MES制造執(zhí)行系統(tǒng)在南南鋁加工中的應(yīng)用

劉湯詞

摘 要：MES制造執(zhí)行系統(tǒng)是位于上層計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng)。它在ERP/MES/PCS三層架構(gòu)中起到承上啟下的關(guān)鍵作用，它通過(guò)計(jì)劃監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度，實(shí)時(shí)傳遞生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，在企業(yè)計(jì)劃管理和車(chē)間生產(chǎn)控制之間架起一座信息溝通和管理的橋梁，支持企業(yè)實(shí)行一體化的生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化、有效的生產(chǎn)管理和全程物料跟蹤。南南鋁加工通過(guò)實(shí)施MES系統(tǒng)，幫助企業(yè)提高工廠及時(shí)交貨能力、改善物料的流通性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物料和人力等資源的消耗，提高了生產(chǎn)回報(bào)率。

關(guān)鍵詞：MES系統(tǒng)；實(shí)施范圍；系統(tǒng)功能；系統(tǒng)架構(gòu)；系統(tǒng)效益

中圖分類(lèi)號(hào)：TB497 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0066-03

南南鋁加工公司是一家年生產(chǎn)能力20萬(wàn)t的鋁加工企業(yè)，主導(dǎo)產(chǎn)品是以航空航天用鋁合金預(yù)拉伸板、交通運(yùn)輸用鋁合金板、型材為代表的大規(guī)格、高性能鋁合金板帶型材產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)南南鋁加工“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流”的高端產(chǎn)品制造目標(biāo)，南南鋁加工需要在生產(chǎn)組織、過(guò)程控制、質(zhì)量管理、物料運(yùn)輸、產(chǎn)品交付等方面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理透明化、精細(xì)化和規(guī)范化。配套生產(chǎn)設(shè)備建設(shè)，實(shí)施了MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。幫助企業(yè)提高工廠及時(shí)交貨能力、改善物料的流通性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物料和人力等資源的消耗，提高了生產(chǎn)回報(bào)率。

1 系統(tǒng)建設(shè)范圍

系統(tǒng)覆蓋熔鑄、擠壓、熱軋及冷軋四個(gè)生產(chǎn)廠，具體包括：

熔鑄車(chē)間：覆蓋該車(chē)間所有生產(chǎn)線(xiàn)以及機(jī)組和配套設(shè)施。

擠壓車(chē)間：覆蓋該車(chē)間所有生產(chǎn)線(xiàn)以及機(jī)組和配套設(shè)施（包括模具加工中心）。

熱軋車(chē)間：覆蓋該車(chē)間所有生產(chǎn)線(xiàn)以及機(jī)組和配套設(shè)施（包括中厚板區(qū)）。

冷軋車(chē)間：覆蓋該車(chē)間所有生產(chǎn)線(xiàn)以及機(jī)組和配套設(shè)施。

涉及的庫(kù)區(qū)有：

熔鑄庫(kù)：原料庫(kù)、輔料庫(kù)、廢料庫(kù)、鑄錠庫(kù)、結(jié)晶器庫(kù)。

擠壓庫(kù)：鑄錠庫(kù)、成品庫(kù)、模具庫(kù)。

熱軋庫(kù)：鑄錠庫(kù)、卷材庫(kù)、板材庫(kù)。

冷軋庫(kù)：坯料庫(kù)、中間庫(kù)、成品庫(kù)。

技術(shù)質(zhì)量中心：樣品庫(kù)（備查樣）。

物流中心：成品庫(kù)。

涉及的周邊工藝環(huán)節(jié)包括：檢化驗(yàn)室、能介車(chē)間、工模具車(chē)間等。

2 系統(tǒng)的主要功能

銷(xiāo)售訂單管理：銷(xiāo)售訂單是MES按合同組織生產(chǎn)的源頭。負(fù)責(zé)產(chǎn)品合同的訂單接收/錄入、訂單評(píng)審、訂單變更、訂單結(jié)案等。

質(zhì)量管理：通過(guò)產(chǎn)品規(guī)范管理、制造規(guī)范管理、合同處理、檢化驗(yàn)管理、質(zhì)量判定管理、質(zhì)保書(shū)管理等各分項(xiàng)模塊，對(duì)產(chǎn)品及其各加工工序進(jìn)行一貫質(zhì)量設(shè)計(jì)，全面跟蹤產(chǎn)品的過(guò)程質(zhì)量。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的化學(xué)成分、力學(xué)、物理、顯微組織等理化檢驗(yàn)及表面質(zhì)量檢驗(yàn)、人工抽檢等質(zhì)量實(shí)績(jī)的收集，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量綜合判定。

