空間光學遙感器生產(chǎn)管理思考范文

本站小編為你精心準備了空間光學遙感器生產(chǎn)管理思考參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：

結合空間光學遙感器實際生產(chǎn)業(yè)務情況，分析了整個加工生產(chǎn)車間管理的現(xiàn)狀以及存在的問題，梳理了光學遙感器制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem，MES）的生產(chǎn)需求，提出了面向空間光學遙感器生產(chǎn)的MES體系結構，關鍵技術包括基于統(tǒng)一產(chǎn)品基礎結構的制造類物料清單（BillofMaterial，BOM）管理、面向多專業(yè)特點的制造過程協(xié)同管理和面向閉環(huán)的生產(chǎn)過程實時監(jiān)控，并介紹了目前的應用實施效果。

關鍵詞：

空間光學遙感器；生產(chǎn)管理；制造執(zhí)行系統(tǒng)；集成應用

1引言

隨著航天產(chǎn)品設計復雜程度的增大，使用交付時間的縮短等情況逐漸增多，對航天企業(yè)制造能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的排產(chǎn)、資源調(diào)配等粗放式管理不僅降低了生產(chǎn)效率，也無法實現(xiàn)精益制造的管理要求。空間光學遙感器的生產(chǎn)過程存在多型號并行研發(fā)和交產(chǎn)的現(xiàn)象，導致設計方案頻繁變化，令后續(xù)加工工藝、物料、設備資源等需求也必須快速反應，隨之變化。同時，在某型號部分生產(chǎn)任務急迫的情況下，就會存在加塞生產(chǎn)的現(xiàn)象，打亂了原生產(chǎn)計劃。離散型制造模式在嚴格的型號質(zhì)量要求前提下，提高生產(chǎn)效率，保證時間節(jié)點，需引進以實現(xiàn)設計、制造、管理一體化的集成制造為目標的[1]，滿足行業(yè)需求的MES。MES體現(xiàn)一種生產(chǎn)模式，把產(chǎn)品制造系統(tǒng)的計劃、進度、追蹤、物料、質(zhì)量、設備等一體化管理[2]。航天企業(yè)實施應用MES，可以對整個加工生產(chǎn)進行監(jiān)控，管理資源可以更靈活地制定生產(chǎn)計劃，提高生產(chǎn)效率；跟檢零件工序級，生成完整的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)包；記錄每個加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)執(zhí)行人、操作時間、操作內(nèi)容，可以有效地進行生產(chǎn)過程中的追溯管理。這里針對航天空間光學遙感器的生產(chǎn)特點，介紹其MES的應用情況。

2面向空間光學遙感器生產(chǎn)的MES體系結構

2.1現(xiàn)狀分析航天產(chǎn)品的研發(fā)是一個龐大的系統(tǒng)工程，各型號有嚴格的時間節(jié)點控制要求和產(chǎn)品保證要求，各個分系統(tǒng)與整星之間的信息交互頻繁，由于技術狀態(tài)變化引起的設計與制造協(xié)同過程復雜，涉及的專業(yè)也多種多樣。空間光學遙感器的生產(chǎn)過程可按專業(yè)劃分多個制造單元，如機加、電裝、部裝、總裝、復材、光加等，通過詳細調(diào)研，歸納總結各專業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的問題，主要包括：a.生產(chǎn)過程中計劃執(zhí)行狀態(tài)管理存在困難：由于專業(yè)流程復雜，每個生產(chǎn)加工任務的時間都是確定的，但專業(yè)內(nèi)部和跨專業(yè)的生產(chǎn)過程具有不透明性，需要計劃員耗費大量的精力去關注、協(xié)調(diào)實際生產(chǎn)內(nèi)外存在的問題；在生產(chǎn)過程中，如不能實時關注計劃的執(zhí)行情況，就很難掌握各種設備資源的動態(tài)使用情況；管理人員如不能及時掌握各個專業(yè)生產(chǎn)加工任務的進展、執(zhí)行情況，就不能為后續(xù)生產(chǎn)加工計劃提供合理有效的加工周期。b.產(chǎn)前準備效率需提高：在型號加工生產(chǎn)前，調(diào)度、計劃員等相應人員，需要根據(jù)各個型號的生產(chǎn)加工任務或任務變更動態(tài)協(xié)調(diào)相應資源，依據(jù)協(xié)調(diào)后的資源進行排產(chǎn)，造成計劃編制量大，難度也同時加大；生產(chǎn)要素輸入和生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在脫節(jié)問題，圖紙、料單、技術要求等不能快速下發(fā)到生產(chǎn)部門組織生產(chǎn)加工；設備實際操作工時的不確定性造成生產(chǎn)加工任務的有效工時不準確。c.質(zhì)量數(shù)據(jù)包需更有效、實時地隨生產(chǎn)過程流轉(zhuǎn)：在型號加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采用跟檢及終檢的方式，每一級檢驗都需要填寫相應的檢驗信息，有時生產(chǎn)和檢驗人員在產(chǎn)品交檢后獲取檢驗數(shù)據(jù)不及時。

