張建超，單 瑩，劉先禹

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

1 高壓開關(guān)行業(yè)生產(chǎn)組織模式

1.1 高壓開關(guān)行業(yè)概述

傳統(tǒng)的說(shuō)法高壓開關(guān)一般指額定電壓3kV及以上主要用于開斷和關(guān)合導(dǎo)電回路的電器，但隨著電壓等級(jí)的細(xì)化，本文描述的高壓特指126KV及以上，包括252KV、550KV、750KV、1100KV等高壓、超（特）高壓開關(guān)GIS（氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備）的裝配，因其零部件及產(chǎn)成品個(gè)體體積龐大，裝配過程手工作業(yè)特色明顯，且多為非標(biāo)設(shè)備，產(chǎn)研結(jié)合，可以說(shuō)更具離散制造特點(diǎn)，與汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)等大規(guī)模流水作業(yè)有顯著的不同，因此其MES系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)嚴(yán)格以行業(yè)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，對(duì)MES系統(tǒng)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

1.2 高壓開關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)組織特點(diǎn)

高壓開關(guān)制造包括從元件制造、組件裝配、間隔裝配等一整套工藝流程，覆蓋機(jī)加、殼體焊接、表面處理、絕緣、鑄造、裝配等工藝車間，是典型的從元件制造，到組件裝配，到產(chǎn)品裝配成型的離散制造模式，其生產(chǎn)組織模式大概如下：

1.3 以工程為主線的制造模式

GIS等產(chǎn)品作為高壓輸變電工程的配套設(shè)備，其生產(chǎn)組織也是以某個(gè)工程為主線，從市場(chǎng)訂單開始，到成套車間元件制造計(jì)劃的分解、裝配車間組件的裝配，均是以工程號(hào)為索引，也就是說(shuō)除了一般的通用零件外，所有零部件從機(jī)加、殼體制造開始，即按某工程專用件進(jìn)行制造，按工程專用件進(jìn)行加工、配送、組裝。

1.4 非標(biāo)特色、產(chǎn)研結(jié)合的制造模式

GIS產(chǎn)品雖加工制造工藝已經(jīng)成熟，但就工程與工程之間的差異還是比較大，每個(gè)工程有其特有要求，反映到產(chǎn)品上每個(gè)工程都要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始，是產(chǎn)研結(jié)合的模式，這點(diǎn)與傳統(tǒng)的汽車、家電等大規(guī)模生產(chǎn)不同。產(chǎn)研結(jié)合的模式帶來(lái)直接問題就是設(shè)計(jì)變更多，進(jìn)而是計(jì)劃變更、調(diào)整頻繁，帶來(lái)生產(chǎn)組織上的困難。

1.5 裝配與成套車間的生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)

以工程為主線的零部件加工、組裝模式，以及大部分零部件自己加工制造的模式（非外購(gòu)），決定了成套車間與裝配車間生產(chǎn)計(jì)劃的緊密性，以及以工程號(hào)為索引的計(jì)劃的緊密關(guān)聯(lián)，當(dāng)多個(gè)工程同時(shí)進(jìn)行時(shí)，其生產(chǎn)組織的難度就會(huì)擴(kuò)大很多，同時(shí)成套車間的產(chǎn)能將直接制約裝配車間的產(chǎn)能，影響裝配車間的計(jì)劃排程等生產(chǎn)組織。

1.6 定點(diǎn)區(qū)域裝配模式

GIS產(chǎn)品體積龐大，單一零部件幾米長(zhǎng)短實(shí)屬常見，每個(gè)間隔的體積長(zhǎng)以10米計(jì)，寬和高以5米計(jì)，與火車頭大小相似。體積如此龐大的零部件和產(chǎn)品，直接帶來(lái)的影響就是移動(dòng)、搬運(yùn)困難，因此也決定了其定點(diǎn)區(qū)域的組裝模式，該模式本身沒什么問題，但是當(dāng)多工程并行，車間空間有限時(shí)，其生產(chǎn)組織、零部件配送、線邊庫(kù)管理等問題就變得相對(duì)突出。

2 高壓開關(guān)行業(yè)MES系統(tǒng)建設(shè)

2.1 MES系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)

任何系統(tǒng)的建設(shè)都應(yīng)以行業(yè)特點(diǎn)、企業(yè)特點(diǎn)為主，高壓開關(guān)行業(yè)MES系統(tǒng)的建設(shè)，也應(yīng)切合行業(yè)特點(diǎn)，從行業(yè)特點(diǎn)出發(fā)去規(guī)劃、設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在常規(guī)MES系統(tǒng)的功能上，應(yīng)重點(diǎn)解決企業(yè)目前存在的實(shí)際問題，其關(guān)注點(diǎn)可以具體分析如下：

