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機床行業(yè)是我國的基礎(chǔ)性行業(yè)，經(jīng)過近10年的高速發(fā)展，已取得巨大成就，但我國機床行業(yè)信息化程度不高，主要停留在財務(wù)管理、庫存管理、計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工藝過程設(shè)計(CAPP)等數(shù)字化設(shè)計軟件應(yīng)用上，涉及生產(chǎn)計劃管理、成本管理、車間作業(yè)反饋、過程質(zhì)量控制、物料追蹤、統(tǒng)計分析等作業(yè)的程度不高。
隨著行業(yè)結(jié)構(gòu)由大變強，由硬實力提升向軟實力轉(zhuǎn)變，在工廠設(shè)計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)化配置等軟實力轉(zhuǎn)變，工廠信息化設(shè)計也由注重個別系統(tǒng)的信息提升向全面的系統(tǒng)優(yōu)化轉(zhuǎn)變。
機床制造模式分析及信息化需求
我國機床制造企業(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，營銷中心接受訂單后，通過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)狀制訂自制件計劃、外協(xié)件計劃和采購件計劃，生產(chǎn)車間綜合生產(chǎn)現(xiàn)狀結(jié)合生產(chǎn)任務(wù)進行排產(chǎn)。
車間生產(chǎn)流程比較復雜，在生產(chǎn)計劃執(zhí)行過程中，由于訂單需求的調(diào)整、原材料短缺、緊急任務(wù)的插入、上級半成品交付的延遲、工件返工或報廢、生產(chǎn)設(shè)備故障、計劃執(zhí)行不力等眾多不確定因素均會打亂原有計劃，若這些信息不能及時反饋給上一層的任務(wù)和管理，適時統(tǒng)一調(diào)整原生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、成本計劃、質(zhì)量計劃、設(shè)備需求計劃等，將導致工作效率底下、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有效傳遞至生產(chǎn)現(xiàn)場，生產(chǎn)現(xiàn)場工序進度、設(shè)備狀態(tài)、物料狀態(tài)、質(zhì)檢信息等及時有效的傳遞給上層管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)車間設(shè)備的集成化運行并為工人提供信息采集、處理的應(yīng)用平臺，推進信息化向車間層的深入發(fā)展。
機床企業(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，是一個面向車間生產(chǎn)管理的實時信息系統(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)活動的全過程，實時、動態(tài)的反應(yīng)車間現(xiàn)場狀況。
根據(jù)機床企業(yè)特點，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、外購外協(xié)件的情況和使用狀態(tài)，提供全廠資源實時狀態(tài)信息。
2、詳細生產(chǎn)排產(chǎn)
根據(jù)主生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)優(yōu)先權(quán)和多目標優(yōu)化等方法，合理安排生產(chǎn)操作順序。當車間發(fā)生意外事件時(如優(yōu)先權(quán)改變、機器故障停機等)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，負責命令將材料、設(shè)備、工具等運送至指定工作地點，指定特定人員完成指定作業(yè)，同時將生產(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，報廢率，并做到及時反饋。
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、標準工藝規(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)計分析
以現(xiàn)場數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、消耗等信息進行統(tǒng)計分析、不斷完善質(zhì)量控制標準、優(yōu)化生產(chǎn)組織、降低原輔材料消耗。
某機床廠現(xiàn)狀、工藝分析及MES系統(tǒng)信息點布置
本機床工廠為新建性質(zhì)，建成達產(chǎn)后年產(chǎn)復合加工中心30臺、Φ200以上數(shù)控落地銑鏜床28臺、數(shù)控龍門鏜銑床88臺、數(shù)控鏜銑加工中心330臺，重型數(shù)控車床140臺，齒輪加工設(shè)備51臺，專用機床30臺。產(chǎn)品全部為數(shù)控高端機床產(chǎn)品。產(chǎn)品零部件業(yè)主方已采用了成組技術(shù)、標準化、模塊化、系列化設(shè)計。
根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀及對產(chǎn)品零部件進行分析，本次設(shè)計建立“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，堅持綠色環(huán)保、清潔生產(chǎn)原則，采用先進設(shè)備、信息化管理平臺，實現(xiàn)國內(nèi)一流機床企業(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。廠區(qū)內(nèi)設(shè)置聯(lián)合廠房，將加工車間、涂裝車間、裝配車間及外購外協(xié)件庫等設(shè)置在聯(lián)合廠房內(nèi)，使工藝流程短捷、節(jié)約用地，節(jié)省材料、同時利于自動化控制。
加工車間主要負責綱領(lǐng)產(chǎn)品床身、立柱、橫梁、工作臺、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、車銑復合加工中心、落地銑鏜床等數(shù)控高端設(shè)備共40臺，三坐標測量機、圓度儀等檢測設(shè)備4臺。針對多品種小批量生產(chǎn)性質(zhì)，設(shè)備采用機群式兼顧工藝流程的布置方式。根據(jù)對產(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MES系統(tǒng)信息點;其它各工段各設(shè)置1個MES系統(tǒng)信息點。
涂裝車間根據(jù)機床產(chǎn)品尺寸大、噸位重、不宜頻繁拖動等特點，采用半龍門移動送風水旋噴漆室3臺，完成刮膩子、打磨、噴漆、流平、烘干等工作。本噴漆室采用電氣控制系統(tǒng)，可以實時監(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MES系統(tǒng)信息點。
裝配車間負責綱領(lǐng)產(chǎn)品部裝、成裝及試車。鑒于產(chǎn)品特點，采用工作臺位固定、人員流動的裝配方式。為增加車間的柔性，應(yīng)對產(chǎn)品變化的風險，本車間MES系統(tǒng)點根據(jù)工段設(shè)置同時每2個MES系統(tǒng)點之間距離不超過50m。
外購外協(xié)件庫采用平庫與自動化立體倉庫相結(jié)合的形式。本庫房設(shè)置1個MES系統(tǒng)信息點。
應(yīng)用MES系統(tǒng)的某機床廠信息化設(shè)計技術(shù)構(gòu)架
工廠設(shè)計中智能與信息化設(shè)計的目的是為其搭建一個有良好擴展性、安全、高效的計算機集成平臺，使信息化各應(yīng)用系統(tǒng)在此平臺上高效地運行;同時，運用先進信息技術(shù)減少運行費用、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。
機床企業(yè)的信息管理系統(tǒng)不是僅僅實施一套ERP系統(tǒng)。一個完整的機床企業(yè)信息化體系，應(yīng)該由橫向、縱向兩個方面組成。橫向要覆蓋供、產(chǎn)、銷，以及財務(wù)、人事、設(shè)備維護、項目管理等各個環(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。一個真正的企業(yè)信息化系統(tǒng)，必須是一個全面、完整的信息化管理系統(tǒng)。
