汽車(chē)沖壓模具前景及模具M(jìn)ES系統管理軟件解決方案

汽車(chē)沖壓模具前景及模具MES-M系統管理軟件解決方案

  汽車(chē)沖壓模具是汽車(chē)生產(chǎn)的重要工藝裝備，其設計和制造時(shí)間約占汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期的2/3，是汽車(chē)換型的主要制約因素之一。汽車(chē)沖壓模具具有尺寸大、工作型面復雜、技術(shù)標準高等特點(diǎn)，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品。過(guò)去汽車(chē)沖壓模具普遍采用單工序模和復合模的結構設計，而隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和裝備水平的提高，能夠降低成本、提高生產(chǎn)效率的多工位模、級進(jìn)模逐漸應用于汽車(chē)沖壓模具的設計制造中，成為汽車(chē)沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展方向。

    沖壓模具是對原材料進(jìn)行加工，賦予原材料以完整構型和精確尺寸的加工工具，主要用于高效、大批量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中的有關(guān)零部件。隨著(zhù)現代化工業(yè)的發(fā)展，模具的應用越來(lái)越廣泛，在汽車(chē)、電子、儀器儀表、家電、航空航天、建材、電機和通訊器材等產(chǎn)品中，約60%-80%的零部件都要依靠模具加工成型，因此被稱(chēng)為“工業(yè)之母”。

    汽車(chē)沖壓模具行業(yè)的發(fā)展與下游汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，下游汽車(chē)行業(yè)的穩步快速發(fā)展將極大推動(dòng)汽車(chē)沖壓模具行業(yè)的發(fā)展。汽車(chē)行業(yè)的穩步快速發(fā)展為汽車(chē)沖壓模具行業(yè)發(fā)展創(chuàng )造了良好的環(huán)境在汽車(chē)的生產(chǎn)過(guò)程中90%以上的零部件需要依靠模具成形，制造一輛普通轎車(chē)大約需要1,000至1,500套沖壓模具。下游汽車(chē)行業(yè)的穩步快速發(fā)展為汽車(chē)沖壓模具行業(yè)發(fā)展創(chuàng )造了良好的環(huán)境。

一、汽車(chē)模具生產(chǎn)特點(diǎn)

模具作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要工藝裝備，是汽車(chē)制造業(yè)的工藝基礎，由于產(chǎn)品本身的復雜性，及其典型的單件訂單生產(chǎn)方式，決定了其生產(chǎn)不同于一般產(chǎn)品，特點(diǎn)如下：

(1) 面向訂單生產(chǎn)。由于訂單規格、數目、交貨期變化大，每個(gè)產(chǎn)品都有其特殊性，從產(chǎn)品訂貨決策到制造全過(guò)程，每一套模具都具有一定的獨立性，企業(yè)必須按訂單組織生產(chǎn)。

(2) 生產(chǎn)進(jìn)度難以控制。由于產(chǎn)品是單件生產(chǎn)，幾乎每個(gè)產(chǎn)品都需要重新進(jìn)行設計、工藝、技術(shù)預備等工作，因此經(jīng)常無(wú)法及時(shí)把握生產(chǎn)進(jìn)度變化，難以控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

(3) 計劃多變。由于產(chǎn)品種類(lèi)繁多，影響生產(chǎn)過(guò)程的不確定因素多，經(jīng)常出現緊急訂單、設備故障、零部件返工返修等情況，使得計劃多變，甚至出現計劃跟不上變化，與生產(chǎn)實(shí)際脫節的現象。

(4) 生產(chǎn)治理困難。模具制造過(guò)程復雜，并且生產(chǎn)過(guò)程中不確定因素多，憑經(jīng)驗調度無(wú)法保證整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)調，過(guò)程控制困難，治理難度大。

二、汽車(chē)模具行業(yè)信息化應用現狀

目前，我國汽車(chē)模具行業(yè)信息化建設剛剛起步，網(wǎng)絡(luò )化、信息化發(fā)展水平還比較低，經(jīng)過(guò)具體調研，發(fā)現主要存在以下題目：

(1) 車(chē)間治理主要依靠人工進(jìn)行，無(wú)法實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程中海量數據的有效治理，難以保證各個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)所需信息正確一致，難以及時(shí)、快速響應生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化。

(2) 大部分汽車(chē)模具企業(yè)網(wǎng)絡(luò )化程度較低，“信息孤島”現象突出，各個(gè)部分的數據不能實(shí)時(shí)共享，從而影響了企業(yè)數據的一致性和正確性，嚴重阻礙了模具產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率。

(3) 模具生產(chǎn)過(guò)程缺乏有效地監控，無(wú)法實(shí)現制造過(guò)程信息及時(shí)反饋，難以及時(shí)把握生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)能力，難以對在制品進(jìn)行有效跟蹤。

