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基于MES系统的某航天企业生产组织管理优化研究

2025-07-03 48 上传者：管理员

摘要：党的十八大以来，我国高度重视数字经济发展，将其上升为国家战略。在此大背景下，中国航天科技集团积极响应，于第七次工作会议上对数字化建设进行了全面规划，旨在打造世界一流的航天企业集团。该集团提出了“构建数字航天体系，促进航天产品数字化、研制过程数字化、管理手段数字化及产业协同数字化的发展”的战略方针。在此形势下，某航天制造企业紧跟步伐，通过搭建MES系统，实现了生产能力与生产管理方式的数字化变革。不仅有效降低了产品成本，提高了生产效率，提升了产品质量，还促使管理模式不断迭代升级，进一步增强了企业综合竞争力。

关键词：
MES系统
数字化转型
智能制造
模式优化
生产组织
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在数字经济蓬勃发展的时代背景下,中国航天科技集团积极响应国家号召,致力于推动航天企业的数字化转型｡作为航天制造领域的重要组成部分,航天企业正面临着提升生产效率､优化成本控制,以及确保产品质量等多重难题｡为了应对这些挑战,该企业积极探索生产组织管理的优化路径,决定引入MES(制造执行系统)作为其数字化转型的关键举措｡本文将以该航天企业为例,深入探讨基于MES系统的生产组织管理优化策略与实践效果,以期为航天制造企业的数字化转型提供有益的参考和借鉴

1、研究背景

“十四五”以来,“加快数字化发展”被列入国家和国防科技工业系统的发展战略规划中,习近平总书记在党的二十大报告中提出推进新型工业化,加快建设制造强国､质量强国､航天强国､交通强国､网络强国､数字中国｡中国航天科技集团企业也提出了建设“数字航天”的宏伟目标,推进数字化转型已经成为航天系统提升核心竞争力的必由之路[1]｡

2、某航天制造企业生产管理的现行模式及存在问题分析

某航天企业整个生产过程及管理从原材料到成品装箱交付,所有产品生产管理､理化检测等全部依靠操作人员手动记录､传递,与产品相关的各项生产数据高达百万个/每年｡近些年该企业生产线扩能改造､百吨生产线项目建设等工作,带来产品数据量急剧增加,设备工艺过程点数也在原基础上增加2倍,导致操作及工艺技术人员操作强度及管理难度急剧增加｡按照部门原有的生产管理模式,单完成产品生产数据记录及理化性能跟踪这一项工作,就需专门配备8名操作人员进行倒班作业,数据量庞大,极易出错,后续数据保存､检索､分析难度极大,加之对产品质量提出了更高的要求,原有的生产管理模式难以满足生产的正常进行,建立一套高质量､高效率､高创新的生产管理信息化系统迫在眉睫｡

3、MES系统的架构及应用

3.1MES系统的架构

该航天企业的信息化系统是在MES(制造执行系统)的基础上深度定制开发的,它综合了硬件基础设施､软件应用系统以及网络通讯工程3大核心组成部分｡

在硬件工程方面,系统配备了两台高性能服务器,以及用于安置服务器的专业机柜｡为了满足现场作业需求,还配备了标签打印机用于打印标识信息,防尘PDA扫码终端用于移动扫描和数据采集,工业大屏和工业平板则提供了直观的操作界面和便捷的数据展示｡

软件工程方面,系统涵盖了从基础定义到生产调度的全方位功能模块｡具体包括:基础定义模块用于设置系统的基础参数和规则;生产调度模块负责生产计划的制定和执行;原丝作业､碳丝作业和装箱作业模块分别针对不同生产环节进行管理和控制;生产跟踪模块用于实时追踪生产进度和状态;监控中心模块提供了对生产现场的全面监控和管理;设备管理模块负责设备的维护和管理;理化分析模块用于对原材料和成品进行质量分析｡

在网络工程方面,系统构建了高效､稳定的网络通讯环境｡千兆网络交换机作为网络的核心设备,提供了高速的数据传输能力｡系统结构如图1所示｡

图1生产管理信息化系统

3.2MES系统各模块功能及应用

基于MES系统架构,该软件工程的信息化系统功能模块专为生产管理设计,大致划分为4个核心业务部分:基础设置､生产作业､生产管控及产品理化检测｡其系统结构如图2详尽展示｡

