摘要：在對制造執(zhí)行系統(tǒng)重構(gòu)" title="可重構(gòu)" target="_blank">可重構(gòu)理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合船舶平面分段流水線特點，從組織結(jié)構(gòu)，車間制造資源，生產(chǎn)流程三個方面，探討MES的可重構(gòu)在平面分段流水線上的應(yīng)用，發(fā)揮船舶分段制造分道作業(yè)的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：制造執(zhí)行系統(tǒng)；可重構(gòu)；平面分段；流水線船體分段
1 引言
　　制造執(zhí)行系統(tǒng)（以下簡稱MES）是面向制造企業(yè)執(zhí)行層的信息系統(tǒng)，對制造企業(yè)執(zhí)行層進(jìn)行全方位的管理。MES在企業(yè)集成信息管理系統(tǒng)中，起著承上啟下的橋梁作用，可以幫助制造企業(yè)解決ERP計劃與生產(chǎn)現(xiàn)場信息聯(lián)系不緊密的問題；當(dāng)生產(chǎn)過程計劃的執(zhí)行與生產(chǎn)現(xiàn)場的控制缺乏優(yōu)化時，可起調(diào)度與協(xié)調(diào)的作用；以及解決企業(yè)生產(chǎn)能力難以得到評估、生產(chǎn)成本難以控制等問題。船舶制造業(yè)是一個制造過程復(fù)雜繁瑣的行業(yè)，在實現(xiàn)自動化和信息化過程中存在一定困難。為了加強(qiáng)船舶制造企業(yè)的管理信息化，必需適時引入一定信息系統(tǒng)，制造執(zhí)行系統(tǒng)使企業(yè)管理信息系統(tǒng)能夠及時、快速、有效的集成運行，從而提高企業(yè)整體管理水平。開展基于MES的平面分段流水線重構(gòu)研究，使船舶平面分段流水線更加適應(yīng)信息系統(tǒng)的要求，可更好發(fā)揮MES在船舶制造中的作用[1] 。
2 MES重構(gòu)要素分析
　　實現(xiàn)MES可重構(gòu)的目的在于，以低成本為企業(yè)提供卓越的服務(wù)，不斷提高企業(yè)的制造敏捷性。一方面，開發(fā)者通過采用已有的開發(fā)成果，快速滿足客戶的應(yīng)用需求；另一方面，企業(yè)不斷利用已有MES投資，優(yōu)化和擴(kuò)展現(xiàn)有系統(tǒng)，使MES系統(tǒng)持續(xù)、高效、優(yōu)越地為企業(yè)服務(wù)。
　　企業(yè)業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)目標(biāo)的變更和車間環(huán)境的變化始終是實施MES重構(gòu)的原動力。在實施MES的重構(gòu)過程中，都不同程度地涉及到組織結(jié)構(gòu)、車間制造資源及車間生產(chǎn)流程三大要素[2-3]。
　　組織結(jié)構(gòu)的重構(gòu)主要指調(diào)整或精簡車間各生產(chǎn)職能部門，重構(gòu)原有車間組織結(jié)構(gòu)。車間制造資源的重構(gòu)是車間資源發(fā)生動態(tài)變化，具體表現(xiàn)為，增加或減少設(shè)備、工具、人員，增強(qiáng)設(shè)備制造能力，增添質(zhì)量跟蹤信息，添加或取消與外部系統(tǒng)的集成等。生產(chǎn)流程的重構(gòu)是企業(yè)為了適應(yīng)業(yè)務(wù)目標(biāo)的變更和車間環(huán)境的變化，車間制造系統(tǒng)MES必須對其重構(gòu)，同時在重構(gòu)過程中，加入學(xué)習(xí)和知識管理功能，實現(xiàn)流程自身的優(yōu)化，只有在必要時對流程進(jìn)行重構(gòu)，使流程適應(yīng)環(huán)境的變化。
3 平面分段流水線概述
　　船體結(jié)構(gòu)主要是由各種型材、鋼材組成的鋼結(jié)構(gòu)。船舶的外殼一般是流水線型的，只有船舯附近線型趨于平坦。在現(xiàn)代造船模式中，一般把船舶的所有結(jié)構(gòu)劃分成若干塊，稱為分段，將單個的分段組合成總段或環(huán)段，然后再將其組合，最終形成整個船體結(jié)構(gòu)。船舶結(jié)構(gòu)制造中最基本的中間產(chǎn)品單元就是分段[3]。
