发动机装试车间的信息系统的组建过程简述
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【摘 要】 发动机装试过程工艺负责、环节众多，对于生产管理的要求较高，而采用相对成熟的信息系统辅助人员管理，能够有效地提升生产线固管控水平，在确保产品质量和生产效率的同时，达到降低管理成本和生产浪费的目的。本文以国内某发动机生产工厂新组建MES系统的过程为例，叙述了组建发动机装试生产线的信息系统这一过程的主要内容及注意事项，通过其中的得与失，为有类似需求的企业和技术人员提供思考的空间。
【关键词】 发动机 装试 信息系统 组建
作为我国汽车零部件行业中的重要一环，发动机制造工艺技术已经达到了世界一流水平，但发动机生产工艺技术仍与世界先进水平存在一定距离。尽管近年来，很多国内新发动机生产线陆续投产，大量采用了国际一流装备、零部件，但其整机质量与生产成本控制方面都与国外同类产品存在一定差距，直接导致市场竞争力的不足。
发动机装试过程是一个高速、精密、复杂的流水作业工艺过程，一般包括了总装、分装、试验、涂装、包装等工艺流程，含有大小数百个工位，工序节拍从几分钟至几十秒钟不等。同时，随着产品线的丰富，发动机装试生产线的柔性化要求越来越高，同时也对生产线信息管理、节拍控制和防错技术提出了更高的要求。总之，发动机装试生产线运行得是否稳定而高效，会直接影响产品的质量控制、成本控制、交付期控制等要素。
因此，对于生产线作业人员和设备的管控水平以及不断进步的能力直接决定了生产线的档次和产品的水平。而随着信息技术的不断成熟，使用信息系统完成生产线信息采集和辅助管理逐步成为国内发动机新生产线的必备条件。下文将以国内某工厂的新发动机装试车间的信息系统为例对信息系统的设计定义、功能实现和后期完善过程进行简述。
1 信息系统设计阶段
信息系统设计阶段尤为重要，关系到公司的生产线定位、管理水平的确定以及整体项目的最终效用。
对于信息系统的定位，首先要明确生产线是否需要信息系统解决以下问题：
（1）记录和显示关键生产数据（生产状态监视，生产报表显示，节拍优化分析等）；
（2）记录和储存关键质量数据和重要零部件信息（实现生产线重要工序防错设计、质量数据统计分析及历史数据分析、产品关键信息追溯功能，发动机档案信息处理等）；
（3）监控设备状态（设备效能分析、设备运行状态监控，设备保养或维修信息统计）；
（4）管理生产计划（生产计划、监视与评价）；
（5）记录产线工人信息（员工技能监管评价，考勤与绩效管理）；
（6）管理生产物料供给（物料投送计划管理或物料需求呼叫）；
（7）其它方面（如接收CAPP系统数据，完成相应产品的工艺卡片的展示等）；
在明确信息系统需求功能的基础上，需要为信息系统制定相应的业务模块，对业务模块的定义和模块中业务流程的定义既需要符合开发公司的企业管理文化，也要主动参照国内外先进企业的有益经验，通过信息系统搭建实现公司生产管理（乃至其它业务管理）的同步优化升级，以期减少浪费，提升效率。
项目需求基本确定时，需要在基本确定信息系统开发方案后，与各设备供应商预先限定相应的数据采集方式、范围及数据传递接口，并将此部分作为设备开发（招标）方案的一部分，避免给后期的搭建过程带来不必要的麻烦。
以国内某公司（后文简称F公司）为例，F公司以建设新发动机生产线为契机，计划搭建MES系统（制造执行系统，manufacturing execution system，简称MES）用于提升F公司制造系统水平。
为此，F公司新工厂开发团队在进行新生产线招标的同时，也同步启动了MES系统开发的调研和招标工作。在系统搭建时的概念确认和调研过程中，公司领导高度重视信息系统的搭建过程，以3位公司高层直接作为项目的主管领导，管理、生产、工艺、质管、物流等部门的管理者与业务负责人为开发小组成员，在进行方案设计时，一方面采用标杆调研的方式，对国内外典型发动机生产线的MES系统使用情况进行了走访调查，另一方面在MES平台开发公司的成熟平台基础上，对“设备备件管理”、“设备TPM管理”、“关键工序Cpk数据统计”等界面报表进行了调整，并计划后期与公司的ERP系统联通管理，还增加了“机型类型定义”、“生产计划分解与调整”等针对公司新生产线产品多品种小批量短周期生产组织方式特点的业务模块。此阶段自项目招标完成开始，至信息系统项目需求书审批完成为止，共经历约10个月，确定了“生产计划管理”、“设备管理”、“生产过程监控”、“人员管理”、“ANDON系统管理”、“质量管理”、“物料管理”、“装配提示”等8个主模块，并对各模块的需求进行了定义。
（图1）和（图2）分别为MES系统开发阶段的系统架构图和连接架构示例。
同时，F公司在进行装试车间主要设备的技术协议商定过程中，组织设备开发商、公司的IT管理人员与MES系统开发商共同确定了各自负责的数据采集范围、硬件供应范围、数据传输接口等重要内容，为三方后序各阶段内良好的合作和项目快速的开展奠定了基础。
