基于MES的機(jī)械加工精益化管理研究

謝建章 曹子昂 鄧彬 楊博

摘? 要：分析了當(dāng)前制造執(zhí)行系統(tǒng)在軍工企業(yè)中的作用，對(duì)基于單件小批量多品種生產(chǎn)模式下的機(jī)械加工車間如何利用制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精益化管理進(jìn)行了研究。并依托車間制造執(zhí)行系統(tǒng)建立一套既滿足產(chǎn)品個(gè)性化生產(chǎn)需求，又能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，且生產(chǎn)方式模塊化的精益管理理念，從而推動(dòng)軍工企業(yè)的機(jī)械加工業(yè)務(wù)穩(wěn)定向前發(fā)展，成為解決機(jī)械加工業(yè)升級(jí)問題關(guān)鍵點(diǎn)和突破點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；車間制造執(zhí)行系統(tǒng)；精益化

中圖分類號(hào)：TP39? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）01-0159-05

Research on Lean Management of Machining Based on MES

XIE Jianzhang， CAO Ziang， DENG Bin， YANG Bo

（1.Hunan Xiangdian Power Co.， Ltd.， Xiangtan? 411101， China; 2.Wuhan BSG Technology Co.， Ltd.， Wuhan? 430074， China）

Abstract： This paper analyzes the role of the current MES in military enterprises， and studies how to use MES to realize lean management in machining workshop based on single piece small batch multi variety production mode. And relying on the workshop MES， a set of lean management concepts that can not only meet the personalized production needs of products， but also carry out standardized production， and the production mode is modular， so as to promote the stable development of the machining business of military enterprises， and become the key point and breakthrough point to solve the problem of upgrading the machining industry.

Keywords： machining; workshop MES; lean

0? 引? 言

機(jī)械加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)營發(fā)展關(guān)乎于生產(chǎn)管理水平。科學(xué)合理的精益生產(chǎn)管理能夠有效控制機(jī)械加工的采購成本，降低企業(yè)的管理成本，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提升。

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是對(duì)機(jī)械加工車間生產(chǎn)制造相關(guān)流程進(jìn)行信息化再造，搭建適合機(jī)械加工車間現(xiàn)場(chǎng)管理需求的生產(chǎn)執(zhí)行控制系統(tǒng)，其功能模塊包括：企業(yè)建模、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)劃管理、生產(chǎn)準(zhǔn)備、作業(yè)執(zhí)行、質(zhì)量管理、維護(hù)管理、資源管理、看板報(bào)表；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，從車間生產(chǎn)計(jì)劃接收、任務(wù)分解、資源及物料配套、生產(chǎn)派工報(bào)工、質(zhì)量檢驗(yàn)到最終產(chǎn)品入庫交付的全過程信息化管理；優(yōu)化現(xiàn)有管理流程，通過對(duì)系統(tǒng)軟硬件的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)及制造過程信息的實(shí)時(shí)采集、管理和反饋，進(jìn)行原材料、成品、在制品的跟蹤管理；質(zhì)量追溯和基于上下游業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的精益化管理的過程。

精益化管理起源于豐田的細(xì)分化生產(chǎn)管理模式，借助設(shè)定相應(yīng)的管理操作標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過程，節(jié)約成產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率及增加價(jià)值產(chǎn)出，來提升企業(yè)管理過程中的管理效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文以湖南湘電動(dòng)力有限公司的車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）為例，從可視化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、持續(xù)改善等方面，對(duì)其機(jī)械加工生產(chǎn)過程中涉及的精益管理進(jìn)行分析和探討。

