0 引言

   MES（Manufacturing Execution System）制造执行系统是美国先进制造研究机构（AMR）于20世纪90年代提出的概念。MES国际联合会（Manufacturing Execution System Association，MESA）认为，“MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理，对工厂发生的实时事件及时做出相应的反应和报告，并用当前准确的数据对其进行相应的指导和处理。”MES主要强调三点：

    1）对整个车间制造过程的优化；2）MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理；3）计划层与控制层之间保持双向信息互交，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。MES体现一种生产模式，把产品制造系统的计划、进度、追踪、物料、质量、设备等一体化管理。MES系统在民品生产中有大量的成功例子，但是在军品生产中推广困难较大，问题较多，军品生产属多品种、小批量，经常是时间紧，任务急，品种变换快，如何对生产线实行全面管理是亟需研究的问题。

    1 MES系统运行的媒介

    整个印制电路板组装件的生产任务管理必须通过具有可以贯穿整个流程运行的媒介，通过这个媒介将印制板组装的生产各个环节关联起来。

    条码技术是一种自动识别与数据采集技术。条码是利用光电扫描阅读设备来实现数据输人计算机的一种代码，它由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。以条码作为印制板装配MES系统的媒介，可以将整个印制板装配过程中将所有生产活动进行关联，通过印制板条码、元器件条码、材料条码、操作人员条码形成一个关联网络，所有工作均通过条码进行关联的。如装配人员可以通过条码进入自己的工作界面后，根据工作界面上显示的任务进行工作，进入生产线的印制板首先建立条码，后续工作全部通过条码进行印制板组装过程的信息联系，将印制板上相关的信息如：元器件批次、出入库时间、筛选情况、装配人员、生产日期等信息全部收集在一个信息庞大、具有可查询功能的数据库中，便于后续产品质量的追踪。

    1.1 元器件、原材料条码

    元器件、原材料进入企业后，信息员根据元器件、原材料的分类情况建立条码。元器件、原材料条码可以采用一维或二维条码，条码建立后与数据库关联。

    1.2 印制板条码

    印制板条码建立需要考虑确定采用一维还是二维条码。一维条码信息容量有限，仅仅只能对物品进行标识，不能对物品进行描述，必须通过连接数据库才能查询到条码所表示的信息，在没有数据库或不便联网的地方，一维条码起不到任何作用。二维条码相对于一维条码具有以下优点：

    1）存储容量大

    相对于一维条码极低的存储量，二维条码可以存储大干1KB的信息；

    2）信息密度高

    在一个不大的图形内，可存储数字、英文、汉字、指纹、声音和图片等信息；

    3）采集速度快

    识读速度在300MS以下；

    4）纠错能力强

    条码50％污损的情况下，仍然能够可以识别读取：

    5）误码率极低

    一维条码的译码错误率约为百万分之二左右，二维条码的误码率不超过千万分之一，译码可靠性极高；

    6）信息可加密

    二维条码具有多重防伪特性，可以采用密码防伪、软件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪，因此具有极强的保密防伪性能：目前二维条码应用成熟，被广泛的使用在物流、商品、防伪等领域。

    基于以上优点，针对军品的特殊性，同时受印制板上条码位置所限，采用二维条码做为MES系统的媒介。印制板条码可以在印制板生产时通过丝网印刷制作，也可以在印制板制作完成后采用激光雕刻和采用不干胶粘纸粘贴。另外还需要考虑的是，条码的材料要能够经受波峰焊、回流焊的高温，防止生产过程中条码烧损、变形、脱落。

    2 电子装联MES的建立

    根据军品生产的实际情况，按照数字化管理需要，对印制电路板装配平台进行总体设计，确定系统的总体框架，将整个电装MES系统划分为六大子系统，分别为：基础数据管理系统，工艺设计与管理系统，车间任务管理系统，生产作业执行系统，信息综合查询系统，统计分析系统。如图1所示。

    图1电装MES管理系统

[page]    2.1 基础数据管理系统


    MES系统的基础数据管理包括设备管理，人员管理等。设备管理是将电装生产设备（波峰焊接炉、回流焊接炉、AOI检测设备等）联网，实时采集电装生产设备的信息，包括设备运行状态、设备参数调整选择、故障维修记录、检测结果等，采集的信息最终汇总到基础数据库中。人员管理是将所有与电装MES生产相关的人员包括计划、调度、生产、管理、工艺、操作、检验、库房分别给与相应的权限，通过个人条码信息进入MES系统进行工作。

    2.2 工艺设计与管理

    在军品电子产品装联中，工艺文件是指导军品生产的一个关键。在MES系统中工艺文件的表现形式图文并茂，采用“一键式”进入方式，装配人员可以在MES中查询工位的相关工艺要求和工艺知识。

    1）通用工艺库

    对电装工艺进行分析，将印制板装配工艺流程分解为数十个制作工序，每个工序编制通用工艺，最终建立通用工艺库。通用工艺运用照片、图片、文字、动画等多种形式，将印制电路板生产制造过程中的各种电装工艺标准、操作方法、质量要求、合格品判定标准等编制其中。通用工艺的编制流程加入权限控制，通用工艺编制完成并审批后，不得随意改动。编制工艺文件时可以直接从通用工艺库中直接调用典型工艺，保证了相同工序的工艺要求良好的一致性。

