一、企業(yè)簡介

    西安西電高壓開關(guān)操動機構(gòu)有限責任公司是中國西電電氣股份有限公司下屬一級子公司，是輸變電高壓開關(guān)“操動機構(gòu)”的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，通過了國家級的高新技術(shù)企業(yè)認證，享受高新技術(shù)企業(yè)減免稅政策。公司具有國內(nèi)一流的機械加工水平，擁有日本進口的臥式加工中心、復(fù)合加工中心、車削中心；以及美國進口的數(shù)控車床，還有立式加工中心、數(shù)控磨床等。安裝于恒溫恒濕條件下的三坐標測量儀可實現(xiàn)對復(fù)雜零件的精密測量。公司具備年生產(chǎn)各類機構(gòu)25000臺以上的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)值超過3億元人民幣。產(chǎn)品隨本體遍布國內(nèi)30多個省、市、自治區(qū)，并覆蓋泰國、馬來西亞、新加坡、香港等國家和地區(qū)。為保持領(lǐng)先優(yōu)勢,保證產(chǎn)品質(zhì)量，全面規(guī)范生產(chǎn)過程。公司以研究開發(fā)為依托，產(chǎn)品具有：小型化、智能化、功率大、消耗低、免維修和高可靠性的特點，順利通過了中國質(zhì)量認證中心的ISO9001：2008質(zhì)量體系認證，產(chǎn)品性能達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進技術(shù)水平。

二、企業(yè)信息化應(yīng)用總體現(xiàn)狀

    目前，公司使用OA系統(tǒng)6年，辦公通知、內(nèi)部郵件，企業(yè)規(guī)范文件，以及辦公審批流程均在OA系統(tǒng)內(nèi)完成；使用ERP(K3)系統(tǒng)6年，進行財務(wù)統(tǒng)計、制造調(diào)度、采購和庫房管理等業(yè)務(wù)；使用MES系統(tǒng)1年，解決工藝及車間資源信息管理，制造過程的派工和完工管理，零件制造和裝配、試驗質(zhì)量管理，產(chǎn)品交付和現(xiàn)場、維修維護質(zhì)量問題管理；應(yīng)用Dematic立體倉庫管理進行物料的進出庫管理，并且實現(xiàn)了PDM與K3，K3與MES，K3與庫房，系統(tǒng)間進行了數(shù)據(jù)的集成，設(shè)計BOM的信息能夠直接傳遞到MES，并通過條碼和編號傳遞到用戶和服務(wù)現(xiàn)場。這些信息系統(tǒng)的應(yīng)用有效整合了企業(yè)內(nèi)部資源，快速適應(yīng)市場變化，大大提高了企業(yè)運營效率。

三、參評信息化項目詳細情況介紹

    1.項目背景介紹

    隨著改革開放和市場經(jīng)濟的深入，我國企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量管理的認識和觀念有所改變，但是，由于職能部門的責權(quán)劃分，共同參與以及相互協(xié)作的意識還較缺乏，同時缺少相應(yīng)的環(huán)境、平臺和流程來支持和保證產(chǎn)品質(zhì)量，從而出現(xiàn)：

    1）產(chǎn)品質(zhì)量問題成為企業(yè)“一把手”的事情，其它人員都是旁觀或旁聽者；

    2）產(chǎn)品過程信息無從追溯，出廠產(chǎn)品上最終安裝了什么樣的零部件處于何種狀態(tài)等信息嚴重缺失；

    3）各部門人員各管一段的工作模式，缺少信息交流與監(jiān)督，出現(xiàn)問題相互推諉，無從追查；

    4）質(zhì)量管理部門記錄的檢驗數(shù)據(jù)，堆積如山卻成為沉睡檔案，無法發(fā)揮其應(yīng)有的價值；

    5）將用戶當成“麻煩制造者”防范，忽視用戶需求而喪失產(chǎn)品性能、質(zhì)量改善的源動力，從而逐漸喪失用戶的忠誠度和信任度。

    高壓開關(guān)是電網(wǎng)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)部件，是確保能源安全輸送的關(guān)鍵裝備，而機構(gòu)產(chǎn)品是高壓開關(guān)的核心元件，其從圖紙設(shè)計、投產(chǎn)、安裝交付、投運，長達數(shù)年乃至數(shù)十年生命周期過程中，設(shè)備制造廠商和交付服務(wù)的提供商如能夠及時準確的得到相關(guān)狀態(tài)信息，將在保證設(shè)備運行可靠性、聽取用戶聲音、挖掘用戶需求、提升后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量和升級換代方面，提供巨大的支持。