生產(chǎn)訂單管理：生產(chǎn)訂單管理是銷(xiāo)售訂單在經(jīng)過(guò)質(zhì)量設(shè)計(jì)后，對(duì)釋放生產(chǎn)的生產(chǎn)訂單進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理。生產(chǎn)訂單管理主要包括訂單計(jì)劃、材料轉(zhuǎn)用與充當(dāng)、訂單合并、物料計(jì)劃、準(zhǔn)發(fā)資源管理、生產(chǎn)訂單跟蹤等功能。

作業(yè)計(jì)劃管理：作業(yè)計(jì)劃管理的目標(biāo)是將已放行生產(chǎn)的、有欠量的訂單以及可以投入生產(chǎn)的材料按照產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備作業(yè)規(guī)程進(jìn)行計(jì)劃編制，確保合同交期。

物料跟蹤與實(shí)績(jī)管理：物料跟蹤與實(shí)績(jī)管理主要目的是收集各工序生產(chǎn)實(shí)績(jī)，對(duì)物料進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤與管理，起到實(shí)時(shí)掌握廠內(nèi)物料加工信息，物料管理有序。

倉(cāng)庫(kù)管理：倉(cāng)庫(kù)管理完成產(chǎn)品/再制品的入庫(kù)、出庫(kù)、轉(zhuǎn)庫(kù)、盤(pán)庫(kù)等業(yè)務(wù)，做到減少庫(kù)存，加快物料運(yùn)轉(zhuǎn)，快速準(zhǔn)確地跟蹤所管理的物料信息。

工器具管理：包括模具管理、軋輥管理、結(jié)晶器管理、套筒管理等，主要完成工器具基礎(chǔ)信息、維護(hù)、報(bào)廢等全生命周期管理。

發(fā)貨管理：發(fā)貨管理的目標(biāo)是規(guī)范產(chǎn)品發(fā)貨管理業(yè)務(wù)，根據(jù)合同交貨要求，合理有效組織出廠發(fā)貨，縮短出廠物流周期，降低產(chǎn)品庫(kù)存。主要包括發(fā)貨資源管理、發(fā)貨計(jì)劃管理、現(xiàn)場(chǎng)發(fā)貨管理、發(fā)貨紅沖管理等功能。

工序成本管理：利用收集到原材料消耗、輔料消耗、能源消耗數(shù)據(jù)等，按照實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間、重量等分?jǐn)偡绞?，按分工序、分品種、分牌號(hào)、分規(guī)格、分班組或分時(shí)間段等進(jìn)行工序成本統(tǒng)計(jì)分析，為控制和降低成本消耗，改進(jìn)工藝科學(xué)決策奠定基礎(chǔ)。

報(bào)表管理：提供功能畫(huà)面查詢(xún)清單的導(dǎo)出功能及報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，導(dǎo)出格式可以是EXCEL或者文本格式，方便用戶(hù)進(jìn)行進(jìn)一步加工、統(tǒng)計(jì)分析。

系統(tǒng)管理：主要有用戶(hù)管理、權(quán)限設(shè)置、通信接口等功能。

3 重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 建立統(tǒng)一的編碼體系

編碼體系是支持系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要前提工作，必須保證編碼的系統(tǒng)性、唯一性、正確性、和擴(kuò)展性。在系統(tǒng)中按編碼的屬性分為銷(xiāo)售訂單類(lèi)、生產(chǎn)合同類(lèi)、物料類(lèi)、作業(yè)計(jì)劃類(lèi)、倉(cāng)庫(kù)類(lèi)、發(fā)貨類(lèi)、質(zhì)量類(lèi)（含標(biāo)準(zhǔn)、工藝、產(chǎn)線(xiàn)、檢化驗(yàn)、質(zhì)量控制等）、工器具類(lèi)、工序成本類(lèi)等。

