MES系统在研产混线生产中的应用详解

原创|解决方案|编辑:陈俊吉|2019-06-13 10:50:14.760|阅读 40 次

概述:本文分析了研产混线生产的特点,针对军工企业研产混线生产中存在的管理问题,提出了建立适应于多品种变批量生产的MES系统解决途径,并简要介绍了以作业计划管理为主线的MES系统的组成及实际应用情况。

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1、研产混线生产的特点及存在的问题

军工企业多是以研制和批产并重的制造模式运行。由于固定资产投入的成本问题,各企业不可能建立分别用于试制和批产的两套相互独立的制造系统,所以多数军工企业多采用研产混线的生产模式。研产混线是军工生产的突出特点,也为生产管理带来了许多棘手的问题。


慧都MES系统


研产混线生产意味着:既要满足研制性产品的试制需求,急件多、更改变化多,生产中的不确定性多;又要满足批产的要求,稳定的生产周期,高的质量和高一致性。由于研产混线,使生产对象的品种多,批量变化大。因此,对于这种多品种、变批量生产,要求MES系统要具有良好的适应性和鲁棒性,具有对变化的包容性。

2、 解决途径

为了提高MES系统的适应性和鲁棒性,应用于研产混线生产的MES系统应以作业计划管理为主线,确定管理方法及应对措施。

(1)加强生产准备的查询管理力度,减少扰动因素的影响。在作业计划排程前,进行生产准备检查,保证作业计划的可执行性,减少扰动因素的影响。在软件实现上建立与生产图纸配发、物料库存等其它软件系统的接口,保证信息的及时与准确。

(2)协同管理数控加工程序准备与生产作业计划,保证程序编制工作与生产计划的协调一致。数控加工程序准备是一项复杂、技术含量高的工作。数控加工程序能否按时、保质地准备好,直接影响数控加工生产计划的完成,并对计划稳定性的冲击非常大。尤其是对多品种、变批量的生产,数控加工程序的编制工作量相当大,首件调试时间几乎占了设备生产加工时间的40%。为了减少数控加工程序准备工作对生产作业计划的影响,将数控加工程序准备与生产作业计划协同管理,保证数控加工程序的准备工作与生产作业计划的协调一致。

(3)集成生产作业计划管理与DNC系统,保证生产加工程序的正确、准时。DNC系统是车间运行的底层支持系统。通过生产作业计划管理与DNC系统的集成,实现按权限、按计划的程序下载、上传,并实现基于统一界面的程序查询、通讯状况查询等功能,保证生产加工程序的正确、准时。

(4)计划管理粒度可变,保证瓶颈资源的充分利用。根据车间计划管理的状况,根据制造资源的重要性设置计划的最小单元。对于关键设备、瓶颈工种,细化计划粒度,最小到每个设备及每人,保证对瓶颈资源的充分利用。同时,可以根据制造资源的变化、产品特征的变化和管理需求的变化调整计划管理的粒度,而不影响管理系统的架构。软件实现上只需修正制造资源的基础数据,而不需修改软件,增加系统的鲁棒性。

(5)按计划的最小单元设置工作日历,适应资源能力调整的需求。在系统设置中,不是按车间设置工作日历,而是按计划管理的最小单元设置工作日历。当工作任务大于已有能力时,可根据具体的需求调整资源的能力,可以通过个别设备加班或局部加班等方法增加制造资源的能力,增加资源能力调整的灵活性。

(6)动态调度作业任务,增强计划的可执行性。根据预先确定的排程算法和优先级原则,根据各工种的资源状况,对可执行订单进行有限能力作业排程[3],形成基于制件工序的确定周期作业计划,作为计划派工的依据,同时也形成后续的预排程计划及资源负荷状况显示,作为车间计划员对任务完成情况和资源能力预估的参考。排程算法和优先级原则具有缺省值和多种可选值。

(7)增加能力调整流程,容纳临时扰动的影响。当作业排程结果无法满足需求时,增加能力调整流程,通过对资源制造能力的调整或制造单元逻辑组合的调整,在阶段时间内临时改变制造资源的能力及分布,作为重新作业排程的依据和容纳临时扰动的影响。

