制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實施與應用4.3

工藝設計管理在MES的生產準備應用中，工藝管理是確保產品質量和生產效率的關鍵環(huán)節(jié)。本節(jié)將重點探討產品工序信息的管理、工藝路線的設計以及工藝內容的編制。這些要素相互關聯(lián)，構成了生產過程的整體框架。首先，清晰的工序信息為后續(xù)的工藝路線設計提供了基礎；其次，合理的工藝路線確保了生產步驟的順暢銜接；最后，工藝內容的編制則為實際生產提供了詳細指導。通過系統(tǒng)化的工藝管理，企業(yè)能確保生產過程的標準化與高效化。一、工藝設計的管理4.3

工藝設計管理工序是指一個（或一組）工人在一個工作地對一個（或幾個）勞動對象連續(xù)進行生產活動的綜合，是組成生產過程的基本單位。工序是組成工藝路線的基本單位，比如主板直插元件放置工序和元件焊接工序，這兩個工序有明確的先后順序關系。1.工序的概念與屬性4.3

工藝設計管理在MES中對工序進行數字建模，需要寫入“工序編號”、“工序名稱”、“工序工時”等必要信息。工序的屬性4.3

工藝設計管理制造周期（也稱為生產周期或通過時間）指的是從原材料投入生產到最終產品完成的整個時間段。制造周期包括了所有工序的工時、等待時間、加工時間、檢驗時間以及可能的存儲時間等。制造周期是衡量生產效率和響應市場速度的重要指標，其長度直接影響到庫存水平和客戶滿意度。工序工時是生產管理中的一個重要概念，它指的是在特定的工作環(huán)境條件下，使用標準化的作業(yè)方法和設備，以普通熟練工作者的正常速度完成一定質量和數量的工作所必需的時間。2.工序工時與制造周期的區(qū)別4.3

工藝設計管理工序工時與制造周期的區(qū)別4.3

工藝設計管理工位是一個物理概念，是位于生產車間中最基本的一個生產單元。一個工位上通常要配備人員、設備、原料工具進行生產裝配。一般情況下，工位上生產設備和生產人員的配置相對固定，生產人員需要具備操作生產設備的技能，這種相對固定的搭配關系構成了工位的生產能力。3.工位的概念4.3

工藝設計管理在生產車間中，每個工位都具備一定的生產能力，因此在MES的數據初始化過程中，工位的定義是必須的。此外工藝看板通常布置在車間工位現(xiàn)場，通過觸屏操作實現(xiàn)人機交互。工藝看板是企業(yè)生產過程中的重要工具，它不僅規(guī)范了工藝流程的標準，還提供了員工操作指導和安全警示的重要提示。通過圖形、文字等方式，簡明地展示給員工，使他們能夠迅速獲取信息并根據信息進行操作。4.3

工藝設計管理在之前學習“BOM的層次特性”中，我們了解到BOM可以顯示制造層次，每一個層次代表制程中某一個步驟的完成，并說明該產品在制造過程中的階段。下面將給出“主板裝配工序”、“機箱裝配工序”和“主機裝配工序”信息表，讓讀者了解工序中的基本信息。4.工序的實列臺式主機電腦生產的工序信息管理表4.3

工藝設計管理在表格中可以觀察到，每個工序有個唯一的工序編號、名稱，工序進行加工的加工單元位于“電腦組裝單元”；每個工序都具有工時和制造周期；這些工序的加工類型都屬于“人員（手工）作業(yè)”，區(qū)別于輪轂加工的“設備作業(yè)”。4.3

工藝設計管理應用目標：下面使用MES的“工序信息定義”功能模塊，依據表4-33完成工序信息定義。注意新增工序信息的工序編號由系統(tǒng)自動生成；制造周期一般要大于工時，是否生成生產計劃選擇“是”。5.工序信息管理的MES應用步驟一在產品數據中心，點擊工序信息定義；點擊新增4.3

