1 引 言

    為實(shí)現(xiàn)中國(guó)航天“鑄造世界一流宇航公司”的發(fā)展目標(biāo)，航天制造企業(yè)在構(gòu)筑航天產(chǎn)品主線(xiàn)，培育核心競(jìng)爭(zhēng)能力的同時(shí)，積極響應(yīng)“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的戰(zhàn)略決策，大力推進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)，全面提高企業(yè)信息化管理水平。作為制造企業(yè)的基礎(chǔ)單元，如何改變航天產(chǎn)品制造車(chē)間的管理現(xiàn)狀，提高信息化管理水平，正成為基層管理者最關(guān)心的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和迫切要求。

    制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的面向制造車(chē)間的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。它針對(duì)位于企業(yè)計(jì)劃層和工業(yè)控制層之問(wèn)的執(zhí)行層，研究如何將制造系統(tǒng)的計(jì)劃進(jìn)度、產(chǎn)品過(guò)程控制、物料管理、質(zhì)量監(jiān)控、設(shè)備管理和計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)等綜合考慮，以提高車(chē)間自動(dòng)化管理水平。MES強(qiáng)調(diào)制造計(jì)劃的執(zhí)行和產(chǎn)品制造過(guò)程的控制，能夠優(yōu)化管理程序，強(qiáng)化管理過(guò)程，量化管理效能，提高管理的透明化和敏捷性，是面向車(chē)間的先進(jìn)管理技術(shù)。在傳統(tǒng)的航天產(chǎn)品制造車(chē)間應(yīng)該建立什么樣的MES模型是本文研究的重點(diǎn)。

2 航天產(chǎn)品制造車(chē)間管理需求

    由于航天制造企業(yè)多是以離散式生產(chǎn)為主，流程生產(chǎn)為輔，裝配生產(chǎn)為重點(diǎn)，同時(shí)又具有大而全、小而全、分工細(xì)的特點(diǎn)。車(chē)間生產(chǎn)管理仍是傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式，車(chē)間雖然有管理制度，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中卻存在很多不規(guī)范的地方。車(chē)間的管理仍是黑箱操作，無(wú)法滿(mǎn)足反應(yīng)敏捷的市場(chǎng)需求。車(chē)間的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、整體性差、應(yīng)用水平低。主要存在以下問(wèn)題：

    a．車(chē)間管理人員無(wú)法準(zhǔn)確掌握在制品的數(shù)量及存貯位置；

    b．車(chē)間管理處于黑箱操作，生產(chǎn)和管理狀態(tài)不明晰，上級(jí)機(jī)關(guān)難于監(jiān)管；

    c．生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平較低，作業(yè)量的整體平衡性差，對(duì)設(shè)計(jì)更改和工藝更改反應(yīng)遲緩，產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量缺乏有效監(jiān)控，品質(zhì)不良率高；

    d．車(chē)間的信息傳遞與反饋仍以人工為主，傳遞慢，反饋不及時(shí)，信息量損失大，而且易出差錯(cuò)；

    e．車(chē)間領(lǐng)導(dǎo)習(xí)慣于傳統(tǒng)的人工管理模式，對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用不熟悉、不鉆研，滿(mǎn)足于現(xiàn)狀。

    生產(chǎn)車(chē)間技術(shù)性強(qiáng)，精確度標(biāo)準(zhǔn)高，質(zhì)量監(jiān)控嚴(yán)，管理難度大，對(duì)提高整體產(chǎn)品的質(zhì)量、效率和降低成本，縮短制造周期起舉足輕重的作用。車(chē)間生產(chǎn)管理急需改變現(xiàn)狀，以適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的需要。

3 航天產(chǎn)品制造車(chē)間MES應(yīng)用模型

    3.1 功能模型

    制造執(zhí)行系統(tǒng)國(guó)際聯(lián)合會(huì)(MESA Intemational)歸納了十一個(gè)主要的MES功能模塊，包括：工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過(guò)程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析、數(shù)據(jù)采集。MES的實(shí)際應(yīng)用是包含其中一個(gè)或幾個(gè)功能模塊。

    本人對(duì)航天產(chǎn)品制造車(chē)間的管理現(xiàn)狀進(jìn)行了廣泛調(diào)研，系統(tǒng)研究了生產(chǎn)車(chē)間的管理需求。利用信息資源規(guī)劃工具，歸納、總結(jié)出了車(chē)間8個(gè)功能模塊和20個(gè)程序模塊。

    車(chē)間作業(yè)計(jì)劃模塊：主要包含編制和更改車(chē)間作業(yè)計(jì)劃，通過(guò)有限資源和作業(yè)能力排序優(yōu)化車(chē)間管理性能。

    車(chē)間作業(yè)過(guò)程模塊：主要包含作業(yè)過(guò)程管理、車(chē)間作業(yè)異常情況處理?；谟?jì)劃和實(shí)際指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程，協(xié)調(diào)作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，跟蹤工作狀態(tài)。

    車(chē)間工藝管理模塊：主要包含編制和更改工藝文件、作業(yè)技術(shù)問(wèn)題質(zhì)疑、資料歸檔借閱，編制工藝文件，管理生產(chǎn)中的圖紙、批次等信息，解決生產(chǎn)中遇到的技術(shù)問(wèn)題。

    車(chē)間質(zhì)量管理模塊：主要包含質(zhì)量管理信息等，記錄產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程信息，分析產(chǎn)品質(zhì)量，提供分析報(bào)告，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

