復(fù)材生產(chǎn)線制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：本文梳理復(fù)材生產(chǎn)線制造執(zhí)行系統(tǒng)項目實施成果，主要闡述了系統(tǒng)實施背景、建設(shè)目標(biāo)、總體方案設(shè)計、系統(tǒng)具體功能實現(xiàn)、總結(jié)應(yīng)用效果等相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：信息化；復(fù)材生產(chǎn)線；制造執(zhí)行系統(tǒng)；MES；管理

一、系統(tǒng)實施背景

哈飛公司復(fù)材生產(chǎn)線制造執(zhí)行系統(tǒng)（簡稱“復(fù)材MES”）實施前，復(fù)材車間制造過程管理主要存在以下問題：

第一，生產(chǎn)作業(yè)計劃不夠精密，缺乏科學(xué)有效的生產(chǎn)能力分析模型。作業(yè)計劃主要憑借個人經(jīng)驗手工編排。車間計劃員排計劃時不了解現(xiàn)場資源情況，有可能導(dǎo)致待加工的任務(wù)因資源條件不具備而無法按時生產(chǎn)。

第二，生產(chǎn)保障資源不能及時供應(yīng)。計劃員及班組長對于生產(chǎn)資源配套情況的掌握主要通過電話等傳統(tǒng)溝通方式，信息傳遞缺乏及時性和準(zhǔn)確性，使材料、工裝、工具等資源在生產(chǎn)準(zhǔn)備上相對滯后，影響現(xiàn)場作業(yè)效率。

第三，生產(chǎn)過程中存在大量紙質(zhì)單據(jù)，不同表單重復(fù)填寫相同信息，重復(fù)工作現(xiàn)象比較突出，容易出錯，效率低。

第四，生產(chǎn)過程不夠清晰透明，車間視場信息傳遞不及時、不暢通，缺乏有效的分析預(yù)測手段來輔助生產(chǎn)決策，難以為生產(chǎn)管控、生產(chǎn)決策提供有效的支撐。

綜合上述因素，公司啟動了復(fù)材MES開發(fā)、實施工作。

二、系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

第一，科學(xué)制定生產(chǎn)作業(yè)計劃，根據(jù)固化工序的工藝特點和生產(chǎn)特點，結(jié)合工藝參數(shù)、時效性、零件合罐關(guān)系、固化罐溫度曲線、體積對零件的固化工序進行排產(chǎn)。記錄歷史合罐數(shù)據(jù)，為后續(xù)排產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

第二，通過建立復(fù)材MES系統(tǒng)，使車間生產(chǎn)過程透明化。生產(chǎn)相關(guān)人員通過MES 系統(tǒng)可隨時了解生產(chǎn)資源利用情況、車間庫存情況、生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行情況，為生產(chǎn)相關(guān)人員提供有效的生產(chǎn)監(jiān)控手段，輔助快速決策。

第三，實現(xiàn)與協(xié)同研制平臺、生產(chǎn)計劃管理、各車間MES、器材管理、制造資源管理等系統(tǒng)集成，實現(xiàn)生產(chǎn)保障、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計劃執(zhí)行的全流程管控。

第四，實現(xiàn)車間管理看板化，從多個維度對生產(chǎn)過程情況進行分析、展示，為生產(chǎn)提供科學(xué)、直觀的決策依據(jù)。

三、系統(tǒng)總體方案設(shè)計

（一）總體功能框架

復(fù)材MES系統(tǒng)總體功能框架如圖1所示。

復(fù)材MES系統(tǒng)功能圍繞車間生產(chǎn)計劃與過程控制管理，覆蓋車間從生產(chǎn)任務(wù)的接收到生產(chǎn)準(zhǔn)備檢查、工序計劃編排、班組生產(chǎn)任務(wù)派發(fā)、生產(chǎn)進度采集、車間任務(wù)交接、問題處理、現(xiàn)場檢驗、庫房管理、工時統(tǒng)計、成本核算，直到零組件最后交付入庫的核心流程，提供了面向車間管理者的可視化監(jiān)控手段。