2.2體系結構航天企業(yè)在實施離散型MES時，由于產(chǎn)品涉及的專業(yè)與復雜程度的不同，研究重點也不同，有研究工時管理、設備監(jiān)控、作業(yè)調(diào)度等方面的[3，4]?？臻g光學遙感器這樣復雜的航天產(chǎn)品，不僅要考慮其光、機、電、熱、復材等多專業(yè)及多角色管理的特點，還要結合航天產(chǎn)品的技術狀態(tài)控制要求，從企業(yè)實際出發(fā)，整合現(xiàn)有信息資源，采用先進信息技術，以較低的成本，高效構建向上能承接項目計劃、向下能連接專業(yè)級生產(chǎn)單元生產(chǎn)計劃的MES。根據(jù)以上定位構建如圖1所示的MES體系結構，分為三個層次。a.表示層：面向航天企業(yè)科研生產(chǎn)管理多技術角色的特點，為如型號調(diào)度、生產(chǎn)調(diào)度、外協(xié)調(diào)度、生產(chǎn)計劃員、核算員等多種類型的用戶提供不同的用戶界面；b.功能層：圍繞空間光學遙感器的多專業(yè)生產(chǎn)流程，包含系統(tǒng)配置管理、資源管理、產(chǎn)前準備、工序計劃、工序執(zhí)行、產(chǎn)品檢驗和查詢監(jiān)控七個模塊。系統(tǒng)配置管理和資源管理模塊體現(xiàn)了MES的可配置性，尤其是多專業(yè)流程定制功能，為多專業(yè)生產(chǎn)協(xié)同管理提供了可能，也能為單件、小批量特點的航天產(chǎn)品提供不同的解決方案。在此基礎上，基于統(tǒng)一的產(chǎn)品結構樹構建制造BOM，所有生產(chǎn)加工任務都掛接在產(chǎn)品樹上，并按照產(chǎn)品分類，建立按專業(yè)生產(chǎn)的管理模式。在各個專業(yè)流程中涵蓋所有生產(chǎn)相關業(yè)務點，通過流程化管理模式清晰、實時地展現(xiàn)任務執(zhí)行進展情況，體現(xiàn)每個業(yè)務點執(zhí)行的具體操作。在工序計劃分解和執(zhí)行階段，生產(chǎn)調(diào)度按照工序信息進行排產(chǎn)，并自動流轉(zhuǎn)執(zhí)行。在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中，質(zhì)量部門將實時記錄質(zhì)量數(shù)據(jù)到系統(tǒng)中，最終形成質(zhì)量數(shù)據(jù)包，并實現(xiàn)對整個產(chǎn)品質(zhì)量體系的閉環(huán)管理。c.數(shù)據(jù)服務層：是系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)基礎。一方面提供通過數(shù)據(jù)采集與對象感知等技術獲取的現(xiàn)場加工檢測設備、物流設備、制造資源等實時生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)；另一方面，提供集成數(shù)據(jù)，包含通過集成接口獲得的外部業(yè)務數(shù)據(jù)，集成關系如圖2所示。MES可提供與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、計劃管理系統(tǒng)、工藝管理系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)的可擴展接口實現(xiàn)其功能。

