在分析机械行业的MES需求之前，我们先来看看机械行业生产管理问题:

        中国机械工业联合会(原机械部)将我国机械工业一共分为 13 个大行业,包括:农业机械工业行业、内燃机工业行业、工程机械工业行业、仪器仪表工业行业、文化办公设备行业、石油化工通用机械工业行业、重型矿山机械工业行业、机床工具工业行业、电工电器工业行业、机械基础件工业行业、食品包装机械工业行业、汽车工业行业、其他民用机械工业行业等。

        机械行业与国民经济密切相关,属于周期性行业,属于资本,技术及劳动力密集型产业。机械行业内部子行业众多,产品覆盖范围广泛,行业技术水平参差不齐。从机械行业销售产值分布情况看,机械产品市场主要是内需拉动型。工程机械行业是机械行业发展最快的子行业,利润率位于机械行业首位,其次是石化通用机械、仪器仪表、机械基础件行业及食品包装机械行业、农业机械利润率最低经营业绩最差。

        机械行业具有以离散为主、流程为辅、装配为重点的主要特点，其生产特点主要有:

    1)生产计划的制订与生产任务的管理任务繁重。典型的离散型机械制造业企业由于主要从事单件、小批量生产,产品的工艺过程经常变更,由于主要是按订单组织生产,很难预测订单在什么时候到来,因此,对采购和生产车间的计划就需要很好的生产计划系统。

    2)自动化水平相对较低。机械制造业企业由于主要是离散加工,产品的质量和生产率很大程度上依赖于工人的技术水平,自动化主要在单元级,例如数控机床、柔性制造系统等。

    3)工艺流程简单明了,工艺路线灵活,制造资源协调困难。机械行业产品结构清晰明确。机械制造企业的产品结构可以用数的概念进行描述,最终产品一定是由固定个数的零件或部件组成,这些关系非常明确和固定。面向订单的机械制造业的特点是多品种和小批量。因此,机械制造业生产设备的布置一般不是按产品而是按照工艺进行的,每个产品的工艺过程都可能不一样,而且,可以进行同一种加工工艺的机床有多台。因此,需要对所加工的物料进行调度,并且中间品需要进行搬运。

    4)为满足客户对产品的多样化需求以及企业多元化的经营策略,企业越来越倾向于多品种小批量生产,产品结构及工艺越来越复杂。同一个零件可以有多种不同的加工工艺,同一工序也可以在不同的机床上加工,工艺路线具有较大的柔性,从而造成作业计划的复杂性。同时,生产计划受市场需求的变化影响较大,而且计划的制定要参照实际作业执行情况,对生产现场数据采集的准确性、实时性和全面性要求高。

    5)生产过程动态多变。一般机械加工车间的生产系统均属于离散事件动态系统,在生产过程中,往往会存在变动并导致一些异常事件的发生。其多变性主要源于两个方面的因素:一是企业外部的因素,如客户对订单需求量和对交货期的变更、新订单的插入以及原材料短缺等;二是企业内部的因素,包括制造过程中的设计变更、工艺变更、工序及零部件的返修返工、机器故障等。

    6)在制品管理困难。产品中各零件制造周期长短不一和产品加工工艺路线的复杂性是造成在制品管理困难的主要因素,而且由于在制品在生产过程中不断流动变化,其存放点分布广,因此,如何及时、准确的记录其变化信息,也是在制品管理中的一个难点。

    7)车间现场单据繁多。机械加工车间的任务指派一般通过下发派工单完成,并附带生产所需的零件图、装配图、工艺卡片、技术通知单等,在生产过程中又需要填写生产进度信息、质量信息等相关表单,这些信息一般均通过纸质文件进行传递并由人工统计,从而造成生产的进度信息反馈不及时、生产线现场异常事件反馈及处理缓慢、质量信息反馈不及时等,更严重是纸质文档图迹或字迹受污后常会导致数据模糊,造成批量报废的质量事故。   

车间管控要点

1.加工车间管控要点在加工车间,涉及的核心管控要点包括:

        关键零件管理进度与质量控制:按照生产计划要求,能够实时的反馈出关键零件的加工进度,以及按照技术工艺要求对关键零件进行质量控制,尤其是对轴套零件的加工严格执行中间公差制,杜绝装配过程中的返修。

        关键设备的管理:对一些关键设备规范操作和保养维护,减少设备故障率。

        大型零件虚拟入库:对不便于中转的大型零件制并不转入库房,在其制作完成并通过检验后直接转入装配生产车间并办理相应入库手续,提高工作效率。 替代料和工序的管理:在加工车间经常会由于物料和设备等问题,变更原定的原材料和加工工艺,采用替代的原材料和加工工序,需要对此进行严格的管控。

        底层数据的采集:加工车间的生产现场环境复杂,数据分散在各个环节,需要通过统一的手段将这些数据进行集成。

2.装配车间管控要点，在装配车间,涉及的核心管控要点包括:

