MES系统在高压开关行业的应用

     1 高压开关行业生产组织模式

     1.1 高压开关行业概述

     传统的说法高压开关一般指额定电压3kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器，但随着电压等级的细化，本文描述的高压特指126KV及以上，包括252KV、550KV、750KV、1100KV等高压、超（特）高压开关GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）的装配，因其零部件及产成品个体体积庞大，装配过程手工作业特色明显，且多为非标设备，产研结合，可以说更具离散制造特点，与汽车、发动机等大规模流水作业有显著的不同，因此其MES系统的实施应严格以行业特点为基础，对MES系统也是一个挑战。

     1.2 高压开关行业的生产组织特点

     高压开关制造包括从元件制造、组件装配、间隔装配等一整套工艺流程，覆盖机加、壳体焊 接、表面处理、绝缘、铸造、装配等工艺车间，是典型的从元件制造，到组件装配，到产品装配成型的离散制造模式，其生产组织模式大概如下：

     1.3 以工程为主线的制造模式

     GIS等产品作为高压输变电工程的配套设备，其生产组织也是以某个工程为主线，从市场订单开始，到成套车间元件制造计划的分 解、装配车间组件的装配，均是以工程号为索引，也就是说除了一般的通用零件外，所有零部件从机加、壳体制造开始，即按某工程专用件进行制造，按工程专用件进行加工、配送、组装。

     1.4 非标特色、产研结合的制造模式

     GIS产品虽加工制造工艺已经成熟，但就工程与工程之间的差异还是比较大，每个工程有其要求，反映到产品上每个工程都要从产品设计开始，是产研结合的模式，这点与传统的汽车、家电等大规模生产不同。产研结合的模式带来直接问题就是设计变更多，进而是计划变更、调整频繁，带来生产组织上的困难。

     1.5 装配与成套车间的生产联动

     以工程为主线的零部件加工、组装模式，以及大部分零部件自己加工制造的模式（非外购），决定了成套车间与装配车间生产计划的紧密性，以及以工程号为索引的计划的紧密关联，当多个工程同时进行时，其生产组织的难度就会扩大很多，同时成套车间的产能将直接制约装配车间的产能，影响装配车间的计划排程等生产组织。

     1.6 定点区域装配模式

     GIS产品体积庞大，单一零部件几米长短实属常见，每个间隔的体积长以10米计，宽和高以5米计，与火车头大小相似。体积如此庞大的零部件和产品，直接带来的影响就是移动、搬运困难，因此也决定了其定点区域的组装模式，该模式本身没什么问题，但是当多工程并行，车间空间有限时，其生产组织、零部件配送、线边库管理等问题就变得相对突出。

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     2、高压开关行业MES系统建设

     2.1 MES系统关注点

     任何系统的建设都应以行业特点、企业特点为主，高压开关行业MES系统的建设，也应切合行业特点，从行业特点出发去规划、设计系统，在常规MES系统的功能上，应解决企业目前存在的实际问题，其关注点可以具体分析如下：

    1）以工程号为主线的模式带来的零部件全生命周期追踪；

    2）产品研发结合模式带来的对变更的处理，包括设计变更、计划变更等；

    3）装配车间的物料齐套性问题，是制约装配车间产能的因素；

    4）零部件按工程配送问题，受制于场地等条件。

     2.2 MES系统功能构成

     上文分析了高压开关行业MES系统的关注点，其实也就是MES系统的建设要点，即如何解决零部件的全生命周期追踪问题，如何解决零部件按工程准时配送问题，以及变更问题的处理和装配车间零部件齐套问题，以这些问题为切入点进行MES系统建设，也符合MES系统以企业需求为导向的建设原则，确保了MES系统的实施成功和应用效果。

