国产PLM_CAPP_MES_PDM系统软件_北京艾克斯特科技有限公司

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产品研制生产模式下的MES产品设计思路

时间:2021-05-08 点击次数点击:

我国航天电子产品的研制过程要求专、紧、密、短、精、快,产品本身也定制化、专业化、多样化、小批单件式生产,具有典型的离散制造的特点。

航天电子产品的技术含量高,工艺过程复杂,非常关注环境测试环节,产品质量把控要求极高,物料实行严格的批次号、序列号管理,产品调试、修复及工艺变更十分频繁。由于是研制生产,所以产品模型基本不固定,生产过程也往往是设计、试制、调试不断迭代式完成的。而与此同时,此类企业的自动化水平往往并不是很高,作业执行层的主体仍是工人,信息的传递主要面向人来完成。企业往往对质量追溯和数据包的管理有非常高的要求:每一件产品从最初设计到最终交付,研制过程中的纷繁、复杂、形式各异的资料、文档都需要进行全面归集,形成完整的产品数据包,传统模式下的工作量和难度可想而知。

那么,企业如何能够快速响应科研任务,如何在工艺技术准备和生产环节全程掌控、尽可能缩短工期,同时又能控制生产质量,形成完整的数据包?这就给企业的数字化信息化管理平台提出了更高的要求: 能够实现多部门协同设计与制造,快速完成产品工艺规划和生产准备数字化管理,科学、柔性地安排生产计划,能够基于对车间制造现场的实时管理进行作业的优化排产、实时监控和动态调度,能够实现产品测试、调试、试验的数字化管理,要灵活的满足生产过程的各种变更及数据追溯管理,实现核心的数据包的管理。

在这种需求下,适应电子产品研制过程管理的一体化解决方案以及面向研制生产控制的MES系统应运而生。通过MES系统与前端的设计系统、供应链,以及低层的自动化设备进行紧密集成,构建出一个设计、制造、试验一体化的软硬件管理平台。

产品研制模式下MES系统的设计思路可以概括为以下两部分:

一、针对企业业务需求的设计思路

1、一体化设计思路

MES绝不能独立存在于企业的信息链外,必须作为企业一体化中的一部分来规划,集成下的产品全生命周期数据追溯。通过一体化系统集成,可以实现企业基础数据的统一管理和跨系统共享,摆脱信息孤岛,减少重复维护。通过MES系统集成服务接口将PDM、CAPP、ERP,以及底层控制系统有机的融合起来,动态同步设计数据、快速响应工艺变更、全程跟踪科研任务号和生产计划的执行、实时采集生产数据,实现产品模型数据、工艺数据、生产过程数据、测试试验数据的完整闭环,以及基于业务流程的动态共享、制造数据的联动、异常处理,实现作业现场对产品、工艺、质量、作业等相关图纸、文档和技术文件的在线实时浏览与关联查询。

借助以MES为核心的一体化信息化平台,可以帮助企业实现在信息化条件下对生产管理业务流程及相关单据表格的规范化管理。可避免手工管理模式下的随意性、差异性问题,帮助企业实现从信息数据到业务行为的规范化管理。

2、全业务数字化管理

数字化建模:MES平台动态集成PDM/CAPP的设计数据实现对产品的自动化建模,结合生产线、工位、生产单元、工作中心等资源管理综合构建出一个数字化的生产模型,这个模型将会作为生产配套资源的齐套检查、计划排程和指导实际作用的一个原型,每次生产任务将是这个模型的一次实例化。

数字化生产指示:借助对产品模型、生产模型、质量检验模型的实例化应用,在生产过程中可以提供各种详实的各类生产指示,例如:一个工人只需通过作业看板就能明确知道先做什么后做什么,需要用到哪些原料等,而且工人还可以实时查看当前工序的工艺文档、图纸、作业录像等等,为工人提供详尽的作业指导。

电子产品的原材料涉及到多种类、多数量的元器件,并且需要特别关注有效期,可以借助条码实现对原材料的自动核对、记录、防错、漏装等处理。通过信息化采集手段也可以解决人工记录生产数据的效率低、失误多、易遗漏、不实时等弊端,提高作业效率。

同时,通过设备采集、图像采集、电子标签、条码等技术实现作业数据自动采集,实现自动报表、无纸化办公,可减少手工作业制单、统计等环节,降低生产准备时间,实现生产进度信息的自动反馈和实时监控,避免手工记录带来的滞后、不对称、易错易失及大量重复性操作等问题。

数字化调度:数字化调度平台可以实现车间作业排产与调度的优化、动态管理,提高产品制造过程的透明化、均衡化和生产线资源利用率、 有限控制生产节奏、保证产品的制造周期。

由于生产计划包含研制、定型批产等类型,计划的排产难度大、可控性差。通过MES平台的APS,利用约束模型、生产资源能力、实际负荷进行智能化排程,制定出基于有限能力的详细作业计划,计算每一个计划在所需资源上的加工开始时间和结束时间,确定各个作业计划的先后顺序,得出人力负荷、设备负荷等资源负荷情况,解决生产顺序及资源冲突问题,向生产计划员展示需求负荷与实际能力之间的对比数据。

