田 俊，章 磊，劉麗花

（南京電子技術(shù)研究所，南京 210039）

0 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球一體化的推進(jìn),瞬息萬(wàn)變的經(jīng)營(yíng)環(huán)境給裝備制造企業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。能否在企業(yè)內(nèi)部形成高效能、柔性化的生產(chǎn)制造體系,并通過(guò)整個(gè)內(nèi)外資源,與供應(yīng)鏈上下游企業(yè),形成利益相關(guān)、連接緊密的產(chǎn)業(yè)鏈,已成為衡量企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外先進(jìn)裝備供應(yīng)商,圍繞企業(yè)制造運(yùn)營(yíng)能力的提升,開(kāi)展了制造管理變革和流程再造,并在早年制造執(zhí)行管理的基礎(chǔ)上,提出了企業(yè)級(jí)的制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM,Manufacturing Operation Management）概念[1],并結(jié)合產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM、企業(yè)資源計(jì)劃管理ERP,以及各類(lèi)自動(dòng)化裝備與控制系統(tǒng),打造智能工廠[2]。這些先進(jìn)裝備制造企業(yè),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù),結(jié)合數(shù)控加工、自動(dòng)物流、自動(dòng)測(cè)試、機(jī)器人等裝備,對(duì)單/多工廠、制造單元、倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)執(zhí)行等進(jìn)行智能化改造升級(jí),通過(guò)設(shè)計(jì)并實(shí)施制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)[3～7],預(yù)測(cè)并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行與生產(chǎn)計(jì)劃的偏差,通過(guò)智能優(yōu)化算法及仿真持續(xù)改進(jìn)制造性能,進(jìn)而整合供應(yīng)鏈資源,以減少庫(kù)存、優(yōu)化供應(yīng)鏈、提升制造效率。

本文將結(jié)合某軍工電子裝備企業(yè)自身的生產(chǎn)制造信息化需求與業(yè)務(wù)痛點(diǎn),簡(jiǎn)述MOM系統(tǒng)在其生產(chǎn)計(jì)劃、物料、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量方面是如何構(gòu)建管理平臺(tái)的。

1 MOM系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求

1.1 生產(chǎn)計(jì)劃管理需求分析

過(guò)去生產(chǎn)計(jì)劃的下達(dá),是在辦公系統(tǒng)中進(jìn)行傳遞,不利于后續(xù)生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤。因此,需要建立全面的生產(chǎn)計(jì)劃管理功能,包含ERP中生產(chǎn)訂單、考核計(jì)劃等多項(xiàng)內(nèi)容,可統(tǒng)計(jì)分析存在問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)的訂單,支撐訂單級(jí)的計(jì)劃調(diào)整。

過(guò)去生產(chǎn)產(chǎn)能平衡、分廠作業(yè)計(jì)劃編制主要依靠計(jì)劃員的工作經(jīng)驗(yàn),人工進(jìn)行平衡,工作量大、結(jié)果存在較大偏差。因此,需要通過(guò)有限資源限制的智能排程算法,基于PBOM、訂單信息、物資齊套、技術(shù)狀態(tài)檢查、人力資源、關(guān)鍵設(shè)備資源、實(shí)時(shí)執(zhí)行進(jìn)度等數(shù)據(jù),定時(shí)、自動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)能平衡,提升工單的可執(zhí)行性,減少生產(chǎn)等待。

1.2 物料管理需求分析

過(guò)去齊套計(jì)劃是按照生產(chǎn)訂單進(jìn)行齊套,整機(jī)裝配/復(fù)雜電裝等周期跨度大的訂單,按訂單進(jìn)行齊套,會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)大量物料擺放并影響生產(chǎn)進(jìn)度。因此,需要構(gòu)建產(chǎn)品工序/工步級(jí)PBOM,合理劃分裝配順序與內(nèi)容,將待裝配件分配到各裝配子工序/工步中,將訂單級(jí)齊套變?yōu)楣ば?工步級(jí)齊套,進(jìn)而減少現(xiàn)場(chǎng)暫存件和生產(chǎn)等待。

過(guò)去對(duì)于禁止打開(kāi)包裝盒分料的物料（如裸芯片）,領(lǐng)料時(shí),多發(fā)部分需人工進(jìn)行虛擬庫(kù)的建賬和沖抵,十分不便。因此,對(duì)于諸如裸芯片等此類(lèi)物料,需增加包裝盒標(biāo)識(shí),對(duì)于此類(lèi)物料,發(fā)料時(shí)自動(dòng)進(jìn)行虛擬庫(kù)的建賬和沖抵。

