MES在大型钢结构制造过程中的应用

邓 琎，樊欣星，曲永冬，邵 静，郭海宁

云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心，云南昆明650031

MES在大型钢结构制造过程中的应用

邓 琎，樊欣星，曲永冬，邵 静，郭海宁

云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心，云南昆明650031

针对大型钢结构制造企业在车间制造过程中的现状和不足，在研究制造 执行系统的基础上对MES在此类企业运用的关键技术进行研究，构建了MES在此类企业中的应用模型。最后将MES系统在一家企业进行了应用实践，实现了MES在大型钢结构制造企业车间制造过程中的应用。

制造执行系统；车间制造过程；应用模型；系统实现

制造执行系统（MES）是一种面向车间层的生产管理技术，近十多年来在国际上迅速发展，它位于企业上层生产计划和底层工业控制之间，是面向车间层的管理信息系统，它能够管理和优化从订单下达到生产完成全过程，通过对生产过程中的各类信息进行收集和利用，以达到对车间生产过程中的生产事件做出快速响应的目的，同时通过提供重要的生产信息为企业的决策带来极大的帮助。

大型钢结构企业的制造过程自动化程度相对较低，车间制造过程的信息化涉及较少，制造过程中的信息化还存在很大的盲区，车间制造过程中的信息不能及时向上层反馈，严重影响了企业的制造执行能力和决策能力，因此，大型钢结构企业对面向车间层的管理信息系统MES有着迫切的需求。而MES系统在此类企业中实施较少，标准化程度不高，目前缺乏在此类企业中的应用模式和参考方法。本文将在分析大型钢结构制造企业实施MES的需求和生产模式特点的基础上，提出一种适合大型钢结构制造企业MES的应用模型。

1 大型钢结构制造企业车间实施MES的需求分析

通过总结大型钢结构制造企业生产过程中的特点，并结合企业车间对实施MES的需求，提出大型钢结构制造企业实施MES的需求分析：1）车间生产的无纸化需求：通过信息化的手段进行信息传递以提高信息传递的速度和效率，逐步实现无纸化生产；2）生产计划的科学性需求：通过制定更高效、可行的生产计划，同时应用生产计划调度对生产资源进行优化和调整，在计划执行可以得到保证的前提下，企业可以更进一步提高生产计划的可行性和精确性，将能帮助企业进行短期计划的满负荷和更优质高效地生产；3）生产管理的实时化需求：能实时采集生产过程中的相关信息，通过对信息进行分析和整合，达到快速响应的目的；4）生产过程的透明化需求：从分散、被动指挥到统一实时调度的转变，支持按订单的柔性化生产，使传统的生产过程“黑箱”透明化；5）库存管理的明细化需求：要求对库存物料信息进行实时记录和统计，从而减少库存积压，提高余料利用率；6）生产管理精细化需求：使在制品从高库存转变为低库存，提高库存原材料和余料的利用率、平衡各工位的生产负荷、逐步由均衡生产过渡到精益生产；7）信息系统辅助决策的需求：能够为企业管理层的决策提供更多、更有效的生产状态信息，提高企业决策的准确性和科学性。

2 MES在大型钢结构企业车间制造过程中的应用模型

MES在大型钢结构制造企业制造过程中的实施和应用是一项复杂的系统工程，它既涉及到车间生产前的项目订单管理和生产计划管理，也涉及到车间生产过程中的生产执行管理，同时涉及到对所有与生产过程相关的原材料、辅料和余料等材料相关的仓库管理，因此，要保证MES在大型钢结构制造企业的成功应用，应该结合企业的管理现状和需求，从整个车间的业务流程层面对系统的应用模式进行研究。本文结合大型钢结构制造企业对MES系统功能的需求，参照其它信息化系统的应用模式，结合项目实践提出了基于大型钢结构制造企业业务流程的MES应用模型，如图1所示。

图1　基于大型钢结构制造企业业务流程的MES应用模型

1）项目订单管理：项目订单是企业生产的基础，也是MES系统中数据的源头，对项目订单进行信息化管理，将帮助大型钢结构制造企业从批量生产的方式向基于订单的客户化生产方式进行转变提供帮助，以此来提高企业的竞争力。

