0 引言
制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是面向現(xiàn)場制造的實時信息系統(tǒng)，通過先進的管理理念和信息化技術(shù)，將管理信息化和制造過程自動化融為一體，為企業(yè)實現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)組織、降低制造成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量提供信息化的管理平臺。
近年來，越來越多的鋼管企業(yè)逐步意識到單靠傳統(tǒng)的手工管理很難滿足高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)和精細化管理的要求，因此紛紛建設(shè)鋼管MES。上海寶信軟件股份有限公司開發(fā)了鋼管MES并在一些鋼管廠成功應(yīng)用。
在鋼管生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)返修。由于返修具有不確定性和逆向性的特點，這對鋼管物流信息跟蹤造成了一定干擾，因此寶信開發(fā)的鋼管MES不僅實現(xiàn)了對正常物流的跟蹤，而且加強了對返修這種異常物流的跟蹤控制，真正滿足了鋼管精細化生產(chǎn)的需要。筆者分析了鋼管生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種典型的返修流程，介紹了其在鋼管MES中的解決方案，采用這些方案很好地實現(xiàn)了對返修流程的管理。
1 工藝流程及生產(chǎn)特點
鋼管可分為無縫鋼管和焊接鋼管。以無縫鋼管生產(chǎn)為例，主要工藝是把實心的管坯經(jīng)穿孔機穿制成毛管后，由各種軋管機軋制成鋼管，再經(jīng)定、減徑加工，最后冷卻和精整成最終成品。為了便于生產(chǎn)管理和組織，一般鋼管廠會將生產(chǎn)流程按工序進行劃分，例如，整個生產(chǎn)流程可劃分為軋管(管坯準(zhǔn)備一加熱一穿孔一軋管一再加熱一定減徑一冷床冷卻)一分段一矯直一熱處理一探傷一成品包裝(倒棱、涂油、噴印、測長、稱重)等工序，其中每道工序由一個或多個加工機組完成。
在鋼管MES中，將每個合同生產(chǎn)依次經(jīng)過的工序組合稱為工藝路徑。不同的產(chǎn)品或不同的合同經(jīng)過的工藝路徑不同，有的不需要經(jīng)過一 工序，有的則需要增加其他工序。
鋼管正常生產(chǎn)的物流從管坯投料開始，管坯按照合同預(yù)先設(shè)計的工藝路徑要求，依次經(jīng)過各道工序，最終加工為成品。但是，在生產(chǎn)過程中往往會出現(xiàn)很多異常物流，主要有：(1)工藝路徑變更。已經(jīng)過若干工序，但由于某種原因需要調(diào)整后續(xù)的工藝路徑。(2)返修。返修是為了使不合格產(chǎn)品符合預(yù)期要求所采取的措施，包括返回前道工序重新加工或是送到其他工序去進行特殊處理。在鋼管生產(chǎn)過程中各種各樣的返修異常情況普遍存在。
2 返修的特點及難點
返修不是預(yù)先設(shè)計好的流程，而是對不合格產(chǎn)品的一種臨時處理方法，而 返修通常是逆向物流，岡此具有不確定性和逆向性這兩個特點。利用MES對返修逆向物流進行及時有效的管理，可以幫助企業(yè)控制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此有著重大意義。
通常情況下，MES采用返修計劃的方式來管理返修流程。通過制定返修計劃，明確返修的類型、去向和返修量等信息。現(xiàn)場按照返修計劃進行乍產(chǎn)，使返修與 常牛產(chǎn)一樣嚴格受控，流程比較清晰，容易控制。
