MES系統(tǒng)無(wú)紙化生產(chǎn)分析和建設(shè)思路

MES系統(tǒng)無(wú)紙化生產(chǎn)分析和建設(shè)思路2016年10月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"無(wú)紙化生產(chǎn)理解 3\o"CurrentDocument"無(wú)紙化生產(chǎn)作用 3\o"CurrentDocument"擴(kuò)展MES系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 3\o"CurrentDocument"促使生產(chǎn)者角色的轉(zhuǎn)變 4\o"CurrentDocument"促進(jìn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的效率 4\o"CurrentDocument"促進(jìn)工作過(guò)程的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化 4\o"CurrentDocument"實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整唯二 5\o"CurrentDocument"促使生產(chǎn)工藝和MES系統(tǒng)更加緊密地結(jié)合 5\o"CurrentDocument"無(wú)紙化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)分析 6\o"CurrentDocument"生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)終端技術(shù) 6\o"CurrentDocument"物流標(biāo)識(shí)技術(shù) 6\o"CurrentDocument"自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù) 6\o"CurrentDocument"人機(jī)交互技術(shù) 7\o"CurrentDocument"建設(shè)基礎(chǔ)分析 7\o"CurrentDocument"無(wú)紙化建設(shè)思路和步驟 8\o"CurrentDocument"建設(shè)目標(biāo) 8\o"CurrentDocument"建設(shè)思路 8\o"CurrentDocument"建設(shè)步驟 91無(wú)紙化生產(chǎn)理解圍繞MES系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行的信息集成，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)的信息集成是具有極其關(guān)鍵的作用?！凹垺笔莻鹘y(tǒng)企業(yè)信息交互最基本的媒介，也是企業(yè)內(nèi)各孤島信息系統(tǒng)之間交換信息的主要途徑，因此，無(wú)紙化生產(chǎn)不僅意味著生產(chǎn)模式的變革，還體現(xiàn)了整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)集成的水平?！盁o(wú)紙化就是讓工人多擰幾下扳手，少錄一些數(shù)據(jù)”，比較生動(dòng)形象地表達(dá)出了無(wú)紙化生產(chǎn)帶來(lái)的變化。1.1無(wú)紙化生產(chǎn)作用無(wú)紙化生產(chǎn)作用和影響主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面。1.1.擴(kuò)展MES系統(tǒng)的應(yīng)用范圍一般都認(rèn)為，MES系統(tǒng)是位于上層生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)，為操作人員、管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等方面）的當(dāng)前狀態(tài)的信息?？蛻艉外c告訂單生產(chǎn)計(jì)劃材料和其循莪取產(chǎn)呂生宜周期缺理交付和物流售后職務(wù)客戶和鈉告訂單生產(chǎn)計(jì)劃材料和其循莪取產(chǎn)呂生宜周期缺理交付和物流售后職務(wù)圖1制造活動(dòng)處于企業(yè)價(jià)值流和產(chǎn)品生命周期的交叉位置當(dāng)前，制造活動(dòng)同時(shí)存在于價(jià)值鏈和生命周期鏈條的交叉點(diǎn)上（如圖1所示），其中，前者是傳統(tǒng)MES系統(tǒng)的一般需求，后者是無(wú)紙化應(yīng)用下MES的新需求。考慮到同一個(gè)制造現(xiàn)場(chǎng)只能有一個(gè)生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)，因此，現(xiàn)有MES系統(tǒng)的應(yīng)用范圍肯定就會(huì)擴(kuò)展，需要集成和參與產(chǎn)品生命周期上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)MES系統(tǒng)無(wú)紙化生產(chǎn)分析和建設(shè)思路計(jì)和維護(hù)等階段的工作。1.1.2促使生產(chǎn)者角色的轉(zhuǎn)變生產(chǎn)者角色將發(fā)生轉(zhuǎn)變。