支持零部件MES系統變更的系統設計

在裝配線(xiàn)的生產(chǎn)過(guò)程中，由于試裝、爬坡、零部件供應或質(zhì)量等問(wèn)題，產(chǎn)品設計部門(mén)在技術(shù)評估后常常會(huì )要求在裝配過(guò)程中執行零部件臨時(shí)變更的要求。MES作為面向車(chē)間執行層的管理系統，需要有合理的功能設計來(lái)支持這一業(yè)務(wù)的準確執行。

1 業(yè)務(wù)需求分析

　　零部件臨時(shí)變更是指這樣一種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，在制造執行過(guò)程中不使用產(chǎn)品設計系統下發(fā)的BOM進(jìn)行裝配，而是按照特殊需求，使用另外一個(gè)供應商或另外一種型號的零部件來(lái)替換BOM中原指定的零部件。通常，用于替換的新零部件的編號與BOM中的原零部件不相同。這類(lèi)臨時(shí)變更通常是暫時(shí)性的，在執行一段時(shí)間或者生產(chǎn)一定數量的發(fā)動(dòng)機后，會(huì )再切換回使用原BOM中指定的零部件進(jìn)行裝配，這時(shí)零部件臨時(shí)變更執行終止。

　　由于這類(lèi)變更的臨時(shí)性和短暫性，產(chǎn)品部門(mén)一般不會(huì )在產(chǎn)品設計系統中直接變更產(chǎn)品BOM，而是選擇保持產(chǎn)品BOM不變的情況下，直接在車(chē)間、MES和ERP系統中執行變更。產(chǎn)品設計系統、MES和ERP間BOM數據的傳遞如圖 1所示。在零部件臨時(shí)變更的整個(gè)流程中，涉及多部門(mén)的協(xié)作及信息傳遞，如產(chǎn)品部、制造部、質(zhì)量部、車(chē)間、倉庫及生產(chǎn)計劃等。這就要求工廠(chǎng)需要有能力對每個(gè)環(huán)節進(jìn)行嚴格地控制，降低變更風(fēng)險，保證產(chǎn)品質(zhì)量，準確地執行零部件的臨時(shí)變更。

　　對于車(chē)間裝配過(guò)程的控制，要求裝配必須按照MES系統顯示的零部件清單和裝配工藝執行裝配。當出現零部件臨時(shí)變更時(shí)，MES系統需要給裝配工顯示準確的新零部件清單和新裝配工藝，把變更要求的新控制參數傳遞給PLC進(jìn)行設備控制。另外，還需要通過(guò)警示信息、數據校驗和防錯功能降低零部件變更過(guò)程中的風(fēng)險，以及在發(fā)動(dòng)機檔案的數據庫表中準確記錄新零部件的信息，以用于日后質(zhì)量的追溯和分析。

　　零部件臨時(shí)變更的最終執行結果是車(chē)間裝配工拿取準確的變更要求的新零部件，按照新的工藝要求把新零部件裝配到發(fā)動(dòng)機上。在這個(gè)過(guò)程中，MES作為指導車(chē)間裝配制造的信息系統，它的功能設計直接影響到零部件臨時(shí)變更在車(chē)間的執行效果。設計更合理、更符合業(yè)務(wù)要求的MES功能能在降低變更風(fēng)險和提供變更追溯數據方面發(fā)揮有效作用。

2 MES零部件臨時(shí)變更功能的設計

　　根據以上對零部件臨時(shí)變更業(yè)務(wù)進(jìn)行的需求分析， MES系統可以從如下幾個(gè)方面進(jìn)行功能設計。

　　1） 變更的新零部件是從產(chǎn)品設計系統下發(fā)的零部件列表中抓取的。變更的新零部件需要是通過(guò)實(shí)驗驗證和評審，在產(chǎn)品設計系統中維護并發(fā)放的零部件。原則上MES不應允許在系統中創(chuàng )建產(chǎn)品設計系統中不存在的新零部件用于變更功能。

2）零部件種類(lèi)和數量的N對N替換。業(yè)務(wù)上的零部件替換關(guān)系存在很多種情況，MES需具備靈活的配置功能。

　　一種最簡(jiǎn)單也是最常用的替換關(guān)系是1對1替換，即一種零部件被另一種新零部件替換。但如果使用總成件裝配，在零部件替換時(shí)有可能會(huì )存在非1對1的替換關(guān)系。比如BOM中的原零部件是兩種總成件零部件A和零部件B，替換之后使用的不再是總成件，如圖 2，總成件A被兩種零部件A1和A2替換，總成件B被兩種零部件B1和B2替換。為了能靈活的支持替換前后零部件種類(lèi)的多樣性，MES零部件變更的配置功能需要設計為支持N對N的零部件種類(lèi)替換關(guān)系。如果是1對1的替換，即N= 1。

