近些年來，隨著國際政治軍事格局的復雜多變，國家從安全布局和戰略考慮，加大了對我國航天軍工行業的投入，促使該行業正處于歷史上任務最多，發展最快，競爭更趨激烈的重大戰略機遇期。盡管我國的航天軍工制造行業經過多年的發展，生產管理水平上在國內制造行業中處于前列,然而對一些典型航天軍工企業的需求調研，發現我國航天軍工制造企業面臨產能不足的瓶頸問題日益突現，如何有效提高企業的生產率、縮短產品制造周期，提高企業的適應能力和競爭能力成為亟待解決的課題。
航天軍工制造企業生產管理現狀與需求分析
┃企業的生產特點和管理現狀分析
航天軍工制造企業主要生產獨立研發的軍工產品和一些外協的零部件，近些年來有向民品擴張之勢。大部分企業經過改革開發后幾十年的發展，由原來幾十人的純手工作業，發展到目前幾百人甚至上千人的規模和百分之七八十自動化設備的先進制造企業，無論是生產能力還是產品質量均有大幅度提升。航天軍工制造企業作為生產制造類企業，不僅具有制造業的普適性，也有其獨特性，主要表現如下：
-典型的多品種、小批量或是單件的離散加工。
企業的產品一般多達上百甚至上千種，每種產品的制造批量大小不一，多達幾十件到成百上千件、少則幾件甚至單件。
-多型號并舉，研制和批產交叉進行。
多型號產品在車間同時生產，研制和批產任務并行，特別是研制任務，設計方案變化頻繁，與之相應的制造工藝、物料需求隨之調整，給生產車間的生產和管理帶來極大的挑戰。
-插單現象普遍，計劃變更頻繁。
企業生產任務繁重，而且時常會接到一些指令性訂單，生產過程中存在較多的緊急任務，給車間計劃制定和調整帶來極大困難。
-工藝過程復雜、生產環節多，制造難度大。
由于該類企業制造的多為軍工產品，對工藝和質量要求非常高，導致產品的加工工藝比較復雜、精度要求高。
-產品質量要求高，生產過程對質量控制非常嚴格。
企業對生產的產品質量要求非常高，出廠合格率必須為100%，在企業生產過程中，對產品每道工序加工完成后都要經過嚴格的檢驗，對出現的質量問題需及時處理，將質量問題控制在企業內部。
由于國家多年的大力投入，該類企業的信息化水平也一直走在行業的前列，很多企業在信息化的發展過程中，逐步實施了ERP、CAD/CAPP/CAM/CAE、PDM與DNC/MDC等信息化系統。但企業現有信息管理系統主要集中在技術和管理部門，企業車間制造過程信息化幾乎處于空白狀態，眾多的數控設備還處于單機作業模式，車間管理工作主要采用個人經驗與人工干預的方式。這種依靠人工的生產組織與管理方式已難以適應企業的生存發展需要，生產資源管理信息和產品技術信息在車間無法快速有效利用，車間生產過程信息得不到及時反饋和控制，產品生產周期難以得到有效管控。
┃企業的生產管理難點分析
通過對國內多家典型的軍工制造企業的業務需求調研，歸納出該類企業生產管理中出現的問題，具體如下。
-生產計劃難制定。
計劃員主要依靠人工這種落后的方式進行計劃和調度，工作量大、難度高;企業普遍為多年的國企，工人素質參差不齊，工人能力不確定性;生產設備種類多樣，實際生產中設備受到各種復雜因素影響，難以確定任務有效加工工時，實作工時不確定性;生產中“插單”時有發生，下達的計劃任務變更頻繁，任務的不確定性。
-生產過程難監管。
企業整個生產過程不透明，需大量管理人員在現場協調生產，甚至需車間領導親臨現場指導生產。車間管理人員不能及時監控生產狀況，缺乏對當前生產狀態的及時了解，無法動態掌握當前各種資源狀況;管理人員無法快速準確定位產品的加工、質量等其關注的信息，對生產歷史信息難以追溯;管理人員無法對計劃進行及時跟蹤與把控，缺乏對生產進度信息的精確把握，對生產細節信息很難及時掌控;生產現場環境復雜、突發因素多，工人沒有有效的手段及時地反饋問題，管理人員無法及時獲取車間異常情況，車間異常事件很難得到及時地處理，導致車間對突發狀況的應變能力有限;生產信息復雜多樣，統計工作繁重，對數據的準確性、可靠性要求很高，企業難以全面準確的各方面信息，導致生產信息統計分析不準確，無法有效地指導管理者制定相應的生產改進措施。
-管理流程難規范。
企業制造車間是一個復雜的物化中心，涉及到的信息種類繁多復雜，以人為主的生產加工難以形成行之有效的管理流程規范。車間信息的傳遞大多以人工為主，傳遞慢、反饋不及時，信息損失大，而且易出差錯;車間領導習慣于傳統的人工管理模式，對現代信息技術的發展和應用不熟悉、不研究，不能有效地采用信息化手段對生產管理流程進行梳理與規范。
-企業信息難集成。
企業生產過程中處理的信息繁多、復雜等原因，導致信息難以集成。加工過程中涉及設計、工藝、制造等各環節信息，要將各方面信息有效的集成應用難度大;車間生產是一個離散動態過程，為了準確把握生產現場狀況，對信息的實時性要求很高，有效地實現企業信息集成的實時性難度高;由于企業設備種類、品牌多樣，無法通過單一的數據采集方式將所有設備相關信息采集完整，須借助多種手段獲得設備的加工和運行數據，這些采集的異構數據增加了企業信息集成的難度。
