MES系統(tǒng)在重型車橋工廠中的開發(fā)與應(yīng)用

文/周 慧 劉琳琳（.安徽華菱汽車有限公司 .重型專用車發(fā)動機安徽省重點實驗室）

一、引言

近年來，信息科技水平的提高對制造業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，新技術(shù)、新工藝層出不窮。隨著世界工業(yè)的飛速發(fā)展，德國提出“工業(yè)4.0”，中國提出“中國制造2025”，智能制造已成為時代的主題。我國作為世界經(jīng)濟的主要參與者，在這新一輪的技術(shù)革命中必須占據(jù)主動地位，打造信息化工廠迫在眉睫。而長期以來，我國的生產(chǎn)制造大多還停留在設(shè)備自動裝配方面，甚至很多領(lǐng)域還是手動人工裝配、人工運料、人工記錄裝配數(shù)據(jù)。受到裝配人員及裝配工藝等限制，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，甚至很多產(chǎn)品零部件無法追溯，這就需要采用科學(xué)的工藝方案來彌補不足，并保證裝配后的產(chǎn)品質(zhì)量。

汽車車橋不僅可以承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛，還擔(dān)負著轉(zhuǎn)向、驅(qū)動、支撐等作用，是汽車中的關(guān)鍵零部件。隨著人們對汽車操控性、穩(wěn)定性需求的不斷增長，車橋的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)也越來越高，尤其是對重型車橋的設(shè)計及制造要求越來越嚴(yán)格。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)重型車橋的生產(chǎn)大部分仍停留在自動裝配、手動擰緊、手動記錄信息的階段，且對設(shè)備管理、生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)量信息、物料信息等沒有控制，除了節(jié)拍慢、風(fēng)險點多、效率低、實時數(shù)據(jù)無法及時有效地傳達及分析外，還制約了產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。為解決這一瓶頸問題，MES 系統(tǒng)在重型車橋工廠中的開發(fā)與應(yīng)用已勢在必行。下文將對MES 系統(tǒng)在重型車橋工廠中的開發(fā)與應(yīng)用進行詳細介紹。

二、項目概述

本項目是以重型車橋工廠總裝生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中質(zhì)量信息實時采集為研究目標(biāo)，開發(fā)面向重型卡車類車橋信息化工廠裝配生產(chǎn)線的制造執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)對重型車橋裝配過程質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，做到對發(fā)動機產(chǎn)品裝配質(zhì)量的后續(xù)追溯。系統(tǒng)需要記錄的各類數(shù)據(jù)包括員工數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)等。

為實現(xiàn)上述目標(biāo)，將MES 系統(tǒng)引入重型車橋生產(chǎn)過程，開發(fā)重型車橋總裝生產(chǎn)控制輔助管理系統(tǒng)（簡稱“HAMES”）。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)重型車橋總裝生產(chǎn)線裝配過程質(zhì)量監(jiān)控、主動防錯以及裝配質(zhì)量信息的追蹤和查詢。該生產(chǎn)線主要包括預(yù)裝線、前橋線、中橋線、后橋線和返修區(qū)。

三、HAMES系統(tǒng)功能介紹

HAMES 系統(tǒng)是一個高度集成、實時高效的生產(chǎn)管理平臺，通過一個集成數(shù)據(jù)庫，與自動化設(shè)備的接口集成，及時下達生產(chǎn)計劃任務(wù)，實時監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)，采集關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)，對品質(zhì)進行控制，服務(wù)于廠內(nèi)制造、物流控制及質(zhì)量管理等。可將該平臺數(shù)據(jù)匯聚到企業(yè)信息平臺，進行統(tǒng)一發(fā)布。該系統(tǒng)核心是生產(chǎn)計劃與排程管理、車橋識別跟蹤、品質(zhì)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控、防錯系統(tǒng)、車間內(nèi)物流信息系統(tǒng)、信息發(fā)布、系統(tǒng)維護等模塊。HAMES 系統(tǒng)具有生產(chǎn)計劃管理、設(shè)備運行管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、裝配質(zhì)量控制及數(shù)據(jù)分析、參數(shù)配置管理、物料管理、產(chǎn)品追溯管理、信息發(fā)布等功能。

1.生產(chǎn)計劃管理

可以根據(jù)企業(yè)上游ERP 系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃排程，進行生產(chǎn)作業(yè)排序操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)計劃的導(dǎo)入和管理，并且實時追蹤生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況。

一是計劃管理。具有查看計劃管理模塊權(quán)限的用戶可以進入作業(yè)計劃管理模塊，而具有操作權(quán)限的用戶可以進行操作。模塊的操作權(quán)限分為新建計劃、修改計劃、刪除計劃、提交計劃、撤銷提交、啟動計劃、添加記錄、修改記錄、刪除記錄、上移下移記錄、導(dǎo)入計劃Excel、導(dǎo)出Excel 和修改物料單，用戶根據(jù)其具有的權(quán)限可以進行相應(yīng)操作，避免了人人都可修改造成錯誤的問題。

