一、企業(yè)簡介
北京新立機械有限責任公司隸屬于中國航天科工集團第二研究院，企業(yè)建立于1957年，承擔著航天產(chǎn)品的電子設備、精密機械產(chǎn)品和地面設備的生產(chǎn)、總裝及聯(lián)調(diào)等任務。企業(yè)工藝種類齊全、加工設備精良、檢測手段完善，下設精密鑄造、表面處理、橡膠塑壓、熱處理、印制電路板、總裝總調(diào)、變壓器、鈑金加工、電子裝配、液壓產(chǎn)品、精密機加、微波器件加工等15個生產(chǎn)車間，形成了完善的技術、質(zhì)量、生產(chǎn)控制系統(tǒng)，是集工藝設計、研發(fā)制造、檢測為一體的機電復合型的國防尖端武器研制和批量生產(chǎn)骨干企業(yè)。
北京新立機械有限責任公司是國家大型二級企業(yè)、國家一級計量單位、國家檔案管理一級單位和中國500家最大機械工業(yè)企業(yè)之一。取得《裝備承制單位注冊證書》及《武器裝備科研生產(chǎn)許可證》，通過國軍標9001B質(zhì)量體系認證；一級保密資格單位認證；職業(yè)健康安全管理體系認證；獲得《中國實驗室國家認可委員會認可證書》。企業(yè)占地面積三萬一千余平方米，科研生產(chǎn)用建筑面積五萬一千余平方米，現(xiàn)有職工1600多人。
二、企業(yè)信息化應用總體現(xiàn)狀
北京新立機械有限責任公司積極開展信息化建設和推廣應用工作，將信息化應用在基礎建設、企業(yè)管理、工藝管理、先進制造、經(jīng)營管理、信息安全以及系統(tǒng)集成等方面，近年建設取得了進展。企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)深化應用，實現(xiàn)物料管理及院、廠、車間三級計劃管理，機加和電裝制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）實施和集成應用；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）與計算機輔助工藝設計（CAPP）系統(tǒng)的集成應用，實現(xiàn)了包括產(chǎn)品結構、工藝準備、工藝文件等產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全面管理以及與上游設計單位的協(xié)同工作；數(shù)控設備全部用數(shù)控程序傳輸（DNC）進行管理，基于模型定義（MBD）的三維工程圖生產(chǎn)模式初步應用，虛擬裝配、鑄造仿真、加工過程仿真等一系列工藝仿真應用得以加強；協(xié)同辦公系統(tǒng)整體架構更新，應用更加廣泛，決策支持系統(tǒng)一期建設完成，合同管理、檔案管理、財務管理、統(tǒng)計管理等一系列企業(yè)管理信息系統(tǒng)深入應用。通過信息化與工業(yè)化的融合，正逐步將北京新立機械有限責任公司打造成數(shù)字化、智能化的先進企業(yè)。
三、參評信息化項目詳細情況介紹
1.項目背景介紹
北京新立機械有限責任公司作為軍工企業(yè)，其生產(chǎn)以多品種、變批量、產(chǎn)研并重、混線生產(chǎn)的生產(chǎn)模式為主，主要問題表現(xiàn)在：
（1）技術與計劃銜接不暢，生產(chǎn)任務已開始，圖紙還未下發(fā)，導致缺料現(xiàn)象。（2）臨時任務、緊急任務多，生產(chǎn)計劃及執(zhí)行任務繁重，型號、工號的時間節(jié)點不透明，只能通過頻繁的調(diào)度會來組織生產(chǎn)，不能快速響應。（3）車間生產(chǎn)任務不均衡，由于料準備不及時、生產(chǎn)準備不及時、技術準備不及時，留給班組的時間過少，因此出現(xiàn)趕工的現(xiàn)象，對于臨時出現(xiàn)空閑的工人不能及時給予派工。（4）各生產(chǎn)線之間缺乏協(xié)調(diào)，由于對任務沒有總體的了解，無法有效地進行生產(chǎn)線能力平衡。（5）車間調(diào)度與二級庫信息不連通，庫存存在積壓和缺料的現(xiàn)象，齊套情況不能及時反饋給調(diào)度。存在串工號領料的問題，原來工號沒有開工但料已領，其他著急開工的工號會將原來的工號的料領用。（6）車間現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)控能力弱，對車間外協(xié)、資源占用情況、廢品、到料情況、缺料情況不能及時了解，影響車間整個生產(chǎn)的組織。（7）與已有ERP、CAPP等系統(tǒng)不能有效集成，數(shù)據(jù)和業(yè)務孤立。
