東方電機


       在制造業企業制造運行管理的整個完整環節中,從計劃到生產再到交付,末端的產品成套和包裝發運也是產品履約的重要環節。目前,制造業企業對MES系統的核心需求,大多數主要在生產過程的管理上,還較少涉及到后端的交付和發運環節。

       那么,作為制造業務鏈完整構成的環節之一,如何實現成品交付的信息化管理?成品成套交付業務如何與MES系統很好的融合呢?佰思杰公司與戰略合作伙伴東方電機有限公司(以下簡稱“東方電機”)在這個方面進行了深入的探討和研究,并從東方電機成品分廠的實際需求出發,理順了生產最后環節的信息化過程,填補了制造業務鏈上的空白。


       東方電機是中國東方電氣集團有限公司的全資核心子公司,是全球發電設備、清潔能源產品和服務的主要供應商,主要從事水輪發電機組、熱能發電機、風力發電機、交(直)流電機、電站控制系統及軍工產品的研發、設計、制造和服務。


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       東方電機作為國家重大技術裝備制造業的骨干企業,從上世紀80年代初期開始著力于企業信息化的建設,屬于國內較早引入信息科技的企業。從2010年開始,佰思杰公司與東方電機合作共建各分廠的MES應用平臺,現已覆蓋東方電機金工模具分廠和水輪機分廠。根據東方電機信息化的整體規劃以及系統深化應用的需求,本項目將擴大MES平臺應用范圍,覆蓋成品分廠的業務。


       東方電機屬于大型裝備制造業,是典型的多品種小批量的離散型制造,產品定制化程度高、生產工藝復雜、質量要求高。東方電機不同的生產分廠有不同的職能,對信息化的關注重點也有所不同。

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        由于產品體積非常大且結構復雜,因此在主機產品裝配或預裝完工后,需要拆分成各個零部件(交貨件),集中配送至成品分廠,由成品分廠進行交貨件的裝箱(包裝)、裝車及發運到工地現場,最終形成完整的制造業務鏈。


項目一:


項目重點和難點分析

       東方電機成品分廠的主要職能是負責全廠成品、半成品的清理、噴漆、防護、成套、包裝、協助發運、工地交驗等工作,另有一部分的噴涂和包裝制作的加工職能。

       其核心業務的特點是:

1、 成品成套重點考核績效在于交貨的按時性和貨品的準確性,因此業務核心的關注點在于發貨前成品物料的齊套性檢查和跟蹤、裝箱清單的校驗和核發。

2、成品齊套受前序各加工裝配工序的工期以及外購件采購期的影響和制約較大,且由于成品所涉及零部件數量多、配件多,成套需要記錄核驗的數據量巨大。

      基于對主要業務的分析,MES系統在成品分廠的實施,重點解決的問題就集中到了以下幾個方面:


1)與其他分廠已有MES應用的接合

       成品分廠作為交付的最后環節,其計劃的執行受前序實際交期的影響很大,前序分廠的按時交貨率較低就會導致成品分廠計劃排程的偏離度較大,存在每月產能在時間分布上不均衡的情況。

       實際上,成品分廠作為按時交付的最終保障環節,應該是東方電機全廠計劃協同體系的源頭和重要組成部分。

因此:

● 成品分廠MES系統應與其他分廠的MES系統業務體系保持一致,功能規劃依然要涵蓋物料管理、生產管理、質量管理、異常管理等核心業務;

● 成品分廠應在MES系統中梳理并構建規范的生產計劃管理體系,與其他分廠形成一體聯動,能夠對前序各環節生產狀態進行跟蹤監控和計劃調度。

       而現階段的目標,就在于先在系統中建立規范的計劃基礎數據和業務流程,形成可以指揮各產線、工位或其他自動系統的生產作業計劃。


2)包裝箱制作業務的信息化管理

       成品分廠需要根據交貨件的形狀大小和配套情況,對包裝箱(成品的包裝物,成品的包裝方式有多種,為了描述的方便,統一稱為“包裝箱”或“箱件”)進行設計和制作。

       在這個業務過程當中,信息化重點放在:

● 包裝設計圖紙和技術文檔的管理、包裝制作任務的派發、包裝制作執行過程的數據采集和跟蹤管理、包裝箱物料的管理及其質量管理;

● 由于包裝箱并不是統一規格標準的,因此,還需要考慮項目、交貨件、包裝箱、包裝物、發運車輛等信息管理的關聯性和業務的聯動性。


3)成套裝箱業務的信息化管理

      在成品分廠的業務開展中,一個很重要的角色是成套員。成套員負責具體執行各項目提交到分廠的物料管理、物料成套檢查、裝箱過程管理、裝箱清單校驗、發貨清單編制等工作,并需要配合項目經理進行成品交付的跟蹤和協調。

       因此,成品分廠MES系統中就需要規劃:

● 與成套員業務相關的一系列表單和相應的業務流程管理,包括交貨明細表、裝箱一覽表、裝箱清單、發貨清單等;