但是，鋼管生產(chǎn)靈活多變，返修頻率較高，如果每次返修都要編制返修計劃，會導(dǎo)致流程變長，不利于問題的快速處理。而且鋼管返修一一般批量較小，用返修計劃來解決會相應(yīng)增加管理成本。因此，鋼管MES為了實現(xiàn)對現(xiàn)場的快速反應(yīng)和柔性制造 ，要求不僅能實現(xiàn)對返修流程的全過程管理，而且要簡化流程，使其符合鋼管生產(chǎn)特點，特別要關(guān)注以下難點：
(1)返修物流和信息流的一致性。返修的逆向性使信息跟蹤較為困難，尤其要避免將正常物料和返修物料混在一起生產(chǎn)而使生產(chǎn)組織陷于混亂。因此，在返修流程管理中，首先要解決的難點就是明確區(qū)分返修物料，在對返修流程進行跟蹤時確保實物與信息的一致性，努力實現(xiàn)物流和信息流同步。
(2)返修方案要有一定的柔性。返修的不確定性造成無法事先預(yù)計返修方案，只有在返修發(fā)生時，才能根據(jù)實際情況制定出有針對性的返修方案。返修方案包括返修量、返修方法、返修開始時間和返修結(jié)束后去向等信息。另外，返修方案還要有足夠的柔性來應(yīng)對多樣的鋼管返修類型，并能夠靈活調(diào)整。
(3)返修全過程跟蹤。精益管理是現(xiàn)代生產(chǎn)的主流管理模式，鋼管生產(chǎn)也逐步由粗放型向精細化轉(zhuǎn)變，如何有效地管理返修逆向物流，越來越受管理者重視。在信息系統(tǒng)的支持下，對整個返修流程進行管理和全程跟蹤，通過準(zhǔn)確實時地收集、處理和分析返修信息，能為企業(yè)實現(xiàn)高效的生產(chǎn)績效管理提供信息支撐。
(4)返修功能實現(xiàn)不能過于復(fù)雜。針對鋼管頻繁多變的返修特點，MES中的返修管理功能的實現(xiàn)不能過于復(fù)雜，要有可操作性。
3 返修流程管理
通過對鋼管牛產(chǎn)過程中各類返修流程的分析，筆者歸納了3類典型的返修流程： 計劃內(nèi)工序返修、計劃外工序返修和復(fù)合返修。充分考慮到返修流程管理巾的難點，針對這3類典型返修流程，寶鋼鋼管MES給予了相應(yīng)的解決方案。
3.1 典型返修流程
3.1.1 計劃內(nèi)工序返修
包括本工序返修、前工序單道返修、前工序多道返修，是鋼管生產(chǎn)過程中最為常見的3種返修類型。
本工序返修是指物料在某工序生產(chǎn)后，繼續(xù)在這道工序加工的過程。例如材料在探傷工序(圖1中X工序)，如果首探不合格后，需侄本工序進行復(fù)探。其流程如圖1所示。
圖1 本工序返修
前工序單道返修是指物料在某 序生產(chǎn)后，返回前某道工序重新加工的過程。例如在探傷工序(圖2中X工序)，如果探傷不合格，經(jīng)質(zhì)量工程師判定后需返回前道熱處理工序(圖2中A廠序)重新進行調(diào)質(zhì)。其流程如圖2所示。
圖2 前工序單道返修
前工序多道返修是指物料在某工序生產(chǎn)后，返回前面多道工序重新加工的過程。流程與前工序單道返修情況類似，只是返修流程更長。具體流程如圖3所示。
圖3 前工序多道返修
3.1.2 計劃外工序返修
計劃外工序返修包括修磨返修和其他工序返修。其中修磨返修在鋼管生產(chǎn)中比較常見，其他工序返修發(fā)生的頻率不高。
修磨是為了降低缺陷率，利用專門的修磨設(shè)備對鋼管進行修復(fù)的一種特殊處理方式。在合同設(shè)計時，修磨工序不作為合同必要的工藝路徑，而是發(fā)現(xiàn)有表面缺陷后才進行修磨。因此，從嚴格意義上說修磨并不是一道生產(chǎn)工序，但是為了管理方便，系統(tǒng)將其按工序進行管理。修磨返修流程如圖4所示。
圖4 修磨返修
其他工序返修是指物料在某工序生產(chǎn)后，需要去合同指定工藝路徑外的其他工序進行臨時處理。例如，合同中鋼管本身無需熱處理，但是在生產(chǎn)過程中，少量缺陷管可以通過調(diào)質(zhì)(圖5中C工序)改善性能。這種情況并不屬于真正的返修流程，但是為了快速處理，系統(tǒng)將這類小批量缺陷處理歸入返修流程，其流程如圖5所示。
圖5 其他工序返修
3.1.3 復(fù)合返修
