航空發動機裝配試車業務MES方案研究和應用

楊勇昌　馬錦

摘要：MES系統是面向制造企業車間執行層的信息化管理系統，通過MES系統的實施可以為企業打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協同管理平臺。本文以成功實施某航空企業航空發動機裝配試車車間為背景，進行MES系統在裝配試車業務的探討和研究，主要介紹了裝配試車業務的特點以及在此基礎上搭建的MES應用系統。

關鍵詞：制造執行系統（MES）;裝配試車;航空發動機

1、引言

軍工行業是最早應用信息技術的行業之一，信息化基礎設施建設已經具有相當的規模，在國內各行業也處于信息技術應用的領先地位。但是分廠級的信息技術建設還處于盲區，管理層不能實時、準確、直觀地了解現場生產情況，分廠生產問題也不能及時得到解決，嚴重影響了生產進度，不利于企業計劃的順利實施。

MES應精益制造而產生，它是連接上層計劃與底層控制的紐帶，有效地實現計劃層與底層控制信息的充分交互。MES系統的實施，可以提高生產計劃、調度的準確性和敏捷性，使得生產過程的各關鍵點都得到了嚴格的控制。

2、裝配試車車間現狀分析

裝配試車車間是航空發動機企業最終產品交付的重要部門，負責發動機的整體裝配和分解工作，主要業務流程如下：

2.1計劃管理：根據公司生產計劃和分廠缺件情況，制定每月、每周生產計劃。為了達到計劃的精準無誤地執行，主要通過人工表單統計和現場班組反饋等方式掌握生產過程中所需零部件入庫、缺件情況;對生產過程中出現的問題、異常信息、突發事件及時統計、分析、反饋，現場調度經常會滯后于現場生產活動。

2.2工藝管理：接收上級部門下發的工藝目錄和圖紙并進行二次分工編制。編制好的工藝進行紙質打印，并存檔供分廠借閱，工藝文件下發到現場后調整困難，工藝準備過程較長。

2.3物料管理：將整機BOM中的配套件進行齊套?，F階段齊套過程中，零件配套率低，導致零件下發到裝配小組后需要大量補批次，耗時耗力;大件和小件配套不同步，造成集件班組小件缺件統計情況不準確。

2.4中心管理：各中心接收調度指令后安排現場生產，派工給各班組，現場完工以后，由班組長統一報工，班組長任務量增加。生產工區長根據各班組報工記錄情況，每月定時在ERP中報工，增加了工區長的工作量，由于是人工統計報工情況，有時也會造成遺漏或多報。

2.5質量管理：與其他機械加工車間不同的是裝配試車車間檢驗任務分配按照部件、總裝等裝配班組對應，檢驗與裝配采用小組作業模式，伴隨裝配過程進行伴隨檢驗。檢驗過程產生了較多的檢測數據和其他質量信息，不利于有效管理和后續質量追溯。

2.6工時管理：裝配試車車間除了正常裝配、試車外還包括大修、檢修和排故業務，和當前的裝配任務混線生產，以上均涉及按照單臺發動機的定額工時進行集體作業工時的分攤，班組長需要每天對現場工時進行統計分配。

3、裝配試車車間存在的問題

經裝配試車車間現狀分析，現對生產管理中存在的部分問題進行總結性闡述：

3.1生產作業計劃由計劃員及調度員根據經驗進行編制，層層分解、紙張傳遞。計劃編制過程無法了解現場實際生產信息，導致計劃編制時間長、編制量大、重復作業多、勞動強度大、工作效率低下。

3.2工藝準備過程較長，導致開工滯后，由于零件目錄差異，導致整機配套率較低，嚴重影響生產裝配進度。

3.3現場派工和生產準備，均需要額外人力去做，增加了現場人員的工作量，也容易造成任務分配不均、生產準備異常情況，最終影響任務加工進度。對于需要返件的零部件，經常由于工作疏忽或移交問題，導致忘記返出，對后續裝配造成嚴重影響。對于整機或零部件油封的油封期管理，也容易出現遺忘：該油封的未油封、油封期到的未再次油封等。

3.4質量管理缺乏統一的管理平臺，質量問題不能及時反饋到上層管理者，使得生產問題不能及時解決。質量記載文件較多，不利于統一管理和后續質量追溯。

3.5工時統計繁瑣易出錯。

4、應對裝配試車業務的MES解決方案

針對裝配試車車間存在的問題進行了多方論證，最終產生了與裝配試車業務相匹配的裝試MES系統。其業務主流程如下圖：

根據裝配試車業務特點，MES整體設計按照業務劃分為六大模塊：計劃調度管理、工藝數據管理、中心生產管理、檢驗作業管理、生產工時管理、任務調整管理?，F將各模塊具體功能進行詳細說明：

