由于近些年國際局勢的動蕩，國家從安全布局和戰(zhàn)略考慮，加大了對我國軍工企業(yè)的投入，對軍工產(chǎn)品的需求越來越大，這給北京航星機器制造公司等航天軍工企業(yè)帶來了新一輪的機遇和挑戰(zhàn)，急需進一步擴大生產(chǎn)能力、提高生產(chǎn)效率、加強生產(chǎn)管理。根據(jù)廠領(lǐng)導(dǎo)的不斷分析、調(diào)研，提出以計算機軟件輔助生產(chǎn)管理，并實現(xiàn)與已有信息系統(tǒng)的緊密集成，建立“數(shù)字化”制造車間，從而最大限度發(fā)揮生產(chǎn)效率的方針。本文針對國內(nèi)航天軍工行業(yè)的機械加工業(yè)務(wù)及企業(yè)整體信息化水平的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了該行業(yè)機械制造業(yè)務(wù)的特點及生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)管理的需求，論述了在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中實施車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的必要性和緊迫性。根據(jù)對企業(yè)實際業(yè)務(wù)需求進行的調(diào)研與規(guī)劃，提出了企業(yè)的機加車間MES系統(tǒng)項目解決方案。最后，簡要地介紹北京航星機器制造公司施行MES系統(tǒng)的情況與效果。

企業(yè)業(yè)務(wù)概逑

    1 企業(yè)基本情況介紹

    北京航星機器制造公司機加部主要負責(zé)加工生產(chǎn)該廠獨立研發(fā)的和一些外協(xié)的機械零部件。隨著幾十年的發(fā)展，其機加部從原來幾十人的純手工作業(yè)，發(fā)展到目前近300人規(guī)模和60％自動化設(shè)備的先進制造基地，無論是生產(chǎn)能力和還是產(chǎn)品質(zhì)量都有大幅度提升。企業(yè)的信息化水平也一直走在行業(yè)的前列。在信息化發(fā)展過程中，企業(yè)已經(jīng)成功實施了并捷EMIS(MRPⅡ/ERP)、開目PDM，CAPP系統(tǒng)與華洋宏DNC系統(tǒng)。企業(yè)在硬件配套上也加大了投入，其機加部已實現(xiàn)了由傳統(tǒng)機床向數(shù)控機床的轉(zhuǎn)變。

    2 企業(yè)的生產(chǎn)特點

    作為國內(nèi)典型的生產(chǎn)制造企業(yè)，北京航星機器制造公司既具備某些一般制造行業(yè)的普適特點，也具有自身的獨特性，主要表現(xiàn)在以下5個方面：

    (1)典型的多品種、小批量(或單件)的離散加工。企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種多達上千種，每種產(chǎn)品的批量大小不一，多的幾十件到上百件，少的幾件甚至單件。

    (2)多型號并舉，研制與批產(chǎn)交叉進行。多種型號產(chǎn)品同時生產(chǎn)，研制任務(wù)和批產(chǎn)任務(wù)并舉，特別是研制任務(wù)、設(shè)計方案變化較頻繁。與之相適應(yīng)，產(chǎn)品的制造工藝、物料需求都將隨之改變。

    (3)生產(chǎn)插單現(xiàn)象普遍，導(dǎo)致生產(chǎn)計劃變更頻繁。車間生產(chǎn)存在大量“插單”，在產(chǎn)品生產(chǎn)中，經(jīng)常會接到一些指令性任務(wù)，存在較多的緊急生產(chǎn)任務(wù)。

    (4)工藝過程復(fù)雜，涉及的生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，制造難度大。由于該類企業(yè)的產(chǎn)品零部件的加工工藝復(fù)雜、精度要求高。新產(chǎn)品的制造需求與企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力和生產(chǎn)設(shè)備不匹配，從而造成資源配置和物流的不平衡，難以體現(xiàn)單元化生產(chǎn)的效率。

    (5)產(chǎn)品質(zhì)量要求高，生產(chǎn)過程對質(zhì)量控制非常嚴格。企業(yè)對生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量要求非常高，出廠后的合格率必須是100％。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，對零部件每一道工序加工完成后都要進行嚴格的檢驗，對出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行及時處理，將質(zhì)量問題控制在企業(yè)范圍內(nèi)。

項目需求分析與規(guī)劃

    通過對企業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)需求的細致調(diào)研，歸結(jié)出企業(yè)車間生產(chǎn)過程中遇到的問題，主要體現(xiàn)在以下3個方面。

