北京精诚软件MES系统开发之汽车电子电器生产管理系统解决方案

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所属分类:MES案例

第1部分 项目背景概述

1.1 项目背景概述

北京北汽李尔汽车电子电器有限公司是北京汽车控股有限责任公司与世界500强企业美国李尔公司的合资企业。合资双方共投资1000万美元组成,各占50%股份,主要从事汽车线束、连接盒、中控门锁,胎压监测系统和其他电子电器产品的设计、研发、生产和销售,企业位于北京大兴区采育汽车零部件基地。

公司目前已有一套为北汽康明斯供货的生产线投入运营,并实施了QAD ERP管理系统。QAD ERP系统的实施可为公司建立从原料采购、入库、领料退料、生产管理到销售、库存和财务核算的一整套信息化管理平台,达到公司在计划、任务和及时交付、帐务核算等环节的有效控制,可有效建立一整套符合公司实际管理模式的信息化物流管理平台。

随着企业规模的逐步扩大,年内将新上线三条生产线为北京现代汽车供货。由于北京现代汽车要求采用JIT生产供货模式,对企业精细化管理提出了更高的要求。QAD ERP管理系统基本解决了从原料采购、生产管理到销售、库存和财务管理的整体企业资源计划信息化目标,但是在车间生产计划和任务调度管理、物料及半成品管理、准确、及时发料、生产工艺管理、过程装配管理、设备管理、人员绩效管理、质量改进管理、在制品进度管理、产品质量追溯和售后服务跟踪等生产相关的更细粒度的环节上不能做到精确的监督和控制,尤其生产现场大量的数据如果采用手工记录,既占用时间,又容易出错,而且数据无法及时更新,会给生产管理和及时供货埋下诸多隐患。

因此基于对生产计划任务调度、现场设备状态监控(PLC)、生产数据的实时采集和产品质量跟踪、追溯等要求,工厂需要一套高度精细化和智能化的生产管理系统(MES)来控制整个生产过程,以使企业向生产制造柔性化和管理精细化方向发展,提高供货的及时性和灵活性,降低不良品率,改善生产线的运行效率,加强生产现场数据采集和在制品管理、产品质量和售后服务能力,并有效降低生产成本;同时,最为重要的是全力满足北京现代汽车公司的JIT生产供货要求。

精诚软件EAS-MES生产执行系统是精诚软件公司自主知识产权的面向大中型制造企业的生产管理系统,可根据制造厂商的特定需求进行定制开发,依据丰富的第一手自动化控制资料和数据仓库技术,实现和现有硬件设备(生产设备和检测设备)、ERP/MRP/PDM/CAPP等系统的无缝集成,为实现企业的精益生产,帮助管理者及时决策提供依据。

北京精诚智博科技有限公司是国内最专业的MES厂家之一,拥有8年生产现场管理系统研发和实施的经验,在电子、汽车零部件和大型制造业行业具有专业的领先优势,通过与多家世界著名制造厂商的紧密合作,精诚软件为客户提供最先进和最实用的硬件、软件、解决方案和技术服务。

1.2 项目实施意义

生产管理系统作为ERP系统的中间控制层,可有效提高车间生产过程的精确化管理,满足客户订单的JIT生产供货要求;同时基于先进的条码/RFID/PDA技术实现生产工序的实时数据采集,便于公司建立完善的产品生产工艺流程和质量监管体系,从而提高车间透明度,提高生产效率、建立产品完整的生命周期可追溯档案。

如下为公司实施生产管理系统的整体结构模型:

图1 基于车间质量管理的MES生产执行系统结构

依据 MESA国际组织统计,企业导入制造执行系统(MES)后:

1、通过条码数据的采集,规范物料采购出入库、半成品采购及车间物料周转、生产过程管理等各环节的业务操作,改善数据录入滞后现象,提高数据录入速度,降低人为记录失误,为管理决策提供更及时、更准确的一线数据;

2、建立公司在切线切管、绞线、预装、装配、检测、成品包装等关键工序的条码扫描机制,完成生产工序的实时数据采集和工艺流转,为建立精细化生产管理奠定基础。

3、基于JIT物料拉动原理,实现准时化物料配送和上料操作,实现原料换批的实时跟踪,同时对生产过程中的返修品和在制品进行详细跟踪,基于条码扫描实现仓库的先进先出及实时盘点等基本物流业务;

4、利用先进的无线网络技术和移动PDA扫描技术建立产成品条码和原料批次、数量、制造编号、物料编号、作业者、制造机械、工装设备、制造时间、检测结果、客户、供应商、各类工序信息的完整关联,为产品质量追溯、生产实绩、报表统计提供准确的数据源;

