鄒強強，石宇強

（西南科技大學 制造科學與工程學院，綿陽 621010）

0 引言

傳統(tǒng)的推式生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足多品種、小批量市場需求，企業(yè)對市場反應(yīng)的遲鈍造成過多的庫存，使得企業(yè)資金大量擠壓，已經(jīng)嚴重影響企業(yè)的正常運作。由于精益生產(chǎn)對市場的快速響應(yīng)以及零庫存的追求等諸多優(yōu)勢，許多企業(yè)已經(jīng)開始采用這種科學的管理理念。同時，隨著信息技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)中的不斷成熟，企業(yè)信息化建設(shè)已經(jīng)是實現(xiàn)企業(yè)車間高效生產(chǎn)的又一有效途徑。制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）作為車間生產(chǎn)的管理信息系統(tǒng)，能夠快速有效地執(zhí)行企業(yè)層下達的生產(chǎn)任務(wù)。從產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)資料、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備監(jiān)控等多個方面指導(dǎo)車間生產(chǎn)。

1 LMES總體構(gòu)架方案

1.1 LMES系統(tǒng)模型

根據(jù)AMR三層模型建立LMES的系統(tǒng)模型如圖1所示。LMES系統(tǒng)通過集成與上層ERP連接，從圖2中可以看到LMES系統(tǒng)從ERP系統(tǒng)中獲取物料，工藝路線，工作中心，生產(chǎn)訂單，序列號等信息。在這些信息中，物料信息和工藝路線數(shù)據(jù)是通過CAPP系統(tǒng)獲取的，而它們的真正數(shù)據(jù)來源是PLM系統(tǒng)和CAXA系統(tǒng)。LMES系統(tǒng)獲得的序列號是由ERP系統(tǒng)生成的，激光標刻機標識系統(tǒng)直接獲取LMES序列號對物料進行二維碼激光標刻，以便LMES系統(tǒng)對產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程的管控，同時LMES系統(tǒng)向上層反饋生產(chǎn)報工、質(zhì)量通知等信息；在下層LMES系統(tǒng)通過與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)以及計量檢測系統(tǒng)連接，實時跟蹤設(shè)備的運行狀況。CAXA系統(tǒng)和計量檢測系統(tǒng)負責現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)和尺寸檢查數(shù)據(jù)的獲取，經(jīng)過LMES分析生成相關(guān)報表，并將信息傳遞給ERP系統(tǒng)。

圖1 LMES系統(tǒng)模型

1.2 LMES硬件構(gòu)架

車間設(shè)備集成網(wǎng)絡(luò)需要按照工業(yè)以太網(wǎng)標準進行搭建，并且采取工業(yè)網(wǎng)管型交換機與機整體采用二層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，檢測設(shè)備服務(wù)器與LMES服務(wù)器通過帶防火墻交換機連接，如圖3所示。車間現(xiàn)場需要實時采集數(shù)據(jù)，需要為車間LMES服務(wù)器分配一條專用網(wǎng)線。

圖2 LMES與周邊系統(tǒng)的關(guān)系

2 葉片生產(chǎn)車間LMES研發(fā)

2.1 車間背景概述

D公司葉片分廠主要負責加工汽輪機的葉片，屬于典型的多品種、小批量生產(chǎn)模式，生產(chǎn)品種多，工藝復(fù)雜，加工流程繁瑣。隨著車間管理的不斷提升，各部門對精益生產(chǎn)和信息化認識的逐步深入，以及生產(chǎn)需求的不斷加大。在現(xiàn)有精益生產(chǎn)模式下，原有的生產(chǎn)系統(tǒng)已逐漸表現(xiàn)出自身的局限性，具體表現(xiàn)為：系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，數(shù)據(jù)冗長，而且同一信息在多處地方儲存，導(dǎo)致同步更新困難等問題。針對分廠目前存在的一系列問題，對車間進行LMES系統(tǒng)的研發(fā)。

2.2 LMES的功能構(gòu)架

圖3 LMES網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

圖4 葉片生產(chǎn)車間LMES功能結(jié)構(gòu)圖

葉片生產(chǎn)車間LMES系統(tǒng)是基于B/S模式，采用.NET開發(fā)環(huán)境，Visual Studio 2008作為開發(fā)工具，SQL Server 2008作為后臺數(shù)據(jù)庫開發(fā)完成的。葉片生產(chǎn)車間LMES系統(tǒng)有人員信息管理、看板管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)資料管理、訂單管理、生產(chǎn)追蹤，自動化這八個子系統(tǒng)。圖4是葉片生產(chǎn)車間LMES系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖。

2.3 精益生產(chǎn)模塊

葉片生產(chǎn)車間LMES系統(tǒng)接收上層ERP下達的生產(chǎn)任務(wù)，而在車間生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行層則采用拉式生產(chǎn)的方式進行生產(chǎn)。該系統(tǒng)的精益生產(chǎn)思想主要體現(xiàn)在看板管理、自動化，數(shù)據(jù)分析等模塊。

