MES在大型鋼結構制造過程中的應用

鄧 琎，樊欣星，曲永冬，邵 靜，郭海寧

云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心，云南昆明650031

MES在大型鋼結構制造過程中的應用

鄧 琎，樊欣星，曲永冬，邵 靜，郭海寧

云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心，云南昆明650031

針對大型鋼結構制造企業在車間制造過程中的現狀和不足，在研究制造 執行系統的基礎上對MES在此類企業運用的關鍵技術進行研究，構建了MES在此類企業中的應用模型。最后將MES系統在一家企業進行了應用實踐，實現了MES在大型鋼結構制造企業車間制造過程中的應用。

制造執行系統；車間制造過程；應用模型；系統實現

制造執行系統（MES）是一種面向車間層的生產管理技術，近十多年來在國際上迅速發展，它位于企業上層生產計劃和底層工業控制之間，是面向車間層的管理信息系統，它能夠管理和優化從訂單下達到生產完成全過程，通過對生產過程中的各類信息進行收集和利用，以達到對車間生產過程中的生產事件做出快速響應的目的，同時通過提供重要的生產信息為企業的決策帶來極大的幫助。

大型鋼結構企業的制造過程自動化程度相對較低，車間制造過程的信息化涉及較少，制造過程中的信息化還存在很大的盲區，車間制造過程中的信息不能及時向上層反饋，嚴重影響了企業的制造執行能力和決策能力，因此，大型鋼結構企業對面向車間層的管理信息系統MES有著迫切的需求。而MES系統在此類企業中實施較少，標準化程度不高，目前缺乏在此類企業中的應用模式和參考方法。本文將在分析大型鋼結構制造企業實施MES的需求和生產模式特點的基礎上，提出一種適合大型鋼結構制造企業MES的應用模型。

1 大型鋼結構制造企業車間實施MES的需求分析

通過總結大型鋼結構制造企業生產過程中的特點，并結合企業車間對實施MES的需求，提出大型鋼結構制造企業實施MES的需求分析：1）車間生產的無紙化需求：通過信息化的手段進行信息傳遞以提高信息傳遞的速度和效率，逐步實現無紙化生產；2）生產計劃的科學性需求：通過制定更高效、可行的生產計劃，同時應用生產計劃調度對生產資源進行優化和調整，在計劃執行可以得到保證的前提下，企業可以更進一步提高生產計劃的可行性和精確性，將能幫助企業進行短期計劃的滿負荷和更優質高效地生產；3）生產管理的實時化需求：能實時采集生產過程中的相關信息，通過對信息進行分析和整合，達到快速響應的目的；4）生產過程的透明化需求：從分散、被動指揮到統一實時調度的轉變，支持按訂單的柔性化生產，使傳統的生產過程“黑箱”透明化；5）庫存管理的明細化需求：要求對庫存物料信息進行實時記錄和統計，從而減少庫存積壓，提高余料利用率；6）生產管理精細化需求：使在制品從高庫存轉變為低庫存，提高庫存原材料和余料的利用率、平衡各工位的生產負荷、逐步由均衡生產過渡到精益生產；7）信息系統輔助決策的需求：能夠為企業管理層的決策提供更多、更有效的生產狀態信息，提高企業決策的準確性和科學性。

2 MES在大型鋼結構企業車間制造過程中的應用模型

MES在大型鋼結構制造企業制造過程中的實施和應用是一項復雜的系統工程，它既涉及到車間生產前的項目訂單管理和生產計劃管理，也涉及到車間生產過程中的生產執行管理，同時涉及到對所有與生產過程相關的原材料、輔料和余料等材料相關的倉庫管理，因此，要保證MES在大型鋼結構制造企業的成功應用，應該結合企業的管理現狀和需求，從整個車間的業務流程層面對系統的應用模式進行研究。本文結合大型鋼結構制造企業對MES系統功能的需求，參照其它信息化系統的應用模式，結合項目實踐提出了基于大型鋼結構制造企業業務流程的MES應用模型，如圖1所示。

圖1　基于大型鋼結構制造企業業務流程的MES應用模型

1）項目訂單管理：項目訂單是企業生產的基礎，也是MES系統中數據的源頭，對項目訂單進行信息化管理，將幫助大型鋼結構制造企業從批量生產的方式向基于訂單的客戶化生產方式進行轉變提供幫助，以此來提高企業的競爭力。