5、通过条码信息采集记录合格与不合格项目后,对不合格产品进行返修记录或报废记录,同时将生产过程中的各类异常现象(不合格、返修、报废等)进行特殊处理;

6、根据现场设备的实际状态(正常、异常、维修等状态,通过LED三色指示灯及现场按键方式实现)合理安排生产计划和任务,打印带有条码标识的工艺流程卡,并根据实际生产过程中采集的产量数据来优化设备标准产能和标准工时,进一步完善公司产品工艺,优化实际绩效考核的KPI关键指标等;

7、通过科学可行的技术手段预留QAD ERP系统和财务管理系统的无缝数据交互接口,实现条码数据采集系统与ERP系统的协同作业,将ERP系统、财务管理系统和条码管理系统进行有效的联动,达到数据的集中共享和实时查询;

8、生产实时动态跟踪:随时从系统中得知实际生产(含物料动态)的情况(合格率、在制品、完工率等),提供生产动态信息查询和各类丰富的图表分析,为生产决策提供依据;

9、LED看板管理:通过车间实时数据采集,将生产任务和产量、质量信息等通过LED看板实时展现,便于管理人员直观的看到车间生产状况,及时发现问题,解决问题;

10、生产安东:利用现场装配工位紧急求助按钮,配合LED大屏(或电脑显示器),对设备故障异常或质量状态需要协助判定的情况做出及时响应,减少因信息传递不及时造成的停线、生产延误等情况发生;

11、基于丰富的报表开发及图形化SPC分析,可形成大量实时的数据分析报告,为管理者提供精确及时的决策依据;

 

 

第2部分 项目需求分析

2.1 生产线现状分析

北京现代项目生产区域主要包括切线区、切管区、模具中心、预装区、组装流水线、检测区和成品区等,主要工序为切线切管、绞线、预装(超声波焊接/热缩/密封)、手工流水线装配(连接器/套管/定位夹)、检测(电测/全检/质检)、成品包装等,属于典型的离散型制造。因物料规格多、设备多、工序较长,现场管理将存在诸多瓶颈,主要表现在:

1 生产过程中的大量数据通过手工填写和事后上报的方法完成,无法及时准确的将各类设备信息、质量信息、物料批次信息和人员信息、产量信息等形成关联,对后期质量追溯造成很大困惑,生产管理不能形成有效的计划和任务执行调度;

2 生产设备数量种类较多,自动化程度不高,大部分都以单元设备为核心进行生产和控制,生产工序之间(切线、切管、绞线、焊接、热缩、密封、装配和检测等)形成自动化孤岛,缺乏信息资源的共享和数据连贯性,难以及时反映各设备的状态和产量信息;

3 仅少数设备进行接口,生产过程中的大量实时数据无法反馈到生产管理层面,导致生产管理无从作出正确的判断和决策;

4为了实现生产过程的数据采集,车间操作人员必须将工艺卡片和生产数据在事后一点一点输入计算机系统,大量的数据在传递、录入过程中,出现错误,导致数据不准确、效率也比较低下,得到的数据滞后与生产实际情况,导致基础数据缺乏实效性,直接影响企业的生产经营管理;

5 公司生产管理人员忙于应付生产过程中出现的各种零碎问题和数据问题,生产线的考核和公司管理出现两张皮现象,大量的生产数据无法为企业管理提供系统、清晰的决策依据;

6 公司的生产管理层面,由于各项生产数据考核和财务ERP等系统数据不能真正衔接起来,各项数据统计的口径、计算方式都不统一,致使财务ERP系统运行效果受到严重影响,生产组织和排产起不到应有的作用。

2.2 部门需求分析

由于公司是离散型制造企业,生产、物流、质量管理等的复杂性都会随生产活动的进行日益提高;管理人员忙碌于日常生产管理,信息流通滞后、不畅等管理瓶颈,将很大程度上制约生产效率,增加生产成本,降低产品质量。

为了提高车间管理的效率和合格率,企业应将更多的精力投入在思考决策性问题、优化现场管理等方面,管理人员更多的发挥防的作用,实现防消的合理配合。概况来讲,企业管理应该在以下方面不断做出努力:

Ø 及时准确将计划以及变更信息发布到制造现场;

Ø 收集生产中的资源、过程以及结果信息数据;

Ø 监控产品的整个作业流程,给作业人员足够的信息指导,实现物料防错漏管理,避免或预防问题的发生;

Ø 提高生产线现场对各种变更的响应以及反馈速度;

Ø 实现对产品、物料的序列、批次追踪与管理;

Ø 实时记录制造过程中的在制、工时、人员、设备等信息;

Ø 给管理人员提供对作业现场进行可视化监控管理的工具;

Ø 给管理人员提供改善制造流程、工艺的各种及时准确的数据;