因此，建立一套切實可行、高度集成的車間制造管理系統(tǒng)就成了勢在必行的一項工作。
2.項目目標與實施原則
結合電裝生產(chǎn)線多品種、變批量、產(chǎn)研并重、混線生產(chǎn)的生產(chǎn)模式特點，建立適應電裝專業(yè)化生產(chǎn)車間的MES系統(tǒng)；通過車間生產(chǎn)計劃、車間技術準備和生產(chǎn)準備，實現(xiàn)車間計劃、技術準備和生產(chǎn)準備任務的協(xié)調(diào)管理；通過基于車間動態(tài)擾動的計劃管理技術，提高資源利用率；通過生產(chǎn)現(xiàn)場可視化制造執(zhí)行過程監(jiān)控，實現(xiàn)物料等實物的車間現(xiàn)場周轉(zhuǎn)物流管理，以及生產(chǎn)突發(fā)事件、物料狀態(tài)、生產(chǎn)進度和質(zhì)量信息的及時反饋；通過數(shù)字標識技術，實現(xiàn)以作業(yè)節(jié)點為核心的進度、質(zhì)量等執(zhí)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集和結構化數(shù)據(jù)管理。生產(chǎn)線MES系統(tǒng)可對生產(chǎn)任務接收、技術/生產(chǎn)/工時準備、生產(chǎn)計劃監(jiān)控、型號狀態(tài)跟蹤等全過程進行狀態(tài)控制，實現(xiàn)車間生產(chǎn)的全過程管理，技術、工藝、調(diào)度和操作工人等人員的全面參與和全方位協(xié)同，提高生產(chǎn)精益控制能力。結合電裝MES系統(tǒng)的應用要求，實現(xiàn)電裝MES系統(tǒng)與CAPP、ERP、質(zhì)量管理等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息集成，達到車間生產(chǎn)的全過程管理與協(xié)同，提高車間生產(chǎn)精益管理能力�！ �
3.項目實施與應用情況詳細介紹
3.1 項目技術方案與功能介紹
電裝MES系統(tǒng)總體規(guī)劃框架由系統(tǒng)支持層、數(shù)據(jù)采集層、用戶交互層、生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)功能層等構成，如圖1所示。
圖1 MES總體規(guī)劃框架圖
系統(tǒng)支持層包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等基礎軟件和硬件，以支撐系統(tǒng)的運行；
數(shù)據(jù)采集層通過對計算機，條碼等數(shù)據(jù)采集手段，對現(xiàn)場的物料信息、進度信息等制造現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時采集，為系統(tǒng)的正常運行提供準確，實時的保障。實現(xiàn)對物料實物以及進度，質(zhì)量等制造現(xiàn)場相關數(shù)據(jù)的采集，達到對型號任務的生產(chǎn)過程中的進度、缺料、質(zhì)檢等數(shù)據(jù)動態(tài)了解的目的；
生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)功能層實現(xiàn)各種業(yè)務管理，包括車間計劃管理、物料管理、設備管理以及作業(yè)計劃的動態(tài)調(diào)度等，并通過車間綜合查詢和生產(chǎn)綜合分析，確保制造執(zhí)行過程高效順利的進行；公共基礎功能提供對基礎數(shù)據(jù)、用戶權限等的管理。
用戶界面層指相關人員通過人機交互頁面，實現(xiàn)信息有效可視。
在已有研究成果的基礎上，開展系統(tǒng)之間的集成技術研究，滿足電裝MES系統(tǒng)研究和工程化應用的需要，圍繞提高電裝MES系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成應用水平，實現(xiàn)以全方位管理和全員參與為核心有序、協(xié)調(diào)、可控的協(xié)同車間管理，提高車間快速響應能力和車間制造能力。