    1 生產(chǎn)計劃難制定

    企業(yè)計劃員制定計劃工作量大、難度大。(1)工人能力不確定性：企業(yè)為多年國企，工人素質(zhì)參差不齊；(2)實作工時不確定性：車間設(shè)備品牌種類多樣，實際生產(chǎn)中機床受到多種復(fù)雜因素影響，難以確定任務(wù)的有效加工工時；(3)任務(wù)不確定性：生產(chǎn)中“插單”普遍，下達的生產(chǎn)計劃經(jīng)常變更，對該類離散制造企業(yè)而言，導(dǎo)致計劃調(diào)整難度大；(4)手工排產(chǎn)落后性：車間目前依靠調(diào)度員用Excel進行計劃和調(diào)度，工作量大且調(diào)整維護困難。

    2 生產(chǎn)過程難管理

    從企業(yè)生產(chǎn)狀況來看，生產(chǎn)管理人員雖然知道所需完成產(chǎn)品的數(shù)量和時間，但由于整個生產(chǎn)過程不透明，需要大量計調(diào)員在現(xiàn)場協(xié)調(diào)生產(chǎn)，甚者需車間領(lǐng)導(dǎo)親臨現(xiàn)場指導(dǎo)生產(chǎn)。(1)生產(chǎn)監(jiān)控不及時：缺乏對當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)的及時監(jiān)控，無法動態(tài)掌握當(dāng)前各種資源的狀況；(2)生產(chǎn)歷史難以追溯：管理人員無法快速準(zhǔn)確定位產(chǎn)品的加工設(shè)備、任務(wù)的加工者、實際加工時間、廢品數(shù)量等生產(chǎn)管理人員所關(guān)注信息；(3)計劃跟蹤不及時：缺乏對生產(chǎn)進度的精確把握，對不同型號產(chǎn)品當(dāng)前的生產(chǎn)狀況細節(jié)信息很難準(zhǔn)確及時掌控；(4)突發(fā)因素處理不及時：生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、突發(fā)因素多，車間對突發(fā)狀況的應(yīng)變能力有限，調(diào)度人員無法及時獲取車間異常情況，很難及時進行現(xiàn)場處理；(5)生產(chǎn)情況統(tǒng)計分析不準(zhǔn)確：生產(chǎn)情況統(tǒng)計非常復(fù)雜和繁重，對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可靠性要求很高，目前這部分數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確獲得。

    3 企業(yè)信息難集成

    該企業(yè)機加部生產(chǎn)過程中接收處理的信息多、量大等原因，導(dǎo)致信息難以集成統(tǒng)一。(1)涉及信息的類型多：加工過程中涉及產(chǎn)品設(shè)計與制造環(huán)節(jié)各種信息，信息類型多，信息量大；(2)信息的實時性要求高：車間生產(chǎn)是一個動態(tài)過程，為了準(zhǔn)確把握現(xiàn)場情況，對信息的實時性要求高；(3)設(shè)備情況復(fù)雜，需要多種數(shù)據(jù)采集方式并用：由于機床品牌種類多樣，無法通過單一的數(shù)據(jù)采集方式將車間所有設(shè)備數(shù)據(jù)采集完整，必須通過多種數(shù)據(jù)采集方式獲得設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)特色功能規(guī)期分析

    1 實現(xiàn)車間資源的數(shù)字化建模

    通過采用對象化的技術(shù)與方法，對機加生產(chǎn)車間現(xiàn)有的主體資源，建立一個能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)需求的數(shù)字化資源模型，并通過關(guān)聯(lián)關(guān)系建立相應(yīng)實體對象之間的內(nèi)在聯(lián)系，更好地管理車間的人員、設(shè)備、物料及工時等信息，為后續(xù)的生產(chǎn)排產(chǎn)和生產(chǎn)任務(wù)的有效執(zhí)行作準(zhǔn)備，圖1為人員類資源的管理界面。

圖1 人員類資源的管理

    2 生產(chǎn)計劃排產(chǎn)

    通過導(dǎo)入MRPⅡ下達的主計劃，根據(jù)生產(chǎn)準(zhǔn)備情況拆分成車間生產(chǎn)計劃，結(jié)合車間的有限資源，通過先進的排產(chǎn)引擎對車間生產(chǎn)計劃進行快速有效的排程，生成可執(zhí)行的工序級任務(wù)計劃，從而導(dǎo)出供在車間生產(chǎn)現(xiàn)場進行生產(chǎn)流轉(zhuǎn)依據(jù)，車間任務(wù)流轉(zhuǎn)過程的執(zhí)行信息記錄在MES系統(tǒng)中作為下次排產(chǎn)的部分數(shù)據(jù)進入排產(chǎn)引擎以支持企業(yè)的滾動排產(chǎn)過程，圖2為企業(yè)車間計劃排產(chǎn)的生產(chǎn)排產(chǎn)流程。