Ø 归纳/整合/分析过程信息,为高层决策提供全面及时准确的数据。

 

相关部门对MES的具体需求预期如下:

计划部门:

希望通过条码系统实现准确的工单下达和任务安排,准时调度和生产进度查询等:

Ø 生产订单管理

Ø 生产计划和任务管理

Ø 生产任务分配和下达管理

Ø 冻结/解冻/强制结案工单

Ø 监控生产工单执行进度

Ø 产品标签及工艺流程卡管理

Ø 预警、查询和统计功能

生产和工艺部门:

希望通过条码系统实现车间级精确化管理,实现设备、人员、工艺、班组、物料等信息的精确化追溯性,并实现精益生产。

Ø 车间范围

Ø 生产工艺

Ø 员工岗位

Ø 设备工艺

Ø 监控设备运行状态(例如切线、切管、绞线等设备的状态信息)

Ø 不良品不良率

Ø 返修和报废控制

Ø 建立质量追溯链(批次模式和单件模式)包括产品序列号/批次号/工字轮号/机器号/时间/人员/物料/供应商/检验结果等信息

Ø 预警、查询和统计功能

Ø 现场可视化管理

质量部门:

希望通过各项质量检验指标参数的建立,并完成现场设备的自动化接口,实现各项检测结果的智能采集和防错、报警,并根据各项检验结果形成丰富的SPC统计报表等。

Ø PQC/IPQC/OQC检验

产品及物料的来料质检、生产过程检验和最终检测、包装出库工序等

Ø 检验分类(性能检和外观检)

Ø 产品检测档案

检验人员/检验时间/质量结果(合格/不良)

检测参数:详细检测数据、故障现象、不良点位等

Ø 质量闸口功能,锁定有质量隐患的物料、在制品、成品等

Ø 预警及信息发布

Ø 质量数据统计分析

例如故障帕拉图、一次通过率、P管理图等;

管理部门:

希望通过生产管理系统的实施建立领导及时决策体系,对生产现场发生的问题能在第一时间反馈给管理者,并采取最快速度解决问题,同时后期大量的SPC统计分析报表为企业决策提供了丰富的依据。

Ø 建立数字化、透明化现场管理和监控体系,优化和规范工厂业务流程;

Ø 建立以产品信息为纽带,监控作业现场的详细过程,建立相关业务单元有效协作的信息平台;

Ø 建立完善的产品追溯链和信息档案库,满足质量追溯管理要求;

Ø 建立生产质量物流等异常情况预警机制,提高问题处理效率和准确率,降低生产成本;

Ø 监控现场业务操作,引入防呆防错机制,帮助操作人员减少操作失误;

Ø 和ERP、设备集成,代替人工录入,提高系统的处理效率和准确率。

Ø 实时获取各项业务绩效指标,为高层决策提供全面及时的第一手数据;

 

2.3业务需求分析

北京李尔汽车电子电器公司北京现代项目在生产管理软件系统的关键需求将主要包括以下几方面:

2.3.1 生产计划和任务调度

根据北京现代JIT推送订单及生产总体计划,对生产计划进行详细的分解,产生周密的周计划和日计划,并根据设备、人员、物料、班组等实际情况进行灵活的任务调度和安排,达到高效计划和实时调度。

2.3.2 原辅料入库、出库管理

记录各类原料、辅料、半成品等入库资料信息并根据编码规则打印条码;通过扫描记录原辅料出入库资料,并可查询、打印原辅料库存、出入库记录等信息。

2.3.3生产和工艺流程卡的管理

具有新增、修改、撤销卡片管理的功能,单据的打印、导入、导出功能,能查询卡片的状态、进度等信息,并据此计算产品的品种成品率。

依照生产和工艺流程卡上的工艺要求进行生产,避免人为因素导致的生产工序错误。并根据生产工艺流程卡的过程扫描,实现生产各工序的工艺流转,达到数据的实时采集和自动化生产现场管理,同时对于后期质量数据形成详细的分析和报表。

2.3.4 生产工序数据采集(重点)

记录每道工序开工前的来料信息和工作完成后的产品(在制品)信息。工序主要有切线切管、绞线、预装(超声波焊接/热缩/密封)、手工流水线装配(连接器/套管/定位夹)、检测(电测/全检/质检)、成品包装等。通过记录每道工序开工前原料、质量等相关信息和完工后的产品、质量等相关信息,查询出:工序成品率、机台成品率、机台通过量、班组成品率、班组工作量、质量问题分布、在制品分布和质量追溯等相关的报表,结合卡片上的内部合同号、排产单号可以跟踪客户合同进度与排产单进度等。

