本文针对国内航天军工行业的机械加工业务及企业整体信息化水平的发展现状，分析了该行业机械制造业务的特点及生产过程中数据管理的需求。论述了在企业生产制造过程中实施车间制造执行系统(MES)的必要性和紧迫性，根据对企业实际业务需求进行的调研与规划，提出了企业的机加车间MES系统项目解决方案。最后，简要地介绍北京航星机器制造公司施行MES系统的情况与效果。
    由于近些年国际局势的动荡，国家从安全布局和战略考虑，加大了对我国军工企业的投入，对军工产品的需求越来越大，这给北京航星机器制造公司等航天军工企业带来了新一轮的机遇和挑战，急需进一步扩大生产能力、提高生产效率、加强生产管理。根据厂领导的不断分析、调研，提出以计算机软件辅助生产管理，并实现与已有信息系统的紧密集成，建立“数字化”制造车间，从而最大限度发挥生产效率的方针。本文针对国内航天军工行业的机械加工业务及企业整体信息化水平的发展现状，分析了该行业机械制造业务的特点及生产过程中数据管理的需求，论述了在企业生产制造过程中实施车间制造执行系统(MES)的必要性和紧迫性。根据对企业实际业务需求进行的调研与规划，提出了企业的机加车间MES系统项目解决方案。最后，简要地介绍北京航星机器制造公司施行MES系统的情况与效果。

企业业务概逑

    1 企业基本情况介绍

    北京航星机器制造公司机加部主要负责加工生产该厂独立研发的和一些外协的机械零部件。随着几十年的发展，其机加部从原来几十人的纯手工作业，发展到目前近300人规模和60％自动化设备的先进制造基地，无论是生产能力和还是产品质量都有大幅度提升。企业的信息化水平也一直走在行业的前列。在信息化发展过程中，企业已经成功实施了并捷EMIS(MRPⅡ/ERP)、开目PDM，CAPP系统与华洋宏DNC系统。企业在硬件配套上也加大了投入，其机加部已实现了由传统机床向数控机床的转变。

    2 企业的生产特点

    作为国内典型的生产制造企业，北京航星机器制造公司既具备某些一般制造行业的普适特点，也具有自身的独特性，主要表现在以下5个方面：

    (1)典型的多品种、小批量(或单件)的离散加工。企业生产的产品品种多达上千种，每种产品的批量大小不一，多的几十件到上百件，少的几件甚至单件。

    (2)多型号并举，研制与批产交叉进行。多种型号产品同时生产，研制任务和批产任务并举，特别是研制任务、设计方案变化较频繁。与之相适应，产品的制造工艺、物料需求都将随之改变。

    (3)生产插单现象普遍，导致生产计划变更频繁。车间生产存在大量“插单”，在产品生产中，经常会接到一些指令性任务，存在较多的紧急生产任务。

    (4)工艺过程复杂，涉及的生产环节多，制造难度大。由于该类企业的产品零部件的加工工艺复杂、精度要求高。新产品的制造需求与企业现有生产能力和生产设备不匹配，从而造成资源配置和物流的不平衡，难以体现单元化生产的效率。

    (5)产品质量要求高，生产过程对质量控制非常严格。企业对生产的产品质量要求非常高，出厂后的合格率必须是100％。在企业生产过程中，对零部件每一道工序加工完成后都要进行严格的检验，对出现的质量问题进行及时处理，将质量问题控制在企业范围内。

项目需求分析与规划

    通过对企业生产业务需求的细致调研，归结出企业车间生产过程中遇到的问题，主要体现在以下3个方面。

    1 生产计划难制定

    企业计划员制定计划工作量大、难度大。(1)工人能力不确定性：企业为多年国企，工人素质参差不齐；(2)实作工时不确定性：车间设备品牌种类多样，实际生产中机床受到多种复杂因素影响，难以确定任务的有效加工工时；(3)任务不确定性：生产中“插单”普遍，下达的生产计划经常变更，对该类离散制造企业而言，导致计划调整难度大；(4)手工排产落后性：车间目前依靠调度员用Excel进行计划和调度，工作量大且调整维护困难。

    2 生产过程难管理

    从企业生产状况来看，生产管理人员虽然知道所需完成产品的数量和时间，但由于整个生产过程不透明，需要大量计调员在现场协调生产，甚者需车间领导亲临现场指导生产。(1)生产监控不及时：缺乏对当前生产状态的及时监控，无法动态掌握当前各种资源的状况；(2)生产历史难以追溯：管理人员无法快速准确定位产品的加工设备、任务的加工者、实际加工时间、废品数量等生产管理人员所关注信息；(3)计划跟踪不及时：缺乏对生产进度的精确把握，对不同型号产品当前的生产状况细节信息很难准确及时掌控；(4)突发因素处理不及时：生产现场环境复杂、突发因素多，车间对突发状况的应变能力有限，调度人员无法及时获取车间异常情况，很难及时进行现场处理；(5)生产情况统计分析不准确：生产情况统计非常复杂和繁重，对数据的准确性，可靠性要求很高，目前这部分数据很难准确获得。

    3 企业信息难集成

    该企业机加部生产过程中接收处理的信息多、量大等原因，导致信息难以集成统一。(1)涉及信息的类型多：加工过程中涉及产品设计与制造环节各种信息，信息类型多，信息量大；(2)信息的实时性要求高：车间生产是一个动态过程，为了准确把握现场情况，对信息的实时性要求高；(3)设备情况复杂，需要多种数据采集方式并用：由于机床品牌种类多样，无法通过单一的数据采集方式将车间所有设备数据采集完整，必须通过多种数据采集方式获得设备生产数据。
系统特色功能规期分析

    1 实现车间资源的数字化建模

    通过采用对象化的技术与方法，对机加生产车间现有的主体资源，建立一个能够满足企业生产需求的数字化资源模型，并通过关联关系建立相应实体对象之间的内在联系，更好地管理车间的人员、设备、物料及工时等信息，为后续的生产排产和生产任务的有效执行作准备，图1为人员类资源的管理界面。

 

图1 人员类资源的管理

    2 生产计划排产

    通过导入MRPⅡ下达的主计划，根据生产准备情况拆分成车间生产计划，结合车间的有限资源，通过先进的排产引擎对车间生产计划进行快速有效的排程，生成可执行的工序级任务计划，从而导出供在车间生产现场进行生产流转依据，车间任务流转过程的执行信息记录在MES系统中作为下次排产的部分数据进入排产引擎以支持企业的滚动排产过程，图2为企业车间计划排产的生产排产流程。

 

图2 车间计划的生产排产流程

    3 生产过程管理

    生产排产后，生成了工序级的任务计划，经车间调度员派工，任务就进入了车间生产现场进行生产加工流转过程。车间生产过程管理主要包括随活卡管理、班组任务管理、物料转移通告、车间生产监控、车间视频监控、生产任务进度跟踪及车间报警事件管理。随活卡管理主要是为任务计划在车间制造终端上流转执行提供信息管理，也为生产加工执行信息进行记录提供载体，并为后续数据追溯查询与统计分析提供数据支持，图3为车间用的电子随活卡。班组任务管理主要是对随活卡中记录的任务计划进行动态调度管理和细化执行过程管理，主要包括车间班组长分配任务给工人、工人接收任务、汇报提交任务、车间异常事件报警等操作，图4为车间班组长触摸屏的相关操作界面。

图3 车间电子随活卡

 

图4 车间班组长触摸屏的相关操作界面