3MES在生產(chǎn)管理中的關鍵應用

3.1基于統(tǒng)一產(chǎn)品基礎結構的制造BOM管理MES中的加工任務涉及不同產(chǎn)品，為滿足設計與制造的協(xié)同要求，MES通過和產(chǎn)品結構基礎數(shù)據(jù)庫集成，完整獲取產(chǎn)品結構基礎信息，這些信息主要包括名稱、屬性、層級關系等。生產(chǎn)管理部門依據(jù)此信息以及實際加工、裝配、質(zhì)量等要求，考慮工藝實際情況，在產(chǎn)品基礎結構基礎上增加或刪除節(jié)點，將其屬性繼承到每個任務相應的屬性中，并擴展相關屬性，建立制造BOM，用于管理不同的加工任務，如圖3所示。設計和制造部門通過產(chǎn)品基礎數(shù)據(jù)庫提供的統(tǒng)一的產(chǎn)品結構基礎信息開展工作，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、項目計劃管理系統(tǒng)、MES以此為依據(jù)管理系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設計與制造的一體化管理。設計和制造部門通過產(chǎn)品基礎數(shù)據(jù)庫提供的統(tǒng)一產(chǎn)品結構基礎信息開展工作，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、項目計劃管理系統(tǒng)、MES以此為依據(jù)管理系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設計與制造的一體化管理，如圖4所示。

