支持零部件MES系統(tǒng)變更的系統(tǒng)設(shè)計
在裝配線的生產(chǎn)過程中,由于試裝、爬坡、零部件供應(yīng)或質(zhì)量等問題,產(chǎn)品設(shè)計部門在技術(shù)評估后常常會要求在裝配過程中執(zhí)行零部件臨時變更的要求。MES作為面向車間執(zhí)行層的管理系統(tǒng),需要有合理的功能設(shè)計來支持這一業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確執(zhí)行。
1 業(yè)務(wù)需求分析
零部件臨時變更是指這樣一種業(yè)務(wù)場景,在制造執(zhí)行過程中不使用產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)下發(fā)的BOM進(jìn)行裝配,而是按照特殊需求,使用另外一個供應(yīng)商或另外一種型號的零部件來替換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。這類臨時變更通常是暫時性的,在執(zhí)行一段時間或者生產(chǎn)一定數(shù)量的發(fā)動機(jī)后,會再切換回使用原BOM中指定的零部件進(jìn)行裝配,這時零部件臨時變更執(zhí)行終止。
由于這類變更的臨時性和短暫性,產(chǎn)品部門一般不會在產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)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,直接在車間、MES和ERP系統(tǒng)中執(zhí)行變更。產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)、MES和ERP間BOM數(shù)據(jù)的傳遞如圖 1所示。在零部件臨時變更的整個流程中,涉及多部門的協(xié)作及信息傳遞,如產(chǎn)品部、制造部、質(zhì)量部、車間、倉庫及生產(chǎn)計劃等。這就要求工廠需要有能力對每個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格地控制,降低變更風(fēng)險,保證產(chǎn)品質(zhì)量,準(zhǔn)確地執(zhí)行零部件的臨時變更。
對于車間裝配過程的控制,要求裝配必須按照MES系統(tǒng)顯示的零部件清單和裝配工藝執(zhí)行裝配。當(dāng)出現(xiàn)零部件臨時變更時,MES系統(tǒng)需要給裝配工顯示準(zhǔn)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(shù)傳遞給PLC進(jìn)行設(shè)備控制。另外,還需要通過警示信息、數(shù)據(jù)校驗和防錯功能降低零部件變更過程中的風(fēng)險,以及在發(fā)動機(jī)檔案的數(shù)據(jù)庫表中準(zhǔn)確記錄新零部件的信息,以用于日后質(zhì)量的追溯和分析。
零部件臨時變更的最終執(zhí)行結(jié)果是車間裝配工拿取準(zhǔn)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)動機(jī)上。在這個過程中,MES作為指導(dǎo)車間裝配制造的信息系統(tǒng),它的功能設(shè)計直接影響到零部件臨時變更在車間的執(zhí)行效果。設(shè)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(shù)據(jù)方面發(fā)揮有效作用。
2 MES零部件臨時變更功能的設(shè)計
根據(jù)以上對零部件臨時變更業(yè)務(wù)進(jìn)行的需求分析, MES系統(tǒng)可以從如下幾個方面進(jìn)行功能設(shè)計。
1) 變更的新零部件是從產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)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實驗驗證和評審,在產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)中維護(hù)并發(fā)放的零部件。原則上MES不應(yīng)允許在系統(tǒng)中創(chuàng)建產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)中不存在的新零部件用于變更功能。
2)零部件種類和數(shù)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,在零部件替換時有可能會存在非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的多樣性,MES零部件變更的配置功能需要設(shè)計為支持N對N的零部件種類替換關(guān)系。如果是1對1的替換,即N= 1。