    同時電力裝備市場的競爭也異常激烈，設(shè)備制造商不得不從過去單一的產(chǎn)品設(shè)計制造競爭，擴展為從需求定義到使用服務(wù)產(chǎn)品全生命周期過程的T、Q、C、S、E（時間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境友好）多個環(huán)節(jié)、多個維度競爭，因此，提出“質(zhì)量第一、履約第一、服務(wù)第一”等競爭目標。質(zhì)量作為其中的重要一環(huán)，成為企業(yè)樹立品牌和關(guān)乎存亡的關(guān)鍵，如何有效持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量成為企業(yè)提升基礎(chǔ)管理的重要任務(wù)之一。

    如今信息技術(shù)已經(jīng)深入到企業(yè)的各個部門，并成為各部門日常工作的信息載體，如：辦公自動化（OA）系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)（SPM）、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）、設(shè)計的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）、制造過程相關(guān)的企業(yè)資源管理（ERP）系統(tǒng)等，這些信息化系統(tǒng)主要針對企業(yè)的內(nèi)部流程，具有較強的針對性和專業(yè)性。但是產(chǎn)品質(zhì)量提升需要建立在收集、統(tǒng)計、分析、整理大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上, 這些數(shù)據(jù)不僅涉及企業(yè)內(nèi)部的各流程和部門，同時需要用戶、供應(yīng)商的反饋和參與，取得產(chǎn)品全生命周期的完整質(zhì)量信息并非易事，因此，需要綜合考慮和規(guī)劃，并采用合理的信息技術(shù)平臺和實施方案，從而實現(xiàn)：

    1）全員參與質(zhì)量控制。通過點滴積累與產(chǎn)品制造、使用過程的質(zhì)量信息，企業(yè)擁有真實可靠的產(chǎn)品質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

    2）質(zhì)量部門專業(yè)分析與掌控。能夠通過數(shù)據(jù)的分析和挖掘，以及對質(zhì)量問題的匯總、統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)問題和潛在的質(zhì)量缺陷；

    3）前事不忘后事之師，設(shè)計、制造部門直接受益。提供定量化的產(chǎn)品質(zhì)量問題回溯、追蹤與改善方案建議；

    4）對用戶從細節(jié)處關(guān)心，提升服務(wù)水平。根據(jù)產(chǎn)品的維修和使用狀態(tài)跟蹤，為用戶提供預(yù)防性大修建議，并開辟用戶意見反饋和參與產(chǎn)品質(zhì)量建議窗口。

    2.項目目標與實施原則

    建立機構(gòu)質(zhì)量信息追溯管理項目的總目標是：構(gòu)建一個基于信息化、網(wǎng)絡(luò)化的質(zhì)量信息管理平臺，為單位內(nèi)部和業(yè)務(wù)相關(guān)方提供質(zhì)量信息收集、反饋、查詢、控制和質(zhì)量監(jiān)測的數(shù)字化管理環(huán)境進行質(zhì)量信息的消費與分享。

    通過機構(gòu)質(zhì)量信息管理，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的監(jiān)測及在線處理、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同，提高質(zhì)量事件處理的規(guī)范性和處理效率，實現(xiàn)質(zhì)量經(jīng)驗的共享和有效傳承，項目的總體目標通過分步實施的項目階段逐漸實現(xiàn)，本期目標如下：

    建立精益制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的軟件系統(tǒng)框架，以產(chǎn)品質(zhì)量管理和追溯為切入點，實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品追蹤和清單管理、質(zhì)量管理；

    實現(xiàn)零件制造、成品裝配、出廠檢驗過程質(zhì)量信息采集的規(guī)范化、自動化和易操作，提供輔助質(zhì)量檢驗工具和裝置，改善質(zhì)量控制效率；

    實現(xiàn)零件制造、產(chǎn)品裝配、出廠檢驗、進出庫和市場服務(wù)質(zhì)量信息的結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化；

    建立機構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量與市場服務(wù)經(jīng)驗共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；

    實現(xiàn)零件和產(chǎn)品物流、質(zhì)量信息展示的實時性，建立零件和產(chǎn)品信息圖表化和透明化的可追溯平臺；

    能夠批量導入、導出固定格式的產(chǎn)品設(shè)計、工藝質(zhì)量要求信息以及制造排產(chǎn)信息；

    應(yīng)用系統(tǒng)具有與PDM系統(tǒng)（西門子Teamcenter）和ERP（金蝶K3）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成能力，并具有可擴展性；

