MES系統(tǒng)在航天制造業(yè)的應(yīng)用特征

摘 要：本文闡述了航天制造行業(yè)的特點(diǎn)，和對(duì)信息化及MES系統(tǒng)的需求，以及MES系統(tǒng)在航天制造行業(yè)應(yīng)用時(shí)應(yīng)具備的幾大特征。

關(guān)鍵詞：MES；信息安全；業(yè)務(wù)流程閉環(huán)；三維工藝；業(yè)務(wù)協(xié)同；硬件集成

中圖分類(lèi)號(hào)：F426.8

1 航天制造業(yè)生產(chǎn)管理現(xiàn)狀及信息化需求

近些年來(lái)，隨著航天產(chǎn)品復(fù)雜程度越來(lái)越高、對(duì)交付期的要求也越來(lái)越短，客觀上對(duì)企業(yè)的快速響應(yīng)制造能力提出了更高的要求。其主要表現(xiàn)在：（1）企業(yè)管理要求高。企業(yè)面臨研制與批量生產(chǎn)交叉并舉、加工時(shí)間緊、任務(wù)重、生產(chǎn)計(jì)劃管理復(fù)雜等嚴(yán)峻局面。需要大量的知識(shí)積累和高要求的企業(yè)管理機(jī)制；（2）產(chǎn)品復(fù)雜。航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與制造工藝復(fù)雜，產(chǎn)品零部件種類(lèi)繁多，制造過(guò)程所需工裝夾器具種類(lèi)繁多，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)要求較高。需要有統(tǒng)一、規(guī)范的工藝、質(zhì)量控制指令，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)；（3）業(yè)務(wù)協(xié)同緊密。產(chǎn)品設(shè)計(jì)-工藝設(shè)計(jì)-工裝-配送-制造-質(zhì)量交檢-發(fā)運(yùn)物流等業(yè)務(wù)協(xié)同緊密，需要有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、跟蹤以及對(duì)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)控的手段。希望能夠?qū)τ唵螆?zhí)行進(jìn)度進(jìn)行跟蹤；（4）變更頻繁。產(chǎn)品變更頻繁，包括設(shè)計(jì)產(chǎn)品變更、工藝變更、零部件變更等，典型的邊設(shè)計(jì)、邊制造、邊修改，需要增加內(nèi)外部協(xié)調(diào)的手段與機(jī)制。

由于上述特征的存在，很多企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到實(shí)施信息化的重要性，也陸續(xù)建立了ERP、PLM、CAPP、CAD、OA等信息化系統(tǒng)，信息技術(shù)正在航天企業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用。但基于企業(yè)車(chē)間層面的信息化過(guò)程管理仍處于空白，主要體現(xiàn)在：（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的圖紙及工藝路線、工裝、各種定額設(shè)計(jì)等都代表了企業(yè)的核心能力，設(shè)計(jì)BOM向制造BOM的自動(dòng)轉(zhuǎn)換是衡量企業(yè)水平能力的標(biāo)志；（2）生產(chǎn)計(jì)劃。企業(yè)任務(wù)量大，生產(chǎn)任務(wù)在一定時(shí)間內(nèi)安排不科學(xué)，造成車(chē)間加工任務(wù)具有時(shí)間上的不均衡；另外，還存在設(shè)備間任務(wù)的不均衡，造成生產(chǎn)過(guò)程中資源的臨時(shí)性缺乏，出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備負(fù)荷不均，使得生產(chǎn)資源很難充分利用，造成了生產(chǎn)的“浪費(fèi)”；（3）數(shù)據(jù)采集。自動(dòng)化程度普遍低，自動(dòng)采集困難。工時(shí)、完工報(bào)產(chǎn)等情況基本上還是以手工上報(bào)為主。需要結(jié)合條形碼、RFID、DNC、MDC等采集手段；（4）現(xiàn)場(chǎng)管理。沒(méi)有面向車(chē)間制造管理系統(tǒng)支撐手段，對(duì)于計(jì)劃下達(dá)后的執(zhí)行情況、訂單跟蹤情況、物料使用情況、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)成本、質(zhì)量情況等等，統(tǒng)統(tǒng)不能及時(shí)掌握，造成生成現(xiàn)場(chǎng)“黑箱”情況；（5）信息集成。航天制造企業(yè)是信息流變化形態(tài)最多的企業(yè)之一，如何將各種形態(tài)不同的如設(shè)計(jì)圖紙、工藝數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)等集成起來(lái)，保證數(shù)據(jù)不落地、自動(dòng)流轉(zhuǎn)，這是企業(yè)的一個(gè)難點(diǎn)。

