本文作者：佰思杰 骆金松 陈林溪 范磊
1 背景概况
1.1企业概况
西安西电开关电气有限公司（以下简称西开电气）是我国输配电行业中的大型企业，是国家特高压、超高压及高压开关设备的研发、制造、销售和服务的大型企业。主要产品为气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）和SF6断路器（GCB），电压等级覆盖了特高压、超高压、高压产品，代表世界特高压的顶级水平。
图 高压开关产品
1.2项目概况
2014年以来，西开电气以建立两化融合管理体系为契机，以大力推进智能制造为途径，以融合精益思想为理念，不断深化两化融合应用，逐步实现了“由传统制造业向高端制造业转变，以两化融合带动产业转型升级”的目标。在制造运营管理（MOM）层面，公司以GIS（高压组合电器）总装三车间为试点部署实施MES系统，并于2018年5月正式上线，经过一年的稳定运行后正式验收。
1.3生产特点
1)多品种、按项目、按销售订单设计并制造产品
2)零部件种类多，产品工艺复杂，过程质量要求高
3)生产工艺多样，涉及机加工、分总装配、表面处理、绝缘、铸造、焊接、热处理等
4)装配以手工为主，部分车间实现了连续流工位制装配
5)车间之间协同复杂，有5个装配车间、4个零部件成套车间
6)对外部供应商协同要求高，例如导体、互感器、操动机构等依赖于供应商
1.4信息化建设思路
西开电气制定的企业总体信息化发展思路：
指导原则：精益理念与数字化制造融合；
实现路径：基于精益管理的实施成果，大力推进三大平台：数字化设计（PLM）、数字化制造（MES/MOM）、数字化运营(SAP)的深度与广度应用，最终实现智能制造；
实现目标：完成“十三五”建成数字化工厂、实现制造技术领先的目标。
1.5智能制造总体架构
西开电气智能制造的总体架构如下图所示，而其中红色部分为MES/MOM（制造运行管理）的规划：
图 西开电气智能制造总体架构
西开电气智能制造信息支撑系统的总体业务规划如下图所示（蓝底MES部分）。
图 西开电气智能制造信息支撑系统的总体业务规划
业务规划的基本逻辑为：通过系统集中分解、计算和管理各总装车间总装配计划，实现对上游成套车间零部件生产和供应处采购零部件的有序拉动和联动。同时，基于平台化系统的建设，实现总装与成套之间、成套车间之间、总装、成套与采购之间业务的JIT计划联动和一体化协同。最终实现西开电气全厂及供应链级的基于JIT的拉动式生产模式。
2 项目实施情况
2.1MES一期功能模块
基于西开电气智能制造总体架构，根据其具体调研情况和需求分析， MES系统一期的总体功能架构如下图：
图 西开电气MES一期系统功能规划
2.2基于JIT思想的一体联动计划
西开电气采用JIT的思想由装配拉动上游成套车间生产和采购，在需要的时间只生产需要数量的零部件，过去采用手工逐层编制计划的方式，导致的结果是工作量巨大，难以快速应对紧急插单、需求变更，难以对上游成套情况进行跟踪。
基于销售订单编制总装配计划，由系统自动分解生成成套车间、采购的拉动成套计划，满足上下游生产物料供需平衡要求，同时避免过量生产，达到降低在制品库存，减少资金占用目的。
解决方案主要的要点包括：
1)基于销售订单交期、装配车间产能编制总装配6+2计划；
2)从PLM、ERP获取产品BOM结构信息；
3)每天根据BOM结构、提前期自动计算自制零部件/采购成套需求计划；
4)插单、变更之后自动重新展开成套需求计划，提高计划灵活性；
5)成套车间、供应处可以看到装配车间的拉动需求计划；
图 基于销售订单编制总装配计划
实施后改进效果如下表：
2.3实时监控上游的成套情况
以往的成套和齐套检查需要调度人员不断向库房（入库件）、供应处（采购直通件）、上游车间（自制直通件）问询并人工检查成套和齐套情况，管理成本高，信息不及时，而且对于多层的成套（例如采购到机加再到表面处理）通常只能获取最末端是否入库的信息，缺乏长期的成套监控和预测的能力，往往在装配生产前才会发现缺料。
