MES系统在高压开关行业方案

高压开关行业是传统离散制造业,其生产组织兼具产研结合、非标特色明显,且产品本身规格体积庞大,自动化作业难度高,因此该行业MES系统的建设,应充分结合行业特点,以解决企

高压开关行业是传统离散制造业,其生产组织兼具产研结合、非标特色明显,且产品本身规格体积庞大,自动化作业难度高,因此该行业MES系统的建设,应充分结合行业特点,以解决企业实际问题为出发点进行规划设计,文章也试着从行业特点、MES系统建设要点等方面,谈谈MES系统在高压开关行业的应用。

 
1 高压开关行业生产组织模式
1.1 高压开关行业概述
传统的说法高压开关一般指额定电压3kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器,但随着电压等级的细化,本文描述的高压特指126KV及以上,包括252KV、550KV、750KV、1100KV等高压、超(特)高压开关GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)的装配,因其零部件及产成品个体体积庞大,装配过程手工作业特色明显,且多为非标设备,产研结合,可以说更具离散制造特点,与汽车、发动机等大规模流水作业有显著的不同,因此其MES系统的实施应严格以行业特点为基础,对MES系统也是一个挑战。
 

1.2 高压开关行业的生产组织特点
高压开关制造包括从元件制造、组件装配、间隔装配等一整套工艺流程,覆盖机加、壳体焊接、表面处理、绝缘、铸造、装配等工艺车间,是典型的从元件制造,到组件装配,到产品装配成型的离散制造模式,其生产组织模式大概如下:
 

1.3 以工程为主线的制造模式
GIS等产品作为高压输变电工程的配套设备,其生产组织也是以某个工程为主线,从市场订单开始,到成套车间元件制造计划的分解、装配车间组件的装配,均是以工程号为索引,也就是说除了一般的通用零件外,所有零部件从机加、壳体制造开始,即按某工程专用件进行制造,按工程专用件进行加工、配送、组装。
 

1.4 非标特色、产研结合的制造模式
GIS产品虽加工制造工艺已经成熟,但就工程与工程之间的差异还是比较大,每个工程有其特有要求,反映到产品上每个工程都要从产品设计开始,是产研结合的模式,这点与传统的汽车、家电等大规模生产不同。产研结合的模式带来直接问题就是设计变更多,进而是计划变更、调整频繁,带来生产组织上的困难。
 

1.5 装配与成套车间的生产联动
以工程为主线的零部件加工、组装模式,以及大部分零部件自己加工制造的模式(非外购),决定了成套车间与装配车间生产计划的紧密性,以及以工程号为索引的计划的紧密关联,当多个工程同时进行时,其生产组织的难度就会扩大很多,同时成套车间的产能将直接制约装配车间的产能,影响装配车间的计划排程等生产组织。
 

1.6 定点区域装配模式
GIS产品体积庞大,单一零部件几米长短实属常见,每个间隔的体积长以10米计,宽和高以5米计,与火车头大小相似。体积如此庞大的零部件和产品,直接带来的影响就是移动、搬运困难,因此也决定了其定点区域的组装模式,该模式本身没什么问题,但是当多工程并行,车间空间有限时,其生产组织、零部件配送、线边库管理等问题就变得相对突出。
 

2 高压开关行业MES系统建设
2.1 MES系统关注点
任何系统的建设都应以行业特点、企业特点为主,高压开关行业MES系统的建设,也应切合行业特点,从行业特点出发去规划、设计系统,在常规MES系统的功能上,应重点解决企业目前存在的实际问题,其关注点可以具体分析如下:
    1)以工程号为主线的模式带来的零部件全生命周期跟踪;
    2)产品研发结合模式带来的对变更的处理,包括设计变更、计划变更等;
    3)装配车间的物料齐套性问题,是制约装配车间产能的最大因素;
    4)零部件按工程配送问题,受制于场地等限制。
 

2.2 MES系统功能构成
上文分析了高压开关行业MES系统的关注点,其实也就是MES系统的建设要点,即如何解决零部件的全生命周期跟踪问题,如何解决零部件按工程准时配送问题,以及变更问题的处理和装配车间零部件齐套问题,以这些问题为切入点进行MES系统建设,也符合MES系统以企业需求为导向的建设原则,确保了MES系统的实施成功和应用效果。
 

