货车状态修物料管理及成本核算系统的架构设计

董晓

（国能铁路装备有限责任公司 北京市 100010）

1 状态修过程中物料管理存在问题

目前国能装备公司状态修单位涉及物料管理的主要有3套软件，通过ERP 系统实现库存、收入、支出及成本核算相关管理；WMS 系统针对进出库及物料在物资部门的位置管理；HCCBM 是货车状态修专业技术管理平台，实现货车检修计划落实、关键配件卸车、检修、装车、运用过程的写实及技术质量管理。货车物料和安全关键部件本身是业务从采购、存储、装车是相通的，但各系统并没有形成互联互通、共同管理，目前铁路货车检修物料核算管理主要面临如下问题：

（1）物料出物资部门后，在车间、班组及现场物料存放的位置、数量无有效管理手段，同时当前ERP 系统物料管理范围仅仅包含新品、修旧利费、报废车等财务核算范围，对是车辆检修重要保的证检修品、段制品等未纳入管理。

（2）物料准备和HCCBM 已经有的车辆配件信息未关联，车辆未入库前物料需求很难预测，无法提前进行物料准备。状态修扣车有随机性，而常用物料有数千种，采用传统的管理方式，待检修货车入库前来车的基本情况、配件装用情况、各车型必换配件需求及预检故障等对物料需求对物料准备工作人员均是盲区，调度无法知道当天安排检修计划的车是否有足够的物料保证；各个加修班组也无法精确知道后续的生产计划，因此不能提前检修急需的物料，很容易造成待料残车。

（3）在车辆检修过程中，生产物料准备尚未和状态修检修生产工艺标准有效结合，无法支撑物料保工艺需求。部分橡胶类物料的存储期限检修工艺有严格的卡控要求，超期不允许上车；工艺对钢板按尺下料保证三板焊接质量有明确标准；车门、门搭扣等需成套支出等，生产过程中有大量的物料准备和落实工艺要求之间有密切关联关系，但目前物料管理对检修工艺保证没有有效支撑手段。

（4）在车辆检修过程中，班组根据经验估算口头提报用料需求，频繁配送，及时性、准确性较差，影响高效的检修节拍。班组根据经验估算物料需求，没有准确结合HCCBM 检修日计划、HCCBM 数字化流水线检修故障进行有针对性的物料请领，材料科按班组用电话、对讲机、微信提报的计划，有的岗位自己推车来领料，经常出现重复领料、领错料，频繁配送也影响现场人身安全，材料科是以请定支，且可追溯性差。

（5）未与HCCBM 有效关联，无法实现配件支出到车号的跟踪，无法进一步实现单车成本核算。目前HCCBM 已经实现了关键配件的单件管理，并且部分检修单位已经将配件从下车到装车实现了基于条码、RFID 等技术的生产过程跟踪，但物料管理尚未和HCCBM 有效关联，还采用按月均摊等方法核算成本，不能实现有针对性的单车成本核算。

2 状态修物料管理及成本核算系统应用流程研究

现代的物料配送管理，更多是信息流驱动下的实物流。信息作为实物的一个属性，在现代制造业整个供应链管理中越来越重要。供应链管理的成功很大一部分是产品流和信息流科学组织的成功。所谓“有形的手”是物流，所谓“无形的手”是系统支持的信息流。不论是物料的主数据、包装规划、线路规划、运力等前期准备，还是物流实际运行中的运输跟踪、收发货、出入库的数据采集，甚至最后的料账核对、合同付款、质损索赔等，都是数据。需要将管理、信息、数据都规范化，再通过物流信息管理系统将整个运作标准化，才能全面充分地利用这些数据为物流服务。