看板管理是精益生產(chǎn)很重要的一個內(nèi)容，它是被用在工序之間、車間、或者工廠與工廠之間傳遞生產(chǎn)相關(guān)信息的重要工具。葉片生產(chǎn)車間LMES系統(tǒng)看板管理模塊主要是顯示每個機床的生產(chǎn)任務(wù)，設(shè)備的電子地圖以及設(shè)備的檢修通知等相關(guān)信息。員工每天的生產(chǎn)任務(wù)是通過車間現(xiàn)場生產(chǎn)任務(wù)看板下達的，圖5為生產(chǎn)任務(wù)看板。當生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)異常狀況，系統(tǒng)會通過車間現(xiàn)場的電子地圖（如圖6所示，其中綠色代表正常運行，黃色代表機床處待加工狀態(tài)，紅色代表機床故障）、電子郵件（圖7為電子郵件發(fā)送界面）、或者手機短信三種方式及時與相關(guān)負責人進行溝通，快速對現(xiàn)場狀況做出反應(yīng)。同時，車間現(xiàn)場電子看板還會顯示月季度的生產(chǎn)合格率，以此來了解車間真實的生產(chǎn)質(zhì)量情況。

圖5 生產(chǎn)任務(wù)看板

圖6 電子地圖

圖7 發(fā)送電子郵件

圖8 不合格記錄

自動化作為精益生產(chǎn)中保證質(zhì)量、降低成本的重要手段，它要求每個操作員工都能自主的控制生產(chǎn)線的停止和重新起動，起到對生產(chǎn)線的監(jiān)視與管理的作用。自動化模塊主要是完成對車間設(shè)備狀態(tài)的維護、物料的不合格處理的功能。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，操作人員首先停止設(shè)備生產(chǎn)，并且需要在LMES系統(tǒng)中更改設(shè)備狀態(tài)，以便設(shè)備維修部負責人能進行及時的處理。同時，在一批物料從上工序轉(zhuǎn)運到下工序時，下工序操作員工需要做接收檢驗，或者是在正常加工的過程中，以上兩種情況下出現(xiàn)不合格品時，均需要錄入不合格品信息（如圖8所示，包括工單號、建議處理方式、以及詳細說明），以便質(zhì)檢部門能及時找出原因。

圖9 標準工時查看

圖10 SOP查看

標準作業(yè)是車間實現(xiàn)精益生產(chǎn)的前提條件，數(shù)據(jù)分析模塊主要是完成產(chǎn)品各道工序加工的標準工時的維護以及不合格品統(tǒng)計功能。標準工時的計算的數(shù)據(jù)是由原始數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)采集模塊提供的，通過公式計算得出各工序加工的標準工時（如圖9所示），標準工時的制定與員工每天的工作期量有著重要的關(guān)系。除此之外，操作人員還可以通過LMES系統(tǒng)查看標準作業(yè)指導(dǎo)書（SOP）如圖10所示；精益生產(chǎn)的又一大優(yōu)勢就是品質(zhì)管理，不合格處理是對現(xiàn)場生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析，主要是對現(xiàn)場操作員工生產(chǎn)不合格品的統(tǒng)計。生成的質(zhì)量報告需要與員工的工資績效相關(guān)聯(lián)。

2.4 其他模塊

除了以上介紹的與精益生產(chǎn)有關(guān)的模塊，葉片生產(chǎn)車間LMES系統(tǒng)還具有傳統(tǒng)MES系統(tǒng)的其它功能。數(shù)據(jù)采集模塊：各工位上葉片加工信息的維護，有生產(chǎn)加工時間的記錄、工序加工關(guān)鍵尺寸的錄入、以及不合格品的錄入；生產(chǎn)資料管理：對葉片生產(chǎn)的相關(guān)信息的維護，如工藝信息、加工所需工具（如圖11所示，其中設(shè)備，人員以及工序都是相互綁定的）等；訂單管理模塊：對葉片的訂單與工單的管理，工單號與產(chǎn)品是一一對應(yīng)的；生產(chǎn)追蹤模塊：是對葉片從生產(chǎn)到入庫的全過程進行信息的跟蹤管理如圖12所示，可以通過訂單號、工單號或者查看機床都可以了解現(xiàn)場的加工狀況。

3 結(jié)論

本文提出了LMES系統(tǒng)的總體構(gòu)架方案，并結(jié)合D公司葉片生產(chǎn)加工車間生產(chǎn)現(xiàn)狀研發(fā)出了LMES系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用拉式生產(chǎn)方式執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)，彌補了傳統(tǒng)MES單一接收主生產(chǎn)計劃生產(chǎn)不靈活的缺點，減少不必要的庫存浪費。并將自動化、看板管理、目視管理，標準化等精益生產(chǎn)思想嵌入MES系統(tǒng)當中，進一步提高了車間的生產(chǎn)效率。

圖11 生產(chǎn)任務(wù)看板

圖12 生產(chǎn)信息追蹤

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