離散型生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)，將工人從圖紙、工藝卡片、工藝路線單等紙質(zhì)文檔頻繁更新和管理中解放出來(lái)，使工人能夠在無(wú)紙化環(huán)境中順利工作，降低了生產(chǎn)和管理成本。在原來(lái)，工人要干一件活，需要自己去準(zhǔn)備工裝工具、領(lǐng)材料、翻圖紙、找各種資料等，需要大量準(zhǔn)備和等待時(shí)間；而現(xiàn)在通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，簡(jiǎn)化了工人工作內(nèi)容，消除了大量無(wú)價(jià)值的活動(dòng)；同時(shí)通過(guò)信息化，工人不用去打印質(zhì)量跟蹤卡，不用在文件簽字，不用去領(lǐng)料、準(zhǔn)備工裝，避免缺料造成的等待等，工人只需要專注于生產(chǎn)工作。無(wú)紙化通過(guò)大量各種方式和手段，大大提升了工人的價(jià)值，因此，無(wú)紙化應(yīng)用使工人的角色會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。同時(shí)，隨著無(wú)紙化應(yīng)用的深入，大部分生產(chǎn)管理者都逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)輔助人員，為生產(chǎn)一線的工人提高生產(chǎn)效率進(jìn)行服務(wù)，如物流、計(jì)劃、質(zhì)量等人員，做好生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)保障。1.1.3促進(jìn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的效率在日常生產(chǎn)中，尤其裝配時(shí)，比較重要的一個(gè)過(guò)程是需要記錄配套零件的質(zhì)量信息，如果采用手工方式錄入，工作量非常大，且質(zhì)量跟蹤難度大。因此，一般MES系統(tǒng)在質(zhì)量跟蹤卡上打印條碼，通過(guò)條碼可實(shí)現(xiàn)零件的所有信息跟蹤。在進(jìn)行零件出入庫(kù)時(shí)，可直接通過(guò)掃描質(zhì)量跟蹤卡條碼實(shí)現(xiàn)庫(kù)存管理；在裝配現(xiàn)場(chǎng)，也可直接掃描質(zhì)量跟蹤卡條碼來(lái)實(shí)現(xiàn)裝配記錄的跟蹤，簡(jiǎn)化和方便了現(xiàn)場(chǎng)的操作。無(wú)紙化生產(chǎn)科將工人的工牌植入莊卡，工人和檢驗(yàn)員在采集信息時(shí)，直接掃描ID卡即可，更是省略了質(zhì)量跟蹤卡的掃描和流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，減少了人工操作，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)采集的效率。1.1.4促進(jìn)工作過(guò)程的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)紙化生產(chǎn)實(shí)施后，不再需要打印工藝文件，車間現(xiàn)場(chǎng)也沒(méi)有任何紙質(zhì)過(guò)程單據(jù)，生產(chǎn)計(jì)劃、過(guò)程控制、執(zhí)行反饋信息以電子化方式傳遞，但是，這些都是表面現(xiàn)象。沒(méi)有紙并不代表無(wú)紙化，電子化并不等于信息化。無(wú)紙化生產(chǎn)的核心是工作過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，提高專業(yè)化，減少重復(fù)工作，消除浪費(fèi)，縮短制造周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。在無(wú)紙化生產(chǎn)的建設(shè)初期，最重要的工作就是對(duì)生產(chǎn)各個(gè)活動(dòng)進(jìn)行了價(jià)值流梳理和分析，建立以規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化為核心的整個(gè)體系，主要包括:1） 工藝的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)產(chǎn)品的工藝過(guò)程、要素、工藝文件、零件、工裝等，在滿足要求前提下，通過(guò)歸納、分類、整理，使其具有通用性、典型性，并形成工藝操作方法標(biāo)準(zhǔn)、工藝要素標(biāo)準(zhǔn)、工藝管理標(biāo)準(zhǔn)，為整個(gè)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化奠定基礎(chǔ)。2） 工人操作的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)活動(dòng)進(jìn)行價(jià)值流分析，在保證質(zhì)量的前提下，簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程和內(nèi)容，消除不必要的活動(dòng)。對(duì)每一步生產(chǎn)過(guò)程的具體操作進(jìn)行規(guī)范，提升工人的效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。3） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。在對(duì)工藝規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化、工人操作的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，以軟件為支持，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。4） 現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)配送。在對(duì)生產(chǎn)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的前提下，實(shí)行自動(dòng)配送制度，包括零件配送、工裝配送等，并建立配送的標(biāo)準(zhǔn)和制度，保證裝配現(xiàn)場(chǎng)的活動(dòng)按價(jià)值流不間斷地進(jìn)行。1.1.5實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整唯一實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、唯一性是MES實(shí)施成敗最重要的因素之一。由于數(shù)據(jù)帶來(lái)的各種問(wèn)題大大阻礙7MES的實(shí)施。一般的做法是，MES和CAPP工藝系統(tǒng)通過(guò)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，主要是由CAPP系統(tǒng)提供BOM和工藝信息到MES系統(tǒng)中；但是，實(shí)際應(yīng)用表明，通過(guò)接口總會(huì)存在不能實(shí)時(shí)同步，以及其它不可預(yù)知的問(wèn)題，并不能徹底解決信息孤島問(wèn)題。無(wú)紙化應(yīng)用將促進(jìn)產(chǎn)品生命周期相關(guān)系統(tǒng)與在MES系統(tǒng)中的融合，規(guī)避了多系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的潛在問(wèn)題，最終徹底地解決了單一數(shù)據(jù)源問(wèn)題，使得數(shù)據(jù)保持高度的準(zhǔn)確性、唯一性、完整性。無(wú)紙化應(yīng)用不僅僅解決了數(shù)據(jù)問(wèn)題，更多的是給企業(yè)生產(chǎn)和管理帶來(lái)了模式的轉(zhuǎn)變，突破了傳統(tǒng)各個(gè)生產(chǎn)相關(guān)系統(tǒng)的定位，實(shí)現(xiàn)以業(yè)務(wù)本身為核心，來(lái)通過(guò)單一系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)整合。1.1.6促使生產(chǎn)工藝和MES系統(tǒng)更加緊密地結(jié)合無(wú)紙化生產(chǎn)模式，將生產(chǎn)工藝和MES系統(tǒng)更加緊密地融合在一起，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)和MES系統(tǒng)信息互通更加暢通。工藝人員在CAPP系統(tǒng)中進(jìn)行工藝文件的編制、審批、定版，會(huì)直接把工藝文件等信息直接推送到MES系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)工人可直接瀏覽工藝文件，并且基于工藝文件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)相關(guān)信息的采集，大大簡(jiǎn)化了工作流程，方便了各個(gè)業(yè)務(wù)層的具體工作。1.2無(wú)紙化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)分析在MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)，不僅需要管理模式的改變，還需要許多軟硬件技術(shù)作為支持:1.2.1生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)終端技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)終端用于顯示工作指令和工作指導(dǎo)書，操作者可以在終端上察看工作任務(wù)、報(bào)開工和完工。無(wú)紙化生產(chǎn)要求在終端上察看圖紙、工藝規(guī)程和數(shù)字化模型。一般情況下，無(wú)紙化車間的現(xiàn)場(chǎng)終端配置數(shù)量原則上應(yīng)當(dāng)做到一臺(tái)設(shè)備或者一個(gè)操作者配置一個(gè)終端。國(guó)外的MES應(yīng)用已經(jīng)表明：便攜式的無(wú)線終端或離線終端的使用正在成為MES應(yīng)用的重要方向。尤其是符合國(guó)防軍工生產(chǎn)保密安全要求的、具有無(wú)線加密傳輸功能的終端技術(shù)，將成為國(guó)防工業(yè)企業(yè)MES的關(guān)鍵技術(shù)。