     2.3 MES系统模块构成

     在充分结合MES系统自身功能和企业实际需求的情况下，针对高压开关行业MES系统的功能构成如图1所示。

     2.4 关键问题的解决方案

     针对高压开关行业MES系统建设的关键问题，本文提出如下解决方案，该方案已在实际应用中得到验证。

     2.4.1 以条形码和刻号相结合的方式进行零部件全程追踪

     方案以条形码和刻号相结合的方式对零部件进行标识，包括零件信息、工程信息、供应商批次等信息，以方便过程记录追踪。同时针对零部件个体差异大、表面清洁度以及整体洁净度要求的不同，特别是某些零部件还需要经过酸洗、电镀、喷漆等表面处理，对条形码的标识方式也有所区别，包括直接在表面刻码、直接粘贴纸质条形码、在标示牌上粘贴条码以及在工装上粘贴条码等不同方式。通过条码标识的零件一方面可以扫描记录，另一方面可以扫描防错，切实满足了零部件全生命周期的管理需求和按工程号加工、装配的管理需求。

     2.4.2 与ERP、PDM联动解决变更问题

     变更主要指设计变更和计划变更，其源头主要来源于ERP和PDM系统，在MES系统实施之前，变更信息的传递和处理基本靠纸质和手工完成，一方面响应不及时，另一方面处理环节多、操作难度大，比如变更带来的领料、退料问题等等。

     在实施MES系统后，MES与ERP、PDM在系统接口层面紧密互动，通过系统手段解决变更信息的传递问题，包括BOM的变更，计划的变更，零部件的变更等等，并通过系统手段对变更带来的问题进行处理，包括零部件领料、退料问题，计划调整问题，并将信息及时反馈到ERP系统，实现变更操作的闭环管理，整个过程以系统为基础，指导员工操作，简单便捷、不易出错。

     2.4.3 各车间计划联动和零部件齐套分析

     成套车间的计划、产能、产成品储备情况直接影响总装车间的计划排程和执行进度，如何做好各车间计划的联动是解决问题的关键，MES系统直接管理到各车间作业计划，对每个计划实时追踪和记录，通过分析各计划之间的成套关系给出提示和预期分析，辅助各车间计划排产，尤其是总装车间的计划排产。

     影响总装车间计划排产的另一个主要因素就是零部件的齐套性，MES系统通过结合BOM需求、零部件库存、零部件线边库存、成套车间产能以及外购件在途库存，综合分析给出零部件齐套分析，包括库存量、差异量、预计交付时间等等，辅助计划员进行合理的计划排产，提高排产的准确性和效率。

      2.4.4 以配餐制进行零部件配送

      高压开关的装配周期长，通常是多工程同时装配，且往往受制于场地空间，给零部件的配送也带来很高的要求，一方面要保证零部件的及时供应，另一方面还要考虑线边空间有限，同时不能容纳更多零件摆放，且多工程混装，给管理带来难题，针对该问题，MES系统结合WMS仓储系统，采取配餐制进行零部件配送，通过MES系统按工程、节拍、配餐原则生成领料单，WMS按照领料单进行拣选、出库，并及时配送到线边，一方面保证了零部件的准时配送，另一方面也保证了按工程配送，按工程装配。

     2.5 MES系统应用效果

     通过实施MES系统，对车间作业执行过程进行了精细化管理，打通ERP、MES、WMS的数据业务关系，使物流、信息流统一，切实解决了计划排产、零部件齐套、零部件供应等实际困难，结合全生命周期的零部件追踪管理、质量在线检测以及现场应急处理机制，使整个执行过程透明、可控，为高压开关的装配效率和装配质量提供了有力保障。

    MES系统的实施是一个系统功能和企业实际相结合的过程，在常规的管理思路下，要设计开发符合行业特点、切合企业实际的功能模块，在高压开关行业的应用即是这样，从企业的生产组织特点入手，擅于摒弃常规的管理理念（规模化流水作业、关注投入产出的流程行业等等），找到其生产瓶颈，如成套计划、零件齐套等关键问题进行有的放矢的解决，再结合其他功能的实施，确保项目接地气，从而保证了项目的成功。

     高压开关行业是一个高速发展的行业，尤其是在智能制造的大背景下，其制造工艺、管理水平在不断提升，一方面其产品、零部件向更加标准化、组件化发展，另一方面整个生产环境、制造工艺也从车间信息化（数字化车间）向智能工厂、智慧工厂发展，MES系统的发展也是这样，一方面从计划、作业、质量等实际功能入手，支持数字化车间的建设和运转，另一方面也要向生产建模、大数据方面发展，发挥MES系统的作用，支持企业智慧工厂的建设。