圖2 車間計劃的生產(chǎn)排產(chǎn)流程

    3 生產(chǎn)過程管理

    生產(chǎn)排產(chǎn)后，生成了工序級的任務(wù)計劃，經(jīng)車間調(diào)度員派工，任務(wù)就進入了車間生產(chǎn)現(xiàn)場進行生產(chǎn)加工流轉(zhuǎn)過程。車間生產(chǎn)過程管理主要包括隨活卡管理、班組任務(wù)管理、物料轉(zhuǎn)移通告、車間生產(chǎn)監(jiān)控、車間視頻監(jiān)控、生產(chǎn)任務(wù)進度跟蹤及車間報警事件管理。隨活卡管理主要是為任務(wù)計劃在車間制造終端上流轉(zhuǎn)執(zhí)行提供信息管理，也為生產(chǎn)加工執(zhí)行信息進行記錄提供載體，并為后續(xù)數(shù)據(jù)追溯查詢與統(tǒng)計分析提供數(shù)據(jù)支持，圖3為車間用的電子隨活卡。班組任務(wù)管理主要是對隨活卡中記錄的任務(wù)計劃進行動態(tài)調(diào)度管理和細化執(zhí)行過程管理，主要包括車間班組長分配任務(wù)給工人、工人接收任務(wù)、匯報提交任務(wù)、車間異常事件報警等操作，圖4為車間班組長觸摸屏的相關(guān)操作界面。

圖3 車間電子隨活卡

圖4 車間班組長觸摸屏的相關(guān)操作界面

    物料轉(zhuǎn)移通告主要是為及時地了解跟蹤目前需要轉(zhuǎn)移的物料情況所提供的看板；車間生產(chǎn)監(jiān)控細分為任務(wù)執(zhí)行進度、設(shè)備狀態(tài)與報警事件監(jiān)控，這些均以看板方式通過車間大屏幕實時地了解車間現(xiàn)場生產(chǎn)進度、設(shè)備運行狀況及車間突發(fā)事件，及時地響應(yīng)和處理車間生產(chǎn)現(xiàn)場所發(fā)生的問題，盡最大限度地保證生產(chǎn)現(xiàn)場能夠持續(xù)穩(wěn)定的推進生產(chǎn)，從而提高車間的生產(chǎn)效率，圖5為車間計劃的生產(chǎn)進度監(jiān)控界面。

圖5 車間生產(chǎn)計劃的加工進度監(jiān)控界面

    車間視頻監(jiān)控可通過監(jiān)控探頭監(jiān)控車間生產(chǎn)現(xiàn)場各個工位上的實時生產(chǎn)現(xiàn)狀，也可以查看以往的生產(chǎn)視頻，追溯過往的生產(chǎn)過程信息；生產(chǎn)任務(wù)進度跟蹤是為了對一些考核的任務(wù)進行實時掌控其生產(chǎn)執(zhí)行進度，以保證其能夠按期完成；車間報警事件管理是對車間發(fā)生的各種異常事件進行統(tǒng)一的維護和管理，可供方便的查詢和統(tǒng)計分析，為后續(xù)生產(chǎn)持續(xù)改進提供數(shù)據(jù)支持。

    4 車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

    生產(chǎn)車間的運行狀態(tài)監(jiān)控擔(dān)負著整個生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)所需要的生產(chǎn)狀態(tài)信息的采集與處理，在生產(chǎn)過程涉及大量的制造設(shè)備、多變的工藝因素，因而所需要采集的信息包含了復(fù)雜的環(huán)境和狀態(tài)信息。在機加車間MES系統(tǒng)中，對如下信息進行了現(xiàn)場采集或統(tǒng)計分析：設(shè)備狀態(tài)信息、生產(chǎn)進度信息、物料信息、質(zhì)檢信息、故障信息。在MES系統(tǒng)中提供了相應(yīng)的模塊進行相應(yīng)信息的采集與處理分析。

    5 統(tǒng)計與分析

    在機加車間MES系統(tǒng)中，使用報表管理模塊進行報表定義以及統(tǒng)計分析；在報表管理模塊中，提供了報表、線型圖、餅狀圖、柱狀圖等數(shù)據(jù)的展示手段。該功能模塊的主要操作人員和角色包括：授權(quán)的車間管理人員、計調(diào)人員、統(tǒng)計人員。

實施效果和項目示范點

    1 KMMES實施的效果

    北京航星機器制造公司生產(chǎn)車間通過實施KMMES系統(tǒng)，建立了企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的信息化支撐平臺，實現(xiàn)了車間資源數(shù)字化建模、車間計劃的優(yōu)化排產(chǎn)、車間生產(chǎn)過程無紙化作業(yè)和透明化管理、企業(yè)各應(yīng)用系統(tǒng)間的有效集成，提高企業(yè)有限資源的合理配置能力和使用效率，使企業(yè)在面臨日益復(fù)雜的生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)的各種不同需求方面具有較大的柔性空間，提高了企業(yè)適應(yīng)市場變化的能力，幫助企業(yè)更快地研發(fā)并制造出滿足市場要求的各種新型產(chǎn)品；減少了企業(yè)生產(chǎn)過程中人為因素的干擾；系統(tǒng)中的各種生產(chǎn)監(jiān)控和管理手段施保證了生產(chǎn)過程的正常進行及故障的及時排除，為產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高、增強企業(yè)信譽提供了有利條件；KMMES系統(tǒng)所具有的合理規(guī)劃與調(diào)度能力，能及早預(yù)測產(chǎn)品生產(chǎn)過程或企業(yè)運行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少產(chǎn)品研發(fā)和制造過程中的失誤和時間，降低產(chǎn)品生產(chǎn)管理成本。

