摘要:　現(xiàn)代汽車生產(chǎn)企業(yè)逐漸以混流生產(chǎn)的精益生產(chǎn)方式組織生產(chǎn)，以達(dá)到降低成本，提高產(chǎn)量的目的，但是如何有效協(xié)調(diào)生產(chǎn)是企業(yè)面臨的難題。本文針對混流生產(chǎn)汽車的企業(yè)，提出基于Proficy的MES解決方案，并對相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行了闡述，該方案已經(jīng)成功應(yīng)用于吉利汽車寧波基地。

1. 應(yīng)用背景
    　
　　浙江吉利控股集團(tuán)有限公司是國內(nèi)汽車行業(yè)唯一的一家民營轎車生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)，現(xiàn)已擁有年產(chǎn)20萬輛整車、20萬臺發(fā)動機(jī)和20萬臺變速器的生產(chǎn)能力。吉利汽車寧波基地是吉利汽車產(chǎn)業(yè)最大的生產(chǎn)基地，主要生產(chǎn)“遠(yuǎn)景”和“自由艦”兩款主打產(chǎn)品。
    　吉利汽車寧波基地目前采用混流生產(chǎn)方式。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，個性化、小批量化生產(chǎn)成為汽車生產(chǎn)企業(yè)的主流方式。精益生產(chǎn)是目前汽車界追逐的主流，就汽車生產(chǎn)線特性而言，精益生產(chǎn)（豐田生產(chǎn)方式）與傳統(tǒng)生產(chǎn)（福特生產(chǎn)方式）最大的區(qū)別就在前者采用的是混線生產(chǎn)方式，后者采用的是相對批量的生產(chǎn)方式。按定單排產(chǎn)、單臺混流的精益生產(chǎn)方式是目前汽車整車生產(chǎn)追求的一種較為理想的生產(chǎn)組織模式，盡管目前從人員、成本、生產(chǎn)效率、市場等各個因素考慮，這只是一個目標(biāo)，吉利汽車希望根據(jù)該思路去設(shè)計和規(guī)劃。
    　混流生產(chǎn)，在生產(chǎn)模式上，最主要的一項難題就是如何實現(xiàn)生產(chǎn)線上不同的生產(chǎn)指令在恰當(dāng)?shù)臅r候以恰當(dāng)?shù)男问胶颓‘?dāng)?shù)膬?nèi)容傳送給需要該項指令的作業(yè)人員和自動設(shè)備。吉利汽車從焊裝開始就形成了流水線的生產(chǎn)模式，經(jīng)過涂裝后到達(dá)總裝，最后進(jìn)入品質(zhì)檢查，在這期間需要充分的利用各階段的信息數(shù)據(jù)流來協(xié)調(diào)生產(chǎn)。
   　 隨著吉利汽車近年來的快速增長，現(xiàn)場的生產(chǎn)管理方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于企業(yè)的成長，因此，吉利高層迫切希望通過先進(jìn)的管理手段和方法，解決現(xiàn)場混流生產(chǎn)問題。

2. 混流生產(chǎn)模式的特點和需求

    　吉利汽車混流生產(chǎn)模式在生產(chǎn)管理中面臨如下問題：
　　第一，不同車型的車輛在總裝下線之前，需要經(jīng)過焊裝、涂裝和總裝車間進(jìn)行加工裝配。在總裝下線之后，汽車需要經(jīng)過若干個檢驗和修整工段，如整車調(diào)試、涂裝油漆修整、終檢、復(fù)檢等才能完成車輛的交付。在生產(chǎn)過程中，車輛位置的移動性和不確定性造成了管理人員無法及時地確定不同型號車輛的位置，從而影響車輛及時的檢查、檢驗、交付和入庫。
　　第二, 混流生產(chǎn)的物料管理不僅要管理關(guān)鍵零部件，還要管理每臺車在每個工段的物料清單、發(fā)料、缺料情況。由于線邊空間有限，同時堆放多種車型的物料比較困難，因此需要通過物料拉動，及時產(chǎn)生缺料預(yù)警，在恰當(dāng)?shù)臅r間發(fā)送恰當(dāng)數(shù)量的物料，盡量減少線邊庫存的堆積，節(jié)約資金。而采用傳統(tǒng)看板送料方式是難以實現(xiàn)這一目標(biāo)。
　　第三，由于多種車型存在于生產(chǎn)線，對現(xiàn)場的操作工要求較高，很容易產(chǎn)生錯漏裝情況影響裝配質(zhì)量，如何減少混裝生產(chǎn)錯漏裝現(xiàn)象是吉利面臨的一個難題。
　　第四，目前，很多總裝車間內(nèi)的關(guān)鍵件、重要件跟蹤僅通過手工方式登記，難以實現(xiàn)完備的跟蹤追溯。如何契合國家的強(qiáng)制召回制度，實現(xiàn)準(zhǔn)確召回，減少不必要的大量召回減少給企業(yè)帶來的損失也是一個重要的課題。
    　因此，混流生產(chǎn)對生產(chǎn)管理組織和MES有很高的要求。混流生產(chǎn)的MES需要通過采集車輛生產(chǎn)制造過程中的生產(chǎn)過程信息，并隨著所監(jiān)測的不同車型車輛流動。MES實時監(jiān)控各種車輛所在的生產(chǎn)工序，并根據(jù)工序點決定了什么時候需要多少需要什么樣的零部件，即通過車輛隊列，實現(xiàn)物料沿著主價值鏈的流動而流動，這也是汽車生產(chǎn)JIT的理念。

