《精益制造持续改进企业生产流程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精益制造持续改进企业生产流程（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、管理信息化nterprise info. ManagementE精益制造持续改进企业生产流程Extech公司MES产品总监 高志勇某发动机厂是我国某大型汽车厂发动机的研发、生产基地，具备发动机产品的先期策划、产品设计、CAE分析、试制试验，以及工艺规划和生产制造的综合能力。自建设之初，其设计、工艺和制造就瞄准世界一流发动机制造公司，购买产自德国、意大利等国的生产及检测设备，包括德国Heller高速加工中心、NAGEL珩磨机和意大利马波斯最终测量机等，目前已建立9条国际一流的柔性生产线。但是，随着整车需求的不断提升，发动机产量逐渐增加，新研发产品也不断量产，企业在精细化管理逐渐深入的同时，对现场
2、管理提出较高要求，如何满足更加精细化管理需求成为目前急需解决的问题。由于生产能力、原料配送和信息不畅等诸多因素，导致生产质量事故频繁发生，企业只能扩大库存来保证生产的流畅性和配套能力，但是这没有做到真正的精益化生产。发动机作为核心的汽车配件，有其鲜明的产品特点。产品结构明晰但配置多样化、工艺复杂：成百上千个部件对应关系明确，虽然产品BOM完整清晰，但小型号很多。从各种关键件的粗精加工到整机装配，每一步要求各异、工艺复杂。发动机的生产模式呈现多样化，具有典型的多品种/大小批量/混装流水混合模式生产。企业往往根据市场订单组织生产或根据整车需求淡季旺季进行库存式生产。由于需求和生产多变，对计划的组织
3、调度有比较高的要求。先进的数控机床和测试仪器、自动化的流水线，使得汽车发动机行业的自动化水平较其他企业相对较高。为满足事后追溯的要求，所有物料往往实行严格的批次、序列号管理方式，对供应商的供货品质进行严格的跟踪。生产有严格的节拍控制，对物流配送要求高。一个工位配送不到位，可能会影响整个生产线的生产。机加精度要求高、装配过程防错要求高：作为精密化的产品，发动机本身的质量要求非常高，所以往往引进高精度加工机床以用于各个关键件的加工，如曲轴、缸体和缸盖等。而在装配环节对工人的要求也非常高，往往从计划层、 物料配送和现场作业3个环节进行综合控制，严防出错。追溯要求高：需要对生产过程中的人机料法等各种数
4、据进行正反追溯，以明确责任，准确召回。一、企业需要解决的问题现在汽车行业竞争压力非常大，产品趋向于微利，很多汽车行业开始进行信息化建设，通过提高精益管理手段来降低成本。信息系统也从CAD/CAPP/PDM/ERP一直延伸到自动化的生产设备。但占成本最大的生产环节却是一片空白。作为制造型企业，生产环节缺少管控，是极易造成浪费的。在MES项目建设之前，该企业也暴露出来一系列的突出问题。总体上缺乏决策信息进行持续改善生产。管理环节缺乏信息化系统支撑，缺乏一个信息共享平台来发布并监控企业生产运作过程中的各种生产活动和相关数据信息。生产过程过于黑箱，使得从总体上不能够实时、有效、全面地监控生产各项活动的
5、状态和预警，使得很难有据可依地来持续改善工厂生产过程。混线生产控制困难。发动机的小型号繁多，甚至同一型号的发动机，由于其配件采用不同的批次或厂家，也要在事前、事中进行精确的控制，事后还要进行准确的区分，而非传统防错那么简单。这种生产模式比传统的混线生产更加难以处理，装配人员往往很难对用料实施防错控制。换型防错控制往往更多依靠的是计划人员、物料配送人员和现场作业人员的责任心、经验和能力，出错概率非常大。装配和机加工车间生产缺乏过程管理和过程控制，使得生产跟踪很困难。所有生产数据全部依靠手工的方式在事后进行记录和统计，工作量巨大且信息反馈延迟，甚至造成信息的不对称。更重要的是，手工记录的数据存储介