1.2.2物流標(biāo)識(shí)技術(shù)MES系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)對(duì)物料流轉(zhuǎn)的控制，準(zhǔn)確和快速的物流管理往往都需要采用標(biāo)識(shí)技術(shù)，包括：條碼、RFID等。在無(wú)紙化的情況下，對(duì)物流標(biāo)識(shí)技術(shù)的應(yīng)用又有更高的要求，為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)的物料和在制品跟蹤，特別是一些體積小、加工要求高的零部件，其標(biāo)識(shí)應(yīng)用更為迫切。目前，微型化的激光標(biāo)刻二維碼（如圖2所示），抗金屬干擾和腐蝕的可粘貼式RFID等，都是能夠適應(yīng)于離散制造需要的標(biāo)識(shí)技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用拓展需要結(jié)合實(shí)際環(huán)境多做試驗(yàn)和研究。圖2微型化的激光標(biāo)刻二維碼1.2.3自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)離散型制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化，達(dá)到管控一體化，最重要的一點(diǎn)就是要有自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為支撐。當(dāng)前比較具備可行性的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括：數(shù)控設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、測(cè)量系統(tǒng)或測(cè)試系統(tǒng)數(shù)MES系統(tǒng)無(wú)紙化生產(chǎn)分析和建設(shè)思路據(jù)的自動(dòng)采集等。1.2.4人機(jī)交互技術(shù)MES系統(tǒng)管理制造的執(zhí)行過(guò)程，制造的執(zhí)行過(guò)程是充滿變化和例外的，該問(wèn)題在失去紙作為記錄載體的情況下尤其突出，這也是提高人機(jī)交互能力對(duì)于無(wú)紙化MES非常重要的原因。人機(jī)交互技術(shù)一般需要物流標(biāo)識(shí)技術(shù)和自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)（尤其是測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)采集）作為支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類異常進(jìn)行提示和報(bào)警，如選取錯(cuò)誤批次序列號(hào)的零組件進(jìn)行提示，對(duì)BOM進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)設(shè)備異常和庫(kù)存進(jìn)行報(bào)警等，以及對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)打包和分析。2建設(shè)基礎(chǔ)分析裝備制造部屬于綜合性的生產(chǎn)加工部門，主要以機(jī)械加工、裝配、電裝和集成等生產(chǎn)線為主，其中，裝配以機(jī)械件裝配為主；電裝以線纜加工、集成布線、接線（如配電箱）為主；集成以指揮車內(nèi)設(shè)備和分系統(tǒng)的總裝為主。針對(duì)裝備制造部對(duì)車間生產(chǎn)信息透明化的要求，解決生產(chǎn)過(guò)程在制品系統(tǒng)管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及改進(jìn)工時(shí)定額制定和統(tǒng)計(jì)困難的狀況等，進(jìn)行7MES一期的建設(shè)。MES一期的建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)了該部門的全生產(chǎn)流程的信息管理，主要包括綜合計(jì)劃管理、工藝管理、委外管理、車間管理、產(chǎn)能管理、庫(kù)存管理、設(shè)備工裝管理、質(zhì)量管理、綜合查詢、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等MES一期建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的覆蓋，基本完成生產(chǎn)過(guò)程中各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)的追蹤、監(jiān)視、提取和分析，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控的要求，達(dá)到了一定程度的統(tǒng)籌生產(chǎn)和精益生產(chǎn)。目前，MES系統(tǒng)并未實(shí)現(xiàn)與CAPP系統(tǒng)的信息集成；而實(shí)現(xiàn)了與PDM系統(tǒng)的信息集成，當(dāng)前主要獲取產(chǎn)品BOM和生產(chǎn)工藝信息，并在MES系統(tǒng)中進(jìn)行一定程度的工藝管理。