近些年来，随着国际政治军事格局的复杂多变，国家从安全布局和战略考虑，加大了对我国航天军工行业的投入，促使该行业正处于历史上任务最多，发展最快，竞争更趋激烈的重大战略机遇期。尽管我国的航天军工制造行业经过多年的发展，生产管理水平上在国内制造行业中处于前列,然而对一些典型航天军工企业的需求调研，发现我国航天军工制造企业面临产能不足的瓶颈问题日益突现，如何有效提高企业的生产率、缩短产品制造周期，提高企业的适应能力和竞争能力成为亟待解决的课题。
航天军工制造企业生产管理现状与需求分析
┃企业的生产特点和管理现状分析
航天军工制造企业主要生产独立研发的军工产品和一些外协的零部件，近些年来有向民品扩张之势。大部分企业经过改革开发后几十年的发展，由原来几十人的纯手工作业，发展到目前几百人甚至上千人的规模和百分之七八十自动化设备的先进制造企业，无论是生产能力还是产品质量均有大幅度提升。航天军工制造企业作为生产制造类企业，不仅具有制造业的普适性，也有其独特性，主要表现如下：
-典型的多品种、小批量或是单件的离散加工。
企业的产品一般多达上百甚至上千种，每种产品的制造批量大小不一，多达几十件到成百上千件、少则几件甚至单件。
-多型号并举，研制和批产交叉进行。
多型号产品在车间同时生产，研制和批产任务并行，特别是研制任务，设计方案变化频繁，与之相应的制造工艺、物料需求随之调整，给生产车间的生产和管理带来极大的挑战。
-插单现象普遍，计划变更频繁。
企业生产任务繁重，而且时常会接到一些指令性订单，生产过程中存在较多的紧急任务，给车间计划制定和调整带来极大困难。
-工艺过程复杂、生产环节多，制造难度大。
由于该类企业制造的多为军工产品，对工艺和质量要求非常高，导致产品的加工工艺比较复杂、精度要求高。
-产品质量要求高，生产过程对质量控制非常严格。
企业对生产的产品质量要求非常高，出厂合格率必须为100%，在企业生产过程中，对产品每道工序加工完成后都要经过严格的检验，对出现的质量问题需及时处理，将质量问题控制在企业内部。
由于国家多年的大力投入，该类企业的信息化水平也一直走在行业的前列，很多企业在信息化的发展过程中，逐步实施了ERP、CAD/CAPP/CAM/CAE、PDM与DNC/MDC等信息化系统。但企业现有信息管理系统主要集中在技术和管理部门，企业车间制造过程信息化几乎处于空白状态，众多的数控设备还处于单机作业模式，车间管理工作主要采用个人经验与人工干预的方式。这种依靠人工的生产组织与管理方式已难以适应企业的生存发展需要，生产资源管理信息和产品技术信息在车间无法快速有效利用，车间生产过程信息得不到及时反馈和控制，产品生产周期难以得到有效管控。
┃企业的生产管理难点分析
通过对国内多家典型的军工制造企业的业务需求调研，归纳出该类企业生产管理中出现的问题，具体如下。
-生产计划难制定。
计划员主要依靠人工这种落后的方式进行计划和调度，工作量大、难度高;企业普遍为多年的国企，工人素质参差不齐，工人能力不确定性;生产设备种类多样，实际生产中设备受到各种复杂因素影响，难以确定任务有效加工工时，实作工时不确定性;生产中“插单”时有发生，下达的计划任务变更频繁，任务的不确定性。
-生产过程难监管。
企业整个生产过程不透明，需大量管理人员在现场协调生产，甚至需车间领导亲临现场指导生产。车间管理人员不能及时监控生产状况，缺乏对当前生产状态的及时了解，无法动态掌握当前各种资源状况;管理人员无法快速准确定位产品的加工、质量等其关注的信息，对生产历史信息难以追溯;管理人员无法对计划进行及时跟踪与把控，缺乏对生产进度信息的精确把握，对生产细节信息很难及时掌控;生产现场环境复杂、突发因素多，工人没有有效的手段及时地反馈问题，管理人员无法及时获取车间异常情况，车间异常事件很难得到及时地处理，导致车间对突发状况的应变能力有限;生产信息复杂多样，统计工作繁重，对数据的准确性、可靠性要求很高，企业难以全面准确的各方面信息，导致生产信息统计分析不准确，无法有效地指导管理者制定相应的生产改进措施。
-管理流程难规范。
企业制造车间是一个复杂的物化中心，涉及到的信息种类繁多复杂，以人为主的生产加工难以形成行之有效的管理流程规范。车间信息的传递大多以人工为主，传递慢、反馈不及时，信息损失大，而且易出差错;车间领导习惯于传统的人工管理模式，对现代信息技术的发展和应用不熟悉、不研究，不能有效地采用信息化手段对生产管理流程进行梳理与规范。
-企业信息难集成。
企业生产过程中处理的信息繁多、复杂等原因，导致信息难以集成。加工过程中涉及设计、工艺、制造等各环节信息，要将各方面信息有效的集成应用难度大;车间生产是一个离散动态过程，为了准确把握生产现场状况，对信息的实时性要求很高，有效地实现企业信息集成的实时性难度高;由于企业设备种类、品牌多样，无法通过单一的数据采集方式将所有设备相关信息采集完整，须借助多种手段获得设备的加工和运行数据，这些采集的异构数据增加了企业信息集成的难度。
