浅谈MES在外贸转包生产中的作用
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作者: 李雄辉
[摘 要] 本文通过分析宏远公司生产管理现状，讨论了制造执行系统（MES）项目的实施目标，以及实施后对提升企业外贸转包生产能力产生的效果。
[关键词] 信息化；MES；生产管理
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 12. 030
[中图分类号] F272.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）12- 0047- 03
信息化浪潮改变着世界经济的各个方面，改变着世界贸易的各个方面，成为国际竞争的焦点。信息通过全球网络在参加国际经贸活动的国家和地区间流动，导致了国际贸易信息化的发展趋势。给国际贸易的发展与新格局构形成带来了深远的影响。国际航空巨头也开始在中国寻找更多的合作伙伴，波音、空客等国际航空制造企业开始将飞机的重要部件转包给中国航空制造企业。
宏远公司作为一家资深的航空锻造企业，被波音、空客等国际航空制造企业选择作为其合作伙伴之一，来加工航空锻件。在与国际航空制造企业商谈转包合作的过程中，国际航空制造企业对宏远公司航空锻件的技术水平和生产能力都非常满意，唯独对目前的车间管理模式提出了更高的要求，提出在车间管理方面必须应用面向车间级管理的信息化系统（MES，制造执行系统）进行全程管理，以解决大批量锻件生产、质量和交货周期的跟踪与控制。为了解决这个问题，宏远公司针对外贸转包特点实施了MES项目，取得了很好的效果，具有很好的示范作用。
1 宏远公司外贸转包产品生产特点
宏远公司作为典型的航空锻件产品定制生产企业，在生产组织、质量控制、物料要求等方面存在很多独特性，例如：研制、单件、小批量等多种生产模式并存，生产周期长且任务计划多变，技术状态多样，物料配套复杂，专用工装工具多，关键物资的供应与保障难度大，这些特点决定了企业生产的复杂性和特殊性。另外，作为航空科研生产体系的一环，设计更改频繁和上游输入条件不及时等因素也增加了生产运作的难度。宏远公司外贸转包产品生产特点具体如下。
1.1 产业及产品特点
航空产业是典型的大型离散性制造业，例如每架飞机有数十万乃至数百万个零件，而每一型号飞机的销售量不大，即使是最畅销的波音737新一代飞机，年产量也仅有400架左右。同时，飞机产品典型地按订单生产，从接到订单到交付飞机一般都有一个比较长的周期，因此飞机产品的需求计划比较刚性，不会轻易变动。从而导致锻造企业的外贸转包生产也具有这些特点，现在宏远的生产布局就是一种多品种、少批量的生产布局，不像汽车零部件的生产企业可以进行大批量的流水线作业，所以一旦使用MES系统后，将会大大提高这种生产布局的生产效率。
1.2 生产特点
在离散型生产模式下，航空锻造企业的产品航空制造企业内的零件种类多、数量少、加工周期长，所以我们必须严格按照客户的交付周期进行生产，特别是宏远公司的转包产品，波音和空客等知名航空企业要求供应商进行即时生产管理（JUST IN TIME），交付到波音和空客总装厂的时间与要求时间的公差为+7/0。
1.3 工艺特点
宏远公司的外贸转包锻件产品，必须按照客户的标准要求对锻件产品进行首件或首批试制，一旦首件或首批产品的所有性能要求符合客户的图纸和标准要求后，客户将所有的工艺包括锻造、热处理以及无损检测等工艺进行固化，锻件的批产必须严格按照固化的工艺流程进行生产，不得随意变更。如果要求进行变更，必须向国际客户提交变更申请，经客户批准后才能进行变更。由于锻造产品的规格形状各异，锻件材料的品种也很多，包括低合金钢、不锈钢、钛合金、高温合金、铜合金等，还有不同客户也有不同的技术和质量要求，所以导致不同的转包产品必须有一套不同的工艺来保证产品的生产。
1.4 质量特点
对于航空产品包括航空锻件产品，质量上的要求是各类大型制造业中最严格的，对于航空企业来说，质量就是生命，对产品的可追溯性、唯一性、有效性和安全性要求体现在产品设计制造的每一个环节中，并需要进行严格的监控。民用飞机产品还特别要求满足政府或协会对飞机的适航要求，确保飞机设计制造符合政府规定。例如中国商飞生产的ARJ21正在进行美国的FAA的适航认证。
2 宏远公司生产管理的现状
近几年随着宏远公司的快速发展和公司外部环境的快速发展，目前在生产制造过程中的手工数据录入和半手工的操作已经无法适应公司快速发展的形势需要，企业管理层在工作中常常会遇到这样的问题和困惑：生产计划下达后，无法在线跟踪实际生产情况；无法及时、直观地了解生产现场的运行情况；花费大量人力物力抄来的报表数据是否准确，以及依据这样的数据，如何进行数据分析和挖掘；由于生产制造过程的数据量非常大，涉及的部门多，沟通协调困难；同时信息来源复杂、收集繁琐、查询费时、数据也不够准确，也使生产中存在大量推诿、扯皮、拖拉的现象，严重影响了生产的进度和质量，而生产过程的相关信息仅靠传统手工报表和定期统计，已经很难追溯产品零部件配套的历史情况，很难动态了解人员的工作量和设备的工作状态，乃至更深层次的产品成本核算、生产能力平衡和产品质量控制等等方面更是无法及时掌握，具体问题体现在以下方面。
