生產信息化管理系統(tǒng)

1、生產信息化管理系統(tǒng)為確保生產管理信息化項目建設的成功實施，儀控生產部RII 項目作為核動力研究設計所首批信息化生產管理實施的單位，按照生產管理信息化項目建設總目標，積極落實組織、計劃、控制和穩(wěn)步推進MES 系統(tǒng)試點項目建設，確保MES 系統(tǒng)建設按序、高效進行，為建設一流核電產品制造企業(yè)提供強大助力。MES 系統(tǒng)是連接現(xiàn)場層與管理層的生產管理技術與實時信息系統(tǒng)，它是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略，實現(xiàn)車間生產敏捷化的基本技術手段。 MES 在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁。該項目是基于目前儀控生產運作模式，進行系統(tǒng)信息化生產管理部署，推進流程系統(tǒng)優(yōu)化，遵循統(tǒng)一性、先進性

2、、實用性、可操作性、靈活性、適應性、經濟性等原則，嚴格按相關標準規(guī)范執(zhí)行控制，進行系統(tǒng)軟件定制二次開發(fā)，該系統(tǒng)包含有倉庫管理、生產計劃、生產過程控制、質量控制管理等功能模塊模塊。目前我們伴隨 MES 系統(tǒng)核電制造試點應用開發(fā)，面臨著不少問題和障礙，但是隨著系統(tǒng)開發(fā)和應用的深入， 軟件商成都朗速密切配合我方，克服重重困難，根據核電儀控生產現(xiàn)狀和具體需求，從現(xiàn)場調研到方案定制、功能開發(fā)再到上線測試，在不斷努力下完成了系統(tǒng)倉庫管理模塊第一版軟件編制，實現(xiàn)倉庫管理系統(tǒng)初步試用。通過此次項目的實施，將推動和幫助核電儀控生產制造進一步完善生產管理體系，大幅提升了設計研發(fā)、小批量研制和型號批量生產過程控制和

3、質量追溯管理能力，優(yōu)化了裝配制造生產管理的流程，對企業(yè)生產計劃的車間執(zhí)行做到了實時監(jiān)控，降低了裝配過程中人為因素的影響，提高了人的靈活性和車間的生產效率。為進一步積極探索核電儀控產品制造的信息化管理水平的提升以此推動產業(yè)化、市場化、國際化道路奠定了堅實基礎。MES 將在我國的石化 企業(yè)信息化 建設中發(fā)揮重要的作用，將為企業(yè)帶來巨大的經濟效益。儀控生產部推進生產信息化推進MES 項目伴隨該項目是基于目前RII 生產運作模式，進行系統(tǒng)信息化生產管理部署，流程系統(tǒng)優(yōu)化遵循統(tǒng)一性、先進性、實用性、可操作性、靈活性、適應性、經濟性等原則，嚴格按相關標準規(guī)范執(zhí)行控制，由成都朗速配合核電儀控生產生產現(xiàn)狀和具

4、體需求，如從現(xiàn)場調研到方案定制、功能開發(fā)再到上線測試，通過。項目驗收完成后，蓋勒普還將為中國商飛進一步提供系統(tǒng)的后期維護和版本升級服務。包含生產設備和工位智能化聯(lián)網管理系統(tǒng)(DNC) 、生產數(shù)據及設備狀態(tài)信息采集分析管理系統(tǒng)(MDC) 和 NC 數(shù)控程序文檔流程管理系統(tǒng)(NC Crib) 等相關的系統(tǒng)集成。作為中國最大的商用飛機制造廠商，中國商飛SFC 項目涉及到多個生產加工車間，實施規(guī)模大，數(shù)控設備種類多，現(xiàn)場布線情況復雜，各信息化系統(tǒng)間集成要求高，是一個富有挑戰(zhàn)性的車間信息化項目。蓋勒普團隊通過與中國商飛公司SFC 項目小組緊密配合，克服了種種困難，結合中國商飛的生產現(xiàn)狀和具體需求，如期完