3.2面向多專業(yè)特點的制造過程協(xié)同管理基于MES與科研綜合管理相關系統(tǒng)的集成可以實現(xiàn)多專業(yè)制造過程協(xié)同生產(chǎn)管理模式，如圖5所示。在產(chǎn)前準備階段完成光、機、電、熱、復材等多專業(yè)項目計劃、設計、工藝、原材料、定額工時等相關數(shù)據(jù)的準備，在工序計劃管理階段，由生產(chǎn)調(diào)度根據(jù)不同專業(yè)在各生產(chǎn)單元安排生產(chǎn)，在工序執(zhí)行階段，由班組領取并執(zhí)行任務，同時進行產(chǎn)品檢驗。a.基于MES與項目計劃管理系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)空間光學遙感多專業(yè)制造流程的統(tǒng)一計劃管理。型號調(diào)度在項目計劃管理系統(tǒng)中啟動與生產(chǎn)相關的項目計劃，并下達到MES，由MES將任務細化，再匯總至生產(chǎn)部門的周計劃中進行生產(chǎn)能力平衡，生產(chǎn)部門計劃員調(diào)整后形成周計劃。通過系統(tǒng)間的集成，型號調(diào)度可以在項目計劃管理系統(tǒng)實時查看計劃執(zhí)行情況，進行實時監(jiān)控管理。執(zhí)行過程中每一階段完成的狀態(tài)自動同步到項目計劃管理系統(tǒng)中，打通了計劃數(shù)據(jù)流和執(zhí)行數(shù)據(jù)流，如圖6所示，避免了生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)“黑盒子”，能夠為科研生產(chǎn)管理部門和生產(chǎn)部門及時、有效的提供數(shù)據(jù)信息。MES接收型號主生產(chǎn)計劃后，按照各專業(yè)流程啟動各生產(chǎn)單元的任務，進行工序計劃管理。為了滿足生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求，生產(chǎn)部門的計劃員結合生產(chǎn)制造過程中的人員、設備、場地等資源情況，按主計劃分解車間計劃，生成可執(zhí)行的工序級任務。在MES中可以清晰地看到主計劃、工序級計劃的流轉(zhuǎn)情況。其中，針對生產(chǎn)計劃的分解是動態(tài)的、滾動式的排產(chǎn)過程，從而能夠更合理地安排生產(chǎn)加工任務，提高排產(chǎn)的合理性、準確性。計劃員排產(chǎn)后，MES會將加工任務推送給生產(chǎn)調(diào)度，進行工序執(zhí)行管理，由生產(chǎn)調(diào)度將加工任務分派給加工班組長，班組長根據(jù)實際情況安排具體操作人員加工生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況，操作員在領任務、交任務的過程實現(xiàn)刷卡管理，通過讀取員工卡信息，可以在系統(tǒng)上記錄每道工序具體誰操作、工序開始時間、工序結束時間等信息。同時，操作者在生產(chǎn)過程中，可以實時通過MES查看生產(chǎn)加工信息、技術要求、圖紙等信息。b.基于MES與物資系統(tǒng)、工藝管理系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)產(chǎn)前準備管理。在型號加工生產(chǎn)前，需要完成相應的產(chǎn)前準備，才能保證生產(chǎn)工作的順利開展。產(chǎn)前準備主要包含圖紙的歸檔和分發(fā)、物料的齊套、工裝的準備、工藝文件的編制等。在MES生產(chǎn)流程中，依據(jù)專業(yè)配置流程，并為流程中各角色設置相應的操作點，相關人員可以在任務發(fā)起后在工位上刷卡領取任務，提前進行產(chǎn)前準備，執(zhí)行完成后刷卡提交工作。生產(chǎn)管理人員可以實時查看任務流轉(zhuǎn)情況。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的受控電子文件隨流程流轉(zhuǎn)至生產(chǎn)部門，便于隨時查看。工藝人員根據(jù)設計數(shù)據(jù)在工藝管理系統(tǒng)中進行工藝編制和審簽。工藝文件是生產(chǎn)執(zhí)行過程中的基礎數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)若不能被企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)共享，將會使工藝設計過程與計劃、生產(chǎn)等脫節(jié)，無法為企業(yè)內(nèi)部其他系統(tǒng)提供有效的工藝信息。通過工藝管理系統(tǒng)和MES的集成，MES能夠自動獲取相應加工任務的工藝路線與詳細工序內(nèi)容，同時還能獲取質(zhì)量信息。針對MES中按專業(yè)管理生產(chǎn)流程的模式，工藝管理系統(tǒng)也按照專業(yè)給MES傳遞工藝信息，使MES能夠有序組織生產(chǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量可追溯，從而使系統(tǒng)能夠動態(tài)、準確地跟蹤整個加工生產(chǎn)過程。物資人員依據(jù)流轉(zhuǎn)的料單信息同時在物資系統(tǒng)中進行物料配套。物資系統(tǒng)存儲了生產(chǎn)加工過程中需要的各種原材料、主要包括標準件、金屬件、非金屬件、元器件等信息，MES在各專業(yè)流程執(zhí)行過程中有專門的備料、領料環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)與物資系統(tǒng)集成，進行同時備料，并自動獲得各原材料的相關信息，并生成領料單。在電裝流程中，需要生成裝機清單，其元器件信息通過條碼掃描方式獲取，實時從物資系統(tǒng)中自動獲取到元器件的批次、規(guī)格等信息。c.基于MES與工藝管理系統(tǒng)的集成，啟動檢驗管理流程，在MES中進行產(chǎn)品檢驗管理。每道工序加工完成，操作者提交任務，根據(jù)不同的業(yè)務進行班 組分工，由班組長分派任務，檢驗班組長根據(jù)實際情況安排檢驗員檢驗，檢驗員可以在領任務、交任務時刷卡，系統(tǒng)自動將檢驗員信息和時間記錄到質(zhì)量跟蹤卡，為日后信息追溯留依據(jù)。對合格工序，自動生成帶檢驗章的質(zhì)量跟蹤卡，所有檢驗數(shù)據(jù)形成質(zhì)量數(shù)據(jù)包記錄到MES中，為質(zhì)量管理系統(tǒng)分析、追溯提供準確的數(shù)據(jù)。當檢驗員發(fā)現(xiàn)檢驗不合格時，可以在系統(tǒng)中發(fā)起不合格品流程，從而使整個產(chǎn)品的加工形成有效的閉環(huán)。

