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MES在汽车制造中的应用之实施篇

发布时间:2018-02-18 作者:张涛云  来源:e-works
关键字:MES 汽车制造 
MES作为工厂的核心系统,投资大、周期长、用户多,对项目管理也提出了很高的要求。 本部分基于作者实践,介绍了沟通管理和计划管理的注意事项,及建议的措施。
    沟通管理
 
    在汽车制造领域,MES是一个高度复杂的系统,涵盖了计划、生产、工艺、设备、质量等诸多功能模块,要定义的业务流程非常多,要对接的业务部门也非常多。
 
    此外,对于大型汽车集团公司来说,还要处理好集团公司职能部门与工厂职能部门之间的关系,因此沟通管理非常重要。
   
    图4.1-1是一个典型的汽车集团公司某工厂MES项目的组织架构图:
 
 MES相关组织架构示意图
图4.1-1 MES相关组织架构示意图
 
    我们可以看出,MES作为一个执行系统,直接服务的对象是生产部人员即一线工人,而工厂的职能部门为生产部门提供辅助,此外集团的各职能部门又为工厂提供信息和指导。
 
    此外,一个新工厂的建设,是一个循序渐进的过程,工厂各职能部门的人员是慢慢到位的,因此,往往在项目的前期,由集团的职能部门进行规划,而在后期由工厂的职能部门明确细节,而集团和工厂之间对一些流程和需求的理解也常常存在偏差。
 
    因此,我们在实施MES的过程中,往往存在以下两个挑战。
 
    挑战一:怎么理解业务?
 
    这两年随着工业4.0、中国制造2025等概念的推广,以及互联网造车企业的扎堆进场,MES市场不断扩大,MES行业从业人员也迅速增加,但是不可否认的事实是,真正懂造车流程、懂业务需求的人员还是太少了。
 
    因此不可避免的,在项目实施过程中,存在着业务部门和IT部门在需求理解上的偏差。
 
    为了达成双方理解上的充分一致,我们可以在组织架构上做一些创新。
 
    下面我介绍一个业界最佳实践的例子:康明斯MES案例。
 
    康明斯MES是一个全集团通用的系统,由同一个团队开发,由同一个团队实施,由同一个团队运维。
 
    其中,开发团队位于总部,由来自于IT部门的架构师、技术专家、供应商人员,以及来自于工程部门的业务专家、控制专家组成,以虚拟团队的方式运作。其中,业务专家是从业十多年的发动机专家,精通发动机制造工艺、流程、质量规范,控制专家熟悉生产现场相关设备的运行机制与控制逻辑。业务专家会在新功能开发前,与工程部门、质量部门的技术人员充分沟通,也会了解各工厂的具体细节,在此基础上,汇集形成统一的流程和需求。控制专家会和设备制造商、工厂设备工程师沟通交流,汇集各方信息后制订统一的控制标准。来自于业务专家和控制专家的需求非常有代表性,而开发团队内部沟通又非常透明顺畅,因此整体的沟通成本较小,实践证明效果非常好。
 
    挑战二:怎么统一业务?
 
    现在不少汽车制造商都是大型的集团公司,而工厂则分布在各地,即使是实施统一的MES系统,具体部署到工厂的时候也多少会存在差异。
 
    而从集团的角度而说,MES系统的规划要尽可能地做到标准化,尽量用一套系统,用一个团队进行开发、实施、运维。
 
    那么,怎样来平衡集团的标准化和工厂的个性化呢?
 
