何國智 范 勇

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618000)

重型裝備制造關(guān)系到國民經(jīng)濟的能源命脈和大型裝備自給自足，機加工序在重型裝備制造過程中是非常重要。這類產(chǎn)品具有單件小批量生產(chǎn)、設計/制造周期長、尺寸規(guī)格超大、重量大、加工精度要求高、制造難度大等特點，因此交付時間長、質(zhì)量不易保證。針對產(chǎn)品的制造特點，通過建立數(shù)字化機加車間，改進設計、制造、管理、設備等過程，提升了重型裝備零件制造水平。

1 重型裝備機加車間的特點

重型裝備機加車間屬于典型的單件小批量設計生產(chǎn)車間。具有獨立設計、設計變更較多、重復利用已有設計及工藝較少的特點；以非批量、非重復生產(chǎn)方式為主。重型裝備機加車間的生產(chǎn)不是大批量重復性生產(chǎn)，也不同于流程式的批量性生產(chǎn)，重型裝備機加車間具有典型離散制造業(yè)的特征，單件定制性生產(chǎn)尤為突出。

2 重型裝備機加車間生產(chǎn)管理難點

對于重型裝備機加車間這樣的離散制造車間，由于其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜、零件數(shù)量與種類眾多、用戶要求變化多等因素，其設計變更也相對較多，每一個產(chǎn)品相同零件也很少，導致生產(chǎn)管理的復雜多變性與非周期性。由于基礎數(shù)據(jù)復雜、數(shù)據(jù)量多、變化快，造成生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)量大，人工難以及時準確、全面地對數(shù)據(jù)進行處理，給計劃編制造成障礙。沒有有效的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)基礎及現(xiàn)行生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)與正在加工產(chǎn)品的實時完成情況的及時數(shù)據(jù)反饋基礎，計劃的準確性與科學性難以保證，生產(chǎn)能力的計劃平衡也成為難點。

另一方面，在安排生產(chǎn)時，生產(chǎn)什么，什么時候生產(chǎn)，先生產(chǎn)什么，后生產(chǎn)什么，生產(chǎn)計劃安排的好壞等對生產(chǎn)資源的利用及合同按期交貨率、生產(chǎn)能力的有效利用均有很大影響。

3 重型裝備機加車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)

針對重型裝備機加車間的單件小批量生產(chǎn)模式和特點，對重型裝備機加車間的計劃和調(diào)度模式采用信息化手段進行設計和優(yōu)化。以統(tǒng)一的二級計劃管理模式為手段，生產(chǎn)計劃注重關(guān)鍵件和組件在車間內(nèi)的負荷與能力平衡，提高了產(chǎn)品配套率；生產(chǎn)計劃管理中，通過計算機系統(tǒng)生產(chǎn)能力的動態(tài)校核功能，提高計劃的準確性。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向見圖1。系統(tǒng)功能模塊見圖2。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3.1 計劃與調(diào)度模塊

3.1.1 主生產(chǎn)計劃

主生產(chǎn)計劃作為重型裝備企業(yè)的核心指導計劃，用來協(xié)調(diào)各生產(chǎn)車間之間的計劃進度關(guān)系，在整個生產(chǎn)體系中處于中心樞紐的位置。上級ERP系統(tǒng)綜合各種信息，對主生產(chǎn)計劃進行平衡，然后導入車間管理系統(tǒng)，作為車間管理系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃和物料需求計劃的原始輸入信息。

3.1.2 月生產(chǎn)計劃

以主生產(chǎn)計劃為依據(jù)作零部件的完工時間計劃，分解MBOM至零件，結(jié)合各車間、工段的生產(chǎn)能力情況，編制各零件在車間、工段的作業(yè)計劃。作業(yè)計劃可順排、倒排(以倒排為主)，或以某一工序為完成期進行計劃編制。在進行作業(yè)計劃編制時，計劃人員對于生產(chǎn)能力不夠的工序或零件，發(fā)出外協(xié)請求至外協(xié)加工管理模塊。對具有裝配關(guān)系及先后時間要求的組件，通過調(diào)整相應零件的完成期，逐步實現(xiàn)精細化計劃與控制。

3.1.3 作業(yè)工單管理

作業(yè)計劃編制完成后，根據(jù)作業(yè)計劃對車間各加工單元進行實際加工工作，加工指令即為加工單。按一般管理模式，加工單分為長工單與單工序工單，長工單記錄零件已加工的工序，同零件一起流轉(zhuǎn)，單工序工單指令某一加工單元，完成某一工序的加工工作。作業(yè)工單管理即制作各個工單，發(fā)放生產(chǎn)單元進行生產(chǎn)。對有裝配的組件或部件，裝配前進行配套計算，檢驗該部件的零件完成狀況，以便對未成套的組件進行計劃，對需完成的組件進行作業(yè)計劃調(diào)整，確保組件裝配及時，輔助作業(yè)計劃管理與作業(yè)工單管理。