　　根據(jù)分段內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點，分為曲面分段（圖1）和平面分段（圖2），平面分段至少有一個面完全平直。另外，結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之問也主要是互相垂直的關(guān)系，分段的長寬尺寸明顯大于分段的厚度尺寸（約3倍以上），分段的另外一個面也應(yīng)該是平直或近似平直的平面。


　　平面分段流水線是現(xiàn)代化造船不可缺少的一種重要生產(chǎn)設(shè)施，其主要工作對象為船舶分段中的平行舯體分段，即除去艏部、艉部、機(jī)艙區(qū)域、上層建筑后的其他分段。
　　平面分段流水線一般由多個工位組成 一，一般的平面分段流水線包括下列工位：拼板工位；單面焊接工位；單面焊接修補(bǔ)檢查工位；縱骨裝配工位；縱骨焊接工位；緩沖及橫移工位；縱桁肋板裝配工位；縱桁肋板焊接T位；檢查運出工位。
　　整個平面分段流水線缺乏一定的柔性，在面對分段的不同尺度和結(jié)構(gòu)問題時對整個生產(chǎn)節(jié)奏影響較大，這對信息化管理也是不利的。可以通過改變車問的組織結(jié)構(gòu)，制造資源和流程，使得平面分段流水線更好地適應(yīng)不同尺度的分段，提高平面分段流水線的利用率。
4 平面分段流水線車間可重構(gòu)研究
　　根據(jù)平面分段流水線的工藝流程和特點，結(jié)合MES的重構(gòu)技術(shù)，研究在船舶平面分段流水線上的應(yīng)用。參照MES的可重構(gòu)的三個方面，即組織結(jié)構(gòu)的重構(gòu)，車間制造資源的重構(gòu)，生產(chǎn)流程的重構(gòu)，分別分析平面分段流水線的重構(gòu)。
4．1 平面分段流水線車間組織重構(gòu)
　　MES應(yīng)用到船舶制造車間就要求數(shù)據(jù)隨時采集。隨時錄入，才能方便使用者看到最新的生產(chǎn)信息 ：。而繁復(fù)的管理層次操作費時，不利于信息準(zhǔn)確、瞬時地反應(yīng)，要實現(xiàn)車間管理信息化、科學(xué)化，必須精簡管理層次。利用組織結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來重構(gòu)平面分段流水線車間的管理層次，最優(yōu)方式是以工位為基本單位劃分，設(shè)立工位長，工位長直接和車間主任接軌；由車間主任管理整個車間的生產(chǎn)信息，并使各個工位長及時了解其他工位的生產(chǎn)情況，以便掌握總體生產(chǎn)節(jié)拍，使整條流水線可以順暢地進(jìn)行生產(chǎn)，避免出現(xiàn)工位之間生產(chǎn)不協(xié)調(diào)等問題，如等工現(xiàn)象。反映在管理系統(tǒng)上就是及時反映施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)控制數(shù)據(jù)整合、發(fā)布，減少中間環(huán)節(jié)，簡化系統(tǒng)用戶，系統(tǒng)用戶和用戶權(quán)限的變更在MES系統(tǒng)里實現(xiàn)。
4．2 車間制造資源的重構(gòu)
　　船舶平面分段流水線的車間資源包括人員、設(shè)備、工具等物理資源，除此之外還包括制造過程中的各類信息資源、訂單計劃、工藝圖紙、庫存信息等外部集成制造信息。
　　在平面分段流水線中對生產(chǎn)節(jié)拍影響最大的是人員，如同在焊接過程中準(zhǔn)備時間大于焊接時間一樣，重構(gòu)的重點在于人員重構(gòu)。
　　在平面分段流水線的實際生產(chǎn)中，由于工人可以到上一工位提前開始或下一工位繼續(xù)完成作業(yè)，所以流水線的生產(chǎn)節(jié)拍實際上是有富余的節(jié)拍方式。在這個時候工人可以允許到工作站以外進(jìn)行作業(yè)，還可以每個工位都允許形成工件隊列，如此，平面分段流水線就可以避免等工或堵塞情況的出現(xiàn)。正是由于平面流水線的這些生產(chǎn)特點，所以在車間內(nèi)，通過MES系統(tǒng)，科學(xué)、合理、靈活地調(diào)動安排工位上的人員，根據(jù)即時反應(yīng)的生產(chǎn)信息，重構(gòu)車間人員，對于提高人員利用率和生產(chǎn)效率具有顯著效果。如從橫移工位到運出工位之間的所有工位都采用手工操作方式，這里的工人可以與其他區(qū)域的工人實現(xiàn)柔性調(diào)動，即當(dāng)我們遇到工作量比較大的立體片段施工時，為保證生產(chǎn)節(jié)拍，可以隨時地補(bǔ)充必要的工人。而遇到工作量比較小的立體片段施工時，可以隨時將工人支援到其他工作崗位，以配合流水線的生產(chǎn)節(jié)拍。