（二）總體業(yè)務(wù)組件

復(fù)材MES系統(tǒng)功能組件（如圖2所示）包括車間任務(wù)管理（車間需求接收、車間計劃管理）、生產(chǎn)準(zhǔn)備管理、計劃排產(chǎn)、作業(yè)計劃管理、質(zhì)量作業(yè)管理、協(xié)作管理、庫存管理、工時管理、成本管理、問題管理、綜合查詢及看板等功能[1]。

四、系統(tǒng)具體功能實現(xiàn)

（一）車間任務(wù)管理

第一，車間需求接收。對接生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)，接收生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)中下達的計劃信息，并將完工信息反饋到生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃任務(wù)閉環(huán)。

第二，車間計劃管理。接到生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃以后，根據(jù)一件一令原則，自動批量生成車間作業(yè)計劃（令單），同時支持手工選擇任務(wù)條目生成車間作業(yè)計劃。

第三，工藝確認(rèn)。對接收到的生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)計劃任務(wù)進行工藝確認(rèn)，確定每條任務(wù)所使用的工藝文件（A0/F0），系統(tǒng)默認(rèn)的最高版次，支持手動調(diào)整。

（二）生產(chǎn)準(zhǔn)備管理

第一，工裝工具可用性檢查。通過工藝文件獲取待加工零件所需的工裝工具信息，與工裝工具庫房庫存數(shù)進行檢查和計算，驗證工裝工具是否滿足。

第二，設(shè)備可用性檢查。通過工藝文件獲取待加工零件所需設(shè)備信息，檢查相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)，驗證設(shè)備是否滿足。

第三，物料可用性檢查。根據(jù)任務(wù)中零件號獲取協(xié)同研制平臺（windchill）中的材料定額信息，形成季度材料需求清單，通過與器材管理系統(tǒng)的庫存信息檢查和計算是否缺件，提供及時的預(yù)警功能。

第四，保障計劃。根據(jù)生產(chǎn)準(zhǔn)備檢查結(jié)果，將不滿足條件的車間生產(chǎn)任務(wù)進行標(biāo)識，生成缺件清單，形成保障計劃，以供提前進行保障工作。

（三）計劃排產(chǎn)管理

第一，產(chǎn)能分析。宏觀產(chǎn)能分析：在排產(chǎn)前，對固化設(shè)備能力進行總體宏觀分析。根據(jù)任務(wù)的加工時間，將任務(wù)量均攤到設(shè)備類上，宏觀了解不同設(shè)備類的任務(wù)量，比較需求和現(xiàn)有產(chǎn)能大小，看各設(shè)備產(chǎn)能是否滿足需求。瓶頸資源識別：識別不同設(shè)備類的總?cè)蝿?wù)量，負(fù)荷太高的資源類為瓶頸。宏觀產(chǎn)能平衡：通過增加新的設(shè)備或者調(diào)整設(shè)備工作日歷信息，或者針對瓶頸設(shè)備的任務(wù)進行外委，對車間整體計劃進行有效平衡，保證計劃的可執(zhí)行性。

第二，計劃排產(chǎn)。按生產(chǎn)計劃完工日期正向排序，循環(huán)遍歷計劃中所有圖號，根據(jù)工作包進行分組，取每組中最早計劃完工日期，在考慮人員、設(shè)備等資源約束情況下，根據(jù)該日期結(jié)合工序加工實作工時倒推固化工序計劃開始時間和完成時間。然后根據(jù)固化工序計劃開始時間結(jié)合班制、工作日歷、資源約束等情況，向前、向后推算出所有工序計劃開始時間和計劃結(jié)束時間，進而完成排產(chǎn)，形成車間作業(yè)計劃，同時向器材管理系統(tǒng)、車間半成品庫傳遞領(lǐng)料信息[2]。

（四）車間現(xiàn)場作業(yè)管理

第一，派工管理。流卡中工序任務(wù)具備按班組、按人員、按設(shè)備三種派工模式，可多選流卡進行批量派工。

第二，車間領(lǐng)料管理。班組派工后產(chǎn)生領(lǐng)料單，通過與器材管理系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)面向車間的材料出庫登賬、配送。