2.1 生产过程中全面的质量监控与跟踪的问题
航空产品包括航空转包产品，对于质量管理方面要求非常高，制造执行系统需要做到在线检测、实时参数分析，跟踪生产产品的主要参数变化情况，及时发现造成质量波动的原因，有效提高产品品质。能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析，精确区分产品质量的随机波动与异常波动，将质量隐患消灭于萌芽之中。
2.2 生产过程管理监控的问题
宏远公司的生产过程基本是连续进行，因此准确掌握整个生产工艺过程中的实际生产情况非常重要。只有对生产过程状况进行准确跟踪，才能保证生产计划的有效执行。 2.3 能否废除人工报表
自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码。每月实际入库完成后，终检人员专门用3～5天的时间录入终检台账，造成产品质量指标统计滞后，手工录入，错误较多；目前质量工时，几乎全部通过手工台账的方式进行录入，出现错误的几率比较高，每月为此各分厂需要专门有人编制、检验校对、质量保证部审核、经营发展部批准，总耗时10天左右；在这项工作中，分厂核对大量的产品工时，耗时较长，不利于提高工作效率，尤其是在月末大量工作积压的情况下，更难以提高工作效率。
2.4 各类质量问题较多，同一问题反复出现
质量数据难以共享，产品质量数据管理差强人意。出现用户产品投诉的时候，能否根据产品号码追溯这批产品的所有生产过程信息，能否立即查明它的原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数。
2.5 库存管理及在制品数量的问题
目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少？要分别供应给哪些供应商？何时能够及时交货？
3 生产管理系统（MES）的主要功能
通过以上两方面的分析可以看出宏远公司是一个典型的离散型制造企业，然而宏远公司现有的还是小批量管理模式，都是采用传统的手工方式进行管理，不但投入的人力多、成本高，并且效率低、准确性不高，因而在生产计划、生产过程监控、生产过程数据和质量数据记录方面都很难达到国际航空制造企业提出的要求。实施MES不仅是国际航空制造企业的要求，同时也是企业自身发展的迫切要求。宏远公司MES系统需要具备以下功能。
3.1 基础数据管理
在MES系统中维护的生产基础数据主要包括车间人员组成、工厂日历、班次设定、设备数据、数据采集终端管理、工种定义等；物料基础数据（包括自制件、采购件相关数据）、BOM数据（产品结构数据）、工艺数据等其他基础数据由PDM、CAPP等系统维护，MES系统通过与生产管理系统的紧密集成实现与这些数据保持一致；对于已完成生产的数据应可形成历史记录，供再次生产时借鉴。
3.2 任务管理
生产计划与生产准备计划同步生成，促进生产准备全面及时执行。生产准备情况关系到生产过程中是否需要停顿、等待的问题，对生产过程的连续性有重要影响。在实施系统前，生产准备情况通常只能靠人员电话或跑各部门进行了解，费时费力，很难全面及时。
MES系统以生产计划为驱动模型，全面推进工厂生产准备工作。当公司生产计划人员编制的月生产计划经领导审批后，MES系统自动根据月生产计划生成生产准备信息内容，发布月生产计划的同时发布生产准备计划给相关部门。在计划执行前可以随时检查生产资源准备情况，以保证生产开始时及时可用。
3.3 生产准备管理
根据工序和设备周生产计划及角色分工，提前做好生产准备工作，实现工装配送，减少设备非正常停工时间，提高设备运转效率。能够生成生产准备清单，对角色分工、生产准备完成情况进行督促和检查。根据设备周生产计划，把任务提前分解到每个角色，督促做好生产准备工作。计划采用对工序任务进行WBS再分解的形式，对包括工位、工装、夹具（专用、通用）、量具（或专用检验设备）、刀具、NC程序等产生准备计划，并根据相应的反馈信息以表明是否准备就绪，还需能够处理工艺、设计等的更改情况。
3.4 生产过程控制