1.3 生產(chǎn)過(guò)程管理需求分析

過(guò)去生產(chǎn)過(guò)程中的所用輔材、設(shè)備及儀表等信息,采用手工記錄管理,不利于過(guò)程信息追溯。因此,需要通過(guò)配置產(chǎn)品PBOM,實(shí)現(xiàn)輔材、設(shè)備、儀表等內(nèi)容與工藝過(guò)程的關(guān)聯(lián),進(jìn)而通過(guò)基于PBOM的派工,實(shí)現(xiàn)執(zhí)行過(guò)程中規(guī)范采集實(shí)際值。

過(guò)去生產(chǎn)過(guò)程中存在各種異常問(wèn)題,包括設(shè)計(jì)問(wèn)題、工藝問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題等,均通過(guò)辦公系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題發(fā)起和閉環(huán),無(wú)法直觀反映對(duì)后續(xù)生產(chǎn)訂單的影響。因此,需要構(gòu)建問(wèn)題反饋功能,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝師進(jìn)行問(wèn)題判定,明確問(wèn)題類(lèi)型、情況、需要解決日期,進(jìn)而進(jìn)入后續(xù)處理、監(jiān)控流程,可設(shè)定處理周期的閥值,全過(guò)程記錄提出和處理人員、時(shí)間、處置是否脫期,進(jìn)而通過(guò)訂單間的套裝關(guān)系,對(duì)齊套將受影響的訂單進(jìn)行預(yù)警。

1.4 質(zhì)量管理需求分析

過(guò)去生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)、自檢參數(shù)等內(nèi)容多為人工記錄的紙質(zhì)文件或電子文件,內(nèi)容填寫(xiě)的隨意性和不規(guī)范性較大且記錄易丟失。因此,需要過(guò)程質(zhì)量信息管理,通過(guò)配置產(chǎn)品PBOM,實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)、自檢參數(shù)等內(nèi)容與工藝過(guò)程的關(guān)聯(lián),進(jìn)而通過(guò)基于PBOM的派工,實(shí)現(xiàn)以上信息的實(shí)際發(fā)生數(shù)值,在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行過(guò)程中方便、可控的采集,進(jìn)而通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值得設(shè)定,實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程質(zhì)量情況的偏差分析與監(jiān)控預(yù)警。

過(guò)去裝機(jī)元器件批次號(hào)的記錄,未細(xì)化到設(shè)計(jì)圖紙的位號(hào),同時(shí)元器件更換后新的批次號(hào)信息僅在缺陷故障處理中記錄,未能更新到裝機(jī)元器件批次數(shù)據(jù)中。因此,需要在PBOM維護(hù)中,每工序元器件信息包含編碼、數(shù)量、位號(hào)等信息,進(jìn)而在后續(xù)工序執(zhí)行、返工返修過(guò)程中,維護(hù)相應(yīng)位號(hào)的實(shí)裝元器件的批次。

2 MOM系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

一個(gè)典型的面向軍工生產(chǎn)的MOM系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖1所示。該框架為閉環(huán)控制結(jié)構(gòu),總體上體現(xiàn)了多系統(tǒng)集成性。集成性方面,MOM系統(tǒng)要與ERP、PDS（Product Development System）、三維工藝系統(tǒng)以及底層自動(dòng)化設(shè)備集成[8],實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)整合。MOM系統(tǒng)通過(guò)搜集與監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)資源信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)情況的及時(shí)分析、處理,及時(shí)對(duì)作業(yè)計(jì)劃適應(yīng)性的更改。

圖1 MOM系統(tǒng)功能框架

2.1 生產(chǎn)計(jì)劃管理

2.1.1 生產(chǎn)訂單下發(fā)

項(xiàng)目管理人員將生產(chǎn)訂單按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序,將月度考核計(jì)劃內(nèi)容在生產(chǎn)訂單中進(jìn)行標(biāo)注,并下發(fā)至車(chē)間。下發(fā)考核計(jì)劃時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)檢查齊套情況,資源信息包括庫(kù)存現(xiàn)有量、采購(gòu)訂單預(yù)期到貨量、生產(chǎn)訂單預(yù)期完工數(shù)量等信息,針對(duì)未齊套的生產(chǎn)訂單,由物資管理人員負(fù)責(zé)填寫(xiě)預(yù)期到貨或完工時(shí)間。

2.1.2 車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃編制

車(chē)間計(jì)劃員對(duì)項(xiàng)目管理人員下達(dá)的生產(chǎn)訂單進(jìn)行高級(jí)計(jì)劃排程,計(jì)劃來(lái)源中包括車(chē)間內(nèi)部作業(yè)計(jì)劃、跨車(chē)間協(xié)作計(jì)劃、外協(xié)單位協(xié)作計(jì)劃。排程過(guò)程中可根據(jù)設(shè)定目標(biāo)值、設(shè)定資源約束條件進(jìn)行最優(yōu)結(jié)果排程。設(shè)定目標(biāo)包括：訂單交付數(shù)最多、設(shè)備利用率最大、訂單延遲最少、最小作業(yè)時(shí)間跨度、最低成本等多種方式；設(shè)定資源約束條件包括：設(shè)備資源約束、人力資源約束、場(chǎng)地資源約束等多種方式。