3.1.4 作業(yè)實績管理

按工單要求，加工單元完成工序加工后，進行相應的質(zhì)量檢驗，合格后，記錄完工時間、加工工時(定額與實動)、加工數(shù)量、質(zhì)量檢驗狀況、下道工序等信息。對質(zhì)量檢驗后需返修、報廢情況作相關(guān)處理，反饋給作業(yè)計劃管理，以便作出相應的作業(yè)計劃調(diào)整。

作業(yè)實績管理收集完成信息時，實現(xiàn)加工周期長的加工完成百分比的收集，同時記錄各個工序所處的狀態(tài)及狀態(tài)變化。所收集的加工數(shù)據(jù)歸結(jié)后轉(zhuǎn)財務系統(tǒng)進行相關(guān)成本計算。

3.1.5 生產(chǎn)庫存管理

生產(chǎn)庫存管理對加工所需的材料、零件完工出入庫、工輔具出入庫、中間工序外協(xié)加工或零件整體外協(xié)加工進行出入庫管理，以便控制原材料的領用、完工的入庫、裝配時的零件出庫、工件在其它車間流轉(zhuǎn)交接、外協(xié)加工轉(zhuǎn)出轉(zhuǎn)入交接等。庫存管理還實現(xiàn)庫存盤點、庫存統(tǒng)計管理等庫存管理功能。

3.1.6 作業(yè)統(tǒng)計管理與產(chǎn)品完工統(tǒng)計

根據(jù)作業(yè)實績管理采集的完工、交接信息，按零件統(tǒng)計完成情況、工時完成情況、設備工時完成情況等報表的管理。分廠只統(tǒng)計分廠內(nèi)部的完成情況，輸出各車間、工段的產(chǎn)品計劃完成情況表，制造部統(tǒng)計各分廠的完成情況，并與生產(chǎn)計劃要求作對比，輸出分廠產(chǎn)品計劃完成情況表。

3.1.7 運行邏輯

(1)從ERP、PDM等系統(tǒng)中接收生產(chǎn)任務信息和產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，結(jié)合車間設備、人員等資源信息，形成車間作業(yè)任務單；

(2)將車間作業(yè)任務單發(fā)送至“工藝執(zhí)行管理模塊”中，與該模塊中的工藝單、圖紙和數(shù)控程序關(guān)聯(lián)，由該模塊下發(fā)至各加工工位；

(3)根據(jù)從“工藝執(zhí)行管理模塊”和“作業(yè)質(zhì)量控制和追溯模塊”中獲取的加工任務完成信息、加工零件的進度、質(zhì)量檢驗信息，能形成生產(chǎn)進度報表、工時報表等統(tǒng)計信息；

(4)利用“大數(shù)據(jù)分析與決策支持模塊”形成車間分層業(yè)務模型、機加車間調(diào)度知識庫和算法庫，結(jié)合采集的車間運行實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)機加車間現(xiàn)場作業(yè)任務實時管理和動態(tài)調(diào)整優(yōu)化。

3.2 設備管理模塊

設備管理模塊是車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的主要功能模塊，主要分為設備管理、設備監(jiān)控、備品備件管理。

3.2.1 設備管理

實現(xiàn)設備檔案管理以及設備維保、維修，形成設備維保、設備維修知識庫。

(1)設備檔案管理：對設備從采購、入廠、使用、狀態(tài)、備品備件出入庫進行管理。

(2)設備維保管理：自定義維保日歷，可按維保日歷自動生成維保任務或人工指定維保任務，設備維保支持設備三維圖紙查看并生成設備維保清單。

(3)設備維修管理：設備維修按照閉環(huán)思想進行，對維修提出到維修完成整個過程進行管理。現(xiàn)場人員提出報修單，由維修人員接單并維修，維修過程如涉及備品備件的更換可集成備品備件庫進行備品備件的出庫管理，維修完成由專人對維修結(jié)果進行確認，如維修不合格則重新維修，最終形成設備維修的閉環(huán)處理。