二是計劃追溯。查看計劃追溯模塊權(quán)限的用戶可以進入計劃追溯模塊，查看所有完成生產(chǎn)的作業(yè)計劃。具有操作權(quán)限的用戶則可根據(jù)權(quán)限進行相應(yīng)的操作，模塊的操作權(quán)限主要有導(dǎo)出EXCEL 和清理作業(yè)計劃。

2.設(shè)備運行管理

完成對裝配輸送線及線上各類設(shè)備的管理。統(tǒng)計輸出設(shè)備故障率、設(shè)備開工率等設(shè)備運行管理信息，對各故障點進行統(tǒng)計并分析。包含設(shè)備數(shù)據(jù)管理模塊、設(shè)備數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)備維護管理模塊和設(shè)備狀態(tài)分析模塊，可以為設(shè)備預(yù)防性維修提供依據(jù)，保證設(shè)備的正常運行及出勤率。

3.生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

具備生產(chǎn)批次建立和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集功能，形成車橋完整的“體檢表”。生產(chǎn)批次建立是通過向上線工位發(fā)送生產(chǎn)計劃指令來實現(xiàn)的，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集則是通過接收下線工位傳送的托盤隨行存儲器的所有數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。要求對上線車橋流水號（橋號）進行監(jiān)控，并且具有流水號重復(fù)報警功能和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。包括作業(yè)計劃任務(wù)庫模塊、作業(yè)計劃管理模塊、線上人員調(diào)度模塊、產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集模塊和作業(yè)計劃追溯模塊。

實現(xiàn)產(chǎn)品與部件生產(chǎn)裝配過程中各類關(guān)鍵檢測數(shù)據(jù)（如橋殼泄漏量、裝配線擰緊螺栓的擰緊力矩、軸頭螺母擰緊力矩、輪轂的回轉(zhuǎn)啟動力、前軸的前束值、軸承外圈的壓力位移、齒輪齒側(cè)間隙、齒輪熱壓裝的控制溫度等）的實時采集，并生成產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量檔案，為產(chǎn)品裝配過程的質(zhì)量控制與后期追溯提供依據(jù)。

4.裝配質(zhì)量控制及數(shù)據(jù)分析

HAMES 通過各種方式對裝配過程進行控制，以確保裝配過程的正確性，全面提高裝配質(zhì)量。自動記錄不合格事件的信息和返修信息，并供系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析。包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集模塊、在線質(zhì)量控制模塊和在線作業(yè)指導(dǎo)模塊。

通過對實時質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和處理，并通過控制技術(shù)和質(zhì)量ANDON 系統(tǒng)實現(xiàn)對裝配過程質(zhì)量數(shù)據(jù)的在線管理與控制，便于現(xiàn)場管理人員及時掌握當(dāng)前質(zhì)量狀況。

在總裝線的關(guān)鍵裝配檢測工位配置有讀寫器，獲取泄漏檢測設(shè)備、擰緊機設(shè)備以及壓裝設(shè)備的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)與產(chǎn)品進行綁定，通過系統(tǒng)的基礎(chǔ)配置獲得該型號車橋關(guān)鍵檢測項目的質(zhì)量信息，利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理中采集的實時質(zhì)量信息對當(dāng)前生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行顯示、監(jiān)測，自動記錄不合格信息和返修信息；并通過對原始數(shù)據(jù)分析、處理和控制技術(shù)實現(xiàn)對質(zhì)量數(shù)據(jù)的管理，將質(zhì)量參數(shù)選取、質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、分析用控制圖繪制以及質(zhì)量診斷等功能集成在一起，根據(jù)控制規(guī)則的設(shè)定, 實現(xiàn)動態(tài)工序質(zhì)量控制。當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)異常時及時報警，顯示報警界面，同時也可以聲音報警，提示相關(guān)部門采取措施消除異常，減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的“質(zhì)量變異”，并詳細記錄報警信息。當(dāng)生產(chǎn)過程穩(wěn)定時，自動計算當(dāng)前的CP 值。

系統(tǒng)采用了SPC 分析。SPC 分析是借助數(shù)理統(tǒng)計方法，對裝配線關(guān)鍵裝配檢測工位的生產(chǎn)過程進行評價，根據(jù)實時反饋的信息和采集的檢測數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，同時提醒工作人員采取措施、消除影響并記錄下報警信息，使過程維持在僅受隨機因素影響的受控狀態(tài)，以達到質(zhì)量控制的目的。不同工位根據(jù)需求提供SPC 分析均值極差圖、SPC 分析直方圖、SPC分析正太概率圖、SPC 分析樣本運行圖等以供管理者分析并改進。

