离散制造业生产域制造资源数据标准化及治理建设思路

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2018-06-20 来源:转自数据工匠俱乐部

    前言
    当前,制造领域各种融合理念比较盛行,工业化和信息化融合,设计-工艺-制造一体化融合,云计算、大数据、物联网融合,传统制造业向智能、智慧等方向转型,在这些大的背景下前提下,作为最基本、最底层的制造资源,其实这些最基本的单元在以往的离散制造业工程应用实践中一直没有得到应有的重视,离散装备制造业作为传统制造业,体量虽然大,但是管理模式也比较难集中提炼,以往一直在向ERP、MES、PLM等业务系统去突破和整合,制造资源系统很少有亮点地方,在此,笔者在过去20年项目经验中,对制造资源取得实践总结一下,分享出来,供大家一起讨论和交流。
    1定义
    制造资源:制造资源是企业完成产品设计、制造和服务的整个产品全生命周期中各种活动的物理元素的总称。
    狭义上主要包括:设备、仪器仪表、工具、工装、计量器具等。
    广义上主要包括:产品的技术数据、标准、培训、服务等与产品制造相关能力总称。
    2引言
    最开始,我们团队就是通过做“设备资源管理”切入某军工集团制造业务领域,从独立、单一的设备系统逐步做通完整的制造资源(仪器仪表、工具、工装、计量器具)全生命周期业务,进而得到客户的认可,逐步做了符合二级工艺路线的生产计划系统、型号和非型号物资系统、装配MES系统、理化检测系统、型号质量数据包管理系统,企业级的ERP系统、成本管理系统等,基本靠几个典型客户,制造团队在制造业领域生存、发展近10年之久,唠叨一些体外话,回归正题。
    3制造资源融合发展趋势要求

    通过如下四个方面总结了制造资源融为何要融合,详细条款内容见下图,具体内容或多或少在本文某些章节会提到,不再详细展开论述。


    1制造资源融合的因素

    4制造资源管理模式与系统实践
    4.1当前管理现状
    制造资源管理属于企业基础层业务,往往得不到企业高层的关注,都是些默默无闻的工作者根据企业长期形成工作经验,在工作尽管个体工作经验丰富,但提炼总结管理经验知识少。制造资源的管理职能分属多个部门承担,比如承担主体为设备动力处,使用为各车间或个人,财务分摊计算成本,计量器具需要定期检测和校准、物资采购负责采购,领导审核签署部分关键业务等,造成制造资源数据的形式各一、管理状态众多,数据统计口径不一,业务和管理往往脱节,信息传递不畅。另外提供制造资源管理系统的软件厂商不多,常见有在工艺系统基础构建工装系统,购买设备后,使用设备厂商提供的简易设备管理系统,推广MES应用,使用MES提供制造资源管理功能,这些系统提供了局部的管理职能,企业考虑各种成本因素,采取的权宜之计。
    当前企业信息化建设不断发展,各类主体系统基本完成上线应用,也促进和影响制造资源管理系统的发展,制造资源自身业务与生产计划、采购计划、工艺设计、生产制造等密切不可分割,提高资源的利用率和可用性,成为企业精细化管理的一环,支撑和保障核心业务正常应用。
    4.2制造资源在数字化工厂所位置
    按照国家ISA-95的标准,可以将一个企业分为5层。经营管理层主要是ERP、CRM、SRM、HR等经营管理系统。主要是我们平时所说的人、财、物、供、销、研发的管理。生产层主要MES层,主要是生产管理与监控。操作层主要是操作指令、数据的传递与采集??刂撇阒饕枪ひ低?,自动化的控制和驱动装置。现场层指定的是现场的各种设备,工装物流与仪器。
    笔者认为,制造资源跨生产层、操作层、控制层和现场层。主要包含仪器仪表、工具、夹具、工装、模具、计量器具、刀具等。