工藝設計管理步驟二新增“主板組裝作業(yè)工序”，填入相關信息。工序編號由系統(tǒng)自動生成4.3

工藝設計管理步驟三新增“機箱組裝作業(yè)工序”，填入相關信息。工序編號由系統(tǒng)自動生成4.3

工藝設計管理步驟四確認所創(chuàng)建的工序信息完成效果小結-工序信息管理的MES應用先定義工序信息，再制定工藝路線（工藝流程），最后編制工藝內容工序編號是唯一的，工序命名應清晰準確，一般為“某組件作業(yè)工序”每個工序都需要綁定具體加工單元工序工時和制造時間需合理設定，一般制造時間大于工序工時，且都為整數；4.3

工藝設計管理工藝流程又稱工藝路線，是描述物料加工、零部件裝配操作順序的技術文件，是多個工序的序列。比如在機械加工行業(yè)，一般主軸的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火（正火）→粗加工→調質→半精加工→淬火→粗磨→時效→精磨。二、工藝流程的管理1.工藝流程的定義與作用4.3

工藝設計管理在MES中構建加工工藝路線還具有以下幾個重要作用和意義：(1)提高生產效率：通過MES系統(tǒng)對工藝路線的管理，可以優(yōu)化生產流程，減少無效工序和等待時間，提高生產效率。自動化和信息化手段減少了人為干預和錯誤，從而提高了生產效率。(2)優(yōu)化資源配置：MES系統(tǒng)通過工藝路線管理幫助企業(yè)更好地分配生產資源，包括設備、人員和材料，提高資源利用率，降低生產成本。(3)提升產品質量：MES系統(tǒng)能夠對生產過程中的每一個環(huán)節(jié)進行嚴格的控制和監(jiān)測，確保產品質量符合預定標準。系統(tǒng)記錄的詳細數據可以用于質量追溯和后續(xù)的質量改進。(4)實現(xiàn)生產過程可追溯性：MES系統(tǒng)記錄每個工序的數據信息，能夠追溯到原材料來源和加工過程，增強了生產過程的透明度和可追溯性。(5)促進工藝改進：MES系統(tǒng)通過收集生產數據，分析工藝瓶頸，優(yōu)化工藝流程，提高生產效率和產品質量。(6)強化工藝紀律：MES系統(tǒng)確保員工遵循既定的工藝流程和標準，強化工藝紀律。4.3

工藝設計管理(1)輪轂加工生產的工藝流程基于設備自動作業(yè)方式，執(zhí)行“輪轂加工”的工藝流程如圖4-35，就是由拾取輪轂、拾取車標、定制加工、打磨拋光、視覺檢測、分揀入位等工序來順序完成。2.工藝流程的實例4.3

工藝設計管理(2)臺式電腦主機裝配的工藝流程基于人工作業(yè)方式，執(zhí)行“電腦主機裝配”的工藝流程如圖4-36，首先要完成“主板裝配工序”、“機箱裝配工序”，這兩個工序可以同時進行也可以先后執(zhí)行，最后進行“主機裝配工序”。4.3

工藝設計管理1）順序工藝流程具有連續(xù)性，并且只有一個起點，如DS11執(zhí)行的輪轂加工生產工藝。3.工藝流程的分類4.3

工藝設計管理2）并行工藝流程,有時需要組合多個具有不同特征的工序資源，才能執(zhí)行某道工序。例如，裝配工序可能要求為每兩臺機器配備一臺機器、一個工具和一位作業(yè)人員，以便監(jiān)督該工序。這時就可以使用并行工序來建立工藝路線，其中一道工序被指定為主工序，其他工序被指定為輔助工序。主工序通常表示瓶頸資源，并指示輔助工序的運行時間。但是，當涉及有限產能的安排期間時，同時為主工序和輔助工序安排的資源必須同時可用，且擁有可用產品。注意：主工序和輔助工序必須有相同的工序編號。4.3

工藝設計管理3）復合工藝流程,則可以定義多個起點和工序，并且這些工序可以并行。注意：①每道工序只能有一個后續(xù)工序，而整個工藝流程只能在一道工序中結束。如臺式電腦是以機箱和主板裝配為工藝的結束②要確保具有相同后續(xù)工序的多道工序能真正并行執(zhí)行。保證合理的資源可用性和產能，不然可能會限制工序的安排方式。4.3

