1 引 言
为实现中国航天“铸造世界一流宇航公司”的发展目标，航天制造企业在构筑航天产品主线，培育核心竞争能力的同时，积极响应“以信息化带动工业化”的战略决策，大力推进企业信息化建设，全面提高企业信息化管理水平。作为制造企业的基础单元，如何改变航天产品制造车间的管理现状，提高信息化管理水平，正成为基层管理者最关心的现实问题和迫切要求。
制造执行系统(MES)是近年来发展起来的面向制造车间的生产管理技术与实时信息系统。它针对位于企业计划层和工业控制层之问的执行层，研究如何将制造系统的计划进度、产品过程控制、物料管理、质量监控、设备管理和计算机集成制造(CIM)等综合考虑，以提高车间自动化管理水平。MES强调制造计划的执行和产品制造过程的控制，能够优化管理程序，强化管理过程，量化管理效能，提高管理的透明化和敏捷性，是面向车间的先进管理技术。在传统的航天产品制造车间应该建立什么样的MES模型是本文研究的重点。
2 航天产品制造车间管理需求
由于航天制造企业多是以离散式生产为主，流程生产为辅，装配生产为重点，同时又具有大而全、小而全、分工细的特点。车间生产管理仍是传统的生产管理方式，车间虽然有管理制度，但实际应用过程中却存在很多不规范的地方。车间的管理仍是黑箱操作，无法满足反应敏捷的市场需求。车间的网络基础设施薄弱、整体性差、应用水平低。主要存在以下问题：
a．车间管理人员无法准确掌握在制品的数量及存贮位置；
b．车间管理处于黑箱操作，生产和管理状态不明晰，上级机关难于监管；
c．生产管理自动化水平较低，作业量的整体平衡性差，对设计更改和工艺更改反应迟缓，产品过程质量缺乏有效监控，品质不良率高；
d．车间的信息传递与反馈仍以人工为主，传递慢，反馈不及时，信息量损失大，而且易出差错；
e．车间领导习惯于传统的人工管理模式，对现代信息技术的发展和应用不熟悉、不钻研，满足于现状。
生产车间技术性强，精确度标准高，质量监控严，管理难度大，对提高整体产品的质量、效率和降低成本，缩短制造周期起举足轻重的作用。车间生产管理急需改变现状，以适应未来发展的需要。
3 航天产品制造车间MES应用模型
3.1 功能模型
制造执行系统国际联合会(MESA Intemational)归纳了十一个主要的MES功能模块，包括：工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析、数据采集。MES的实际应用是包含其中一个或几个功能模块。
本人对航天产品制造车间的管理现状进行了广泛调研，系统研究了生产车间的管理需求。利用信息资源规划工具，归纳、总结出了车间8个功能模块和20个程序模块。
车间作业计划模块：主要包含编制和更改车间作业计划，通过有限资源和作业能力排序优化车间管理性能。
车间作业过程模块：主要包含作业过程管理、车间作业异常情况处理。基于计划和实际指导生产过程，协调作业过程中出现的问题，跟踪工作状态。
车间工艺管理模块：主要包含编制和更改工艺文件、作业技术问题质疑、资料归档借阅，编制工艺文件，管理生产中的图纸、批次等信息，解决生产中遇到的技术问题。
车间质量管理模块：主要包含质量管理信息等，记录产品生产过程信息，分析产品质量，提供分析报告，保证产品质量。
车间设备管理模块：主要包含设备维护管理、设备台帐管理、设备运行管理等。管理和监控车间设备，进行必要的维护保养，提供设备管理信息。
车间工具管理模块：主要包含通用工具领用配备、工具台帐管理等，管理车间工具的申请、入库、发放等工作。
车间库存管理模块：主要包含原材料领用发放、原材料管理等，管理车间原材料的库存与发放工作。
车间事务管理模块：主要包含行政物品领用、考勤登记、职工台帐等，管理车间人员考勤、行政物品领用等一般事务性工作。
车间系统功能结构图如图1。
图1 车间系统功能结构图
以上8个功能模块涵盖了MES的工序详细调度、资源分配和状态管理、文档控制、数据采集、质量管理、维护管理、产品追踪与清单管理等7个标准功能模块。
3.2 数据模型
系统数据模型包括车间用户视图一览表、用户视图组成、输出数据流、输入数据流、存储数据流、车间一级数据流图、车间二级数据流图、主题数据库、基本表一览、基本表组成等信息资源规划文档。初步规划为车间作业计划、车间作业过程、车间质量控制卡、车问工艺文件、车间工艺装备台帐、车间通用工具台帐、车间职工台帐等13个主题数据库和工作卡片、质量控制卡片、通用工具台帐等42个基本表。应用时可根据系统数据流程图设置主题数据库和基本表数量。图2为一级数据流程图示例。
3.3 体系结构模型
制造车间体系结构模型包括车间C-U矩阵、程序模块与主题数据库基本表的存取关系列表等信息资源规划文档。系统C-U矩阵能直观地表明程序模块与主题数据库基本表之间的存取关系，对应用系统的开发具有直接的指导意义。C表示程序模块创建主题数据库，U表示程序模块使用主题数据库，A表示程序模块创建并使用主题数据库。
生产车间系统C-U矩阵示例如图3。
图3 生产车间系统C-U矩阵
3.4 网络应用模型
MES车间网络应用模型如图4。
图4 MES车间网络应用模型
a．按照车间MES功能模块划分，各业务组至少配置一台联网电脑，工作人员通过录入、输出报表等操作，由计算机自动完成信息的采集、存储、查询等管理应用。各业务组电脑可通过集线器进行扩展；
b．按照人员岗位的不同设置工作权限，岗位人员只能对本岗位的数据具有输入、修改等管理功能，其他岗位人员都只有浏览权而没有修改权，这样能够确保数据的完整性和一致性，即“一次一处输入”数据；
c．各工段配置联网计算机，用于接收工作任务，工长通过录入、输出报表等操作，由计算机完成信息收集与存储，自动显示工作节点信息和工作状态，还可以通过外接显示设备，作为现场电子看板使用。自动化程度较高的数控设备也可以直接进行数据采集；
d．车间联网计算机均可通过网络交换机与公司局域网相连，实现车间基础数据的直接访问；
e．车间数据库服务器与网络服务器用于车间现场信息的采集、存储、查询等信息管理应用。
4 结束语
在航天产品制造车间MES应用模型的指导下，可以根据现实需要方便地开发各模块管理信息系统，避免了孤立开发所导致的信息孤岛现象。完全建成的车间MES将充分发挥人与计算机结合的整体优势，使生产现场的信息收集、传递、处理和反馈做到准确、及时、高效，实现生产过程的有序运作和资源优化，并最终实现生产现场管理信息化，大大提高生产车间的现场管理水平。
(审核编辑: 智汇小新)
