每个工序的采集要求所有工人能够在系统中及时输入相关数据和信息，自制件制造的工人多达200多人，年龄跨度大（从18岁到50岁），学历层次差异大（从初中到本科），有些人甚至没有接触过键盘，不知道什么是Windows。对于这样要求实时采集的作业系统，工人能否接受是成败的关键。
文／朱晓辉
关键词：精益生产 制造执行系统 物流信息管理 数据采集
ZFSS公司是上海汽车工业（集团）总公司与德国采埃孚转向机有限公司共同出资组建的合资企业（以下简称ZFSS）。为了形成“低成本竞争优势”， ZFSS推行MES系统，打造实时化企业，通过生产制造过程的信息化管理，精益生产过程、降低制造成本。
制造执行系统（MES）以条码为主要的数据采集方式，结合各种数控机床、测试仪器等设备采集生产实时数据，实现对生产流程的控制，对品质的监控，并对生产数据进行实时收集、分析和整理，通过和ERP等上层系统的整合，提供管理所需的报表和决策依据。公司成立MES实施和应用小组，经过对成本、生产模式、IT人员能力和素质、供应商、实施速度等分析后认为： MES虽在流程式制造业中相当成熟，ZFSS属于离散型制造业，内部生产模式复杂，选择外购对于供应商素质和耦合能力要求很高。所以，基于企业内部拥有一支具备专业技术知识和精通管理的IT队伍，ZFSS最终决定采用“自行设计体系，外包编码程序”的做法。
公司对相关人员进行了前期培训，使员工认识到：ERP并不能解决企业遇到的所有问题，即使那些国际知名品牌、功能更加稳定、强大的ERP软件，在计划的执行（即生产控制）方面也存在很大局限性，更不要说及时的WIP或者SPC等方面了。实施小组将MES的实施划分为三个阶段：成品管理实施、自制件制造实施、总成装配实施。
一、成品管理实施阶段
1.实施过程和内容
ZFSS的成品分为四种类型：转向机总成、转手贸易零件、自制件出口、配件类。根据内部质量要求和客户需求，把转向机总成和配件类作为精确追溯件，转手贸易零件和自制件出口作为一般追溯件。从精确追溯件开始先实施，然后实施一般追溯件。
（1）实施的业务流程模块
一是产品标识管理：即内部标识和客户标识的关联，在装配车间完工报缴前，必须先贴放UPC1和UPC2，然后将两者关联。
二是完工上架管理：装配完工转换到新料架（包装单位），必须将包装单位的标识SKU和UPC1进行关联。
三是配送管理：包括车间到成品仓库的报缴管理、成品仓库到异地仓库的中间移库管理、成品仓库到客户仓库的发货管理、异地仓库到客户仓库的最终发货管理等四种配送模式管理。
对于精确追溯件实施，完全应用上述三个模块，即先进行标识关联，然后上架关联，最后进入配送管理；对于一般追溯件实施，因为只要跟踪到批次，上架报缴后直接进入配送管理。
（2）通过对成品管理的实施，实现了以下效果：
一是实现动态跟踪成品各环节状态（包括产品出产量、配送量、已发货量、备料量、当前库存状态等）。二是实现向后追溯，即从UPC1可以追溯到装配完工日期、发货批次等信息。
2．实施中的问题和解决方案
首先，关于产品标识（标签）的差异性问题。部分客户对客户产品标识有自己的定义和标准，有些则没有定义标准；有些客户对标识的材质有特殊要求，比如某客户A要求产品标识材料必须能被撕下供其二次使用，同时规定标签上显示15位的编码信息，但未规定标识规格和具体撕下方法；而客户B则严格定义了标识的规格和撕下方法，同时规定标签上的编码信息是18位。这样的差异性不仅给标签材料的选购带来不便，而且现场采集带来系统上的复杂和操作上的不便，实现追溯性较为复杂。