2.1.3 考核計(jì)劃編制與下發(fā)

車(chē)間計(jì)劃員將當(dāng)月班組應(yīng)該完成的加工計(jì)劃提取,作為當(dāng)月考核計(jì)劃發(fā)布各班組長(zhǎng),班組長(zhǎng)可查詢(xún)當(dāng)月的班組計(jì)劃,并針對(duì)不能完成項(xiàng)目提出異議,由計(jì)劃員進(jìn)行協(xié)調(diào)和處理,調(diào)整完成后重新運(yùn)行排程程序,車(chē)間計(jì)劃員將確定的月度考核計(jì)劃發(fā)布,并作為正式的生產(chǎn)計(jì)劃下發(fā)班組,如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)綜合計(jì)劃管理

2.2 物料管理

2.2.1 配送計(jì)劃編制

車(chē)間正式的作業(yè)計(jì)劃發(fā)布后,MOM系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)發(fā)布的作業(yè)計(jì)劃編制工序/工步的配送計(jì)劃,明確實(shí)物需求的班組、時(shí)間、數(shù)量、配送地點(diǎn)和人員,如圖3所示。

圖3 物料齊套計(jì)劃

2.2.2 領(lǐng)料計(jì)劃編制

工序配送計(jì)劃編制完成后,車(chē)間庫(kù)管員根據(jù)未來(lái)三天至一周時(shí)間內(nèi)的作業(yè)計(jì)劃,針對(duì)不同生產(chǎn)訂單進(jìn)行合批、分批生成領(lǐng)料申請(qǐng)單。申請(qǐng)領(lǐng)料時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)檢查ERP系統(tǒng)中庫(kù)存鎖定情況,針對(duì)無(wú)鎖定庫(kù)存物資提出缺料異常,并可直接發(fā)起缺料異常處理流程。針對(duì)包裝規(guī)格料,編制領(lǐng)料計(jì)劃時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)考慮物料規(guī)格信息,允許分廠進(jìn)行超定額領(lǐng)料,超定額部分下次領(lǐng)料時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)從領(lǐng)料計(jì)劃中進(jìn)行扣除。

2.2.3 物料齊套與出庫(kù)

MOM系統(tǒng)自動(dòng)推送領(lǐng)料申請(qǐng)單至ERP系統(tǒng)中,并將領(lǐng)料申請(qǐng)單整理為齊套計(jì)劃作為ERP系統(tǒng)出庫(kù)的源頭。物資管理人員接到MOM系統(tǒng)推送的齊套信息后,將倉(cāng)庫(kù)中的實(shí)物齊套并在ERP系統(tǒng)中辦理實(shí)物的出庫(kù)手續(xù),物資配送人員按照工序/工步領(lǐng)料申請(qǐng)將物料配送至生產(chǎn)班組。

2.2.4 半成品/成品入庫(kù)

質(zhì)量檢驗(yàn)合格后,車(chē)間計(jì)劃員在MOM系統(tǒng)中辦理入庫(kù)申請(qǐng)單,MOM系統(tǒng)自動(dòng)將完工入庫(kù)信息推送至ERP系統(tǒng),并生成ERP系統(tǒng)完工入庫(kù)申請(qǐng)單。同時(shí)攜帶入庫(kù)的相關(guān)證明材料,將實(shí)物送至物資管理部門(mén)并辦理入庫(kù)交接手續(xù)。

2.3 生產(chǎn)過(guò)程管理

2.3.1 齊套性檢查

班組長(zhǎng)在MOM系統(tǒng)中檢查齊套情況,檢查物資配送人員是否已經(jīng)按照齊套計(jì)劃將實(shí)物配送至班組,齊套內(nèi)容包括自制件、外購(gòu)件、原材料和工裝等是否已經(jīng)齊套,針對(duì)滿(mǎn)足齊套的物料進(jìn)行派工至操作員；針對(duì)不滿(mǎn)足齊套的情況,將異常信息直接反饋至相關(guān)人員進(jìn)行處理。MOM系統(tǒng)支持分層逐級(jí)的匯報(bào)處理方式。

2.3.2 班組長(zhǎng)派工

班組長(zhǎng)在MOM系統(tǒng)中將檢查齊套的作業(yè)計(jì)劃分派至操作員。班組長(zhǎng)可以對(duì)派工單進(jìn)行調(diào)整和修改,包括：維護(hù)指派人員、派工單凍結(jié)、派工單解凍和派工單撤回等。

