军工企业数字化工厂MES解决方案

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   我国军工企业从建国以后经过60年的发展，国防实力得到了明显的提升，为国家繁荣和安定做出了巨大贡献。随着军工行业的快速发展，任务重、要求高、能否短周期高质量完成军品任务已经成为军工企业面临的主要挑战，这种挑战正在对军工企业的核心能力提出更高的要求。航空、航天、船舶、兵器、核工业等领域所研制的各类军品都属于复杂产品；从试制、设计定型到批产装备部队，制造的产品数量也包含了大中小批量，甚至单件制造。军工产品制造对产品质量优、精度高、柔性好、响应快、消耗少等方面提出了更高的要求。信息化与数字化是军工制造业发展的必然趋势，也是满足现在军工制造业需求的重要途径。
    目前我国大部分军工企业都具有以下特点：

• 产品设计周期、生产周期和产品寿命长，少则两三年，多则几十年；
• 产品零部件数量多，部件几十个，零件上万个；
• 产品的价值和价格高；
• 生产工艺和生产过程复杂，要求苛刻；
• 生产模式为单件、小批量、和大批量共存，且品种繁多，
• 核心价值链集中关注研制和服务
• 生产与研发的制造资源共用
• 生产柔性高，按订单生产
• 全球化的供应链
• 全球化的维护问题
  

   现阶段遇到的挑战，是要协调人、机、料、法来满足生产的要求：

人	员工培训和考核管理
	员工上岗证管理，作业资质管理
	劳动力管理 ,包括工作成本、出勤率、工作量统计和加班管理
机	设备能力、设备利用率、设备完好率
	工具管理 （维护和可用性，消耗量）
料	物料物流（物流与工作流程同步）
	物料及仓储管理（ 库存准确度、优先级、先进先出、危险品）
	供应链管理和协调
	产品、在制品的可追溯性
法	工作流程 （实际生产状况对比生产计划， ECN执行和追踪）
	合规性审核，遵守规章制度、质量体系和客户特殊要求档
	文档的管理和控制
	制造流程与PDM的紧密连接

    军工企业由于其行业的特殊性，其产品对象——武器装备还有技术含量高、更新换代快、战时大批量制造的特征。因此，它对于产品的快速研制开发、制造过程、设备能力和生产组织柔性方面有着不同于一般制造业的特殊要求。为提高武器装备的性能和质量，降低研制风险，节约研制经费，缩短研制周期及保障战时批量生产能力，数字化研制、数字化制造、数字化管理已成为军工企业的迫切需求。
    近二十年来，国家在国防领域持续重点投入，我国的国防实力飞速发展。各科研院所、军工单位借此机遇引进了大量国际上先进的设计开发软件、仿真软件和设备、高精度加工设备和实验台架，在开发手段、仿真能力和测试、实验设备等基础能力建设上有了长足的进步。但是在整个企业的全局化管理，特别是产品研制定型后的制造和制造管理等方面手段欠缺，发展相对滞后，影响了产品的最终交付和任务的完成，降低了企业的整体效益。
    国家在十二五规划中明确提出了“两化融合”的战略，即“促进信息化与工业化融合，走新型工业化道路”。在第三次浪潮席卷全球二十年后，信息化建设在我国又被提到了一个崭新的高度。
    现在，军工企业在信息化基础建设上已经踏下了坚实的一步，ERP、CAx、PDM、PLM等项目已经初见成效或者正在纷纷上马，但“信息孤岛化”现象还很严重对系统的应用还不成熟，各系统功能利用率不高，无法形成合力。信息化系统大多只包括了企业级管理（ERP）、OA系统、产品开发工艺设计和实验数据管理（PDM，CAx，TDM等）方面，从产品开发、制造过程设计到产品制造和交付之间还存在断层。一个好的产品设计出来，并不能保证一个好的产品交付出来。产品从设计室到用户手里的过程中，对产品质量和交付时间起到决定性作用的产品制造过程发生地——车间现场反而是一个黑箱，缺乏一套专门针对工厂，连接计划、工艺到生产的制造管理系统。
    MES（制造执行系统）很大程度上解决了军工企业的当务之急，打通信息壁垒，通过与其他系统的无缝集成，为企业提供了一个连接研发、工艺、计划、物流和生产车间、设备的桥梁。在信息系统逐步普及的今天，如何针对军工企业的特点和需求，提供科学、可行的解决方案及产品，并从战略发展的全局考虑，信息化要支撑企业的全球化运作、制造和营销，支撑企业未来战略发展落地，是军工集团及所属院所、企业关注的重点。
    北汇信息采用在国际军工制造业中有近40年行业经验的加拿大Epic Data公司研制的MES产品，并辅之在国内军工口有十数年经验的国内实施团队，推出为国内军工企业量身定做的MES解决方案。
军工企业数字化车间MES的构建要求   军工制造企业在解决车间底层基于自动化设备实现生产系统柔性化和从需求管理的角度出发应用MRP/ERP系统解决管理流程化、信息集成化、和决策科学化的同 时，还需要解决更复杂的车间制造过程管理问题，即建立制造执行系统（MES）为核心的生产作业计划管理与执行控制集成应用模式。
   MES（制造执行系统）通过信息的传递，对从产品开始投入生产一直到其完成的整个生产过程进行优化管理，并通过收集、处理生产过程中大量的实时数据和事件对企业的生 产活动做出指导、响应和报告的系统。这种动态变化的生产条件做出快速响应的能力，将减少军工企业内部物料的生产行为，促进生产操作和过程的有效进行。
   而随着信息化的快速发展，武器装备更新换代加快。对于承担武器装备研制和生产单位的军工制造企业来说，军工产品生产的特点要求MES软件系统能够适应由产品快速变批量、混线生产和快速响应制造等带来的生产线和业务流程重构的需求：