　  　3）支持多種替換執行方式。根據不同的業(yè)務(wù)需求，MES系統需要支持以如下三種方式來(lái)執行發(fā)動(dòng)機零部件替換。

　  （1）指定工單。這是一種最精確的執行方式，可以精確指定某一臺發(fā)動(dòng)機執行零部件替換。即使由于返修等原因，幾臺指定的發(fā)動(dòng)機混在其他發(fā)動(dòng)機中進(jìn)行生產(chǎn)，也可以準確地執行零部件替換。配置時(shí)需勾選執行的工單列表。

（2）指定數量。如果替換件的數量是固定的，用完即止，那么可以采用指定數量的執行方式。配置時(shí)需指定開(kāi)始的第一個(gè)工單和替換總數量。

　?。?/span>3）指定時(shí)間。按時(shí)間執行是一種比較模糊的方式，僅對在確定的時(shí)間區間內到達裝配工位的發(fā)動(dòng)機生效。如果零部件變更的執行時(shí)間是明確的，且執行的工單和數量都不需要控制，則可以采用此方式。只有在替換實(shí)際執行完成后，從系統的記錄才能統計出實(shí)際執行替換的工單信息。實(shí)際應用中，這種方式使用較少。配置時(shí)需設定執行時(shí)間區間。

　　4）支持對已上線(xiàn)的發(fā)動(dòng)機執行零部件臨時(shí)變更。通常這種變更是在生產(chǎn)過(guò)程中臨時(shí)決定并要求立即執行，所以MES需要支持對已經(jīng)上線(xiàn)但還沒(méi)有經(jīng)過(guò)變更工位的發(fā)動(dòng)機執行零部件變更。

　　5）支持裝配工藝變更。使用新的零部件，意味著(zhù)裝配工藝可能隨之發(fā)生變化，MES系統需支持新裝配工藝的配置，比如需要支持新的裝配工位、擰緊工位、料架地址、擰緊信息和裝配圖片的配置。

　　6）顯示并保存零部件變更的信息。在MES客戶(hù)端的裝機清單中需顯示新的零部件信息，以指導裝配。并需要把替換的新零部件信息保存到發(fā)動(dòng)機裝機檔案的數據庫表中，包括新的零部件號、零部件序列號或批次號，這些數據可以為返修和故障調查提供數據支持。

　　7）提供防錯功能，降低車(chē)間裝配工人錯裝零部件的風(fēng)險。錯裝是在執行零部件臨時(shí)變更中存在的一個(gè)很大的風(fēng)險點(diǎn)。如果變更信息沒(méi)有準確地傳遞到車(chē)間，或者裝配工疏忽大意，都可能會(huì )造成產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。MES系統需要充分利用客戶(hù)端顯示界面、零部件號校驗和料架防錯等防錯功能，降低錯裝的概率。具體的防錯功能可以進(jìn)行如下設計：

　?。?/span>1）MES界面的裝機清單中顯示明顯的變更提醒。在MES客戶(hù)端顯示的裝機清單中，可以對變更的零部件進(jìn)行明顯的符號標識，比如零部件號高亮標識或者顯示明顯的提醒符號。目的是提醒裝配工注意裝機清單中的零部件變更。

　?。?/span>2）對裝配零部件的零部件號進(jìn)行校驗。通過(guò)掃描槍把零部件上標識的一維或二維零部件號碼掃描到MES系統中，MES會(huì )把掃描槍掃入的字符串與系統裝機清單中的零部件號進(jìn)行匹配，如果不相等，提示掃描的零部件號錯誤。

　?。?/span>3）使用料燈指導工人拿取準確的零部件。通過(guò)控制物料架上安裝的指示料燈可以指導工人拿取準確的零部件。MES會(huì )把裝機清單中零部件對應的料燈地址傳遞給PLC，不同的裝配零部件對應不同的料燈地址。如果要求裝配原零部件，原零部件對應的料燈閃爍，如果要求裝配新零部件，則新零部件對應的料燈閃爍。當工人伸手拿取料燈正在閃爍的料道上的零部件時(shí)，PLC傳輸防錯完成信號1給MES，MES收到此信號后繼續下一步操作。如果工人不按照料燈的指示拿取零部件，PLC的防錯完成信號將不會(huì )傳輸給MES，MES會(huì )控制發(fā)動(dòng)機不被允許流轉至下一工位繼續裝配。

3 結論

　　執行零部件臨時(shí)變更是一個(gè)容易出錯且有控制難度的業(yè)務(wù)，需要充分地利用MES系統面向車(chē)間制造和設備控制的優(yōu)勢，根據工廠(chǎng)的業(yè)務(wù)要求和設備硬件條件對MES系統進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)和應用，最大化地降低執行風(fēng)險，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

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