3.3面向閉環(huán)的生產(chǎn)執(zhí)行過程監(jiān)控面向閉環(huán)的生產(chǎn)執(zhí)行過程主要以產(chǎn)前準備、計劃執(zhí)行為核心，整個加工過程圍繞這兩方面展開，所有加工流程中涉及到的角色可以通過流程跟蹤生產(chǎn)進展狀態(tài)，并按照計劃執(zhí)行相關的工作，流程執(zhí)行過程中能夠?qū)崟r監(jiān)控派工情況、執(zhí)行反饋等信息，對各專業(yè)生產(chǎn)單元的加工流程實現(xiàn)閉環(huán)管理。后續(xù)，在各專業(yè)制造單元基于物聯(lián)網(wǎng)技術建設物聯(lián)制造環(huán)境，通過傳感器技術實時反饋現(xiàn)場數(shù)據(jù)，除條碼外，安裝RFID等感知設備，建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，再基于數(shù)據(jù)處理技術，為MES各應用功能模塊提供所需監(jiān)控數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)分析技術，提前預警現(xiàn)場問題，管理人員可實時調(diào)整現(xiàn)場資源，優(yōu)化生產(chǎn)流程，使生產(chǎn)過程閉環(huán)可控。

4應用情況

空間光學遙感器生產(chǎn)管理過程中應用MES，它向上承接項目計劃管理系統(tǒng)，向下集成各生產(chǎn)單元，可作為數(shù)字化制造平臺的核心管理系統(tǒng)，主要實現(xiàn)基于統(tǒng)一產(chǎn)品結構的加工任務管理、加工車間分解計劃及工序執(zhí)行管理、制造資源管理、加工任務派發(fā)管理、生產(chǎn)加工任務過程監(jiān)控等功能，目前二期建設完成，型號全面上線應用情況如下：a.基于統(tǒng)一的產(chǎn)品結構的任務管理，使任務管理更加清晰，生產(chǎn)部門能夠獲得準確的產(chǎn)品信息，避免設計人員和生產(chǎn)部門使用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)不一致。b.在生產(chǎn)執(zhí)行過程中，通過承接型號主生產(chǎn)計劃，細化可執(zhí)行的生產(chǎn)計劃，使計劃具有層級，操作性更強；通過計劃的執(zhí)行，實現(xiàn)實時監(jiān)控、實時反饋，使計劃執(zhí)行透明化。c.在生產(chǎn)執(zhí)行過程中，通過計劃的執(zhí)行，使制造資源的使用情況一目了然，避免了制造資源的浪費和沖突。d.加工任務派發(fā)通過刷卡管理，更方便地記錄了每道工序的操作人員和開始、完成時間，提高了加工效率，可以更準確地記錄每個操作人員具體的實作工時信息。e.通過MES的可擴展性，可以與相關系統(tǒng)集成，更方便、準確地獲得生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要的數(shù)據(jù)，同時，能夠為其他系統(tǒng)提供生產(chǎn)過程中記錄的有效數(shù)據(jù)。

5結束語

作為航天離散制造型企業(yè)，MES發(fā)揮了計劃與生產(chǎn)單元之間的承上啟下作用，是企業(yè)整個數(shù)字化鏈路非常重要的紐帶?？臻g光學遙感器包含多專業(yè)生產(chǎn)流程，通過MES的應用實施，打通了從生產(chǎn)計劃到產(chǎn)品加工整個價值鏈、全生命周期的管理和監(jiān)控。通過MES和產(chǎn)品結構基礎數(shù)據(jù)庫、工藝管理系統(tǒng)、項目計劃管理系統(tǒng)、物資系統(tǒng)等的集成，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程數(shù)字化和規(guī)范化管理，提升各個系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，從而促進了整個生產(chǎn)過程的效率和質(zhì)量。后續(xù)，還將應用MES打通生產(chǎn)單元內(nèi)部的信息鏈路，深入到智能設備層，應用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進的智能制造技術，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精益生產(chǎn)模式。

參考文獻

1柴天佑，鄭秉霖，胡毅，等.制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].控制工程，2005，12(6)：505～510

2王麗虹，成平，楊冬.建立軍品電子裝聯(lián)MES系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2013，35(7)：22～25

3莫建亮.航天生產(chǎn)計劃管理及車間作業(yè)調(diào)度問題的研究[D].西北工業(yè)大學碩士學位論文.2006

4陳少平，陳卓寧，徐同明，等.基于MES的航天軍工離散機加車間工時管理研究[J].制造業(yè)自動化，2014，36(4)：47～51

作者：車穎 郭鋒 單位：北京空間機電研究所