装配流程可配置的制造执行系统的研究与应用

    0 引 言

    制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统。MES的实施可以给车间生产带来以下益处：

    1）对车间物料和生产工艺等的流动进行实时监控。
    2）对车间现场进行实时操作，及时获取车间信息，为不同的管理功能提供信息输入。
    3）提高产品的质量和生产效率，以及企业的市场适应能力。

    MES还能提供详细的产品跟踪，包括所有订单的状态、工时报告、派工单、资源管理和完成情况的状态报告。而且，更高级的MES能提供详细的生产管理报告，同时能支持统计过程控制（Statistical Process Control，SPC）和统计质量控制（Statistical Quality Control，SQC）。

    MES在国外应用广泛且取得了显著的效益，在国内一些典型企业应用已取得了成功，且正在大力推广。

    传统MES存在以下几方面不足：

    1）应用范围窄、通用性差。传统MES一般只解决某个特定的领域问题，如车间质量管理、生产单元分配等，或者针对一个特定的行业，在特定的、规范化的环境下进行系统设计，只满足特定的生产业务流程，缺少通用性。

    2）缺乏柔性，不易修改和扩充，可配置性差。不同行业、不同企业的生产组织模式不尽相同，同一企业的业务流程也在动态变化中，但传统MES针对特定行业或企业的固定业务流程开发，系统不能随业务过程的变化进行功能配置和动态改变。传统MES缺乏柔性，不易修改、扩充和配置，当将其移植到其他生产环境中或组织结构、业务流程等改变时，它将失去应有的作用。此外，由于传统MES在开发时不注意系统的可配置性，并且缺乏一定的技术规范指导，针对不同行业或企业的MES功能基本上无法借鉴和使用，因而使得系统的开发周期长，开发和使用成本较高，不利于MES在广大中小制造企业的迅速推广。

    针对传统MES在发展过程中的一些不足，国内外学者和有关研究机构在MES的可集成性、可配置性、智能化和敏捷性上进行了积极的探索。构建可配置的MES必须首先进行系统分析，收集领域需求，分析系统环境，并在系统分析的基础上划分管理功能模型，在这些管理功能的基础上，形成功能构件，建立功能构件的对象模型，在不同的企业或同一企业的不同车间实施MES时，能够通过“搭积木”和软件重用来满足不同的要求。

    为提高MES系统对装配流程变化的适应能力，本文首先结合装配车间的特点，对装配流程进行建模，设计装配车间装配流程的数据模型，提出了不同产品的装配流程配置的方法，然后，将此模型和方法应用于背景企业的MES系统开发与实践中。

    1 装配流程建模及配置的方法

    装配车间的特点：更加注重装配的质量，更加强调产品的可追溯性。为确保质量，在每件产品的装配过程中，装配工人在完成本工位的装配操作后，首先要进行自检，确认操作无误后，在装配记录本上签名，然后交给专门的质量检验人员进行详细的质检，质检人员将实际检测数据填入装配记录本，并与质量合格标准数据进行比较，判断质量是否合格，只有合格品才能转入下一装配工序，否则会被转入质量问题分析与处理工序，质检人员要对记录的实际检测数据和所作的判断签字负责。对每件产品，尤其是装配完成又发现质量问题的成品，要求能追溯到组成该件产品关键零/部件的编号、批次、装配人员、质检人员、完成时间及装配质量记录等信息，利于追踪处理。因此，装配流程模型要能体现装配工艺路线工序间的关系，并能在每道工序绑定质量记录表单和需要追踪的物料。

    针对装配车间的特点，设计的装配流程数据模型如图1所示。

图1 装配流程数据模型