3.2 建立產(chǎn)品規(guī)范體系和制造規(guī)范體系

產(chǎn)品規(guī)范體系是對(duì)產(chǎn)品的統(tǒng)一編碼，包括產(chǎn)品的品名、標(biāo)準(zhǔn)、牌號(hào)、狀態(tài)、表面特性等，確保產(chǎn)品從銷(xiāo)售到生產(chǎn)、標(biāo)簽、質(zhì)保書(shū)的統(tǒng)一引用。制造規(guī)范體系是對(duì)成品表面要求、檢化驗(yàn)要求、生產(chǎn)過(guò)程控制參數(shù)等質(zhì)量要求進(jìn)行模型化組件，形成的質(zhì)量知識(shí)庫(kù)。建立企業(yè)產(chǎn)品規(guī)范管理體系及制造規(guī)范管理體系，是實(shí)現(xiàn)一貫質(zhì)量管理的關(guān)鍵技術(shù)。

3.3 自動(dòng)的合同處理與設(shè)計(jì)技術(shù)

合同處理模塊整合了合同質(zhì)量設(shè)計(jì)和合同生產(chǎn)設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品規(guī)范和制造規(guī)范的支持下，自動(dòng)對(duì)釋放生產(chǎn)的銷(xiāo)售合同進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)。質(zhì)量設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)合同的加工工藝途徑及產(chǎn)品從鑄坯準(zhǔn)備、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、發(fā)貨、出廠等全過(guò)程的工藝控制參數(shù)、取樣要求、檢化驗(yàn)要求等內(nèi)容；而生產(chǎn)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)合同生產(chǎn)加工途徑中各工序的物料規(guī)格、重量，并根據(jù)各工序的投料系數(shù)計(jì)算合同的工序欠量，工序最晚生產(chǎn)日期等內(nèi)容。

3.4 產(chǎn)品質(zhì)量判定的自動(dòng)處理技術(shù)

制造規(guī)范對(duì)于產(chǎn)品的最終放行條件做出規(guī)定，對(duì)于同一種產(chǎn)品，可以針對(duì)不同的用戶(hù)、不同的用途分別制定不同的放行條件，真正體現(xiàn)了按用戶(hù)要求進(jìn)行質(zhì)量管理的模式。根據(jù)質(zhì)量設(shè)計(jì)的放行標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的檢化驗(yàn)實(shí)績(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品實(shí)物的自動(dòng)質(zhì)量判定，最終實(shí)現(xiàn)按質(zhì)交貨。

3.5 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)合同跟蹤技術(shù)

根據(jù)合同處理結(jié)果及生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)拋帳，對(duì)合同各工序生產(chǎn)欠量進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)時(shí)監(jiān)控合同進(jìn)度，動(dòng)態(tài)反映合同的庫(kù)存量、封鎖量、計(jì)劃量、通過(guò)量。合同跟蹤從訂單、質(zhì)量、生產(chǎn)直至出廠為止，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的全程合同跟蹤管理。

3.6 全程管控的精細(xì)化物流管理技術(shù)

通過(guò)全流程的各工序生產(chǎn)實(shí)績(jī)采集以及物料動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的全程物流跟蹤和集中管控，加快物流、降低庫(kù)存，提高物料管理的精度和效率。針對(duì)物料形態(tài)的多樣性，物料管理及跟蹤提供按卷、按支、按捆、按爐、按合同等多種管理形式，同時(shí)支持從原料到成品的全程質(zhì)量追溯。

4 MES系統(tǒng)主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)

4.1 MES系統(tǒng)主機(jī)平臺(tái)架構(gòu)

系統(tǒng)平臺(tái)的建設(shè)，將涉及到存儲(chǔ)、小型機(jī)和刀片服務(wù)器等核心設(shè)備。應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)訪問(wèn)小型機(jī)上的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)外提供服務(wù)。小型機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在專(zhuān)用的磁盤(pán)陣列中。詳細(xì)如下：

①核心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用2臺(tái)高可靠、高性能POWER7系列小型機(jī)，組成群集方式。

②核心存儲(chǔ)采V7000用2套FC光通道存儲(chǔ)，兩個(gè)存儲(chǔ)之間的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)鏡像，保證數(shù)據(jù)的安全性。

③利用2臺(tái)POWER處理器的刀片服務(wù)器搭建應(yīng)用平臺(tái)，兩臺(tái)應(yīng)用以群集方式運(yùn)行。

④利用1臺(tái)POWER處理器的刀片服務(wù)器搭建開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

