水工机械车间执行计划系统(MES)的应用研究

作者：贺杨 胡晓兵

欢迎访问e展厅 展厅 3 CIO信息化管理展厅 电子商务/企业门户, IT运维管理, 制造执行系统MES, 流程管理BPR/BPM, SOA/SaaS/云计算, ... 制造执行系统(MES)是美国在20世纪90年代提出的新概念，MES系统的推行，使制造业水平上了一个崭新的台阶；它是计划和车间操作控制系统中间的执行层，也是制造信息的反馈者，更是大量制造实时信息的集散地。生产现场的管理与控制系统的敏捷性在一定程度上决定着整个企业的敏捷性，而制造执行系统MES恰好能解决这一难题。在生产过程中，MES能够对突发事件以及临时计划的变更及时做出反应及报告，并进行相应的指导和处理。能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导企业的生产运作过程。从而使其既能提高企业及时交货能力、改善物料的流通性能、保证产品的合格率，又能提高生产回报率、降低成本、大大提高了企业的竞争力，生产出更具有市场竞争力的产品。 在现行的生产管理系统中。生产决策层与车间执行层，计划层、调度层与控制层是独立分开的，信息采集大多只能通过人工录入的方式进行，车间生产信息的反馈周期较长。由于信息采集大多只能通过人工录入的方式进行，实际的加工结果必须等待人机交互录入后才能进入计算机数据库管理系统，在生产调度与控制过程中缺乏必要的现场信息，不能及时根据实际生产情况的变化进行重新调度，更谈不上实时修订生产计划了。并且当实际生产情况无法实现原有生产计划时。传统的生产管理系统往往不能及时发现这些问题并加以解决。最终导致企业产品的交货期延误。 四川夹江水工机械企业是中国水电建设集团公司重要的水电工程设备制造基地之一，产品主要包括门机、启闭机、升船机等大型水利工程机械设备，售网络覆盖中国，丹麦，巴基斯坦，苏丹等十几个国家和地区。水工机械的生产，与一般的机械产品相比，主要具有以下特点：(1)水工机械的生产过程包含大量的零件、部件、工装夹具和设备等制造资源。(2)水工机械的生产过程涉及大量工装制造和协调工作，而且质量要求严格。(3)水工机械的生产必须按客户订单进行计划生产，由监理现场监测。(4)水工机械的生产涉及部门众多，工作量大，周期长。 1 系统总体框架设计 针对生产管理、仓库管理和物资管理系统的要求，应用制造执行系统MES，使企业生产管理上了一新台阶。 与传统的车间管理相比，本厂车间生产具有以下显著特点： (1)整体性。减少各部门之间的协调时间，提高各部门的工作效率，建立良好的部门通信协调以及反馈机制。(2)动态性。快速向计划管理层反馈生产现场的具体情况，计划层及时对生产计划进行凋整，并将调整计划通过MES传递到生产现场。实现对计划的快速反应。(3)面向客户性。在生产的各个环节中考虑客户的需求，使得产品的最新要求能够融入到生产过程中，最终保证产品的质量。 系统功能包括生产计划管理、车间调度管理、执行情况跟踪、以及钢板下料管理4大模块。考虑到整个系统控制实时性要求高、数据交换频繁、以及数据量大等特点，采用2层结构设计，分别为数据库服务器、客户端。满足了系统对高效、稳定、以及可扩展的需求。流程如图1所示。 1.1 生产计划管理 生产计划管理包括：厂部月度销售计划的制定及查询、厂调度计划及查询、产品工序时间查询以及工作量统计、关键设备调度及查询、产品任务分配及查询等5个部分。在生产计划制定过程中，由于ERP系统的完成，融入了ERP和MES的管理理念，为水工企业的车间建立信息平台，借助企业内部局域网，为多个部门提供生产数据，实现对生产数据的浏览、查询以及统计分析功能。能够对不合理的产品品种计划、月计划、产量计划等生产参数进行设定和修改。生成生产和管理所需要的各种报表，导出EXCEL电子表格。系统实行专人管理，能对数据库实现加密和权限保护。根据计划管理模块下发的计划或者派工单，将整个车间的任务分解成为按顺序排列的若干分段计划，以管理车间的纵向协同。 系统的总生产计划由ERP系统导入，再根据各个车间进行任务的合理编制并下达相应车间进行生产。根据车间生产计划及各生产指令和物料准备情况，适时制定、调整各班组的周生产计划，确保生产计划节点。完成生产任务。 生产计划的管理：从接收生产日计划开始，生产调度人员根据实际生产情况，调用月度计划模块制定产品批次的生产顺序表。形成执行的生产计划。 调度功能在本系统中占有重要的地位，它贯穿在整个制造执行过程中。厂调度计划的制定包含：编制月度计划要点、查询月度计划要点、编制月度生产计划、查询月度生产计划、制定零件调度计划等。所以厂调度计划包括产品基本信息、生产计划要点说明、产量、进度要求等元素。若是生产工艺或生产计划有所变化，甚至其它意外情况发生时，可对生产信息进行调度，将最新的计划信息发送决策层，达到优化配置。按照工作订单和车间订单的时间节点要求，确定丁序的最早开工和最晚完工时间。将整个车间的任务分解成按工序顺序排列的工序计划，以管理需求物件在车间内部流转的纵向协同。