3. 面向混流生產(chǎn)MES解決方案

　　作為汽車廠運營管理系統(tǒng)的一部分，MES系統(tǒng)與SCM、CRM、ERP等系統(tǒng)一起，協(xié)助管理企業(yè)的各項經(jīng)營業(yè)務(wù)。

　　　　
　　　　　　　　　　　　　圖1 汽車廠信息系統(tǒng)協(xié)作模型   
    　如上圖所示，汽車的生產(chǎn)受市場的波動，是處于變化和調(diào)整中的。需要通過ERP的主生產(chǎn)計劃反映到MES中，同時在車間層面現(xiàn)場的生產(chǎn)又是對既定順序的一種破壞，MES需要及時采集這些數(shù)據(jù)。也就是說MES向上承接ERP，向下監(jiān)控車間的生產(chǎn)信息。根據(jù)上述模型，作為混流生產(chǎn)的企業(yè)，MES系統(tǒng)需要提供以下幾大功能模塊：

　　① 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集；
　　② 生產(chǎn)計劃管理；
　　③ 車輛跟蹤管理； 
　　④ 關(guān)重件掃描與防錯漏裝管理；
　　⑤ 生產(chǎn)物料拉動管理；
　　⑥ 質(zhì)量管理；
　　⑦ 效率管理；
　　⑧ 與外部系統(tǒng)的接口；
　　GE Fanuc針對混流生產(chǎn)的面臨問題和生產(chǎn)需求，結(jié)合多年的汽車行業(yè)經(jīng)驗， 提出了基于 GE Proficy 的MES解決方案。該解決方案是建立在一個統(tǒng)一的 Proficy 產(chǎn)品平臺上，通過各種組件化應(yīng)用模塊和系統(tǒng)連接器形成一個整體的針對混流生產(chǎn)企業(yè)的解決方案，具有清晰的信息流和模塊構(gòu)成。

