隨著市場競爭的日趨激烈，客戶需求日益個性化和多樣化。在多品種、小批量的客戶訂單驅動生產模式下，為同時滿足多個汽車主機廠不同車型的需求，大多汽車零部件制造企業裝配車間具有裝配生產線數量大，生產任務種類多，人員、工位和設備調整頻繁等特點。然而，目前汽車零部件制造企業裝配車間人力資源管理大多仍處于手工管理階段，主要依靠車間底層管理人員憑經驗對人力資源進行自主配置。由于缺乏科學、合理和可行的分析、測評方法和先進的管理手段，一方面管理人員對各生產任務及工位對人員技能的不同需求不清楚，另一方面對車間員工不能從其知識、技能等方面進行全面整體的把握，使得在車間多生產任務人力資源配置中常出現操作工人與工位不匹配的情況，在較大程度上影響了企業生產效率和產品質量。為了應對日益激烈的市場競爭并謀求可持續發展，汽車零部件制造企業裝配車間當前迫切需要一套車間人力資源優化配置支持系統，以實現整個裝配車間人力資源管理的全局優化性、配置實時性和匹配合理性。
目前企業人力資源配置的研究主要集中在企業人力資源總體需求和評估，以及中、上層管理人員的優化甄選上。隨著經濟發展和管理水平的提高，國內外著名廠商紛紛推出人力資源管理系統方面的產品，其中較知名的有國外的SAP、Peoplesofi、Oracle，以及國內的金蝶、金益康、朗新、用友等。人力資源管理信息系統HRMIS(Human Resources Management Information System)的建立，是提高人力資源管理工作科學化和現代化的重要手段。
現今企業設計開發的人力資源管理系統主要功能是人事信息管理、考勤管理、職業規劃及接任計劃、培訓管理、休假管理、考核評估管理、薪資福利計算和管理、網上招聘管理和圖表功能等。但在裝配車間多生產線和多生產任務模式下人力資源如何實現各生產工位操作工人的動態匹配，以及如何實現各生產任務和生產人員的優化配置等方面還有待深入研究。
針對上述情況，本文結合制造執行系統(MES)平臺和先進管理思想，構建并研究了一種能夠支持車間生產工位和操作工人動態匹配、生產任務和生產人員優化配置的汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統，并在蕪湖某汽車零部件制造企業裝配車間進行實施和應用，取得了較好的應用效果。
1 系統體系結構
汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統的體系結構分為用戶層、功能層和支撐層，如圖1所示。
圖1 車間人力資源配置支持支持系統體系結構
(1)用戶層，主要包括車間管理人員、車間員工、調度計劃員等。這些用戶分散在生產過程的各個環節，受到地理位置和網絡接入等各種條件的限制，所以需要采用多種接入方式來訪問系統，完成，相關業務操作，實現相互問的信息交互和業務協作。由此可見，本系統能實現企業裝配車間人力資源管理所涉及的各環節人員的全員集成。
(2)功能層，由車間人力資源優化配置業務邏輯處理功能模塊、計劃層信息集成模塊及生產進度管理信息集成模塊組成。車間人力資源優化配置業務邏輯處理功能模塊實現汽車零部件制造企業裝配車間人力資源信息收集、存儲、檢索、加工、分析、優化配置、輸出、查詢等功能，與MES系統生產計劃管理系統集成接口主要是實現與MES生產計劃管理系統的生產計劃任務信息的集成，與MES系統生產進度管理信息集成接口是實現與生產進度管理系統中的生產員工生產情況信息集成。由此可見，本系統能實現企業裝配車間人力資源管理所涉及的各環節信息集成。
(3)支撐層，是系統結構體系的基礎，包括網絡和數據庫。為整個管理系統運行提供數據管理和數據支持。
2 系統功能結構
系統按照模塊化設計要求完成系統的功能設計，以車用空調裝配車間為例，其人力資源優化配置支持系統主要由如圖2所示的幾個模塊構成。
圖2 系統功能結構
汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統根據系統集成接口實時接收各時段的各個生產任務信息，確定各生產任務的裝配線和工序工位和生產員工；車問員工實時技能管理模塊自動將分配生產任務的生產員工組成車間員工實時技能矩陣，并根據生產動態信息對員工技能進行實時更新；工位實時技能需求管理模塊則構建出車間各裝配線的工位實時需求矩陣；車間人力資源配置管理模塊對車問員工實時技能矩陣和工位實時需求矩陣進行運算，構建出車間人力資源配置矩陣模型，并優化運算；車間生產約束條件管理模塊對車間人力資源配置矩陣模型優化運算進行約束，使各生產任務人力資源配置方案更符合車間生產實際需求。