基于以上這些問(wèn)題，企業(yè)需要實(shí)施符合航天企業(yè)特性的生產(chǎn)過(guò)程管理（MES）系統(tǒng)。

2 MES系統(tǒng)介紹

由美國(guó)制造研究機(jī)構(gòu)AMR（Advanced Manufacturing Research）在20世紀(jì)90年代提出的，AMR將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng)”。MES的本質(zhì)是一套生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的綜合管理集成系統(tǒng)，在信息化系統(tǒng)中具有承上啟下的作用。

3 MES系統(tǒng)在航天業(yè)的5個(gè)關(guān)鍵特征

在航天制造企業(yè)里，MES系統(tǒng)應(yīng)該具備以下5大關(guān)鍵特征。

3.1 符合航天安全規(guī)范的系統(tǒng)平臺(tái)。需符合航天信息標(biāo)準(zhǔn)安全管理體系規(guī)范，包括有三員分制管理，密級(jí)管理，安全審計(jì)管理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密傳輸，數(shù)據(jù)庫(kù)備份、身份識(shí)別、訪問(wèn)控制等相關(guān)信息安全。

3.2 以計(jì)劃為源頭，完整的閉環(huán)管理體系。采用信息閉環(huán)管理體系，以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)排產(chǎn)、采集和監(jiān)控，把相關(guān)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行有效安排和修正，形成信息流閉環(huán)管理。

3.3 可視可控化的三維工藝現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行管控。現(xiàn)場(chǎng)三維工藝數(shù)字模型現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，減少現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中由于二維圖紙工藝描述不直觀準(zhǔn)確帶來(lái)的影響；系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和大量分散的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析加工處理，實(shí)時(shí)展示，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)全透明，對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警提醒。管理人員能直觀了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)劃安排，生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)度，生產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)等相關(guān)情況，便于監(jiān)控、對(duì)比、分析、跟蹤、反饋，有利于把握生產(chǎn)全過(guò)程狀況，及時(shí)甚至提前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行應(yīng)急處理。

3.4 全面完整的質(zhì)量管理理念。以全面質(zhì)量管理為理念，通過(guò)質(zhì)量策劃，制定所有生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保所有生產(chǎn)質(zhì)量的一致性；質(zhì)量跟蹤和檢驗(yàn)，質(zhì)量判定，質(zhì)量分析等過(guò)程全面將航天產(chǎn)品控制要求轉(zhuǎn)換成廠內(nèi)生產(chǎn)加工過(guò)程的質(zhì)量控制要求。實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量體系審核業(yè)務(wù)過(guò)程的系統(tǒng)化管理，支持質(zhì)量管理體系運(yùn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)決策。

3.5 集成統(tǒng)一的協(xié)同制造。系統(tǒng)應(yīng)從頂層開(kāi)始自上向下的進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是統(tǒng)一生產(chǎn)代碼體系、統(tǒng)籌功能分層、采用統(tǒng)一和規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存取方式、共同的事件和通報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)從CAPP系統(tǒng)、ERP等系統(tǒng)到MES系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)的自然延伸和數(shù)據(jù)的無(wú)縫流轉(zhuǎn)。

3.6 豐富的多種硬件集成方案。借助先進(jìn)的多種硬件集成方案，如多屏電腦、現(xiàn)場(chǎng)觸控大屏、手持PAD電腦、工作證刷卡簽署、觸控一體機(jī)、數(shù)控機(jī)床聯(lián)、機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化貨柜等技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)執(zhí)行過(guò)程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)進(jìn)行全方位、一體化管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)航天事業(yè)飛速發(fā)展的今天，企業(yè)實(shí)施MES信息系統(tǒng)管理已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。通過(guò)MES系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中從計(jì)劃任務(wù)到產(chǎn)品發(fā)貨的全生命周期管理與監(jiān)控已經(jīng)成為必然，這對(duì)企業(yè)進(jìn)行精益化生產(chǎn)，提高企業(yè)管理效率和經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

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作者單位：北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司，北京 100094