工藝設計管理應用目標：在MES的工藝流程管理中，核心是為BOM中零部件（組件）節(jié)點設置關聯(lián)工序，即每個組件綁定固定工序。下面使用MES的“工藝流程管理”功能模塊，依據圖4-36所示臺式電腦主機裝配的工藝流程，為主板單元、機箱單元以及電腦主機分別綁定工序。注意完成創(chuàng)建工藝流程后，需要鎖定產品工藝，且鎖定后就不能對工業(yè)路線進行編輯修改了。4.工藝流程管理的MES應用步驟一在“產品數據中心”菜單點擊“工藝流程管理”4.3

工藝設計管理步驟二點擊所生產的產品，界面會顯示產品包含的工序信息，工序信息與BOM層次綁定4.3

工藝設計管理步驟三在“工藝規(guī)劃管理”界面最右側，“操作”列點擊“編輯工藝規(guī)劃”4.3

工藝設計管理步驟四首先對“主板單元”進行工藝流程編輯：點擊進入，觀察其“上級工藝”，并對當前工藝選擇相應的工序信息；最后保存4.3

工藝設計管理步驟五接著對“機箱單元”進行工藝流程編輯：選擇相應的工序信息；點擊保存4.3

工藝設計管理步驟六最后對“臺式電腦主機半成品”進行工藝流程編輯：選擇相應的工序信息；點擊保存4.3

工藝設計管理步驟七工藝流程規(guī)劃完畢后，點擊“鎖狀”按鈕，就可以鎖定當前生產工藝；鎖定后將無法再對該產品工藝及其工序進行新增、編輯、刪除操作4.3

工藝設計管理步驟八顯示產品工藝規(guī)劃成功，核對工藝流程信息，等待進行工藝內容編制小結-工藝流程管理的MES應用(1)工藝流程管理核心是為BOM中零部件（組件）節(jié)點設置關聯(lián)工序，即每個組件綁定固定工序(2)在制定工藝流程時，要關注所綁定的工序編號的后綴，001/002；并且在備注中要清晰準確的描述該工序的步驟序號。(3)后續(xù)生產作業(yè)需嚴格按照工序編號的后綴順序執(zhí)行(4)完成工藝流程的編制后，需鎖定該流程；鎖定后不能編輯4.3

工藝設計管理工藝內容是指每個工序中具體的操作步驟和方法。它是工序定義的擴展和深化，包含了實現(xiàn)工序目標所需的詳細操作指導。工藝內容包括但不限于：(1)操作步驟：詳細描述每個工序中的操作順序和方法。(2)參數設置：比如車床的切屑速度和進給速度等關鍵參數的設定值。(3)質量控制點：指出在工序中需要特別關注的質量和安全檢查點。(4)異常處理：提供在操作過程中遇到異常情況時的處理方法。(5)環(huán)境和安全要求：確保操作過程中符合環(huán)境和安全標準。工藝內容是指導操作人員執(zhí)行工序的具體指南，它直接影響到產品的質量和生產效率。三、工藝內容的編制1.工藝內容的定義4.3

工藝設計管理工序定義是生產過程中對特定加工步驟的基本描述。它提供了每個步驟的初步信息，包括該步驟的目的、輸入和輸出、以及它在整個生產流程中的位置。工序定義是工藝規(guī)劃的起點，它為后續(xù)的詳細工藝設計和優(yōu)化提供了框架。工藝內容可以被重新表述為“制造過程的具體細節(jié)”。它涵蓋了在特定工序中所執(zhí)行的具體操作和步驟。工藝內容是對工序定義中初步框架的進一步具體化，它為操作人員提供了執(zhí)行每個工序時必須遵循的詳細指南。工藝路線是將多個工序和工藝內容有機地結合起來，形成從原材料到成品的完整加工流程。它不僅包括各個工序的順序，還涉及到物料流動、信息傳遞和資源分配。2.工序定義、工藝內容與工藝路線的關系4.3