● 裝箱核驗的功能。改變原有的裝箱物料依賴人工識別,裝箱過程需要人工抄錄物料信息再進行核對的裝箱核驗方式,利用掃碼和MES系統聯合實現實物與系統清單的比對;

● 裝車發運管理功能。由于裝運業務涉及到對承運公司、運輸車輛等外部信息的交互,需要信息系統來支持裝運的全過程監控和關鍵點的校驗。包括裝車計劃的執行、運輸車輛的管理、箱件裝車的核驗、發貨出廠的審批等。


4)嘜頭的數字化管理與現場打印

       嘜頭,即交付件裝箱完畢封箱后在箱件表面張貼的標簽,主要用于標識貨物,防止發貨錯誤。以前在箱件裝車前,需要由嘜頭員手工抄錄包裝標識卡的內容,再制作正式的嘜頭并張貼,效率很低且容易出錯。

       在實施MES系統后,

● 嘜頭將作為箱件的附件進行管理,在裝箱完畢后,通過系統共享的項目信息、裝箱信息等自動按模板生成格式規范的嘜頭文件;

● 可實時在車間現場進行嘜頭打印,并且在嘜頭中增加二維碼,通過現場掃碼可直接查詢到當前箱件所相應的項目信息、裝箱信息。


項目核心功能

東方電機成品分廠MES系統的主體功能模塊規劃如下圖所示:

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       核心需求的解決方案包括:


1)在MES中建立成品分廠的基礎業務體系

       成品分廠的業務主體與全廠的業務保持統一,成品分廠MES系統規劃的業務架構和功能架構與其他分廠雷同,現階段主要涵蓋計劃管理、生產執行管理、質量管理等的核心業務。


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圖 項目任務的分派

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圖 包裝箱制作任務的分派

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圖 任務的接收與匯報


2)建立成品物料識別體系

       與裝箱業務相關的物料,包括成品交付件和箱件。依據ERP系統的物料編碼對成品物料進行數字化標識,采用二維碼標簽的方式在物料上進行張貼或懸掛;箱件作為特殊的物料,其數據在MES系統中進行管理,提供在系統中創建、導入、編輯箱件信息的功能,箱件對象包括項目號、箱號、位置號等屬性。


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圖 成品物料的標識和箱件的標識


3)基于裝箱BOM的成品齊套性檢查

      裝箱BOM是根據產品的裝箱清單,以包裝箱(或其他包裝單元容器)為單元的結構化數據。成品分廠MES系統中提供裝箱BOM的管理,基于交貨明細表的數據編制和維護裝箱BOM,是包裝設計和裝箱管理業務的基礎?;谘b箱BOM,可進行產品成套的齊套檢查,并在裝箱過程中進行實時的數據采集和跟蹤,避免裝箱中出現漏裝和錯裝。


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 圖 裝箱BOM管理

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圖 裝箱BOM結構

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圖 現場項目成套情況總覽看板


4)車間現場的實時裝箱核驗管理

       在車間裝箱執行過程中,成套員逐一掃描當前裝箱的成品物料條碼,MES系統自動與當前的裝箱BOM中的物料進行匹配校驗。這個過程中成套員仍然可以人工維護裝箱清單,根據實際裝箱情況對裝箱物料進行調整。裝箱核驗完成后,系統可自動生成裝箱清單,以供打印出來作為箱件的附件,伴隨箱件發貨出廠。


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 圖 裝箱核驗

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圖 裝箱清單


5)嘜頭的自動創建和現場打印

       在裝箱完畢封箱后,MES系統根據裝箱清單信息和項目信息,自動根據項目合同約定的嘜頭格式生成嘜頭。嘜頭中包含二維碼,嘜頭在裝箱現場打印出來并張貼于箱件表面,通過掃描嘜頭二維碼可查詢當前箱件所屬的項目信息、裝箱信息等。嘜頭的打印還可以支持不同大小版面,以滿足不同規格箱件的張貼需求。


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 圖 嘜頭的生成與管理

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圖 嘜頭的打印


6)裝運業務的管理和追溯

在裝箱發運環節,通過MES系統,

● 實現裝運計劃的管理,對裝運業務的各個環節進行管控;

● 發貨清單自動生成、校核和追溯,形成產品-箱件-發運清單的完整管理;

● 實現裝車核驗。成套員通過掃描裝車箱件的二維碼與發運清單自動比對,完成裝車的最后確認;

● 對承運車輛信息和狀態進行跟蹤管理,并形成裝運過程的信息追溯。

 

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圖 裝運計劃管理

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圖 發運任務管理

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圖 發運清單管理

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圖 裝車核驗

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圖 發貨清單的生成與打印


7)發貨出廠的審批與執行

       在承運車輛裝貨出廠前,需要在MES系統內發起發貨出廠的審批流程,審批結果與OA系統集成,在審批通過后方可在廠門崗給予車輛放行。

 

