南车时代电动公司基于物联网模型的MES平台建设实践

宋庆红 童亦凡

【摘要】客户点单现象越来越普遍，使得客车整车生产过程控制变得越来越复杂。在客车整车生产过程中，面向制造车间和班组，搭建起一套以RFID为主要实现技术，车间现场智能终端、电子标识卡和车间无线网络组成的MES系统平台，实现客车制造企业内部的智能卡标识形式物联网模型。通过该平台建设，提高了车间管理执行力，固化了精益生产建设成果，实现生产管理精细化、即时化、电子化、可视化。

【关键词】MESRFI生产管理一卡通

湖南南车时代电动汽车股份有限公司（简称“南车时代电动”），主要经营电动汽车整车、电气系统及关键零部件产品，集研发、制造、销售于一体的新能源电动汽车专业公司，客车整车拥有客车底盘、焊装、涂装及总装四大车间。为进一步提高生产效率，降低生产成本，提升产品质量，公司从战略上确定以核心信息系统SAP ERP为基础，持续引进MES系统平台，全面支撑精益工厂建设。

一、现状分析及需求

公司整车现有ERP系统实现了以班组为工作中心的资源管理和业务执行管理。SAP ERP系统虽然在整体上对公司的经营管理过程进行了有效控制和分析，并提供一个共享的操作平台。但车间现场管理上，需进一步将生产过程的动态数据实时反映到各个管理层，将生产过程的异常通过信息系统更快地反馈给相关解决部门，迅速组织资源解决异常。所以从管理上有了新的需求。

二、流程梳理和系统实现

1、业务需求：

公司组织了各业务部门的优秀资源，组建成项目实施团队，对每块业务进行深入调研，形成调研文档。由顾问通过业务模型对比，诊断出几项管理上需改进的地方：

●公司管理信息流需进一步深化和提速，特别是生产过程管理信息需进一步通透，上通下达。加上管理层还没有一个简单明了的系统界面来直接了解车间生产的动态过程，造成了管理信息的不对等和不通透。

●系统集成尚需加强，工作效率有待进一步提高，需引用先进的数据收集设备，以加快数据采集效率，减少中间环节，多个系统无缝集成。

●车间针对SAP系统编制的生产计划执行存在偏差，车间装配和用料随意性较大，需进一步对车间生产过程进行有效监控。

2、物联网架设雏形：

MES系统的建设将主要涉及五个部分：工序自动排产系统、基础信息系统、车间终端系统、SAP ERP接口管理系统、看板展示系统：

在硬件和网络方面设计上，采用了不易被污染和磨损，且无需直接接触的RFID（射频识别技术），通过电子标签卡和读卡器组合方式，实现数据收集操作，数据上传下载则通过车间无线网络实现。总体实施方案见下图：

（1）物流管理模块：

对于配送料的发料，根据生产计划员生产订单下达情况，MES系统通过接口程序自动获取订单所需配送物料清单，生成生产领料单。仓管员根据生产领料单，按生产节拍和物料数量，拣配物料，并绑定物料卡。配送员将物料车配送到相应工序库，工序库责任人、事务员、调度员、操作工等检查物料与配送员刷卡交接，交接完后MES通过接口完成SAP自动过账生成SAP出库单，配送员回收物料卡和物料车。

对于在产品的跟踪，每台车绑定一张卡，记录生产过程中所有用料情况、工序流转、质量缺陷、工时统计、完工下线、异常处理等信息。在总装下线时，通过远距离读卡器，自动刷卡收集到MES系统，然后通过触摸显示屏展现出来。

整个MES物流体系，取消纸质来料报检、入库单、生产领料单、调拨单，全部实现电子化表单流转；简化人工报检、打单环节，实现现场操作刷卡即时过账。此方案优化了人力资源，加强了公司物料配送的精准度，加快了物料流转速度，为提高公司库存周转率提供了有力的支撑。

（2）工艺流程模块：

为进一步细化车间管理，结合ERP系统功能，在工艺路线的制定上，对新车型的工艺路线进行了细化。将工艺操作说明内容维护到ERP系统中的长文本字段中，针对原工艺路线中存在分装情况的工序配置了并行工序，实现同一订单，组装和分装同步进行的生产模式。MES系统通过接口程序，获取长文本内容指导车间操作，操作工在MES终端按工序报工。同时兼顾ERP系统的整体性和稳定性，在ERP系统中保持原来的工作中心，增加临时工单和小件自制订单用的小件自制工作中心。