2.3.5成品入库、出库管理

通过条码扫描记录成品入库、出库资料,打印产品质量保证书,可查询、打印成品库存、出入库记录等信息。提供与ERP 的成品出入库管理的接口,使成品管理员仅录入一次单据资料。

2.3.6全程唯一条码追踪管理

从原料进厂入库开始,到成品出厂,包括生产过程中的工序间均采用唯一条码标识管理。通过条码,可以快捷、准确地完成公司在制品的统计、库区库位存放数量、时间、周转周期和后期库存查询、调拨、盘点等工作。

2.3.7设备管理/刀具管理

通过设备管理和刀具管理模块监控整个车间的所有设备运转状态及负荷和产量等信息,并将产品条码信息和刀具(钢印/条码标签)信息进行关联,另外生产现场的各类PLC数控设备和称重、检测设备,可以通过RS232C、485数据接口或数据库接口方式直接读取关键工艺参数,随产品条码和工艺流程卡一一对应,形成自动化数据接口和参数的可追溯性。

2.3.8在制品半成品库存管理

用条码记录原料、在制品、成品货位的编号,便于货位编号的录入。这些现场库位主要包括:原料库、半成品库、在制品库和成品库等,实现每个产品在对应生产作业库区的存放和出入库记录。

2.3.9伙伴条码关联需求

对外购半成品或外协加工半成品质量信息通电子文件方式传送到公司后,可通过系统自动关联这些伙伴的质量信息;

对客户购买公司半成品或成品后,系统可通过电子文件方式输出质量报表,同时方便客户对质量信息的查询;

2.3.10 其他功能性需求

可以满足各类报表的制作、打印功能;并支持报表的导出功能;

良好的用户权限管理,能够支持面向数据字段级的权限控制;

对生产线现场环境改动小,对现有生产线管理影响小;

具有良好的可扩展性和易维护性,便于后期业务调整。

 

2.4 核心业务解决方案

生产管理系统作为生产线数据采集和产品质量控制的核心系统,将从以下几方面实现制造车间数据的实时统计,提高在制品管理和售后服务能力。

1、计划排产调度

通过有效的计划编制和产能详细调度,在保证客户商品按时交付的基础上,使生产能力发挥到最大水平。对于按JIT模式生产,随着订单的小型化、多样化和随即化,该模块成为适应订单、节约产能和成本的有效方式。

2、生产现场管理

可通过连接设备控制系统实现订单物料的确认和识别并自动完成数据采集,实时统计车间采集数据,监控各关键工序(切线、切管、绞线、预装、装配和检测等)的在制品、成品和物料的生产状态和质量状态,并支持订单取消、产品改制、加装等生产计划的临时调整。同时,可利用条码自动识别技术实现员工的生产状态监督和现场质量检验状况的监控,充分利用现有设备,配合LED大屏进行设备故障、质量问题等进行报警。

3、仓库物料管理

对原材料采用条码管理方式,在采购入库时即可将原料信息(如批号、料号、供应商、数量等)生成条码粘贴在原材料包装上,领料时配料员可以直接扫描该条码完成领料和上料,在生产过程可通过成品条码、半成品条码和原料间建立完整的追溯关系,形成产品的唯一追溯和质量监控。

4、上料、换料、补料

基于准时化生产(JIT)机制,通过系统实现原料车间各工位的物料上料、换料、补料等,根据每日任务分配,系统可以根据BOM核算物料需求,进而依据生产周期和在制品生产情况生成准时配料单,根据扫描订单编号,实现物料信息的指示灯提示,提醒配料员及时准确的配料。

5、品质管理

基于全面质量管理的思想,对从供应商、原料到售后服务的整个产品的生产和生命周期进行质量记录和分析,并在生产过程控制的基础上对生产过程中的质量问题进行严格控制。能有效地防止不良品的流动,降低不良品率,对超过指标的不良品进行预警和批处理。

6、追溯管理

物料追踪功能可以根据成品或原料条码、批次信息,找出对应的生产过程信息,订单信息,客户信息,及产品序列号。并根据查询条件得到特定条件下对应的产品序列号(如一组或几组给定的部件号或批次关系)。

7、数据采集

通过各工序的物料、单据条码扫描和工艺条码扫描,可以轻松实现生产过程控制和各项参数的自动采集,对计量数据还可以预警和防错,通过RS232C接口实现各类硬件设备和软件系统的无缝集成。

8、决策分析

众多的经过合理设计和优化的报表,为管理者提供迅捷的统计分析和决策支持,实时把握生产中的每个环节。综合报表实时展现了生产现场的第一手过程数据,并对生产线即时产量、工序产出率、设备和人员的作业状况进行汇总分析,为生产执行状况和产品品质改善与提升提供了有效的评估依据。

第3部分 系统架构设计

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