    这里介绍一个方法供参考。
 
    首先建立两个专家委员会:MES业务专家委员会、MES控制专家委员会。成员由集团工程院、质量部的专家代表,和各工厂的专家代表组成。每个专家有一定的投票权,其中集团专家有更多的权重。
 
    当某个需求无法达成一致时,由专家委员会进行投票,形成得分最高的方案。开发团队根据此方案进行设计开发,作为标准解决方案的功能模块。如果工厂依然坚持个性化方案,则开发团队作为工厂订制化需求另行开发,但是优先级较低,可在实施时开发和部署。
 
    计划管理
 
    由于汽车制造工艺和业务的特殊性,MES系统实施的计划管理也和普通的软件系统实施存在较大不同,下面具体予以说明。
 
    1.上线节点
 
    汽车工厂的建设有几个关键节点:
 
    - TT,Tool Tryout,或Tooling Trial,是指设备调试阶段,MES在此阶段上线。
 
    - PP,Pilot Production,是指试生产,物流系统在此阶段上线。
 
    - SOP,Start Of Production,量产开始,ERP在此阶段上线。
 
    对于ERP等系统,一般都是先搭建测试环境,准备主数据,进行配置、测试,然后把数据导入生产环境,然后在SOP上线。
 
    但是MES由于要和设备高度集成,因此必须利用TT的时间窗口进行调试,甚至一些工厂要求MES在TT之前一个月上线。
 
    一般来说,TT时的调试车辆较少,一个车间只有数台,并且出现问题时可以随时停线。但是从PP开始,每天的计划量会渐渐增加,不适合处理重大的设备接口问题。
 
    而TT和SOP之间往往会有数月的时间差,因而这里就存在一个项目管理的问题:MES和ERP往往作为同一个信息化项目群管理,但是两个系统的上线时间差距较大,因而给项目计划、资源调度等都带来一定的挑战。
 
    2.开发模式
 
    MES在TT上线还带来一个开发模式的问题。
 
    近年来,受互联网开发的影响,敏捷式开发的理念广为流传,但在汽车制造MES领域,恐怕还是瀑布式+模块化开发的模式更为合适。
 
    比如设备集成模块在TT发布,ERP接口在SOP发布,并且每个模块在发布时必须是功能完整、性能可靠的。
 
    由于设备集成模块上线早,而MES完整实施周期又很长,因此为了节省开发资源,必须将功能点按照模块发布顺序进行开发。
 
    MES还有一个特殊点是:通常在搭建好生产环境后,直接在生产环境上进行开发和配置。原因有2点:1是OPC调试的结果只针对实际配置的服务器,如果用测试环境调试OPC成功,未必就能保证生产环境调试OPC成功;2是在生产环境下应用服务器和数据库有冗余设计,网络服务器有负载均衡设计,而测试环境非常简单,这些高性能设计无法在测试环境下得到验证。
 
    3.设备调试过程 
 
    本章节重点谈谈设备调试过程。
 
    由于MES设备调试在TT阶段就开始,而此阶段工厂还在建设之中,比如某些区域供电和网络还没有正式完成,需要临时供电、供网等,因而许多工位需要做多轮调试。
 
    就功能而言,一个业务功能点可能需要经历这些调试过程:
 
    - 供电和网络调试。工位上线后检查操作系统、客户端、网络等基础设施和配置。
 
    - 通信调试。又称心跳调试,从设备PLC端发出心跳信息,MES接收后发回反馈信息,主要检查通信和双方的基础握手逻辑,以及耦合器等通信设施是否正确配置。
 
    - 虚拟业务调试。在实车到来之前,从PLC/HMI上发出虚拟的业务信号,MES根据业务逻辑和握手协议返回处理信息。这是因为在TT阶段车辆较少,而调试的工位多,MES工程师要尽可能利用OEM电气工程师的时间来调试逻辑。
 
    - 实车调试。在虚拟业务调试完成之后进行,主要是验证物理设施如传感器、编码器是否正确配置。
 
    在调试阶段,不同工位的不同调试过程是穿插进行的。比如在焊装车间,OEM电气工程师有十多人,而MES控制工程师只有1人,那么有可能MES工程师上午调试某工位的心跳,下午可能去调试另一工位的虚拟业务。
 
    具体到时间计划方面,一般而言,第1个工位需要预留1周的完整调试时间(从供电和网络调试到实车调试),这是因为第1个工位面临的许多问题是所有工位通用的,如OPC配置、网关配置等。此后,第2、第3个工位需要预留3天的完整调试时间。之后每个工位预留1天的完整调试时间,2周后每个工位预留半天。
 
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