3)支持多種替換執(zhí)行方式。根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求,MES系統(tǒng)需要支持以如下三種方式來執(zhí)行發(fā)動機(jī)零部件替換。
(1)指定工單。這是一種最精確的執(zhí)行方式,可以精確指定某一臺發(fā)動機(jī)執(zhí)行零部件替換。即使由于返修等原因,幾臺指定的發(fā)動機(jī)混在其他發(fā)動機(jī)中進(jìn)行生產(chǎn),也可以準(zhǔn)確地執(zhí)行零部件替換。配置時需勾選執(zhí)行的工單列表。
(2)指定數(shù)量。如果替換件的數(shù)量是固定的,用完即止,那么可以采用指定數(shù)量的執(zhí)行方式。配置時需指定開始的第一個工單和替換總數(shù)量。
?。?/span>3)指定時間。按時間執(zhí)行是一種比較模糊的方式,僅對在確定的時間區(qū)間內(nèi)到達(dá)裝配工位的發(fā)動機(jī)生效。如果零部件變更的執(zhí)行時間是明確的,且執(zhí)行的工單和數(shù)量都不需要控制,則可以采用此方式。只有在替換實際執(zhí)行完成后,從系統(tǒng)的記錄才能統(tǒng)計出實際執(zhí)行替換的工單信息。實際應(yīng)用中,這種方式使用較少。配置時需設(shè)定執(zhí)行時間區(qū)間。
4)支持對已上線的發(fā)動機(jī)執(zhí)行零部件臨時變更。通常這種變更是在生產(chǎn)過程中臨時決定并要求立即執(zhí)行,所以MES需要支持對已經(jīng)上線但還沒有經(jīng)過變更工位的發(fā)動機(jī)執(zhí)行零部件變更。
5)支持裝配工藝變更。使用新的零部件,意味著裝配工藝可能隨之發(fā)生變化,MES系統(tǒng)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客戶端的裝機(jī)清單中需顯示新的零部件信息,以指導(dǎo)裝配。并需要把替換的新零部件信息保存到發(fā)動機(jī)裝機(jī)檔案的數(shù)據(jù)庫表中,包括新的零部件號、零部件序列號或批次號,這些數(shù)據(jù)可以為返修和故障調(diào)查提供數(shù)據(jù)支持。
7)提供防錯功能,降低車間裝配工人錯裝零部件的風(fēng)險。錯裝是在執(zhí)行零部件臨時變更中存在的一個很大的風(fēng)險點。如果變更信息沒有準(zhǔn)確地傳遞到車間,或者裝配工疏忽大意,都可能會造成產(chǎn)品的質(zhì)量問題。MES系統(tǒng)需要充分利用客戶端顯示界面、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(shè)計:
(1)MES界面的裝機(jī)清單中顯示明顯的變更提醒。在MES客戶端顯示的裝機(jī)清單中,可以對變更的零部件進(jìn)行明顯的符號標(biāo)識,比如零部件號高亮標(biāo)識或者顯示明顯的提醒符號。目的是提醒裝配工注意裝機(jī)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。通過掃描槍把零部件上標(biāo)識的一維或二維零部件號碼掃描到MES系統(tǒng)中,MES會把掃描槍掃入的字符串與系統(tǒng)裝機(jī)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(dǎo)工人拿取準(zhǔn)確的零部件。通過控制物料架上安裝的指示料燈可以指導(dǎo)工人拿取準(zhǔn)確的零部件。MES會把裝機(jī)清單中零部件對應(yīng)的料燈地址傳遞給PLC,不同的裝配零部件對應(yīng)不同的料燈地址。如果要求裝配原零部件,原零部件對應(yīng)的料燈閃爍,如果要求裝配新零部件,則新零部件對應(yīng)的料燈閃爍。當(dāng)工人伸手拿取料燈正在閃爍的料道上的零部件時,PLC傳輸防錯完成信號1給MES,MES收到此信號后繼續(xù)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傳輸給MES,MES會控制發(fā)動機(jī)不被允許流轉(zhuǎn)至下一工位繼續(xù)裝配。
3 結(jié)論
執(zhí)行零部件臨時變更是一個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(tǒng)面向車間制造和設(shè)備控制的優(yōu)勢,根據(jù)工廠的業(yè)務(wù)要求和設(shè)備硬件條件對MES系統(tǒng)進(jìn)行合理開發(fā)和應(yīng)用,最大化地降低執(zhí)行風(fēng)險,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
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