        装配成品领料管理:在装配组织生产前,装配生产部必须按技术研发中心下发的装配清单,对物料进行完整性与错误性检查,防止漏料和错料。

        装配规范管理:零件的部装、总装要严格按照工艺规范要求进行。

        装配台架管理:对装配台架的使用状态进行严格管控,防止等待和窝工。

        功能调试:对功能调试中出现的问题及时与技术部门沟通协调并按其方案进行改进。

        用户验收:对用户验收过程中出现的问题及时与用户和技术部门沟通协调按整改方案进行改进,通过验收的机器装箱、出厂。

        装箱清单:按照装箱清单要求对产品进行分拆,并对装箱物料进行完整性检查,防 止错装、漏装。

       
       机械行业典型加工工艺路线——以某工程机械制造企业为例

       由于机械行业细分行业众多，不同产品的生产制造特点具有很大差异，因此本节选择了一个具有机械行业典型代表意义的制造企业为例，说明机械行业的典型加工工艺路线。

       机加工企业的 MES 需求主要包含数据采集、生产计划管理、物料管理、追溯管理、质量管理、设备管理等功能模块,本节以某制造阀门的机加工制造企业为例,详细介绍机械行业 MES 的个性化需求:

    1)数据采集与分析

        通过条码方式采集车间中存在的大量生产数据。采集数据包括加工进度数据、人员完工记录、机床调试时间等信息。通过数据分析器对采集回来的数据进行分析。

    2)数据接口及系统集成

        产品的工艺信息需要与 PDM 或者 CAPP 系统集成。物料信息需要与 ERP 系统集成。设备、人员、在制品等信息需要从 MES 其他模块中获取。

    3)基础管理基础管理

        包括人员管理、设备管理、组织机构、质量控制参数、常用短语等。人员管理主要实现人员信息维护;人员状态管理,人员能力信息管理;设备管理包括对设备、设备群组和设备类型等维护,设备运行数据采集,设备状态监控与反馈,设备故障维修管理,设备效率分析;组织管理实现对部门、车间和工段管理;质量参数是生产中需要控制的参数,如同轴度、形位公差、粗糙度等;常用短语主要用于设备终端,面向生产一线的工人,方便其往终端显示器中录入信息以及避免录入出错。

    4)作业计划制定

        生产计划接收及分解。实现从 ERP 系统接收或者由相关人员手工导入月生产计划,接受生产计划并将其分解为任务单元、平衡设备能力、指派加工设备、编制作业计划。主要包括对月、周、日计划的编制、调整、查询;能力需求;设备能力负荷;物料需求;工具需求等。    作业计划预编制。实现初步作业计划的自动生成。其中,数据接口负责与其他信息系统集成以获取需要的设备、人员、物料等信息;经验数据为调度提供合理依据;调度模块则封装了调度规则实现作业计划的初步生成。

        作业计划执行。首先由调度人员人工修改系统自动生成的作业计划,使其更加符合实际需要,然后通过系统指派工单,使计划得以执行。经验数据修正。通过分析采集回来的数据对经验数据进行修正,以保证其实用性和准确性。

    5)车间调度管理

        车间调度管理包括了工序合并、物料申请、首工序派工、转序单派工、生产控制、作业计划和物料补废等功能。在生产过程中,有时要将在同一台机床上操作的相邻工序进行合并,为此提供了工序合并功能。车间调度管理对应于工票级的生产管理,指导具体生产任务的执行。首工序派工是针对零件的首工序生产,在生产前需要申请并接收相关物料;转序单派工是指根据上道工序的转序单生成下道工序的生产任务,伴随着物料在工序间的流转和转移。在生产过程中出现废品时,可能考虑重新投料生产,物料补废提供了该项功能。

    6)工单管理

        用于新建工单并对其进行状态控制,包括新建工单、复制工单、下发工单、终止工单、修改工单等功能。一旦接收生产任务,则生成工单,如果出现变动,则对工地那进行修改,随后将工单下发到车间及人员,任务完成后对工单据进行统计。 工单包括多种状态,工单状态用来实现对工单执行情况的详细控制,例如未启动的 工单不能下发到车间启动生产任务。

    7)在制品管理对线上在制品批次信息进行跟踪

    8)车间质量管理

        对质量数据进行采集,对采集回来的数据进行质量状况分析;通过质量追溯过程,实现对关键件的质量跟踪质量控制与反馈,质量返修信息录入与查询。质量报警。出现质量问题时,按触发等级自动报警的功能,同时将报警信息以邮件或短信的方式发给相关层级的人员进行提醒处理。

    9）物料管理

        物料基本信息管理,物料库存管理,同步化物料补货,支持缺料的报警以及对投料原因的分析,并能够其进行追踪。实时物料信息查询,实现关键物料追朔,关键件条码追朔。对在线物料进行管理,实现对物料的个体和批次在生产在线推移、传递、消耗、转化等信息进行采集、记录、跟踪、整理、分析和共享等信息管理功能。