第三，現(xiàn)場進度采集。任務(wù)接收：派工后班組長或工人自動完成對任務(wù)的接收，登錄系統(tǒng)后可查看相關(guān)任務(wù)。現(xiàn)場作業(yè)：支持并行開工、完工、停工、復(fù)工、查看工藝文件、發(fā)起檢驗、問題反饋，及查看當(dāng)前工人某時間范圍內(nèi)已完工任務(wù)工時匯總信息及工時明細(xì)。

第四，更改貫徹。接收CAPP 系統(tǒng)下發(fā)的指令更改單信息（設(shè)計更改、工藝更改），并在MES系統(tǒng)中進行更改貫徹。

第五，現(xiàn)場檢驗管理。首件檢驗：提供首件檢驗、首件鑒定的相關(guān)表格管理及現(xiàn)場記錄的功能。檢驗結(jié)論錄入：支持檢驗員錄入檢驗結(jié)論，包括合格數(shù)、不合格、報廢數(shù)。返工：當(dāng)檢驗結(jié)論為不合格時，系統(tǒng)自動觸發(fā)返工流程，觸發(fā)質(zhì)量系統(tǒng)內(nèi)廢品返修品通知單。

第六，完工繳庫。當(dāng)零件的所有工序均合格后，開具合格證，生成繳庫單，進行移交入庫操作。繳庫完成后，將繳庫信息反饋給生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)，關(guān)閉計劃。

第七，廢品返修品處理。當(dāng)出現(xiàn)廢品、返修品時，通過MES系統(tǒng)進行廢品返修品處理，由檢驗員發(fā)起廢品返修品處理流程，填寫責(zé)任單位、廢品名稱、報廢原因等信息后上報會計，由會計填寫工時損失、材料損失、總損失，提交車間主任確認(rèn)。審批通過后可通過MES系統(tǒng)打印廢品返修品通知單。當(dāng)出現(xiàn)報廢時，由MES系統(tǒng)向生產(chǎn)計劃系統(tǒng)發(fā)起報廢申請。

（五）協(xié)作管理

第一，協(xié)作計劃管理。協(xié)作計劃發(fā)出：主制單位在復(fù)材車間上一道本“車間工序完工”后，系統(tǒng)自動將請托計劃發(fā)送復(fù)材車間。協(xié)作計劃接收：復(fù)材車間通過接收各請托車間的請托計劃，提前掌握本車間未來一段時間的任務(wù)情況，輔助復(fù)材車間進行計劃排產(chǎn)。

第二，協(xié)作物流管理。移交發(fā)出：請托單位可以通過零件系統(tǒng)或MES系統(tǒng)進行實物發(fā)出。移交接收：當(dāng)請托單位實物送達后，協(xié)作車間可根據(jù)協(xié)作計劃對接收的實物進行接收登記。接收后可選擇庫房庫位。如實物有問題可進行退回操作，并在備注中進行說明。協(xié)作車間加工完成實物后，在MES系統(tǒng)中登記，完成請托閉環(huán)操作。

（六）庫存管理

庫存管理模塊具備臺賬、入庫、出庫、移庫、占用、盤點、結(jié)轉(zhuǎn)等管理，能夠根據(jù)派工計劃自動生成成品、標(biāo)準(zhǔn)件、材料、半成品等資源的生產(chǎn)準(zhǔn)備計劃，按要求配送或領(lǐng)用。材料入庫后可通過掃描標(biāo)識獲取材料生命周期信息，在使用過程中自動計算材料出入庫后剩余生命周期，并對即將超期未出庫零件進行及時預(yù)警。

（七）工時管理

工時采集：當(dāng)流卡完成后系統(tǒng)自動記錄工時信息。統(tǒng)計員根據(jù)采集的工時進行工時分配，系統(tǒng)每月自動生成工時報表。工時分析：基于現(xiàn)場進度采集模塊，根據(jù)操作者的歷史實際加工時間進行平均工時、最短加工周期分析。工時統(tǒng)計報表：按月份、年度對各型號完成工時進行報表（按車間、型號、架次分類統(tǒng)計）。