(4)特種設備管理：根據(jù)設備檔案維護特種設備，創(chuàng)建特種設備定檢單并對定檢信息進行記錄。

3.2.2 設備監(jiān)控

通過系統(tǒng)與現(xiàn)場具備數(shù)字化接口設備的無縫集成，支持對現(xiàn)場生產(chǎn)、檢測設備狀態(tài)及參數(shù)實時采集及管理。與生產(chǎn)現(xiàn)場設備集成實時采集設備狀態(tài)信息及設備當前實時生產(chǎn)、檢測數(shù)據(jù)，并通過圖形化方式進行信息監(jiān)控；通過對設備數(shù)據(jù)采集，提供多種統(tǒng)計報告模板，準確了解生產(chǎn)、實驗設備情況。

(1)設備狀態(tài)監(jiān)控：與生產(chǎn)、檢測設備集成，實時獲取設備的狀態(tài)及參數(shù)信息，通過圖形化方式實時顯示設備的運行狀態(tài)。

3.2.3 備件管理

對備品備件庫存進行管理，記錄備品備件的種類、數(shù)量和所在倉庫(區(qū)域)。備品備件入庫時需要通過入庫單進行入庫，記錄入庫信息；出庫時通過出庫單進行出庫，記錄出庫信息。

3.2.4 統(tǒng)計查詢

負責提供設備檔案、用戶管理、各類報表查詢等功能。

3.2.5 運行邏輯

設備層是通過采集數(shù)控機床PLC和NC系統(tǒng)的信息以及傳感器信息，利用可視化工具，監(jiān)控單個設備各部件狀態(tài)，另外基于這些實時信息，采用多源數(shù)據(jù)融合方法，可以得出單個零件加工進度以及批量加工進度。

(1)結(jié)合專用計算、分析和統(tǒng)計方法，還可以直觀記錄反映當前或過去某段時間的生產(chǎn)狀況。

(2)車間層主要展示各種設備的運行狀況，分析設備的利用率，分析瓶頸工序等。

(3)采用電子看板，數(shù)據(jù)采集等手段，實現(xiàn)車間設備日常管理(包括點檢、定檢)的電子化。

（1）中約兩國在人口和經(jīng)濟總量方面存在明顯差異，使得兩國的貿(mào)易地位極度不對稱，2016年，中國對約旦貿(mào)易額占約旦貿(mào)易總額的比重達到11.85%，而中約兩國的貿(mào)易額度僅占中國貿(mào)易總額的0.086%?，F(xiàn)在中國已經(jīng)成為約旦第一大進口來源國與第二大貿(mào)易伙伴。中國與約旦雖然貿(mào)易總額不大，但是雙邊貿(mào)易增速快，年均增長率達到11.4%，中國呈現(xiàn)貿(mào)易順差過大，而且差額還在擴大。

(4)基于定期維修制度和“機加車間大數(shù)據(jù)分析與決策支持系統(tǒng)”分析得出的各部件運行健康和維修策略，結(jié)合實時運行信息，給出健康狀況與預維修維護措施，自動提醒設備管理人員。

3.3 質(zhì)量管理模塊

建立數(shù)字化、網(wǎng)絡化的質(zhì)量管理平臺，并與前端技術(shù)、采購、生產(chǎn)等相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)集成，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量檔案形成的全過程動態(tài)、智能管理，有助于質(zhì)量管理人員實時掌握零件在機加車間內(nèi)各工序流轉(zhuǎn)加工的質(zhì)量狀況。

3.3.1 產(chǎn)品檢驗

支持生產(chǎn)過程檢測和產(chǎn)品完工終檢兩種業(yè)務。通過制定檢驗規(guī)則進行產(chǎn)品過程檢驗和產(chǎn)品完工終檢，包括首件自檢、首件專檢、工序自檢、工序?qū)z、巡檢、完工終檢等不同類型檢驗，通過系統(tǒng)單據(jù)完整記錄檢驗過程和結(jié)果；對檢測不合格產(chǎn)品，進行不合格品處理，形成返工返修檔案；根據(jù)檢測數(shù)據(jù)形成產(chǎn)品質(zhì)量檔案，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供知識儲備。

3.3.2 質(zhì)量要求制定

建立質(zhì)量規(guī)范信息，形成質(zhì)量控制規(guī)范，包括零部件、成品的檢測項目、質(zhì)量要求標準、檢測方法等。通過與現(xiàn)場作業(yè)、目視化管理子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)檢驗任務的下達和通知，并可監(jiān)視質(zhì)檢任務的執(zhí)行情況。

3.3.3 質(zhì)量檢測執(zhí)行

支持產(chǎn)品的過程檢驗和完工終檢的檢測數(shù)據(jù)錄入和查看，同時支持與自動化測試設備集成，獲取自動測試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯。