    2）通用工艺流程库

    将常见的工艺流程编制到通用工艺流程库中，如单面混装工艺流程、单面贴片工艺流程、单面通孔插装工艺流程、双面混装工艺流程等，工艺人员可以根据印制板的特点直接从库中调用，然后进行修改，缩减了编制时间，提高工作效率。

    3）工艺文件编制

    工艺文件编制时工艺人员根据待装印制板的特点及印制板装配工艺流程来编制MES系统工艺文件。工艺设计任务的分配是在工艺BOM中完成的，工艺型号主管人员通过工艺BOM表进行工艺设计任务分配，工艺人员通过个人条码进入MES系统，点击“我的任务”后，进入工作界面，工艺界面上显示工艺设计任务。编制工艺文件时，工艺人员通过分析设计文件，直接从工艺流程库内选择导入相应的工艺流程，然后进行编辑，对工艺流程进行修改，新增需要的工序或者删除不需要的工序。

    每道工序中已经包含了相应的通用工艺内容，并预留工艺要求栏，用于注明特殊工艺要求。最后根据工序特点编写每个工序的具体内容。以工序“插件1”为例：工艺文件需要编辑的内容包括从物资管理系统中调出物料清单，选择所需的元器件型号，输入数目、位号、间距等相关信息，并上传插件图示说明。

    2.3 车间任务管理

    车间任务管理主要用于车间生产过程管理与控制，是车间任务在“工序级”的具体执行过程。生产任务管理分为车间入库管理、车间出库管理和生产过程管理。

    车间调度根据生产计划表生成车间作业计划，建立车间任务。车间调度进入MES后，首先查询印制板、元器件及材料的齐套情况，如满足条件，生成印制板装配任务，在生成任务时根据工艺流程指定工序的操作人员，同时根据排产计划自动生成印制板条码。将印制板条码打印后转移到待装印制板上，将印制板条码扫描进入数据库，开始印制板装配流程。后续生产过程信息采集全部是通过印制板条码完成。

    2.4 生产作业执行

    生产作业执行主要是生产过程的具体实施。装配人员用个人条形码进入MES系统后，点击在我的任务，屏幕上显示出任务清单，点击其中一项任务后，进入印制板装配工艺流程，工艺流程采用串行工作模式，即前面的工作完成后才可以进行后道工序操作。流程中的工序栏分为“活动”工序栏和“休眠”工序栏，用不同的颜色标识。“活动”工序栏表示可以开始工作，点击“活动”工序栏后，进入任务状态，装配人员点击“接受任务”按钮后开始工作。装配人员操作界面有装配图示、元器件清单、材料清单装配要求等，完成该道工序任务后扫描印制板条码，提交任务，表示任务完成。

    2.5 信息系统查询

    信息系统查询主要分为设备在线查询、质量跟踪查询、任务执行查询、作业执行查询。整个印制板装配过程信息的实时采集，保证了MES系统能够实时显示车间各生产任务的完成进度，甚至精确到某一工序任务的完成情况，实时显示装配PCB、元器件等物料的型号和数量信息，实时显示设备状态信息等。产品如果出现质量问题，可以通过扫描问题印制板条码得到印制板装配过程的全部信息，实现产品质量追溯、元器件原材料供应商追溯、批次追溯、装配人员追溯，建立产品质量档案，为质量问题的复查提供准确信息。

    2.6 统计分析

    统计分析主要包括实际工时分析、材料用量分析、工作量统计、质量问题统计。该模块提供某一条件下的统计分析结果，为管理人员及时了解生产任务的执行情况，提前进行计划调整和调度提供依据，为车间管理者考核装配人员技能水平提供了参考依据，同时也是车间进行成本核算的重要信息来源。

    3 实施效果

    目前印制板电子装联MES系统已经在我所军品印制电路板装配中实施，达到了以下效果。

    1）电装工艺设计全部采用数字化模式，实现电装工艺设计无纸化。

    2）印制板装配人员能过通过门户终端从可视化工艺文件中直接获取对应工位所需要的信息，如元器件型号、装配信息、标准要求等，形成新的工作模式——边看（终端上显示的可视化工艺文件）、边做（装配作业）、边扫描（向终端中扫描条码信息）的作业模式，全面实现无纸化。

    3）增强了生产控制的力度，通过生产计划管理系统和生产控制管理系统，使生产控制能够较准确的反映计划的要求，同时生产进度和生产质量得到实时控制，提高了生产计划的准确性，增加了生产透明度。

    4）改善了产品质量管理手段，一旦出现质量问题，能够追溯到产品的全部质量信息，将产品质量追溯到个人，提高了产品质量的监控能力，保证了产品质量。

    4 结束语

    通过建立军品印制电路板电子装联MES系统，利用现代管理技术、信息化技术和先进制造技术，提高了军品电装车间的数字化、信息化管理程度，实现了对电装车间生产制造过程信息的实时采集、管理和反馈，实现产品质量问题追溯的快速化、准确化，提高了产品的一次性合格率，全面提升了电装车间的批产能力。

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