实施小组提出在和客户谈判取得一致的基础上，设计内部统一标准的产品标识规格和编码标准，以内部编码为线索实现对整个产品制造周期的追溯；客户如果必须有自定义标识，则按客户需求定制，操作时将客户标识和内部标识关联即可。与此同时，通过各种渠道评估标签供应商，实现批量化的标准材质的采购，特殊规格材质标签由供应商定制后送货，不仅降低成本，也加强了可操作性。
其次，关于现场采集产品标识的可操作性问题。转向机产品有一定体积和重量，采集时如果采用联机方式，需要把产品拿到现场计算机旁进行采集，非常费力和浪费时间，不具有可操作性。实施小组认为可以采用手持的采集设备实现采集，这种设备和手机一般大小，非常轻便，采集完成后把数据通过接口上传到系统即可，不仅解决了可操作性问题，也使得现场电脑数量大大减少。
二、自制件制造实施阶段
1．实施过程和内容
ZFSS的自制件有五种类型，具体见下表。实施小组首先对五种自制件从工艺复杂程度、外协工序多少、质量波动性等三个角度进行分析评估。
可以看出，壳体无论从工艺、外协来说都比较简单，质量也稳定，属于较容易实施的自制件；齿条则正好相反，工艺复杂，外协多，质量上也不太稳定，返工多，属于比较难以实施的自制件。因此，自制件的实施步骤要从壳体开始，然后阀芯、阀套和齿轮同时实施，最后实施齿条。
通过对自制件制造部分的实施，可以实时掌握自制件各工序的WIP详细状况；实时掌握自制件各工序的品质状况，包括废品率、缺陷分析、PPM等；实时掌握自制件加工岛屿设备的开动率情况；实时掌握自制件加工岛屿的人员劳动生产率和岛屿劳动生产率；是生产部门制定自制件要货计划的基础；是实现向前追溯的基础。
2.实施中的问题和解决方案
首先，现场采集工作的高要求和可操作性。每个工序的采集要求所有工人能够在系统中及时输入相关数据和信息，自制件制造的工人多达200多人，年龄跨度大（从18岁到50岁），学历层次差异大（从初中到本科），有些人甚至没有接触过键盘，不知道什么是Windows。对于这样要求实时采集的作业系统，工人能否接受是成败的关键。
实施小组从三个方面入手，一是全面引进条形码技术，所有流转的单据（加工单/跟踪卡、不合格单等）全部以条形码标识；二是现场作业系统界面力求友好、简洁明了，字体比较大，并对不同状态以不同颜色标识；三是推行分层且滚动式的培训，辅以操作指导书，全面提升操作工人的电脑素质和系统概念。
第二，外协工序多、变更频繁。以齿条为例，所有的齿条基本都有外协工序，且形式多样，既有单点工序外协，也有多点连续外协，还有混合式外协。实施小组设计了全程自选式外协的管理模式，即在任意工序上都支持各种形式的外协需求，通过“外协委托——外协出库——返回入库——检验——发料”的五点全程管理和控制，全面跟踪外协过程。
第三，返工情况多、工艺复杂变更快。以齿条为例，所有的齿条基本都会产生返工，有些返工已经成为固定返工。每批次单位中有些零件返工，造成无法跟上原批次。实施小组决定从两个方面入手解决这一问题。第一，制定返工管理的规范制度，所有返工形式分为在线返工和分车返工两种。在线返工属于一般情况的返工，必须跟随原批次单位/跟踪卡流转；分车返工属于待定情况的返工，必须产生待处理分车单据，由专门工位器具放置，根据一定条件和返工工艺合并为返工跟踪卡后继续流转。第二，系统提供灵活可定制的返工工艺和待处理分解流程实现对返工零件的全程化控制和跟踪。
三、总成装配实施阶段
1．实施过程和内容
（1）ZFSS装配线具备如下特点：
