铸造车间MES系统项目实施案例介绍

一、前言

在国家“工业化与信息化深度融合”战略的积极推动下，制造执行系统（MES）已经逐渐兴起，并成为制造业信息化领域的关键支撑技术之一。由于不同生产类型所关注的侧重点不同，导致MES业务和技术呈现出多样化的技术定制与侧重发展的特点。

而对于铸造企业而言，由于铸造生产工序流程长且工艺复杂，加之其他影响因素导致铸造生产过程复杂繁琐，再加上铸造车间的生产条件等客观因素，完整实施MES的铸造企业可为凤毛麟角，而且铸造企业的信息化系统局限在办公室管理，并没有深入铸造企业的现场生产管理和控制，生产过程没有清晰展现给管理层。

本文以通力有限公司在某发动机制造公司铸造车间MES项目为例，结合智能制造项目实施经验，实现信息化与传统熔蜡铸造的生产订单、生产作业、质量管理、物料库存管理的紧密结合，为离散型铸造企业提供精益化生产解决方案。

二、离散型铸造企业面临的问题

本文研究的某发动机制造公司属于典型离散型制造企业，零件加工任务多，产品定制程度高，同时零件加工工艺及设备使用灵活，质量控制难度极高。造成企业在管理与生产质量方面有以下难点：

（1）生产过程不可视，不能实时了解生产现场中的在制品、人员、设备、物料等制造资源的动态变化。对于调度员来说，需要不停的在车间巡视，才能了解全局生产情况，这样的生产监控方式效率较低。

（2）物料盘点困难，车间物料补充不及时。调度员与工区长需要根据现场物料使用情况、车间物料收发情况，进行电话催料。普遍存在积压物料和缺料的情况，没有实时的统计数据。

（3）铸件质量问题的定位与追溯困难。传统模式下通过翻查各种单据来定位出现的问题工序，效率低下的同时也不能够真正找到质量问题的根源所在。

（4）废品率高，按时交货率较低。废品率高不仅带来生产物料浪费与人力资源的浪费，影响交货率，导致计划范围内无法按时完成生产任务。

（5）生产管理中的权责划分不够明确，导致生产过程与质量检测之间发生脱节，增加生产流程与质量追溯的困难，不仅影响生产周期，还很难将责任落实到人。

（6）车间管理主要以纸质文件为主，需要指定较多人员花费大量时间在数据统计上而不是管理改善。

（7）车间生产计划的粒度较粗，不能细化到具体的工序和班组。

三、铸造车间实施目标

通力有限公司在铸造车间MES系统的应用与实施，能够帮助铸造车间的生产管理实现信息化，加强铸造车间产品生产的管理与控制，降低产品的成本，减少物料、能源的消耗，提高生产效率，实施目标如下：

（1）“计划”与“执行”密切结合。管理人员可以在最短时间掌握生产现场变化，做出准确的判断并快速提供应对措施，保证生产计划得到合理快速修正，达到现场操作无纸化，车间信息收集的实时化以及生产过程全过程管理。

（2）在MES平台基础上，实现生产过程的有效控制。生产现场的信息快速、准确的收集并传递给管理层，主要包括通过现场终端机进行实时信息收集管理、生产报工、质量检测和预警功能，以及电子看板的物料需求、问题反馈。通过可视化管理实现对人、料、设备等的动态监控，实现生产过程的有效控制。

（3）在实现生产过程信息的可视化、实时化基础上，结合物料管理、设备管理、质量管理，通过二次开发报表与看板，实现生产过程分析，了解整个生产周期，从而设立改进目标，进行持续改进。

四、铸造车间MES解决方案

实地调研并充分了解铸造车间的问题后提出实施方案，结合客户提出的需求，从生产计划、生产作业、质量控制以及物料管控方面，需要实现整合生产资源，平衡生产能力，减少在制品库存，提高生产敏捷性等目标。

熔蜡铸造MES是以铸件生产为核心，以熔蜡模壳生产为辅助的车间，并以铸件生产工艺路线为轴线进行全面的铸件生产流程跟踪与质量管理。数据采集覆盖了生产调度、铸件生产、库存管理整个流程，然后将数据汇总为报表和看板分析以提供数据支持。不仅在各工段生产过程中进行产品的生产跟踪，还在型芯、模壳、铸件入库后进行库位跟踪，加强产品的可追溯性，提高产品的质量控制性，使得铸造生产管理由原来的离散型管理变为流水线式管理。

（1）方案结构

铸造车间生产管理方案总体结构由两部分组成，即车间管理层与现场生产层。两层通过信息网络为媒介进行通讯，以企业服务器为数据、信息存储与读取中心。

车间管理层。负责进行工艺制定、生产过程管理、生产计划制定等。通过信息网络与企业数据库连接，负责铸造产品的生产制造数据与信息的接收和处理，并读取现场生产层反馈的生产数据、信息，进行生产过程管理、质量监控、工时核算、成本核算等。

现场生产层。执行铸件产品生产工艺路线，并进行铸造产品质量检测与验收，然后加工报工。生产流程数据和工艺路线每一个工序质量检测结果都记录在过程质量跟踪卡，通过车间终端网络传递到服务器，反馈给车间管理层。该层主要由工艺路线卡片、派工单、流程质量跟踪卡、车间信息化设备组成。现场的信息化设备主要包括车间客户端、打印机、条码扫描枪等。