另外，由于裝配車間人力資源優化配置支持系統是車間MES的重要組成部分之一，其系統管理和基礎數據管理模塊既可以單獨運行，也可以是MES總系統的系統管理和基礎數據管理模塊的一部分，并與MES其它功能分系統共用。
3 系統運行流程
鑒于汽車零部件制造企業裝配車間人力資源配置的現狀和需求，本文建立了裝配車間人力資源優化配置運行流程，如圖3所示。
圖3 汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置運行流程
裝配車間人力資源優化配置支持系統的運行流程主要包括優化運算、動態配置及實時更新三部分。
(1)裝配車間人力資源配置模型優化運算
汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統通過與車間生產任務管理系統的集成接口實時接收各時段裝配車間各生產任務制定信息；系統根據各生產任務的實時信息，確定各生產任務的裝配線、工序工位和生產員工。在系統中將分配生產任務的各裝配線全部生產工位組成車間工位實時技能需求矩陣，同時將分配生產任務的所有生產員工組成車間員工實時技能矩陣；然后將車間工位實時技能需求矩陣和車間員工實時技能矩陣進行運算，構建車間人力資源配置矩陣模型；車間人力資源配置矩陣模型在系統中優化運算后，輸出各生產任務中各工序工位與生產員工的具體優化匹配。
(2)各生產任務人力資源動態配置
根據車間人力資源配置矩陣模型的優化運算結果，車間管理人員(班組長)可根據實際生產需求對裝配車間人力資源優化配置支持系統中的各生產任務的人力資源配置予以適當調整，優化匹配各生產工位的操作工人。系統完成各個生產任務的人力資源配置后，通過瀏覽器、MES終端、手機等方式發送給相關工作人員，完成各生產任務的人力資源動態配置。
(3)實時更新
通過與生產進度管理系統集成接口，裝配車間人力資源優化配置支持系統可以實時收集到各個生產任務執行的相關信息，實現對員工技能矩陣和各生產任務的工位技能需求的實時更新，動態掌控車間生產員工技能狀況，指導后續時段的各生產任務人力資源配置。
由以上系統運行流程可知，本系統是一個螺旋式實時循環更新的人力資源優化優化配置管理系統(圖4)，有效實現了多時段、多裝配線和多生產任務模式下人力資源的實時配置、各生產工位操作工人的優化匹配、車間人力資源的動態掌控以及科學合理的組織生產。
圖4 螺旋式實時循環示意圖
4 基于UML的系統設計
4.1 UML概述
統一建模語言(Unified Modeling Language，UML堤世界范圍內IT工業界的軟件開發標準建模語言，是用來對軟件密集系統進行描述、構造、可視化和文檔編制的一種語言。
統一建模語言(UML)主要由三個要素組成：UML的基本構造塊，支配這些構造塊如何放在_起的規則和一些運用于整個UML的公共機制。從程序語言的角度看，正如C語言是由變量，常量，函數和基本語句組成一樣，UML也有自己的組成元素—UML的基本構造塊。UML的基本構造塊又主要包含了三種構造塊：事物、關系、圖。
從作為一種CASE工具看，UML主要從以下幾種視角觀察系統。他們包括：最終用戶，分析人員，開發人員，系統集成人員，測試人員，技術資料作者和項目管理者。因此，UML采用了設計視圖、實現視圖、進程視圖、實施視圖以及用例視圖五個互相關聯的視圖來描述—個軟件系統的體系結構。每一個視圖是在一個特定的方面對系統的組織和結構進行投影。實現UML語言的設計平臺Rational Rose軟件正是從這五個視圖出發，基于UML基本構造塊元素對系統設計模型進行分析和描述。
4.2 基于UML的多裝配線車間人力資源優化配置支持系統設計模型
在對多裝配線車間人力資源優化配置支持系統進行了研究的基礎上，采用UML建模語言對車間員工技能矩陣管理、工位實時技能需求矩陣管理、車間人力資源配置矩陣管理等系統功能模塊進行了系統沒計。因篇幅限制，本節只以車間員工技能矩陣管理功能模塊中車間員工實時技能更新管理子功能模塊作為示例，給出其用例圖、活動圖、數據結構類圖系統設計模型。
(1)車間員工實時技能更新管理用例建模
在UML建模過程中，用例建模的最主要功能就是用來表達系統的功能性需求或行為。用例建模可分為用例圖和用例描述。用例圖由參與者、用例、系統邊界、箭頭組成，用畫圖的方法來完成。用例描述用來詳細描述用例圖中每個用例，用文本文檔來完成。根據前文中系統需求分析內容，車間員工實時技能更新管理用例建模如圖5所示。
