【Y汽车零部件生产公司MES方案设计8200字（论文）】

Y汽车零部件生产公司MES方案设计目录TOC\o"1-3"\h\u18906Y汽车零部件生产公司MES方案设计 1283231.1MES系统搭载产品及软件环境选择 2238841.1.1YB公司MES系统的搭载产品-液压循环球转向器简介 2106191.1.2YB公司MES系统实施软件方案选择 5120001.2MES系统批次管理设计方案 524411.3MES系统防错管理设计方案 10324981.4MES系统生产管理设计方案 18YB公司MES系统将从批次管理、防错管理、生产管理三个方面为重点进行方案研究、设计，以提升YB公司生产运营管理能力：项目YB公司存在问题MES功能设计目标批次管理总成及零部件追溯能力有限；生产制造过程数据记录能力不足；产品合格状态在线判定能力有限，不良品判定数据无法记录；现场不合格品处理流程粗放，标识及隔离不及时等问题较多；总成返工返修管理粗放，记录不及时；不能及时获取质量管理与统计等数据报表。通过在零件表面刻印二维码实现批次追溯和查询；MES系统记录相关加工过程信息，通过二维码数据实现加工过程数据追溯和查询；通过系统自动判定合格状态并记录结果，以及数量、原因等相关信息，实现不良品信息追溯和查询；返修（拆解）区扫描，生成返修履历，返修再次上线后，MES系统能够识别出该件为返修件，并对该件进行标识，实现产品返修管理；MES系统根据零件状态判定产品合格状态，并自动计算过程能力，生成相关数据的SPC控制图等相关报表，实现质量管理与统计报表。防错管理工艺顺序检查能力不足；零件有效性检查能力不足；产品型号检查能力不足；无操作工检查未与PLM系统对接。工艺顺序检查，声光报警；零件有效性检查，声光报警；产品型号检查，声光报警；操作工检查，匹配能力；与PLM系统对接，实现设计、工艺、制造一体化。生产管理通过各单位的零件统计表格进行人工排产，存在考虑因素有限的问题，导致生产计划实施效率低；紧急项目插单难以安排，营销范围广；生产看板不能实时更新，生产过程监控难度大；无法直观掌握现场动态；生产预警信息无法及时传达；无法及时导出车间及生产线等各个层级生产报表。MES从ERP中获取发货数据和库存数据等信息，并结合产线状态、节拍、在制品数量等信息自动生成各条产线的生产计划排程生产线电子管理看板；安装电子显示屏，实现生产线可视化生产看板；MES系统数据查询，实现生产过程监控；生产线设立报警按钮；根据管理需求，导出各种生产报表。表4-1YB公司生产运营管理存在问题与MES功能设计目标1.1MES系统搭载产品及软件环境选择1.1.1YB公司MES系统的搭载产品-液压循环球转向器简介YB公司从2015年与福特汽车公司开始合作，并逐步形成成了战略合作伙伴关系，在这种情况下，福特把其最成功、盈利能力最强的车型-F系列超级皮卡项目授予YB公司，这个车型也是长期以来北美最畅销车型之一，产品采用液压循环球转向器。考虑到福特项目的重要性、液压循环球转向器产品的复杂程度以及YB公司运营管理提升规划，YB公司决定选取福特液压循环球转向器作为MES系统的首个搭载产品，进行MES系统项目的设计研究和实施液压循环球转向器主要适用于轻卡、皮卡、中重卡及大巴等商用车，该产品的主要作用通过方向盘的转动，借助于车辆轮胎和路面的摩擦力，启动助力转向阀的预开隙，控制液压油液的流量提供转向助力，控制车辆行驶方向。