工藝設計管理工序定義、工藝內容和工藝路線三者相互依賴，共同構成了制造過程中的工藝體系。如圖所示，這三者的有效結合，能夠確保生產過程的高效、有序和質量可控，是現(xiàn)代制造企業(yè)競爭力的關鍵所在。4.3

工藝設計管理標準作業(yè)程序（StandardOperatingProcedure,SOP）的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀80年代時代。隨著生產規(guī)模的擴大和分工的細化，為了提高工藝的管理效率，SOP的概念開始出現(xiàn)。標準作業(yè)程序是指將某一事件的標準操作步驟和要求以統(tǒng)一的格式描述出來，用于指導和規(guī)范日常工作，可見它是將某項工作的標準操作步驟(即先做什么、后做什么、怎么做、做到什么程度)用標準的格式描述出來。3.標準作業(yè)程序的定義與意義4.3

工藝設計管理離散制造的生產管理受益于標準作業(yè)程序：離散制造是指生產過程涉及一系列獨立的步驟，每個步驟生產出可數的、離散的產品，如汽車、計算機或機械設備。在離散制造領域，標準作業(yè)程序（SOP）是關鍵的管理工具，它通過明確每個生產步驟來提高效率，確保產品質量一致性，減少錯誤，簡化新員工培訓，提升工作場所安全性，便于管理層監(jiān)管，并支持持續(xù)的質量控制，從而確保生產過程的高效、安全和符合標準。4.3

工藝設計管理標準作業(yè)程序（SOP）是一套詳細的、書面化的指令，其輸出結果通常是“作業(yè)指導書”，為一線操作人員提供具體的操作指南。下面將給出兩個標準作業(yè)程序（作業(yè)指導書）的實例，分別為“主板裝配作業(yè)”、“機箱裝配作業(yè)”，讓讀者對標準作業(yè)產生更加清晰和直觀的認知。4.標準作業(yè)程序的實例4.3

工藝設計管理(1)主板裝配的作業(yè)指導書如圖4-41所示，在“主板裝配作業(yè)”的標準程序中首先包含了工序的主信息，與MES中的“工序信息定義”對應。然后是作業(yè)的“物料清單（備料清單）”以及“設備工具”，其中“物料清單”與產品的BOM對應，需要作業(yè)人員進行核對，而“設備工具”是指作業(yè)使用的加工單元或者工裝夾具。接著是“操作步驟”，即具體的工藝內容，標準作業(yè)程序配有示意圖，便于直觀的理解工藝內容；最后是“自檢”，一般是作業(yè)完成后，作業(yè)人員按照“作業(yè)要求”利用工裝設備進行自我檢查，體現(xiàn)了質量管理規(guī)范性。4.3

工藝設計管理4.3

工藝設計管理(2)機箱裝配的作業(yè)指導書如圖4-42所示，“機箱裝配作業(yè)”的標準程序與“主板裝配作業(yè)”類似，也包含了“工序信息”、“物料清單”、“操作步驟”、“自檢”等必要內容。4.3

工藝設計管理(3)主機裝配的作業(yè)指導書如圖4-43所示，主機裝配作業(yè)指導書包含“工序信息”、“物料清單”、“操作步驟”、“自檢”等必要內容，，作為成品入庫前的最后一道工序，需要仔細核對產品標簽打印信息，并將機箱用內襯和緩沖氣泡紙包裹，放置入包裝紙箱。4.3