2.3 MES系统模块构成
在充分结合MES系统自身功能和企业实际需求的情况下,针对高压开关行业MES系统的功能构成如图1所示。
 
2.4 关键问题的解决方案
针对高压开关行业MES系统建设的关键问题,本文提出如下解决方案,该方案已在实际应用中得到验证。
 

2.4.1 以条形码和刻号相结合的方式进行零部件全程跟踪
方案以条形码和刻号相结合的方式对零部件进行标识,包括零件信息、工程信息、供应商批次等信息,以方便过程记录跟踪。同时针对零部件个体差异大、表面清洁度以及整体洁净度要求的不同,特别是某些零部件还需要经过酸洗、电镀、喷漆等表面处理,对条形码的标识方式也有所区别,包括直接在表面刻码、直接粘贴纸质条形码、在标示牌上粘贴条码以及在工装上粘贴条码等不同方式。通过条码标识的零件一方面可以扫描记录,另一方面可以扫描防错,切实满足了零部件全生命周期的管理需求和按工程号加工、装配的管理需求。
 

2.4.2 与ERP、PDM联动解决变更问题
变更主要指设计变更和计划变更,其源头主要来源于ERP和PDM系统,在MES系统实施之前,变更信息的传递和处理基本靠纸质和手工完成,一方面响应不及时,另一方面处理环节多、操作难度大,比如变更带来的领料、退料问题等等。
 
在实施MES系统后,MES与ERP、PDM在系统接口层面紧密互动,通过系统手段解决变更信息的传递问题,包括BOM的变更,计划的变更,零部件的变更等等,并通过系统手段对变更带来的问题进行处理,包括零部件领料、退料问题,计划调整问题,并将信息及时反馈到ERP系统,实现变更操作的闭环管理,整个过程以系统为基础,指导员工操作,简单便捷、不易出错。
 

2.4.3 各车间计划联动和零部件齐套分析
成套车间的计划、产能、产成品储备情况直接影响总装车间的计划排程和执行进度,如何做好各车间计划的联动是解决问题的关键,MES系统直接管理到各车间作业计划,对每个计划实时跟踪和记录,通过分析各计划之间的成套关系给出提示和预期分析,辅助各车间计划排产,尤其是总装车间的计划排产。
 
影响总装车间计划排产的另一个主要因素就是零部件的齐套性,MES系统通过结合BOM需求、零部件库存、零部件线边库存、成套车间产能以及外购件在途库存,综合分析给出零部件齐套分析,包括库存量、差异量、预计交付时间等等,辅助计划员进行合理的计划排产,提高排产的准确性和效率。
 

2.4.4 以配餐制进行零部件配送
高压开关的装配周期长,通常是多工程同时装配,且往往受制于场地空间,给零部件的配送也带来很高的要求,一方面要保证零部件的及时供应,另一方面还要考虑线边空间有限,同时不能容纳更多零件摆放,且多工程混装,给管理带来难题,针对该问题,MES系统结合WMS仓储系统,采取配餐制进行零部件配送,通过MES系统按工程、节拍、配餐原则生成领料单,WMS按照领料单进行拣选、出库,并及时配送到线边,一方面保证了零部件的准时配送,另一方面也保证了按工程配送,按工程装配。
 

2.5 MES系统应用效果
通过实施MES系统,对车间作业执行过程进行了全面精细化管理,打通ERP、MES、WMS的数据业务关系,使物流、信息流高效统一,切实解决了计划排产、零部件齐套、零部件供应等实际困难,结合全生命周期的零部件跟踪管理、质量在线检测以及现场应急处理机制,使整个执行过程透明、高效、可控,为高压开关的装配效率和装配质量提供了有力保障。


3 结束语
MES系统的实施是一个系统功能和企业实际相结合的过程,在常规的管理思路下,要设计开发符合行业特点、切合企业实际的功能模块,在高压开关行业的应用即是这样,从企业的生产组织特点入手,擅于摒弃常规的管理理念(规模化流水作业、关注投入产出的流程行业等等),找到其生产瓶颈,如成套计划、零件齐套等关键问题进行有的放矢的解决,再结合其他功能的实施,确保项目接地气,从而保证了项目的成功。
 
高压开关行业是一个高速发展的行业,尤其是在两化融合、智能制造的大背景下,其制造工艺、管理水平在不断提升,一方面其产品、零部件向更加标准化、组件化发展,另一方面整个生产环境、制造工艺也从车间信息化(数字化车间)向智能工厂、智慧工厂发展,MES系统的发展也是这样,一方面从计划、作业、质量等实际功能入手,支持数字化车间的建设和运转,另一方面也要向生产建模、大数据方面发展,发挥MES系统信息中枢的作用,支持企业智慧工厂的建设。



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