FabCost钣金材料定额及余料库存管理.docx

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FabCost钣金材料定额及余料库存管理

FabCost钣金材料定额及余料库存管理

2．1企业现状分析与系统构建

2．1．1企业现状分析

作者经过对某车辆厂钣金工艺生产部艮时间的调研，并与其部门人员详细的了解和沟通，对企业现状主要分析如下：

●采购按库存状况进行，无法实时的反应生产的需要；

●设计工艺部门没有给采购部门提供完善合理的采购BOM；

●钣金零件手工排样效率低下，不能达到对市场变化的快速响应；

●零件排样无法在短时间内进行多种排样方案的比较和优化，制约了材料利用率的提升，并导致成本增加；

●钣金零件设计部门与生产部门信息集成不够完善，造成工艺计划与车间实际制造不一致，弱化了企业对制造资源的管理与控制：

●余料在计划管理之外，造成企业制造过程管理存在较大的缺陷：

●余料利用的随意性和非计划性无法实现对制造成本的控制；

●余料存在直接浪费，并给制造车间的管理造成混乱；

●余料的随意利用也给制造质量带来隐患；

●ERP与PDM的集成中，制造材料BOM成为信息阻断的集成障碍和瓶颈；

企业现存问题可以归结为材料成本控制环节薄弱，导致材料成本难以降低，材料计划往往与实际制造的材料用量不一致，因此材料成本管理已经成为企业制造执行系统的瓶颁。

构建以钣金制造材料成本规划及其管理模型，为企业信息集成与管理的应用集成提供支持，为企业降低成本、提高利润提供保障，是企业当前的一项紧急任务。

2．1．2系统初步构建

基于对所存问题深入归纳和分析，作者制定出一套比较完整的解决方案，构建了钣金材料定额及余料库存管理系统（FabCost系统），如图2-1所示。

帮助企业加强材料成本控制环节，理顺钣金设计制造流程，去除流程中障碍点，在出现断层的节点架设联系桥梁，完善企业信息化建设，提高企业设计制造效率。

图2-1系统整体框架

系统以排样功能为中心，对于排样功能的实现，是通过集成国际先进钣金排样系统AutoNEST来实现的。

它能够最大程度利朋板材，使废料降到最少。

对于有精确的板材需求计划和切割计划的产品，AutoNEST是一个迅速高效的工具。

采用集成方式是直接对产品CAD图纸和产品工艺BOM进行制造工艺和材料分类处理，并自动形成排样任务，通过零件排样方案优化，生成需要的材料工艺卡片和材料需求清单，同时直接将排样方案以电子文档形式指导相应的生产活动。

得到排样结果之后，通过对排样结果的分析、分类以及类聚曹操作，提取排样结果中的板材信息，生成这一批生产任务的物料需求计划，对于钣金零什进行材料定额，并以BBOM（BuyingBillofMaterial，采购BOM）的形式传递给采购部门，指导采购计划。

所谓材料定额是根据企业的生产任务，结合生产习惯和任务的特点编制生产产品所需材料的计划，即车间加工产品需要原材料的种类和数量，原材料的使用科学合理是企业从事生产的关键。

在系统的构建中余料板材的利用和管理是难点，余辩本身是不规则的，以及其他一系列的特殊属性决定了余料利用和管理的复杂性，对于余料扳材的利用和管理在以后章节中有详细的描述。

加强对余料库存的管理，完整信息化建设，是促进企业发展，增加企业的利润的有效方法．

2．2系统整体框架

在对钣金材料定额及余料库存管理系统功能需求分析的基础上，将系统分解为子功能模块，完成系统功能。

并把FabCost系统置于企业信息化建设现状的环境下整体思考，考虑到信息获取与流向，数据库的支撑等因素，钣金材料定额及余料库存管理系统具体系统结构图如图2-2所示。

图2-2系统结构图

钣金材料定额及余料库存管理系统以企业信息化建设为基础，同时又是对企业信息的完善。

系统信息来源于PDM、ERP，同时将结果和输出BOM也导出到PDM、ERP，与其他系统进行数据信息共享。

数据库管理（DatabaseManagementSystem，DBMS）、数据、TCP／IP网络协议等是系统运行的必要条件，系统与信息层的交互是通过数据完成的，并且余料库存构建和最小化的功能也是以数据库为基础完成的。

