MES系统在重型车桥工厂中的开发与应用

文/周 慧 刘琳琳（.安徽华菱汽车有限公司 .重型专用车发动机安徽省重点实验室）

一、引言

近年来，信息科技水平的提高对制造业产生了很大的影响，新技术、新工艺层出不穷。随着世界工业的飞速发展，德国提出“工业4.0”，中国提出“中国制造2025”，智能制造已成为时代的主题。我国作为世界经济的主要参与者，在这新一轮的技术革命中必须占据主动地位，打造信息化工厂迫在眉睫。而长期以来，我国的生产制造大多还停留在设备自动装配方面，甚至很多领域还是手动人工装配、人工运料、人工记录装配数据。受到装配人员及装配工艺等限制，很难保证产品质量的稳定，甚至很多产品零部件无法追溯，这就需要采用科学的工艺方案来弥补不足，并保证装配后的产品质量。

汽车车桥不仅可以承受汽车的载荷，维持汽车在道路上的正常行驶，还担负着转向、驱动、支撑等作用，是汽车中的关键零部件。随着人们对汽车操控性、稳定性需求的不断增长，车桥的生产制造标准也越来越高，尤其是对重型车桥的设计及制造要求越来越严格。调研发现，目前国内重型车桥的生产大部分仍停留在自动装配、手动拧紧、手动记录信息的阶段，且对设备管理、生产计划管理、生产数据管理、质量信息、物料信息等没有控制，除了节拍慢、风险点多、效率低、实时数据无法及时有效地传达及分析外，还制约了产品的装配质量。为解决这一瓶颈问题，MES 系统在重型车桥工厂中的开发与应用已势在必行。下文将对MES 系统在重型车桥工厂中的开发与应用进行详细介绍。

二、项目概述

本项目是以重型车桥工厂总装生产线生产过程中质量信息实时采集为研究目标，开发面向重型卡车类车桥信息化工厂装配生产线的制造执行系统，实现对重型车桥装配过程质量数据的采集，做到对发动机产品装配质量的后续追溯。系统需要记录的各类数据包括员工数据、供应商数据和质量数据等。

为实现上述目标，将MES 系统引入重型车桥生产过程，开发重型车桥总装生产控制辅助管理系统（简称“HAMES”）。该系统能够实现重型车桥总装生产线装配过程质量监控、主动防错以及装配质量信息的追踪和查询。该生产线主要包括预装线、前桥线、中桥线、后桥线和返修区。

三、HAMES系统功能介绍

HAMES 系统是一个高度集成、实时高效的生产管理平台，通过一个集成数据库，与自动化设备的接口集成，及时下达生产计划任务，实时监控生产状态，采集关键质量数据，对品质进行控制，服务于厂内制造、物流控制及质量管理等。可将该平台数据汇聚到企业信息平台，进行统一发布。该系统核心是生产计划与排程管理、车桥识别跟踪、品质管理系统、生产过程监控、防错系统、车间内物流信息系统、信息发布、系统维护等模块。HAMES 系统具有生产计划管理、设备运行管理、生产数据管理、装配质量控制及数据分析、参数配置管理、物料管理、产品追溯管理、信息发布等功能。

1.生产计划管理

可以根据企业上游ERP 系统的生产计划排程，进行生产作业排序操作，实现对生产计划的导入和管理，并且实时追踪生产计划的执行情况。

一是计划管理。具有查看计划管理模块权限的用户可以进入作业计划管理模块，而具有操作权限的用户可以进行操作。模块的操作权限分为新建计划、修改计划、删除计划、提交计划、撤销提交、启动计划、添加记录、修改记录、删除记录、上移下移记录、导入计划Excel、导出Excel 和修改物料单，用户根据其具有的权限可以进行相应操作，避免了人人都可修改造成错误的问题。

二是计划追溯。查看计划追溯模块权限的用户可以进入计划追溯模块，查看所有完成生产的作业计划。具有操作权限的用户则可根据权限进行相应的操作，模块的操作权限主要有导出EXCEL 和清理作业计划。

2.设备运行管理

完成对装配输送线及线上各类设备的管理。统计输出设备故障率、设备开工率等设备运行管理信息，对各故障点进行统计并分析。包含设备数据管理模块、设备数据采集模块、设备维护管理模块和设备状态分析模块，可以为设备预防性维修提供依据，保证设备的正常运行及出勤率。

3.生产数据管理

具备生产批次建立和生产数据采集功能，形成车桥完整的“体检表”。生产批次建立是通过向上线工位发送生产计划指令来实现的，生产数据采集则是通过接收下线工位传送的托盘随行存储器的所有数据来实现。要求对上线车桥流水号（桥号）进行监控，并且具有流水号重复报警功能和生产数据统计功能。包括作业计划任务库模块、作业计划管理模块、线上人员调度模块、产品数据采集模块和作业计划追溯模块。

实现产品与部件生产装配过程中各类关键检测数据（如桥壳泄漏量、装配线拧紧螺栓的拧紧力矩、轴头螺母拧紧力矩、轮毂的回转启动力、前轴的前束值、轴承外圈的压力位移、齿轮齿侧间隙、齿轮热压装的控制温度等）的实时采集，并生成产品检测数据质量档案，为产品装配过程的质量控制与后期追溯提供依据。

