0 引言

    MES(Manufacturing Execution System)制造執(zhí)行系統(tǒng)是美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(AMR)于20世紀(jì)90年代提出的概念。MES國(guó)際聯(lián)合會(huì)(Manufacturing Execution System Association，MESA)認(rèn)為，“MES能通過(guò)信息的傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)開(kāi)始到產(chǎn)品完成的整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化的管理，對(duì)工廠發(fā)生的實(shí)時(shí)事件及時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)和報(bào)告，并用當(dāng)前準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)和處理。”MES主要強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)：

    1)對(duì)整個(gè)車間制造過(guò)程的優(yōu)化；2)MES必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理；3)計(jì)劃層與控制層之間保持雙向信息互交，通過(guò)企業(yè)的連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。MES體現(xiàn)一種生產(chǎn)模式，把產(chǎn)品制造系統(tǒng)的計(jì)劃、進(jìn)度、追蹤、物料、質(zhì)量、設(shè)備等一體化管理。MES系統(tǒng)在民品生產(chǎn)中有大量的成功例子，但是在軍品生產(chǎn)中推廣困難較大，問(wèn)題較多，軍品生產(chǎn)屬多品種、小批量，經(jīng)常是時(shí)間緊，任務(wù)急，品種變換快，如何對(duì)生產(chǎn)線實(shí)行全面管理是亟需研究的問(wèn)題。

1 MES系統(tǒng)運(yùn)行的媒介

    整個(gè)印制電路板組裝件的生產(chǎn)任務(wù)管理必須通過(guò)具有可以貫穿整個(gè)流程運(yùn)行的媒介，通過(guò)這個(gè)媒介將印制板組裝的生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

    條碼技術(shù)是一種自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)。條碼是利用光電掃描閱讀設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸人計(jì)算機(jī)的一種代碼，它由一組規(guī)則排列的條、空及其對(duì)應(yīng)字符組成的標(biāo)記，用以表示一定的信息。以條碼作為印制板裝配MES系統(tǒng)的媒介，可以將整個(gè)印制板裝配過(guò)程中將所有生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過(guò)印制板條碼、元器件條碼、材料條碼、操作人員條碼形成一個(gè)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所有工作均通過(guò)條碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)的。如裝配人員可以通過(guò)條碼進(jìn)入自己的工作界面后，根據(jù)工作界面上顯示的任務(wù)進(jìn)行工作，進(jìn)入生產(chǎn)線的印制板首先建立條碼，后續(xù)工作全部通過(guò)條碼進(jìn)行印制板組裝過(guò)程的信息聯(lián)系，將印制板上相關(guān)的信息如：元器件批次、出入庫(kù)時(shí)間、篩選情況、裝配人員、生產(chǎn)日期等信息全部收集在一個(gè)信息龐大、具有可查詢功能的數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量的追蹤。

1.1 元器件、原材料條碼

    元器件、原材料進(jìn)入企業(yè)后，信息員根據(jù)元器件、原材料的分類情況建立條碼。元器件、原材料條碼可以采用一維或二維條碼，條碼建立后與數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)。

1.2 印制板條碼

    印制板條碼建立需要考慮確定采用一維還是二維條碼。一維條碼信息容量有限，僅僅只能對(duì)物品進(jìn)行標(biāo)識(shí)，不能對(duì)物品進(jìn)行描述，必須通過(guò)連接數(shù)據(jù)庫(kù)才能查詢到條碼所表示的信息，在沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)或不便聯(lián)網(wǎng)的地方，一維條碼起不到任何作用。二維條碼相對(duì)于一維條碼具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    1)存儲(chǔ)容量大

    相對(duì)于一維條碼極低的存儲(chǔ)量，二維條碼可以存儲(chǔ)大干1KB的信息；

    2)信息密度高

    在一個(gè)不大的圖形內(nèi)，可存儲(chǔ)數(shù)字、英文、漢字、指紋、聲音和圖片等信息；

    3)采集速度快

    識(shí)讀速度在300MS以下；

    4)糾錯(cuò)能力強(qiáng)

    條碼50％污損的情況下，仍然能夠可以識(shí)別讀�。�

    5)誤碼率極低

    一維條碼的譯碼錯(cuò)誤率約為百萬(wàn)分之二左右，二維條碼的誤碼率不超過(guò)千萬(wàn)分之一，譯碼可靠性極高；

    6)信息可加密

    二維條碼具有多重防偽特性，可以采用密碼防偽、軟件加密及利用所包含的信息如指紋、照片等進(jìn)行防偽，因此具有極強(qiáng)的保密防偽性能：目前二維條碼應(yīng)用成熟，被廣泛的使用在物流、商品、防偽等領(lǐng)域。

    基于以上優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)軍品的特殊性，同時(shí)受印制板上條碼位置所限，采用二維條碼做為MES系統(tǒng)的媒介。印制板條碼可以在印制板生產(chǎn)時(shí)通過(guò)絲網(wǎng)印刷制作，也可以在印制板制作完成后采用激光雕刻和采用不干膠粘紙粘貼。另外還需要考慮的是，條碼的材料要能夠經(jīng)受波峰焊、回流焊的高溫，防止生產(chǎn)過(guò)程中條碼燒損、變形、脫落。