钣金材料定额及余料库存管理系统属于功能层，是架接信息层与应用层的桥梁，是先进制造技术思想在企业中的具体应用，是钣金制造企业信息化建设的一个重要节点。

系统由零件筛选、自动排样、材料定额、库存构建、余料管理、生产制造等功能模块组成。

各功能模块分别完成不同的任务，同时又相辅相承、相互补充、不可分割，构成一个整体系统。

系统优化企业的工作流程，提亮企业工作效率；实现与PDM、ERP以基于数据库或文件方式的集成，使企业内部产品与工艺信息流成为控制企业内部物流的重要动脉。

2．3系统与其他信息系统的关系

根据项目实际状况和企业目标，首先必须给予钣金材科定额及余料库存管理系统（FabCost系统）在整个企业信息化构架中基本定位，如图2-3所示。

明确FabCost系统与其他系统的交互和数据流向，以及对车间DNC系统的作用。

图2-3系统在企业信息集成系统中的基本定位

钣金材料定额及余料库存管理系统将输出下料工艺排样卡片、材料定额明细及汇总以及排料的DXF文档。

排的DXF文件能够宜接被CAD，CAM系统读取，生成数控加工的程序。

通过对排样项目显示材料的利朋率，汇总对一个订单的材料成本以及余料的利用，可以生成需要的计算分析报告。

系统的余料图形文件将读入到PDM，或者在系统的余料库下规定目录存放。

当前订单的余料清单将直接传递给ERP，或备料车间和生产制造部，余料库信息将导入ERP的余料库。

钣金材料定额及余料库存管理系统是在已经建设的企业信息化项目ERP、PDM基础上构建的，数据的输入输出和BOM表的导入导出以ERP、PDM数据库作为平台利载体，同时FabCost系统也是对ERP、PDM的完善和补充。

系统完成部分数据的中间计算和整理过程。

主要集中在钣金的择样、工艺以及库存管理方面，消除了企业信息化建设在这些方面的盲点。

2．4系统功能模型

2．4．1IDEF方法概述

IDEF方法是当前国际上戍用很广泛的一种对复杂系统进行分析和设计的建模工具，它是ICIAM（IntergradedComputerAidedManufacturing）DefinitionMethod的缩写。

IDEF方法在许多应用问题中起了很好的作用。

它在降低开发费用，减少系统开发中的错误，促进交流的一致性及加强管理等方面产生了效益。

IDEF的基本概念是在20世纪70年代提出的结构化分析方法基础上发展起来的。

IDEF方法最初是应用于系统工程。

20世纪70年代，美国空军为了满足系统设计和分析领域的建模方法的需求，在ICAM工程中应用了名为IDEF的方法。

IDEFO方法是IDEF方法族的一部分。

IDEFO描述系统的功能活动及其联系，说明了系统做什么的问题，在ICAM中建立加工制造业的体系结构模型，其基本内容是SADT（SystemAnalysisandDesignTechnology）的活动模刑方法。