液压循环球转向器典型外形结构如下：图4-1：液压循环球转向器外形结构图液压循环球助力转向器主要由螺母螺杆组件、下壳体组件、转向阀组件、摇臂轴组件等组合装配而成，通过方向盘的转动，带动螺母螺杆组件的螺杆转动，螺杆的转动通过螺母螺杆之间封闭滚道内的钢球转化为螺母在壳体内的直线运动，通过螺母的直线运动，转化为摇臂轴的旋转运动，从而带动摇臂和拉杆运动，进而实现转向轮的转动，实现行驶车辆的方向控制，下图是液压循环球转向器整车安装位置及传动示意图和工作原理图：图4-2：液压循环球转向器整车安装位置及传动示意图图4-3：液压循环球转向器工作原理为了能使MES系统发挥精准作用，就必须对产品进行零件级别的拆分，并确定二维码刻标方案。液压循环球转向器所有零件如下图所示：图4-4：液压循环球转向器爆炸图液压循环球转向器产品共包含约63种零部件，其中8个为自制件（主零件，如图4-5），其余零件均为外购件。采购件体积小，无法对所有子零件进行二维码刻标。另一方面，由于主零件均由YB公司进行制作加工，体积相对较大，并且后期是对以主零件为主的组件进行总成装配，因此对主零件进行二维码刻标，然后将其余零件绑定主零件形成主要组件，最终组件之间互相绑定并形成唯一总成编号，是MES系统零件管理的基础规则。图4-5：MES系统控制的基础-主零件标刻（二维码）液压循环球转向器生产线各车间的工序流程如下：图4-6：液压循环球转向器车间工序流程图根据目标，MES系统将配合公司现有的ERP系统、PDM系统，实现所有产品从原材料采购到总成交付整个制造过程的批次管理、防错管理和和生产管理的提升。1.1.2YB公司MES系统实施软件方案选择在MES系统实施之前，YB公司主要使用ERP作为物料管理工具，但ERP本身具有一定的局限性，但MES系统可以进行有效的兼容、补充和衔接，主要表现在以下四个方面：ERP系统有信息流滞后。实物先流动，记录信息，录入系统。实物流与信息流有时间差，不能做到即时即刻的同步。MES则是依靠实物产品标签作为信息载体，扫描信息实时进入系统。帐物信息实时同步。可以举例出库扫描。ERP无法实现单间流追溯。ERP是可以做到批次记录，零件与总成通常是以班次为批记录对应关系。MES这可以做到单件总成与零件批次的关联。ERP作为企业资源管理系统，对生产现线直通率、不良品返修等无法做到准确记录，MES作为制造执行系统对现场直通率，生产完成率，返修工件工艺，批次信息进行实时精准记录。ERP对追溯报表，生产报表，质量报表统计需要几小时甚至一天时间。MES则可以做到正向、逆向追溯实时完成，生产报表和质量报表以图、表方式即刻呈现。综合以上原因，将MES系统作为YB公司进行批次管理、防错管理和生产管理提升的有效工具是科学合理的选择1.2MES系统批次管理设计方案批次管理是MES系统众多功能中最基础，也是最核心功能，要想实现精准的批次管理，首先要进行以下要素的定义和设置。1）批号的确定和分配。材料采购入库或产品生产入库是批次号产生的时机，需要确定一个批次号分配给该批料号，批号可以自动生成或手工录入，批号可以是无含义的唯一代码，也可以带有简单的日期信息，但不应该对批次号通过复杂的编码规则设置该批料号的特性信息，如采购入库时，批次号不应该包含供货商信息，检验信息等。2）批料号的特性。批次号是一个包含很少信息的唯一代码，需要根据批次号确定该批料号所具有的具体属性信息，如采购供应商是谁，供货日期，检验记录，企业内部生产单位，生产人员，生产日期等信息。而MES制造执行系统自身就存在详细的批特性信息。MES制造执行系统中以不同类型的事务记录来表达各种业务，事务记录成为了企业业务信息的载体，包含最详细的特性信息，如采购记录包含了供应商、供货日期、供应商产品批次号、质量证明文件等，生产记录包含了使用的材料批次号、生产日期、生产班组、生产人员、工序检验数据等。3）出库批次的确定。按批次管理的料号在出库时有一个确定出哪个批次的问题，系统应支持按给定的条件检索符合条件的批号，可通过设置一些使用策略，如按先进先出确定或按供应商确定，设置一些批次号查找规则。