4.装配质量控制及数据分析

HAMES 通过各种方式对装配过程进行控制，以确保装配过程的正确性，全面提高装配质量。自动记录不合格事件的信息和返修信息，并供系统进行统计分析。包括产品数据采集模块、在线质量控制模块和在线作业指导模块。

通过对实时质量数据分析和处理，并通过控制技术和质量ANDON 系统实现对装配过程质量数据的在线管理与控制，便于现场管理人员及时掌握当前质量状况。

在总装线的关键装配检测工位配置有读写器，获取泄漏检测设备、拧紧机设备以及压装设备的数据，数据与产品进行绑定，通过系统的基础配置获得该型号车桥关键检测项目的质量信息，利用生产数据管理中采集的实时质量信息对当前生产过程数据进行显示、监测，自动记录不合格信息和返修信息；并通过对原始数据分析、处理和控制技术实现对质量数据的管理，将质量参数选取、质量数据采集、分析用控制图绘制以及质量诊断等功能集成在一起，根据控制规则的设定, 实现动态工序质量控制。当生产过程出现异常时及时报警，显示报警界面，同时也可以声音报警，提示相关部门采取措施消除异常，减少产品生产过程中的“质量变异”，并详细记录报警信息。当生产过程稳定时，自动计算当前的CP 值。

系统采用了SPC 分析。SPC 分析是借助数理统计方法，对装配线关键装配检测工位的生产过程进行评价，根据实时反馈的信息和采集的检测数据及时发现系统性因素出现的征兆，同时提醒工作人员采取措施、消除影响并记录下报警信息，使过程维持在仅受随机因素影响的受控状态，以达到质量控制的目的。不同工位根据需求提供SPC 分析均值极差图、SPC 分析直方图、SPC分析正太概率图、SPC 分析样本运行图等以供管理者分析并改进。

5.参数配置管理

HAMES 能够方便可靠地对装配车桥型号相关的工艺信息等参数进行配置，方便地生成各型产品结构BOM、工艺BOM，并使管理者能够直观地对相关BOM进行查询、检索和修改，完全实现了柔性化生产，使得生产线实现多品种、多平台共线生产。

6.物料管理

通过对仓储基本信息的定义与管理，实现对装配线库存物料信息的集成管理，并结合ERP 系统，实现准确、准时制物料配送，为公司节约了场地和时间，提高了生产效率。

7.产品追溯管理

产品追溯是在动态、自动采集的同时记录部件和成品的关系，包括关键件与成品的配置关系、供应商、供应批次、相关的生产计划、质检数据、时间等，从而建立起完整的车桥产品档案数据，完整地保留了产品的全生命周期状态，实现了产品的可追溯性。

一是产品信息追溯。主要包括产品库管理、产品基本信息和产品详细信息三个部分。产品库部分主要显示装配线上装配的不同类型产品的信息；产品基本信息部分显示选定产品在选定时间范围内所装配的所有产品的基本信息；产品详细信息部分显示在产品基本信息部分选中的产品的详细信息，满足不同要求下的不同追溯方法。

二是检测项目统计。主要包括检测项目管理、检测项目属性和检测项目详细数据三个部分。检测项目管理部分列出了该生产线的所有检测项目名称；检测项目属性部分显示选定检测项目的基本属性值；检测项目详细数据部分显示选定时间范围内选定检测项目的检测结果统计。

三是供应商信息统计。包括供应商管理部分和供应商详细信息部分。供应商管理部分显示装配线上装配产品所使用的零部件的所有供应商；供应商详细信息部分显示选定时间范围内选定供应商所提供的所有零部件的使用情况，满足供应商的精细化管理。

8.信息发布

配备一套专门的ANDON 信息管理系统，监控车桥上线、下线的生产进度及各工位状态，通过现场配置LED 大屏幕实时显示，并通过网络与EAMES 服务器及监控计算机进行通讯，以达到信息的及时性和共享性。

9.系统维护管理

包含系统的数据安全、用户权限、操作日志等方面的管理。数据安全管理即对系统用户进行统一管理，并通过用户、角色、权限、操作日志等安全控制机制，在保证数据安全的前提下实现数据的高效管理，同时可以对历史数据进行备份和还原。权限管理即通过建立功能级、业务级以及模块级的方式，为系统用户权限的设定与管理提供多种方式。操作日志管理支持以人员编号和姓名作为条件进行检索，也支持以时间段为条件进行检索，还支持操作日志的清除。

四、结语

HAMES 系统的实施能够满足公司对于车桥产品的质量控制、质量追溯，提高企业发动机产品的装配质量，实现车桥制造过程中的精细管理，满足未来企业的生产需求。该系统是一种实时集成控制系统，其开发与应用可以实现对重型车桥工厂所有生产环节进行控制，包含生产计划管理控制、设备运行管理控制、生产数据管理控制、装配质量及数据分析控制、参数配置管理控制、物料管理控制、产品追溯管理控制、信息发布控制、系统维护管理控制等，从而有效提高制造企业的市场竞争力。