根據(jù)MES一期建設(shè)的分析，開展無(wú)紙化生產(chǎn)具備了初步的基礎(chǔ)：1） MES系統(tǒng)已經(jīng)部署，并能夠在機(jī)加、裝配以及電裝等車間上正常使用。2） MES系統(tǒng)主要依據(jù)工藝流程卡，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)加工過(guò)程以及質(zhì)檢等信息的采集。3） 通過(guò)MES系統(tǒng)的實(shí)施和建設(shè)，對(duì)生產(chǎn)各個(gè)活動(dòng)進(jìn)行了流程梳理和分析，規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有了一定的基礎(chǔ)。4） MES系統(tǒng)未與CAPP集成直接獲取產(chǎn)品BOM和工藝信息，而是通過(guò)PDM系統(tǒng)獲得。5） MES系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成，但目前并未獲得PDM系統(tǒng)提供的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書等。3無(wú)紙化建設(shè)思路和步驟3.1建設(shè)目標(biāo)針對(duì)MES一期建設(shè)的基礎(chǔ)以及當(dāng)前的管理要求，無(wú)紙化建設(shè)的主要目標(biāo)包括:1） 實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)紙化辦公。2） 按照BOM結(jié)構(gòu)建立產(chǎn)品生產(chǎn)的電子檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量信息的跟蹤、監(jiān)控、追溯等。3） MES系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)BOM和工藝文件等信息直接導(dǎo)入到MES系統(tǒng)，方便現(xiàn)場(chǎng)工人直接瀏覽工藝文件，以及采集基于工藝文件的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)相關(guān)信息。4） MES系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)在MES終端方便查詢和瀏覽產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（如2D和3D圖紙）和電子作業(yè)指導(dǎo)書等信息。3.2建設(shè)思路根據(jù)對(duì)裝備制造部的MES系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀和需求的理解，無(wú)紙化的建設(shè)需循序漸進(jìn)，采用“業(yè)務(wù)梳理和優(yōu)化、生產(chǎn)相關(guān)部門協(xié)同、先試點(diǎn)后推廣”的推進(jìn)方式，來(lái)逐步落實(shí)。1） 業(yè)務(wù)梳理和優(yōu)化：目前MES系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，還有一些生產(chǎn)是在線下進(jìn)行；MES系統(tǒng)進(jìn)行工藝管理；MES系統(tǒng)并未和CAPP集成來(lái)獲取BOM信息和工藝數(shù)據(jù)等。這些現(xiàn)象表明：裝備制造部?jī)?nèi)部的工藝和生產(chǎn)流程，與研發(fā)部門的設(shè)計(jì)流程，仍然沒(méi)有完全理順；各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的職責(zé)和應(yīng)該共享的信息沒(méi)有完全清晰等；導(dǎo)致MES系統(tǒng)功能繁雜，應(yīng)該豐富的功能（如排產(chǎn)管理和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析等）不夠深入。而且，無(wú)紙化的應(yīng)用會(huì)帶動(dòng)生產(chǎn)者角色和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，因此，無(wú)紙化實(shí)施時(shí)，必須進(jìn)一步理順和優(yōu)化制造部?jī)?nèi)部生產(chǎn)和工藝部門流程，以及生產(chǎn)相關(guān)部門之間的工作流程。2） 生產(chǎn)相關(guān)部門協(xié)同：無(wú)紙化建設(shè)會(huì)帶動(dòng)生產(chǎn)相關(guān)部門，如產(chǎn)品研發(fā)部、工藝部、計(jì)劃部門、生產(chǎn)部門等，內(nèi)部工作流程和信息共享方式的改變和優(yōu)化；各個(gè)部門和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)各歸其位，接口和職責(zé)清晰；大部分生產(chǎn)管理者向生產(chǎn)服務(wù)方向轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)變管理理念，使各個(gè)部門的無(wú)紙化建設(shè)能夠統(tǒng)一規(guī)劃和部署，建設(shè)步驟協(xié)調(diào)。3） 先試點(diǎn)后推廣：先從機(jī)加車間試點(diǎn)，優(yōu)