鄧 琎，樊欣星，曲永冬，邵 靜，郭海寧

云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心，云南昆明650031

MES在大型鋼結(jié)構(gòu)制造過程中的應(yīng)用

鄧 琎，樊欣星，曲永冬，邵 靜，郭海寧

云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心，云南昆明650031

針對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)在車間制造過程中的現(xiàn)狀和不足，在研究制造 執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)MES在此類企業(yè)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，構(gòu)建了MES在此類企業(yè)中的應(yīng)用模型。最后將MES系統(tǒng)在一家企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了MES在大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)車間制造過程中的應(yīng)用。

制造執(zhí)行系統(tǒng)；車間制造過程；應(yīng)用模型；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一種面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)，近十多年來在國際上迅速發(fā)展，它位于企業(yè)上層生產(chǎn)計(jì)劃和底層工業(yè)控制之間，是面向車間層的管理信息系統(tǒng)，它能夠管理和優(yōu)化從訂單下達(dá)到生產(chǎn)完成全過程，通過對(duì)生產(chǎn)過程中的各類信息進(jìn)行收集和利用，以達(dá)到對(duì)車間生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)事件做出快速響應(yīng)的目的，同時(shí)通過提供重要的生產(chǎn)信息為企業(yè)的決策帶來極大的幫助。

大型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的制造過程自動(dòng)化程度相對(duì)較低，車間制造過程的信息化涉及較少，制造過程中的信息化還存在很大的盲區(qū)，車間制造過程中的信息不能及時(shí)向上層反饋，嚴(yán)重影響了企業(yè)的制造執(zhí)行能力和決策能力，因此，大型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)對(duì)面向車間層的管理信息系統(tǒng)MES有著迫切的需求。而MES系統(tǒng)在此類企業(yè)中實(shí)施較少，標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，目前缺乏在此類企業(yè)中的應(yīng)用模式和參考方法。本文將在分析大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)實(shí)施MES的需求和生產(chǎn)模式特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種適合大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)MES的應(yīng)用模型。

1 大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)車間實(shí)施MES的需求分析

通過總結(jié)大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)生產(chǎn)過程中的特點(diǎn)，并結(jié)合企業(yè)車間對(duì)實(shí)施MES的需求，提出大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)實(shí)施MES的需求分析：1）車間生產(chǎn)的無紙化需求：通過信息化的手段進(jìn)行信息傳遞以提高信息傳遞的速度和效率，逐步實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)；2）生產(chǎn)計(jì)劃的科學(xué)性需求：通過制定更高效、可行的生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)應(yīng)用生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在計(jì)劃執(zhí)行可以得到保證的前提下，企業(yè)可以更進(jìn)一步提高生產(chǎn)計(jì)劃的可行性和精確性，將能幫助企業(yè)進(jìn)行短期計(jì)劃的滿負(fù)荷和更優(yōu)質(zhì)高效地生產(chǎn)；3）生產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)化需求：能實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)過程中的相關(guān)信息，通過對(duì)信息進(jìn)行分析和整合，達(dá)到快速響應(yīng)的目的；4）生產(chǎn)過程的透明化需求：從分散、被動(dòng)指揮到統(tǒng)一實(shí)時(shí)調(diào)度的轉(zhuǎn)變，支持按訂單的柔性化生產(chǎn)，使傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程“黑箱”透明化；5）庫存管理的明細(xì)化需求：要求對(duì)庫存物料信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和統(tǒng)計(jì)，從而減少庫存積壓，提高余料利用率；6）生產(chǎn)管理精細(xì)化需求：使在制品從高庫存轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛶齑妫岣邘齑嬖牧虾陀嗔系睦寐?、平衡各工位的生產(chǎn)負(fù)荷、逐步由均衡生產(chǎn)過渡到精益生產(chǎn)；7）信息系統(tǒng)輔助決策的需求：能夠?yàn)槠髽I(yè)管理層的決策提供更多、更有效的生產(chǎn)狀態(tài)信息，提高企業(yè)決策的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2 MES在大型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)車間制造過程中的應(yīng)用模型

MES在大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)制造過程中的實(shí)施和應(yīng)用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它既涉及到車間生產(chǎn)前的項(xiàng)目訂單管理和生產(chǎn)計(jì)劃管理，也涉及到車間生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)執(zhí)行管理，同時(shí)涉及到對(duì)所有與生產(chǎn)過程相關(guān)的原材料、輔料和余料等材料相關(guān)的倉庫管理，因此，要保證MES在大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的成功應(yīng)用，應(yīng)該結(jié)合企業(yè)的管理現(xiàn)狀和需求，從整個(gè)車間的業(yè)務(wù)流程層面對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用模式進(jìn)行研究。本文結(jié)合大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)對(duì)MES系統(tǒng)功能的需求，參照其它信息化系統(tǒng)的應(yīng)用模式，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐提出了基于大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)業(yè)務(wù)流程的MES應(yīng)用模型，如圖1所示。

圖1　基于大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)業(yè)務(wù)流程的MES應(yīng)用模型

1）項(xiàng)目訂單管理：項(xiàng)目訂單是企業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是MES系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的源頭，對(duì)項(xiàng)目訂單進(jìn)行信息化管理，將幫助大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)從批量生產(chǎn)的方式向基于訂單的客戶化生產(chǎn)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變提供幫助，以此來提高企業(yè)的競爭力。