1）以工程號(hào)為主線的模式帶來(lái)的零部件全生命周期跟蹤；

2）產(chǎn)研結(jié)合模式帶來(lái)的對(duì)變更的處理，包括設(shè)計(jì)變更、計(jì)劃變更等；

3）裝配車間的物料齊套性問題，是制約裝配車間產(chǎn)能的最大因素；

4）零部件按工程配送問題，受制于場(chǎng)地等限制。

2.2 MES系統(tǒng)功能構(gòu)成

上文分析了高壓開關(guān)行業(yè)MES系統(tǒng)的關(guān)注點(diǎn)，其實(shí)也就是MES系統(tǒng)的建設(shè)要點(diǎn)，即如何解決零部件的全生命周期跟蹤問題，如何解決零部件按工程準(zhǔn)時(shí)配送問題，以及變更問題的處理和裝配車間零部件齊套問題，以這些問題為切入點(diǎn)進(jìn)行MES系統(tǒng)建設(shè)，也符合MES系統(tǒng)以企業(yè)需求為導(dǎo)向的建設(shè)原則，確保了MES系統(tǒng)的實(shí)施成功和應(yīng)用效果。

2.3 MES系統(tǒng)模塊構(gòu)成

在充分結(jié)合MES系統(tǒng)自身功能和企業(yè)實(shí)際需求的情況下，針對(duì)高壓開關(guān)行業(yè)MES系統(tǒng)的功能構(gòu)成如圖1所示。

2.4 關(guān)鍵問題的解決方案

針對(duì)高壓開關(guān)行業(yè)MES系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問題，本文提出如下解決方案，該方案已在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。

2.4.1 以條形碼和刻號(hào)相結(jié)合的方式進(jìn)行零部件全程跟蹤

方案以條形碼和刻號(hào)相結(jié)合的方式對(duì)零部件進(jìn)行標(biāo)識(shí)，包括零件信息、工程信息、供應(yīng)商批次等信息，以方便過程記錄跟蹤。同時(shí)針對(duì)零部件個(gè)體差異大、表面清潔度以及整體潔凈度要求的不同，特別是某些零部件還需要經(jīng)過酸洗、電鍍、噴漆等表面處理，對(duì)條形碼的標(biāo)識(shí)方式也有所區(qū)別，包括直接在表面刻碼、直接粘貼紙質(zhì)條形碼、在標(biāo)示牌上粘貼條碼以及在工裝上粘貼條碼等不同方式。

通過條碼標(biāo)識(shí)的零件一方面可以掃描記錄，另一方面可以掃描防錯(cuò)，切實(shí)滿足了零部件全生命周期的管理需求和按工程號(hào)加工、裝配的管理需求。

2.4.2 與ERP、PDM聯(lián)動(dòng)解決變更問題

變更主要指設(shè)計(jì)變更和計(jì)劃變更，其源頭主要來(lái)源于ERP和PDM系統(tǒng)，在MES系統(tǒng)實(shí)施之前，變更信息的傳遞和處理基本靠紙質(zhì)和手工完成，一方面響應(yīng)不及時(shí)，另一方面處理環(huán)節(jié)多、操作難度大，比如變更帶來(lái)的領(lǐng)料、退料問題等等。

在實(shí)施MES系統(tǒng)后，MES與ERP、PDM在系統(tǒng)接口層面緊密互動(dòng)，通過系統(tǒng)手段解決變更信息的傳遞問題，包括BOM的變更，計(jì)劃的變更，零部件的變更等等，并通過系統(tǒng)手段對(duì)變更帶來(lái)的問題進(jìn)行處理，包括零部件領(lǐng)料、退料問題，計(jì)劃調(diào)整問題，并將信息及時(shí)反饋到ERP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變更操作的閉環(huán)管理，整個(gè)過程以系統(tǒng)為基礎(chǔ)，指導(dǎo)員工操作，簡(jiǎn)單便捷、不易出錯(cuò)。

2.4.3 各車間計(jì)劃聯(lián)動(dòng)和零部件齊套分析

圖1

成套車間的計(jì)劃、產(chǎn)能、產(chǎn)成品儲(chǔ)備情況直接影響總裝車間的計(jì)劃排程和執(zhí)行進(jìn)度，如何做好各車間計(jì)劃的聯(lián)動(dòng)是解決問題的關(guān)鍵，MES系統(tǒng)直接管理到各車間作業(yè)計(jì)劃，對(duì)每個(gè)計(jì)劃實(shí)時(shí)跟蹤和記錄，通過分析各計(jì)劃之間的成套關(guān)系給出提示和預(yù)期分析，輔助各車間計(jì)劃排產(chǎn)，尤其是總裝車間的計(jì)劃排產(chǎn)。