下面對解決方案的各功能模塊作簡要介紹：
　　
　　1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集
    　在精益混流生產(chǎn)組織上，基于生產(chǎn)管理的決策，需要采集大量的輔助生產(chǎn)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以采用DAS系統(tǒng)、條形碼和射頻標(biāo)簽(RFID)的方式等獲得。DAS、條形碼和電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)的應(yīng)用是形成精益生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)。通過這些方式把生產(chǎn)過程中大量的信息流得以集中，并通過系統(tǒng)抽取和發(fā)送相關(guān)信息的形式進(jìn)行再分配，這樣使車輛生產(chǎn)更有效的按照精益生產(chǎn)方式進(jìn)行。
    　 汽車廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集包括自動數(shù)據(jù)采集和人工數(shù)據(jù)采集兩種方式，自動數(shù)據(jù)采集一般稱之為PMC(Production Montor Control)，通過監(jiān)控軟件，采集現(xiàn)場的PLC、數(shù)據(jù)機(jī)床、檢測線的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于生產(chǎn)線效率、質(zhì)量、物料消耗等功能。人工數(shù)據(jù)采集一般采用條碼和RFID以及手工錄入的方式提供現(xiàn)場設(shè)備不能提供的信息，如關(guān)重件批次、裝配質(zhì)量原因、設(shè)備停機(jī)原因等。GE Proficy 產(chǎn)品系列中，iIFix 以及 Cimplicity 可作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控平臺，可采用自主的Proficy Historian作為實時歷史數(shù)據(jù)庫作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲平臺，實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集工作。
　　
　　2) 計劃管理
   　 MES根據(jù)混流平衡的原則實現(xiàn)排產(chǎn)，并計算出裝配過程中各個相關(guān)工位所需要的物料信息，實現(xiàn)物料的拉動管理。訂單管理將允許方便進(jìn)行次序的調(diào)整（包括改序，插序等）。
    　由于有了相應(yīng)的訂單和BOM信息，還可在特定的工位進(jìn)行生產(chǎn)的指導(dǎo)，對于出錯的情況進(jìn)行指導(dǎo)和防錯防呆處理。Poficy 計劃管理模塊可以有效管理混流生產(chǎn)計劃，同時可生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況將通過和ERP的接口反饋到ERP中。
　　
　　3) 車輛跟蹤
　　在混流生產(chǎn)中，車輛跟蹤尤為重要。車輛動態(tài)隊列是物料拉動和訂單跟蹤的基礎(chǔ)。一般，車輛在車身車間(焊裝車間)就開始跟蹤，再到WBS，通過涂裝車間，經(jīng)過PBS重新排序，直至總裝車間下線檢驗結(jié)束后，進(jìn)入成品庫。跟蹤方式以條形碼和射頻標(biāo)簽為主。車輛的VIN號是車輛的唯一標(biāo)識。
　　GE Proficy Tracker是專門針對車輛的跟蹤和控制軟件，可以實現(xiàn)車體跟蹤和車體路由功能。并提供產(chǎn)區(qū)內(nèi)車輛顯示功能，通過匯總的條碼信息和預(yù)先設(shè)定的各區(qū)域，實時顯示不同區(qū)域的車輛信息，如顯示焊裝、涂裝和總裝車間的在制車輛的信息，如顯示下線后的各檢修和檢查區(qū)域的車輛信息。
　　
　　4) 關(guān)重件掃描與防錯漏裝管理
    　對于安全氣囊、發(fā)動機(jī)等需要關(guān)注的關(guān)鍵零部件，為應(yīng)對質(zhì)量問題召回等追溯方面的需求，需要將關(guān)鍵件的唯一識別信息加入到每輛車的檔案數(shù)據(jù)當(dāng)中；方式可選擇在關(guān)鍵件裝配工位分別進(jìn)行采集，或者將一臺車的關(guān)鍵件條形碼標(biāo)簽集中進(jìn)行采集。為了同時進(jìn)行防錯漏裝檢查，需要在線進(jìn)行掃描。通過系統(tǒng)可以查詢某批次零件所安裝的車輛，實現(xiàn)可召回功能，也可以依據(jù)車輛VIN號查詢所安裝的關(guān)鍵件的批次，實現(xiàn)質(zhì)量追溯功能。該模塊還可以提供錯裝、漏裝的分析統(tǒng)計，作為現(xiàn)場人員的考核依據(jù)。
　　
　　5) 生產(chǎn)物料管理
    　生產(chǎn)物料管理實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的物料信息的全面實時管理。生產(chǎn)物料管理的功能與生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)跟蹤管理緊密結(jié)合，通過設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)，對物料消耗的情況進(jìn)行及時的監(jiān)控和報告。
    　ERP和MES物料管理范圍劃分一般為：從綜合倉庫，供應(yīng)商倉庫到總裝暫存區(qū)的物料請求、發(fā)送和接收由ERP系統(tǒng)管理，從物料暫存區(qū)到車間線邊庫的物料拉動由MES系統(tǒng)管理。MES系統(tǒng)定時發(fā)送線邊物料消耗到ERP，以便進(jìn)行財務(wù)結(jié)算。

　　　　  
　　　　　　　　圖 2 MES與ERP功能范圍劃分
    　
　　現(xiàn)場生產(chǎn)物料拉動的管理方式可以分為隨車件、順序件和看板件三類。
　　? 隨車件是指在車輛上總裝線之前，發(fā)料員將線束等小件放在一個置于車內(nèi)的框中，物料隨車流動。MES及時向發(fā)料員提供每輛車的隨車件信息。
　　? 順序件是指根據(jù)車輛隊列發(fā)放的大件和成套件，如發(fā)動機(jī)、保險杠、座椅等。MES根據(jù)隊列動態(tài)打印需要發(fā)動的物料清單。
　　? 看板件是指根據(jù)線邊工位設(shè)定的安全庫存進(jìn)行發(fā)料的小件和標(biāo)準(zhǔn)件。看板件的要料請求可在車間物料Andon板進(jìn)行顯示，提醒送料工進(jìn)行送料。
    　對于車間發(fā)料區(qū)和直送供應(yīng)商，MES可提供及時的待送物料清單和送達(dá)時間提醒，保證物料按時送達(dá)。
    　對于線邊庫位，MES可提供線邊庫位物料查詢、發(fā)料記錄查詢，扣料查詢以及工料費功能。
　　
　　6) 效率管理
    　效率管理包括產(chǎn)量統(tǒng)計、總裝線停線效率分析。系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先建立專家原因庫，根據(jù)自動化信號或人工給出的原因來對各種設(shè)備相關(guān)的故障，操作動作和性能進(jìn)行記錄，建立各種報警機(jī)制，與生產(chǎn)分析系統(tǒng)結(jié)合，同時可以產(chǎn)生各種分類報表，并在 Web 界面上顯示。
設(shè)備故障原因?qū)＜規(guī)炜梢栽?Proficy 系統(tǒng)中生產(chǎn)，然后用戶可以根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行補(bǔ)充和不斷更新。通過對停線原因的分析，可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致停線的主要原因，并建議改進(jìn)以達(dá)到提高產(chǎn)線效率的目標(biāo)。

