大型制造企业制造执行系统平台建设方法研究

石 旸 谢尚款 周 杨 于洋

（首都航天机械有限公司，北京 100076）

近年来，随着首都航天机械有限公司科研生产任务不断增加，新产品研制周期和批量生产的转换周期明显加快，要求车间大幅度缩短零件工艺技术准备周期和零件加工周期，对质量控制和成本控制也提出了更高要求。在零件加工、装配车间中，单纯依靠增加机床设备、扩大生产资源等方式来提高产能已经难以满足新的需求。同时，新的需求带来了企业制造管理方式上的变革。本文针对航天产品生产制造过程的特点，研究建立MES平台的方法，从而提高对产品制造全过程的控制。

1 现状

航天产品品种和生产过程的多样性使生产组织管理工作复杂，车间生产组织采用手工方式进行计划排产、作业调度控制和过程管理，对设备能力、实做工时、生产准备等因素的考虑比较粗糙，产品生产安排更多依赖于工组长和调度人员经验，很难从整体角度对车间资源进行平衡，资源“撞车”现象明显，任务冲突严重，这在一定程度上影响了计划的准确性和可执行性。

生产任务执行情况跟踪监控手段落后、实时性差。生产实时状况，设备运行参数及性能指标缺乏有效的监控与科学化管理，还是主要依靠人工现场查看及人工统计报表的方式，统计信息不准确和统计信息滞后也就不可避免。车间产生的大量、复杂的实时工况信息缺乏可视化描述手段，可视性不强，不能直观使生产管理人员监控到生产现场的实际状况。

2 制造执行系统平台建设总体规划

2.1 整体建设框架

公司建立面向加工、装配流程的MES平台，实现工序计划管理，通过与相关系统的集成，形成车间的数字化管理基础，实现通过统一平台进行工艺编制、质量管理、排产下发、物料收发、信息采集等操作。MES平台的总体规划框架由计划层、执行层、控制层以及支撑系统构成。MES平台包括的内容及各系统平台间的数据流。

2.2 业务流程分析

公司各类型车间MES系统的建设需要在统一的MES平台下，针对各类型车间建设不同类型的MES，实现公司全过程生产数据的信息化流转，如图1所示。

在计划处接收上级计划后下发生产处，生产处分解任务后再下发零件、部装、总装车间。生产车间经物流中心领料后进行零件加工、部段装配和总装，其间产品经由原材料库房、半成品库房、零件库房、部组件库房和产品库房的流转，最后完工交付。如图2所示，从左到右描述了实物流转的过程，在此过程中，生产主线的全部数据将也将实现信息化流转。

3 制造执行系统平台建设总体设计

3.1 平台基础功能

平台基础功能为各车间通用功能，包括基础数据管理、制造资源管理、产品跟踪管理等。

3.1.1 基础数据管理

基础数据管理实现系统运行所必需的基本配置和公用基本数据的管理。采用系统内置独立模块或与外部接口对组织结构、物料字典信息、产品数据、工艺数据、工厂日历、加工中心数据进行维护管理，避免数据重复，减少冗余，

为业务系统提供基础数据。

3.1.2 制造资源管理

制造资源管理模块包括人员管理、设备管理、刀具管理、量具管理和工装管理等功能。

3.1.3 产品跟踪管理

对制造生产中使用到的全部或者关键零部件信息进行动态跟踪与管理，结合现场数据采集功能模块采集的现场实际数据，掌握产品生产涉及的整个全生命周期信息，对了解物料所涉及的物料履历、生产动态跟踪、产品追溯发挥积极作用。

3.2 零件加工专业功能

3.2.1 生产计划管理

生产计划管理负责车间产品计划的编制，为计划排程管理提供支持。

3.2.2 准备管理

零件车间的准备管理主要针对在安排车间生产计划过程中，对生产下达前的各个环节（人、机、料、法、环等）进行安排及确认工作。同时，跟踪和管理批次计划的生产准备状态，实现跟踪和管理计划的生产准备状态，方便生产管理者对生产计划可行性做多方面评估。

3.2.3 计划排程管理

计划排程管理负责车间作业计划的编制，在从微观角度和执行角度明确作业计划内容，帮助生产调度人员快速合理地调整作业计划，达到提高生产效率、节约生产资源的目的。

3.2.4 作业派工管理

生产分派管理负责车间流转卡生成及维护，安排人员、设备、工装、刀具、物料，帮助生产人员下发任务，形成任务指令单（工票）、领料单等生产单据，满足现场生产管理需要。

3.2.5 现场操作管理

操作管理应能反馈车间生产完成情况，对关键操作环节监控防错，生成操作日志，方便对车间现场工人操作的协助、指导支持，提高车间现场效率。

3.2.6 交接质检管理

通过对车间生产节点的质检管控，提供符合用户需求的成品，实现从毛坯入车间到成品出车间的全过程质检管理。

3.2.7 物料管理

对车间库房物料以及生产过程中在制品活动进行管理，实现从毛坯、外协外购件入车间到成品出车间全过程物流的管理。

3.3 装配专业功能

装配专业在零件加工专业功能的基础上，增加了配套和库房管理等功能。

图1 MES平台业务流程图

3.3.1 配套管理

配套管理主要用于对装配车间所负责的产品配套全流程管理，包含从产品的代检、入库、配套、上箭的正向流程，同时也包含产品的下箭、退库、返厂等逆向流程。规范化管理产品配套全流程，既可查看配套产品的库存、配套、上箭等情况，同时也可查看单个产品的当前使用状态，从而提高工作效率和外部配套的信息化管理。

3.3.2 库房管理

建立基于条码的库房管理模块，将进行物料从入库和出库过程的信息化管控，避免物料信息不受控、辅料用错等问题。通过及时了解库房物料的储存和出货状态，实现对物料动态库存信息的全面把控，实现物料信息智能化管控及物料编码即时追踪管理，为公司实现产品的全生命周期管理奠定基础。

4 结语

MES平台将覆盖零件加工、装配等车间的生产管理、计划调度、工艺准备、现场管理以及成本核算等方面，完成从计划任务到最终产品的生产过程全生命周期管理与监控，实现各类型车间的核心业务过程的闭环管理模式，同时通过对公司级信息系统的有效集成，将车间级的实时数据及时传递到各相关部门和其他车间，快速引导、响应和报告车间的生产进度，提升解决问题的效率。