影響總裝車間計(jì)劃排產(chǎn)的另一個(gè)主要因素就是零部件的齊套性，MES系統(tǒng)通過結(jié)合BOM需求、零部件庫(kù)存、零部件線邊庫(kù)存、成套車間產(chǎn)能以及外購(gòu)件在途庫(kù)存，綜合分析給出零部件齊套分析，包括庫(kù)存量、差異量、預(yù)計(jì)交付時(shí)間等等，輔助計(jì)劃員進(jìn)行合理的計(jì)劃排產(chǎn)，提高排產(chǎn)的準(zhǔn)確性和效率。

2.4.4 以配餐制進(jìn)行零部件配送

高壓開關(guān)的裝配周期長(zhǎng)，通常是多工程同時(shí)裝配，且往往受制于場(chǎng)地空間，給零部件的配送也帶來(lái)很高的要求，一方面要保證零部件的及時(shí)供應(yīng)，另一方面還要考慮線邊空間有限，同時(shí)不能容納更多零件擺放，且多工程混裝，給管理帶來(lái)難題，針對(duì)該問題，MES系統(tǒng)結(jié)合WMS倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，采取配餐制進(jìn)行零部件配送，通過MES系統(tǒng)按工程、節(jié)拍、配餐原則生成領(lǐng)料單，WMS按照領(lǐng)料單進(jìn)行揀選、出庫(kù)，并及時(shí)配送到線邊，一方面保證了零部件的準(zhǔn)時(shí)配送，另一方面也保證了按工程配送，按工程裝配。

2.5 MES系統(tǒng)應(yīng)用效果

通過實(shí)施MES系統(tǒng)，對(duì)車間作業(yè)執(zhí)行過程進(jìn)行了全面精細(xì)化管理，打通ERP、MES、WMS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)系，使物流、信息流高效統(tǒng)一，切實(shí)解決了計(jì)劃排產(chǎn)、零部件齊套、零部件供應(yīng)等實(shí)際困難，結(jié)合全生命周期的零部件跟蹤管理、質(zhì)量在線檢測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理機(jī)制，使整個(gè)執(zhí)行過程透明、高效、可控，為高壓開關(guān)的裝配效率和裝配質(zhì)量提供了有力保障。

3 結(jié)束語(yǔ)

MES系統(tǒng)的實(shí)施是一個(gè)系統(tǒng)功能和企業(yè)實(shí)際相結(jié)合的過程，在常規(guī)的管理思路下，要設(shè)計(jì)開發(fā)符合行業(yè)特點(diǎn)、切合企業(yè)實(shí)際的功能模塊，在高壓開關(guān)行業(yè)的應(yīng)用即是這樣，從企業(yè)的生產(chǎn)組織特點(diǎn)入手，擅于摒棄常規(guī)的管理理念（規(guī)?；魉鳂I(yè)、關(guān)注投入產(chǎn)出的流程行業(yè)等等），找到其生產(chǎn)瓶頸，如成套計(jì)劃、零件齊套等關(guān)鍵問題進(jìn)行有的放矢的解決，再結(jié)合其他功能的實(shí)施，確保項(xiàng)目接地氣，從而保證了項(xiàng)目的成功。

高壓開關(guān)行業(yè)是一個(gè)高速發(fā)展的行業(yè)，尤其是在兩化融合、智能制造的大背景下，其制造工藝、管理水平在不斷提升，一方面其產(chǎn)品、零部件向更加標(biāo)準(zhǔn)化、組件化發(fā)展，另一方面整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境、制造工藝也從車間信息化（數(shù)字化車間）向智能工廠、智慧工廠發(fā)展，MES系統(tǒng)的發(fā)展也是這樣，一方面從計(jì)劃、作業(yè)、質(zhì)量等實(shí)際功能入手，支持?jǐn)?shù)字化車間的建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)，另一方面也要向生產(chǎn)建模、大數(shù)據(jù)方面發(fā)展，發(fā)揮MES系統(tǒng)信息中樞的作用，支持企業(yè)智慧工廠的建設(shè)。

[1] 德國(guó)工業(yè)4.0工作組.實(shí)施“工業(yè)4.0”攻略的建議.2013年9月.

[2] 百度百科.高壓開關(guān),2014年.

[3] 維基百科.制造執(zhí)行系統(tǒng),2014年.