MES項(xiàng)目訂單管理的基本目標(biāo)是支持管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控各項(xiàng)目所需零部件的執(zhí)行進(jìn)度情況，為項(xiàng)目執(zhí)行進(jìn)度的跟蹤和調(diào)整提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐。對(duì)于已經(jīng)實(shí)施ERP系統(tǒng)的大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)，企業(yè)可以根據(jù)從ERP系統(tǒng)中接受的銷售訂單，依據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)能力、工藝流程、制造成本等因素對(duì)銷售訂單進(jìn)行科學(xué)的編制，形成MES系統(tǒng)中可以直接進(jìn)行計(jì)劃排產(chǎn)的生產(chǎn)訂單。

2）生產(chǎn)計(jì)劃管理：生產(chǎn)計(jì)劃管理是大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)保證生產(chǎn)穩(wěn)定、增強(qiáng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)協(xié)同性、增強(qiáng)生產(chǎn)計(jì)劃科學(xué)性的核心功能。通過制定更高效、可行的生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)應(yīng)用生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在計(jì)劃執(zhí)行可以得到保證的前提下，企業(yè)可以更進(jìn)一步提高生產(chǎn)計(jì)劃的可行性和精確性，將能幫助企業(yè)進(jìn)行短期計(jì)劃的滿負(fù)荷和更優(yōu)質(zhì)高效地生產(chǎn)。

3）生產(chǎn)執(zhí)行管理：生產(chǎn)執(zhí)行管理是通過收集生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷，以此對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行整合和優(yōu)化。

在生產(chǎn)執(zhí)行管理過程中，生產(chǎn)任務(wù)的管理和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集貫穿了整個(gè)生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)執(zhí)行管理中的重點(diǎn)。生產(chǎn)任務(wù)是直接指導(dǎo)班組進(jìn)行生產(chǎn)的指導(dǎo)指令，是由生產(chǎn)計(jì)劃按班組進(jìn)行分類匯總后自動(dòng)產(chǎn)生的，通過班組生產(chǎn)任務(wù)查詢功能接收每個(gè)班組的生產(chǎn)任務(wù)，生產(chǎn)任務(wù)完成后再通過班組生產(chǎn)任務(wù)完工匯總功能上報(bào)每個(gè)班組生產(chǎn)任務(wù)的完全情況。在組織生產(chǎn)時(shí)，通過生產(chǎn)任務(wù)派工，針對(duì)生產(chǎn)任務(wù)制定操作人員，指導(dǎo)車間人員執(zhí)行操作，系統(tǒng)還應(yīng)具有生產(chǎn)任務(wù)派工、生產(chǎn)任務(wù)派工查詢等功能。在普遍的大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)中，由于生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度低、工人素質(zhì)較低等多方因素，因此，車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息化采集方式也成為了生產(chǎn)執(zhí)行管理中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此針對(duì)車間在制品的數(shù)據(jù)采集可在傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)采集方式上，通過對(duì)車間的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，應(yīng)用平板電腦、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集。

4）倉庫管理：倉庫管理在企業(yè)中屬于生產(chǎn)管理的核心地位，通過對(duì)企業(yè)倉庫的電子化管理，可以為倉庫管理人員的調(diào)度排產(chǎn)和物料盤點(diǎn)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

在大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)中，MES的倉庫管理主要包括對(duì)原材料、輔料、余料和產(chǎn)成品的管理，對(duì)不同的倉庫又應(yīng)包括貨區(qū)貨位管理、出入庫管理、倉庫臺(tái)賬管理、倉庫盤點(diǎn)管理等基本功能。針對(duì)不同大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的實(shí)際情況，在外部條件允許的情況下，在倉庫管理中運(yùn)用條形碼管理是實(shí)現(xiàn)的最佳方式。

3 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

基于上述的制造執(zhí)行管理系統(tǒng)在大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)車間制造過程中應(yīng)用模式的研究，在某鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐。在系統(tǒng)實(shí)施和應(yīng)用前，該企業(yè)項(xiàng)目訂單的生產(chǎn)進(jìn)度信息無法及時(shí)反饋，生產(chǎn)計(jì)劃可操作性較低，生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生的各類事件無法及時(shí)上報(bào)及處理，生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)信息只能靠人工采集，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余料管理利用率較低，從而造成了企業(yè)管理效率不高、執(zhí)行能力較弱、產(chǎn)品合格率偏低和生產(chǎn)成本偏高等問題。本文的研究成果作為企業(yè)系統(tǒng)實(shí)施的方法論，相關(guān)技術(shù)在實(shí)施過程中得到了較好的應(yīng)用。

4 結(jié)論

制造執(zhí)行系統(tǒng)是提升制造企業(yè)車間制造管理水平的重要手段，本文詳細(xì)分析了大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)對(duì)制造執(zhí)行系統(tǒng)的需求，并結(jié)合長期的MES應(yīng)用實(shí)施的實(shí)踐提出了一種基于大型鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)業(yè)務(wù)流程的MES應(yīng)用模型。最后，通過在某鋼結(jié)構(gòu)有限公司的MES項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)行中，對(duì)本文的研究成果進(jìn)行了應(yīng)用，滿足了企業(yè)的業(yè)務(wù)需求，解決了企業(yè)生產(chǎn)過程中存在的問題，取得了良好的應(yīng)用和示范效果。

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TP3

A

1674-6708（2016）171-0218-02

鄧琎，云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用。樊欣星，云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心。曲永冬，云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心。邵靜，云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心。郭海寧，云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心。