出库时能按规则确定出库批次号，并且应容许手工输入。4）批次档案的建立。批次号有一个入库产生，库房存放，出库使用的过程。为了批次追溯，需要建立一种批次档案数据，反映批次的来源和去向，也便于后期的追溯分析。采购入库或生产入库产生新批次号，在批次档案中要记录新生成的批次号和来源业务的对应关系；生产领用材料出库或给客户销售发货时，在批次档案中要记录使用的批次号和去向业务的对应关系。批次档案记录要能随着MES事务数据的建立自动生成。根据以上要素含义的确定，我们在MES系统中对批次管理的逻辑关系进行了如下设置（图4-9）。图4-6：MES系统批次管理逻辑流程图批次追溯和查询图4-7：批次追溯和查询方案设计（1）正向追溯：输入产品所包含的任意一个零件的批次号或内制件二维码编号，可以查询到包含此批次零件的所有总成的总成编号及零件所在的第一层级组件编号，查询目标可勾选。如果总成已经包装发货，还能够查询到此总成所在的包装箱号、订单号、发货单号等信息。（2）逆向追溯：输入任意一个产品总成标签上的总成编号可以查询到所有包含组件、零件的批次信息、零部件加工过程参数信息、合格/不合格信息、返修信息等，查询结果的显示要按照装配关系分层级显示。（3）所有查询结果可以直接导出Excel文件格式。（4）批次追溯和查询的实时性要求：≤60秒。2）加工过程数据追溯和查询图4-8：加工过程数据追溯和查询方案设计（1）零件加工线过程数据查询：输入任意一个内制件的零件编号，可以查询到此零件的加工工艺流程、毛坯的来料时间、粗加工批次、原材料批次和调质热处理批次、精加工时间和班次、生产线名称、以及所有关键工序的加工时间、加工过程参数、检测数据、工序结果（OK/NG）等信息。（2）零件加工线的关键工序包括：二维码刻印工序、高频热处理工序、探伤工序、组件铆压工序以及各种试验和检测工序，具体以YB公司提供的各生产线追溯内容清单为准。（3）分装线、总装线过程数据查询：输入任意一台总成的总成编号，可以查询到此台产品的加工工艺流程、加工时间、加工班次、以及各工序装配过程参数、结果数据、返修情况、工序结果（OK/NG）等信息。（4）按照加工过程数据查询：可以按照生产线名称、加工时间、加工班次、作业人员等条件查询所对应的零部件编号，并且可以选择多个条件组合进行查询。（5）各条生产线需要追溯的数据内容以YB公司要求为准。（6）所有查询结果可以直接导出Excel文件格式。（7）加工过程数据追溯和查询的实时性要求：≤60秒。3）不良品信息的追溯和查询图4-9：不良品信息的追溯和查询方案设计（1）不良品信息的记录：对于设备能够自动判定加工结果的工序，在每个工件加工完成后MES系统必须自动采集本工件的判定结果和不良原因。在设备无法输出判定结果的工序，系统通过采集生产线内不良品通道的感应信号，记录不良品产生的时间、数量、加工班次、加工人员、以及零部件编号或批次信息。不良类别由人工扫码录入MES系统。MES系统将加工工序及各工序不合格原因提前编辑到录入界面，方便员工快速选择，并可对工序和不合格原因进行编辑管理。（2）不良品信息的查询：有单独的不良品信息查询页面，能够按照零部件种类、零部件型号、生产线名称、加工时间、加工班次、加工人员、不良品产生原因、零部件批次等条件进行查询，并且可以选择多个条件组合进行查询，输出结果为不良品数量和不良品的零部件编号。（3）能够自动统计每条生产线内不同时间段不良品的数量，并能够用图表的形式表示。（4）针对每条生产线产生的不良品数量，系统能够按照不良原因进行分析统计，并能够用图表的形式表示。（5）所有查询结果可以直接导出Excel文件格式。（6）不良品信息追溯和查询的实时性要求：≤60秒。