MES項目訂單管理的基本目標是支持管理人員實時監控各項目所需零部件的執行進度情況，為項目執行進度的跟蹤和調整提供實時數據支撐。對于已經實施ERP系統的大型鋼結構制造企業，企業可以根據從ERP系統中接受的銷售訂單，依據企業的生產能力、工藝流程、制造成本等因素對銷售訂單進行科學的編制，形成MES系統中可以直接進行計劃排產的生產訂單。

2）生產計劃管理：生產計劃管理是大型鋼結構制造企業保證生產穩定、增強生產業務協同性、增強生產計劃科學性的核心功能。通過制定更高效、可行的生產計劃，同時應用生產計劃調度對生產資源進行優化和調整，在計劃執行可以得到保證的前提下，企業可以更進一步提高生產計劃的可行性和精確性，將能幫助企業進行短期計劃的滿負荷和更優質高效地生產。

3）生產執行管理：生產執行管理是通過收集生產過程中產生的各類信息，實現對生產過程的實時監控和診斷，以此對整個生產過程進行整合和優化。

在生產執行管理過程中，生產任務的管理和生產數據的采集貫穿了整個生產過程，是生產執行管理中的重點。生產任務是直接指導班組進行生產的指導指令，是由生產計劃按班組進行分類匯總后自動產生的，通過班組生產任務查詢功能接收每個班組的生產任務，生產任務完成后再通過班組生產任務完工匯總功能上報每個班組生產任務的完全情況。在組織生產時，通過生產任務派工，針對生產任務制定操作人員，指導車間人員執行操作，系統還應具有生產任務派工、生產任務派工查詢等功能。在普遍的大型鋼結構制造企業中，由于生產環境相對復雜、生產設備自動化程度低、工人素質較低等多方因素，因此，車間生產數據的信息化采集方式也成為了生產執行管理中的重點和難點。因此針對車間在制品的數據采集可在傳統的人工數據采集方式上，通過對車間的網絡覆蓋，應用平板電腦、筆記本電腦等移動設備，實現生產過程中的數據采集。

4）倉庫管理：倉庫管理在企業中屬于生產管理的核心地位，通過對企業倉庫的電子化管理，可以為倉庫管理人員的調度排產和物料盤點提供有力的數據支撐。

在大型鋼結構制造企業中，MES的倉庫管理主要包括對原材料、輔料、余料和產成品的管理，對不同的倉庫又應包括貨區貨位管理、出入庫管理、倉庫臺賬管理、倉庫盤點管理等基本功能。針對不同大型鋼結構制造企業的實際情況，在外部條件允許的情況下，在倉庫管理中運用條形碼管理是實現的最佳方式。

3 應用實現

基于上述的制造執行管理系統在大型鋼結構制造企業車間制造過程中應用模式的研究，在某鋼結構企業進行了應用實踐。在系統實施和應用前，該企業項目訂單的生產進度信息無法及時反饋，生產計劃可操作性較低，生產現場發生的各類事件無法及時上報及處理，生產過程中的生產信息只能靠人工采集，生產過程中產生的余料管理利用率較低，從而造成了企業管理效率不高、執行能力較弱、產品合格率偏低和生產成本偏高等問題。本文的研究成果作為企業系統實施的方法論，相關技術在實施過程中得到了較好的應用。

4 結論

制造執行系統是提升制造企業車間制造管理水平的重要手段，本文詳細分析了大型鋼結構制造企業對制造執行系統的需求，并結合長期的MES應用實施的實踐提出了一種基于大型鋼結構制造企業業務流程的MES應用模型。最后，通過在某鋼結構有限公司的MES項目實施和運行中，對本文的研究成果進行了應用，滿足了企業的業務需求，解決了企業生產過程中存在的問題，取得了良好的應用和示范效果。

[1]王琦峰，沈丹華.MES在汽車零部件制造企業應用模式研究與實踐[J].工業工程，2009，12（1）：70-74.

[2]湯洪博.鋼鐵企業MES中的生產計劃管理模式[J].控制工程，2005，12（6）：577-582.

[3]劉毅斌.生產過程執行系統MES中的數據管理[C]//工業儀表與自動化學術會議，2006.

TP3

A

1674-6708（2016）171-0218-02

鄧琎，云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心，研究方向為信息技術在機械制造業的應用。樊欣星，云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心。曲永冬，云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心。邵靜，云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心。郭海寧，云南省機械研究設計院，云南省機電一體化應用技術重點實驗室，云南省先進制造技術研究中心。