2 電子裝聯(lián)MES的建立

    根據(jù)軍品生產(chǎn)的實(shí)際情況，按照數(shù)字化管理需要，對(duì)印制電路板裝配平臺(tái)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定系統(tǒng)的總體框架，將整個(gè)電裝MES系統(tǒng)劃分為六大子系統(tǒng)，分別為：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，工藝設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)，車間任務(wù)管理系統(tǒng)，生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)，信息綜合查詢系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1電裝MES管理系統(tǒng)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

    MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括設(shè)備管理，人員管理等。設(shè)備管理是將電裝生產(chǎn)設(shè)備(波峰焊接爐、回流焊接爐、AOI檢測(cè)設(shè)備等)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)采集電裝生產(chǎn)設(shè)備的信息，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)調(diào)整選擇、故障維修記錄、檢測(cè)結(jié)果等，采集的信息最終匯總到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中。人員管理是將所有與電裝MES生產(chǎn)相關(guān)的人員包括計(jì)劃、調(diào)度、生產(chǎn)、管理、工藝、操作、檢驗(yàn)、庫(kù)房分別給與相應(yīng)的權(quán)限，通過(guò)個(gè)人條碼信息進(jìn)入MES系統(tǒng)進(jìn)行工作。

2.2 工藝設(shè)計(jì)與管理

    在軍品電子產(chǎn)品裝聯(lián)中，工藝文件是指導(dǎo)軍品生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵。在MES系統(tǒng)中工藝文件的表現(xiàn)形式圖文并茂，采用“一鍵式”進(jìn)入方式，裝配人員可以在MES中查詢工位的相關(guān)工藝要求和工藝知識(shí)。

    1)通用工藝庫(kù)

    對(duì)電裝工藝進(jìn)行分析，將印制板裝配工藝流程分解為數(shù)十個(gè)制作工序，每個(gè)工序編制通用工藝，最終建立通用工藝庫(kù)。通用工藝運(yùn)用照片、圖片、文字、動(dòng)畫(huà)等多種形式，將印制電路板生產(chǎn)制造過(guò)程中的各種電裝工藝標(biāo)準(zhǔn)、操作方法、質(zhì)量要求、合格品判定標(biāo)準(zhǔn)等編制其中。通用工藝的編制流程加入權(quán)限控制，通用工藝編制完成并審批后，不得隨意改動(dòng)。編制工藝文件時(shí)可以直接從通用工藝庫(kù)中直接調(diào)用典型工藝，保證了相同工序的工藝要求良好的一致性。

    2)通用工藝流程庫(kù)

    將常見(jiàn)的工藝流程編制到通用工藝流程庫(kù)中，如單面混裝工藝流程、單面貼片工藝流程、單面通孔插裝工藝流程、雙面混裝工藝流程等，工藝人員可以根據(jù)印制板的特點(diǎn)直接從庫(kù)中調(diào)用，然后進(jìn)行修改，縮減了編制時(shí)間，提高工作效率。

    3)工藝文件編制

    工藝文件編制時(shí)工藝人員根據(jù)待裝印制板的特點(diǎn)及印制板裝配工藝流程來(lái)編制MES系統(tǒng)工藝文件。工藝設(shè)計(jì)任務(wù)的分配是在工藝BOM中完成的，工藝型號(hào)主管人員通過(guò)工藝BOM表進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)任務(wù)分配，工藝人員通過(guò)個(gè)人條碼進(jìn)入MES系統(tǒng)，點(diǎn)擊“我的任務(wù)”后，進(jìn)入工作界面，工藝界面上顯示工藝設(shè)計(jì)任務(wù)。編制工藝文件時(shí)，工藝人員通過(guò)分析設(shè)計(jì)文件，直接從工藝流程庫(kù)內(nèi)選擇導(dǎo)入相應(yīng)的工藝流程，然后進(jìn)行編輯，對(duì)工藝流程進(jìn)行修改，新增需要的工序或者刪除不需要的工序。

    每道工序中已經(jīng)包含了相應(yīng)的通用工藝內(nèi)容，并預(yù)留工藝要求欄，用于注明特殊工藝要求。最后根據(jù)工序特點(diǎn)編寫(xiě)每個(gè)工序的具體內(nèi)容。以工序“插件1”為例：工藝文件需要編輯的內(nèi)容包括從物資管理系統(tǒng)中調(diào)出物料清單，選擇所需的元器件型號(hào)，輸入數(shù)目、位號(hào)、間距等相關(guān)信息，并上傳插件圖示說(shuō)明。

2.3 車間任務(wù)管理

    車間任務(wù)管理主要用于車間生產(chǎn)過(guò)程管理與控制，是車間任務(wù)在“工序級(jí)”的具體執(zhí)行過(guò)程。生產(chǎn)任務(wù)管理分為車間入庫(kù)管理、車間出庫(kù)管理和生產(chǎn)過(guò)程管理。

