汽車沖壓模具前景及模具MES-M系統(tǒng)管理軟件解決方案

  汽車沖壓模具是汽車生產(chǎn)的重要工藝裝備，其設(shè)計(jì)和制造時(shí)間約占汽車開(kāi)發(fā)周期的2/3，是汽車換型的主要制約因素之一。汽車沖壓模具具有尺寸大、工作型面復(fù)雜、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高等特點(diǎn)，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品。過(guò)去汽車沖壓模具普遍采用單工序模和復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而隨著技術(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(jí)進(jìn)模逐漸應(yīng)用于汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)制造中，成為汽車沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展方向。

    沖壓模具是對(duì)原材料進(jìn)行加工，賦予原材料以完整構(gòu)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。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，模具的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在汽車、電子、儀器儀表、家電、航空航天、建材、電機(jī)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，因此被稱為“工業(yè)之母”。

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

一、汽車模具生產(chǎn)特點(diǎn)

模具作為汽車產(chǎn)業(yè)的重要工藝裝備，是汽車制造業(yè)的工藝基礎(chǔ)，由于產(chǎn)品本身的復(fù)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(guī)格、數(shù)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(dú)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(shè)計(jì)、工藝、技術(shù)預(yù)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(jì)劃多變。由于產(chǎn)品種類繁多，影響生產(chǎn)過(guò)程的不確定因素多，經(jīng)常出現(xiàn)緊急訂單、設(shè)備故障、零部件返工返修等情況，使得計(jì)劃多變，甚至出現(xiàn)計(jì)劃跟不上變化，與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)的現(xiàn)象。

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

二、汽車模具行業(yè)信息化應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)汽車模具行業(yè)信息化建設(shè)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(diào)研，發(fā)現(xiàn)主要存在以下題目：

(1) 車間治理主要依靠人工進(jìn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中海量數(shù)據(jù)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(yīng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化。

(2) 大部分汽車模具企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化程度較低，“信息孤島”現(xiàn)象突出，各個(gè)部分的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)共享，從而影響了企業(yè)數(shù)據(jù)的一致性和正確性，嚴(yán)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(jiān)控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)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(duì)在制品進(jìn)行有效跟蹤。

上述題目的存在，不利于車間生產(chǎn)過(guò)程信息的集成與共享，嚴(yán)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(jìng)爭(zhēng)力的進(jìn)一步提升。

三、汽車模具行業(yè)MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟總線技術(shù)，建立開(kāi)放的、靈敏的制造執(zhí)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)信息的監(jiān)測(cè)、控制以及生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化治理。

頂層的計(jì)劃層是MRPⅡ/ERP等系統(tǒng)，其作用是治理企業(yè)中的各種生產(chǎn)資源、制定廠級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃等，主要負(fù)責(zé)企業(yè)活動(dòng)的計(jì)劃與生產(chǎn)決策。

處于中間層的是MES系統(tǒng)執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行與控制。

生產(chǎn)控制層包括DCS（分布式控制系統(tǒng)）、PLC（可編程邏輯控制器）和DNC（分布式數(shù)控設(shè)備）等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，主要用來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備。

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

四、汽車模具行業(yè)MES系統(tǒng)模塊的功能

MES系統(tǒng)系統(tǒng)主要包括計(jì)劃排產(chǎn)與作業(yè)調(diào)度、工位電子看板、物料跟蹤、生產(chǎn)本錢治理、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)與分析和系統(tǒng)治理等主要模塊，各模塊功能如下：

(1) 計(jì)劃排產(chǎn)與作業(yè)調(diào)度模塊

計(jì)劃排產(chǎn)與作業(yè)調(diào)度模塊是汽車模具MES系統(tǒng)的核心。在與MES系統(tǒng)其他模塊和ERP系統(tǒng)進(jìn)行有效集成的基礎(chǔ)上，通過(guò)有限能力的作業(yè)排產(chǎn)，確定所有工件在設(shè)備上的加工順序，以及設(shè)備加工每道工序的開(kāi)始、完工時(shí)間。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急訂單、設(shè)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(diào)度，調(diào)整作業(yè)計(jì)劃和調(diào)度資源，使之與實(shí)際生產(chǎn)條件相適應(yīng)，從而進(jìn)步生產(chǎn)過(guò)程的連貫性，確保生產(chǎn)高效運(yùn)行。

(2) 工位電子看板模塊

電子看板是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種面向車間操縱工位的可視化看板。工位電子看板模塊通過(guò)車間計(jì)算機(jī)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(xiàn)在操縱工位的看板上，向操縱職員下達(dá)生產(chǎn)指令，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)派工，并向其提供操縱規(guī)程、設(shè)備、工具、物料、輔料等作業(yè)指導(dǎo)信息。