    企業(yè)信息化系統(tǒng)的建設(shè)首先要能夠解決企業(yè)的實際問題，然后優(yōu)化和推動企業(yè)的發(fā)展，根據(jù)機構(gòu)公司現(xiàn)狀以及發(fā)展規(guī)劃，利用信息化技術(shù)和系統(tǒng)建設(shè)步驟規(guī)劃如下：

    第一步：保證產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的質(zhì)量可靠，滿足當前最重要、最緊急的需求；

    第二步：實現(xiàn)過程的精益化管理，全面提高制造效率和利潤率；

    第三步，實現(xiàn)面向市場和服務(wù)的產(chǎn)品研發(fā)與制造。

    3.項目實施與應(yīng)用情況詳細介紹

表1 項目的實施計劃及完成情況

    大體上講，MES具備的11項功能，具體包括資源配置與狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、設(shè)備維護管理、績效分析、作業(yè)計劃、文檔控制、人員管理、過程管理、產(chǎn)品追蹤與譜系管理。但是在客觀上，不同生產(chǎn)類型的企業(yè)生產(chǎn)在組織結(jié)構(gòu)、工藝過程、產(chǎn)品特點等方面是存在差別的，企業(yè)的信息化水平也不盡相同，MES系統(tǒng)在不同類型的企業(yè)具有不同的特點，根據(jù)其業(yè)務(wù)模式的不同在功能上有所側(cè)重，甚至是擴充。面向工程的高壓電器的業(yè)務(wù)流程模型，如圖1所示，其中“廠內(nèi)制造”和“交付使用”兩個階段是產(chǎn)品的物化及工程化實施過程的階段；在對制造和服務(wù)過程監(jiān)控以及質(zhì)量信息的管理方面，由于面向工程的產(chǎn)品差異性大、品種多、批量小、采用群組作業(yè)方式，而對制造過程的質(zhì)量要求高，因此，針對制造執(zhí)行系統(tǒng)，提出全生命周期的質(zhì)量信息結(jié)構(gòu)化可統(tǒng)計和可追溯的系統(tǒng)目標；不僅涵蓋零部件制造、產(chǎn)品總裝和測試，同時涉及現(xiàn)場的安裝調(diào)試及問題反饋等質(zhì)量信息。

圖1 面向工程的電器設(shè)計制造業(yè)務(wù)流程示意圖

    PDM與ERP系統(tǒng)同時為企業(yè)提供計劃層信息，各層所包含的業(yè)務(wù)模塊及信息傳遞如圖2所示。工程設(shè)計EBOM不僅為ERP提供MBOM的數(shù)據(jù)源頭，同時為MES系統(tǒng)提供質(zhì)量目標信息；另外在大規(guī)模流程制造業(yè)中，信息多以自頂向下的傳遞為主，但是在面向工程的定制化過程中，制造執(zhí)行部門與作業(yè)調(diào)度、工程設(shè)計人員間的信息可以通過ERP、PDM系統(tǒng)進行反饋交流，以提高訂單制造企業(yè)的協(xié)同過程能力，實現(xiàn)柔性化和規(guī)模化定制。

圖2 企業(yè)四層管理集成模型示意圖

    根據(jù)圖2所示的MES系統(tǒng)定位及工作范圍，設(shè)計面向工程以質(zhì)量為核心的MES系統(tǒng)，所帶來的業(yè)務(wù)流程變化如圖3，其特點在于：1）有效的工程產(chǎn)品訂單管理，MES應(yīng)能夠及時反饋訂單完成的信息，工程訂單號是所有數(shù)據(jù)的根節(jié)點；2）與產(chǎn)品設(shè)計平臺具有良好的接口。與產(chǎn)品設(shè)計平臺的聯(lián)結(jié)，MES不具備產(chǎn)品和工藝設(shè)計功能，但部分功能的實現(xiàn)需要設(shè)計圖紙和工藝文件，設(shè)計數(shù)據(jù)的準確性及傳遞的迅捷性將有助于MES功能的實現(xiàn)；3）服務(wù)人員的分散、異地的分包商和客戶等在客觀上要求MES具有分布式的特點。在構(gòu)建MES時必須考慮使用分布式處理技術(shù)，以使企業(yè)能做到MES與其它系統(tǒng)的集成、不同的組織人員能協(xié)作處理業(yè)務(wù)；4）支持關(guān)重件和整機產(chǎn)品的過程質(zhì)量信息追溯，在具體功能實現(xiàn)上，MES能跟蹤隸屬某工程的全部關(guān)重件加工過程、合格證管理，提供工程維修所需的質(zhì)量數(shù)據(jù)等。