3.3.4 不合格品管理

實現(xiàn)不合格品處理相關(guān)業(yè)務，觸發(fā)相關(guān)返工、返修、報廢等流程，完成不合格品的閉環(huán)管理。

3.3.5 質(zhì)量檔案追溯和產(chǎn)品質(zhì)量追溯

將關(guān)鍵工位自動采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)或人工錄入的質(zhì)量數(shù)據(jù)準確歸集到產(chǎn)品，建立可追溯的產(chǎn)品質(zhì)量檔案，實現(xiàn)質(zhì)量追溯。支持以不同維度追溯產(chǎn)品過程質(zhì)量及終檢質(zhì)量數(shù)據(jù)。

3.4 工藝執(zhí)行管理模塊

針對重型裝備典型產(chǎn)品大型、重型關(guān)鍵零部件生產(chǎn)特點，一般在訂單下達后即使相同的產(chǎn)品可能由于用途不同工藝路線也不同，每一道工序需要實現(xiàn)的工藝要求也不同，對應相同工序的不同零件要求達到的具體要求也不同，因此必須對車間現(xiàn)場工藝執(zhí)行結(jié)果采用信息化系統(tǒng)進行全面管理。

該模塊包括工藝基礎數(shù)據(jù)管理模塊、制造執(zhí)行工藝信息采集模塊、異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成模塊。

3.4.1 工藝管理模塊

該模塊主要從PDM系統(tǒng)中，獲取產(chǎn)品BOM信息、工藝路線、工藝版本以及生產(chǎn)控制等數(shù)據(jù)，在該模塊中，可以根據(jù)訂單進行產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理。

3.4.2 工藝信息采集

通過MDC軟件和數(shù)據(jù)采集卡等軟硬件手段實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品加工工藝數(shù)據(jù)和設備運行數(shù)據(jù)進行實時動態(tài)采集。

3.4.3 系統(tǒng)集成

工藝執(zhí)行管理模塊需要和企業(yè)其他系統(tǒng)進行信息集成，運用ERP系統(tǒng)通過物料資源信息、組織結(jié)構(gòu)信息、人力資源信息進行集成；PLM系統(tǒng)主要通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、零部件信息進行集成。

3.5 成本管理模塊

成本管理作為系統(tǒng)中的核心模塊，主要用于車間生產(chǎn)成本的實時控制。成本管理支持多種模式的成本計算與分析，包括標準成本、計劃成本和實際成本的計算與分析比較。其中，標準成本是基于BOM和工藝路線數(shù)據(jù)計算得到的產(chǎn)品成本，而計劃成本則是根據(jù)生產(chǎn)任務(尚未正式開工)的計劃領料和計劃用工得出的成本；實際成本則是根據(jù)生產(chǎn)實際發(fā)生的料、工、費核算得出。成本管理與總帳、庫存、采購等系統(tǒng)能夠緊密集成和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，成本核算數(shù)據(jù)將來自上述各個系統(tǒng)，成本核算的結(jié)果最終能夠反映到總帳模塊當中。

成本管理模塊通過與其他模塊的集成接口獲取物料主數(shù)據(jù)、BOM、工藝主數(shù)據(jù)、工作中心等基礎數(shù)據(jù)，并設置成本項目、工時費率等基礎數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上基礎數(shù)據(jù)，可進行標準成本計算，經(jīng)過標準成本發(fā)布，形成產(chǎn)品標準成本臺賬。在每個成本賬期期末，通過與其他模塊的集成接口，獲取報工數(shù)據(jù)、工時數(shù)據(jù)、領料數(shù)據(jù)等，并通過與財務系統(tǒng)的集成接口，獲取車間費用數(shù)據(jù)，進行工單實際成本計算，并經(jīng)過確認后形成當期工單實際成本臺賬。

通過與其他系統(tǒng)的集成接口獲取庫存數(shù)據(jù)，進行產(chǎn)品實際成本計算，經(jīng)過成本差異結(jié)轉(zhuǎn)形成產(chǎn)品實際成本臺賬，同時可通過成本還原，形成還原后的產(chǎn)品實際成本臺賬。

4 結(jié)語

本文探討了重型裝備制造企業(yè)機加車間的生產(chǎn)和工藝特點，提出了一個適合該種類型機加車間的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的架構(gòu)，介紹了該系統(tǒng)的主要功能模塊以及主要的業(yè)務運作邏輯。使用該信息化系統(tǒng)后有效地對其生產(chǎn)過程進行管理，提高了設備綜合利用率，有效降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。