2.3.3 工藝圖紙信息檢查

操作員在MOM系統(tǒng)中查看作業(yè)計(jì)劃,及其對(duì)應(yīng)的工藝圖紙信息,確認(rèn)無(wú)誤后即可開(kāi)工執(zhí)行,如圖4所示。

圖4 工藝圖紙查看

2.3.4 生產(chǎn)加工

操作員在MOM系統(tǒng)中針對(duì)派工單進(jìn)行開(kāi)工處理,包括確認(rèn)工裝、圖紙和物料齊套情況等,按照工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)加工,并在MOM系統(tǒng)中記錄工步執(zhí)行過(guò)程中的工藝參數(shù)、檢驗(yàn)參數(shù)、裝配物料和設(shè)備儀表等信息,如圖5所示。

圖5 生產(chǎn)訂單執(zhí)行

2.3.5 生產(chǎn)問(wèn)題反饋與處理

操作員在生產(chǎn)加工過(guò)程中,遇到缺料、設(shè)備故障問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題等問(wèn)題時(shí),在MOM系統(tǒng)中進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程問(wèn)題反饋,MOM系統(tǒng)生產(chǎn)問(wèn)題按照問(wèn)題類(lèi)型、問(wèn)題等級(jí)、責(zé)任人、處理時(shí)間和處理結(jié)果情況逐級(jí)推送至相關(guān)人員。

2.3.6 完工報(bào)告

操作員在完成最后一道工步加工后,系統(tǒng)自動(dòng)完成本道工序的加工；完成最后一道工序的加工后,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)訂單完工,并生成完工報(bào)告號(hào),作為后續(xù)合格證打印、辦理入庫(kù)手續(xù)的輸入。

2.3.7 更改單管理

PDM系統(tǒng)中的更改單信息包括設(shè)計(jì)更改、工藝更改等,自動(dòng)發(fā)布至MOM系統(tǒng)中,并根據(jù)PDM系統(tǒng)中的生產(chǎn)訂單處理方式,進(jìn)行生產(chǎn)訂單鎖定；待更改單處理完成后,根據(jù)處理結(jié)果對(duì)訂單進(jìn)行相應(yīng)處理。

圖6 廠內(nèi)問(wèn)題管理

圖7 不合格品審理

2.4 質(zhì)量管理

2.4.1 過(guò)程質(zhì)量信息記錄

操作員依據(jù)定義的各工步需要的自檢、工藝參數(shù)、原材料明細(xì),在MOM系統(tǒng)完工管理中,記錄工步自檢、工藝參數(shù)、原材料信息。

2.4.2 工序報(bào)檢與檢驗(yàn)

操作員依照工序完工數(shù),發(fā)起工序報(bào)檢,由中轉(zhuǎn)員將在制件送交檢驗(yàn)員處,檢驗(yàn)員依照?qǐng)?bào)檢單,生成檢驗(yàn)單,記錄檢驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的所有檢驗(yàn)數(shù)據(jù)；如果設(shè)備提供數(shù)據(jù)采集接口,則MOM系統(tǒng)可通過(guò)接口直接采集質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.4.3 不合格品審理

檢驗(yàn)員發(fā)現(xiàn)不合格品后,可發(fā)起不合格品審理,填寫(xiě)不合格品特征信息,觸發(fā)不合格審理流程。

2.4.4 在制品工序流轉(zhuǎn)

檢驗(yàn)合格后,MOM系統(tǒng)自動(dòng)生成工序交接單,工序交接單依據(jù)上一道工序檢驗(yàn)合格數(shù)量、工序信息、生產(chǎn)訂單信息、下一道工序加工工作中心信息生成交接單,并推送給中轉(zhuǎn)員。中轉(zhuǎn)員可直接查詢(xún)待中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信息,包括中轉(zhuǎn)明細(xì)數(shù)據(jù),按照中轉(zhuǎn)申請(qǐng)數(shù)據(jù)辦理實(shí)物的中轉(zhuǎn)手續(xù),中轉(zhuǎn)接收單位在MOM系統(tǒng)中針對(duì)工序交接單進(jìn)行交接確認(rèn),即完成本次實(shí)物的中轉(zhuǎn)交接。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在分析軍工電子裝備企業(yè)的精細(xì)化生產(chǎn)管控需求的基礎(chǔ)上,給出了制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。通過(guò)MOM系統(tǒng)的建設(shè),實(shí)現(xiàn)了端到端的工程數(shù)字化集成、計(jì)劃到指令的數(shù)據(jù)鏈縱向集成、制造單元間的價(jià)值鏈橫向集成,在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)管理需求的同時(shí),支撐企業(yè)智能制造能力的持續(xù)提升。