MES项目订单管理的基本目标是支持管理人员实时监控各项目所需零部件的执行进度情况，为项目执行进度的跟踪和调整提供实时数据支撑。对于已经实施ERP系统的大型钢结构制造企业，企业可以根据从ERP系统中接受的销售订单，依据企业的生产能力、工艺流程、制造成本等因素对销售订单进行科学的编制，形成MES系统中可以直接进行计划排产的生产订单。

2）生产计划管理：生产计划管理是大型钢结构制造企业保证生产稳定、增强生产业务协同性、增强生产计划科学性的核心功能。通过制定更高效、可行的生产计划，同时应用生产计划调度对生产资源进行优化和调整，在计划执行可以得到保证的前提下，企业可以更进一步提高生产计划的可行性和精确性，将能帮助企业进行短期计划的满负荷和更优质高效地生产。

3）生产执行管理：生产执行管理是通过收集生产过程中产生的各类信息，实现对生产过程的实时监控和诊断，以此对整个生产过程进行整合和优化。

在生产执行管理过程中，生产任务的管理和生产数据的采集贯穿了整个生产过程，是生产执行管理中的重点。生产任务是直接指导班组进行生产的指导指令，是由生产计划按班组进行分类汇总后自动产生的，通过班组生产任务查询功能接收每个班组的生产任务，生产任务完成后再通过班组生产任务完工汇总功能上报每个班组生产任务的完全情况。在组织生产时，通过生产任务派工，针对生产任务制定操作人员，指导车间人员执行操作，系统还应具有生产任务派工、生产任务派工查询等功能。在普遍的大型钢结构制造企业中，由于生产环境相对复杂、生产设备自动化程度低、工人素质较低等多方因素，因此，车间生产数据的信息化采集方式也成为了生产执行管理中的重点和难点。因此针对车间在制品的数据采集可在传统的人工数据采集方式上，通过对车间的网络覆盖，应用平板电脑、笔记本电脑等移动设备，实现生产过程中的数据采集。

4）仓库管理：仓库管理在企业中属于生产管理的核心地位，通过对企业仓库的电子化管理，可以为仓库管理人员的调度排产和物料盘点提供有力的数据支撑。

在大型钢结构制造企业中，MES的仓库管理主要包括对原材料、辅料、余料和产成品的管理，对不同的仓库又应包括货区货位管理、出入库管理、仓库台账管理、仓库盘点管理等基本功能。针对不同大型钢结构制造企业的实际情况，在外部条件允许的情况下，在仓库管理中运用条形码管理是实现的最佳方式。

3 应用实现

基于上述的制造执行管理系统在大型钢结构制造企业车间制造过程中应用模式的研究，在某钢结构企业进行了应用实践。在系统实施和应用前，该企业项目订单的生产进度信息无法及时反馈，生产计划可操作性较低，生产现场发生的各类事件无法及时上报及处理，生产过程中的生产信息只能靠人工采集，生产过程中产生的余料管理利用率较低，从而造成了企业管理效率不高、执行能力较弱、产品合格率偏低和生产成本偏高等问题。本文的研究成果作为企业系统实施的方法论，相关技术在实施过程中得到了较好的应用。

4 结论

制造执行系统是提升制造企业车间制造管理水平的重要手段，本文详细分析了大型钢结构制造企业对制造执行系统的需求，并结合长期的MES应用实施的实践提出了一种基于大型钢结构制造企业业务流程的MES应用模型。最后，通过在某钢结构有限公司的MES项目实施和运行中，对本文的研究成果进行了应用，满足了企业的业务需求，解决了企业生产过程中存在的问题，取得了良好的应用和示范效果。

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[3]刘毅斌.生产过程执行系统MES中的数据管理[C]//工业仪表与自动化学术会议，2006.

TP3

A

1674-6708（2016）171-0218-02

邓琎，云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心，研究方向为信息技术在机械制造业的应用。樊欣星，云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心。曲永冬，云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心。邵静，云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心。郭海宁，云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南省先进制造技术研究中心。