MES系統(tǒng)無紙化生產分析和建設思路

MES系統(tǒng)無紙化生產分析和建設思路2016年10月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"無紙化生產理解 3\o"CurrentDocument"無紙化生產作用 3\o"CurrentDocument"擴展MES系統(tǒng)的應用范圍 3\o"CurrentDocument"促使生產者角色的轉變 4\o"CurrentDocument"促進生產數(shù)據(jù)采集的效率 4\o"CurrentDocument"促進工作過程的規(guī)范化和標準化 4\o"CurrentDocument"實現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源，確保數(shù)據(jù)準確完整唯二 5\o"CurrentDocument"促使生產工藝和MES系統(tǒng)更加緊密地結合 5\o"CurrentDocument"無紙化生產關鍵技術分析 6\o"CurrentDocument"生產現(xiàn)場終端技術 6\o"CurrentDocument"物流標識技術 6\o"CurrentDocument"自動化數(shù)據(jù)采集技術 6\o"CurrentDocument"人機交互技術 7\o"CurrentDocument"建設基礎分析 7\o"CurrentDocument"無紙化建設思路和步驟 8\o"CurrentDocument"建設目標 8\o"CurrentDocument"建設思路 8\o"CurrentDocument"建設步驟 91無紙化生產理解圍繞MES系統(tǒng)的應用進行的信息集成，對于生產企業(yè)的信息集成是具有極其關鍵的作用?！凹垺笔莻鹘y(tǒng)企業(yè)信息交互最基本的媒介，也是企業(yè)內各孤島信息系統(tǒng)之間交換信息的主要途徑，因此，無紙化生產不僅意味著生產模式的變革，還體現(xiàn)了整個企業(yè)信息系統(tǒng)集成的水平?！盁o紙化就是讓工人多擰幾下扳手，少錄一些數(shù)據(jù)”，比較生動形象地表達出了無紙化生產帶來的變化。1.1無紙化生產作用無紙化生產作用和影響主要體現(xiàn)以下幾個方面。1.1.擴展MES系統(tǒng)的應用范圍一般都認為，MES系統(tǒng)是位于上層生產計劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)，為操作人員、管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設備、物料、客戶需求等方面）的當前狀態(tài)的信息?？蛻艉外c告訂單生產計劃材料和其循莪取產呂生宜周期缺理交付和物流售后職務客戶和鈉告訂單生產計劃材料和其循莪取產呂生宜周期缺理交付和物流售后職務圖1制造活動處于企業(yè)價值流和產品生命周期的交叉位置當前，制造活動同時存在于價值鏈和生命周期鏈條的交叉點上（如圖1所示），其中，前者是傳統(tǒng)MES系統(tǒng)的一般需求，后者是無紙化應用下MES的新需求。考慮到同一個制造現(xiàn)場只能有一個生產執(zhí)行管理系統(tǒng)，因此，現(xiàn)有MES系統(tǒng)的應用范圍肯定就會擴展，需要集成和參與產品生命周期上的產品設計、工藝設MES系統(tǒng)無紙化生產分析和建設思路計和維護等階段的工作。1.1.2促使生產者角色的轉變生產者角色將發(fā)生轉變。離散型生產企業(yè)實現(xiàn)無紙化生產，將工人從圖紙、工藝卡片、工藝路線單等紙質文檔頻繁更新和管理中解放出來，使工人能夠在無紙化環(huán)境中順利工作，降低了生產和管理成本。在原來，工人要干一件活，需要自己去準備工裝工具、領材料、翻圖紙、找各種資料等，需要大量準備和等待時間；而現(xiàn)在通過標準化和規(guī)范化，簡化了工人工作內容，消除了大量無價值的活動；同時通過信息化，工人不用去打印質量跟蹤卡，不用在文件簽字，不用去領料、準備工裝，避免缺料造成的等待等，工人只需要專注于生產工作。