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航天行业某装调车间MES实施案例解析

2019/7/23    来源:开目信息技术    作者:杨亚菲      
关键字:MES  MES实施  
随着企业发展,对车间生产数字化也提出了更高的要求,如何帮助车间实现生产过程透明化、利用高级排程实现计划管理、便捷的生产信息数据采集、产品过程质量如何跟踪追溯等,生产的问题变得尤为重要。

一、 项目背景介绍

    项目单位主要从事航天类无线电子设备的研制与生产,其加工类型涵括有机加、电装、调试、钳装、总成等内容。由于行业特点,其电子设备产品对质量要求高,目前通过手工的产品质量履历书来体现产品加工及装配质量过程,以满足对产品过程追溯,为电子设备产品的后期服务提供保障。

    随着企业发展,对车间生产数字化也提出了更高的要求,如何帮助车间实现生产过程透明化、利用高级排程实现计划管理、便捷的生产信息数据采集、产品过程质量如何跟踪追溯等,生产的问题变得尤为重要。企业迫切需要采取先进的生产管理信息化手段,对现有的生产现场进行实时动态的管理与控制。

    通过前期的调研与考察,总结出装调车间的业务需求包括有:

    1)产品编号管理需求

    从各分机到产品,涉及到的关键零部件均有着严格的产品编号管理要求,即分机或产品合格证对应一件一码。已实施的MRPII系统,由于计划粒度只达月度计划级,无法跟踪具体的产品编号以其生产过程,装调过程中产品对应装配分机序列号记录耗费大量的人力,且不利于产品快速的追溯,车间需对产品编号进行系统化管理。

    2)装调过程的实时可视化需求

    由于电装采用面向订单的生产方式,产品品种多、交货期短、装配物料类型多,装配过程变化频繁。因此,需要MES系统能够实时显示车间各班组的生产进度,实时显示各型号及产品的完成数量信息,同时针对现场的异常,可以快速利用电子看板进行实时的播报,加快问题处理的流程。

    3)装调车间的高级排程需求

    装调车间属于并行、多品种小批量生产方式,由于车间随机出现的物料缺料、机器故障、计划变更、质量故障等情况,产品订单存在分批和单件生产的情况,导致生产排程方案的可行性差,调度人员很难。因此,需要MES系统能够实时根据实际生产订单进度和异常情况,借助图形化的调度工具,实现各种优化策略下动态排程,可提前预知生产订单延期状态。

    4)电子装配过程的实时跟踪与追溯需求

    根据军工产品的要求,产品交付需提供完整的质量履历书,并且结合产品编号逐一提供。由于电装与调试通常也划分为若干小批量开展生产,因此大量的重复记录工作使得生产效率整体低下,同时纸质的记录无法为后期物料正向及逆向追溯提供高效的解决办法,需要MES系统能够对装配的关键元器件、零部件、分机及产品进行记录(如装配零件、设备、测试仪器信息等)进行实时跟踪,为准确召回和追溯故障产品提供基础。

    5)系统集成的需求

    企业目前已成功部署实施有MRPII、PDM、CAPP、质量管理等系统,随着MES系统的推进,需将上游的设计部门、工艺部门、计划部门的各项数据(如:物料信息、BOM、工艺路线、生产计划、库存齐套、技术文件等)进行整合,为MES系统提供相应基础数据支撑,同时也为MRPII中的生产计划在车间的闭环管理提供有效保障。

二、装调车间MES目标

    装调车间MES围绕生产过程特点,采用可配置化MES管理平台,进行相应的客户化定制开发与配置。通过对MRPII生产计划的分解,实现车间对生产制造过程的管控。通过计划排产,对现场工序进行初步的能力排产,使任务更具可执行性;对装调作业分派、任务过程汇报、质量信息汇报及生产异常事件汇报等;运用条形码技术对产品编号进行单一跟踪及生产过程信息采集,实现对制造过程的监控;与PDM系统集成,实现生产技术文档的现场电子化指导,最终实现装调的车间数字化管理。

三、系统业务流程及功能

业务流程及功能

图1 业务流程及功能

    装调车间MES系统功能如下:

    1)计划管理

    装调车间调度员根据生产处在MRPII中下达月度生产计划,通过集成接口,在MES系统中进行车间计划分解,装调工艺组根据计划,开展工艺技术文件的准备,核对MES系统中已自动导入的工艺路线信息及工序对应的技术文件信息,然后标注物料的技术准备状态;调度员进行车间生产准备,在MES查阅MRPII中计划物料齐套状态,并根据实际到料情况,下达合理数量下的生产订单,同时依据企业产品编号规范,打印相应的产品编号条码,并附于纸质的质量履历书封面。

    2)任务调度

    调度员根据工艺路线定义,进入高级计划排产,对任务的计划完成时间节点进行自动推算。计划排产将根据相应的初步工时,以班组作为资源单位进行排产,同时结合在制品生产进度,对未完成工序任务进行排产,获悉各项目令号下产品、分机的生产周期,同时利用计划甘特图工具对工序任务进行灵活调整并自动适应。任务调度通常锁定近两周内的工序作业,并分派到车间班组。

    3)任务汇报

    班组长接收到任务后,可以开展相应的任务二次分派,即明确落实至操作工,并移交质量履历书给相应人员。操作工根据履历书上产品编号条码对作业任务进行汇报,对于批量化作业的相同产品的工序,MES系统还提供批量汇报,操作工可一次性扫入多个产品编号条码,用于对多个实物一次性汇报,提高任务汇报效率。对于装配过程需要记录的物料批次或合格证号,在汇报时MES系统将予以提示,要求扫入相应的物料条码信息。

    4)检验汇报

    对质量检验合格后方可流转的工序,工艺路线中设置有定义的工序专检定义,在操作工任务汇报后,需专检的任务随即在电子看板中的“待检任务”列表进行提醒,检验员现场检验合格后,通过MES终端进行检验汇报。

    5)生产过程监控

    通过现场的任务汇报及检验汇报,以型号、令号为分类,对生产订单下的任务进行生产进度的监控,同时调度人员也可对未开工任务进行调整,以保证生产过程的连续性、平稳性。

四、项目实施难点和总结

    目前装调车间MES系统正在推广应用,在试运行期间,结合操作工易用体验,进行了多轮的个性化方案设计。比如装调工艺规程强调各工种(电装、钳装、调试等)的协调,工艺路线中定义各工种下工序内容,但实际操作过程汇报点可按一定规则进行简化,从而在保证产品质量的前提下,仅对转工种的工序点进行汇报,从而减少汇报次数,提高操作工汇报积极性和及时性。

    在实施过程中,会存在一些难点问题,主要表现在以下几个方面。

    (1)基础数据问题。由于MES系统大量的数据来源PDM或MRPII,这些系统在企业基本都应用了多年,在初期信息系统规划时,不可能考虑到MES需要的内容。比如工艺路线中的工作中心定义,车间调度与工艺设计可能没有达成共识,导致工艺设计定义的工作中心无法被车间直接引用,生产技术准备前还需核对相应的信息。在该项目中,企业制订相应的工作中心规范,工艺部门的工作中心的定义均需得到车间调度人员认可,以保证工艺设计数据可更好支持车间生产应用。

    (2)MES系统企业级定位。MES系统虽然是在车间使用,但生产需要的数据来源于设计部门、工艺部门、物料部门、计划部门等多个部门,实现上MES实施不单只是车间,需要上游部门更好的基础数据支持,工艺部门提供规范化的工艺路线数据、设计部门提供准确的BOM结构信息。因此对MES的实施不单只是车间级领导关注,还需企业级领导对业务系统应用方式的决策。

    (3)合理的推进计划。用户长期养成的工作习惯难以改变,习惯于手工管理,就很难运用系统软件来代替。实施在推进上要从简到繁,逐步推进实施进程,先以关键主线为准,评估MES标准应用模式,也让用户慢慢习惯新的应用模式,同时逐渐规范并完善关键业务流程。有了这样的基础,再找出项目应用的瓶颈,重点突破,以点带面,按阶段逐步实现目标。

责任编辑:程玥
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