6、质和存储方式散乱，无法有效归集，难以实现产品的完整追溯，一旦出现问题将消耗大量的人工时间进行产品数据的检索，不利于产品的召回管理。设备利用率不高，难以监控、评估和分析产能状况和原因。企业大量机加设备的利用率存在一定的浪费，造成这一结果的主要因素是缺乏有力的监控手段和对设备运维过程的全面管理，很多问题都是事后查出来。所以要最大化地减少人为因素，并加快设备问题的处理响应速度、故障发生后生产调整能力，最大化地提升产能。刀具利用率不高，缺乏有力的管理手段来控制刀具使用寿命。企业刀具的费用占用很大的生产成本，刀具的浪费较严重，基本上是报废了就以旧换新，无法监控刀具的使用情况25CAD/CAM与制造业信息
7、化2012年第5期栏目主持：丁海骜投稿信箱：和使用寿命，另外也缺乏刀具的重复利用机制，造成浪费。质量管理难以真正做到事前预防、事中控制、事后统计分析和持续改进。纸质的检验单数据，也造成无法事后进行过程统计分析和质量追溯，无法实现集中SPC统计分析。不仅仅是在本发动机企业，任何一个制造企业的生产过程如果是黑箱，往往都会带来一系列的问题。在传统的管理模式下，单纯地依靠人来解决这些问题有非常大的难度。上面所有问题归结起来，都会造成浪费，增加生产成本。如何能够准确分析各个环节的成本因素，找出可改善点，是企业决策者急需解决的问题。该企业在充分了解了自身存在的问题后，由公司领导层提出贯彻精益生产的理念，希
8、望借助MES软件系统来帮助企业完成精益制造的转型，通过MES系统及时准确地反应生产环节中存在的问题，使存在的问题透明化，在多方监督的情况下及时处理问题和优化管理，逐步提高制造执行能力，减少一切不必要的生产浪费行为，为实现精益制造和持续改善建立良好的信息化基础。二、MES解决方案1.整体规划行业的特点、企业的现状、未来期望和建设目标是该企业建设MES系统的立足点和出发点。基于这些，该企业规划了基于MES精益制造的主生产流程，从产品需求出发，由多个职能部门协同完成，涵盖生产订单、生产作业任务、现场作业管理、材料管理、过程检验和成品检验，以及产品入库，形成一个闭环的生产过程（图1）。同时，在这个生产
9、主线的基础上，扩展MES应用，对刀具、设备、工装和量检具等辅助生产资源进行了全面管控，从而使得整个生产协同并透明化地精益运作。显然，整个方案的建设重点包括以下几个关键部分。首先，MES接受ERP系统的生产订单（What、When、How），通过分解进行生产各车间、生产线的工序作业计划。同时，支持在MES系统中独立维护生产计划。接下来，各车间根据工序任务要求（包括数量、品种、工艺流程和工作中心等）和工厂资源状况（设备、人员和材料等）组织生产，调度到具体的生产线、工位，形成可以由班组执行的作业指令，如生产顺序、工作中心、任务号、条码号、数量、工艺名称、定额工时、毛坯和任务状态等主要信息。然后，各生
10、产线工位（上线点、下线点和关键工位点）登录各自的作业平台，查看分配给本生产线、当前班次的任务队列，并查看相应任务的上游工序加工状况和质量信息。通过电子标签自动获取发动机及任务号，装配零部件时通过1D/2D条码来采集物料信息。图1 基于MES精益制造的生产主流程管理信息化nterprise info. ManagementE在质检过程中，根据工件的检验模型要求，进入过程检验界面进行检验，判断检验结果并进行转序控制。生产过程如果有生产异常则触发相关报警（包括质量报警、设备报警和缺料报警等），与此同时，MES服务器采集相关设备运行数据，供设备管理进行设备监控和设备性能分析。同时，MES系统还可以采集
11、各项生产现场数据，包括进度信息、物料信息、人员信息、质量信息和设备状态信息，并以多维分析表、报表、图表或组态画面的形式呈现给使用者，管理人员借以进行生产监控、调优化度、异常处理、质量分析和综合分析，从而拉动生产作业，优化生产过程。该MES方案还可实现实时化的生产指示。结合电子标签等自动化采集手段，生产作业现场各生产单元可通过各种看板实时获取生产指令，直观指导作业过程，可以有效防错控制，同时提高工作效率。另外，MES提供了对辅助生产资源（设备、刀具、工装和量检具）的管理功能。如对设备进行全面的运维管理，通过对维修过程和报警处理流程的管理，为工厂的产能监控和产能分析提供准确可靠的数据，同时也提供了