5、成了從現(xiàn)場調研到方案定制、系統(tǒng)集成、功能開發(fā)再到上線測試的各項工作。項目驗收完成后，蓋勒普還將為中國商飛進一步提供系統(tǒng)的后期維護和版本升級服務。中國商飛 SFC 項目的順利驗收，再一次展現(xiàn)了蓋勒普系統(tǒng)產品和方案領先的技術水平和過硬的集成開發(fā)實力。通過此次項目的實施， 將推動和幫助制造中國大型噴氣商用客機的中國商飛公司進一步完善制造車間生產管理體系，大幅提升了設計研發(fā)、多品種小批量研制和型號批量生產過程控制和質量追溯管理能力，為進一步積極探索中國商用飛機數(shù)字化制造的信息化管理水平的提升以此推動產業(yè)化、市場化、國際化道路奠定了堅實基礎。隨著信息技術的發(fā)展和普及，國外大型流程工業(yè)企業(yè)，特別是石油化工

6、企業(yè)，均十分重視信息集成技術的應用，紛紛以極大的熱情和精力， 構架工廠級、 公司級甚至超公司級的信息集成系統(tǒng)。MES 是連接現(xiàn)場層與管理層的生產管理 技術與實時信息系統(tǒng)，它是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略，實現(xiàn)車間生產敏捷化的基本技術手段。石化企業(yè)十分重視MES 的建設，并取得了一些應用成果，本文詳細分析介紹了石化企業(yè)的應用架構、主要功能及系統(tǒng)部署。根據 MES 系統(tǒng)技術架構、石化企業(yè)的生產運作模式，進行系統(tǒng)部署。系統(tǒng)部署要遵循統(tǒng)一性、先進性、實用性、可操作性、靈活性、適應性、經濟性等原則，嚴格按相關標準規(guī)范執(zhí)行。MES 是連接現(xiàn)場層與管理層的生產管理技術與實時信息系統(tǒng)，它是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略，實現(xiàn)車

7、間生產敏捷化的基本技術手段。 MES 在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁。我國石化企業(yè)的MES 才剛剛試點、地分解羅列，彰顯以推進 ERP建設提升企業(yè)管理水平和增強企業(yè)綜合競爭能力的高遠戰(zhàn)略。控制到位，確保 ERP建設的“開拓性”。該公司對推進 ERP建設的過程進行嚴密監(jiān)控， 在ERP系統(tǒng)試運行階段，及時記錄、匯總試運行過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷及問題， 積極與廠商溝通， 制定有效解決方案，并通過倒排工期、加班加點，做好上線前的數(shù)據收集， 確保 ERP建設工作預期目標順利完成。宣傳到位，確保 ERP建設的“認同性”。為使全廠干部職工對 ERP建設工作的理念有清晰的認識，

8、并形成認知和認可度， 該公司在網站上開辟專題網頁， 對 ERP建設相關知識、 建設進度、建設歷程中的問題和解決方法進行宣傳， 并多次開展 ERP系統(tǒng)知識培訓，組織各部門負責人、信息員進行強化培訓。ERP系統(tǒng)是當今國際上較先進的企業(yè)管理系統(tǒng)，它把企業(yè)的物資流、業(yè)務流、資金流、信息流統(tǒng)一起來進行管理， 以求最大限度地利用企業(yè)現(xiàn)在有資源，實現(xiàn)企業(yè)經濟效益的最大化。ERP建設是貴電公司創(chuàng)建一流電力企業(yè)的重要組成部門，也是該公司實現(xiàn)運行管控一體化的需求。目前，貴電公司 ERP試點建設到了關鍵階段，該公司將按照江西公司部署，穩(wěn)步推進系統(tǒng)建設，確保 ERP系統(tǒng)在 2015 年 12 月正式上線運行。制造執(zhí)行