(8)配备条码数据采集功能,保证数据采集准确、及时。采用条码技术进行现场数据采集。人员、派工单、质量跟踪卡均设置条码标识。通过条码技术及时、正确地采集现场数据。

3、系统的功能模型

(1)系统输入

系统的输入信息有:车间订单、订单变更通知及其它需求。车间订单为上级生产计划管理部门下达给制造部门的生产任务,主要内容为订单号、制件图号、工序、建议工序开始时间、要求工序完成时间、定额工时等。订单变更通知:用于对订单的维护,包含:更改、撤销等。其它需求:为制造部门接受的其它渠道输入的计划外任务,如:工艺试验制件、返工返修等,由制造部门自己输入维护。

(2)系统输出

计划执行信息:为生产计划执行情况的反馈信息,为实时可查询信息;派工单/齐套单/报表:为系统输出的纸制文件,用于现场派工、齐套及统计汇报等。车间外协申请:为车间工序外协申请信息。

(3)执行任务管理

对输入的车间订单及其它需求任务进行汇总、维护、作业准备评估、分批等处理,形成可执行车间订单,作为车间计划排程的输入;输出由于设备故障等例外情况产生的车间外协审批申请单。

(4)作业计划管理

对可执行车间订单根据计划要求、工艺要求、工时、工序缓冲时间、资源状况及上周期作业计划完成情况进行本周期计划的排程;经多次反复评估,形成可执行的周期作业计划,作为派工的依据;对由于车间能力限制无法完成的订单,输出车间外协审批申请单。

(5)派工管理

根据周作业计划进行派工,将计划落实至操作人员。

(6)信息采集与处理

包含采集现场信息采集、信息分类、信息检索与统计功能,形成计划执行反馈信息,形成各种所需的报表。

4、系统的软件组成

系统软件由数据管理、执行任务管理、作业准备管理、作业计划与调度、作业执行看板五部分组成。

(1)数据管理模块

数据管理模块的主要功能是对系统运行的数据进行管理,包含对静态基础数据的管理和动态过程数据的管理。基础数据是指相对固定的数据,也是系统运行所需的必要数据,主要包括:用户/角色/权限、设备资源、人力资源、车间计划班组等。

动态过程数据是在系统运行中产生的数据,包括系统的输入数据、输出数据、过程数据。该数据以系统输入的订单为主线,记录和管理在订单的全生命周期内逐步产生的数据,随着订单的完成而结束。

(2)订单管理模块

订单管理模块实现订单的下达、更新、维护及执行状况反馈功能,并对下达的订单制定工序计划。

(3)生产作业准备管理模块

生产作业准备管理模块的主要功能是对订单生产准备完备状况的跟踪与确认,包含:生产准备信息收集、生产准备信息与订单及工序的关联、生产准备完备性判断及处理功能。

(4)作业计划调度与派工管理模块

作业计划调度与派工管理模块的功能是对可执行的订单根据制造资源能力和订单的时间要求制定周期执行作业计划并派工执行。该模块包含制造资源能力管理、自动调度、手工调度功能和派工四项子功能。

(5)作业计划看板模块

作业计划看板模块功能是将车间领导、计划员、班组长等人员关注的信息进行处理和显示,作为计划监督的支持工具。作业计划看板模块包含制造资源的能力负荷情况、订单的完成情况、异常情况报警、各种查询和检索、各种报表的输出等,可根据具体的需求进行定制。

5、结论

本系统集成了数控程序准备、管理及通讯控制功能,使众多试制产品的程序准备工作有计划、有控制,保证了生产准备工作的按时保质完成;具备对计划及其执行情况的实时跟踪及定期修订功能;在计划制定时增加了具有冗余时间、可调整的预告计划,用于应对急件插入、计划撤销或推迟的备用计划;具备生产资源能力的临时调配功能,提高了对突发事件的快速反应能力。系统已在两个不同类型的车间应用运行,显著提高了对车间多品种、变批量生产的计划控制能力。

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