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機(jī)床行業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)性行業(yè)，經(jīng)過(guò)近10年的高速發(fā)展，已取得巨大成就，但我國(guó)機(jī)床行業(yè)信息化程度不高，主要停留在財(cái)務(wù)管理、庫(kù)存管理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)等數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用上，涉及生產(chǎn)計(jì)劃管理、成本管理、車間作業(yè)反饋、過(guò)程質(zhì)量控制、物料追蹤、統(tǒng)計(jì)分析等作業(yè)的程度不高。
隨著行業(yè)結(jié)構(gòu)由大變強(qiáng)，由硬實(shí)力提升向軟實(shí)力轉(zhuǎn)變，在工廠設(shè)計(jì)方面也由片面追求廠房外觀、裝備能力等硬件設(shè)施轉(zhuǎn)向工藝系統(tǒng)整體提升、工廠內(nèi)資源的優(yōu)化配置等軟實(shí)力轉(zhuǎn)變，工廠信息化設(shè)計(jì)也由注重個(gè)別系統(tǒng)的信息提升向全面的系統(tǒng)優(yōu)化轉(zhuǎn)變。
機(jī)床制造模式分析及信息化需求
我國(guó)機(jī)床制造企業(yè)總體上屬于多品種小批量離散生產(chǎn)類型，產(chǎn)品工藝復(fù)雜，零件種類眾多，生產(chǎn)作業(yè)一般采用訂單生產(chǎn)方式，營(yíng)銷中心接受訂單后，通過(guò)EPR系統(tǒng)形成產(chǎn)品物料清單，相關(guān)部門根據(jù)公司現(xiàn)狀制訂自制件計(jì)劃、外協(xié)件計(jì)劃和采購(gòu)件計(jì)劃，生產(chǎn)車間綜合生產(chǎn)現(xiàn)狀結(jié)合生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行排產(chǎn)。
車間生產(chǎn)流程比較復(fù)雜，在生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中，由于訂單需求的調(diào)整、原材料短缺、緊急任務(wù)的插入、上級(jí)半成品交付的延遲、工件返工或報(bào)廢、生產(chǎn)設(shè)備故障、計(jì)劃執(zhí)行不力等眾多不確定因素均會(huì)打亂原有計(jì)劃，若這些信息不能及時(shí)反饋給上一層的任務(wù)和管理，適時(shí)統(tǒng)一調(diào)整原生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、成本計(jì)劃、質(zhì)量計(jì)劃、設(shè)備需求計(jì)劃等，將導(dǎo)致工作效率底下、生產(chǎn)成本增加、產(chǎn)品質(zhì)量降低。
如何將各種變更信息及時(shí)有效傳遞至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工序進(jìn)度、設(shè)備狀態(tài)、物料狀態(tài)、質(zhì)檢信息等及時(shí)有效的傳遞給上層管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車間設(shè)備的集成化運(yùn)行并為工人提供信息采集、處理的應(yīng)用平臺(tái)，推進(jìn)信息化向車間層的深入發(fā)展。
機(jī)床企業(yè)MES系統(tǒng)主要功能模塊構(gòu)建
制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES系統(tǒng))是一種全新的管理理念，是一個(gè)面向車間生產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。MES系統(tǒng)系匯集了車間中用以管理和優(yōu)化從訂單到產(chǎn)成品的生產(chǎn)活動(dòng)的全過(guò)程，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的反應(yīng)車間現(xiàn)場(chǎng)狀況。
根據(jù)機(jī)床企業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建MES系統(tǒng)主要功能模塊如下：
1、資源分配及狀態(tài)管理
管理設(shè)備、工具、人員、材料、外購(gòu)?fù)鈪f(xié)件的情況和使用狀態(tài)，提供全廠資源實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。
2、詳細(xì)生產(chǎn)排產(chǎn)
根據(jù)主生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)優(yōu)先權(quán)和多目標(biāo)優(yōu)化等方法，合理安排生產(chǎn)操作順序。當(dāng)車間發(fā)生意外事件時(shí)(如優(yōu)先權(quán)改變、機(jī)器故障停機(jī)等)可根據(jù)新信息和生產(chǎn)狀態(tài)，重新生成操作序列。
3、生產(chǎn)調(diào)度
根據(jù)生產(chǎn)排產(chǎn)情況，負(fù)責(zé)命令將材料、設(shè)備、工具等運(yùn)送至指定工作地點(diǎn)，指定特定人員完成指定作業(yè)，同時(shí)將生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)到工作單元，開始生產(chǎn)作業(yè)。
4、產(chǎn)品跟蹤管理
記錄產(chǎn)品各工序的狀態(tài)及任務(wù)完成情況，各工序的完成情況，產(chǎn)品或零部件質(zhì)量情況，返工率，報(bào)廢率，并做到及時(shí)反饋。
5、文檔控制
控制、管理并傳遞與生產(chǎn)單元有關(guān)的信息文檔，包括工作指令、配方、工程圖紙、標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程、零件的數(shù)控加工程序、批量加工記錄、工程更改通知以及各種轉(zhuǎn)換操作間的通訊記錄，并提供了信息編輯功能。
6、統(tǒng)計(jì)分析