4）产品返修管理图4-10：产品返修管理方案设计（1）在返修（分解）区设立扫描站，能够记录返修（分解）品的数量、零部件编号、失效模式、返修人员、返修时间等信息，并自动生成返修履历。（2）零件返修后再次上线时，通过扫描零件上的二维码，MES系统能够识别出该件为返修件，并对该件进行标识。（3）装配线返修加工时，系统可以自由设定返修件的加工工艺顺序，如返修件的轴承和油封已经压入，不需要返修，则在返修时可以将此工序跳过，并且MES系统中要记录返修过程的工艺顺序和过程参数。针对典型返修工艺顺序可建立多种固定返修流程，根据返修内容，直接选择，并可以编辑和增减。（4）返修件的不合格信息予以保留，与返修后的合格信息有明显区分。5）质量管理与统计报表通过自动获取大量过程数据，MES系统能够生成质量、设备、生产相关的各种报表，为公司管理和决策提供可靠数据支持。图4-11：质量管理与统计报表（1）根据计量和检验结果，质量人员可以在系统中设定某个批次零件的OK和NG状态，所有包含此零件的产品或组件都将在系统中判定为NG，并且在进行下个操作时会出现报警提示。（2）根据YB公司要求，MES系统可以自动计算过程能力，生成相关数据的SPC控制图。（3）根据YB公司质量管理需要，MES能够对系统中的数据进行统计分析，生成个性化分析报表，包含生产量、合格率、不良原因、OEE、停机时间、停机原因、设备开动率、异常报警数量、异常报警分类、计划完成率，等指标按照年、月、日、生产线、班次、产品等进行单个条件统计或按照多个条件组合进行统计。（4）MES系统收集设备运行过程中的异常报警，并可按生产线、设备、产品、报警内容等对报警进行统计分析。（报警内容MES能否采集？）（5）停机信息人工录入MES系统，录入界面包括生产线、设备、停机时间、停机原因、故障原因、修复方法、恢复时间等信息。其中生产线、设备等直接编辑入系统，并可编辑修改。（5）MES输出的所有统计报表均可导出为Excel文件格式，与办公司电脑连接，方便进行数据分析。1.3MES系统防错管理设计方案MES系统的防错功能一般是指质量防错控制，在生产过程中进行产品质量的控制，包括对工艺控制、投料核对、不良品控制、作业顺序控制、质量报警、包装规格控制等；质量防错的控制属于事中控制，能够防止生产过程中出现质量问题。MES系统防错功能实现步骤：1）计划导入每条生产线的计划都会由管理员进行制定，把计划录入放错系统计划导入文件。进入防错系统上线计划导入页面，将计划上传，系统把计划数据导入用户界面，后台会检查计划内容的正确性。2）质量防错质量防错包括制造过程中重要零件符合性检查和精确追溯信息的管理。通过手持扫描枪等终端运用条形码检查零件信息与数据库里的是否相符，防止错装。指导车间生产，可进行生产流程完工反馈。3）防差错操作流程MES系统对产品的条码与工序进行匹配，从而实现质量的防遗漏、防差错。加工时MES能够自动检查当前使用物料和零件的状态信息，如果零件的批次、型号、前工序加工结果等存在异常时，MES系统会立即控制设备报警，并将设备锁定。4）零件校对规则对零件的装配与数据进行校对规则设置。根据供应商提供的零件条码在MES系统中配置，配置数据将作为MES系统防错校验的一步。5）质量数据追溯及条码规则建立统一的条码规则，可通过追溯关键件条码得知商品信息，包括供应商、生产日期、批次等。这样的方法便于批次的惯例和后期质量的跟踪。可通过关键件中的任意一个条码信息追查与之相关所有的关键件信息。MES系统防错功能设计方案如下：图4-12：MES系统防错管理逻辑流程图根据以上方案，目前生产线共有防错装置283项，涵盖零件是否错装、漏装、漏工序、错发、过程参数偏移等各个方面，MES系统防错设施覆盖率达到91%，开工时系统自检，如果防错设施异常，生产线不能运行。