• 满足军工型号制造快速变批量生产要求，能够快速调整业务过程；
• 具有可重构性，能够适应型号研制与批生产结合的混线生产模式；
• 实现底层信息实时反馈，将车间形成具有信息反馈的闭环控制执行系统；
• 具有开放式架构，能够实现同其他外部系统的信息集成。
  

   MES将建立与已有的产品数据平台无缝集成的产品全寿命跟踪系统作为产品信息交互的主线，以保证从设计、工艺制造源头至产品生产全过程、最终交付的全面信息交互和共享；以作业人员管控、数控设备DNC通信联网、物料产品追溯体系、加工装配测试（零件加工、部件装配以及总装总测）规范作为基础，利用自动或者半自动的数据采集系统和现场终端实现产品生产过程信息的实时收集．最终实现产品设计信息、实验信息、制造过程信息、设备加工信息、资源管理信息的集成，为企业的日常运营和战略决策提供坚实的基础。

MES在典型机械加工数字化车间的应用
    MES从ERP中接收到业务订单，然后将工厂生产计划信息引入车间，结合工厂生产计划进行具体生产排程，把企业下达的生产任务转换成工单，然后具体分配到车间的各个生产单元（工段／班组），工作地和工人，规定他们在周、日以至轮班和小时内的具体生产任务；并通过MES的现场终端将生产指令直接下达到具体工位／操作者，同时及时采集每个工位所执行任务状态的信息； 实现生产进度控制、产品质量控制、物料消耗与库存控制及生产成本费用控制等。
    MES能与PDM集成和运行CAx软件，支持车间的工艺准备技术工作，实现设计数据直接引入、工艺建模、自动编程和程序仿真。MES和DNC系统兼容整合后，通过网络与生产现场调试的实际应用程序回收后统一存放、归档。同样，机床的CNC参数也可以通过此系统进行传输，还可以通过DNC系统实现刀具参数的传递。
MES系统还可以建立刀具管理系统，实现数控用刀具的管理与预调。考虑到生产规模的扩大和品种的变化速度加快，在加强CAx的同时，应注重生产准备环节的技术改造。刀具综合管理和预调制度的建立及刀具管理系统的采用可以实现在车间（单元）范围内的刀具参数和寿命管理，实现刀具的统一调配和配送，将缩短生产准备时间，降低车间刀具占有量，提高刀具的利用率，以及稳定产品质量。
    MES也可配合企业资源管理系统实现对工装、夹具、量具和辅料进行需求计划，并管理工装、夹具、量具和辅料的有效性。
MES典型总装综测数字化工厂的应用
    总装车间多以工作流的生产形态出现。大多装配车间以市场（订单）为导向，对生产和管理有着非常高的要求。
    根据企业设定的数字化目标，建立一个高度透明的装配生产车间，通过MES将生产主、次线，物料拉动式管理，线边仓管理有机地集成起来，达到生产过程高度透明化。
    MES接收由计划部门根据市场需求定制的装配计划，装配计划包括年度、月度、三日滚动和当日计划的编制和调整，装配计划与ERP对接，追踪计划下达、执行和进度状态。MES同时与仓储管理系统交互信息，了解装配所需的零部件的状态，然后根据当日装配任务，追踪以一定节奏零部件出料至配送中心的状态。配送中心根据装配工艺将物料运输至所需的生产线和工位。MES监督零件运输的实时状态。开始生产时，MES监督管理工序、装配时间、工艺改进（ECN），可视工作指导等，并同时记录物料的消耗情况和配送批次的跟踪。同时，也对装配线的各个工位、工序装配信息、设备运行状态、设备参数的设定（如电钻的扭力值）设置报警控制，通过显示设备，实时反馈任何变化。MES所采集的数据会生成相对应的统计报表，如生产日报、周报、月报、季报、年报及人工考核信息。根据不同部门的需求，MES客制化出相应的报表，为车间确认瓶颈、问题，找出潜在规律，从而制定出相应的调整提供数据上的支撑。
    质量在任何制造业的重要性是不言而喻的。质量追溯要求以产品及其零部件的正确标识为基础，从原材料采购到最终产品的完成以及记录其加工、装配和质量检查的全过程信息。当发生质量问题时，通过分析最终产品与其成分(原材料、零件、部件和组件等)的批次组成关系，追溯产品批次及其加工历史，确定缺陷产品的分布情况以及缺陷产生的原因，进而对缺陷产品进行召回。
基于MES的可视化应用
    基于MES的可视化管理指的是信息可视化（Information Visualization, IV）。 它通过对抽象数据的可视表示，使用户快速定位所需的信息，增强对抽象信息的认知度。
    可视化技术的应用对于MES的实施效果起到非常重要作用。MES记录、存储了生产过程中海量的实时和历史数据，由于数据量庞大，远远超出了人工分析，处理的能力。这些数据背后蕴藏的隐形生产规律难以被辨识，或有效、直观的表达。这直接导致了一些生产的瓶颈和痛点难以被识别，流程难以被改善，效益很难提高。MES对可视化技术的应用帮助工厂的管理者做出科学、有效的决策提供了信息基础。
    原始数据、数据库、客制化结构、可视界面是可视化技术的主要四个模块。原始数据被导入数据库，数据库按数据类型将原始数据记录在不同的数据列表中；根据客户对数据的定制化要求，对数据的结构进行筛选、分类； 最终可视界面显示由经过筛选后数据的参数，客制图形的显示方式。