工藝設計管理編制標準作業(yè)程序（SOP）是一個系統(tǒng)化的過程，旨在確保工作流程的一致性、效率和質量。5.編制準作業(yè)程序SOP的步驟4.3

工藝設計管理編制SOP的一般步驟：(1)確定需求：確定需要編制SOP的工作流程或任務。明確SOP的目的和目標。(2)收集信息：收集與任務相關的所有信息，包括現(xiàn)有流程、法規(guī)要求、行業(yè)標準等。(3)定義范圍：確定SOP的適用范圍和限制條件。(4)流程映射：繪制當前流程圖，識別關鍵步驟和潛在的改進點。(5)編寫SOP：根據流程映射的結果，編寫詳細的操作步驟。包括目的、適用范圍、所需材料、工具、設備、步驟、注意事項、安全措施等。(6)審查和批準：由相關領域的專家和管理層對SOP進行審查，確保SOP符合法規(guī)要求和公司政策，獲得必要的批準。(7)培訓：對執(zhí)行SOP的員工進行培訓，確保他們理解并能夠正確執(zhí)行SOP。(8)實施：在實際工作中實施SOP，監(jiān)控實施效果，確保SOP得到正確執(zhí)行。(9)反饋和修訂：收集員工和管理層的反饋。并定期評估SOP的有效性，并根據反饋進行修訂。4.3

工藝設計管理編制SOP時，還需要注意以下幾點：(1)清晰性：確保SOP的語言清晰、簡潔，避免歧義。(2)更迭性：隨著業(yè)務環(huán)境的變化，定期更新SOP，不斷提高效率和質量。(3)可操作性：確保SOP中的步驟是可執(zhí)行的，員工能夠按照指導操作(4)可讀性：使用圖表、流程圖和清單來提高SOP的可讀性。(5)靈活性：在保持標準的同時，允許一定程度的靈活性以適應不同情況。(6)合規(guī)性：確保SOP符合所有相關的法律、法規(guī)和行業(yè)標準。因此編制SOP是一個持續(xù)的過程，需要不斷地評估、更新和改進以適應變化的環(huán)境和需求。4.3

工藝設計管理在完成工藝流程的定版后，進行工藝內容編制環(huán)節(jié)。MES中工藝內容編制應按照實際生產作業(yè)，重點是依據作業(yè)指導書（或SOP）填寫相關信息，包括工序主信息、工序內容、工序要求、注意事項、工裝設備、技術文檔以及備料清單。工藝編制過程分成三個部分，首先編寫工藝主信息，包括工序主信息、工序內容和工藝要求；然后編寫工藝輔助信息，包括注意事項、工裝設備、技術文檔；最后檢查工序涉及的物料清單。已完成編制的工藝內容可以從產品工藝查詢菜單進入查詢編制的詳細內容。6.工藝內容編制的MES應用4.3

工藝設計管理應用目標：使用MES的“工藝內容編制”共功能模塊，依據圖4-41主板單元作業(yè)指導書、圖4-42機箱單元作業(yè)指導書和圖4-43主機裝配作業(yè)指導書，實施臺式電腦主機的工藝編制。MES中工藝內容編制（工藝主信息）

步驟一點擊零部件節(jié)點后面的工藝內容編制進入編制環(huán)節(jié)，或者從工藝內容編制菜單進入，選擇產品下零部件節(jié)點開始編制4.3

工藝設計管理步驟二首先對“主板單元”編制工藝；確認工序主信息后，選擇點擊“開始編制”4.3

工藝設計管理步驟三根據《主板單元-作業(yè)指導書》內容，填寫主板單元的作業(yè)工序內容4.3

工藝設計管理步驟四填寫工序內容中上傳相關的工序圖片；保存并進入下一步4.3

工藝設計管理步驟五進入下一級工序要求：根據《作業(yè)指導書》內容，填寫工序要求4.3

工藝設計管理步驟六依據檢驗的需求，檢驗選擇“是”并上傳相應的檢驗標準圖片；保存并進入下一步4.3

工藝設計管理2.

MES中工藝內容編制（工藝輔助信息）步驟一根據作業(yè)指導書內容，提取注意事項并備注在此頁4.3

工藝設計管理步驟二在工裝設備界面右上角點擊新增依據《作業(yè)指導書》選擇當前工序使用到的工裝設備，并備注需求數量4.3

工藝設計管理4.3

工藝設計管理步驟三確認工裝設備已添加，保存并進行下一步4.3

工藝設計管理步驟四繼續(xù)為當前工藝上傳