9、系統(tǒng)（ ManufacturingExecution System, MES ）是連接企業(yè)上層管理系統(tǒng)與下層自動控制系統(tǒng)的橋梁，起著信息傳遞與溝通的作用，其重要程度越來越多地得到制造企業(yè)的關注。 MES作為當前制造業(yè)信息化領域的研究與應用熱點，已經成為一個不爭的事實。針對我國 飛機裝配的特點和車間生產管理現(xiàn)狀，研究飛機裝配的制造執(zhí)行系統(tǒng) , 對促進我國飛機裝配企業(yè)制造信息和 自動化的建設具有重要意義。飛機裝配車間的管理現(xiàn)狀及MES特點飛機裝配過程是一個復雜的過程，與一般的機械產品相比，主要具有以下特點：（ 1）飛機裝配過程中包含大量的零件、部件、工裝夾具和設備等制造資源；（ 2）飛機裝配過程中

10、涉及大量工裝制造和協(xié)調工作，而且裝配質量要求嚴格，機身裝配要確保氣密性，機翼裝配要確保剛度和水平度等；（ 3）飛機裝配必須按客戶訂單進行計劃生產，按批架次進行管理；（ 4）飛機裝配涉及部門眾多，工作量大，周期長，設計更改頻繁。飛機裝配生產管理中存在大量的物流和信息流，管理涉及的面廣，難度大。在對裝配車間管理的過程中不僅需要從生產現(xiàn)場采集數(shù)據信息，而且需要隨時獲取其他的管理系統(tǒng) ( 如物料采購系統(tǒng)、市場銷售系統(tǒng)等 ) 中的信息。同時，其他管理系統(tǒng)也需要從車間生產管理系統(tǒng)獲取必要的數(shù)據信息。飛機裝配過程涉及到設計部門、工藝部門、生產部門與管理部門等眾多部門，并且裝配過程復雜多變，給生產與管理帶來許

11、多不便。面向飛機裝配 MES系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的車間或者生產廠的管理相比，具有以下顯著特點：（ 1）整體性。針對飛機裝配過程的 MES能夠使得飛機制造過程中所涉及的部門減少協(xié)調時間，提高企業(yè)各部門的工作效率，建立良好的部門通信協(xié)調以及反饋機制。（ 2）動態(tài)性。飛機裝配過程的 MES能快速向計劃管理層反饋生產現(xiàn)場的具體情況，計劃層及時對生產計劃進行調整，并將調整計劃通過 MES傳遞到生產現(xiàn)場，實現(xiàn)對計劃的快速反應。（ 3）面向客戶性。在制造過程的各個環(huán)節(jié)中均考慮到客戶的需求，使得產品的最新要求能夠融入到生產過程中，最終保證產品的質量。面向飛機裝配MES系統(tǒng)結構和功能模塊研究面向飛機裝配的MES系統(tǒng)為了

12、方便現(xiàn)場操作和系統(tǒng)的靈活性，采用C/S 結構與B/S 結構相混合的方式，如圖1 所示。一部分查詢、瀏覽和工位操作等與現(xiàn)場工作人員結合比較緊密的功能采用B/S方式實現(xiàn)，如車間現(xiàn)場的工藝瀏覽功能、任務查看和綜合信息的展示等；其他功能大多采用C/S 方式實現(xiàn)，如基礎數(shù)據的管理等。結合飛機制造企業(yè)信息化的發(fā)展情況，分析裝配過程的業(yè)務流程，面向飛機裝配的 MES系統(tǒng)的主要功能模塊如下。1 基礎數(shù)據管理模塊基礎數(shù)據管理是整個 MES系統(tǒng)實現(xiàn)的 1 個基礎模塊，它既要向本系統(tǒng)的各個模塊（如裝配計劃、裝配過程控制、質量分析等）提供各種資料和數(shù)據，還要接受來自企業(yè)其他系統(tǒng)的數(shù)據以及向其他系統(tǒng)反饋現(xiàn)場信息。該模塊

