1 引 言

    為實現中國航天“鑄造世界一流宇航公司”的發展目標，航天制造企業在構筑航天產品主線，培育核心競爭能力的同時，積極響應“以信息化帶動工業化”的戰略決策，大力推進企業信息化建設，全面提高企業信息化管理水平。作為制造企業的基礎單元，如何改變航天產品制造車間的管理現狀，提高信息化管理水平，正成為基層管理者最關心的現實問題和迫切要求。

    制造執行系統(MES)是近年來發展起來的面向制造車間的生產管理技術與實時信息系統。它針對位于企業計劃層和工業控制層之問的執行層，研究如何將制造系統的計劃進度、產品過程控制、物料管理、質量監控、設備管理和計算機集成制造(CIM)等綜合考慮，以提高車間自動化管理水平。MES強調制造計劃的執行和產品制造過程的控制，能夠優化管理程序，強化管理過程，量化管理效能，提高管理的透明化和敏捷性，是面向車間的先進管理技術。在傳統的航天產品制造車間應該建立什么樣的MES模型是本文研究的重點。

2 航天產品制造車間管理需求

    由于航天制造企業多是以離散式生產為主，流程生產為輔，裝配生產為重點，同時又具有大而全、小而全、分工細的特點。車間生產管理仍是傳統的生產管理方式，車間雖然有管理制度，但實際應用過程中卻存在很多不規范的地方。車間的管理仍是黑箱操作，無法滿足反應敏捷的市場需求。車間的網絡基礎設施薄弱、整體性差、應用水平低。主要存在以下問題：

    a．車間管理人員無法準確掌握在制品的數量及存貯位置；

    b．車間管理處于黑箱操作，生產和管理狀態不明晰，上級機關難于監管；

    c．生產管理自動化水平較低，作業量的整體平衡性差，對設計更改和工藝更改反應遲緩，產品過程質量缺乏有效監控，品質不良率高；

    d．車間的信息傳遞與反饋仍以人工為主，傳遞慢，反饋不及時，信息量損失大，而且易出差錯；

    e．車間領導習慣于傳統的人工管理模式，對現代信息技術的發展和應用不熟悉、不鉆研，滿足于現狀。

    生產車間技術性強，精確度標準高，質量監控嚴，管理難度大，對提高整體產品的質量、效率和降低成本，縮短制造周期起舉足輕重的作用。車間生產管理急需改變現狀，以適應未來發展的需要。

3 航天產品制造車間MES應用模型

    3.1 功能模型

    制造執行系統國際聯合會(MESA Intemational)歸納了十一個主要的MES功能模塊，包括：工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質量管理、文檔控制、產品跟蹤和產品清單管理、性能分析、數據采集。MES的實際應用是包含其中一個或幾個功能模塊。

    本人對航天產品制造車間的管理現狀進行了廣泛調研，系統研究了生產車間的管理需求。利用信息資源規劃工具，歸納、總結出了車間8個功能模塊和20個程序模塊。

    車間作業計劃模塊：主要包含編制和更改車間作業計劃，通過有限資源和作業能力排序優化車間管理性能。

    車間作業過程模塊：主要包含作業過程管理、車間作業異常情況處理。基于計劃和實際指導生產過程，協調作業過程中出現的問題，跟蹤工作狀態。

    車間工藝管理模塊：主要包含編制和更改工藝文件、作業技術問題質疑、資料歸檔借閱，編制工藝文件，管理生產中的圖紙、批次等信息，解決生產中遇到的技術問題。

    車間質量管理模塊：主要包含質量管理信息等，記錄產品生產過程信息，分析產品質量，提供分析報告，保證產品質量。

    車間設備管理模塊：主要包含設備維護管理、設備臺帳管理、設備運行管理等。管理和監控車間設備，進行必要的維護保養，提供設備管理信息。

    車間工具管理模塊：主要包含通用工具領用配備、工具臺帳管理等，管理車間工具的申請、入庫、發放等工作。

    車間庫存管理模塊：主要包含原材料領用發放、原材料管理等，管理車間原材料的庫存與發放工作。

    車間事務管理模塊：主要包含行政物品領用、考勤登記、職工臺帳等，管理車間人員考勤、行政物品領用等一般事務性工作。

    車間系統功能結構圖如圖1。

圖1 車間系統功能結構圖

    以上8個功能模塊涵蓋了MES的工序詳細調度、資源分配和狀態管理、文檔控制、數據采集、質量管理、維護管理、產品追蹤與清單管理等7個標準功能模塊。

    3.2 數據模型

    系統數據模型包括車間用戶視圖一覽表、用戶視圖組成、輸出數據流、輸入數據流、存儲數據流、車間一級數據流圖、車間二級數據流圖、主題數據庫、基本表一覽、基本表組成等信息資源規劃文檔。初步規劃為車間作業計劃、車間作業過程、車間質量控制卡、車問工藝文件、車間工藝裝備臺帳、車間通用工具臺帳、車間職工臺帳等13個主題數據庫和工作卡片、質量控制卡片、通用工具臺帳等42個基本表。應用時可根據系統數據流程圖設置主題數據庫和基本表數量。圖2為一級數據流程圖示例。

  3.3 體系結構模型

    制造車間體系結構模型包括車間C-U矩陣、程序模塊與主題數據庫基本表的存取關系列表等信息資源規劃文檔。系統C-U矩陣能直觀地表明程序模塊與主題數據庫基本表之間的存取關系，對應用系統的開發具有直接的指導意義。C表示程序模塊創建主題數據庫，U表示程序模塊使用主題數據庫，A表示程序模塊創建并使用主題數據庫。

    生產車間系統C-U矩陣示例如圖3。

圖3 生產車間系統C-U矩陣

    3.4 網絡應用模型

    MES車間網絡應用模型如圖4。

圖4 MES車間網絡應用模型

    a．按照車間MES功能模塊劃分，各業務組至少配置一臺聯網電腦，工作人員通過錄入、輸出報表等操作，由計算機自動完成信息的采集、存儲、查詢等管理應用。各業務組電腦可通過集線器進行擴展；

    b．按照人員崗位的不同設置工作權限，崗位人員只能對本崗位的數據具有輸入、修改等管理功能，其他崗位人員都只有瀏覽權而沒有修改權，這樣能夠確保數據的完整性和一致性，即“一次一處輸入”數據；

    c．各工段配置聯網計算機，用于接收工作任務，工長通過錄入、輸出報表等操作，由計算機完成信息收集與存儲，自動顯示工作節點信息和工作狀態，還可以通過外接顯示設備，作為現場電子看板使用。自動化程度較高的數控設備也可以直接進行數據采集；

    d．車間聯網計算機均可通過網絡交換機與公司局域網相連，實現車間基礎數據的直接訪問；

    e．車間數據庫服務器與網絡服務器用于車間現場信息的采集、存儲、查詢等信息管理應用。

4 結束語

    在航天產品制造車間MES應用模型的指導下，可以根據現實需要方便地開發各模塊管理信息系統，避免了孤立開發所導致的信息孤島現象。完全建成的車間MES將充分發揮人與計算機結合的整體優勢，使生產現場的信息收集、傳遞、處理和反饋做到準確、及時、高效，實現生產過程的有序運作和資源優化，并最終實現生產現場管理信息化，大大提高生產車間的現場管理水平。