4．3 平面分段流水線生產(chǎn)流程重構(gòu)
　　造船是一種典型的單件生產(chǎn)行業(yè)，它無法像汽車生產(chǎn)一樣按嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完全的自動化流水線生產(chǎn)。所以人員對流程的影響很大[3]。
　　船舶平面分段流水線車間現(xiàn)有流程：拼板工位—— 單面焊接工位—— 單面焊接修補(bǔ)檢查工位—— 縱骨裝配工位—— 縱骨焊接工位—— 緩沖及橫移工位—— 縱桁肋板裝配工位一一縱桁肋板焊接工位— — 檢查運出工位。生產(chǎn)流程重構(gòu)就是將車間各種功能性生產(chǎn)活動有機(jī)組織起來，完成生產(chǎn)制造過程，各功能性生產(chǎn)活動涉及相應(yīng)的車間制造資源。
　　為了充分利用平面分段流水線，根據(jù)制造分段產(chǎn)品不同，靈活地改變流程中的工位順序，控制各個工位所需工時，設(shè)備變更，人員增減等，以適應(yīng)不同產(chǎn)品生產(chǎn)的需要，對于平面分段流水線來說是很大的進(jìn)步。一個平面分段的結(jié)構(gòu)是相對簡單的，即多張鋼板組成的底板上安裝多根縱橫骨材。所以對于平面片段，可以根據(jù)平面片段在各個相關(guān)工位的作業(yè)時間和工時數(shù)據(jù)。針對不同產(chǎn)品改變流程，以適應(yīng)不同分段對流水線的要求。
　　在實際生產(chǎn)過程中，并非每個平面分段都要通過平面分段流水線的所有工位，平面分段大體分為雙層分段和單層分段，雙層段都要經(jīng)過所有的工位后從運出工位離開車間，這種產(chǎn)品我們稱為立體片段；單層分段達(dá)到橫移工位后離開車間，這種產(chǎn)品我們稱為平面片段。對于所有的分段而言，其平面片段都需要通過拼板工位到橫移工位之間的所有工位。在這些工位中，把縱向和橫向骨材拼接從整條流水線中分離出來，做一個小的流水線，和主流水線并行，縱橫骨材裝配完畢后送入主流水線進(jìn)行下一步操作，這樣并行后，增加流水線的柔性，減少因縱橫骨材拼裝出現(xiàn)的等工現(xiàn)象。既達(dá)到節(jié)省時間提高效率的目的，又能根據(jù)不同的分段靈活掌握操作。
5 結(jié)論
　　MES系統(tǒng)的實施對造船企業(yè)產(chǎn)生的最直接的效益就是提高生產(chǎn)計劃下達(dá)和生產(chǎn)結(jié)果反饋的速度，增強(qiáng)企業(yè)計劃層對車間生產(chǎn)的控制能力，同時增加了車間實時現(xiàn)場調(diào)度的能力，減少生產(chǎn)調(diào)度過程中對個人經(jīng)驗的依賴。MES系統(tǒng)在船舶制造企業(yè)的應(yīng)用過程中，需要一定重構(gòu)技術(shù)的支持。首先就是車間生產(chǎn)信息的重構(gòu)，從而適應(yīng)制造執(zhí)行系統(tǒng)的需要，順利在船舶分段流水線車間應(yīng)用，為船廠車間管理信息化提供簡單參考，在不久的將來或許能看到MES在實際船舶生產(chǎn)車間發(fā)揮顯著作用。
6 主要參考文獻(xiàn)
1 喬建美，藺媛，王海珍．離散制造業(yè)從ERP向MES邁進(jìn)．機(jī)械管理開發(fā)，2006，（2）：104
2 喻道遠(yuǎn)，彭寧，黃剛．可重構(gòu)MES體系結(jié)構(gòu)研究．現(xiàn)代制造工程，2007，（4）：20
3 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）綜述．中國制造業(yè)信息化門戶．www．e- works．net．cn
4 MESA．MES FunctionalitieS 8L MRP TO MES Data FIow Possibilities． M ESA International— white paper No．2。1997．
5 歐陽北京，李維嘉．船體平面分段自動裝配生產(chǎn)線研究．廣船科技，2001，（3）：29
6 MESA． ES Explained：A High Level Vision． MESA International— white paper No．6，1997．