13、維護的各種數(shù)據與其他模塊和系統(tǒng)的信息交互見圖 2。2 裝配生產計劃與調度管理模塊該模塊的主要功能包括計劃導入、計劃編制、計劃查詢和計劃下達，該系統(tǒng)的總生產計劃由 ERP系統(tǒng)導入，再根據各個車間進行任務的合理編制并下達相應車間進行車間裝配生產；根據車間裝配生產計劃及各生產指令和物料準備情況，適時制定、調整各班組的周生產計劃；確保生產計劃節(jié)點完成生產任務。3 裝配作業(yè)管理模塊裝配作業(yè)管理模塊是整個 MES的核心，用來控制和協(xié)調計劃訂單在車間現(xiàn)場的執(zhí)行過程。該功能模塊可以根據企業(yè)對產品的復雜程度以及計劃控制粒度靈活設置現(xiàn)場生產管理的層次和可控制點數(shù)，具有制造單元或設備的任務排序和負荷調整能力。作業(yè)管

14、理模塊與基于條碼技術的數(shù)據采集過程、質量檢查過程、故障處理過程和質量跟蹤過程實現(xiàn)無縫集成。裝配作業(yè)管理模塊可實現(xiàn)不同生產方式的結合，以保證整個企業(yè)的需求為目標，其功能見圖3。（ 1）車間訂單管理：根據裝配計劃管理模塊下發(fā)的裝配計劃或者派工單將整個車間的裝配任務分解成為按順序排列的若干分段計劃，以管理裝配的縱向協(xié)同。（ 2）生產準備管理：生產準備為車間生產作業(yè)管理的重要內容，主要職責包括工具工裝可用性檢查、標準樣件可用性檢查、設備可用性校核、提前期校核和物料可用性檢查。（ 3）工序作業(yè)計劃管理：按照工作訂單和車間訂單的時間節(jié)點要求，采用最小加工周期確定工序的最早開工和最晚完工時間。將整個車間的裝

15、配任務分解成按工序順序排列的工序計劃，以管理需求物件在車間內部流轉的縱向協(xié)同。確定每臺設備或者每個工人在較短期間內的任務次序，進行裝配任務的橫向協(xié)同。（ 4）工序計劃維護：工序計劃維護功能主要是為適應企業(yè)批量投入分批產出習慣而專門設置的。主要任務是：對已開工批次的工序作業(yè)計劃，因臨時任務調整，分批進行生產，從完工的工序開始，生產新的工序作業(yè)計劃并記錄原工序作業(yè)計劃的批號和任務號；當發(fā)生工序順序變化和工序超越、臨時增加工序時，生成新的批次號，打印新的工藝流程卡，記錄工藝臨時更改單號。（ 5）數(shù)據采集和過程監(jiān)控：在數(shù)據采集中，主要采用與軟件集成封裝的條碼數(shù)據采集技術進行生產進度和質量狀態(tài)的數(shù)據采集

16、和輸入，以提高現(xiàn)場信息采集的精準度和效率；在裝配的重要裝配區(qū)和關鍵點進行實時監(jiān)控來確保裝配的質量，減少人為因素對裝配質量的影響。（ 6）追溯功能：根據工序點采集的質量信息，可以向前和向后追溯質量狀態(tài)和處理單號，一旦發(fā)現(xiàn)質量問題，可以追溯到批架次號、操作人、檢驗人、不合格品處置單號等信息。4 裝配車間資源管理模塊主要功能包括工裝、工具管理、物料管理、設備管理、人員管理等。物料管理主要功能包括物料出入庫管理、物料庫存管理、物料準備、物料調度和物料追蹤等；設備管理主要負責設備檔案管理、設備運行管理、設備維修與維護和設備訂購等；人員管理主要負責車間工作人員的工作職責、工作任務和考勤等。針對飛機裝配過程