圖3 MES系統(tǒng)功能模塊與業(yè)務(wù)流程實現(xiàn)示意圖

    3.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

    1 質(zhì)量可追溯的MES數(shù)據(jù)模型

    制造工廠內(nèi)部信息的構(gòu)成非常復(fù)雜，涉及的范圍很廣，如人員信息、零部件信息、工藝信息、工序狀況信息及設(shè)備等，而每一個信息又由多個因子組成，如零部件信息中包括零件號、規(guī)格、批號、材料、零件名等，不僅數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且數(shù)據(jù)間存在復(fù)雜的語義聯(lián)系，數(shù)據(jù)的載體也是多介質(zhì)。面向工程需求設(shè)計和制造的電器設(shè)計和制造企業(yè)，每個工程都有一個相對對立的以工程為編號的工程BOM及少量為工程而設(shè)計的白圖（“僅在該工程使用的圖紙”）；工藝人員以此BOM為基礎(chǔ)編制零件加工和裝配工藝。如圖4數(shù)據(jù)關(guān)系模型所示，MES系統(tǒng)將零件加工和產(chǎn)品裝配等過程所需的人員、設(shè)備等資源信息與工藝過程進行關(guān)聯(lián)，并標記生產(chǎn)計劃的派工和完工狀態(tài)，成為帶有時間維度的MBOM（制造BOM，Manufacturing BOM）。由于制造過程的質(zhì)量，決定了產(chǎn)品除設(shè)計因素外的絕大部分質(zhì)量，是企業(yè)追求精益質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)之一。在以質(zhì)量為先導的MES系統(tǒng)，將檢驗和試驗過程作為重點關(guān)注內(nèi)容，記錄各工序的質(zhì)量信息，整機分裝和總裝扭矩、裝配完整性檢查以及磨合性能檢測信息，擁有制造過程所有靜態(tài)和動態(tài)的數(shù)據(jù)，形成以QBOM（質(zhì)量BOM，Quality BOM）為核心的制造數(shù)據(jù)集合，從而為質(zhì)量追溯的策劃、執(zhí)行、評價和改進提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖4 質(zhì)量先導的MES數(shù)據(jù)關(guān)系模型示意圖

    2 過程質(zhì)量統(tǒng)計及追溯管理功能模型

    根據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)的工作原理，對以過程質(zhì)量統(tǒng)計及追溯為目標的MES系統(tǒng)，提出了如圖5所示的動態(tài)質(zhì)量控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能模型，包括如下模塊：質(zhì)量設(shè)計、質(zhì)量執(zhí)行、質(zhì)量評估和質(zhì)量控制四個功能模塊。

圖5 MES支持的過程質(zhì)量控制

    1）質(zhì)量設(shè)計與工序質(zhì)量目標設(shè)定模塊。將工程所需的產(chǎn)品功能和性能特定質(zhì)量信息，通過以下幾種途徑轉(zhuǎn)化到MES系統(tǒng)：（1）工程特定功能的零部件要求，包含在產(chǎn)品EBOM中，經(jīng)ERP系統(tǒng)形成MES對外檢零部件的質(zhì)量和性能要求；（2）零件的材料、熱處理和尺寸精度要求，轉(zhuǎn)化為MES進行質(zhì)量檢查的原材料牌號、硬度和公差范圍要求；（3）產(chǎn)品配套關(guān)系則通過BOM結(jié)構(gòu)的隸屬關(guān)系記錄到MES系統(tǒng)。目標質(zhì)量信息設(shè)定的實現(xiàn)方式：（1）通過PDM、ERP系統(tǒng)的集成模塊，MES直接獲��；（2）工藝、車間質(zhì)量管理設(shè)計人員通過MES界面交互輸入；（3）對于自制關(guān)重藍圖零件的工藝和工序質(zhì)量要求，采用Excel格式文件批量導入。

    2）質(zhì)量評估和報警模塊。采用統(tǒng)計過程控制方式，對質(zhì)檢人員輸入系統(tǒng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的目標數(shù)據(jù)進行實時對比，超差數(shù)據(jù)系統(tǒng)給出警告，并對相關(guān)零件進行標示，記錄相應(yīng)的返修和質(zhì)量評審意見；對于一個批次中抽檢的零部件則進行歷史記錄數(shù)據(jù)的比對，按照正態(tài)分布的統(tǒng)計規(guī)律，處理抽檢質(zhì)量數(shù)據(jù)給出不合格品處理建議。