無紙化通過大量各種方式和手段，大大提升了工人的價值，因此，無紙化應用使工人的角色會發(fā)生轉變。同時，隨著無紙化應用的深入，大部分生產管理者都逐步轉變?yōu)樯a輔助人員，為生產一線的工人提高生產效率進行服務，如物流、計劃、質量等人員，做好生產的現(xiàn)場保障。1.1.3促進生產數(shù)據(jù)采集的效率在日常生產中，尤其裝配時，比較重要的一個過程是需要記錄配套零件的質量信息，如果采用手工方式錄入，工作量非常大，且質量跟蹤難度大。因此，一般MES系統(tǒng)在質量跟蹤卡上打印條碼，通過條碼可實現(xiàn)零件的所有信息跟蹤。在進行零件出入庫時，可直接通過掃描質量跟蹤卡條碼實現(xiàn)庫存管理；在裝配現(xiàn)場，也可直接掃描質量跟蹤卡條碼來實現(xiàn)裝配記錄的跟蹤，簡化和方便了現(xiàn)場的操作。無紙化生產科將工人的工牌植入莊卡，工人和檢驗員在采集信息時，直接掃描ID卡即可，更是省略了質量跟蹤卡的掃描和流轉環(huán)節(jié)，減少了人工操作，進一步提高了數(shù)據(jù)采集的效率。1.1.4促進工作過程的規(guī)范化和標準化無紙化生產實施后，不再需要打印工藝文件，車間現(xiàn)場也沒有任何紙質過程單據(jù)，生產計劃、過程控制、執(zhí)行反饋信息以電子化方式傳遞，但是，這些都是表面現(xiàn)象。沒有紙并不代表無紙化，電子化并不等于信息化。無紙化生產的核心是工作過程標準化、規(guī)范化，提高專業(yè)化，減少重復工作，消除浪費，縮短制造周期，提高產品質量，降低成本。在無紙化生產的建設初期，最重要的工作就是對生產各個活動進行了價值流梳理和分析，建立以規(guī)范化和標準化為核心的整個體系，主要包括:1） 工藝的規(guī)范化和標準化。對產品的工藝過程、要素、工藝文件、零件、工裝等，在滿足要求前提下，通過歸納、分類、整理，使其具有通用性、典型性，并形成工藝操作方法標準、工藝要素標準、工藝管理標準，為整個工藝的標準化和規(guī)范化奠定基礎。2） 工人操作的規(guī)范化和標準化。對生產過程的各個活動進行價值流分析，在保證質量的前提下，簡化生產過程和內容，消除不必要的活動。對每一步生產過程的具體操作進行規(guī)范，提升工人的效率，保證了產品質量，縮短生產周期。3） 數(shù)據(jù)結構化。在對工藝規(guī)范化和標準化、工人操作的規(guī)范化和標準化的基礎上，以軟件為支持，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)的結構化。4） 現(xiàn)場自動配送。在對生產過程標準化和規(guī)范化的前提下，實行自動配送制度，包括零件配送、工裝配送等，并建立配送的標準和制度，保證裝配現(xiàn)場的活動按價值流不間斷地進行。1.1.5實現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源，確保數(shù)據(jù)準確完整唯一實踐經(jīng)驗表明：數(shù)據(jù)的準確性、完整性、唯一性是MES實施成敗最重要的因素之一。由于數(shù)據(jù)帶來的各種問題大大阻礙7MES的實施。一般的做法是，MES和CAPP工藝系統(tǒng)通過接口來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，主要是由CAPP系統(tǒng)提供BOM和工藝信息到MES系統(tǒng)中；但是，實際應用表明，通過接口總會存在不能實時同步，以及其它不可預知的問題，并不能徹底解決信息孤島問題。無紙化應用將促進產品生命周期相關系統(tǒng)與在MES系統(tǒng)中的融合，規(guī)避了多系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的潛在問題，最終徹底地解決了單一數(shù)據(jù)源問題，使得數(shù)據(jù)保持高度的準確性、唯一性、完整性。