图2基于MES开发的生产管理信息化系统功能块

3.2.1生产调度模块

生产单位领导根据上级领导的生产任务制定全年生产计划,生产任务单的制定及下达,当一个批次的生产任务单执行完毕后,可手动关闭该生产任务单,保证车间生产顺利有序的进行,实现了优化组织车间人员进行生产[2]｡

3.2.2原丝作业模块

记录统计原丝生产的原材料领用､使用､库存等信息,如图3所示,通过扫码入库､出库,形成原材料供应商､物料编码､名称､规格型号､生产批次等的信息可溯｡

图3原丝生产原材料的入库､出库

3.2.3碳丝作业模块

在碳丝生产过程中,从放丝工位至收丝工位,系统实现了各类二维码的生成､编辑及管理流程｡同时,各工位的产品信息能够自动录入系统,并与放丝工位实现自动绑定与识别｡收丝过程的开始与结束时间被系统自动跟踪记录,碳纤维的收丝长度也得以自动计算｡此外,系统还支持碳丝产品信息的检索､查看及编辑操作,以及碳纤维产品数据的便捷导入与导出功能｡

3.2.4装箱作业模块

碳丝产品经过称重后,其重量信息会自动上传并记录于系统中｡同时,系统具备自动判定碳丝长度及外观是否达标的功能,确保产品质量｡此外,系统还能生成､编辑并打印碳丝产品的二维码,以及碳纤维产品的装箱码和装箱清单｡装箱码与箱内碳纤维产品的信息实现自动绑定,确保信息的准确性和可追溯性｡

3.2.5生产跟踪模块

碳纤维产品数据查询检索､信息溯源追踪;产品数据深入分析,质量评估报表生成,以及产品参数曲线绘制｡

3.2.6监控中心模块

原丝及碳丝车间产品详情､设备运行状态等信息直观展示;产品历史数据汇总呈现,各车间月度､年度产量统计展示,以及原材料消耗情况详尽展现｡

3.2.7设备管理模块

生产线各设备运行状态实时监控,设备维护保养计划科学制定并执行记录详尽;设备运行关键参数自动上传系统,记录准确,查询便捷｡

3.2.8理化分析模块

原丝及碳纤维产品的全部理化分析数据,经测试后即时上传､准确记录､灵活编辑､便捷查阅;并可根据需要生成产品理化分析数据曲线｡

4、MES系统对生产组织管理的优化改进

4.1生产流程控制

通过梳理生产流程,以计划为源头,进行信息共享,在MES系统中完成计划排产､生产准备(确认原材料库存､模具､设备状态等)､派发任务､加工确认､加工反馈､质量检验生产全流程的管理和监控[3]｡通过MES系统对生产详细数据及加工过程进行图表化､报表化的统计分析｡生产管理人员借助系统呈现的丰富信息,及时洞察生产过程中的问题,进而梳理并持续优化业务流程｡

4.2产品过程信息可视化

生产过程中MES系统全程参与记录产品在各工序流转过程中的原材料信息､产品工艺信息､操作者人员信息､设备信息､工装信息､质量检验信息,包括每道工序的操作人员､设备､使用的物料批号､厂家和规格､使用的工装､机加工需要的刀具信息､加工开始和结束等多方面的制造过程信息｡还可与图像(视频)采集设备进行集成,进行产品在装配中多媒体资料的打包存档,可与产品合格证､质量跟踪卡相关联,进行完整的制造信息归档,为质量追溯提供详细记录[4-5]｡

利用集成技术,现场工人可通过MES系统处理加工任务,以及与任务关联的工艺规程､简图等信息,初步创建无纸化制造环境,以可视化手段加强工艺在生产中的指导作用｡

4.3预警装置

MES系统可通过看板对生产运行系统各环节实现实时报警,如出现任务订单所需原材料不足､设备状态变化､任务拖期､产品不合格､过程信息遗漏等情况时,调度人员快速定位生产过程出现问题并及时处理｡

4.4精细化管理

对于企业而言,可实现各车间的计划执行进度随时掌握,生产瓶颈快速定位和生产异常预警,提高在整个生产过程中信息的透明度和完整性｡MES系统通过计算机流程全面覆盖生产计划的制定与执行､物资消耗的监控､质量控制的实施,以及工装模具的管理与保障等各个环节｡系统能够跟踪记录人员操作､设备运行状态及工艺执行过程,实现对生产过程的全面跟踪与管理｡