北汇信息提供的MES应用与实施服务   北汇信息作为军工MES领域的专业服务企业，凭借多年军工行业服务经验，对于军工企业的制造数字化有着充分的认识和经验，基于国际领先的军工MES系统平台 （加拿大Epic Data公司研发，北汇信息是中国军工业务独家代理商），将为国内军工企业提供MES咨询、实施和维护的完整服务。
   针对军工企业数字化制造车间的应用，北汇信息将根据军工客户的实际需求，根据分层次和循序渐进的原则，把MES的实施效果落到实处，为军工企业带来真正的帮助。对于以MES为基础及桥梁的数字化工厂的技术应用有多种形式，可以小到一个柔性制造单元系统，也可以是一条生产线或整个车间以至多个厂区的集成应用。
   实施步骤：
      根据北汇信息与Epic Data的多年军工实施经验，我们推荐以下的三阶段实施模式（如下图所示）：

    第一阶段：
     以IntegraNet、IntegraTrak为主，辅以IntegraProduction的部分功能。针对客户的现场瓶颈和痛点，先从现场的数据采 集入手，做到对现场流程的初步可视化，追踪零部件和在制品的状态，打通与现场设备的技术接口壁垒，辅之与初步的排程，结合Kanban，Andon，终端系统，定制报表，实现一个数字化工厂的初步模型，起到一个立竿见影的示范效果。并在这一阶段使工厂员工逐渐适应“无纸化”工厂的操作流程。
   第二阶段：
    完善IntegraProduction的功能。结合客户现场情况，通过对Epic Data制造执行系统（MES）的实施，优化生产流程，采集更详细的数据，完善排程系统，对质量管理，设备维护，文档控制，客制报表等功能做到深入的实现与应用。在此阶段，工厂员工应该已经适应在“数字化工厂”的操作流程。
    第三阶段：
    根据客户实际需要，实施IntegraTLC，完善员工“门禁”，工时计算等功能，并在企业信息化大平台上与其他系统，诸如ERP、SCM、PDM、PLM、CAx做到无缝对接，打通信息交流壁垒，彻底实现“数字化工厂”的概念。在此阶段，工厂员工已经熟练掌握全部数字化控制技能。
    军工企业由于行业的特性，在安全保密要求与信息系统技术有其自身的特点，北汇信息结合多年在军工企业信息化建设中的经验推出了面向军工行业信息系统技术解决方案，在实施过程中将严格遵守国家有关保密条文规定，并且从技术和人为两方面杜绝任何可能导致泄密的状况。
Epic Data的成熟经验航天和国防制造商面临一个独特的业务挑战：全球的竞争，固定总价合同，市场不可预见性和安保问题。航天和国防产品的制造商为了变得更有效率，需要发掘流线运营和适应精益制造实践和安保协作和保持它们传递的产品的细致纪录的道路。
为回应这些需求，Epic Data提供制造运营管理方案的IntegraMES，这包含了所有制造运营的主要方面。

• IntegraProduction™   车间制造管理
• IntegraTrak™         零件和资产的追踪
• IntegraTLC™          车间工作劳动力管理
• IntegraNet™          数据收集管理系统
  

       Epic Data的产品在航空、航天和国防工业上已经应用了近40年。客户的名单就如同这个行业中名人录一样，所有的企业都是制造各式各样商业和军用车辆、飞机、直升机和特种装备的行业巨头。因此我们非常了解航空、航天与国防制造商们所面临的特殊挑战。


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