库存管理法主要有三种：

（1）ABC 库存分类，该方法主要是找准库存管理的重点，通过对库存进行统计、分类、排序等操作来抓住重点，进而开展科学管理；

（2）CVA 库存分类，这类方法是找准库存管理的关键因素，通过对库存进行关键性分类进而实现管理，具有较高的目的性特征；

（3）JIT 库存分类，该方法就是按照需求确定供应量和生产量，也是一种可以实现零库存的管理方法，但这种方法的局限性较大，因此在选择时还要分析企业的实际情况。

根据上述原理，在共享ERP、WMS 物料信息侯，我们改变目前的物料管理及配送模式，将货车状态修物料分为必换件、常用料、零星料三类配送。

共享HCCBM 系统数据，生成精准的物料需求计划，提高物料配送效率。每辆检修车所需的必换件，在车辆入段后，由材料调度员根据HCCBM 系统每日的修车计划生成，再由材料科进行定时配送。常用料在生产现场的智能料盒中存放，低于最低存储量时，车间请料后，由材料科配送，配送到现场后放入智能料盒，由智能料盒自动完成物料的收入、支出。零星料不在生产现场做存储，检修需要时，临时申请领料、配送。常用料和零星料，根据系统的统计分析，可以相互转换。

物料配送时，在运输小车上加装定位标签，系统可实时定位小车位置、监控物料的运送轨迹；关键物料一物一码，实时跟踪关键配件在流水线的位置。

货车状态修生产现场的物料收入、支出与盘点，均由工作通过手持设备扫描物料实物上或料架上的条码，识别后进行数据采集。

单车成本核算时，通过共享状态修HCCBM 系统配件更换数量，以及其他物料消耗情况，进行成本的均摊，最终自动生成车辆检修的单车成本。通过统计分析和数据挖掘，进行物料需求的长期预测。

3 系统单车支出物料成本核算方法研究

单车成本核算是本系统的关键算法，从单车检修支出物料类型来看，具体包括以下四部分：高价值物料直接支出到车号、来自HCCBM 系统的支出到车的单件物料、结合车型和修程的规则均摊物料、无规则均摊物料。其中对于第一和第二部分物料，它们在录入信息系统时已经与单车车号关联，这两部分物料可以归为一类，名称定义为“直接关联到车物料”，成本核算时只需计算跟车号关联的物料成本即可；规则均摊物料是指只能支出到特定车种车型的物料，这类物料成本由同类型机辆均摊；无规则均摊物料是所有车型都能使用的物料，这类物料成本将无差别均摊到所有机辆。

规则均摊和无规则均摊物料属于批量支出物料，这两种物料成本算法遵循先入先出的规则。物料单价的确定以物料库存表中物料入库时间为依据，优先使用入库时间最早的物料单价来计算支出成本，当最早批次物料支出完后，再采用次早入库日期的物料，以此类推，入库时间最晚的物料最后支出。

按照上述算法依次统计直接关联到车物料成本、规则均摊物料成本和无规则均摊物料成本，最后汇总这三种成本即可得出单车支出物料成本。

4 系统总体架构设计

本项目总体架构（如图1 所示）分5 层：设备设施层、源数据层、数据层、应用服务层、业务层。

图1 ：系统总体架构

（1）设备设施层主要是硬件及平台支撑软件，包括应用服务器、操作系统、数据库软件、支持软件、平板电脑、手持机、PC 机、条码打印机、材料架、智能料盒、运输小车定位标签、配件定位标签、定位专用网络等，为状态修物料配送及成本管控提供设备支撑能力。其中，应用服务器、数据库服务器、操作系统、数据库软件、车间手持机、PC机全部利旧原HCCBM 系统相关硬件；现场用于定位的专用网络由本项目新建。涉及仓库、材料科，如果目前没有网络，则需另建。

（2）源数据包括基于ETL 的数据接口采集部分，是从本项目相关系统，包括：HCCBM 系统、ERP、智能料盒管理系统、小车定位系统等采集数据，为状态修物料配送及成本管理提供数据采集能力。

