面向国防军工行业数控机加车间的制造执行系统研究与应用

lihuolin958

引言

    近年来，国防军工行业科研生产任务不断增加，新产品研制周期和批量生产转换周期明显加快，要求企业大幅度缩短零件工艺技术准备周期和零件加工剧期，对质量控制和成本控制也提出了更高的摹求。在这些企业的零件生产车间中，单纯依靠增加机床设备、扩大资源等方式来提高产能已经难以满足新的需求，同时，新的需求带采了企业制造管理方方面面的变革，为上至制造企业、下至制造车间带来了系列的挑战：

·如伺高效实现多品种小(变)批量定制生产？
·如何提高制造过程快速响应？
·如何有效提高数控设备综合应甩效率？
·如伺实现产品数字化设计、制造体化？
·如何适应先进制造管理模式的要求？

    制造业信息化走到今天，制造车间数字化已为制造企业所广泛认同，裁们已经清醒地认识到：制造技术的领先和制造过程高效管理是保持持续发展的关键。为应对更加激烈的市场竞争，市场法则迫使我们必须以高教的晦部运作和敏捷的制造响应能力去应对变幻莫测的市场。在工厂的制造过程中，生产计划高效执行从某种意义上讲甚至比计划制订过程本身更加重要，而传统的MRPⅡ/ERP系统的计划制订过程得不到有力支持(仅能依据市场需求及企业宏观资源、能力，而至关重要的车间执行层信息无法有效获取)，强计划、弱执行的问题目渐突出。制造企业迫切需要提高制造车间的可视化水平，在优化资源配置、优化生产过程的同时，实现车间执行、控制过程的高效管理和控制，实现由上(MRPⅡ/ERP)至下(设备控制层/SFC)的信息集成，提高快速制造响应能力。

1 NC-MES解决方案

    成飞数控制造执行系统(以下简称NC-MES)是中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司(下称中航工业成飞)开展制造车间数字化工作近二十年，融入先进制造和管理理念，积累和沉淀先进IT技术和实施理念而自主研发的一套面向同防军工行业离散机加车间的数字化综台集成解决方案。此系统帮助企业借助先进IT技术快速融入企业核心管理思想和先进制造理念，帮助企业迅速措建起柔性化、集成化、智能化的车间数字化综合集成应用环境，帮助企业切实解决生产计划管理、作业跟踪、现场管理和控制等问题，快速提升制造车间响应能力和制造柔性，在合理控制成本的同时，大幅度提高生产效率和效益，从而有力提升企业综合制造竞争力。NC-MES系统的体系结构如图1所示。

图1 NC-MES功能结构图

1.1系统组成

    系统由12个基本模块组成，通过轻松扩展，可以实现与企业现有业务的无缝集成，另有7个扩展模块，便于措建数字化车间综台集成应用环境，快速完成数宇化车间的构建，如图2所示。

图2 NC-MES系统功能组成

    基本功能：

    系统配置管理、制造基础数据管理、订单管理、车间计划管理及详细排产管理、生产派发管理、在制品跟踪管理、车间质量管理、生产现场数据采集、实时DNC系统、制造资源管理、成品库存管理。

    扩展功能：

    生产现场信息综合采集技术、车间成本管理、车闻人事管理、资产管理、物资管理、车间信息门户、KPI绩效分析等。

1.2系统特点

    ·紧密衔接和对应国防军工行业制造过程的管控需求

    系统在广泛调研行业管控需求的基础上，结合行业特点，提供符台国防军工行业生产过稗管理和控制实际需求的解决方案，系统已经在典型军工行业背景下的数控机加车间得到成功应用，应用时间已达5年以上，其积累的应用经验将有助于产品更加贴台行业应用。

    ·制造执行系统现行国际标准ISA-95接轨

    依据制造执行系统的现行国际标准ISA-95，指导系统总体设计，同时充分考虑国防军工行业离散制造环境下的应用特点，对标准功能进行扩展和细化。源于标准而超越标准，NC-MES与ISA-95的功能对比如图3所示。系统的设计、开发过程严格遵循国家软件开发工程规范，应用实施过程规范、严谨。

图3 NC-MES与ISA-95涵盖的功能对比

    ·提供车间管理层到设备控制层的完整解决方案

    系统提供制造车间自上而下管理及控制过程的完整解决方案(包括实时DNC系统厦生产现场信息综合采集技术的设施)．便于制造车间数字化技术的全面应用和实施．降低实施难度和应用风险。

    ·融合先进的管理思想

    NC-MES融台精益生产、约束理论等先进管理思想，强调为客户和所有参与者创造价值，由客户驱动价值流不间断的流动，为不断消除浪费而进行持续的改进。系统更关注也更易于实现以客户需求拉动的生产执行过程、订单的全程跟踪、库存的有效降低、缩短流转周期、生产作业与质量作业过程的协同等。

    ·模块化设计，便于快速部署

    系统由系列模块化管控模块构成，各个模块针对不同管控业务设计，根据企业的应用实际，各个模块可以进行灵活的配置和组台，可以最灵活性的满足企业实施过程中不同层次、不同范围的应用需求。

    ·高集成性、开放性、易用性

    系统本身具备良好的开放性和可扩展性，便于与企业现有应用系统(如MRPII、ERP、PDM、CAPP、DNC等)无缝集成，存提供标准集成接口的同时，允许根据实际应用进行灵活的集威接口定制，确保集成的成功，保护现有投资。系统采用分布式计算的开放体系结构和标准的图形用户界面，方便各层次人员使用。

    ·实时化、网络化制造过程信息管理，丰富的报表和统计查询功能

    系统提供实时化、网络化的信息管理功能，实现对建产制潴过程的各类信息进行有效分类和合理编织，提供预定义的和可定制的工厂KPI指标、丰富的报表和统计查询功能，实时、全面地反映工厂计划、执行、存货、质量和过程状态。

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