这是由Softtech公司发展起来的。

IDEF0方法是复杂系统的通用设计分析方法。

IDEF0的基本思想是结构化分析方法，它能同时表达系统的活动和数据以及它们之间的联系，所以IDEF0模氆能全面的描述系统。

对于新的系统，IDEF0能描述新系统的功能及需求，进而表达一个能符合需求及完成功能的实现。

对于已有的系统，IDEF0能分析应用系统的工作目的，完成的功能及记录实现的机制。

系统可以被认为是由物体和活动以及它们之间的联系组成。

所谓模型就是系统和一种书面描述。

对一个简单的系统而言，这种描述往往可以用某种数学公式表示。

但对于一个复杂系统来说。

就很难用单一的数学模型工具作为建模手段。

IDEF0方法采用图形语言和服从一定规则的自然语言并用的方式来描述系统。

一个模型由图形，文字说明、词汇表及相互的交叉引用表组成，其中图形是主要部分。

lDEF0模型是由一系列活动图形组成，活动图形即描述功能的图形。

图形中的基本元素包括盒子和与之相连的箭头。

盒子四周的箭头分别表示“输入”、“控制”、“输出”、“机制”，用名词表示，它们可以是抽象的数据。

也可以是具体的事物，如图2-4所示。

图2-4IDEF0基本元素

●“输入”是指盒子需要加工处理的盒子的外部信息。

输入可以是来自系统的外部信息，也可以是来自其他盒子的输出信息。

●“控制”说明了活动变换的条件环境或约束。

盒子进行信息的处理、加工是按照某种规则或约束条件进行的，这种规则或约束条件即为控制。

输入与控制表示为完成此次活动所需要的数据。

●“输出”表示盒子经加工处理后产生的信息，即盒子功能完成后，得到的信息。

该信息可以进入数据库中存储起来，也可以直接进入其他盒子或向系统外部输出，或存入中间数据文件。

●“机制”是该活动赖以进行的基础或支撑条件，指对信息进行加工、处理的软、硬件环境或平台，可以是机器、操作人员，或计算机操作系统、数据库、工具软件等。

2．4．2系统的IDEFO建模

系统通过对来自PDM的产品CAD图纸和产品工艺BOM进行制造工艺和材料分类处理，并根据分类和来自ERP的生产指令形成排样任务。

经过零件排样优化，生成需要的材料工艺管卡片材料需求清单。

同时直接将排样方案以电子文档形式导入PDM，用于指导相应的生产活动。

在材料计划过程中，将以最小化余料库存为目标强化车间余料的利埘与管理，节省制造的成本。

为了全面清晰的了解钣金材料定额及余料库存管理系统功能，采用IDEFO的建模方法，对钣金材料定额及余料库存管理系统（以下简称FabCost系统）进行建模。

系统结点树如图2-5所示。

图2-5FabCOST系统结点树

其中；

A11：

CAD图纸预处理

A12：

排样项目建立

A13：

零件分类处理及排样任务生成

A21：

板材排样优化

A22：

型材排样优化

A23：

成本综合评价

A31：

余料分类和快速筛选

A32：

当前余料库管理

A33：

余料变更信息输出

钣金材料定额及余料库存管理系统（FabCost系统）内外关系图A-0如图2-6所示，具体功能有：

图2-6FabCost系统内外关系图A-O

●由PDM导入相席的零什图纸，进行排样前VEC格式处理，在FabCost系统中按照产品进行零件的数据管理；

●由PDM导入零件的工艺BOM，作为材料分类的输入信息；

●由ERP导入原材料信息和余料库信息，对FabCost系统的材料库进行刷新处理，同时可以对原材料规格进行维护，以便满足排样需要；

●FabCost系统接收来自ERP的生产指令，包括更改信息单，用于对订单进行材料的定额计算；

●在FabCost系统中根据加工工艺、材质以及材料规格进行零件分类；

●根据生产指令和分类，建立排样的项目，并在交互状态下生成排样的任务；

●对板材进行材料的排样处理，包括矩形零件优化排样模块、异形零件优化排样模块；

●以余料最小化为目标优先进行余料的排样计算；

●对项目进行综合评价，选择成本最低和利用率最高的材料使用方案；

●输出材料定额工艺卡片、排样卡片以及定额汇总表，并将对应的文档输入给PDM；

●根据项目，将余料信息输出给ERP系统的库存管理子系统。

图2-7是钣金材斜定额及余料库存管理系统（FabCost系统）A0图，是对图2-6中FabCost系统A-0的功能分解。

图2-7FabCost系统功能描述A0

建立一个当前产品的目录。

这个目录下，进入的CAD图纸经过转换，成为VEC的格式，这些图形文件将用丁排样。

