航天企业机加车间MES工程化应用研究

　　1 概述

　　制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)是美国管理界在20世纪90年代提出的新概念，是位于上层的计划管理系统与底层工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，是制造系统实现综合优化的一项核心技术。MES作为当前制造业信息化领域的研究与应用热点，起着信息传递与沟通的作用，其重要程度得到了制造企业越来越多的关注。

　　国外已开发出成熟的MES产品并进行了大量应用。如法国达索、德国西门子等公司均开发出了自己的MES产品，在应用客户中取得了明显的经济效益。我国在车间制造执行系统研究方面也已经开展了大量的研究工作，特别是近年来针对军工企业机械制造特点开发了有针对性的MES产品。如武汉开目信息技术有限公司、北京兰光创新科技有限公司、北京航空航天大学、北京理工大学、西北工业大学等企业和高校开发的MES产品均已成功地在航空、航天、电子等领域的军工制造单位进行了工程化应用。

　　2 典型航天企业机加车间管理现状

　　随着近年来航天产品复杂程度的提高、交付之间的缩短等情况的逐步增多，客观上对企业的快速响应制造能力提出了更高的要求，企业面临研制与批量生产交叉并举、加工时间紧、任务重、生产计划管理复杂的严峻局面，给现有的分厂科研生产管理体系带来了巨大的压力，主要体现在：

　　(1)任务在一定时间内不均衡、设备间任务不均衡企业当前任务量大，同时由于各产品间投产的不均衡性，造成车间加工任务具有时间上的不均衡性，在一定时间内任务量很大。另外，还存在设备间任务的不均衡，设备存在“忙闲不均”的现象，造成生产过程中资源的临时性缺乏，导致生产过程中设备负荷不均，使得生产资源很难充分利用。

　　(2)生产过程管理有待优化

　　当前，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，很难从整体的角度对车间资源进行平衡，这在一定程度上降低了计划的可执行性，使得车间资源得不到整体充分利用，只能凭借生产调度人员的经验组织加班来解决，进而造成人力、资源、时间的浪费，影响设备的综合效率。

　　(3)生产现场信息反馈的及时性不高

　　车间的任务执行信息反馈主要依赖调度人员进行统计，由于生产过程中存在很多不确定因素，现场的作业执行与先前的计划安排经常出现较大差距，统计信息不准和统计信息滞后也就不可避免，这也使得及时掌握所有信息成为较困难的事情，在一定程度影响了生产作业计划的制定、调整，造成生产计划与生产实际严重脱节，影响生产管理部门对任务执行的控制。

　　(4)缺乏有效的车间层信息化管理手段

　　企业虽然在信息化建设方面有了一定的基础，已成功地实施了MRPⅡ、PDM、质量系统等项目，但却仅限于企业专项业务层，而在中间的车间级执行层面上却是一片空白，使得生产现场物流和质量追溯的手段落后，数控设备独立运行，信息采集和集成较为困难。

　　通过MES的实施，企业可以对产品的生产过程进行监控，掌握产品生产过程情况(工艺、设备、质量等)，从而可准确地地预测产品的交货期，及时发现质量问题，改善物料供应;提高生产计划的灵活性，提高设备、人员、材料的利用率;面对更加严格的检验制度，获得足够的制造现场数据，列产品的原材料、设备、工艺、加工时间等进行记录，从而实现产品制造过程的可追溯。

　　3 面向航天制造企业的MES结构及功能模块研究

　　面向航天制造企业的MES，覆盖机加车间的数控加工中心、简易数控铣、数控车、线切割、镗床、刨床、普通车床、普通铣床、磨床及钳工设备等全部加工资源，以及管理、计划、调度、工艺、操作、核算等全部人员，实现车间生产作业计划、工序作业计划制定、下达、工序工步级信息反馈等车间生产过程控制;通过应用触摸屏、条码扫描等方式进行生产现场信息的实时反馈;通过DNC系统实现数控加工程序的有效管理;通过MDC系统实现对关键重要设备加工状态的监控，实现车间生产管理的可视化，制造记录、工时卡片等纸面文件的电子化，实现与PDM、MRPⅡ等信息系统的集成。

　　图1 MES流程图

　　MES的主要功能包括基6出数据管理、作业计划管理、作业执行管理、生产准备管理、报警管理、关键重要设备远程监控及统计分析等。

　　(1)基础数据管理

　　基础数据是MES运行的前提，为整个系统的运行提供各种资料和数据。通过与MRPⅡ系统的集成，获取MES运行所需的生产计划、工时定额、工装工具等基础生产数据;通过与PDM工艺系统集成，获取系统运行所需的型号产品结构、工艺数据等;建立了设备信息、资源组信息、生产日历信息等基础数据模型。根据企业实际业务模式定义数据模型，实现了对生产制造的基础数据对象及车间资源状态和其分配信息进行管理，为下一步制定出更加切实可行、执行度高的生产计划打下坚实的基础。
(本文不涉密)
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