针对国内航天军工制造企业生产管理过程中普通存在的问题，提出了构建基于MES系统的航天军工制造企业生产管理平台，大力促进企业信息技术的发展和应用，用先进的技术管理手段变革现有的生产组织和管理模式，实现生产过程管控数字化，不断挖掘企业生产制造的潜力，从而全面提升企业的竞争力。
基于MES的航天军工制造企业生产管理平台总体设计
┃基于MES的企业生产管理平台体系结构
通过对典型军工制造企业的调研分析，根据MES在企业信息化建设中的地位和作用，结合企业的主体业务和企业制造业务信息流，提出并设计如图1所示的军工制造企业生产管理信息化平台。
图1 基于MES的企业生产管理平台体系结构
基于MES的企业生产管理系统主要由资源建模与管理、物料管理、工时管理、计划管理与排程、任务调度管理、作业执行管理、数据采集、车间事件管理、质量过程管理、看板监控、统计分析、权限管理等模块组成，涵盖了制造现场的多维度管理。该系统具有良好的可配置性、扩展性与可集成性，不同企业的工艺流程与管理需求可以通过现场的定义在系统中实现。
该管理系统体系结构上结合C/S与B/S的混合模式，采用面向对象的思想和方法进行建模、设计与开发;通过对功能构件建模、封装与部署，从而实现系统的可扩展与重构性;严格定义各模块和功能层次的接口，利用成熟的数据表示和交换技术作为异构系统之间的交互协议，保障系统的可塑性与灵活性。
┃系统主要功能规划与实现
车间资源建模管理
通过对象化建模方式对车间的人员、设备、物料及结构、资源组等各方面的实体对象进行数字化建模，并对相互关联的对象建立其关联关系。企业可以通过MES系统的车间资源建模与管理功能对生产车间的实体资源进行统一管理和维护。
高级计划排程
由于企业生产任务繁重，计划调整频繁，传统的手工排产工作量大，效率低，而且计划调整局限大。通过MES系统的高级排程功能极大地降低了车间计划员的工作量，而且排程结果直观且易于调整，图2为高级排产流程。
图2 高级排产流程
生产过程管理
企业生产的主体过程包括接单、分解计划、编制生产任务、下发任务单、班组长确认任务到工人、工人生产加工、检验员检验、转移工运送物料等系列过程。MES系统中实现企业的这一整套业务过程管理，并对生产现场的任务执行和加工质量信息进行采集，实现了对企业生产过程的执行与跟踪管理。
车间事件与看板管理
生产过程时常出现各种异常事件，包括设备故障、质量异常、NC程序等各方面问题，为了能够及时地反馈生产现场的各种问题，工人可在车间制造终端上进行相应的报警，管理人员可通过相关的监控看板及时地了解生产现场出现的状况，从而能够及时地处理车间现场的问题，为生产顺利进行扫除障碍。
车间工作流程管理
车间生产过程中包含很多管理流程，为了提高车间生产管理水平和效率，MES平台提供对管理流程进行工作流建模，并将其应用于车间的日常生产管理中，从而规范其生产管理过程。
数据采集与统计分析
MES平台通过多种方式实现车间生产信息的采集，包括加工、质量、设备运行等各方面的信息。同时，MES系统提供了大量的统计分析报表，通过对企业的生产情况进行分析统计，挖掘出企业生产背后隐藏的问题，从而针对性的改进企业生产管理薄弱环节，有效地提高企业资源利用率和企业效益。
解决方案可助力企业获益如下：
-通过MES的实施，企业建立了各种主体资源的数字化模型，实现车间资源统一管理。
-MES系统的高级排程功能实现了以计算机为主的自动化排产，改变了企业原有以人为主的排产模式，极大地提高了计划调度的便捷性与敏捷性，使企业计划员大为减少。
-排产的计划任务派工生成电子跟踪卡，以记录和跟踪任务的执行信息，工人通过现场制造终端接受任务、汇报信息与反馈现场异常，管理者通过MES系统提供的多种看板实时监控车间生产状况，极大地提高了企业生产过程的无纸化作业程度与企业生产活动的透明化监管程度。从而缩短生产现场问题平均处理周期，有效提升生产计划执行率。
-MES系统细化质检员的工作，采集相关质量信息，通过工作流技术实现企业质量管理过程规范化，加强了企业对产品质量的管控，提高企业产品质量。
-系统提供丰富的报表进行生产信息统计与分析，实现了对生产历史数据的可追溯性，而且通过统计分析不断发现生产过程中的内在问题，从而持续地改进企业的生产薄弱环节，提高企业的生产效益。
企业生产管理与信息化建设是一个持续完善的过程，MES系统是企业生产管理强有力的手段与信息化建设基础内容之一，更是企业整个信息化链条的核心纽带。MES系统的成功实施为航天军工制造企业的整体信息化的规划和建设奠定了坚实的基础，也为企业生产管理过程的持续改进、优化提供了有力的保障。