12、重要的考核依据；监控在作业过程中的各刀具的使用寿命，最大程度地控制刀具的浪费，节约生产资源成本。MES系统根据统一的基础数据库和生产管理数据库还可实现产品全生命周期的生产与质量数据回溯管理，也可根据需要生成各类生产或质量统计报表供管理者决策。最后，基于MES精益制造的主体生产流程规划以及车间物理布局情况，项目还对各物理采集点进行了规划，建设服务于企业生产流程和MES系统需要的物理网络（图2），实现人、机、料和法等关键数据的自动、有效、实时采集。物理网络建设主要包括以下两部分。第一部分是企业网络核心部分，这里集中放置了网络核心交换机、数据库服务器、应用服务器和安全设备等信息平台核心设备，负责完成
13、网络各汇聚节点之间的互联及完成高效的数据传输、交换、转发及路由分发。另外，每个车间及下面的每条生产线电脑、每个部门内的办公电脑、数控设备、条码设备和电子标签等形成末级应用终端和信息采集点，然后根据不同的通讯方式和数据采集方式，通过以太网连接到独立的数据采集服务器和归档服务器上。2.系统构成在系统总体功能框架中，MES包含了多个功能层次（图3）。（1） 用户访问层。负责处理系统服务于用户的操图2 物理网络规划27CAD/CAM与制造业信息化2012年第5期栏目主持：丁海骜投稿信箱：作交互工作，包括权限、数据访问、业务操作、界面定制、报表开发和组态开发等。（2）生产管理服务。负责整个车间生产有机要
14、素的全部运作管理服务，包括：生产建模，用以实现车间生产物料（零部件、成品）的制造要素完整建模，用来指导和约束生产；生产计划，可根据整车厂下达的需求计划进行计划制订、审批、分解、下达和监控；现场作业管理，负责各车间生产现场的作业执行管理，包括关键工位点作业指示，任务看板管理和生产数据的采集；品质管理，负责车间生产过程质量控制，包括质量检验模型、质量检验结果采集（自动或手动）、在线质量报表、质量SPC分析与监控、质量报警及异常处理和质量追溯；设备管理，负责设备在车间范围内的全运维周期管理，包括设备保养、故障维护、备品备件和设备分析等；刀具管理，负责刀具在车间范围内全生命周期管理，包括：刀具台账、出
15、入库、刀具报警、刀具修磨、刀具报废和寿命监控等；工装、量检具管理，负责量检具在车间范围内全生命周期管理，包括基本信息、定检任务报警、维护管理和统计报表等；产品追溯，负责完成产品反向追溯生产过程的各个环节，以及从某一个生产环节正向追溯到与这个环节相关的产品；生产报表，通过报表、图表展示生产管理各个环节的业务统计和分析报表，为企业决策提供支持。（3）系统集成服务（图4）。在企业进行信息化建设的时候需要一体化的思路，从整体上进行考虑，通过集成接口，实现企业基础数据的统一管理和跨系统共享，把信息流全线拉通，达到数据的共享和协同。否则，各个系统会形成信息孤岛，当业务衔接时，必定增加操作的难度，浪费人力。
16、例如：企业主物料数据、BOM和工艺流程的全程共享，使得未来ERP系统、MES生产执行系统的物料等各类信息同出一源，保证企业生产物料数据模型的完全一致性，同时也提高了企业工作效率，降低了成本，提高了质量。一体化的好处就是消除信息壁垒，数据实时共享，能够保证企业信息流的完整、一致、闭环和基于流程的联动。当设计变更、计划变更时，都能使生产得到快速响应。在该企业MES项目的建设过程中，集成的难度和复杂度也是最大的。MES通过与企业现有各类软、硬件系统的紧密集成，实现了企业全数字化车间的运作管理。（4）设备采集服务层。MES采集服务可以自动从机床控制器采集机床的各种信息，管理者可通过网络直接得知所有机床的信息，如机床的实时状态、运行时间和加工工件数量等。对带网卡的机床，更可进一步采集到当前坐标信息、进给速度、主轴转速以及机床操作信息等，并可依此