(3) 物料跟蹤模塊

物料跟蹤模塊運(yùn)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(bào)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(xiàn)每套模具生產(chǎn)過(guò)程的可追溯性。

(4) 生產(chǎn)本錢治理模塊

按照動(dòng)態(tài)作業(yè)本錢法，將用度按不同作業(yè)具體分類、回集和分配，正確劃分可變本錢和固定本錢、可控本錢和非可控本錢，依據(jù)產(chǎn)品BOM所描述的加工裝配過(guò)程，結(jié)合實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集信息，從低層向高層逐層累積，從而計(jì)算出車間生產(chǎn)本錢。它反映了產(chǎn)品動(dòng)態(tài)增值的實(shí)際過(guò)程，能夠?qū)崟r(shí)、正確地實(shí)現(xiàn)本錢的精確統(tǒng)計(jì)。

(5) 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)與分析模塊

生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)與分析模塊將在和MES系統(tǒng)其他模塊及ERP系統(tǒng)進(jìn)行有效集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)執(zhí)行進(jìn)度、質(zhì)量檢驗(yàn)、資源利用率等信息的統(tǒng)計(jì)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(tǒng)治理模塊

對(duì)系統(tǒng)用戶按角色進(jìn)行治理，治理其部分、崗位、職員、權(quán)限等信息，保存系統(tǒng)登錄記錄，保證產(chǎn)品信息的安全性、保密性，提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

五、汽車模具行業(yè)MES系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

MES系統(tǒng)是汽車模具行業(yè)車間信息化建設(shè)的重點(diǎn)，是否成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用關(guān)系著汽車模具企業(yè)信息化建設(shè)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(jì)劃排產(chǎn)與作業(yè)調(diào)度的核心功能，決定了工件在設(shè)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(diào)度規(guī)則法進(jìn)行作業(yè)排序優(yōu)化，以預(yù)先定義好的優(yōu)先規(guī)則作為啟發(fā)條件，從等待的作業(yè)中選取優(yōu)先級(jí)最高的作業(yè)安排加工。在加工優(yōu)先級(jí)的設(shè)定中，將交貨期、零件、設(shè)備三者綜合考慮，以交貨期先后設(shè)定模具優(yōu)先級(jí)；根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)人為設(shè)定零件優(yōu)先級(jí)；按照已排定的任務(wù)最少原則設(shè)定設(shè)備優(yōu)先級(jí)。這種方法易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算復(fù)雜度低，并且加工優(yōu)先級(jí)可以人為調(diào)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(shù)據(jù)采集技術(shù)

條形碼數(shù)據(jù)采集技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的一項(xiàng)綜合科學(xué)技術(shù)，是一種信息識(shí)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(shí)別技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的物流信息進(jìn)行采集跟蹤，能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄和處理生產(chǎn)中的大量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可追溯、反查、報(bào)表等功能，進(jìn)步治理效率和質(zhì)量。

(3) 系統(tǒng)集成技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)品信息的共享和交換，采用XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）中性文件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的集成。XML技術(shù)具有開(kāi)放性、易擴(kuò)展性等特點(diǎn)，能夠在不同程序之間交換和共享數(shù)據(jù)。MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成的信息包括生產(chǎn)計(jì)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(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)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、汽車模具行業(yè)MES系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

MES系統(tǒng)是面向車間層的信息治理系統(tǒng)，它的應(yīng)用給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著信息技術(shù)發(fā)展和制造企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)需求，企業(yè)對(duì) MES系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)提出了更高的要求，滿足可集成性、可適應(yīng)性、開(kāi)放性和協(xié)同性要求是MES系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。具體表現(xiàn)以下各個(gè)方面：

(1) 采用XML技術(shù)解決MES系統(tǒng)與ERP和底層控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)異構(gòu)題目，使系統(tǒng)更具開(kāi)放性、可集成性，融合的更緊密；

(2) 在對(duì)汽車模具M(jìn)ES系統(tǒng)軟件產(chǎn)品研究的基礎(chǔ)上，建立面向離散行業(yè)的通用解決方案，以適應(yīng)離散行業(yè)各種具體實(shí)際需要；

(3) 數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)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(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)MES系統(tǒng)理論向前發(fā)展；

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

小結(jié)

通過(guò)汽車模具行業(yè)MES系統(tǒng)的構(gòu)建，建立了生產(chǎn)信息共享的機(jī)制和平臺(tái)，加強(qiáng)了汽車模具行業(yè)生產(chǎn)資源及生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化治理與控制。MES系統(tǒng)在計(jì)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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