以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、消耗等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、不斷完善質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化生產(chǎn)組織、降低原輔材料消耗。
某機(jī)床廠現(xiàn)狀、工藝分析及MES系統(tǒng)信息點(diǎn)布置
本機(jī)床工廠為新建性質(zhì)，建成達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)復(fù)合加工中心30臺(tái)、Φ200以上數(shù)控落地銑鏜床28臺(tái)、數(shù)控龍門鏜銑床88臺(tái)、數(shù)控鏜銑加工中心330臺(tái)，重型數(shù)控車床140臺(tái)，齒輪加工設(shè)備51臺(tái)，專用機(jī)床30臺(tái)。產(chǎn)品全部為數(shù)控高端機(jī)床產(chǎn)品。產(chǎn)品零部件業(yè)主方已采用了成組技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。
根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀及對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行分析，本次設(shè)計(jì)建立“啞鈴型”生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)、工藝專業(yè)化和零部件專業(yè)化相結(jié)合的生產(chǎn)模式，堅(jiān)持綠色環(huán)保、清潔生產(chǎn)原則，采用先進(jìn)設(shè)備、信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)一流機(jī)床企業(yè)定位。
根據(jù)“啞鈴型”生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)，廠區(qū)只保留高附加值關(guān)鍵零部件和主要零部件生產(chǎn)和成品裝配，其它零部件采取外協(xié)或外購(gòu)。廠區(qū)內(nèi)設(shè)置聯(lián)合廠房，將加工車間、涂裝車間、裝配車間及外購(gòu)?fù)鈪f(xié)件庫(kù)等設(shè)置在聯(lián)合廠房?jī)?nèi)，使工藝流程短捷、節(jié)約用地，節(jié)省材料、同時(shí)利于自動(dòng)化控制。
加工車間主要負(fù)責(zé)綱領(lǐng)產(chǎn)品床身、立柱、橫梁、工作臺(tái)、箱體、滑枕、滑座、精密主軸、蝸輪蝸桿等零部件半精加工及精加工任務(wù)。采用龍門加工柔性線、車銑復(fù)合加工中心、落地銑鏜床等數(shù)控高端設(shè)備共40臺(tái)，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、圓度儀等檢測(cè)設(shè)備4臺(tái)。針對(duì)多品種小批量生產(chǎn)性質(zhì)，設(shè)備采用機(jī)群式兼顧工藝流程的布置方式。根據(jù)對(duì)產(chǎn)品加工零件分析，將加工車間分為大件加工工段、中小件加工工段、精密加工工段和檢測(cè)工段。大件加工工段由于設(shè)備形體較大、相鄰分布為3跨，每跨設(shè)置1個(gè)MES系統(tǒng)信息點(diǎn);其它各工段各設(shè)置1個(gè)MES系統(tǒng)信息點(diǎn)。
涂裝車間根據(jù)機(jī)床產(chǎn)品尺寸大、噸位重、不宜頻繁拖動(dòng)等特點(diǎn)，采用半龍門移動(dòng)送風(fēng)水旋噴漆室3臺(tái)，完成刮膩?zhàn)?、打磨、噴漆、流平、烘干等工作。本噴漆室采用電氣控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控噴漆室狀態(tài)，為MES系統(tǒng)的應(yīng)用提供條件。本車間共設(shè)置1個(gè)MES系統(tǒng)信息點(diǎn)。
裝配車間負(fù)責(zé)綱領(lǐng)產(chǎn)品部裝、成裝及試車。鑒于產(chǎn)品特點(diǎn)，采用工作臺(tái)位固定、人員流動(dòng)的裝配方式。為增加車間的柔性，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品變化的風(fēng)險(xiǎn)，本車間MES系統(tǒng)點(diǎn)根據(jù)工段設(shè)置同時(shí)每2個(gè)MES系統(tǒng)點(diǎn)之間距離不超過(guò)50m。
外購(gòu)?fù)鈪f(xié)件庫(kù)采用平庫(kù)與自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)相結(jié)合的形式。本庫(kù)房設(shè)置1個(gè)MES系統(tǒng)信息點(diǎn)。
應(yīng)用MES系統(tǒng)的某機(jī)床廠信息化設(shè)計(jì)技術(shù)構(gòu)架
工廠設(shè)計(jì)中智能與信息化設(shè)計(jì)的目的是為其搭建一個(gè)有良好擴(kuò)展性、安全、高效的計(jì)算機(jī)集成平臺(tái)，使信息化各應(yīng)用系統(tǒng)在此平臺(tái)上高效地運(yùn)行;同時(shí)，運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)減少運(yùn)行費(fèi)用、提高企業(yè)辦公效率及人員設(shè)備的安全。逐漸將企業(yè)建成行業(yè)內(nèi)一流的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化、數(shù)字化工廠。
機(jī)床企業(yè)的信息管理系統(tǒng)不是僅僅實(shí)施一套ERP系統(tǒng)。一個(gè)完整的機(jī)床企業(yè)信息化體系，應(yīng)該由橫向、縱向兩個(gè)方面組成。橫向要覆蓋供、產(chǎn)、銷，以及財(cái)務(wù)、人事、設(shè)備維護(hù)、項(xiàng)目管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，縱向應(yīng)該能從底層的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線及物料控制系統(tǒng)，一直向上延伸到企業(yè)的高決策層。一個(gè)真正的企業(yè)信息化系統(tǒng)，必須是一個(gè)全面、完整的信息化管理系統(tǒng)。