生产过程数据及时采集和统计报表自动生成，便于精确掌控生产过程。在系统实施前，生产过程的管理存在“黑箱”问题，如公司到底生产了什么、生产了多少、如何生产的、生产品质怎么样等。这些信息的获取，只能通过人员填写的报表反馈，或是电话汇报，信息获取非常不及时，导致分厂的管理层不能及时有效地下达管理指令，制约了管理措施的有效实施。公司MES系统通过工人生产现场扫描数据，收集工厂生产实时数据，以过程数据为驱动，实现各类过程统计报表、情况分析报表的自动生成，为公司领导精确掌握公司的生产进度、任务达成度、产品品质等生产过程状况并为作出科学决策提供依据。
3.5 车间生产信息的综合展示与查询
基于产品结构树将分散在车间内的数据有效组织起来，实现对产品生产相关设计变更情况、质量控制策划、生产工艺规划、生产原材料准备、生产计划情况、批次投产情况、现场生产进展情况、现场质量状况、相关资源使用情况等进行及时跟踪和呈现，实现对产品研制全过程的全面掌握，及对产品的动态调度和精细管理的决策支持。例如根据权限设定，形成设计看板、工艺看板、计划看板、进度看板、物料看板、质量看板等，并向公司级生产计划与调度管理系统反馈相应的信息。
4 企业MES系统实施效果
宏远公司MES系统为企业建立起了规范的生产过程信息管理平台，使生产现场控制层与管理层之间的信息互联互通，提高了生产管理的效率，促进了精益生产管理的推行。通过MES系统的成功实施应用，给企业内带来的变化主要体现在以下几方面。
4.1 使车间变得“透明”，便于实时了解生产现场在干什么
以前要了解车间的实时生产状态需要下到车间，并只能看到你能看到的信息。通过制造执行系统的使用，工人和检验员完成工作的时间自动记录在服务器中，因而免去了过去人工收集这些信息所造成的问题。现在这些信息完全是实时的，同时在信息设置中，这些信息是公开的，也就是说，企业所有人员打开计算机登陆该系统看到的都是一样的信息，消除了信息壁垒。有了这些生产现场完成工序的第一时间信息，生产现场在某个时间点的状态及在某个时间段的状态都可以很方便地通过信息系统自动获得，不需要人工收集信息及听取汇报，因此可以说车间变成了“透明”的实体。
4.2 便于实时了解在制品情况，为压缩在制品库存提供基础数据
在传统的库存管理中，人们非常关注原材料库存及成品库存。一方面这些库存是能直接看到的，另一方面这些库存容易统计。经过压缩库存的精益制造活动，这两方面的库存有效地在工厂实现了减少和控制。此时人们发现，在制品库存相对于原材料库存和成品库存是更大的库存，这些库存更应在精益制造中压缩。但以前通过人工收集整理信息的方法，准确地了解在制品库存需要花相当大的代价，而通过该信息系统，在制品信息及库存将可以通过系统自动统计出来。实现在制品的台账汇总、进度跟踪、状态反馈、盘点等的有效管理；这些信息正是在精益制造中能够促使生产现场实现均衡生产和配套生产、缩短生产周期的基础数据。
4.3 实时掌握质量信息和质量损失
在实施MES前，每月实际入库完成后，终检人员专门用3～5天的时间录入终检台账，造成产品质量指标统计滞后，手工录入，错误较多；目前质量工时，几乎全部通过手工台账的方式进行录入，出现错误的几率比较高，每月为此各分厂需要专门有人编制、检验校对，质量保证部审核，经营发展部批准，总耗时10天左右；制造执行系统实施后，质量信息及质量损失等数据都可以实时获得，这为质量改进、及时发现问题、尽早解决问题提供了基础。
4.4 提高生产计划管理的科学性
利用MES中的先进计划排程功能和车间作业排程算法（JSSP），把科学的管理方法和方式应用到具体的计划制订中，将大大提高生产计划的合理性、科学性，优化生产资源的利用，为具体的生产管理提供准确、细致的指导，提高企业的生产效率，更好地完成各项任务。
4.5 防错功能
在精益制造中，防错是很重要的一项内容。而计算机信息系统的一个优点是其规范性及计算机的“不讲情面”，因此在计算机系统中如果不符合标准要求，计算机将拒绝执行，这正体现了计算机系统在防错方面的优势。在该系统的实际应用中，防错方面的典型应用有：
・非授权人员不能进行特定的操作；
・没有合格证的人员不能进行合格证操作盖章；
・防止生产现场不按生产计划提前开工。
4.6 提高车间生产管理水平
制造执行系统将信息实时公开后，为各级管理人员对生产现场的进度、质量、人员的操作等提供了实时监督的基础，通过MES中的生产过程数据收集功能，车间管理人员可以全面了解车间的生产过程以及在生产过程中出现的各种问题，而且统计分析功能还将帮助车间管理人员统计车间产值，分析车间生产资源利用率、质量问题分布焦点等等情况，全面提高车间生产过程管理水平。
5 结束语
通过制造执行系统的全面应用，基层生产管理人员摆脱了传统繁重的手工台账，各类生产数据源源不断进入服务器，数据的准确性、及时性得到很大提高。工作平台和日常工作与管理模式的改变，化解了过去许多技术和管理上的问题和矛盾，同时也满足了国际航空制造企业对生产过程管理的要求，公司外贸转包生产能力得到大幅提升。
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