上述題目的存在，不利于車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程信息的集成與共享，嚴重阻礙了企業(yè)信息化發(fā)展水平的進(jìn)步，從而影響了企業(yè)生產(chǎn)效益和競爭力的進(jìn)一步提升。

三、汽車(chē)模具行業(yè)MES系統結構

以大型關(guān)系型數據庫技術(shù)為基礎，采用面向對象技術(shù)、軟總線(xiàn)技術(shù)，建立開(kāi)放的、靈敏的制造執行系統，從而實(shí)現對生產(chǎn)信息的監測、控制以及生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化治理。

頂層的計劃層是MRPⅡ/ERP等系統，其作用是治理企業(yè)中的各種生產(chǎn)資源、制定廠(chǎng)級生產(chǎn)計劃等，主要負責企業(yè)活動(dòng)的計劃與生產(chǎn)決策。

處于中間層的是MES系統執行層，主要負責生產(chǎn)計劃的執行與控制。

生產(chǎn)控制層包括DCS（分布式控制系統）、PLC（可編程邏輯控制器）和DNC（分布式數控設備）等計算機控制系統，主要用來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程和設備。

MES系統提供了一種系統地在同一平臺上集成計劃排產(chǎn)、物料跟蹤、生產(chǎn)調度等功能的方式，通過(guò)與計劃層的治理系統（ERP）和底層控制系統的集成，將計劃、生產(chǎn)與控制緊密聯(lián)系起來(lái)，從而在計劃層和控制層之間建立了一座溝通的橋梁和紐帶。

四、汽車(chē)模具行業(yè)MES系統模塊的功能

MES系統系統主要包括計劃排產(chǎn)與作業(yè)調度、工位電子看板、物料跟蹤、生產(chǎn)本錢(qián)治理、生產(chǎn)統計與分析和系統治理等主要模塊，各模塊功能如下：

(1) 計劃排產(chǎn)與作業(yè)調度模塊

計劃排產(chǎn)與作業(yè)調度模塊是汽車(chē)模具MES系統的核心。在與MES系統其他模塊和ERP系統進(jìn)行有效集成的基礎上，通過(guò)有限能力的作業(yè)排產(chǎn)，確定所有工件在設備上的加工順序，以及設備加工每道工序的開(kāi)始、完工時(shí)間。當生產(chǎn)現場(chǎng)出現緊急訂單、設備故障、返工返修、生產(chǎn)拖期等情況時(shí)，采用公道的優(yōu)化技術(shù)和方法進(jìn)行生產(chǎn)調度，調整作業(yè)計劃和調度資源，使之與實(shí)際生產(chǎn)條件相適應，從而進(jìn)步生產(chǎn)過(guò)程的連貫性，確保生產(chǎn)高效運行。

(2) 工位電子看板模塊

電子看板是建立在計算機網(wǎng)絡(luò )基礎上的一種面向車(chē)間操縱工位的可視化看板。工位電子看板模塊通過(guò)車(chē)間計算機網(wǎng)絡(luò )將生產(chǎn)任務(wù)列表及相關(guān)工藝信息及時(shí)呈現在操縱工位的看板上，向操縱職員下達生產(chǎn)指令，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )派工，并向其提供操縱規程、設備、工具、物料、輔料等作業(yè)指導信息。

(3) 物料跟蹤模塊

物料跟蹤模塊運用條形碼技術(shù)跟蹤整個(gè)模具生產(chǎn)的全過(guò)程，實(shí)時(shí)采集在制品工序活動(dòng)以及物料消耗、產(chǎn)品返工返修及報廢等信息，獲得每套模具的具體歷史記錄，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程透明化，實(shí)現每套模具生產(chǎn)過(guò)程的可追溯性。

(4) 生產(chǎn)本錢(qián)治理模塊

按照動(dòng)態(tài)作業(yè)本錢(qián)法，將用度按不同作業(yè)具體分類(lèi)、回集和分配，正確劃分可變本錢(qián)和固定本錢(qián)、可控本錢(qián)和非可控本錢(qián)，依據產(chǎn)品BOM所描述的加工裝配過(guò)程，結合實(shí)時(shí)的數據采集信息，從低層向高層逐層累積，從而計算出車(chē)間生產(chǎn)本錢(qián)。它反映了產(chǎn)品動(dòng)態(tài)增值的實(shí)際過(guò)程，能夠實(shí)時(shí)、正確地實(shí)現本錢(qián)的精確統計。

(5) 生產(chǎn)統計與分析模塊

生產(chǎn)統計與分析模塊將在和MES系統其他模塊及ERP系統進(jìn)行有效集成的基礎上，實(shí)現對生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)執行進(jìn)度、質(zhì)量檢驗、資源利用率等信息的統計與分析，為更好的優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量，維持最優(yōu)的生產(chǎn)狀態(tài)提供支持。