基于數(shù)字標識的計劃與物流的協(xié)同管理。圍繞多型號、多批次、變批量以及研制和批生產(chǎn)并重的生產(chǎn)特點，以生產(chǎn)計劃優(yōu)化調(diào)度為牽引，拉動物料進行并行化生產(chǎn)準備，實現(xiàn)計劃的快速協(xié)調(diào)，提高車間快速響應制造能力，縮短生產(chǎn)周期。主要包括多型號多批次生產(chǎn)計劃優(yōu)化排產(chǎn)、基于生產(chǎn)計劃的物料協(xié)同管理，以及物流流轉(zhuǎn)過程跟蹤與監(jiān)控等技術進行研究。
MES系統(tǒng)的核心業(yè)務流程如圖2所示，主要體現(xiàn)在以下四個過程：
圖2 MES系統(tǒng)應用業(yè)務流程
系統(tǒng)功能如下：
（1）生產(chǎn)計劃管理：車間調(diào)度根據(jù)廠生產(chǎn)調(diào)度處下發(fā)的生產(chǎn)任務制定車間生產(chǎn)計劃，根據(jù)車間生產(chǎn)計劃制定技術準備計劃和生產(chǎn)準備計劃；車間工藝組根據(jù)廠技術處下發(fā)的圖紙、工藝文件和工藝流程制定生產(chǎn)工序以及料表，根據(jù)上述信息生產(chǎn)調(diào)度進行車間生產(chǎn)準備，包括物資準備和生產(chǎn)資源準備。車間調(diào)度檢查車間二級庫房的物資齊套和生產(chǎn)資源情況，若缺料需要到物資處領取線料、輔材、元器件、標準件，到中央齊套庫領取精工件等。
（2）生產(chǎn)調(diào)度：生產(chǎn)線調(diào)度從工藝組獲得型號的工藝路線，二級庫房獲得齊套信息，進行生產(chǎn)作業(yè)計劃的編制，然后根據(jù)生產(chǎn)任務下發(fā)隨批單（三圖一表——電原理圖、接線圖、裝配圖和導線表等文件）給班組和操作工人進行生產(chǎn)。各級調(diào)度根據(jù)生產(chǎn)擾動、生產(chǎn)進度、物料齊套和型號質(zhì)量等生產(chǎn)現(xiàn)場信息進行動態(tài)調(diào)度，實現(xiàn)對資源、人員的動態(tài)調(diào)整。
（3）生產(chǎn)過程監(jiān)控：主要對生產(chǎn)線的型號批次進度、物料齊套、外協(xié)件和產(chǎn)品質(zhì)量等信息進行監(jiān)控。對型號批次進度的監(jiān)控信息可以及時向調(diào)度反饋保證生產(chǎn)任務及時完成；對于產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題是由于技術問題造成的，需要將此監(jiān)控信息反饋給工藝組進行工藝變更。上述監(jiān)控信息都需要反饋給調(diào)度進行生產(chǎn)的組織安排，以保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性、平穩(wěn)性。
（4）數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集涉及多項業(yè)務，如生產(chǎn)、技術、庫房、質(zhì)量等，包括領料、生產(chǎn)等多個環(huán)節(jié)，采集點和采集對象多樣。實現(xiàn)對物料等實物的流轉(zhuǎn)過程中相關數(shù)據(jù)的及時采集；基于工藝流程對型號任務的生產(chǎn)過程中的進度、缺料、質(zhì)檢等數(shù)據(jù)進行采集；對調(diào)試故障信息的準確采集，其中包括故障原因和處理方法的采集；基于工號、圖號、批次的生產(chǎn)過程中缺料信息的及時采集。通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析，反饋給技術、調(diào)度、質(zhì)量和操作等業(yè)務人員，保證生產(chǎn)任務的高效完成。
3.2 系統(tǒng)實施步驟介紹
第一階段：項目啟動階段。主要工作是召開動員大會，成立項目組織，明確每個項目組織要做的工作及各自承擔的責任，明確工作程序。