無紙化應用不僅僅解決了數(shù)據(jù)問題，更多的是給企業(yè)生產和管理帶來了模式的轉變，突破了傳統(tǒng)各個生產相關系統(tǒng)的定位，實現(xiàn)以業(yè)務本身為核心，來通過單一系統(tǒng)進行業(yè)務整合。1.1.6促使生產工藝和MES系統(tǒng)更加緊密地結合無紙化生產模式，將生產工藝和MES系統(tǒng)更加緊密地融合在一起，生產工藝系統(tǒng)和MES系統(tǒng)信息互通更加暢通。工藝人員在CAPP系統(tǒng)中進行工藝文件的編制、審批、定版，會直接把工藝文件等信息直接推送到MES系統(tǒng)中，現(xiàn)場工人可直接瀏覽工藝文件，并且基于工藝文件進行現(xiàn)場生產相關信息的采集，大大簡化了工作流程，方便了各個業(yè)務層的具體工作。1.2無紙化生產關鍵技術分析在MES系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)無紙化生產，不僅需要管理模式的改變，還需要許多軟硬件技術作為支持:1.2.1生產現(xiàn)場終端技術生產現(xiàn)場終端用于顯示工作指令和工作指導書，操作者可以在終端上察看工作任務、報開工和完工。無紙化生產要求在終端上察看圖紙、工藝規(guī)程和數(shù)字化模型。一般情況下，無紙化車間的現(xiàn)場終端配置數(shù)量原則上應當做到一臺設備或者一個操作者配置一個終端。國外的MES應用已經(jīng)表明：便攜式的無線終端或離線終端的使用正在成為MES應用的重要方向。尤其是符合國防軍工生產保密安全要求的、具有無線加密傳輸功能的終端技術，將成為國防工業(yè)企業(yè)MES的關鍵技術。1.2.2物流標識技術MES系統(tǒng)強調對物料流轉的控制，準確和快速的物流管理往往都需要采用標識技術，包括：條碼、RFID等。在無紙化的情況下，對物流標識技術的應用又有更高的要求，為了實現(xiàn)精細的物料和在制品跟蹤，特別是一些體積小、加工要求高的零部件，其標識應用更為迫切。目前，微型化的激光標刻二維碼（如圖2所示），抗金屬干擾和腐蝕的可粘貼式RFID等，都是能夠適應于離散制造需要的標識技術，這些技術的應用拓展需要結合實際環(huán)境多做試驗和研究。圖2微型化的激光標刻二維碼1.2.3自動化數(shù)據(jù)采集技術離散型制造企業(yè)實現(xiàn)無紙化，達到管控一體化，最重要的一點就是要有自動化數(shù)據(jù)采集技術作為支撐。當前比較具備可行性的自動化數(shù)據(jù)采集技術包括：數(shù)控設備運行數(shù)據(jù)的自動采集、測量系統(tǒng)或測試系統(tǒng)數(shù)MES系統(tǒng)無紙化生產分析和建設思路據(jù)的自動采集等。1.2.4人機交互技術MES系統(tǒng)管理制造的執(zhí)行過程，制造的執(zhí)行過程是充滿變化和例外的，該問題在失去紙作為記錄載體的情況下尤其突出，這也是提高人機交互能力對于無紙化MES非常重要的原因。人機交互技術一般需要物流標識技術和自動化數(shù)據(jù)采集技術（尤其是測試數(shù)據(jù)自動采集）作為支撐，能夠實現(xiàn)對各類異常進行提示和報警，如選取錯誤批次序列號的零組件進行提示，對BOM進行驗證，對設備異常和庫存進行報警等，以及對測量結果進行自動打包和分析。2建設基礎分析裝備制造部屬于綜合性的生產加工部門，主要以機械加工、裝配、電裝和集成等生產線為主，其中，裝配以機械件裝配為主；電裝以線纜加工、集成布線、接線（如配電箱）為主；集成以指揮車內設備和分系統(tǒng)的總裝為主。針對裝備制造部對車間生產信息透明化的要求，解決生產過程在制品系統(tǒng)管理、提高產品質量以及改進工時定額制定和統(tǒng)計困難的狀況等，進行7MES一期的建設。