5、MES系统下生产管理模式运行的效果分析

近两年的运行实践表明,生产线在实施MES系统后,生产管理方面取得了显著改善,具体体现在以下几个方面｡

5.1MES系统提高生产计划完成率

MES系统具备实时数据采集与传输功能,使生产过程得以可视化呈现,设备状态､生产性能､停机时间以及备件情况均变得透明可溯｡通过实时采集生产现场的数据并同步传送,MES系统实现了数据的高效共享,有效减少了因内部沟通不畅而导致的生产停机现象｡得益于此,生产计划完成率提升了15%｡

5.2MES系统能够提高生产数据管理的精度

MES系统能够实时采集和监控生产过程中的各类数据,有效实现了生产线与检测检验信息的同步功能｡这一功能的实施,显著减轻了员工的作业负担,同时大大降低了人工录入数据的差错率,提高了生产数据管理精度｡同时有效降低部门领导､工艺技术及管理人员的管控难度,替代原有大量的纸质记录本,实现产品中间过程参数､产品信息数据电子化存储,能有效保证军工生产要求的产品历史数据保存15年的规定｡

5.3MES系统降低物资成本

MES系统能改变产品的分配模式,可实现产品生产从原材料领用,生产工艺过程参数控制,原丝理化数据分析统计,产品流转､装箱､交付等整个生产业务的全方面信息化管理｡利用二维编码技术,MES系统能够准确地管理物料和货物的位置,使货物配送准确率提高到98%以上,降低了库存压力,有效提高了存货周转率｡

5.4MES系统降低人工成本

MES系统一期建设项目完成后,整个信息化系统广受部门一线操作及管理人员好评｡碳化后处理产品上､下轴环节以前需要6名操作人员8个小时才能完成的工作,现在仅需3名操作人员2小时就可完成,大大降低了生产过程对人的依赖性,大幅降低了工人的劳动强度､难度以及管理人员的工作强度,每年为企业节约8人左右的人力成本,约合人民币100万元｡

5.5MES系统提高产品合格率

MES系统增强生产过程工艺管控,开展了产品品质的追溯即时信息分析,系统实现了对生产流程､生产工艺过程､生产运行状况､产品理化分析数据的就地､远程实时监控,使部门领导及工艺技术人员能够及时准确的掌握生产信息,并作出工艺技术调整措施,有效减少或避免生产质量事故的发生,有效提高了碳纤维产品的合格率｡产品合格率提升8%｡

5.6促进企业经济效益增长

自开展基于MES系统的生产组织管理优化项目以来,车间直接给企业带来经济效益从MES实施前纤维产品收入5006万元增加到2023年12631万元,复合增长率36%;利润贡献率从30%增长到40%,复合增长率10%,劳动生产率从36.1万元/人增加到51.3万元/人,复合增长率17.5%,大大增强了企业的竞争力｡

6、结语

综上所述,基于MES系统的生产组织管理优化在某航天企业中取得了显著成效｡通过引入MES系统,成功实现了生产过程的数字化转型,生产效率得到显著提升,产品成本有效降低,产品质量大幅提高,企业综合竞争力随之增强｡展望未来,随着数字化技术的持续进步和广泛应用,MES系统将在航天制造领域扮演更加关键的角色,发挥更加重要的作用｡某航天企业应继续深化MES系统的应用,不断优化生产组织管理流程,推动数字化转型向更深层次迈进｡同时,其他航天制造企业也应积极借鉴该企业的成功经验,探索适合自身特点的数字化转型路径,共同推动中国航天事业的蓬勃发展｡

参考文献:

[1]柯清禅,王天晨,郭安儒,等.航天制造工厂的生产管理探索[J].航天工业管理,2024,(09):40-43.

[2]李海龙.煤炭企业生产组织管理模式变革探析[J].洁净煤技术,2024,30(S1):715-718.

[3]霍晓杰.生产制造企业生产组织管理实践分析[J].机械管理开发,2021,36(05):269-271.

[4]肖小军.H公司精益生产管理优化研究[D].中国石油大学(北京),2023.

[5]吴兴明,王光书,赵洋,等.“精益加工单元”在传统航空制造企业生产组织转型中的创新与实践应用研究[J].价值工程,2024,43(01):52-54.

文章来源:郝晓娜,缑鹏飞.基于MES系统的某航天企业生产组织管理优化研究[J].现代商贸工业,2025,(16):77-80.