17、涉及大量工裝、工具，主要分析模塊的工裝工具入庫管理、工裝工具出庫管理、工裝工具計劃和控制管理、工裝工具庫存查詢、庫存盤點、報廢和丟失管理、定檢管理和工裝工具的臺賬管理等功能。各功能模塊的業(yè)務流程見圖 4。5 車間質量管理模塊該模塊主要由檢驗、分析、控制 3 個環(huán)節(jié)組成。對裝配全過程的質量信息進行管理和控制，通過自定義的質檢過程進行制造過程各階段的質量數(shù)據采集、故障記錄和分類分析，對設備、工具、儀器的定期復檢過程進行數(shù)據采集、故障記錄和分類分析，提供對產品質量狀態(tài)的全程跟蹤、質量歸零管理、質量成本管理等。MES系統(tǒng)應用中的關鍵技術研究在制造業(yè)信息化建設中， MES系統(tǒng)處于企業(yè)管理層和車間層的中間

18、層，是實現(xiàn)企業(yè)車間層管理透明化，為企業(yè)其他系統(tǒng)提供可靠信息的基礎。在MES系統(tǒng)的應用中，主要包括以下3 個方面的關鍵問題。1 MES 系統(tǒng)與企業(yè)其他信息系統(tǒng)的集成技術研究飛機制造企業(yè)信息化發(fā)展中，采用的系統(tǒng)包括 PDM、CAD、CAPP和 ERP等信息系統(tǒng)，各自都有自己的數(shù)據庫以及所涉及的核心數(shù)據模型， MES也不例外。但是作為信息化建設中的一個子系統(tǒng)， MES必須從其他系統(tǒng)中獲取自己所需的基本數(shù)據，如產品結構、工藝數(shù)據、物料數(shù)據等，所以 MES與其他系統(tǒng)之間的集成是必不可少的。MES的數(shù)據基礎是 MBOM，在 HB7802 2006 中規(guī)定，“制造物料清單（ Manufacturing Bi

19、ll of Material,MBOM ）包含產品所有的裝配、制造零組件，反映工藝裝配關系并說明配套來源的分層次的物料清單”。 MBOM包含所有構成產品的零組件、 AO、標準件、成品件、材料等組成單元及其裝配關系和數(shù)量配套關系。圖 5 為 MBOM中的數(shù)據組成示意圖。MBOM應描述的數(shù)據關系包括：（ 1） MBOM中的裝配關系應記錄裝配單元之間的層次關系、裝配單元與AO之間以及 AO與零組件之間的裝配結構關系，零組件之間裝配結構關系與PBOM相同；（ 2） MBOM中零組件生產類型及工藝分工路線等信息與 PBOM中相同；（ 3）零組件工藝文件，定義零組件的 AO、加工設備、工裝夾具、刀具、量具

20、、工時定額、車間、班組等數(shù)據；（ 4）零組件之間的裝配數(shù)量關系，主要描述零組件在裝配過程中每道工序或每本 AO需要裝配的零組件號和數(shù)量，零組件之間的數(shù)量關系與PBOM相同。MBOM可為 CAD、 CAPP、 ERP、 PDM等的有機集成及企業(yè)集成提供統(tǒng)一有效的數(shù)據基礎，以滿足數(shù)據的唯一性、實時性、有效性、安全性等需求。MBOM的管理是制造數(shù)據管理的核心內容，而工藝信息是MBOM管理的基礎內容，主要包括AO、FO、TO及其他工藝技術文件。飛機制造是以BOM為主線組織新產品開發(fā)與生產的。從設計開始到生產加工過程中涉及的 BOM結構以及數(shù)據流向如圖6 所示。以 BOM為核心進行系統(tǒng)之間數(shù)據的有效集成，確保系統(tǒng)之間能夠實現(xiàn)基礎數(shù)據的鏈通，從而使得系統(tǒng)之間實現(xiàn)強內聚、弱耦合的功效。2 車間生產調度技術研究車問調度方法包括 Petri 網方法、基于人工智能的調度方法、基于計算智能的調度方法和基于仿真的調度方法等。針對車間調度的算法包括智能算法和遺傳算法、禁忌搜索法、模糊邏輯法、人工神經網絡法等。這些調度方法及算法都較好地解決了某方面的生產調度問題，但是由于飛機裝配生產現(xiàn)場復雜，難以用單一的調度方法或算法解決所有生產調度問題。面向生