1? 精益管理應(yīng)用分析

1.1? 計(jì)劃的管理

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）中計(jì)劃管理模塊，依托于人員、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)定，可以進(jìn)行有限產(chǎn)能的車間生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)，配合人工調(diào)整，通過生產(chǎn)工單如圖1所示，對(duì)車間整體生產(chǎn)管控做到精準(zhǔn)掌握與有效協(xié)調(diào)。以車間生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行的精準(zhǔn)性提高為基礎(chǔ)如圖2所示，重新整合機(jī)械加工銷售、生產(chǎn)、供應(yīng)的價(jià)值鏈，能夠在滿足加工生產(chǎn)的基礎(chǔ)上如圖3所示，做到有效減少庫存，降低原材料庫存成本。依據(jù)市場(chǎng)需求導(dǎo)向，合理配置生產(chǎn)資源，有效提高機(jī)械加工企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）通過與ERP系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)鏈，進(jìn)一步完善從銷售、采購、生產(chǎn)、供應(yīng)的有效整合，減少生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)保障企業(yè)受益。有效的拉動(dòng)機(jī)械加工企業(yè)各部門相互聯(lián)系，從而優(yōu)化企業(yè)整體管理模式。

1.2? 工藝的管理

機(jī)械加工企業(yè)工藝往往由工藝設(shè)計(jì)人員完成，生產(chǎn)工藝從創(chuàng)建到成熟會(huì)更新多個(gè)版本，生產(chǎn)過程由試制到量產(chǎn)，根據(jù)車間設(shè)備和技術(shù)能力的變化也會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)工藝的調(diào)整。車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）針對(duì)生產(chǎn)中發(fā)生的實(shí)際情況，能夠?qū)a(chǎn)品的生產(chǎn)工藝編制成不同版本的執(zhí)行工藝，并按照生產(chǎn)需求進(jìn)行對(duì)應(yīng)的靈活調(diào)整，依據(jù)工藝步驟同步整合生產(chǎn)工藝中涉及的人員、物料與設(shè)備，聯(lián)動(dòng)排產(chǎn)功能對(duì)車間生產(chǎn)效率進(jìn)行有力推動(dòng)。

工藝的精益化管理在工藝步驟中更是融入工序生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)設(shè)備要求、設(shè)備執(zhí)行指令、技術(shù)人員要求以及生產(chǎn)時(shí)效標(biāo)準(zhǔn)等多項(xiàng)具體的生產(chǎn)指標(biāo)如圖4所示，從而確定標(biāo)準(zhǔn)清晰的生產(chǎn)管理標(biāo)的，讓生產(chǎn)操作標(biāo)準(zhǔn)明確，執(zhí)行者對(duì)生成要素清晰明確，管理者對(duì)生產(chǎn)過程精準(zhǔn)掌控。

1.3? 人員的管理

機(jī)械加工精益生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)是構(gòu)建完善的生產(chǎn)管理體系，將責(zé)任落實(shí)，分?jǐn)偟矫總€(gè)生產(chǎn)組的每個(gè)人，能夠更好地提升機(jī)械加工企業(yè)的效率。機(jī)械加工精益管理是通過工作流程和管理細(xì)節(jié)，根據(jù)企業(yè)實(shí)際分級(jí)管理，并細(xì)分到基層崗位。車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）通過企業(yè)建模靈活劃分企業(yè)組織管理層級(jí)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，依據(jù)人員檔案、權(quán)限分配等系統(tǒng)功能創(chuàng)建高效率的生產(chǎn)體系。最后通過靈活的人員派工方式如圖5所示，從下而上的進(jìn)行工作匯報(bào)審核與匯總，實(shí)現(xiàn)價(jià)值管理與生產(chǎn)管理的相互統(tǒng)一，真正做到精益化管理從基礎(chǔ)做起。車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）信息化平臺(tái)的建立，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)人員工作的分派與責(zé)任的劃分，對(duì)完善和優(yōu)化生產(chǎn)管理制度起到重要的參考性作用，利用信息化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的人員生產(chǎn)數(shù)據(jù)輸出、分享、分析、審核、優(yōu)化，確保生產(chǎn)正常運(yùn)行和管理。通過信息化平臺(tái)，讓車間每個(gè)部門都積極參與其中，有效匯聚各個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工企業(yè)車間的高效運(yùn)行，有效提高生產(chǎn)效率。

1.4? 設(shè)備的管理

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）依據(jù)機(jī)械加工企業(yè)設(shè)備管理制度的特性，結(jié)合機(jī)械加工行業(yè)的共性，依托系統(tǒng)功能建立日常維護(hù)與檢查相結(jié)合的管理機(jī)制如圖6所示。