（2）方案业务流程

本方案业务流程主要包括：基础数据、生产管理、现场生产、质量跟踪、库存管理、过程管理、信息采集等。生产管理主要是生产排程和订单制定任务，基础数据制定产品数据、工厂物理数据、工艺数据、设备、原因代码等。生产过程中，质量跟踪模块与过程跟踪模块同时跟踪现场生产模块的生产情况，将跟踪信息实时传递给信息采集模块，信息采集模块通过网络传递给生产管理，生产管理模块依据采集的信息对生产进行管理与控制。

本方案的业务流程还形成质量反馈环与进度反馈环，质量反馈环由质量跟踪、信息采集、生产管理、工艺路线组成；进度反馈环由过程跟踪、信息采集、生产管理、工艺路线组成。由此不难看出，这两个反馈环组成部分有公共之处，这将为实现生产信息集成与过程、质量同步管理奠定基础。

本方案业务流程简洁，与传统单据式管理相比较，省去了很多数据与信息的中间传递过程，使现场生产信息采集的过程简化，耗时缩短，避免了传递环节多而导致生产信息不准确的问题。

五、铸造车间MES主要功能

（1）铸造车间计划管理

铸造车间生产计划来自于公司下达的年度生产计划，车间再分解到每个工段的月度计划，计划员根据车间月生产计划制定班组周生产计划并下发。根据车间周生产计划，工区长制定关键节点的日生产计划，按照人员或者班组进行生产派工与生产准备，非关键节点则根据需求与生产节拍进行生产。

系统按照生产作业流程，收集现场加工进度，实时反馈每日计划的完成情况，同时每周定点统计该周的计划差额，周计划员根据上周计划差额制定下周计划数。同理，系统会计算本生产月完成情况、计算月计划差额，月计划员根据在制数、库存数和差额，制定下月的计划数。

（2）铸造车间生产管理

生产任务主要是根据车间下达的计划进行任务分配管理，包括派工与报工管理。派工管理需要涉及到生产工段管理。工段是一个车间内按生产过程或者产品划分的基层生产组织。铸造车间分为五个工段，包含型芯工段、壳型工段、熔铸工段、抛光工段、特种加工工段。

铸造车间的生产过程，采用触摸屏实现派工、报工以及数据收集。优势在于触摸屏本身具有操作简单，数据收集及时的特点。铸造车间不同的人员拥有不同的角色权限，通过不同的RFID身份卡登录系统，从而避免权限错乱，数据统计错误问题。

铸造车间MES中，工段长接收到车间调度下达的每周生产计划，根据车间的生产情况在触摸屏和电脑终端制定每天的生产任务，同时派工到具体的人员或者班组、设备。而被派工的操作员在完成作业后，可用自己的RFID身份卡登录系统，通过扫描条形码识别工件或者查询自己的生产任务，填入生产作业完成数和报废数等，作为劳动工时核算依据。

现场看板或者触摸屏也可实现生产信息的查询功能，查询当前待派工、已派工、已完工的作业任务，对于没有完工的任务可进行派工修改。

（3）铸造车间质量控制

铸造车间对于质量管理，通常采用三检制度：自检、互检与专检，关键工序则采用100%检验。自检与互检过程中出现质量问题，则通过MES将问题描述并上报，综合看板上会展示上报问题，并发送通知给工段长和调度员进行问题处理。当检验员进行专检时，检验员完成任务作业，进行数据采集，合格通过触摸屏或者电脑终端进行报工与数据录入，不合格则需要开具不合格品通知单进行处理。质量管理流程如图6所示：

（4）物料库存管理

铸造车间物料库存是生产的保障，关键物料都需要设定有一定量的安全库存，以保障临时突发情况。铸造车间MES采用角色管控，库存操作流程主要包含三种：入库流程、出库流程以及库存品管理，主要涉及功能点为：入库、盘点、库存调整、出库、退库、票据打印、库存统计等。

物料员入库时接收实物与合格单，核实后才可登记MES；物料出库时，必须接收配料请求与配料单，物料员可按照先进先出原则或者特定选取在MES进行出库，同时打印出库单，以保留数据追溯。库存品管理也可支持退库、库损报废、统计等操作。为方便操作与管理，铸造车间采用了标签标记物料，将实物条码在触摸屏MES中扫码即可完成对应操作。

六、项目应用效果

通力有限公司在某发动机制造公司铸造车间成功将MES解决方案部署与实施，本方案已经较好的解决了熔蜡铸造生产过程的管理与追踪，提高了生产数据与信息获取的即时性与准确性。实施成果与企业效益主要体现在如下几点：

（1）生产作业管理：从生产任务派工到最终零件入库各阶段的生产过程控制，各环节的关键信息可实时查询，提供了一个生产过程管理的实时信息系统。

（2）计划调度管理：精确化的计划与调度信息化管理平台的实现，帮助企业减低成本，按期交货。

（3）质量管理：质量数据实时、准确、完整记录，在产品制造生命周期过程中生产信息与质量数据高度透明并共享。

（4）物料库房管理：建立起可追溯、可实时查询、准确的物料管理平台，为生产计划的执行提供准确信息，避免物料积压或者缺料现象。

（5）报表与看板系统：形成丰富的数据报表与统计分析报表，为决策者快速做出调整提供数据支持。现场各种生产数据与质量信息看板，可以直观反映当前生产进度与生产异常情况。

七、结论

在外界巨大的竞争压力下，很多企业为保持自身的竞争优势，满足多样化和个性化需求，通过引入先进的管理技术来提高生产效率，降低生产成本。本文研究的面向MES的精益生产方案，在车间的生产调度、库存管理、生产作业、质量管理等方面都实现了车间的精益化生产，为提高企业的信息化与竞争力，提供有力保证。