（八）成本管理

成本采集：根據(jù)實際出庫信息統(tǒng)計材料成本信息，自動采集工人加工工時，支持手工維護費用，實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)果數(shù)據(jù)的自動提取，可實現(xiàn)車間的材料成本與人工成本管理和報表打印。成本統(tǒng)計報表：實現(xiàn)材料成本和工時成本的單機、令號、圖號理論成本、實際成本的統(tǒng)計功能。

（九）問題管理

問題上報：針對現(xiàn)場生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各類問題進行上報，支持車間維護問題類型。問題提醒：系統(tǒng)對待辦人進行提醒，負(fù)責(zé)人員或負(fù)責(zé)部門對所提出的問題進行答復(fù)和反饋。問題確認(rèn)：對問題進行確認(rèn)，車間內(nèi)部問題由車間內(nèi)進行回復(fù)，車間外部問題提供生產(chǎn)異常反饋功能，將信息反饋關(guān)聯(lián)到管控看板，并在管控看板進行問題的答復(fù)與關(guān)閉。問題關(guān)閉：對于已解決的問題進行歸零關(guān)閉。

（十）綜合查詢及看板

綜合查詢及看板可以從多個維度對生產(chǎn)實際情況進行分析展示管理。

進度看板：顯示車間工作訂單執(zhí)行情況、任務(wù)執(zhí)行情況、交付分析信息，實現(xiàn)對進度的實時監(jiān)測[3]。工時看板：按型號、班組顯示車間工時統(tǒng)計信息。設(shè)備看板：通過與設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及制造資源管理系統(tǒng)集成，可以查看當(dāng)前的空閑設(shè)備、故障設(shè)備，以及設(shè)備正在執(zhí)行的任務(wù)信息。質(zhì)量看板：統(tǒng)計車間各型號不合格產(chǎn)品數(shù)量、不合格率、報廢原因信息。問題看板：可根據(jù)時間、問題類型、部門、狀態(tài)條件查看生產(chǎn)過程中的計劃、工藝、質(zhì)量相關(guān)問題的查詢和展示。流程績效看板：實現(xiàn)對協(xié)作車間任務(wù)的接收、流卡的建立、派工，開工、完工、交付進度的追溯，對流程績效進行監(jiān)控。

（十一）系統(tǒng)集成

與協(xié)同研制平臺集成：獲取工藝信息、材料定額、工裝工具、設(shè)備等信息。與生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)集成：接收訂單任務(wù)并反饋訂單執(zhí)行情況，形成訂單的閉環(huán)。與裝配車間MES集成：實現(xiàn)零件繳庫接收、零件調(diào)回的接口集成。與其他專業(yè)MES系統(tǒng)集成：實現(xiàn)與其他車間工序周轉(zhuǎn)管控。與器材管理系統(tǒng)集成：實現(xiàn)成品、標(biāo)準(zhǔn)件、材料出庫、配送信息的傳遞。與制造資源管理系統(tǒng)集成：獲取工裝、工具、設(shè)備信息。與質(zhì)量管理系統(tǒng)集成：發(fā)起不合格品審理流程，并接受質(zhì)量系統(tǒng)返回的審理結(jié)果信息。

總結(jié)

通過復(fù)材MES實施，哈飛公司實現(xiàn)了復(fù)材生產(chǎn)線制造過程的流程化、信息化、可視化，規(guī)范了車間生產(chǎn)及質(zhì)量控制流程，為生產(chǎn)管理人員及時提供準(zhǔn)確的制造現(xiàn)場數(shù)據(jù)，生產(chǎn)管理人員能夠?qū)崟r了解生產(chǎn)準(zhǔn)備及制造執(zhí)行進展情況，有效提高了車間制造管理水平，同時通過數(shù)據(jù)信息共享應(yīng)用，為公司層面總體管控提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，支撐管理決策。通過復(fù)材MES實施，為全面實現(xiàn)復(fù)材生產(chǎn)線制造過程管理的數(shù)字化、可視化奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]李易凇.航空發(fā)動機工裝MES信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2014.

[2]林乾濤.APS高級計劃與排程系統(tǒng)在生產(chǎn)管理中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2022，40（03）：54-56.

[3]蔣南云，高騫，黃霞.某閥門生產(chǎn)車間看板管理方案設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（23）：172-173.