基于成套拉动计划的数量和时间节点，自动监控成套车间、仓库物料的成套情况，尽早发现未按成套拉动计划要求的时间、数量完成的延迟异常，以便及时对延迟进行跟催，从而提高成套的齐套水平。
图 拉动看板
通过和前端的WMS系统、ERP系统连接获取成套执行过程数据，对齐套数据进行点检和监控，将缺件预警前置提前干预，保障后续装配的顺利进行。
解决方案主要的要点包括：
1)不仅仅考虑项目专用物料的跟踪，更重要的是计算通用物料的成套情况；
2)从WMS获取仓库的实时库存，获取入库件成套状态；
3)从SRM获取供应商直通件（又称为采购直送件）成套状态；
4)从ERP获取成套车间直通件（又称为自制直送件）成套状态；
5)系统每日自动计算物料成套情况；
6)可以查看成套的情况，包含成套百分比；
7)可以查看未按时间和数量成套的异常，以便及时跟催；
实施后改进效果如下表：
2.4基于有限产能的高级计划排程
基于有限产能的高级计划排程模块，可以快速编排短期内的生产作业计划，并且能够快速应对插单、变更、异常导致的影响，实现计划的快速滚动排程，另外作为齐套检查、拉动物料配送的依据。
解决方案主要的要点包括：
1)基于有限产能的计划排程；
2)生成工位级作业计划；
3)快速应对插单、变更和异常，提高计划灵活性；
4)作为生产前最后的齐套检查依据；
5)作为拉动配送的依据；
6)作为工具工装、辅料领用等生产准备的依据。
图 高级计划排程模块
图 高级计划排程模块
实施后改进效果如下表：
2.5基于工位的物料准时配送
基于工位的生产作业计划，自动生成物料配送计划，通过与WMS系统的集成，实现按工位按载具进行配餐，并交接给物流，周转到清洗、线边仓暂存，工位叫料以后并准时配送到工位的全过程管理。
解决方案主要的要点包括：
1)基于工位的生产作业计划生成物料配送计划；
2)WMS按工位、按载具进行配餐；
3)实现仓库作业员与物流小组的交接；
4)实现清洗作业过程的周转；
5)实现清洗后的线边仓暂存作业；
6)实现线边仓叫料，物流人员准时配送到工位；
7)实现空容器的回收；
8)管理配送暂存区的容量、利用率、载具的利用率等；
实施后改进效果如下表：
2.6基于工位的生产作业和数据采集
实现生产作业计划下发到工位，并指导每个产品在每个工位的生产作业，实现任务的开工、完工报告，并在作业过程中实现防呆防错、数据采集，为生产过程监控、质量数据采集、生产和指向追溯等提供支持。
解决方案主要的要点包括：
1)实现工位点检，确保安全、环境、工具工装、设备等工作条件满足要求；
2)每个产品分配产品序列号，并打印条码标签；
3)每个工位进行开工完工作业，并采集关键物料、质量等过程信息；
4)实现车间生产过程的监控，统计分析计划完成的情况。
实施后改进效果如下表：
2.7异常的闭环管理
通过车间地图提供生产订单、工位状况、质量情况、物流状态等信息，支持管理人员通过客观量化的指标（如作业超期，物料呆滞，检验异常等）发现异常。系统对于异常的上报、审核、升级、处理、关闭和总结分析进行闭环的流程管理。
解决方案主要的要点包括：
1)系统及时采集各种异常，并自动触发异常处理流程；
2)系统能够自动检测某些异常；
3)对未关闭的异常进行监控，促进异常的快速解决和关闭；
4)实现与微信、短信平台的集成。
实施后改进效果如下表：
2.8装配全过程透明化与可溯源
图 装配作业过程的全流程管理和监控
图 物流全过程的跟踪和监控
2.9试验设备集成与透明化
图 与质检设备集成
图 生产线检验报表
2.10生产绩效的动态评估与持续改善
图 系统报表数据对管理的支撑
3数字化精益落地思路
3.1精益推进的困惑
传统的MES建设往往是自下而上的模式。系统的功能需求来源于生产车间，重点支撑工位、产线或车间层级上的精益改善，如自动排程，无纸化数据采集，工位物料配送，看板管理等。
随着精益管理的不断推行、车间现场作业的规范化、标准化程度提升，各类生产不稳定和浪费的深层原因开始逐步凸显。主要矛盾体现在：总装与成套车间之间（全厂层级）以及主机厂和供应商之间（供应链层级）拉动协同能力弱，最终导致了成套困难，齐套异常频发，反而影响了车间级的精益管理的固化，同时系统的价值难以体现。
