柔性、精益的汽车行业MES解决方案

lihuolin958

    从2001年至今的十年里，中国汽车行业产销量增速是GDP的2.5倍，这无疑刺激了车企投入大量资金进行扩产增容；而中国汽车市场日趋成熟，消费者的需求越来越多样化，消费行为也越来越理性，人们对汽车的质量和性能提出了越来越高的要求，由此带来的是持续提高的生产节拍，不断变化的客户需求，自动化程度越来越高的自动化生产设备以及种类繁多的信息化系统等等，以上都在不断对汽车企业的生产管理提出新的课题和挑战。而近几年逐渐兴起的生产执行系统MES(Manufacturing Execution System)恰恰能够帮助汽车企业解决这一课题并迎接挑战。

MES系统的目标和模型建立

    通过MES系统的实施，使信息化技术在企业运营层面广泛而深入的支持，真正为企业价值链的增值而服务。从而实现以下三个层次的目标：

    1.功能目标：基于有限能力的计划排产；产品结构和工艺管理；同步计算、物料配送；质量和关键件管理；数据采集与车体跟踪；设备管理与知识库；完善的系统报表；消息平台与系统集成。

    2.应用目标：产品配置管理的准确性；支持按订单交付；实时掌握计划执行情况；物料需求的自动计算；JIT、JIS的物流模式；电子看板物料配送；品质数据的及时性；成品车库的管理。

    3.战略目标：柔性化制造；提高生产效率；拉动式、精益化生产；以质量为导向；可跟踪、可追溯。

    实施MES的最终目的是达到企业的战略目标，真正实现柔性化、精益化的生产。为了达成这一目标，企业必须建立一个完整的IT系统，包括企业层面的ERP、PDM/PLM、WMS等。而MES所解决的主要是与直接生产相关的课题，下图显示了MES在汽车企业IT系统中所处的位置。

    要想真正实现企业的战略目标，企业资源计划ERP(Enterprise Resource Planning)和MES以及其他的周边系统都是缺一不可的。首先，ERP系统需要MES提供的成本、制造周期和预计产出时间等实时的生产数据；供应链管理系统从MES中获取当前的订单状态、当前的生产能力以及企业中生产换班的相互约束关系；客户关系管理的成功报价与准时交货则取决于MES所提供的有关生产实时数据；产品数据管理中的产品设计信息是基于MES的产品产出和生产质量数据进行优化的；控制模块则需要时刻从MES中获取生产配方和操作技术资料来指导人员和设备进行正确地生产。其次，MES也要从其他系统中获取相关的数据以保证MES在工厂中的正常运行。例如，MES中进行生产调度的数据来自ERP的计划数据；供应链的主计划和调度控制着MES中生产活动的时间安排；产品数据管理PDM(Product Data Management)为MES提供实际生产的工艺文件和各种配方及操作参数；从控制模块反馈的实时生产状态数据被MES用于实际生产性能评估和操作条件的判断。

    由此可见，制造执行系统在计划管理层与底层自动化设备层之间起到了承上启下的作用，弥补了两者之间的断层，消除了信息孤岛。一方面MES对底层设备的运行状态进行实时监控，并采集各种设备、仪表的实时状态数据，对整个生产状况进行分析、计算与处理，将相关数据上传给计划层ERP；另一方面，MES对来自于ERP的生产管理信息进行分解、细化，并形成生产指令下发给底层设备进行有效生产，同时将生产信息实施反馈给ERP系统。

    其实整个汽车制造过程相当复杂。从最开始用户下订单，销售部门收集订单并定期反馈到财务、物流和制造等部门，到原材料进厂，经过一系列的生产流程，最后产品出厂并通过销售渠道交付给客户，中间牵扯到很多业务部门，有频繁大量的信息产生和传递。MES在其中起到了非常重要的生产执行功能，可根据ISA-95标准建立一个精益的、达到6σ标准的MES模型。

    MES通过OPC或者各种通讯驱动手段，将从底层控制器采集相应的信息，并把这些信息记录到实时数据库或者历史数据库当中去。各个功能组件分别和数据库进行通讯，收集需要的信息并进行分析和处理，来满足不同层次人员对生产进程管理的需求。这其中主要包括：生产监控、质量和Andon、订单执行、排序管理、供应广播、防错、物料拉动、整体设备效率分析、生产履历和质量预警等。所有这些信息都可以在网上发布，远程客户可以通过WEB方式进行浏览。同时，MES还可以提供各种接口，以便与企业的ERP系统或者其他信息系统进行数据交换。最终形成一个完整的、有效地信息化系统。