⑤利用2臺(tái)x86刀片服務(wù)器搭建計(jì)劃服務(wù)器。

⑥利用4臺(tái)x86刀片服務(wù)器搭建打印、備份和網(wǎng)管平臺(tái)。

⑦利用1臺(tái)IBM HX5服務(wù)器作為order dressing服務(wù)器。

⑧利用1臺(tái)IBM DS3100和一套NBU備份軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份平臺(tái)。

系統(tǒng)架構(gòu)圖，如圖1所示。

4.2 MES網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案

MES網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要考慮中心機(jī)房、辦公區(qū)、車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)間的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，主干線(xiàn)路建設(shè)1 000 M光纖主干網(wǎng)，操作終端建設(shè)100 M光纖網(wǎng)。將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為應(yīng)用系統(tǒng)、生產(chǎn)主干網(wǎng)及行政辦公網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，如圖2所示。

5 實(shí)施MES制造執(zhí)行系統(tǒng)的效益

5.1 管理效益

MES系統(tǒng)的建設(shè)，引入了先進(jìn)的生產(chǎn)管理思想，并且管理人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的獲得生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，為經(jīng)營(yíng)決策提供科學(xué)依據(jù)。

5.2 生產(chǎn)效益

5.2.1 提高資源利用率，增加效益

MES系統(tǒng)的建設(shè)，已實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，增強(qiáng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)變能力，保證低成本、高質(zhì)量、均衡生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量得以持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)優(yōu)化合同的生產(chǎn)安排，減少非計(jì)劃產(chǎn)品，提高企業(yè)資源利用率，提高合同交期完成率。

5.2.2 縮短生產(chǎn)，物流周期

通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、質(zhì)量設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、實(shí)績(jī)收集、質(zhì)量控制、成品發(fā)貨采用全過(guò)程集中一貫管理，強(qiáng)化物流控制手段，加快在制品的流動(dòng)，減少物料滯留時(shí)間，加快生產(chǎn)節(jié)奏，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)、物流周期。

5.2.3 生產(chǎn)績(jī)效最優(yōu)化

MES系統(tǒng)通過(guò)與設(shè)備過(guò)程控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，收集各工序的投入產(chǎn)出、能介消耗等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合計(jì)劃管理、全程合同跟蹤功能，在保證質(zhì)量、產(chǎn)能的前提下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)績(jī)效的持續(xù)優(yōu)化。

5.2.4 客戶(hù)服務(wù)最佳化

從接受銷(xiāo)售訂單到成品發(fā)貨出庫(kù)的整個(gè)合同生產(chǎn)周期內(nèi)，嚴(yán)格按訂單組織生產(chǎn)，將用戶(hù)的產(chǎn)品要求、交貨期要求、特殊加工要求、成品最終用途等，體現(xiàn)在生產(chǎn)路徑設(shè)計(jì)、各工序計(jì)劃日期要求、加工工藝控制參數(shù)中，確保按時(shí)、按質(zhì)交貨，提升客戶(hù)服務(wù)水平，增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

5.2.5 統(tǒng)一完整的產(chǎn)品追溯體系

按照產(chǎn)品質(zhì)量體系要求，建立各個(gè)分廠的產(chǎn)品追溯數(shù)據(jù)模型，以產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)和工序任務(wù)為核心，關(guān)聯(lián)物料批次信息、加工過(guò)程信息、質(zhì)量檢測(cè)信息，可追溯查找生產(chǎn)過(guò)程中的全部數(shù)據(jù)，符合航空航天的產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證要求。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益

在實(shí)施MES系統(tǒng)后，企業(yè)的生產(chǎn)時(shí)間、物料運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、合同交期、產(chǎn)能、勞動(dòng)力投入等方面都有很大改善與提高，增加了企業(yè)收益。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)MES系統(tǒng)全面的精細(xì)化和規(guī)范化管理，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，減低企業(yè)成本，提高了企業(yè)效益。使企業(yè)生產(chǎn)決策更加科學(xué)，管理更加規(guī)范，企業(yè)面貌發(fā)生了根本變化。助推企業(yè)向“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流”的高端制造領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品一流、管理一流、信息化一流的示范企業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李謝華.MES信息系統(tǒng)在鋁加工業(yè)中的應(yīng)用[A].2010年全國(guó)鋁板帶箔 技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2010.