日常維護(hù)：在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)每一臺(tái)根據(jù)設(shè)備類型或使用方式，設(shè)定維護(hù)周期與保養(yǎng)方案如圖7所示。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)需要維護(hù)的設(shè)備生成預(yù)維護(hù)任務(wù)如圖8所示。每一段時(shí)間的預(yù)維護(hù)任務(wù)匯總成維護(hù)計(jì)劃，設(shè)備管理員和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)維護(hù)計(jì)劃審批后，預(yù)維護(hù)任務(wù)變更為下發(fā)任務(wù)，設(shè)備管理員根據(jù)計(jì)劃按照保養(yǎng)方案實(shí)施。

設(shè)備檢查：系統(tǒng)將設(shè)備檢查分為三個(gè)維度。

日常檢查：車間設(shè)備員按照保養(yǎng)計(jì)劃對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，并進(jìn)行匯報(bào)。

定期巡檢：由企業(yè)設(shè)備科根據(jù)設(shè)備巡檢計(jì)劃對(duì)各車間設(shè)備進(jìn)行巡檢，并進(jìn)行匯報(bào)。

開工檢查：設(shè)備操作員在產(chǎn)品生產(chǎn)前依據(jù)齊套檢查內(nèi)容，檢查當(dāng)前工序中需要使用的設(shè)備情況，并進(jìn)行匯報(bào)。

機(jī)械加工設(shè)備管理水平和效率，直接關(guān)系到設(shè)備的保養(yǎng)與維修，設(shè)備的狀態(tài)直接影響生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率。系統(tǒng)將設(shè)備檢查放在機(jī)械設(shè)備維修的首要地位，從制度上確立預(yù)防性維修的管理理念，保證從總體上降低設(shè)備故障率，提高生產(chǎn)可靠性與安全性，糾正“重生產(chǎn)、輕維修”的管理理念。

1.5? 物料資源的管理

機(jī)械加工企業(yè)的資源管理，是相較于其他生產(chǎn)企業(yè)是比較復(fù)雜而獨(dú)特的，在生產(chǎn)過程中其物料資源范圍涵蓋：生產(chǎn)物料、生產(chǎn)工具、設(shè)備模具、設(shè)備刀具、產(chǎn)品量具等，構(gòu)成一個(gè)龐大而復(fù)雜的管理需求如圖9所示。

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝步驟中編制每道工藝所需的輸入生產(chǎn)物料、生產(chǎn)工具、設(shè)備模具、設(shè)備刀具、產(chǎn)品量具等生產(chǎn)需求如圖10所示。由系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品工藝中的輸入需求進(jìn)行匯總，生成產(chǎn)品的生成物料資源，在產(chǎn)品生產(chǎn)前按照生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)配和及時(shí)配發(fā)，確保生產(chǎn)所需。

1.6? 質(zhì)量的管理

機(jī)械加工企業(yè)質(zhì)量管理是精益化生產(chǎn)管理的重點(diǎn)，生成過程中需要展開全面生產(chǎn)質(zhì)量跟蹤，質(zhì)量的跟蹤可以分解成產(chǎn)品原材料的質(zhì)量、加工過程的質(zhì)量，以及成品整體和出貨的質(zhì)量控制如圖11所示。車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）在全面質(zhì)量管理實(shí)踐的過程中，從物料入庫、產(chǎn)前準(zhǔn)備、工序質(zhì)檢、整件質(zhì)檢、等方面進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量管理。

物料入庫、產(chǎn)前準(zhǔn)備等功能模塊在產(chǎn)前環(huán)節(jié)從物料質(zhì)量和材料檢驗(yàn)資質(zhì)層面來對(duì)物料進(jìn)行質(zhì)量管理如圖12所示。產(chǎn)品原材料的質(zhì)量管理是產(chǎn)品質(zhì)量保證的前提條件。相關(guān)材料的質(zhì)量是否符合加工生產(chǎn)的需求，是產(chǎn)品整體質(zhì)量的基石，做好原材料的質(zhì)量管理是產(chǎn)品質(zhì)量合格的重要預(yù)防工作。

