某航空制造企業承擔了活塞、渦軸、渦槳等多個型號產品的研制與生產,技術難度大,任務重,傳統的生產組織方式已難以適應,從2003年起,企業開始引進SAP生產管理系統,實現了以主生產計劃、物料需求計劃、庫存管理為核心的ERP應用,但是任何一個ERP系統都只是形成了一個企業內部的價值鏈與供應鏈,對于企業車間級的計劃調度、生產過程控制、生產成本、質量及車間設備等方面的管理難以實現。企業逐漸認識到將計劃與制造過程統一起來的制造執行系統(MES)是解決這一問題的有效途徑,通過MES系統實現企業信息的集成,形成實時化的ERP、MES控制是提高企業整體管理水平的關鍵。從2007年起,先后在兩個車間實施MES系統,并取得了一定效果。
1 MES系統
制造執行系統協會(Manu factu ring Execution System Association,MESA)對MES所下的定義:“MES系統通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠發生實時事件時,MES系統能及時反應、報告,并用當前的準確數據對它們進行指導和處理。這種對狀態變化的迅速響應使MES系統能夠減少企業內部無附加值活動,有效地指導工廠生產運作過程,提高工廠及時交貨能力,改善物料流通性能,又能提高生產回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。”
MESA在MES定義中強調了以下三點:(1)MES是對整個車間制造過程的優化,而不是單一的解決某個生產瓶頸;(2)MES必須提供實時收集生產過程中數據的功能,并作出相應的分析和處理;(3)MES需要與計劃層和控制層進行信息交互,通過企業連續信息流來實現企業信息全集成。
一個制造企業的制造車間是物流與信息流的交匯點,企業的經濟效益最終將在這里被物化出來。制造執行系統MES在計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁,填補了兩者之間的空隙。一方面,MES可以對來自MRPII?/ERP 軟件的生產管理信息細化、分解,將操作指令傳遞給底層控制;另一方面,MES可以實時監控底層設備的運行狀態,采集設備、儀表的狀態數據,經過分析、計算與處理,觸發新的事件,從而方便、可靠地將控制系統與信息系統聯系在一起,并將生產狀況及時反饋給計劃層。
車間實時信息的掌握與反饋是制造執行系統對上層計劃系統正常運行的保證,車間的生產管理是制造執行系統的根本任務,而對底層控制的支持則是制造執行系統的特色。
2 某航空制造企業車間生產管理現狀
某航空制造企業車間在生產管理方面存在以下問題:(1)車間計劃人員大多數情況下根據車間以往生產能力及自身經驗對生產計劃進行分解排產,計劃可執行性差,執行過程中可調整性不強。(2)車間計劃人員對設備能力估計不足,造成設備、人員閑忙不均。另外缺乏較好的跟蹤機制,物料在加工傳遞過程中出現丟失現象,影響生產正常進行。(3)生產部門、車間主管領導無法對生產情況總體把握,難以對車間的關鍵件、關鍵設備重點監督。
3 MES系統解決方案
為了彌補ERP系統在車間現場管理功能較弱的不足,主要提供以下解決方案:(1)有限能力計劃技術的應用。采用有限能力計劃技術,針對當前車間生產任務和能力的具體情況制定詳細的作業計劃,及時發現因能力不足、提前期不夠等因素引起的任務拖延及可能出現的生產問題。將工序計劃按優先級進行派工排產。(2)報警與電子看板技術的應用。通過系統預警提高生產管理人員對關鍵資源、關鍵設備的關注度。通過對電子看板技術的應用,便于車間生產過程中物料的管理與追蹤,實現車間物料管理和在制品信息、任務狀態信息等數據自動采集。(3)靈活性查詢和定制報表的應用。系統支持利用圖號、批號、名稱、任務開始時間、結束時間等條件的獨立查詢及多條件的組合查詢和模糊查詢。根據生產管理要求生成各種統計、分析和報表,便于相關人員及時獲取所需的信息。
4 MES系統功能組成
(1)車間作業管理。車間級作業管理要解決零件作業計劃制訂問題及生產任務在車間具體實施問題,實現任務動態分配、資源日歷管理、人力資源安排與管理、現場施工其它輔助資源管理,以及車間物料暫存、周轉、序號管理。
(2)計劃編制及調整。系統將生產部門安排的多種任務賦予不同的優先級,根據月度生產計劃,考慮車間當前在制品狀態,確定當月投料零件品種、數量及詳細交付計劃,并根據物料生產提前期排出料投產日期和交貨日期,根據工藝計劃確定物料加工路線,進行有限能力排產。
(3)發放工藝路線單和派工。系統均將下達的生產任務發放一份加工單,隨加工零件在車間中流動。系統按照車間現場加工情況,對于不滿足開工條件的任務生成物料、工模具、技術準備短缺清單,對于滿足開工條件的任務進行派工,并打印派工單。
(4)任務反饋。通過對車間任務完成情況的實時數據采集,系統動態顯示出工作計劃和完工情況,提供工件在任意時刻的位置及其狀態信息。其中狀態信息包括:誰在加工工件、原料供應者、批量、批次號、當前生產狀態、質量情況以及與產品有關的其它信息。
(5)工裝、夾具、刀具、量具和輔料管理。對工裝 、夾具、刀具、量具和輔料進行需求計劃及有效性管理,實現在車間范圍內的參數和壽命管理和統一調配,縮短生產準備時間,降低占有量,提高利用率,穩定產品質量。
(6)MBOM管理。根據制造過程的需要,建立和維護制造數據,包括MBOM、ROUTE、工時定額等,支持工藝臨時調整,對零件的工藝數據、生產計劃數據、物料項等基礎數據進行有效地組織和進行統一維護管理。
(7)物料管理。對車間任務進行零組件的MRP運算,將上級下達的生產計劃轉化為具體物料清單;管理與車間生產任務相關的物料短缺,對物料的有效性進行校核,并對物料超越事件進行管理;利用物料條碼進行在制品的管理與追蹤。
(8)設備人員管理。支持設備基礎數據的管理,支持工作中心、工作中心日歷和工作中心間替代關系的定義、維護及工作中心或設備的利用情況;提供人員基本信息的管理,可以方便管理設備、工作中心、人員關系;支持操作許可證管理。
(9)統計、分析、報表和查詢管理。系統根據生產管理要求生成各種統計、分析和報表,分配給具體用戶,由專門的管理人員制定各種報表,并可根據要求添加、刪除和更改;生產部門和車間主管領導可以進行查詢,實時監督和管理車間生產進度。
5 MES系統應用效果
MES系統目前已實現了生產進度日計劃編制和滾動,特別是系統提供的有限能力計劃功能,可以第一時刻發現生產問題,及時采取有效措施,提高了設備利用率,杜絕了漏項和漏排,較大提高了計劃的有效性和生產效率。
系統建立的按不同時段的計劃下達、調度安排、工段派工的模式,在提高生產計劃有效性的同時,強化了生產作業計劃的嚴肅性,改善生產管理流程,使生產運行更高效。
6 結語
MES系統融合信息技術、現代管理技術和制造技術的有機結合,它的實施有效保證了企業科研生產的生產周期。任何一個系統若不能很好的與其他系統集成,勢必將成為信息孤島。因此,需要結合精益制造、JIT思想等先進理論,做好MES系統與ERP、PDM、CAPP等系統的集成工作,同時加強信息系統應用的標準化工作,為企業生產信息的集成共享,構建精益化制造體系奠定堅實的基礎。
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