汽车企业的MES规划设计

    汽车企业在进行MES规划时，可以根据不同的企业现状，有针对性地选择适合企业自身的功能模块进行设计。下面根据不同的车间职能提供了不同的设计蓝图：

    1.冲压车间

    冲压车间MES生产管理模块将主要通过对卷料、板料、冲压自制件的出入库信息以及各冲压线体的生产信息和品质信息进行记录，以及时、准确的对车间内各种数据进行汇总和分析，从而提高车间可视化水平，为管理者生产决策提供客观可靠依据。

    具体任务包括：计划分解与分析；卷料库存管理；板料库存管理；产线生产信息录入；产线质量信息录入；冲压自制件库存管理；钣金手修管理；质量问题库及质量图片维护；设备效率分析(OEE/MTTR等)。

    2.焊装车间

    针对焊装车间实际生产业务流程，MES功能覆盖从生产计划编制、下发、到执行、跟踪与统计分析的全过程，同时，通过MES与AVI系统的集成，以及对生产过程中质量、物料数据的记录，使管理人员能时刻洞察车间内的各项业务活动，为生产的持续改善提供强有力保证。

    具体任务包括：机舱前地板焊合校验；生产作业指示票维护与打印；车门区顺建物料单打印；一检、终检质量检查；不良品记录与查询；质量数据录入与分析报告；生产队列查询；WBS路由控制；生产监控；设备效率分析；

    3.涂装车间

    针对涂装车间实际生产业务流程，MES功能覆盖计划管理、品质管理、系统集成、作业指示、统计报表、异常情况处理等，通过与AVI系统集成，可以实时了解从WBS到涂装完工的车辆队列，使涂装管理人员能时刻洞察车间内的各项业务活动，帮助提高生产效率和产品质量。

    具体任务包括：生产计划下达；生产信息追溯；品质信息录入与分析；生产作业指示票维护与打印；异常车辆管理；生产监控；设备效率分析；车体跟踪、路由控制；涂装在制品查询；WBS/PBS车辆查询。

    4.总装车间

    针对总装车间实际生产业务流程，MES功能覆盖计划编制与下达、作业指示、车体跟踪、品质管理、统计报表、异常情况处理等，同时与AVI系统集成，实时掌握PBS车辆队列信息，实现与多种类型的自动化设备的系统集成，使总装人员能时刻了解车间内的各项业务活动，提高装配效率和质量。

    具体任务包括：生产计划管理；作业指示票、条码打印；车身队列信息发布(同步生产)；装配防错与关键件追溯；车身品质信息录入与分析；异常车辆信息发布；生产监控；设备效率分析；车体跟踪；统计分析报表。

MES实施后的生产运营水平

    通过MES的实施，汽车企业的生产运营水平将从几个方面得到显著的提高，具体表现如下：

    柔性化制造：实现多种车型、多种配置的同时排产和混线生产，最大限度地提高企业的柔性化生产制造能力。

    高生产效率：减少因操作不当而造成的停线，给相关的管理人员提供不断改进的依据，在原有人员设备上提高单班日产量。

    精益化生产：通过BOM和同步计算实现批量、顺引、顺建、SPS配送模式，使各车间的物流系统运转更加流畅，降低缺料停线风险。

    高产品质量：全面、完善的质量管理，包括零部件、在制品、成品车、关键件的质量监控与追溯以及质量平台建立。

    透明化生产：实时掌握计划执行情况，随时跟踪车身移动位置,将车身信息实时传递,从而保证柔性生产单元的零件装配准确。

    系统集成性：打破信息系统的孤岛，对ERP、PMC、AVI、ANDON等信息和自动化系统的衔接，全面设备管理，提高投资回报率。

    综上所述，柔性、精益的MES解决方案能够整合企业的各个信息系统，提高企业的生产效率，提升企业的管理水平，最终达成企业的战略目标，并势必增强企业自身的核心竞争力，让企业在瞬息万变的市场中立于不败之地。


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