工序質(zhì)檢在精益化生過程中，通過工序檢驗(yàn)清單，做到對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)工序的應(yīng)檢盡檢，使質(zhì)量管理扎根于生產(chǎn)過程中，并以系統(tǒng)化的執(zhí)行來控制產(chǎn)品的質(zhì)量如圖13所示。整件質(zhì)檢相關(guān)、出庫質(zhì)檢是在產(chǎn)品完工后和入庫前對(duì)產(chǎn)品整體質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量管理。通過生產(chǎn)過程質(zhì)量管理和整體產(chǎn)品質(zhì)量管理的結(jié)合的全面質(zhì)量管理，實(shí)現(xiàn)“零缺陷”的管理目標(biāo)。要減少加工產(chǎn)品的缺陷，做到“零缺陷”，不斷對(duì)加工生產(chǎn)工藝進(jìn)行改善也是必須進(jìn)行的。不合品質(zhì)量管理不僅是對(duì)不合格品返工返修的流程化管理，同時(shí)也能夠匯總不合格品的生成問題和加工工藝，為產(chǎn)品工藝的優(yōu)化改善提供數(shù)據(jù)支持和經(jīng)驗(yàn)支撐。

2? 應(yīng)用效果分析

2.1? 制造信息數(shù)據(jù)集成化

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）串聯(lián)了應(yīng)用系統(tǒng)之間分散的數(shù)據(jù)孤島，將分散于各部門的信息進(jìn)行集成化整合，提升了企業(yè)信息資源的可用性。各部門的信息傳遞效率的準(zhǔn)確性和及時(shí)性有了較大的提高。

2.2? 制造流程規(guī)范化

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）電子報(bào)表的使用，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了車間制造過程的無紙化，車間制造信息通過系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，極大地提高了生產(chǎn)信息的溝通暢通和生產(chǎn)指令下達(dá)時(shí)效，通過系統(tǒng)的工藝管理規(guī)范了車間制造生產(chǎn)流程。

2.3? 制造過程透明化

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的實(shí)施聯(lián)通了生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)控制，顯著效果表現(xiàn)在：生產(chǎn)調(diào)度可以依據(jù)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和執(zhí)行情況進(jìn)行人力、物力等資源的合理配置；生產(chǎn)管理可以依據(jù)系統(tǒng)工時(shí)統(tǒng)計(jì)記錄進(jìn)行績(jī)效考核，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)報(bào)工及時(shí)性、準(zhǔn)確性；公司管理可以依據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)信息，結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效益等數(shù)據(jù)，為企業(yè)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

2.4? 制造模式數(shù)據(jù)化

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）精益生產(chǎn)理念在于減少生產(chǎn)損耗、不斷完善工藝、持續(xù)改進(jìn)管理。系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)制造信息的實(shí)時(shí)采集，記錄生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，為車間現(xiàn)場(chǎng)管理的提升和精益生產(chǎn)的推進(jìn)開展提供了數(shù)據(jù)分析依據(jù)。

2.5? 制造過程可視化

車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）通過現(xiàn)場(chǎng)看板，結(jié)合車間LED大屏幕、產(chǎn)線顯示屏等展示平臺(tái)，將車間生產(chǎn)進(jìn)度及產(chǎn)線生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行展示，通過信息化數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員和企業(yè)管理人員能夠?qū)崟r(shí)了解企業(yè)的生產(chǎn)狀況。

3? 結(jié)? 論

經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和升級(jí)是我國社會(huì)深入改革的必經(jīng)階段。建立先進(jìn)的生產(chǎn)管理理念和信息化的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能夠?qū)⒕婊a(chǎn)管理方式全面落實(shí)于機(jī)械加工的各個(gè)生產(chǎn)流程和企業(yè)的管理環(huán)節(jié)中，有效杜絕機(jī)械加工企業(yè)因出現(xiàn)產(chǎn)能過剩或產(chǎn)能賭點(diǎn)的不平衡情況、造成的非經(jīng)營性效益虧損，為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

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作者簡(jiǎn)介：謝建章（1983.09—），男，漢族，湖南湘潭人，工程師，本科，研究方向：智能制造、信息化系統(tǒng)。

收稿日期：2022-09-19