 　　7) 質(zhì)量管理
    　汽車生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理內(nèi)容包括裝配質(zhì)量、檢測線質(zhì)量、路試、淋雨以及車輛Audit數(shù)據(jù)。對于裝配質(zhì)量數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題的時候，操作員可展開車輛問題目錄樹，在原因樹中選擇相應(yīng)的質(zhì)量問題原因，完成整個記錄過程。質(zhì)量問題的原因樹內(nèi)容可根據(jù)需要做自定義的修改。需要查詢質(zhì)量數(shù)據(jù)，只要輸入車輛的VIN號，即可顯示車輛的相關(guān)質(zhì)量信息。

　　8) 與商業(yè)管理系統(tǒng)接口
    　MES與其他商業(yè)系統(tǒng)如ERP的數(shù)據(jù)交換必不可少， GE Proficy 提供基于 S95/B2MML 的標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)連接器來雙向交換數(shù)據(jù)和信息，實現(xiàn)與SAP，Oracle等主流ERP的數(shù)據(jù)交換。 其模塊Proficy Enterprise Connector 是建立在微軟 BizTalk 服務(wù)器基礎(chǔ)上的EAI 應(yīng)用，通過 Proficy Adaptor 連接 Proficy 服務(wù)器，并和相應(yīng)的外部系統(tǒng)連接。
   　MES與ERP的交換信息包括兩大類，ERP發(fā)送到MES的信息和MES反饋給ERP的信息。
　
　?ERP發(fā)送到MES的信息包含下幾種：
　　1. 各車間生產(chǎn)訂單
　　2. 生產(chǎn)訂單BOM
　??MES反饋給ERP的信息包含：
　　1. 車輛上線信息
　　2. 車輛下線信息
　　3. 物料消耗
　　4. 實施效果
   　
　　2006年底，GE Fanuc開始采用上述解決方案建設(shè)該基地MES，經(jīng)過半年的建設(shè)，完成了針對吉利焊裝、涂裝、總裝三大工藝車間的MES系統(tǒng)實施。具體內(nèi)容如下：

　　　　
　　　　　　　　　　圖 3 吉利MES硬件配置圖
   
　　 ?通過Proficy實現(xiàn)與SAP進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)生產(chǎn)訂單的下載和車輛上下線數(shù)據(jù)的上傳。
    　?采用iFix采集現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)如機(jī)運鏈、地板鏈以及檢測線等運行數(shù)據(jù)，采用Historian存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)和條碼數(shù)據(jù)。
   　 ?在焊裝車間和油漆車間7個掃描點，記錄車體在各區(qū)段的信息。
    　?在總裝廠設(shè)置13個掃描點，實現(xiàn)車體隊列實時跟蹤、關(guān)重件掃描以及防錯漏裝管理。
    　?在儀表臺分裝線、發(fā)動機(jī)分裝線、輪胎分裝線實現(xiàn)車輛隊列信息廣播。
    　?在總裝物料安裝4塊LED大屏，顯示MES自動發(fā)出的物料要料信息。
    　?在總裝物料緩沖區(qū)出口設(shè)置8臺電腦，用于顯示拉動產(chǎn)生的物料需求信息，并提供出庫掃描管理。
    　?設(shè)置供應(yīng)商門戶，提供生產(chǎn)隊列和及時的要料請求。
    　?采用Proficy Portal 顯示MES生產(chǎn)情況，并及時向供應(yīng)商提供現(xiàn)場要料信息。
    　?在中控室設(shè)置1臺電腦，用于及時錄入停線原因，并在廠入口設(shè)置LED生產(chǎn)看板，顯示全廠的生產(chǎn)效率如產(chǎn)量、停線時間累計等。
    　
　　在上述功能實施后，系統(tǒng)運行良好，較好地解決了吉利汽車混線生產(chǎn)中的管理問題,為吉利汽車提供了精益生產(chǎn)平臺，帶動企業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，保持了企業(yè)的市場競爭力。