(6) 系統治理模塊

對系統用戶(hù)按角色進(jìn)行治理，治理其部分、崗位、職員、權限等信息，保存系統登錄記錄，保證產(chǎn)品信息的安全性、保密性，提供系統數據備份和數據恢復功能，確保系統安全運行。

五、汽車(chē)模具行業(yè)MES系統關(guān)鍵技術(shù)

MES系統是汽車(chē)模具行業(yè)車(chē)間信息化建設的重點(diǎn)，是否成功開(kāi)發(fā)與應用關(guān)系著(zhù)汽車(chē)模具企業(yè)信息化建設的成敗，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

(1)作業(yè)排序優(yōu)化技術(shù)

作業(yè)排序優(yōu)化是計劃排產(chǎn)與作業(yè)調度的核心功能，決定了工件在設備或工作中心上的最佳加工順序。采用啟發(fā)式算法的優(yōu)先調度規則法進(jìn)行作業(yè)排序優(yōu)化，以預先定義好的優(yōu)先規則作為啟發(fā)條件，從等待的作業(yè)中選取優(yōu)先級最高的作業(yè)安排加工。在加工優(yōu)先級的設定中，將交貨期、零件、設備三者綜合考慮，以交貨期先后設定模具優(yōu)先級；根據實(shí)際情況和經(jīng)驗人為設定零件優(yōu)先級；按照已排定的任務(wù)最少原則設定設備優(yōu)先級。這種方法易于實(shí)現、計算復雜度低，并且加工優(yōu)先級可以人為調整，使得排定的作業(yè)順序更符合生產(chǎn)實(shí)際。

(2)條形碼數據采集技術(shù)

條形碼數據采集技術(shù)是以計算機技術(shù)、光電技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎的一項綜合科學(xué)技術(shù)，是一種信息識別、采集的重要方法和手段，它具有速度快、正確率高、操縱簡(jiǎn)單、采集信息量大等優(yōu)點(diǎn)。利用條形碼自動(dòng)識別技術(shù)對生產(chǎn)過(guò)程的物流信息進(jìn)行采集跟蹤，能夠對整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，記錄和處理生產(chǎn)中的大量數據，實(shí)現數據的可追溯、反查、報表等功能，進(jìn)步治理效率和質(zhì)量。

(3) 系統集成技術(shù)

為了實(shí)現異構系統產(chǎn)品信息的共享和交換，采用XML（可擴展標記語(yǔ)言）中性文件的方式來(lái)實(shí)現MES系統與ERP系統和控制系統的集成。XML技術(shù)具有開(kāi)放性、易擴展性等特點(diǎn)，能夠在不同程序之間交換和共享數據。MES系統與ERP系統集成的信息包括生產(chǎn)計劃、BOM信息、工藝信息和物料信息等。這種集成方式，不僅能夠進(jìn)步系統之間傳遞數據的正確性和一致性，還能夠進(jìn)步信息的反饋速度，有利于信息共享。

六、汽車(chē)模具行業(yè)MES系統發(fā)展趨勢

MES系統是面向車(chē)間層的信息治理系統，它的應用給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益。隨著(zhù)信息技術(shù)發(fā)展和制造企業(yè)競爭需求，企業(yè)對 MES系統應用技術(shù)提出了更高的要求，滿(mǎn)足可集成性、可適應性、開(kāi)放性和協(xié)同性要求是MES系統的發(fā)展趨勢。具體表現以下各個(gè)方面：

(1) 采用XML技術(shù)解決MES系統與ERP和底層控制系統之間的數據異構題目，使系統更具開(kāi)放性、可集成性，融合的更緊密；

(2) 在對汽車(chē)模具M(jìn)ES系統軟件產(chǎn)品研究的基礎上，建立面向離散行業(yè)的通用解決方案，以適應離散行業(yè)各種具體實(shí)際需要；

(3) 數據挖掘、知識治理、最優(yōu)化技術(shù)、精益思想等治理技術(shù)和理念將在MES系統中得到廣泛應用，推動(dòng)MES系統理論向前發(fā)展；

(4) 隨著(zhù)信息和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，協(xié)同MES系統成為研究的熱門(mén)。

小結

通過(guò)汽車(chē)模具行業(yè)MES系統的構建，建立了生產(chǎn)信息共享的機制和平臺，加強了汽車(chē)模具行業(yè)生產(chǎn)資源及生產(chǎn)過(guò)程的數字化治理與控制。MES系統在計劃層與控制層之間架起了一座溝通的橋梁，起到了承上啟下的作用。

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