7.1 K-均值算法介绍 ................................................................................... 56
§4.7.2 K-均值算法框架 ................................................................................... 58
§4.7.3 基于 K-均值算法的数据挖掘在系统中的实现 ................................. 59
第五章 系统的主要功能及运行实例 ...........................................................................63
§5.1 系统管理 ............................................................................................................ 64
§5.2 工票打印 ............................................................................................................ 68
§5.2.1 工艺定额打印 .......................................................................................68
§5.2.2 特殊工票打印 .......................................................................................72
§5.3 数据管理 ............................................................................................................ 75
§5.4 统计分析 ............................................................................................................ 76
§5.4.1 工时统计 ...............................................................................................76
§5.4.2 报表生成 ...............................................................................................78
III
§5.5 综合查询 ............................................................................................................ 79
总结与展望 .....................................................................................................................81
参考文献 .........................................................................................................................83
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .............................................87
一、论文 ..................................................................................................................... 87
二、科研项目 ............................................................................................................. 87
致 谢 .............................................................................................................................89
第一章 绪 论
1
第一章 绪 论
21 世纪的制造业将面临更加激烈的市场竞争，面对激烈的竞争，各个企业越
来越注重企业的信息化建设，实现资源的优化配置。车间作为企业运营的执行层，
是企业信息化的基础，因此研究车间的制造过程管理具有重要意义。本章阐述了
制造过程管理和 PLM 技术的概念和研究现状，介绍了课题的研究背景和主要工作。
§1.1 研究背景及课题来源
§1.1.1 研究背景
随着先进制造技术的发展，制造业逐渐向自动化、信息化方向发展。现代制
造企业有六个竞争力要素：成本(Cost，
60 年代以前企业关注的热点)、质量(Quality，
70 年代的热点)、交货期(Time，80 年代的热点)、服务(Service，90 年代的热点)、
环保(Environment，90 年代末的热点)和知识创新能力(Knowledge Creative，21 世
纪的热点)[1]。在全球经济一体化进程推动下，市场竞争日趋白热化，中国制造企
业要想在全球市场占有一席之地，就必须进行信息化建设，对以上六个方面做出
改进，不断提高自动化水平，增加自身的竞争实力。
通过几十年的努力，信息化技术在我国制造业有了广泛的应用，信息化技术
在企业中的应用积累了一定的技术基础，但还处于很低的初级水平。与世界制造
强国相比，我国的信息化技术应用的重点仍停留在解决计算机技术用于单项系统
的工程应用上，没有与企业的业务流程、运营模式和管理变革有效结合，而且大
部分企业比较注重企业级信息化的建设，忽略车间级信息化的推进，信息化技术
效能远未发挥。由于长期缺少系统的研究、规划与设计，区域间存在大量的“信
息孤岛”[2]，区域内系统干涉严重，数字化的生产和业务流程缺少有效的管理和控
制手段，对生产制造过程及零件制造状态缺少相应的管理与监控。
PLM(Product Lifecycle Management)作为一种综合性技术，是企业实施信息化
建设所必须的基础性、关键性、共用性软件，它已经从原来的理论概念发展到渐
趋成熟的软件产品，并且必将成为企业未来发展的必由之路。目前 PLM 研究与应
用更多的关注于产品生命周期的前端即产品设计过程以及虚拟产品的管理，而对
产品生命周期后端――复杂的制造过程和产品生产过程的状态管理还缺少相应的
研究。制造企业对产品的复杂制造过程的管理尤其是车间级产品制造过程与状态
的管理有着迫切需求，而 PLM 系统包括信息化软件对制造过程的管理与监控还是
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摘要PLM(产品全生命周期管理)作为一种综合性技术，是企业实施信息化工程所必须的基础性、关键性、共用性软件，它已经从原来的理论概念发展到渐趋成熟的软件产品，并且必将成为企业未来发展的必由之路。目前PLM已经实现了对产品生命周期的前端即产品设计过程以及虚拟产品的管理，但是对于产品生命周期后端――复杂的制造过程以及生产过程中工时数据的管理还很缺乏。本文以上海建设路桥机械设备有限公司机加工车间为对象来研究车间工时管理信息系统建模方法，在该方法基础上建立车间工时管理业务模型，并实现PLM对工时数据的信息化管理，在企业中得到成功应用。本文的主要研究内容如下：首先，对企业制造车间进行实地调研，并进行系统需...
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