    車間調(diào)度根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃表生成車間作業(yè)計(jì)劃，建立車間任務(wù)。車間調(diào)度進(jìn)入MES后，首先查詢印制板、元器件及材料的齊套情況，如滿足條件，生成印制板裝配任務(wù)，在生成任務(wù)時(shí)根據(jù)工藝流程指定工序的操作人員，同時(shí)根據(jù)排產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)生成印制板條碼。將印制板條碼打印后轉(zhuǎn)移到待裝印制板上，將印制板條碼掃描進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)始印制板裝配流程。后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程信息采集全部是通過(guò)印制板條碼完成。

2.4 生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行

    生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行主要是生產(chǎn)過(guò)程的具體實(shí)施。裝配人員用個(gè)人條形碼進(jìn)入MES系統(tǒng)后，點(diǎn)擊在我的任務(wù)，屏幕上顯示出任務(wù)清單，點(diǎn)擊其中一項(xiàng)任務(wù)后，進(jìn)入印制板裝配工藝流程，工藝流程采用串行工作模式，即前面的工作完成后才可以進(jìn)行后道工序操作。流程中的工序欄分為“活動(dòng)”工序欄和“休眠”工序欄，用不同的顏色標(biāo)識(shí)。“活動(dòng)”工序欄表示可以開(kāi)始工作，點(diǎn)擊“活動(dòng)”工序欄后，進(jìn)入任務(wù)狀態(tài)，裝配人員點(diǎn)擊“接受任務(wù)”按鈕后開(kāi)始工作。裝配人員操作界面有裝配圖示、元器件清單、材料清單裝配要求等，完成該道工序任務(wù)后掃描印制板條碼，提交任務(wù)，表示任務(wù)完成。

2.5 信息系統(tǒng)查詢

    信息系統(tǒng)查詢主要分為設(shè)備在線查詢、質(zhì)量跟蹤查詢、任務(wù)執(zhí)行查詢、作業(yè)執(zhí)行查詢。整個(gè)印制板裝配過(guò)程信息的實(shí)時(shí)采集，保證了MES系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示車間各生產(chǎn)任務(wù)的完成進(jìn)度，甚至精確到某一工序任務(wù)的完成情況，實(shí)時(shí)顯示裝配PCB、元器件等物料的型號(hào)和數(shù)量信息，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)信息等。產(chǎn)品如果出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，可以通過(guò)掃描問(wèn)題印制板條碼得到印制板裝配過(guò)程的全部信息，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量追溯、元器件原材料供應(yīng)商追溯、批次追溯、裝配人員追溯，建立產(chǎn)品質(zhì)量檔案，為質(zhì)量問(wèn)題的復(fù)查提供準(zhǔn)確信息。

2.6 統(tǒng)計(jì)分析

    統(tǒng)計(jì)分析主要包括實(shí)際工時(shí)分析、材料用量分析、工作量統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量問(wèn)題統(tǒng)計(jì)。該模塊提供某一條件下的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，為管理人員及時(shí)了解生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行情況，提前進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整和調(diào)度提供依據(jù)，為車間管理者考核裝配人員技能水平提供了參考依據(jù)，同時(shí)也是車間進(jìn)行成本核算的重要信息來(lái)源。

3 實(shí)施效果

    目前印制板電子裝聯(lián)MES系統(tǒng)已經(jīng)在我所軍品印制電路板裝配中實(shí)施，達(dá)到了以下效果。

    1)電裝工藝設(shè)計(jì)全部采用數(shù)字化模式，實(shí)現(xiàn)電裝工藝設(shè)計(jì)無(wú)紙化。

    2)印制板裝配人員能過(guò)通過(guò)門(mén)戶終端從可視化工藝文件中直接獲取對(duì)應(yīng)工位所需要的信息，如元器件型號(hào)、裝配信息、標(biāo)準(zhǔn)要求等，形成新的工作模式——邊看(終端上顯示的可視化工藝文件)、邊做(裝配作業(yè))、邊掃描(向終端中掃描條碼信息)的作業(yè)模式，全面實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化。

    3)增強(qiáng)了生產(chǎn)控制的力度，通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)和生產(chǎn)控制管理系統(tǒng)，使生產(chǎn)控制能夠較準(zhǔn)確的反映計(jì)劃的要求，同時(shí)生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)質(zhì)量得到實(shí)時(shí)控制，提高了生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性，增加了生產(chǎn)透明度。

    4)改善了產(chǎn)品質(zhì)量管理手段，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，能夠追溯到產(chǎn)品的全部質(zhì)量信息，將產(chǎn)品質(zhì)量追溯到個(gè)人，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控能力，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

    通過(guò)建立軍品印制電路板電子裝聯(lián)MES系統(tǒng)，利用現(xiàn)代管理技術(shù)、信息化技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，提高了軍品電裝車間的數(shù)字化、信息化管理程度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電裝車間生產(chǎn)制造過(guò)程信息的實(shí)時(shí)采集、管理和反饋，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題追溯的快速化、準(zhǔn)確化，提高了產(chǎn)品的一次性合格率，全面提升了電裝車間的批產(chǎn)能力。

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本文標(biāo)題：建立軍品電子裝聯(lián)MES系統(tǒng)

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