第一，各装配线工艺路线比较一致，根据装配零件的状态变更分为预装、主装、调试和系统装配四个连续工艺区间；第二，总成零件状态多样化，区分工序和区分零件的存在导致了装配总成的状态多样化。所谓区分工序是某工序因消耗同种但不同型号的零件而分解为不同总成。区分零件是在区分工序中消耗的且成为区分总成关键因素的零件；第三，批次单位（即装配加工单/跟踪卡）的拆分，由于总成在装配过程中不断装配新零件，体积变大，必须拆分原有料架中的部分到新的料架并生成新的批次单位（和原批次单位自动关联）；第四，没有外协。
（2）装配部分实施的业务流程模块
包括基础数据模块；常规信息采集模块；零件投料模块；质量控制模块；人员管理模块；设备管理模块。
（3）具体的实施步骤
实施小组制定实施原则：第一，按总成零件状态多样性差异由简到繁实施；第二，按采集信息管理模块由简到繁实施。
具体的实施步骤分为三阶段：第一阶段是基础设置：BOM和工艺；第二阶段是内部产品标识投料工序确定：迁移到装配起始工序处投料；第三阶段是不同总成逐步实施。
（4）通过对总成装配部分的实施，实现了以下效果：
第一，实时掌握了总成装配各工序的WIP详细状况；第二，实时掌握总成装配各工序消耗零件的品质状况，包括废品率、缺陷分析、PPM等；第三，实时掌握装配岛屿设备的开动率情况；第四，实时掌握装配加工岛屿的人员劳动生产率和岛屿劳动生产率；第五，是生产部门制定装配需求计划的基础；第六，和前两阶段实施结合，实现向前追溯。
2．实施中的问题和解决方案
（1）总成零件状态多样性
由于多样性，导致在生成装配加工单/跟踪卡时无法确定这个加工单/跟踪卡的最终总成状态。实施小组采用最近状态确定法，从系统上解决这一问题，按可确认的总成零件状态生成装配加工单/跟踪卡，流转到区分工序后根据区分零件在系统内自动切换至新状态的加工单/跟踪卡；同时，要求操作工人在区分工序采用印章在流程卡卡片上敲章作标识，满足可视化管理需要。
(2)总成装配返修过程复杂
在装配任意工序都可能产生异常，退至返修点的总成中，可能部分零件正常，部分异常。分解后正常零件如何返回装配线，异常零件如何进行处理，系统如何管理和跟踪，如何使这一过程具有可操作性并能保持追溯性是一个非常棘手的问题。
实施小组通过以产品内部标识（UPC1）为核心进行返修质量管理的方案如下：
第一，UPC1在装配起始点投料；第二，UPC1和相关关键零件批次（总成、自制件、采购件）的关联；第三，返修点根据UPC1获取相关总成和已装配零件的原加工单/跟踪卡信息；第四，返修点拆分总成件，并作如下处理：首先要拆分后无问题的总成部分，合并生成返回总成加工单/跟踪卡，返回装配指定工序。其次要拆分后无问题的自制件零件，合并生成返回自制件加工单/跟踪卡返回装配制定工序。再次要拆分后有问题的自制件零件，分别生成原UPC1标识贴放与表面，交由后续检验人员根据UPC1进行分解。
（3）现有设备不支持关键调试数据的采集和存储
扭矩采集的数据必须要保存作为质量追溯的要求，但现有设备不支持，只能在LCD显示正在调试的产品的扭矩。如果更换调试设备或改装，则成本代价高；如果采用读取PLC值的方法，由于没有参数手册，不清楚其采样频率，也不可行。
实施小组提出采用定制I/O卡和扭矩控制箱连接直接读取LCD值的方法，I/O卡同时连接在线电脑，由相关程序采集UPC1上的条形码，等待读取的扭矩值和UPC1条码关联，然后上传到系统。■
主要参考文献
[1]詹姆斯·沃迈克 丹尼尔·琼斯.改变世界的机器[M].北京:商务印书馆 1999.
[2]张东匀.基于精益生产理论的生产现场改善方法的应用[J].机电工程，2008.
作者单位 云南财经大学
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