1 航空发动机制造业MES平台构建与应用背景

    　公司生产科研涉及20多个型号，与十多个外国厂商相关,生产任务繁重。但多年形成的管理模式使得生产组织环节冗长、生产准备周期长。致使“瓶颈加工单元”、居高不下，从根本上限制了企业的核心竞争力。

   　 公司原有的生产管理流程是串行的，公司→分厂→车间下达月生产计划。车间安排月、周、日作业计划。作业计划下发工具室、材料室、生产工段后，各部门进行准备与制造。

    　按精益生产理念分析可以看出存在以下问题：因为生产进度状况反馈信息有限而且速度慢，各部门之间生产准备无法及时协调，工装和在制品库存统计信息不准确等，所以车间的月、周生产计划缺乏可操作性。

    　面对国际市场的企业，要想立于不败之地，必须推行敏捷制造理念，将人员、技术资源、组织机构和管理体制有效集成起来，使企业取得一种综合进步，增强企业整体竞争力。

　    2002年以来，公司MRPⅡ系统的应用优化了原有的三层管理模式，实现了扁平式的生产管理，MES作为计划层和控制层之间的信息纽带应运而生。

    2 航空发动机制造业MES构建与应用

  　  MES是美国先进制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）提出的，它是位于计划管理系统与工业控制系统之间的面向制造单元层的管理信息系统。它为管理/操作人员提供计划的执行和跟踪以及所有资源（人员、设备、物料、客户需求等）的当前状况。

图1   AMR三层企业集成模型

    　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，以最终实施制造自动化战略。

    2.1航空发动机制造业MES平台框架
    　贯彻精益生产理念，缩短生产准备时间及跟踪生产过程的MES系统意在挖掘20%创造价值劳动过程潜力的同时，更重要的是挖掘80%不创造价值劳动过程的潜力。

    　为提高平台对不同类型生产线的适应度，系统以计划对象为中心，对制造单元进行虚拟重组，充分利用企业资源，达到在适应性（adptable）的基础上注重流程优化和再造，充分考虑系统的可重构性(reconfigurable)和可集成性(integratable)。

    　平台由基础数据、计划管理、物料管理、工具管理、质量管理、成本管理、辅助决策和系统管理共8个子系统。

图2   航空发动机制造业MES平台框架

   　 平台体现生产运行以计划为龙头，通过计划分解、生产准备、任务排序、生产派工、生产加工、现场控制、质量检验、成品交付、成本核算等密切相连的活动联动，最终实现生产过程的一条龙管理。

    2 2 构建平台的关键技术
    ◆ 生产作业计划中的排序算法
   　 考虑到公司车间生产属于多品种、小批量生产类型；以批次为单位进行生产加工，生产过程中涉及批次的分解以及部件的装配；交货期要求严格，加工任务比较繁重。而现实的生产环境中任务种类、批量，设备、工具等因素是变化的，考虑加工环境实时动态信息的前提下编排生产计划一直以来都是生产管理的难点和重点。

    　为上述类型生产所设计的算法必须同时满足计算结果的实用性和计算时间的可用性，并且算法流程应具有极大的柔性，以便于调度员根据现场情况对生产计划进行及时调整。

图3 计划编制算法整体流程

    　由图可见，该算法包括五个部分：月计划制定、周计划制定、BOM分解、日计划制定、加工反馈。并在此算法中考虑了设备能力静态约束、零件加工库存和工具动态信息约束。

    ◆  系统集成
    　MES与其它系统的集成是使信息主线贯穿于企业生产过程，保证企业信息准确、快捷的流动，为生产决策提供可靠的依据。

图4：生产管理信息流程与信息集成

    ◆  决策支持的形成
    　决策支持均采取事前预防、事中控制、事后分析控制。

    　事前预防：在公司生产需求计划基础上，车间下达细化到工序生产计划；

  　  事中控制：从总装配套缺件入手，拉动零部件生产。首先利用计划控制台帐统计出缺件情况，再对缺件进行分析查找原因，并逐一解决。

    　事后分析：用对比法对加工周期、加工质量进行分析。在对废品统计、归类分析的基础上，建立废品现象与原因之间的关系，通过决策知识库的方式支持原因诊断。

    3 MES构建与应用的主要方法

    3.1 以知识培训为先导
    　六西格玛理论培训、推扩应用，为MES的构建与应用创造了有利条件。对不同类型、不同层次人员进行MES构建与应用培训，保证了系统实施及系统维护与延伸。

    3.2 建立实施团队
    　实施团队是应用与设计人员之间的桥梁，明确实施人员的职责，架起设计与应用之间的桥梁。实施团队参与系统设计、系统测试，并及时反馈、解决应用中的问题。设立问题反馈信箱、测试记录及实施过程记录，同时建立良好的沟通机制及例会制度。
    　为了对实施应用过程进行跟踪，定期对实施团队的工作进度与质量进行检查。

    3.3  建立相关信息资源的企业标准和编码
   　 MES涉及资源种类有人员、组织机构、工种、物料、工具、计量单位、型别、工艺、设计图、技术文件等信息。而标准和编码是相关应用系统进行集成的条件。公司标准化部门对所收集的资料进行整理，制定编码规则，出版企标文件，为不同部门之间实现信息流、控制流和资金流的集成创造条件。对相同数据不同命名、不同部门重复记帐的现象进行合并规范，逐步完善各种统计数据，形成标准的、准确的、可被共享、充分利用的数据资源。

    3.4  强强联合分线推广
    　推广应用初期会给相关管理人员带来成倍工作量增加，出现不同程度抵触情绪纯属正常。如何走过人机并行的艰难时期，IT部门只有与强势部门（生产、质量）联合推广，才能事半功倍。

    　MES系统是一个大系统，分线推广是一种优选方案。实践证明公司按以生产计划为主体的“计划线”，以工具准备为主体的“工具线”，以质量检验为主体的“质量检验线”推广，效果杰佳。

    3.5 挖掘管理潜力
    　公司MES系统为管理人员提供统一管理平台，技术和管理人员从系统获取历史数据，运用六西格玛原理对数据进行分析。工艺员分析零件检验尺寸，改善工艺设计，提高零件合格率；调度员分析加工周期数据，设备利用率数据，促进合理调度；更重要的是通过分析过程数据，修正了“零件批量”、“工序加工周期”、“零件加工周期”、“工序准备时间”、“工装消耗定额”、“工具使用寿命”等经验数据，为编制实用计划、工装的合理消耗提供依据。

    4  MES应用的效果

   　 公司MES的构建与应用，从不同角度，不同层面控制生产过程的各个环节，避免了工作过程中的随意性，从根本上提高公司的核心竞争力。

    　由于执行计划的科学性，从而降低了制造成本，缩短了制造周期，提高了任务完成率。加强了过程控制，固化和量化了各项管理工作标准的业务流程，工作条理性强，具有考核性。据统计系统应用消除重复劳动30%。(E-works)