考虑到在一个生产订单下，需要对零件的各种排样进行评估，在这个模块中将针对这个订单建立若干的排样项目，由此区分不同排样方案，便于管理，如图2-8所示。

在项目建立中可以设置一定的人员权限，便于在后续处理中进行管理。

零件信息管理中的VEC格式图形文档可以在一个产品完成后输出到PDM对应的产品和零件节点上，以便今后的使用。

图2-8产品与排样项目示意

模块A1（信息预处理及零斜信息管理）如图2-9所示，由工艺BOM传递的信息和生产指令，可以对零件进行分类。

分类主要考虑的依据为加工工艺，包括采用剪板、等离子切割和激光切割等方法。

零件分类后，可以通过交且的方式在分类列表中选择零件，生成零什簇，然后由系统生成排样任务，并被AutoNEST排样软件调用。

模块A1的全部工作是为零件的排样与评价进行数据准备。

图2-9信息预处理及零件信息管理Al

零件图纸导入FabCost系统后，CAD系统所做完成的主要功能有：

利用AutoCAD等支持DXF／DWG图形数据交换格式的CAD系统完成单一或批量数据读入。

通过CAD清除功能，优化DXF／DWG文件，清除图形中重叠的线、多余的实体点、拟合实体。

对零件图形的轮廓处理主要是指，校验零件轮廓是否封闭（尺寸校验由人工校验）。

同时，允许为后续加工留有工艺余量，允许同一零件的不同轮廓，为后续加工留有不同的工艺余量。

在完成零件图形输入并转换毛坯数据后，可以指定每一零件轮廓预留的工艺余量。

如果不指定，则不留工艺余量。

在进行零件分类时，系统将PDM中的制造BOM数据导入（产品型号、产品名称，零件图号、零件名称、材质、件数等），建立PDM制造BOM表中的零件数据与DXF格式零件图形的映射关系。

排样优化模块A2以AutoNEST和CPManager两种排样软件为核心，AutoNEST在集成环境下承担矩形零件优化排样，异形零件优化排样。

CPManager负责型材下料优化排样。

其中异形零件优化择样又分为切割件排样和冲裁件排样，参见图2-10FabCost系统A2图。

图2-10FabCost系统A2图

系统可以根据要求，优先使有余料。

通过系统的筛选，选择可以进行排样的余料。

并使用余料进行排样，给出排样图及排样结果。

系统提供多种优化排样算法，人机互动生成利用率高的排样方案。

系统中的A3模块为余料管理，如图2-11所示。

余料的再利用是企业成本节约的重要措施，而余料最小是排样方案优化目标。

图2-11余料管理A3模块分解描述

该模块包含三个子模块，分别如下：

A31：

余料分类筛选及编码

A32：

当前余料库管理

A33：

余料变更信息汇总

理论上，余料的信息可以区分为以下几种；

●来自ERP余科库的已生成物料编码的余料，还没有被领用，但已列入使用计划；

●来自ERP余抖库的已生成物料编码的余料，还没有铍列入使用计划；

●来自ERP余料库的余料，尚未生成物科编码，已计划使用：

●来自ERP余料库的余料，尚未生成物料编码，没有被列入使用计划；

●来自当前订单的当前项目排样的余料，临时的余料，也可能成为余料；

●来自当前订单的其他项目排样的余料。

当ERP发出生产计划或订单时，钣金材料定额及余料库存管理系统将ERP的余料库存数据导入剑钣金材料定额及余料库存管理系统的余料库中，系统首先必须将余料进行可用性筛选。

由于生产过拌将滞后计划一定的时产周期，在余料库中必然存在一些余料没有进行物料编码（或入库标识），而一些余料虽然在数据库中存在，但对当前来说只是虚拟的数据。

钣金材料定额及余料库存管理系统必须选择那些可用的余料，进行当前的排样。

如果已计划的余料或已领用的余料，则必须检查所剩的数量。

由于在钣金材料定额及余料库存管理系统中需要对不同的排样进行评估，在系统中针对当前订单或产品建立排样的项目，以便区分不同的排样计算。

对于当前排样项目来说应当只能使用当前排样所生成的余料，所以在钣金材料定额及余料库存管理系统的余料库中有一部分的余料是虚拟的。

2．6小结

本章讨论了信息化建设的内涵及意义，并以某钣金企业的信息化建设为研究对象，对企业信息化建设的现状和存在问题进行了深入讨论。

在充分研究企业信息化盲点基础上，构建了面向钣金产品的全生命周期管理，以钣金排样为核心，以材料定额和余料库存两方面为主要研究内容的钣金材料定额及余料库存管理系统，并分析系统在企业信息化建设的地位，探讨了系统与企业现存的ERP、PDM系统的数据交互。

对系统要完成的功能进行剖析和定位，并使用IDEF0系统建模工具进行建模和细化。

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