第二階段：需求分析階段。這個過程主要對相關業(yè)務部門進行業(yè)務調(diào)查，運用過程分析方法，了解實際業(yè)務部門流程，對現(xiàn)有流程進行分析，并針對進行規(guī)劃，調(diào)整，設計，提出適合實際的系統(tǒng)解決方案,此文件是指導后續(xù)進行軟件開發(fā)的依據(jù)。
第三個階段：通用平臺建立和運行階段。在企業(yè)已有信息平臺基礎上建立系統(tǒng)配置環(huán)境；配置系統(tǒng)運行所須的基礎數(shù)據(jù)；對用戶進行初步培訓；讓企業(yè)相關人員試用通用平臺，了解解決方案，幫助企業(yè)更好地發(fā)現(xiàn)并提取詳細業(yè)務需求，同時優(yōu)化企業(yè)相關業(yè)務流程。系統(tǒng)采用客戶機/服務器管理模式（C/S版），系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)存儲在服務器上�？蛻粲嬎銠C通過內(nèi)部網(wǎng)絡與服務器之間完成數(shù)據(jù)的輸入、輸出和處理工作。硬件要求：服務器、客戶機、內(nèi)部網(wǎng)絡、軟件、針式打印機、數(shù)據(jù)備份。人員要求：根據(jù)系統(tǒng)的使用特點，系統(tǒng)需要項目團隊由相關人員組成。組織領導、技術管理員、主管調(diào)度、物料齊套員、系統(tǒng)管理員等角色人員組成。
第四階段用戶文檔的建立。編制使用手冊和技術手冊，這些文檔需要在實施過程中不斷補充完善，項目驗收時一并交付用戶。
第五階段實際解決方案設計。企業(yè)對自身需求有了明確認識后進行實際解決方案設計，提出需求進行確認，固化需求，并結合業(yè)務管理概念和具體軟件功能，逐項分析，提出解決方案，此階段可進行業(yè)務流程優(yōu)化并改進解決方案。解決方案設計完成后，按照解決方案中的具體要求在通用平臺上進行系統(tǒng)符合性開發(fā)，需按照軟件工程要求進行系統(tǒng)集成測試、完善必要的程序文檔。對解決方案中規(guī)劃要轉(zhuǎn)換、要優(yōu)化的流程及方法進行業(yè)務流程再造，修改并完善原來的制度、職責和流程。
第六階段系統(tǒng)集成測試實施階段。在階段計劃指導下，在企業(yè)環(huán)境進行系統(tǒng)安裝、參數(shù)配置，對企業(yè)相關人員進行用戶系統(tǒng)培訓，參照相關文檔，進行系統(tǒng)功能測試。
第七階段：試運行。在集成測試保證系統(tǒng)正常運行后，相關人員對系統(tǒng)進行試用，業(yè)務部門為主，項目組協(xié)助。經(jīng)過一段時間試運行，如果部分業(yè)務沒有滿足企業(yè)實際情況或進行了業(yè)務流程改進，則需進行系統(tǒng)維護循環(huán)，進行業(yè)務需求再實現(xiàn)。如果事實驗證系統(tǒng)是安全可行了并且符合企業(yè)實際業(yè)務需求，可以正式投入運行。試運行階段對用戶要進行全面培訓，各相關部門按照自己的業(yè)務，完成系統(tǒng)所需要的參數(shù)及基礎數(shù)據(jù)的初始化工作。項目領導小組應及時下發(fā)相關規(guī)則和指令，保證系統(tǒng)實施成功。
第八階段：正式上線運行。正式上線運行就是完全擺脫原來手工的管理模式正式進行計算機管理，這個階段可以完全的擺脫原有方式。業(yè)務部門可獨立操作系統(tǒng)，運行中做好有關記錄，并及時發(fā)現(xiàn)問題，項目組進行系統(tǒng)監(jiān)控與優(yōu)化，進行系統(tǒng)維護和提高，最后進行系統(tǒng)審核，確認項目實施工作完成。由使用部門制定系統(tǒng)業(yè)務流程，規(guī)范管理行為，落實管理責任，提高工作效率，并制定相關的管理制度，保證系統(tǒng)正常運行。
圖3 MES系統(tǒng)實施步驟
3.3 集成應用情況
電裝車間MES系統(tǒng)通過與ERP、CAPP系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)了生產(chǎn)訂單和工序信息、物料信息的獲取，可以為車間的生產(chǎn)計劃排產(chǎn)提供最大的便利，節(jié)省人為操作。電裝MES目前已經(jīng)進入運行階段，先后已經(jīng)有 33個工號進入系統(tǒng)，其中涉及的生產(chǎn)訂單12299條，工序62135條，物料12958條。