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圖 發貨出廠申請管理


項目價值分析

1)該項目促進了成品分廠生產管理的透明化、數字化

      成品分廠MES系統的實施,從生產計劃的執行、成品成套業務過程的追溯、工人排班及合理激勵等多個維度對生產現場進行了集成管理,首先解決了生產管理中信息“黑箱”問題。

2)基于裝箱BOM所帶來的業務模式變革

       原有的人工、紙質的工作模式發生了變化,基于裝箱BOM的成品成套數據結構化極大的實現了信息的共享與復用,既縮減了裝箱周期,也可有效的避免錯漏的情況發生。

3)工作效率提高、運營成本降低

       成品齊套性檢查、裝箱核驗、裝車核驗等功能的實現,都大幅度提高了成品分廠的工作效率、降低了運營成本。

4)具有典型代表意義和行業示范作用

       由于成品分廠業務的特殊性,是東方電機多種生產模式中的一個典型代表,也是成套交付和包裝發運環節的典型代表,其MES系統的實施將具有成品成套交付環節應用的典型示范作用。


       未來,成套交付環節信息化還可繼續進行拓展和深化應用,例如擴展箱件的自動定位、運輸車輛的遠程跟蹤、工地拆箱的點件管理等。該項目的實施,為東方電機未來全廠計劃協同拉動和制造協同的實現做好了基礎準備,是全供應鏈信息化協同平臺不可或缺的一環,同時也為智能制造和精益思想的切實落地打下了良好基礎。



項目二:


2019年東方電機成品發運部的產品成套交付管理系統正式驗收并進入全面推廣運行的狀態,已實現箱件成套、包裝、發運完整流程管理,但實際箱件存放場地存在隨意放置或疊加存放問題,在人工查找箱件位置時,會挪動多個箱件才找到箱件具體位置,時間耗費較長且存在安全隱患。


為了解決此問題,本期項目中實現箱件基于RFID方式定位管理箱件位置信息,通過信息化管理手段綁定箱件并與UWB定位系統相結合方式實時跟蹤箱件位置,實現在系統中可在線查詢箱件位置信息,幫助現場操作人員快速定位。同時,成品發運部交付管理系統運行一段時間后,還需要結合業務及精益的要求進一步提升。


1.業務痛點


1. 箱件位置查找困難,成套交付管理系統已對箱件及包裝進行條碼及裝箱清單管理,隨著場地箱件堆放隨意性,造成箱件位置人工查找困難。

2. 箱件管理追溯缺失,箱件位置信息無信息化手段管理,系統中未進行具體坐標定位信息標識,進行箱件管理追溯缺失。


2.項目實施


成品的包裝物(成品的包裝方式有多種,為了描述的方便,統一稱為“包裝箱”或“箱件”)作為特殊的物料,需要在產品成套交付管理系統中進行記錄和管理。另外,庫位信息作為箱件物料的業務數據,通過RFID技術實現箱件位置信息的自動識別和更新,也可人工更新。


  • 將庫位信息在產品成套交付管理系統中創建和維護,主要屬性包括庫房編碼、庫房名稱、地點/位置、庫位編碼、庫位尺寸、庫位說明等;

  • 將庫位信息與庫房平面圖結合進行可視化表達,簡單顯示庫位箱件信息;

  • 利用RFID技術,實現自動檢測和記錄成品庫房內箱件所在的位置,能通過產品成套交付管理系統查詢到箱件位置信息;

  • 使用無源RFID標簽與成品箱件及其相關信息關聯,支持手動綁定,并同時支持手動和通過RFID讀寫器自動維護兩種位置信息維護方式;

  • 當箱件位置發生變更時,系統能自動識別和更新位置信息;

  • 系統提供箱件信息的組合查詢和數據篩選功能;

  • 系統支持庫位信息的導入和導出,支持庫位信息的查詢;

  • 提供讀寫設備參數型號及與桁車及其軌道部署的線路連接及供電相應方案和實施。


通過UWB方式實現基于基站AP方式對箱件位置信息綁定及定位跟蹤,如下圖:


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系統中建立基站坐標信息,并實時與UWB系統集成對接,實現數據結構化管理及箱件位置信息管理,業務流程圖如下:


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3.項目成效


基于RFID方式箱件定位管理

  • 對車間存儲區域進行劃分,共計60個區域,并在系統中進行基礎數據維護,與實際車間布局一一對應。


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  • 通過手持終端進行箱件定位綁定,并實現位置信息自動跟蹤。


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  • 箱件定位坐標信息反饋后,可在系統中直接查詢箱件位置信息。


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4.總結


東方電機成品發運部主要負責全廠成品、半成品的清理、噴漆、防護、成套、包裝、發運、工地交驗等工作,此次上線箱件定位項目后,從箱件成套、物料跟蹤、箱件區域存放位置信息管理及發運等多個環節深入優化業務模式,通過系統以及配合管理制度雙管齊下,提高以裝箱發運、定位為核心的工作效率和資源利用率,降低企業成本,提升企業效益,并且為以后的業務擴展、質量提升提供明確的方向指引和數據支撐。