4.1計劃調度管理：通過與ERP和PDM系統集成，獲取訂單和工藝數據，計劃員根據訂單計劃編制分廠計劃，詳細到部件級。當計劃分解完成后，系統根據各部件BOM情況，產生任務單及裝配表信息，并打印批次卡交由集件去封班進行集件/去封報工操作，根據集件和去封報工情況，系統自動產生缺件信息，供現場人員查看;當現場發生周轉串件情況時，系統記錄返件過程所有記錄，相關業務人員可以隨時在系統查詢返件進度，也可以進行返件問題追溯。

4.2工藝數據管理：由工藝員對PDM傳過來的工藝進行二次審核，當現場需要有補充施工時，由主管技術員編輯施工單，在施工單下發后由計劃員根據施工內容編制計劃和任務，當任務產生以后，系統按照施工編制時劃分的小組，自動分配任務。

4.3中心生產管理：中心派工分為三級，首先由中心主任將部件級任務下發到各班，再由班長分配到組，組長派工到本小組工人;工人在完工后進行報工操作。對于關鍵的裝配和分解操作，工人可以在系統中進行裝配分解記錄，以便日后中心對各班組任務進行統計，也有利于后續批次追溯;對于關鍵檢測項，工人可以將自測值輸入系統，當檢驗員進行質量檢查時，可以從系統看到自檢結果;當大階段有部件級任務時，大階段報工自動觸發，大階段完成后系統自動發送報工信息到ERP系統;對于現場問題，系統支持所有角色進行問題上報，有明確的責任人，要求解決時間，并提供統計分析報表;當整機或部件需要油封時，系統記錄油封信息臺賬，并針對油封期情況進行預警提示，幫助現場及時把控油封機情況;系統在任務單派工后，還會將此裝配任務需要的工裝夾具信息發送到ERP系統中，工具室再根據申請工裝內容進行提前準備，以便工人在開工后，工裝夾具的快速借用。

4.4檢驗作業管理：檢驗接收到報工任務后，對零部件進行檢驗，并將檢驗信息記錄在系統中，以便及時反饋質量問題和后續質量追溯;當零部件出現質量問題時，可以從系統提請不合格審理和報廢處理，不合格審理信息將發送到ERP系統，ERP根據申請信息回傳不合格審理結論。廢品信息也將由MES傳送到ERP系統，供財務廢品結算。

4.5生產工時管理：定額員在系統維護定額工時，當現場報工檢驗合格后，系統依據定額工時自動結算個人工時。工時統計員可以通過系統實時查看，現場所有人的工時。

4.6任務調整管理：由專人對現場操作失誤或工藝錯誤問題進行調整處理。當前任務單工藝更新后，使用任務單調度功能，將任務調整到最新版工藝去執行，保證現場執行工藝為最新版;現場派報檢發生誤操作時，使用撤銷功能撤銷上次操作。保證了系統操作的流暢性和功能完整性。

5、MES與其他系統集成

5.1 MES與ERP系統集成：MES獲取ERP系統中的訂單信息、物料信息、生產準備信息、設備信息、不合格審理結果信息;MES傳遞給ERP系統報工信息、工裝工具準備信息、不合格審理申請信息、入庫信息、廢品信息。

5.2 MES與PDM系統集成：獲取PDM系統中的結構化工藝信息、整機BOM信息。統一了數據源頭，打通了從工藝設計到現場執行的完整工藝流轉通道。便于工藝的貫徹執行，提高了工藝準備效率和工藝數據準確性。

5.3 MES與Portal集成：實現單點登錄，便于現場人員快速登錄系統。

6、應用效果

MES系統的應用減輕了現場人員的工作，可以將解放出來的勞動力投入其他生產工作中，提升了企業生產效率。裝配試車車間通過MES實施，打通了原企業各信息系統的數據流，將分廠執行層的管理內容進行了透明化和敏捷化，提升了分廠各層管理者的管理能力，輔助提升整個分廠的執行效率。

7、結束語

在裝配試車車間的實施過程中，系統設計緊扣現場業務，并對現場業務流程進行一定程度地優化，提供簡潔可執行的信息系統技術。裝配試車車間可以通過MES系統，規范業務流程，加強業務管理，打通了從零組件到整機的全信息流，便于各單位從整體或局部去分析現場生產活動。

參考文獻

[1]王冠麟，《大連理工大學》，發動機裝配車間基于MES的生產管理改進研究

[2]董會波，許建新，董思洋，面向飛機裝配的MES系統研究

[3]王榮利，王軍，馬軍偉，智能制造技術——MES系統在裝配過程中的應用及探究

[4]韓榮全，《華中科技大學》，裝配生產MES中物料管理系統的開發與應用.

作者簡介：楊勇昌，中國航發貴州黎陽航空動力有限公司管理與信息化部副部長，高級工程師，主要從事企業信息化建設與應用;

馬錦，通力凱頓（北京）系統集成有限公司智能制造中心實施顧問，負責MES及智能制造項目實施。