    車(chē)間設(shè)備管理模塊：主要包含設(shè)備維護(hù)管理、設(shè)備臺(tái)帳管理、設(shè)備運(yùn)行管理等。管理和監(jiān)控車(chē)間設(shè)備，進(jìn)行必要的維護(hù)保養(yǎng)，提供設(shè)備管理信息。

    車(chē)間工具管理模塊：主要包含通用工具領(lǐng)用配備、工具臺(tái)帳管理等，管理車(chē)間工具的申請(qǐng)、入庫(kù)、發(fā)放等工作。

    車(chē)間庫(kù)存管理模塊：主要包含原材料領(lǐng)用發(fā)放、原材料管理等，管理車(chē)間原材料的庫(kù)存與發(fā)放工作。

    車(chē)間事務(wù)管理模塊：主要包含行政物品領(lǐng)用、考勤登記、職工臺(tái)帳等，管理車(chē)間人員考勤、行政物品領(lǐng)用等一般事務(wù)性工作。

    車(chē)間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 車(chē)間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

    以上8個(gè)功能模塊涵蓋了MES的工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、文檔控制、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、維護(hù)管理、產(chǎn)品追蹤與清單管理等7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊。

    3.2 數(shù)據(jù)模型

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型包括車(chē)間用戶(hù)視圖一覽表、用戶(hù)視圖組成、輸出數(shù)據(jù)流、輸入數(shù)據(jù)流、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流、車(chē)間一級(jí)數(shù)據(jù)流圖、車(chē)間二級(jí)數(shù)據(jù)流圖、主題數(shù)據(jù)庫(kù)、基本表一覽、基本表組成等信息資源規(guī)劃文檔。初步規(guī)劃為車(chē)間作業(yè)計(jì)劃、車(chē)間作業(yè)過(guò)程、車(chē)間質(zhì)量控制卡、車(chē)問(wèn)工藝文件、車(chē)間工藝裝備臺(tái)帳、車(chē)間通用工具臺(tái)帳、車(chē)間職工臺(tái)帳等13個(gè)主題數(shù)據(jù)庫(kù)和工作卡片、質(zhì)量控制卡片、通用工具臺(tái)帳等42個(gè)基本表。應(yīng)用時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖設(shè)置主題數(shù)據(jù)庫(kù)和基本表數(shù)量。圖2為一級(jí)數(shù)據(jù)流程圖示例。

  3.3 體系結(jié)構(gòu)模型

    制造車(chē)間體系結(jié)構(gòu)模型包括車(chē)間C-U矩陣、程序模塊與主題數(shù)據(jù)庫(kù)基本表的存取關(guān)系列表等信息資源規(guī)劃文檔。系統(tǒng)C-U矩陣能直觀地表明程序模塊與主題數(shù)據(jù)庫(kù)基本表之間的存取關(guān)系，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有直接的指導(dǎo)意義。C表示程序模塊創(chuàng)建主題數(shù)據(jù)庫(kù)，U表示程序模塊使用主題數(shù)據(jù)庫(kù)，A表示程序模塊創(chuàng)建并使用主題數(shù)據(jù)庫(kù)。

    生產(chǎn)車(chē)間系統(tǒng)C-U矩陣示例如圖3。

圖3 生產(chǎn)車(chē)間系統(tǒng)C-U矩陣

    3.4 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型

    MES車(chē)間網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型如圖4。

圖4 MES車(chē)間網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型

    a．按照車(chē)間MES功能模塊劃分，各業(yè)務(wù)組至少配置一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)電腦，工作人員通過(guò)錄入、輸出報(bào)表等操作，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成信息的采集、存儲(chǔ)、查詢(xún)等管理應(yīng)用。各業(yè)務(wù)組電腦可通過(guò)集線(xiàn)器進(jìn)行擴(kuò)展；

    b．按照人員崗位的不同設(shè)置工作權(quán)限，崗位人員只能對(duì)本崗位的數(shù)據(jù)具有輸入、修改等管理功能，其他崗位人員都只有瀏覽權(quán)而沒(méi)有修改權(quán)，這樣能夠確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性，即“一次一處輸入”數(shù)據(jù)；

    c．各工段配置聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)，用于接收工作任務(wù)，工長(zhǎng)通過(guò)錄入、輸出報(bào)表等操作，由計(jì)算機(jī)完成信息收集與存儲(chǔ)，自動(dòng)顯示工作節(jié)點(diǎn)信息和工作狀態(tài)，還可以通過(guò)外接顯示設(shè)備，作為現(xiàn)場(chǎng)電子看板使用。自動(dòng)化程度較高的數(shù)控設(shè)備也可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

    d．車(chē)間聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與公司局域網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)車(chē)間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的直接訪問(wèn)；

    e．車(chē)間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器用于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)信息的采集、存儲(chǔ)、查詢(xún)等信息管理應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

    在航天產(chǎn)品制造車(chē)間MES應(yīng)用模型的指導(dǎo)下，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要方便地開(kāi)發(fā)各模塊管理信息系統(tǒng)，避免了孤立開(kāi)發(fā)所導(dǎo)致的信息孤島現(xiàn)象。完全建成的車(chē)間MES將充分發(fā)揮人與計(jì)算機(jī)結(jié)合的整體優(yōu)勢(shì)，使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息收集、傳遞、處理和反饋?zhàn)龅綔?zhǔn)確、及時(shí)、高效，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的有序運(yùn)作和資源優(yōu)化，并最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理信息化，大大提高生產(chǎn)車(chē)間的現(xiàn)場(chǎng)管理水平。