同时,计划人员可以通过多角度,包括从生产计划、产品、生产线、工作中心、工位、工人等视角来对生产进度信息进行实时跟踪监控,实现对生产异常的快速响应、生产计划的快速调整。

数字化生产分析:采集生产过程中的各类数据,通过图表、报表、仪表盘、SPC控制图、组态监控画面等丰富多彩的数据呈现形式,实时、准确地传递给各级管理人员,从而使生产信息的传递顺畅、高效。数字化的生产分析可以满足不同层次管理人员的查询和统计分析的需求,为管理者进行正确的决策提供了必要的依据。

数字化生产监控:完成生产过程中人、机、料、法等各种生产数据的实时采集,并通过监控终端、LED电子广告牌等方式动态、实时的展示出电子产品的生产进度信息、单件/批次级的物料移动信息、质量信息等,实现生产过程的透明化和可视化,为各类管理人员及时掌握生产提供决策依据。

数字化生产监控可以实现生产过程的推拉结合的生产模式,事前有调度计划进行推动,而在生产过程中,各工位可以通过任务广告牌查看个工序任务的生产进度,以拉动的方式进行生产作业,优化生产过程。

数字化试验管理:数字化试验管理用以实现试验数据的数据采集、监控、分析,实现试验过程和结果的数字化管理。

通过集成接口获取设计和工艺数据,形成产品的检验模型。检验模型描述了一个产品试验过程的详细步骤,包括检验项目、检验内容和检验标准等。在试验执行时,MES系统同自动化测试和试验设备的集成,获取测试数据,并检验模型进行自动核对,判定试验结果。

数字化试验管理涵盖了产品试验的全周期管理,包括试验大纲、试验任务、试验资源、试验执行、远程监控、数据采集。最后,通过试验数据可以进行各种在线试验报告及SPC分析。

3、实现完整的数据包管理

数据包是在电子产品研制过程中核心的管理内容之一,尤其作为航天、军工企业尤为关注。数据包是产品在制造、试验过程中形成的各种履历数据的汇总,包括各种工艺文件、图纸、装机清单、测试试验数据、图片、报告等等。在传统模式下,这类数据的存储方式和介质各式各样,无法实现结构化管理,数据不宜归集和保管,更无法满足统一统计和分析的需要。

在产品的生产过程中,MES会通过手工采集、条码采集、设备自动采集、测试数据采集等各种方式,将生产数据、质量数据进行了全面的采集、结构化转换、归档和存储。数据归档后,相关信息会永久、静态地存储下来,很容易实现产品数据的正、反向精确追溯,并可以表格、报表、图表等多种展现形式呈现给管理人员,方便管理人员进行综合统计和分析。

 

二、软件技术架构的设计思路

1、平台化

构建基于SOA架构上的MES增量迭代系统,采用标准规范的、跨数据库平台的、面向服务、面向对象、组件化、多层架构等领先技术,保证软件的安全性、稳定性、扩展性、可维护性 、设计传承性和高复用性,以便适应企业不断变化的需求而做出快速响应,保证系统的开发效率和质量。

整个平台分成用户应用层、服务接口层、业务逻辑层、数据访问层、数据存储服务层多个层次。支持三层及集群式网络部署,实现了业务逻辑、数据存储、客户端界面的分离,兼顾C/S、B/S模式,保证了系统的高效、灵活与安全性。

2、持续化

采用先进技术确保产品的持久生命力、确保软件的稳定性和低维护成本,以及软件可持续化发展,满足企业长期使用。

3、开放性

支持基于软件组装的开发模式,采用全模块化的设计,可以根据企业的业务特点和实施计划方便进行拼装和组合;支持第三方程序组件化嵌入,满足企业的不断增长的业务需求。

4、扩展性

提供高级二次开发扩展到能力,使得系统具有灵活适应性。

5、一体化

系统遵从ISA-95标准,实现企业一体化应用。

6、安全性

提供强大的系统管理平台,实现权限控制、安全备份、日志管理等,严格遵循军工企业数据保密的要求。

航天电子产品在科研和生产方面的任务不断增加,就要求企业大幅缩短工期,保证质量、控制成本。但实际情况往往是无法有效实现对生产计划执行和周期的控制、生产资源的调度能力依旧不高、生产节拍的管理和产品品质的管理水平不足。究其原因,是因为企业本身在生产制造过程中的控制水平太低,产品研制生产变数太多、信息流不通畅、生产过程中的人机料发环数据没有准确、全面、实时的管控起来,做不到事前事中控制、事后分析,质量可持续化改进缺少必要的数据基础。

以产品“研制过程控制”为核心的MES系统,充分融入了先进的管理模式和计算机技术而构建的精益制造规划执行系统,可以将企业的设计平台和底层的自动化系统集成在一起,快速响应任务计划及设计变更等、通过MES平台实现计划排程、生产调度、生产作业、设备、物料、质量、人员、数据包的全面管理与控制,运用及时、准确的采集信息,指导、启动、响应并记录管理全部的生产活动,从而能够对条件的变化做出迅速的响应、提高工厂运作过程的透明度和执行效率,有助于缩短研制和交付周期。

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