整个设计阶段约占项目总体开发周期的近1/2时间，与各生产线设备开发招标同步完成。
2 信息系统搭建阶段
信息系统搭建阶段，依照各生产线同步开发的需要，一般先逐步完成各主业务流程的确定和硬件安装调试，然后再通过业务试运行，逐步完成对各使用界面的准确性、及时性和友好性的调校，下文仍以F公司的MES系统搭建过程为例，叙述其信息系统搭建过程的主要阶段和特点：
2.1 主业务模块搭建
F公司在新生产线设备招标完成后，即基本锁定了其MES系统的框架，基本保留了其开发商使用的Rockwell平台的各主要业务模块，并与各设备开发商和财务、工艺等辅助系统开发人员协定了数据接口形式（因F公司已完成PDM系统、CAPP系统开发，故此阶段数据测试同步完成）。
同时，此阶段将正式确定各具体业务流程/数据测算过程的详细逻辑，用于相应操作界面的开发。创建逻辑时，务求过程简单直接，数据源准确可靠。
此阶段由于系统的框架构建已经完成（需经过生产线甲方评审通过），不能再进行大的调整，但仍可根据设备开发或生产线开发方案的调整，而对系统具体展示界面提出适当的优化，以提高系统的运行效率。
2.2 硬件安装及接口测试
由于F公司的MES系统开发商已在系统方案设计前即与各设备供应商确定了MES系统与设备的接口，因此在硬件安装和接口测试过程中较为顺利，几乎所有的数据测试均为一次性通过，仅针对生产线返修信息的处理方式上存在一定争议，其它模块均在预计周期内调试完成。
2.3 操作界面开发及调校
根据F公司装试车间的各生产线的调试、验收与试生产的需要，MES系统采取了分阶段开发系统界面功能的方式，第一阶段主要针对系统中的“生产计划管理”、“设备管理”等几个与生产线运转强相关的模块，而在生产线基本完成试生产验证后，车间计划逐步爬坡提升产能后，MES系统开始启动第二阶段的“质量管理”、“物料管理”的界面开发与确认工作。
系统界面开发要兼顾美观、实用、高效等原则，其中高效是必不可少的因素，界面信息输入与输出的高效决定了系统对公司的贡献，不能忽视。也需要在一定范围内的操作员进行测试及试运行（需要达到一定的数据量来发现问题和思考解决方案）后才能逐步优化至相对理想状态。
此阶段一般与前2个阶段一并交叉开展，并可根据项目的大小和生产线试运行的需求，可分阶段逐步实施，既可满足生产线不同阶段对信息系统的需求，也可在生产线试运行过程中得到相当的数据，为系统其它部分完成经验积累。
2.4 系统上线试运行及使用培训
F公司首先由系统开发商在系统上线前完成了对系统关键用户的系统培训，同时编写针对普通用户的系统使用说明，对系统的一般用户进行了突击性培训。然后，通过F公司各部门近3个月的上线试运行，伴随着发动机装试生产线的同步验收完成至成熟产品批产，最终结束了MES系统第一阶段的开发。
此过程基本上是系统完全定型的最后一个阶段，区分于前几个阶段的关键用户试用过程，此阶段试用的参与人和数据为工厂和生产线正常运行后的满载运转，使系统能够得到充分的考验。
同时，在此阶段完成的项目变更也是项目组优化系统的最后机会，尽管各公司、工厂使用的系统存在各种差异，但往往都会有很大的数据量和程序单元，后期增加需求或调整计算过程会需要很大的投入，且很可能缺少充裕的测试时间。因此，无论对于开发者、使用者和项目及公司的负责人，必须高度重视系统的试运行阶段，避免留下不必要的隐患。
至此，发动机装试生产线正式组建完成。当然，其中可能还存在这样那样的特殊问题和微小错误，如某些特定情况（数据库中间表中的数据格式错误）下出现的系统异常报错，这些都需要留待在未来一年乃至几年的使用优化中逐渐解决（犹如微软公司的系统补丁）。
在整个信息系统搭建过程中，本人有如下认识，望读者斧正：
（1）搭建信息系统的过程中，设计相应的目标是先决条件，既不能被现有的管理系统束缚，仅依照已有管理流程和需求来设计系统，失去提升管理水平或解放“管理”生产力的作用，也不能完全依靠拿来主义，直接套用标杆的管理系统，从而导致“水土不服”。
同时，在确认信息系统需求时，还要尽可能地思考工厂未来发展的需要，在预算可控的前提下，为信息系统在未来生产线升级时预留足够的升级空间。
（2）鉴于设备上的数据采集和传输接口形式各异，种类繁多，因此，选定信息系统及开发商必须先于生产线设备招标开发，否则，不同的设备接口将会为未来的设备硬件准备和接口统一带来巨大的麻烦，往往容易带来一定的浪费和矛盾。
（3）信息系统调校和试运行过程的目的不同，调校过程往往关注系统接口的正常联通和一定特殊数据运行过程中的系统稳定性和准确性，而伴随生产线转为小批/批产过程的信息系统试运行过程，会对系统在大量数据（正常数据、异常数据）交互时的高速与稳定进行考量，也会对操作者正确或错误操作带来的影响进行或主动或被动的测试，是系统优化至稳定版本的最后一步、不建议被前期的调校阶段直接替代。
（4）设备硬件往往造价昂贵，但是相关数据的价值更高，在选择硬件配置、型号和品牌的过程中，务须将保证数据安全作为第一出发点，避免因硬件问题影响数据传输的速度与稳定性；