    2 KMMES項目示范點

    (1)建立起適合企業(yè)信息化的總體解決方案。

    北京航星機器制造公司MES信息化支撐平臺的實施，提出了“計劃—制造—執(zhí)行”的信息化平臺解決方案和實施方法，主要包括業(yè)務(wù)模型、車間資源模型、生產(chǎn)計劃排產(chǎn)、生產(chǎn)過程管理、企業(yè)一體化集成架構(gòu)、企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析等，以及完整的實施過程規(guī)范，成為該行業(yè)制造企業(yè)信息化的整體解決方案。通過在北京航星機器制造公司的實施驗證，對整個行業(yè)起到一定的示范作用。

    (2)構(gòu)建企業(yè)“計劃—制造—執(zhí)行”一體化集成框架。北京航星機器制造公司生產(chǎn)部門以前的生產(chǎn)計劃、設(shè)計、工藝、設(shè)備狀態(tài)、運行等信息都是分散在各個應(yīng)用系統(tǒng)中，無法整合企業(yè)從上層到下層整個信息鏈，出現(xiàn)了所謂的“信息孤島和斷層”。實施MES系統(tǒng)后，將突破傳統(tǒng)的主要依靠人為或外部數(shù)據(jù)文件進行不同應(yīng)用系統(tǒng)間信息傳遞與共享，通過數(shù)據(jù)中心方式實現(xiàn)系統(tǒng)之間的有效集成，規(guī)范數(shù)據(jù)的流通和共享，極大地減少了企業(yè)數(shù)據(jù)的冗余度和提高了企業(yè)信息的共享度。通過面向車間的制造執(zhí)行系統(tǒng)在上層計劃層與底層控制層架起一座信息的橋梁實現(xiàn)上中下3層模式的企業(yè)級集成應(yīng)用，實現(xiàn)計劃—制造—執(zhí)行的一體化作業(yè)，提高企業(yè)有限資源的利用效率，解決了困擾企業(yè)的高端數(shù)控設(shè)備利用率低的問題。

    (3)實現(xiàn)企業(yè)車間生產(chǎn)過程有效管理。通過實施MES項目，建立起車間各種主體資源數(shù)字化管理模型，實現(xiàn)車間資源統(tǒng)一管理，各主體資源基本信息統(tǒng)一在MES系統(tǒng)維護；通過MES系統(tǒng)無縫集成的高效排產(chǎn)引擎實現(xiàn)以計算機為主的自動化排產(chǎn)過程，改變了企業(yè)原有以人為主的生產(chǎn)排產(chǎn)模式，極大地降低了生產(chǎn)排產(chǎn)調(diào)整難度，提高了生產(chǎn)排產(chǎn)的靈活性，增強了生產(chǎn)計劃調(diào)度的柔性以適應(yīng)離散制造業(yè)需求；通過高效快速排產(chǎn)生成的工作任務(wù)，導(dǎo)出供MES平臺派工生成車間所用的電子隨活卡，以記錄和追蹤零部件加工執(zhí)行信息，生產(chǎn)現(xiàn)場工作人員通過制造終端接受上級下達的工作任務(wù)計劃、匯報生產(chǎn)信息與反饋生產(chǎn)現(xiàn)場各種異常情況，車間管理者通過MES平臺提供多種看板實時了解和監(jiān)控車間生產(chǎn)活動，極大地提高了企業(yè)生產(chǎn)過程的無紙化作業(yè)程度與企業(yè)生產(chǎn)活動的透明化監(jiān)管程度；MES平臺通過細化檢驗人員的工作，采集檢驗人員匯報的質(zhì)量信息，結(jié)合企業(yè)質(zhì)量管理業(yè)務(wù)流程通過工作流技術(shù)對生產(chǎn)中質(zhì)量問題進行管理，加強了企業(yè)對質(zhì)量的控制與管理；系統(tǒng)提供基本報表與支持用戶自定義報表進行對生產(chǎn)過程相關(guān)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，更好地改善了生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)的可追溯性，通過統(tǒng)計分析不斷發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的內(nèi)在問題，從而持續(xù)的改進企業(yè)的生產(chǎn)活動，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：北京航星機器制造公司車間制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401933079.html