工位現(xiàn)場工藝文件展示系統(tǒng)已經(jīng)完成實施和部署，電裝車間現(xiàn)場配置了12臺公用立式觸摸顯示屏，用于工人自行查詢生產(chǎn)信息以及通過條形碼進行報開工與完工操作。同時，在每個工人工位配置了30臺可移動觸摸屏（如下圖所示），工人可以方便地查看任務、查看并標記與自己責任任務相關的工藝文件。目前MES內(nèi)實現(xiàn)工藝文件集成4705份，為生產(chǎn)現(xiàn)場實現(xiàn)無紙化奠定了基礎。
3.4 MES實施難點和經(jīng)驗總結
在系統(tǒng)實施期間，結合用戶實際需求解決了一些個性化和易用性等工作。比如產(chǎn)品臺帳維護和流程卡的管理，比如提到的臺帳管理，動態(tài)數(shù)據(jù)查看管理，料表齊套等實際狀況，在與具體使用系統(tǒng)的操作者詳細交流后，結合情況分析后對系統(tǒng)進行了優(yōu)化，使客戶使用更加方便。
在實施過程中，會存在一些難點問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1) 系統(tǒng)集成問題。系統(tǒng)必須和其他信息系統(tǒng)集成才會發(fā)揮其管理的作用。這些系統(tǒng)的穩(wěn)定性及所提供數(shù)據(jù)的準確性和完整性至關重要。
(2) 系統(tǒng)之間的相關數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，格式一致性等工作需要進一步重視。應用系統(tǒng)涉及的相關數(shù)據(jù)多而且相互關聯(lián)，一處數(shù)據(jù)沒有準備到位，會影響其他人員的工作效率。因此，在系統(tǒng)的實施初期，要充分認識到基礎信息初始化的重要性與復雜性，通過集中組織人力物力，全面做好相關的初始化工作。如果初始化工作不能一次性完成，會因為時間的延長而磨滅了工作人員的動力與耐心，導致基礎數(shù)據(jù)的不完整，結果影響到相關功能的使用。
(3) 用戶面對系統(tǒng)的抵觸情緒。用戶長期養(yǎng)成的工作習慣難以改變，用戶習慣于用一個軟件或手工管理，就很難運用其他新的軟件或版本來代替。用戶在工作中多年養(yǎng)成的習慣要在一時之間改變。在系統(tǒng)實施時，根據(jù)信息流的相互關系，規(guī)劃好各主要功能模塊的實施次序，并做好過渡期間系統(tǒng)的應急方案。實施在功能上要從簡到繁，逐步推進實施進程�？梢詮囊恍┗A的東西入手，逐步完善基礎數(shù)據(jù)，同時也讓用戶慢慢習慣新的應用系統(tǒng)。這樣的過程，企業(yè)可以根據(jù)自身人員素質(zhì)的情況，對新系統(tǒng)適應的情況等，調(diào)節(jié)進度。但對于應用系統(tǒng)，快不能少于三個月，慢不能長于一年。無論快與慢，必須等到一個新的功能被實際應用，并發(fā)揮作用以后，再推進新的功能。
4.效益分析
集成的MES系統(tǒng)在電裝車間生產(chǎn)計劃制定、任務派工、及進報工、物料齊套、生產(chǎn)現(xiàn)場工藝無紙化等環(huán)節(jié)得到應用，在項目實施后，車間計劃管理水平得到較好的提高。
以某型號最近批次的16個工號產(chǎn)品為例，以前平均每個工號要打印3份工藝文件，每份40頁，因此需要打印近2000頁工藝文件并逐份發(fā)放到工人工位。而集成的MES及現(xiàn)場工藝展示系統(tǒng)，使操作工人在工位就可直接看到與工位相關的工藝文件，節(jié)省了文件發(fā)放及查找的時間成本及耗材成本。
MES系統(tǒng)實施后，由于采用工人自動刷卡（出入證）及掃描《生產(chǎn)過程跟蹤卡》進行自動報開工與完工，節(jié)省了車間調(diào)度現(xiàn)場巡察記錄時間，同時生產(chǎn)進度信息可在會議室投影展示，節(jié)省了領導、調(diào)度、生產(chǎn)線工人之間的溝通時間。以前調(diào)度人員下現(xiàn)場及溝通時間要占到日工作時間的80%，即6個小時，而系統(tǒng)實施后，這一時間縮短到每天1-2小時!
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