确定每台设备或者每个工人在较短期间内的工作次序，进行任务的横向协同。 设备调度的管理，即生产准备，是车间生产作业管理的重要内容，包括工具工装可用性检查、标准样件可用性检查、设备可用性校核、提前期校核和物料可用性检查，设备应明确其种类、编号、设备的运行情况和负荷、生产设备的维护计划，并对突发故障产生响应，提供故障诊断支持。记录设备的历史档案和备品备件管理。方便对设备进行最优化管理与维护。并实现设备管理与作业计划的同步与协调。生产设备的布置。按照工艺进行布局。 产品任务的分配：将产品各个零部件的生产工序分配到具体车间，并进行类统计(按车间分类、按工序分类)，针对不同任务类型，分别采取不同的任务分配。 零件工艺路线：列出指定零件的所有工序，以及每道下序的承制单位，而工时汇总则按照车间和工种分类统计出各部门的工作量。 1.2 车间调度管理 车间调度管理包含：车间生产调度及查询、车间月度计划管理、总装车间生产计划管理以及生产能力统计。 车间生产调度及查询是根据厂部计划来执行的，是企业产品生产实施的主体，管理过程的顺利与否，直接关系到公司方针目标能否顺利实现。车间生产调度能够保证生产计划的执行，跟踪当前状态信息，对生产过程进行监控。从而保证生产的有序进行。调度的目标就是制定生产零件的合理工时。安排任务的加工顺序，满足产品的性能指标。涉及的方面比较多，如：生产过程监控、生产调度、现场设备管理、人员安排、消耗统计、工时统计、动态成本核算、物料管理、在制品管理以及产品数据管理。车间月度计划管理则是制定车间月度生产计划确保每月的工作进度，避免产品生产延期而给公司造成损失。而生产能力统计则是依据各车间的生产数据及产品质量数据，实时生成每日的生产调度日志，并以此为基础，为企业以后的生产决策提供及时有效的依据。 总之，生产调度是生产计划的执行者，对企业日常生产活动进行控制与调节。它需要根据车间实际生产能力和状态，接收生产计划下达的制造信息，包括零件类型、数量、交货日期等，根据车间生产状态和制造信息，为计划作优化调度，制定具体加工计划，进行生产作业排序及时处理生产过程中出现的异常情况，对生产任务进行重调度。 1.3 执行情况跟踪 执行情况跟踪：包括产品执行情况、工时单的管理、生产进度及其转运单查询3个部分。该模块主要是对生产过程进行跟踪记录。记录工序完成情况、零件转移情况、开具转移单等。模块主要是为适应企业批量投入分批产出而专门设置的，主要任务是对已开工批次的工序作业计划。因临时任务调整，从完工的工序开始。产生新的工序作业计划并记录原下序作业计划的批号和任务号。当发生工序顺序变化和工序超越时，临时增加工序时生成新的批次号，打印新的工艺流程卡。记录工艺临时更改单号。 产品执行情况：根据已制定计划的产品生产情况，按照调度涉及的资源类型、被调度工件的工序数量及工序问相互顺序，当生产过程中出现设备故障、人员的操作失误等因素，根据生产情况随时进行灵活的动态调整，以适应车间的生产，达到优化的目的。工时单的管理是车间完成工时的记录，可以查询、修改、打印工时单，其中的信息来源于在“产品执行情况”中记录的零件工序完成情况。而生产进度及其转运单查询则只能查询，不能修改。其中的信息也是来源于在“产品执行情况”中开具的转运单。这两部分能让管理者对生产情况有明确的把握。根据车间计划采集的质量信息，可以向前和向后追溯质量状态和处理单号，一旦发现质量问题，可以追溯到批架次号、操作人、检验人、不合格品处置单号等信息，达到责任明确化的目的。 1.4 钢板下料管理 钢板下料管理是管理钢板下料件的排料、下料和转运，也能查询钢板下料件生产情况，如：下料数量、检验数量、转移数量等：或者查询钢板下料件转移情况。生产过程中原料去向的可视化，并为生产调度系统提供可以把握的扰动因素和动态事件。针对各生产工序及各仓库的物料实际信息。收集各工序生产计划的执行实际情况，进行全厂范围内的物料跟踪。 该模块能够解决在突发情况下引起的生产计划变动或重排中对物料状态的准确描述，能够有效地保证作业计划进行变动或者重排时，即使一道工序的加工未完成也可以顺利地排入下一步作业计划，解决这一过程中出现的计划编排的停滞问题。 2 结束语 为在市场经济竞争压力下获取更大的利益，最好的办法就是想尽办法降低成本，在该类型企业中，降低成本的最好办法则是对企业进行信息化管理。因此实行MES系统的管理，通过对企业各种资源的有效集成，将企业的生产和经营集成为一个高效运转，高度自动化的整体，是生产活动与管理信息沟通的桥梁。 为了适应未来的业务拓展和项目的变化要求，我们还充分考虑到以最简便的方法、最低的投资，来实现软件系统的应用扩展和维护。在MES系统从研发到实施的各个环节，不仅在功能上确保满足企业目前的需求，还尽可能地考虑到未来的发展，使系统具备一定的扩展性，能够和其他的系统(如ERP、DCS等)进行集成，以适应企业信息化整体的要求。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/2/2011)