5.參數(shù)配置管理

HAMES 能夠方便可靠地對裝配車橋型號相關(guān)的工藝信息等參數(shù)進行配置，方便地生成各型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM、工藝BOM，并使管理者能夠直觀地對相關(guān)BOM進行查詢、檢索和修改，完全實現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)，使得生產(chǎn)線實現(xiàn)多品種、多平臺共線生產(chǎn)。

6.物料管理

通過對倉儲基本信息的定義與管理，實現(xiàn)對裝配線庫存物料信息的集成管理，并結(jié)合ERP 系統(tǒng)，實現(xiàn)準(zhǔn)確、準(zhǔn)時制物料配送，為公司節(jié)約了場地和時間，提高了生產(chǎn)效率。

7.產(chǎn)品追溯管理

產(chǎn)品追溯是在動態(tài)、自動采集的同時記錄部件和成品的關(guān)系，包括關(guān)鍵件與成品的配置關(guān)系、供應(yīng)商、供應(yīng)批次、相關(guān)的生產(chǎn)計劃、質(zhì)檢數(shù)據(jù)、時間等，從而建立起完整的車橋產(chǎn)品檔案數(shù)據(jù)，完整地保留了產(chǎn)品的全生命周期狀態(tài)，實現(xiàn)了產(chǎn)品的可追溯性。

一是產(chǎn)品信息追溯。主要包括產(chǎn)品庫管理、產(chǎn)品基本信息和產(chǎn)品詳細信息三個部分。產(chǎn)品庫部分主要顯示裝配線上裝配的不同類型產(chǎn)品的信息；產(chǎn)品基本信息部分顯示選定產(chǎn)品在選定時間范圍內(nèi)所裝配的所有產(chǎn)品的基本信息；產(chǎn)品詳細信息部分顯示在產(chǎn)品基本信息部分選中的產(chǎn)品的詳細信息，滿足不同要求下的不同追溯方法。

二是檢測項目統(tǒng)計。主要包括檢測項目管理、檢測項目屬性和檢測項目詳細數(shù)據(jù)三個部分。檢測項目管理部分列出了該生產(chǎn)線的所有檢測項目名稱；檢測項目屬性部分顯示選定檢測項目的基本屬性值；檢測項目詳細數(shù)據(jù)部分顯示選定時間范圍內(nèi)選定檢測項目的檢測結(jié)果統(tǒng)計。

三是供應(yīng)商信息統(tǒng)計。包括供應(yīng)商管理部分和供應(yīng)商詳細信息部分。供應(yīng)商管理部分顯示裝配線上裝配產(chǎn)品所使用的零部件的所有供應(yīng)商；供應(yīng)商詳細信息部分顯示選定時間范圍內(nèi)選定供應(yīng)商所提供的所有零部件的使用情況，滿足供應(yīng)商的精細化管理。

8.信息發(fā)布

配備一套專門的ANDON 信息管理系統(tǒng)，監(jiān)控車橋上線、下線的生產(chǎn)進度及各工位狀態(tài)，通過現(xiàn)場配置LED 大屏幕實時顯示，并通過網(wǎng)絡(luò)與EAMES 服務(wù)器及監(jiān)控計算機進行通訊，以達到信息的及時性和共享性。

9.系統(tǒng)維護管理

包含系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全、用戶權(quán)限、操作日志等方面的管理。數(shù)據(jù)安全管理即對系統(tǒng)用戶進行統(tǒng)一管理，并通過用戶、角色、權(quán)限、操作日志等安全控制機制，在保證數(shù)據(jù)安全的前提下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理，同時可以對歷史數(shù)據(jù)進行備份和還原。權(quán)限管理即通過建立功能級、業(yè)務(wù)級以及模塊級的方式，為系統(tǒng)用戶權(quán)限的設(shè)定與管理提供多種方式。操作日志管理支持以人員編號和姓名作為條件進行檢索，也支持以時間段為條件進行檢索，還支持操作日志的清除。

四、結(jié)語

HAMES 系統(tǒng)的實施能夠滿足公司對于車橋產(chǎn)品的質(zhì)量控制、質(zhì)量追溯，提高企業(yè)發(fā)動機產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，實現(xiàn)車橋制造過程中的精細管理，滿足未來企業(yè)的生產(chǎn)需求。該系統(tǒng)是一種實時集成控制系統(tǒng)，其開發(fā)與應(yīng)用可以實現(xiàn)對重型車橋工廠所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行控制，包含生產(chǎn)計劃管理控制、設(shè)備運行管理控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理控制、裝配質(zhì)量及數(shù)據(jù)分析控制、參數(shù)配置管理控制、物料管理控制、產(chǎn)品追溯管理控制、信息發(fā)布控制、系統(tǒng)維護管理控制等，從而有效提高制造企業(yè)的市場競爭力。