    2制造资源在数字化工厂位置


    3制造资源在数字化工厂举例说明


    制造资源在产品工艺阶段、计划、排产、生产制造等阶段都会用到。


    4制造资源与产品、工艺及制造过程关系


    4.3制造资源功能架构
    制造资源管理基本都是借鉴设备管理开始构建的,因为设备管理,在国标、行标、企标都有相应的管理制度,其它资源管理相对来说比较薄弱,借鉴设备管理成熟的管理方法和经验,形成一套完整的制造资源管理经验,但是每类制造资源有其特独有的管理方式,形成各自的管理特点,这也是我们团队逐步根据企业管理实践分属总结而达成的认识,分别根据每类资源特点逐一去构建不同的管理系统,而不是采用统一、大而全模式去构建一套完整的制造资源系统。
    5制造资源管理功能图
    在统一平台上分别构建设备、量具、工具、刀具、工装独立的制造资源业务管理系统,形成各类制造资源前期管理、申请购买、启用、运行、维护保养等全生命周期管理职能系统,以往我们都是在ERP平台去构建,平台可扩展性性强,由于军工限制国外平台的发展,我们团队使命也基本结束了,选取适合平台去构建资源系统,可是一门学问。
    根据资源类别,分别构建不同业务系统,就要统一分析制造资源系统在整个信息系统中所属的位置,充分借用企业管理信息平台提供的业务功能,比如组织机构、权限管理、工作流审批、编码管理、报表管理等功能,这些共性功能不能重复去构建。对于各类制造资源差异化功能,针对性去构建,制造资源都是采用“实物”进行管理,但是实物管理也不近相同,设备与仪器按固定资产折旧进行账务处理,但是工具、量具、刀具、工装使用时一次提折旧,但是需要二级库管理。工具批量比较大,账务处理有难度企业,采用批量和单件管理模式并存。量具基本都是单件管理,分别进行检定;刀具属于低值易耗品,但是有有些刀具价值高,重点管理。各类制造资源管理业务大体上比较类同,具体去做系统时候,区别就大了,关键是各种业务所归属的属性字段各不相同,基本就是大量定制表单、展示大量属性字段,逻辑处理不是太复杂,估计开发最烦做这类系统。
    业务大体区别讲一下:编码是系统的源头,千万不能小瞧这个功能,当你做刀具管理时候,才发现常规编码功能还的重做,常见采用隶属码段构建编码方式,对刀具编码就不适用,除非企业不把这个作为重点,刀具编码是各类刀具参数组合而成的。设备管理需要做点检、二保计划、三保计划和相应保养记录。量具管理做周期检定计划和检定记录,原始检测记录和出检测报告;刀具管理做组刀、刃磨、配送业务;工具做二级库管理。工装需要按图号和实物分别建立台账,保持二者间关联。
   4.4制造资源管理
   1、设备管理
    设备管理实现功能主要有:设备上账、设备分账、设备调拨、设备停启用、闲置报废、事故报告、数据统计、设备一级保养、二三级保养、故障检修、采购、精度检测等功能。

6设备管理业务流程图


7设备保养管理


8设备台帐管理


    2、刀具管理
    刀具管理实现功能主要有:刀具上账、刀具定义、寿命管理、换件管理、刀具参数管理、拆卸、组刀、刃磨、借用管理等。


9刀具管理业务流程

    刀具参数定义,造成刀具编码规则复杂性。


10刀具分类管理

    3、量具管理
    量具管理实现功能主要有:量具上账、周期检定计划、抽检计划、检定记录、合格证,同时需要检定的工具、仪器仪表、工装也要纳入考虑范围内,做好二者台账管理关系。


11量具流程管理


12量具台账管理

    4、工装管理
    工装管理实现功能主要有:工装上账、图号台账、工装BOM、工装制造、工装启用、工装封存、工装故障维护等。


13工装业务流程管理


14工装台帐管理

    5、工具管理
    工具管理实现功能主要有:工具上账、工具借用、领用、归还、工具油封、工具出入管理、车间二级库工具台账等。


15工具业务流程管理图


16工具台帐管理

    4.5数据采集和集成
    硬件集成实践:主要通过DNC/MDC实现与设备连接通讯,这项技术在数控设备上使用具多,通过与数控系统、PLC系统、以及与机床电控部分的集成,集成主要包括三部分,集成DNC系统,向设备传输NC程序。
集成DNC/MDC,采集设备状态信息,设备开/关机,设备待机,设备运行,设备报警等状态信息;通过加装硬件传感器采集设备参数信息。通过集成应用,保证数据的真实和准确性。

17现场设备集成和数据采集

    条码应用,主要提升一线操作人员对系统易用性方便操作,这个不再多述,比如在刀具上打印二维码标识,刀具领用、出入库时,直接扫描二维码,方便数据录入。


18制造资源代码与自动识别技术的关系


19条码标印过程

    通过工业总线、工业以太网、工业无线网、射频技术等工业控制网络技术,将制造资源系统、移动终端、AGV、工业机器人及各种工业控制传感器进行智能集成。
    4.6智能化、大数据方向实践
    基于大数据分析和智能优化对制造资源系统集成到设备信进行处理、分析,对设备存在的故障问题进行识别,按照故障类型、故障部位等不同维度,进行设备预防性维护和检测,供相关人员对设备性能、精度等级状况精确掌握,提高设备可靠性。
    优化工艺生产流程,这个可以结合设备参数、刀具参数和产品性能指标一起实现,产品性能指标、工艺参数与实时采集到设备参数、刀具参数进行动态、完整的匹配记录实时产品真实加工状况,供相关产品改进时有大量原始数据分析、判断、决策。
    结合大数据技术,彻底解决大量制造资源基础数据及制造过程相关的制造资源数据与业务数据人为取舍断层关系,只有完整、实时、无差别的数据才能进一步的为数据挖掘、机器学习、智能决策等一系列智能化应用提供保障。
    5未来趋势及发展展望
    智能制造的关键特征:状态感知,实时分析,自主决策,精准执行。
    智能制造典型特征
    构建企业级的制造资源数据中心:
    1)统一协调、归口管理各类制造资源,一个源头管理部门。
    2)统一规划、制定各类制造资源应用技术标准及规范,作业指导。
    3)跟踪分析,优化各类制造资源能力建设。
    4)统一运营、保障各类制造资源服务水平,降低整个制造资源在企业中成本比重。

 

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