（3）数据层共享状态修数据中心的数据计算平台，采用Oracle 关系型数据库和Hadoop 数据中心共存模式，主要用于存储系统设置数据、应用系统业务数据，支持业务系统事务型应用；针对各种分析要求，设计多维数据模型，采用分层设计方案，层次结构清晰，保证数据分析和数据访问的稳定性和扩展性，实现一次抽取多次使用。

（4）基础应用服务层提供从HCCBM 系统共享的物料BOM、车辆技术档案、车统-22B 故障、检修日计划查询，从ERP 获取新品库存，提供必换件配送、常用料配送、零星料配送、智能料盒收支管理、运输小车定位管理、配件流水线定位、物料日清月结、班组预算、班组领料等模块功能，为状态修物料配送及成本管控系统提供数据管控能力。

（5）业务服务层提供物料知识库、物料全过程追踪、单车成本分析、综合成本分析、物料中长期预测、物料配送计划、物料配送流程的追踪、库存预警、重点物料管理，班组有权领料管理，单车成本数据分析，高价材料数据分析等功能，为状态修物料配送及成本管控系统提供数据开放能力。

5 系统网络架构设计

系统网络架构如图2 所示，本项目的定位网络分为室内定位和室外定位。

图2 ：系统网络架构

室外定位：在运输小车上安装定位终端，室外的定位由北斗定位系统实现运输小车的实时定位。北斗定位系统由北斗卫星、定位基站、定位服务器、4G专网基站构成。北斗卫星、定位基站负责对定位终端进行位置跟踪，4G 专网负责将位置信息传输给定位服务器，定位服务器将校准后的位置数据传输给状态修数据中心服务器。

室内定位：运输小车运行到室内后，由北斗定位系统切换为蓝牙定位系统。蓝牙定位系统由蓝牙定位基站负责实时跟踪定位终端的位置，蓝牙信标不停的对外广播自己的ID，终端获得附近信标的ID 后会从云端后台拉取ID 对应的位置信息，并估算与各信标之间的距离。并将位置信息传送到定位服务器，定位服务器校准位置数据后，将定位结果传输给状态修数据中心。

6 系统技术架构设计

本系统在技术实现层面，基于B/S 架构，采用四层体系框架，包含展现层、接口层、服务层和存储层，技术架构如图3 所示。

图3 ：系统技术架构

6.1 展现层

基于前端JS框架面向不同客户端提供统一的交互接入、业务系统风格及使用方式，采用JQuery、Miniui 和ECharts图表插件进行前台界面开发。

6.2 接口层

采用WebSocket、HTTP/HTTPS、TCP/IP 等多种网络传输协议完成多源异构数据块的快速、稳定传输，通过API 网关提供统一规范的封装接口信息，实现数据交互。

6.3 服务层

提供服务通信、服务管理、业务服务、基础服务组件等模块，基于Spring mvc+Spring 架构和Spring Security 权限控制技术实现低耦合、高内聚的基础服务组件服务和业务处理服务。

6.4 存储层

实现数据存储管理，基于Hibernate 技术实现与数据库的数据交换，利用Hibernate 提供的一二级缓存提供缓存服务，支持Oracle 等主流数据库。

7 结语

重载铁路货车状态修物料管理及成本核算系统的建设主要形成如下成果，一是充分利用物资收支数据统计分析，切实用好“单车消耗”数据模块，分车型、修程密切盯控必换件支出、精准支出、规则均摊支出、无规则均摊支出4 种方式的支出数据，准确把握消耗数据。二是充分发挥物料系统低储预警、质保期预警、呆滞料预警等功能作用，科学把握库存结构和数量，提高周转，压缩库存。三是利用二维码料签、数字标签等信息化手段的应用，不断推进物资管理信息化建设进程。通过对物料消耗异常数据的分析，制定相应措施，有效降低检修成本。取消领料单、收支存台账等纸质台账，预计年度节省纸质台账8.2 万张。