MES一期的建設，基本實現(xiàn)了該部門的全生產流程的信息管理，主要包括綜合計劃管理、工藝管理、委外管理、車間管理、產能管理、庫存管理、設備工裝管理、質量管理、綜合查詢、基礎數(shù)據(jù)管理等MES一期建設，實現(xiàn)了對生產過程各個環(huán)節(jié)的覆蓋，基本完成生產過程中各類生產數(shù)據(jù)的追蹤、監(jiān)視、提取和分析，滿足生產現(xiàn)場管控的要求，達到了一定程度的統(tǒng)籌生產和精益生產。目前，MES系統(tǒng)并未實現(xiàn)與CAPP系統(tǒng)的信息集成；而實現(xiàn)了與PDM系統(tǒng)的信息集成，當前主要獲取產品BOM和生產工藝信息，并在MES系統(tǒng)中進行一定程度的工藝管理。根據(jù)MES一期建設的分析，開展無紙化生產具備了初步的基礎：1） MES系統(tǒng)已經(jīng)部署，并能夠在機加、裝配以及電裝等車間上正常使用。2） MES系統(tǒng)主要依據(jù)工藝流程卡，進行現(xiàn)場生產加工過程以及質檢等信息的采集。3） 通過MES系統(tǒng)的實施和建設，對生產各個活動進行了流程梳理和分析，規(guī)范化和標準化建設有了一定的基礎。4） MES系統(tǒng)未與CAPP集成直接獲取產品BOM和工藝信息，而是通過PDM系統(tǒng)獲得。5） MES系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成，但目前并未獲得PDM系統(tǒng)提供的產品設計數(shù)據(jù)和生產作業(yè)指導書等。3無紙化建設思路和步驟3.1建設目標針對MES一期建設的基礎以及當前的管理要求，無紙化建設的主要目標包括:1） 實現(xiàn)車間生產現(xiàn)場無紙化辦公。2） 按照BOM結構建立產品生產的電子檔案，實現(xiàn)對生產過程和質量信息的跟蹤、監(jiān)控、追溯等。3） MES系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)集成，實現(xiàn)BOM和工藝文件等信息直接導入到MES系統(tǒng)，方便現(xiàn)場工人直接瀏覽工藝文件，以及采集基于工藝文件的現(xiàn)場生產相關信息。4） MES系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成，實現(xiàn)在MES終端方便查詢和瀏覽產品設計數(shù)據(jù)（如2D和3D圖紙）和電子作業(yè)指導書等信息。3.2建設思路根據(jù)對裝備制造部的MES系統(tǒng)實施現(xiàn)狀和需求的理解，無紙化的建設需循序漸進，采用“業(yè)務梳理和優(yōu)化、生產相關部門協(xié)同、先試點后推廣”的推進方式，來逐步落實。1） 業(yè)務梳理和優(yōu)化：目前MES系統(tǒng)運行時，還有一些生產是在線下進行；MES系統(tǒng)進行工藝管理；MES系統(tǒng)并未和CAPP集成來獲取BOM信息和工藝數(shù)據(jù)等。這些現(xiàn)象表明：裝備制造部內部的工藝和生產流程，與研發(fā)部門的設計流程，仍然沒有完全理順；各個業(yè)務系統(tǒng)的職責和應該共享的信息沒有完全清晰等；導致MES系統(tǒng)功能繁雜，應該豐富的功能（如排產管理和生產統(tǒng)計分析等）不夠深入。而且，無紙化的應用會帶動生產者角色和生產方式的轉變，因此，無紙化實施時，必須進一步理順和優(yōu)化制造部內部生產和工藝部門流程，以及生產相關部門之間的工作流程。2） 生產相關部門協(xié)同：無紙化建設會帶動生產相關部門，如產品研發(fā)部、工藝部、計劃部門、生產部門等，內部工作流程和信息共享方式的改變和優(yōu)化；各個部門和對應的業(yè)務系統(tǒng)各歸其位，接口和職責清晰；大部分生產管理者向生產服務方向轉型，轉變管理理念，使各個部門的無紙化建設能夠統(tǒng)一規(guī)劃和部署，建設步驟協(xié)調。3） 先試點后推廣：先從機加車間試點，優(yōu)