设计与应用汽车座椅生产制造执行系统(MES)

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　　　　根据汽车座椅生产的实际情况，设计实用、敏捷、高效的制造执行系统(MES)。通过集成的生产现场控制与品质管理平台和完善的生产过程数据库，能够实时获取生产现场在制品、物料与制造过程中的品质信息，实现生产过程的实时监控和产品质量完全追溯;同时也解决生产调度优化等关键技术问题，最终实现企业的零库存生产。

　　1 系统总体方案与设计
　　1.1 原生产弊端
　　广州东风江森座椅有限公司(以下简称东风江森)主要为东风日产乘用车公司配套生产座椅。其生产方式是根据PV的同步供货信息.完全按照定单及其顺序生产，当天交多少货就生产多少，这种被动生产模式造成生产资源的浪费与生产过程的不连续性。而且，车间层面的生产过程控制管理也存在诸多问题，主要表现在：
　　(1)物资收发货效率低
　　物资收发货的作业基于手工输入而非条码采集，信息更新不及时，且容易发生收、发料错误及手工帐与系统帐不匹配的状况。
　　(2)生产过程不透明
　　从产品投入到生产线，对在单板、单元、分机、整机4个工段的加工过程中的生产进度信息无法实时监控，因此无法及时准确地了解生产线的生产进度、在制品及品质状况。
　　产量、品质统计等报表均为手工收集整理，需要投入大量人力。而且造成信息源分散，数据缺乏整合性与实效性，不利于生产管理中使用。
　　(3)缺乏有效的追溯体系
　　在生产过程中物料信息缺乏详细记录，一旦发生材料质量问题或者故障时，很难追踪材料来源以及材料所使用的范围，也难以进行准确的问题定位和责任界定：故障或事故发生时。很难追踪到产品生产过程中的生产线、工序、操作人员、设备、具体生产时间等信息，例如重要零部件的批次号、实际拧紧力矩、作业人员信息、生产时间、维修记录。等等，责任归属也不能明确化。
　　1.2 新MES系统流程
　　针对以上的实际情况，经过调查研究后，设计并实施了MES工程，系统业务流程如下：
　　(1)生产计划的产生(生产排程)：计划服务器根据仓库入库和出库条码.获取实际库存信息，根据已经下达的生产指令与产品入库情况获取产品在制信息，然后根据安全库存参数(通过系统的主控制界面设定，保存在计划服务器中)。通过合理的生产排程算法，得出生产顺序计划。同时根据每一种产品的节拍，可以计算出每套产品的上线时间;
　　(2)物料部门为生产备料：物料部终端(PC)从计划服务器中取得生产顺序计划及上线时间.通过制造BOM，得到物料需求的清单以及需求时间(对应的LED拉动原材料看板与物料部终端相连)，方便物料员备料(提前显示未来时段所需要生产的座椅订单分类汇总);
　　(3)作业员按台份打包原材料：作业员根据生产顺序计划将所需要的原材料按每台份提前打包(配料人员根据原材料拉动看板提前按序准备好所需物料);
　　(4)打印条码：计划服务器将生产顺序计划输出到条码打印机，打印成条码，条码打印机上线入口处设立条码打印机。每台分需要左前、右前、50%靠背、30%靠背、100%座垫、HB后排等不同条码，每张条码之间既有区别又有相互联系;
　　(5)产品上线：在主线入口处，生产工人根据条码顺序与生产计划顺序对应往生产线上放置坐椅底座，并将条码贴在坐椅底座合适位置，并用条码枪扫描，以记录当前坐椅已经上线生产(扫描条码，记录座椅的上线时间)，生产线及分装线的生产订单必须与条形码一一对应如果不能匹配则发出报警);
　　(6)扭矩质量记录：在有扭矩质量记录的工位。生产工人用条码枪扫描座椅条码.该条码信息被与扭力控制器相连的生产终端(PC)送到计划服务器。计划服务器判断该条码对应生产座椅类型和所在工位，并将座椅对应车型信息发送到生产终端，生产终端向扭力控制器发出相关的指令，调整扭力控制器相关的参数(包括螺丝个数，拧紧顺序、目标拧紧扭矩等)，同时在生产终端的小看板(显示器)上提示给作业员，然后作业员按提示顺序拧紧全部螺丝，生产终端从扭力控制器获取实际拧紧力矩数据并实时发送到计划服务器做拧紧质量记录及发拧紧OK信号给流水线;
　　(7)重点零部件的管制：对部分与产品安全密切相关的原材料，通过扫描条码记录其生产批次号(或称为批号、管制批号)。最终每台产品重点零部件的批号都记录在计划服务器里面，以便追溯;
　　(8)下线前的检测：在检测工位对气囊、安全带手扣、电动滑道测试的参数进行检测。并与条形码核对与记录，实时保存在计划服务器里面，通过外部检具对座椅进行检验，系统记录检验结果并比较标准值。核对检测结果。
　　

　　图1. 系统业务流程图

　　1.3 系统主要模块
　　系统实施过程中.主要模块如图2所示。
　　主要模块包括：主控制台模块、计划服务器后台运算模块、条码打印与控制模块、物料部终端模块、生产终端模块、扭矩记录终端模块(含PC与扭力控制器的通信接口模块)、维修台模块、检测工位模块、入库模块、出库模块、PLC与服务器通信模块等。其中主控制台模块就包含了对产品结构及库存、生产、安全的管理，也能对产品质量进行一站式追溯。
　　

　　图2. 系统网络拓扑图

　　2 系统应用效果
　　该系统在东风江森公司投入运行之后，为东风江森公司生产经营提供了方便、快捷、安全的信息数据处理手段。实现了产品质量数据的实时监控和信息资源的共享，大大提高了对生产和经营的管理与控制决策能力，提高了管理水平和生产效率。系统实施后，从订单到成品的全部生产过程只需要2个小时，生产效率提高了40%，并真正实现了Just-In-Time零库存的生产，企业连续数年获得江森自控全球质量奥林匹克金奖，极大地提高了企业的核心竞争力。
　　3 结语
　　MES是企业信息化再上台阶的一个重要工具，信息化为企业带来的是竞争力和优势，使企业具有最好的质量、最低的制造成本、快速响应市场变化的能力。
　　MES不同于以派工单形式为主的生产管理和辅助的物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于作业与设备调度为主的单元控制器，而应将MES作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口(CIM)等一体化去考虑，可以最终实施制造自动化战略。



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