針對國內航天軍工制造企業生產管理過程中普通存在的問題，提出了構建基于MES系統的航天軍工制造企業生產管理平臺，大力促進企業信息技術的發展和應用，用先進的技術管理手段變革現有的生產組織和管理模式，實現生產過程管控數字化，不斷挖掘企業生產制造的潛力，從而全面提升企業的競爭力。
基于MES的航天軍工制造企業生產管理平臺總體設計
┃基于MES的企業生產管理平臺體系結構
通過對典型軍工制造企業的調研分析，根據MES在企業信息化建設中的地位和作用，結合企業的主體業務和企業制造業務信息流，提出并設計如圖1所示的軍工制造企業生產管理信息化平臺。
圖1 基于MES的企業生產管理平臺體系結構
基于MES的企業生產管理系統主要由資源建模與管理、物料管理、工時管理、計劃管理與排程、任務調度管理、作業執行管理、數據采集、車間事件管理、質量過程管理、看板監控、統計分析、權限管理等模塊組成，涵蓋了制造現場的多維度管理。該系統具有良好的可配置性、擴展性與可集成性，不同企業的工藝流程與管理需求可以通過現場的定義在系統中實現。
該管理系統體系結構上結合C/S與B/S的混合模式，采用面向對象的思想和方法進行建模、設計與開發;通過對功能構件建模、封裝與部署，從而實現系統的可擴展與重構性;嚴格定義各模塊和功能層次的接口，利用成熟的數據表示和交換技術作為異構系統之間的交互協議，保障系統的可塑性與靈活性。
┃系統主要功能規劃與實現
車間資源建模管理
通過對象化建模方式對車間的人員、設備、物料及結構、資源組等各方面的實體對象進行數字化建模，并對相互關聯的對象建立其關聯關系。企業可以通過MES系統的車間資源建模與管理功能對生產車間的實體資源進行統一管理和維護。
高級計劃排程
由于企業生產任務繁重，計劃調整頻繁，傳統的手工排產工作量大，效率低，而且計劃調整局限大。通過MES系統的高級排程功能極大地降低了車間計劃員的工作量，而且排程結果直觀且易于調整，圖2為高級排產流程。
圖2 高級排產流程
生產過程管理
企業生產的主體過程包括接單、分解計劃、編制生產任務、下發任務單、班組長確認任務到工人、工人生產加工、檢驗員檢驗、轉移工運送物料等系列過程。MES系統中實現企業的這一整套業務過程管理，并對生產現場的任務執行和加工質量信息進行采集，實現了對企業生產過程的執行與跟蹤管理。
車間事件與看板管理
生產過程時常出現各種異常事件，包括設備故障、質量異常、NC程序等各方面問題，為了能夠及時地反饋生產現場的各種問題，工人可在車間制造終端上進行相應的報警，管理人員可通過相關的監控看板及時地了解生產現場出現的狀況，從而能夠及時地處理車間現場的問題，為生產順利進行掃除障礙。
車間工作流程管理
車間生產過程中包含很多管理流程，為了提高車間生產管理水平和效率，MES平臺提供對管理流程進行工作流建模，并將其應用于車間的日常生產管理中，從而規范其生產管理過程。
數據采集與統計分析
MES平臺通過多種方式實現車間生產信息的采集，包括加工、質量、設備運行等各方面的信息。同時，MES系統提供了大量的統計分析報表，通過對企業的生產情況進行分析統計，挖掘出企業生產背后隱藏的問題，從而針對性的改進企業生產管理薄弱環節，有效地提高企業資源利用率和企業效益。
解決方案可助力企業獲益如下：
-通過MES的實施，企業建立了各種主體資源的數字化模型，實現車間資源統一管理。
-MES系統的高級排程功能實現了以計算機為主的自動化排產，改變了企業原有以人為主的排產模式，極大地提高了計劃調度的便捷性與敏捷性，使企業計劃員大為減少。
-排產的計劃任務派工生成電子跟蹤卡，以記錄和跟蹤任務的執行信息，工人通過現場制造終端接受任務、匯報信息與反饋現場異常，管理者通過MES系統提供的多種看板實時監控車間生產狀況，極大地提高了企業生產過程的無紙化作業程度與企業生產活動的透明化監管程度。從而縮短生產現場問題平均處理周期，有效提升生產計劃執行率。
-MES系統細化質檢員的工作，采集相關質量信息，通過工作流技術實現企業質量管理過程規范化，加強了企業對產品質量的管控，提高企業產品質量。
-系統提供豐富的報表進行生產信息統計與分析，實現了對生產歷史數據的可追溯性，而且通過統計分析不斷發現生產過程中的內在問題，從而持續地改進企業的生產薄弱環節，提高企業的生產效益。
企業生產管理與信息化建設是一個持續完善的過程，MES系統是企業生產管理強有力的手段與信息化建設基礎內容之一，更是企業整個信息化鏈條的核心紐帶。MES系統的成功實施為航天軍工制造企業的整體信息化的規劃和建設奠定了堅實的基礎，也為企業生產管理過程的持續改進、優化提供了有力的保障。