所有期望将精益生产通过数字化手段融入生产管理中的企业，都应针对自身的业务模式和管理需求进行长远的信息化规划，以确保信息系统的建设能够切实支撑公司精益管理的需求。其中主要的规划原则包括：
3.1.1面向全价值链
系统的功能实现不应局限于车间的单点应用，而应该面向全厂的制造管理业务，能够实现全厂计划调度和过程追溯业务的协调统一管理，打通成套与装配车间的价值链，并延伸实现供应商协同。
基于这个思想，基于JIT的计划拉动体系应该是针对整个企业的，针对包括所有车间和供应商在内的供应链体系的，而不是只针对某个车间的。
3.1.2跨职能部门协同
精益管理是涉及到计划、生产、人员、仓库、物流、质量、采购等制造过程各方面业务的系统性工程。信息系统不应局限于车间业务外，还应能将生产外围的业务纳入管理，实现跨职能部门的协同。
3.1.3以精益为本的智能管控
系统需要能在不同的管理层级，够对现场进行智能化的管理与控制，支撑精益改善，包括：
·单点层级的改善，如人员资质的卡控，物料防错，在线工艺指导，工具的智能化，作业无纸化，数据自动给采集等。
·产线/车间层级的改善：如工位制配送，高级计划排程，工序的快速转序与衔接，环境实时监控等。
·工厂层级的改善，如成套到总装车间的计划拉动，装配的成套监控，装配生产前的齐套检查等。
·供应链层级的改善，如对采购的拉动，供应商直送协同，对采购相关的成套的监控，供应商的质检协同，从产品到原材料的正反向追溯等。
3.1.4基于数据驱动的管理提升
传统的管理提升往往是通过基于粗放的观察和统计结果，制定较为方向性的决策来实现的。系统需要能支撑管理的科学量化，支撑企业实现基于数据驱动的管理提升。这包括：
·通过良好软硬集成和现场交互功能，确保生产基层现场数据的及时，完整，一致和可靠
·能够以数据流程驱动的模式替代人工调度
·实现管理数据的量化分析。不仅包括常见的绩效数据的统计，还应能实现业务组织间的横向对比，同比，环比。能够对于齐套率，计划执行率，一次交检合格率，异常分布，趋势，在制品价值，在制品周期，产出价值，制造提前期，任务超期情况等管理指标进行多维度的动态管理。
3.1.5中央治理与分布应用
为了避免碎片化建设导致的重复建设与数据孤岛，企业自己的MES系统建设需要同时兼顾中央治理和分布应用的要求。
·一方面，系统应该基于统一的平台集中部署，而不能建设多个MES系统，确保所有功能基于单一数据源。
·另一方面，不同的车间有不同特点，在统一的基础上，也允许有一定的个性化，以满足不同的生产特点要求。
3.1.6柔性可配和在线开发
精益管理的一个重要原则是持续改进。对于制造企业而言，管理的组织架构，生产的工艺，车间的工位配置会随着产品技术和管理手段的更新而不断变化。对此，系统确保能够支持分层扩展，持续更新。
佰思杰MES系统的扩展性和灵活性是非常好的，在数据结构、用户界面、业务逻辑、报表看板等方面的定制方面都内置了开发工具，可以方便满足未来实施范围扩展，满足需求变更的灵活性和扩展性需求。
4总结
越来越多的企业通过实施精益生产给企业带来了管理上的巨大变革，如何将精益生产的成果转化为企业的数字化生产力，是企业未来信息化工作的重点。
佰思杰以成功实施落地多家精益生产数字化落地项目为基础，以实现供应链级的精益化为目标，可以对企业的信息化建设进行中长期规划。首先通过覆盖所有总装车间，实现需求的统一联动，然后逐步向上游成套车间和采购环节延伸，真正实现全实现制造各环节计划与调度业务的实时一体化联动，从供应源头端解决齐套问题。将有利于企业推行更高层次精益化改善，全面提高成套供应的稳定性及的可追溯性，有效降低企业产品制造的制造周期，降低产品在制和库存积压带来的成本，并实现质量的全面追溯和可控。对推进制造业精益生产、智能制造的发展具有重要的意义。
图 佰思杰行业覆盖
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