视觉检测系统光电传感检测图4-13：防错设备工艺顺序检查图4-14：工艺顺序检查方案设计可以对产线产品、半成品进行分类管理，并且建立产品制造所需要的各种基础信息。能配置每个工站的工艺参数，运行参数，质检参数，校准参数等图4-15：工艺顺序检查（1）对工件前工序状态进行校验，如果操作工误操作，将工件直接拿到了后续工位，或者前置工序加工失败，但操作工未能发觉，则会立即出现声光报警，并将设备锁定。即，所有有二维码读取的工序应做到漏工序阻止。（2）对工件在本工序加工记录进行校验，如果超过了最大重做次数，则会立即出现声光报警，并将设备锁定。项目按照工艺流程加工未按工艺流程加工零件加工流程MES判定结果表4-1工艺顺序的判定2）1.2.2零件有效性检查图4-16：零件有效性检查方案设计（1）检查待加工零部件是是否为合格品，如果此零部件为不合格品，则系统会立即出现声光报警，并将设备锁定。（2）在组件组装时，对所有待使用零件，检查前工序状态，如果有零件不合格及漏工序状态，则该组件在生产线上使用时，系统会出现声光报警，并将设备锁定。（3）返修（分解）后的报废件（只针对内制件）流入到生产线时，通过扫描零件表面上的二维码，系统能够自动识别和报警，并将设备锁定。（4）系统能够人为设定某个批次的零件状态或对指定批次的零件进行隔离，如：在系统中设定某个热处理批次的零件为NG，则所有此热处理批次的零件在精加工和装配线使用时系统能够自动识别和报警。图4-17MES系统对零件有效性检查对比3）产品型号检查图4-18产品型号检查方案设计（1）检查工件型号与设备当前正在加工的型号是否一致，如果不一致，则会有声光报警，并将设备锁定。（2）检查工件型号与组装零件的型号是否一致，如果不一致，则会有声光报警，并将设备锁定。分装线、总装线通过产品BOM实现工序内零件号与工序绑定，绑定零件可以人工编辑，非工序内零部件扫描发出声光报警。（3）粘贴总成标签时，通过扫描标签上的二维码和产品零件上的二维码，系统能够判定标签与产品型号是否匹配，如果不匹配则能够立即出现声光报警。（4）产品下线包装时，需要扫描每个产品的总成标签和包装箱上的条码，并将两个条码进行比对，如果有异型品混入时，设备能够立即发出声光报警。4）操作工检查图4-19操作工检查方案设计检查操作工是否登录，以及操作工是否满足当前生产的能力需要，操作工能力可编辑。5）与PLM系统对接图4-20与PLM系统对接方案设计MES系统与公司PLM系统对接，可向MES传递的信息包括物料主数据、图纸资料、工艺资料、技术变更等信息，实现设计、工艺、制造一体化。在执行相关作业时通过系统能及时得到对应的图文档（如图纸、作业指导书等）。针对前述的加工过程防错缺失，通过增加防错设施和程序，缺陷产品控制水平得到了大幅度的提升。过程问题控制水平/状态无MES有MES零件加工漏气密性检测100%流出100%不流出漏磁粉探伤100%流出100%不流出装配性能不合格人工记录，不可靠100%不流出组件关键特性不合格人工记录，不可靠100%不流出物料混批不能发现100%发现型号防错异型零件错装时有发生无发生喷漆包装保护套与型号对应性人工目视，不可靠100%对应产品号和包装箱号绑定不错箱人工记录，效率低，不可靠100%对应表4-2MES系统防错效果对比1.4MES系统生产管理设计方案MES系统生产管理逻辑流程总体设计方案如下：图4-21MES系统生产管理逻辑流程图1）生产计划排程图4-25生产计划排程方案设计（1）MES从ERP中获取发货数据和库存数据等信息，并结合产线状态、节拍、在制品数量等信息自动生成各条产线的生产计划排程；（2）MES每天定时自动从ERP系统获取产线生产计划，转化为MES系统的生产工单；（3）MES每天定时自动将生产计划的完成情况反馈给ERP系统；（4）系统能够排出一个月内每条