    3）質(zhì)量過程控制。對于加工類零件定期對統(tǒng)計質(zhì)量數(shù)據(jù)進行總結(jié)分析，根據(jù)零件尺寸公差的分布情況，給出質(zhì)量目標設(shè)定的修訂建議。對于裝配過程，通過掃描條碼獲取關(guān)重件的裝配情況，對比工程BOM的機構(gòu)，及時發(fā)現(xiàn)漏裝、錯裝，以便裝配工人進行更改。交付和現(xiàn)場維修，記錄被修理產(chǎn)品的BOM變更和零部件替換情況，對易損件和需要定期保養(yǎng)的元器件給出維修提示。工程施工人員和產(chǎn)品用戶通過互聯(lián)網(wǎng)查詢產(chǎn)品質(zhì)量問題的處理方法和措施，設(shè)備制造商則根據(jù)用戶反饋信息，進行相關(guān)工程質(zhì)量問題的追蹤和查詢，以便在制造及使用維護階段進行產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量改善。

    3.2 系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

    在對電力設(shè)備制造企業(yè)設(shè)計制造的特點分析的基礎(chǔ)上，以某設(shè)備制造企業(yè)為試點，采用商用軟件和定制開發(fā)相結(jié)合的模式實施MES，軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖6所示，其中基礎(chǔ)平臺層和MES平臺層的功能模塊采用MES行業(yè)的標準模塊，針對行業(yè)的特殊需求進行流程、界面的個性化定制和功能開發(fā)；系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)形式，采用Oracle數(shù)據(jù)庫，針對使用Android系統(tǒng)的智能終端開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用模塊。

圖6 軟件系統(tǒng)及應(yīng)用的總體結(jié)構(gòu)

    對于質(zhì)量追溯，系統(tǒng)按照功能模塊的設(shè)計交互界面，采用可自動采集測量數(shù)據(jù)的數(shù)字量具直接獲取零件的尺寸測量數(shù)據(jù)，質(zhì)量檢查人員利用PDA終端填報實測的質(zhì)量信息，直接進入系統(tǒng)，并與目標范圍進行比對。廠內(nèi)自制關(guān)重件采用條碼作為工序扭轉(zhuǎn)信息載體，入庫前使用激光將條碼轉(zhuǎn)刻成編號到零件；對于群組裝配作業(yè)過程行形成的臨時分裝件，系統(tǒng)生成分裝編號，無論該分裝件用于總裝還是到現(xiàn)場的維修替換，系統(tǒng)都記錄分裝號，并能夠檢索到其包含的零部件編號；如圖7所示，整個工廠管理以專檢質(zhì)量合格為轉(zhuǎn)入工序和完工匯報的標準，避免計件管理中“量多質(zhì)差”問題的產(chǎn)生。

圖7 MES系統(tǒng)交互界面及看板示意圖

    該系統(tǒng)在企業(yè)內(nèi)部以及配套現(xiàn)場運行，促進產(chǎn)品質(zhì)量的改善。對于不能通過網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量信息反饋的現(xiàn)場維修部門人員，采用信息記錄卡：跟蹤記錄每臺產(chǎn)品現(xiàn)場安裝調(diào)試以及維修、維護的質(zhì)量問題，并可以附照片說明，然后通過Excel格式如表1導入或手工錄入到MES系統(tǒng)，逐步積累成服務(wù)質(zhì)量知識庫，以提高現(xiàn)場問題的處理能力和經(jīng)驗。

表2 服務(wù)信息記錄卡

    4.效益分析

    制造執(zhí)行系統(tǒng)利用信息化技術(shù)實現(xiàn)制造過程精益管理、提升效率和質(zhì)量的有效工具，由于行業(yè)特點和企業(yè)所處的市場地位不同，對制造過程關(guān)注點各異，因此，建立MES系統(tǒng)實現(xiàn)：1）產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與追溯，分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)、掌握零件和產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)律；2）潛在質(zhì)量問題的預(yù)見、預(yù)防；3）內(nèi)外部資源能力的實時狀態(tài)與平衡排產(chǎn)；4）減少返工，為合理持續(xù)改進設(shè)計與服務(wù)升級提供基礎(chǔ)。直接效益的統(tǒng)計：提高產(chǎn)品的完工準時化率10～20%，改善產(chǎn)品質(zhì)量20%，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量追溯管理如圖8。

圖8 MES系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯管理

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本文標題：以質(zhì)量為核心的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES/ERP在西電的實施

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