圖5 車間員工實時技能更新管理用例圖
對于用例描述，在這里只列了車間員工技能審核這個用例的描述，如表1所示。
表1 車間員工技能審核表
(2)車間員工實時技能更新管理活動圖
活動圖：主要用于描述業務處理過程和類的操作，類似傳統系統設計中流程圖，是對業務處理工作流建模。根據前文中系統需求分析內容，車間員工實時技能更新管理系統處理流程如圖6所示。
圖6 車間員工實時技能更新管理系統處理流程活動圖
(3)車間員工實時技能更新管理數據結構類圖
UML對象模型在本質上是一個擴展的實體一關系(ER)模型，與傳統面實體關系(ER)模型相比，它主要采用了面向對象(OO)模型使數據庫設計和編程使用相同的模型工作。根據前文中系統需求分析內容，車間員工實時技能更新管理數據結構設計模型如圖7所示。
圖7 車間員工實時技能更新管理數據結構類圖
5 應用案例
某汽車零部件制造企業是一家快速成長的中外合資公司。隨著汽車行業的競爭越來越激烈，汽車主機廠對零部件配套商提出了更高的精細化要求。為了改善其裝配車間制造過程生產狀況，提高車間生產效率和生產組織管理能力，更進一步提升企業的綜合競爭力，企業實施了一套制造過程信息化系統——裝配車間制造執行系統(MES)。該系統的實施和應用，有效提升了企業的生產管理水平和生產制造能力。目前，汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統(圖8)是裝配車間制造執行系統(MES)中關鍵模塊之一，已成為該公司裝配車間人力資源管理的有效支撐工具。
圖8 汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統應用實例
(1)裝配車間人力資源優化配置運算。裝配車間人力資源優化配置支持系統通過與MES系統的任務管理系統集成接口接收生產任務消息后(如圖8中的生產任務制定)，確定裝配車間接受生產任務各生產工位和生產人員信息(如圖8中的員工實時技能矩陣和車間工位實時技能需求矩陣)，系統構建出車間人力資源優化配置模型。進行模型的優化運算(見圖8的人力資源優化模型運算)，運算出工位和員工具體優化匹配方案。
(2)人力資源配置輸出。車間管理人員根據各生產任務的需求和各個生產員工的實際情況對裝配車間人力資源優化配置支持系統中的車間生產員工配置進行適當調整，使生產人員的優化配置更符合生產任務的要求。經過管理修正后的裝配車間人力資源優化配置，系統將生產任務具體的生產人員配置情況通過手機短信、IE瀏覽器和MES終端等方式傳遞給各個相關人員(如圖8中的管理修正和人力資源配置輸出)。
(3)實時車間員工技能和生產工位技能需求更新。通過與生產進度管理系統集成接口，企業裝配車間人力資源優化配置支持系統將實時收集生產任務執行過程中的實時信息，在車間員工實時技能數據庫和車間工位實時技能需求矩陣的支持下，實現對員工技能矩陣和生產任務的工位技能需求的實時更新，動態掌控車間生產員工技能狀況，指導下個時段的各生產任務人員配置。
同時系統可以實現車間人力資源的查詢、統計和分析，并能實時對車間人力資源進行監控(如圖8中的車間人力資源配置查詢和裝配現場監控)該企業在汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統的有效支持下，能夠及時、準確和全面地掌握企業裝配車間人力資源相關信息，實現了車間多生產任務人力資源動態配置和各生產工位操作工人的優化匹配，提高了生產效率，降低了生產成本，提升了產品質量，提高了企業生產組織能力和生產管理水平，為裝配車間生產及時、準確完成生產任務提供有力支持。
6 結語
針對汽車零部件制造企業裝配車間多生產線和多生產任務模式下人力資源優化配置和動態管理困難，在較大程度上影響了企業生產效率和產品質量的問題，構建了一種能夠支持車間生產工位和操作工人動態匹配、生產任務和生產人員優化配置的汽車零部件制造企業裝配車間人力資源優化配置支持系統，建立了系統的體系結構、功能結構和運行流程，并研究了基于UML的系統設計關鍵技術。通過MES系統平臺的支持，實現了汽車零部件制造企業裝配車間多生產任務模式下人力資源的全局優化性、配置實時性和匹配合理性。該系統在蕪湖某汽車零部件制造企業裝配車間進行了應用實踐，并取得了良好的應用效果，有效提升了裝配車間生產能力和組織管理水平。
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