在MES系统开发图纸查看链接功能，实现操作工直接在现场可以查看电子图纸。取消纸质图纸打印和下发的流程。

（3）生产计划模块：

MES系统中分别编制月度计划、周计划、日计划，月度计划主要从ERP系统获取，由生产计划员每周在MES系统中进行周计划编制和调整，下达到车间。车间调度进行每日计划的获取和下达。所有订单按台车进行生产过程跟踪，在“进度查询”中可以直接查看每个订单的“点线图”和“直方图”，对生产计划制定和查询方便直观。

（4）车间管理模块：

受车间环境和操作工素质的限制，现场的系统操作尽量简化，所有操作以刷卡方式实现。操作工进行一天工作时，先进行设备点检，并在系统中进行点检结果录入操作。然后根据所流转到本道工序上的车的产品批次卡，在系统中刷卡取的工作任务，进行组装工作。待组装完成，对本台车进行刷卡报工，转到下道工序，同时获取下一台车的工作任务。下班时，进行5S工作，并在MES系统中进行记录。

（5）质量管理模块：

质量管理主要包括三个层面，操作上涉及互检、自检、专检、巡检和终检。第一个层面是操作工在收到上道工序流转下来的车时，先进行互检，若发现质量问题可当场退回给上道工序返工，以保证不收不良品。第二个层面是自检和巡检，即组装过程中进行质量检验，发现问题马上修正，从而做到不做不良品。第三个层面是专检，在关键控制点上设置专检项，必须通过检验并合格，才可以进行转序，以保证不交不良品。而在车子下线后，必须进行整台车质量问题全面检验，方可进行入库发车。在每台车下线时，可以对其进行汇总分析生产过程中的质量问题。

（6）异常报障模块：

异常是影响客车生产制造一个最为关键的因素，所以系统从六个方面进行了分类，包括：物料、设备、质量、工艺、技术、其他。为了各级人员及时响应异常问题，并到现场解决，系统采用四级响应机制。现场操作工申报故障时，通过手机短信平台即时发出短信给第一级响应者，要求其在十五分钟内到现场签到，按时间长短进行逐层上报机制。处理人员赶到现场在MES系统中刷卡签到，启动处理程序。处理完成后，刷卡关闭问题。系统记录每一步操作的延续时长，可按异常次数和异常持续时间进行柏拉图显示，每月分析异常处理对生产造成的影响。

四、实施效果分析

1、与SAP ERP互补：ERP着眼于企业经营计划和资源整合，覆盖了公司运行的所有业务，包含销售，生产计划，物料管理，财务成本等，ERP管理颗粒度相对较粗放；MES的功能范围主要围绕生产制造执行，包括车间工单分解和排产，车间物料管理生产执行和监控、过程质量管理、备管理和监控、完工下线及即时入库等，MES是对ERP生产计划、物料管理业务的深化。

2、现场操作简单便捷：建立“一卡通”的管理模式：产品跟踪“一卡通”，从投产到下线，一卡绑定，产品信息刷卡即得；物料配送“一卡通”，刷卡移动拣配，一车一卡，刷卡录机，刷卡签收；过程检验“一卡通”，上下道工序转序刷卡互检，完工时刷卡自检，质检员刷卡专检；无线网络，挣脱定点定时录机束缚，随时随即时录机，减少移动浪费。

3、准确、高效、灵活：完整可靠：卡绑定信息，有效防止以往手工录入时的录错、录漏现象发生；MES系统全面记录5S、TPM结果，按时统计分析，扫除盲区和死角；全面质量控制，整车信息全面记录。

五、结论和展望

通过MES平台建设，创新性地引进RFID技术（射频识别技术）到客车整车生产制造过程管理中来，有效地推进了生产管理精细化、即时化、电子化、可视化。构建“一卡通”式的车间管理模式和仓储配送模式，优化了节拍生产，加快了信息传递速度，提高了物料配送效率，减少了人工、图纸和单据打印设备、纸张等浪费。为各级管理者和职能部门及时掌控生产进度和异常情况，在管理者和基层之间搭建起一座信息互通的桥梁，公司管理者可以随时了解车间生产一线的实时动态状况。同时，也为精益工厂建设提供了一个系统的固化的信息化管理平台。