在實際生產(chǎn)過程中，返修流程往往比我們預(yù)計的還復(fù)雜。可能存在計劃內(nèi)工序返修和計劃外工序返修組合在一起的流程，例如先進行修磨返修，再返回某指定工序進行返修等等。
3.2 返修解決方案
3.2.1 標(biāo)志返修物料并給出返修指示
當(dāng)返修發(fā)生時，根據(jù)管理制度，實物上要有明確的標(biāo)志，以有效防止異常物料流入正常的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 。在系統(tǒng)中，在信息上對每個返修物料設(shè)置了返修料標(biāo)志，確保了信息與實物的一致性。在標(biāo)志返修料的同時，還要對每個返修料給出明確的返修指示，根據(jù)返修的復(fù)雜程度，系統(tǒng)提供了2種方式：
(1)產(chǎn)出時直接給出。當(dāng)不合格品產(chǎn)出時，現(xiàn)場操作工人可直接根據(jù)經(jīng)驗判定返修類型及返修去向。系統(tǒng)在每個返修料產(chǎn)出時，提供操作者直接確定返修類型和返修去向工序的功能。這種在產(chǎn)出時直接給出返修指示的方法，加快了返修流程處理速度，特別適合處理一些常規(guī)的返修流程。
(2)產(chǎn)出后給出。當(dāng)不合格品產(chǎn)出時，現(xiàn)場操作工人無法判斷如何處置，需交由質(zhì)量工程師處理。在產(chǎn)出時，先對物料進行封鎖(封閉)，防止流入下道工序。系統(tǒng)提供材料處置功能，使質(zhì)量工程師可以快速觀察到需要處置的物料。當(dāng)給出的處置意見是返修時，系統(tǒng)將物料屬性由封閉料改為返修料，并由質(zhì)量工程師確定返修類型和返修去向工序。這種在產(chǎn)出后才給出返修指示的情況，適用于比較復(fù)雜的返修流程。系統(tǒng)通過把返修指示落實到每個返修物料上，使操作者一目了然地知曉返修去向，加快了問題的處理速度，提高了管理效率，也為后續(xù)跟蹤和控制返修物流打下了基礎(chǔ)。
3.2.2 根據(jù)不同的返修類型跟蹤返修過程
(1)計劃內(nèi)工序返修。計劃內(nèi)工序返修都是返回合同設(shè)計下的原工序進行返修。針對這類返修類型，寶鋼鋼管MES在工序產(chǎn)出功能中增加了返修產(chǎn)出功能，使之能同時滿足正常生產(chǎn)和返修生產(chǎn)兩種不同的生產(chǎn)類型。當(dāng)某道工序生產(chǎn)開始時，如果是正常生產(chǎn)，系統(tǒng)會自動檢索出該工序下需要投入生產(chǎn)的合格料信息，操作者確認后投入正常生產(chǎn)；如果是返修生產(chǎn)，系統(tǒng)會自動檢索出返修去向工序下的返修料信息，操作者確認后，則表示返修生產(chǎn)開始。返修生產(chǎn)完畢后，同樣利用返修產(chǎn)出功能收集返修結(jié)果。在多道工序返修時，系統(tǒng)判斷如需繼續(xù)返修，則提示操作者確定下一道返修指示。通過一步步返修類型和返修去向工序的確定，系統(tǒng)可以控制多道工序返修的物流去向，而且在返修過程中根據(jù)實際情況還可以進行靈活調(diào)整。當(dāng)返修全部結(jié)束時，系統(tǒng)記錄返修結(jié)束時間，同時清除物料上的返修指示，自動恢復(fù)到返修前合同指定的下道工序，以便對物料進行后續(xù)的正常生產(chǎn)。
(2)計劃外工序返修。為了解決修磨返修這種不在合同設(shè)計路徑下的返修流程，系統(tǒng)開發(fā)了專門的修磨產(chǎn)出功能，負責(zé)跟蹤修磨返修的全過程。修磨一旦完成后，表示本次返修結(jié)束，合格的物料自動恢復(fù)去向，不合格的物料則由系統(tǒng)進行報廢處理。其他工序返修情況比較特殊，在功能簡化思想的指導(dǎo)下，寶鋼鋼管MES將此類型與修磨返修合并解決。使修磨產(chǎn)出功能同時滿足兩種計劃外工序返修類型的跟蹤。但是這種方式的缺點是僅能得到返修結(jié)果，而無法精細地給出該工序的工藝控制參數(shù)，因此若是大批量缺陷處理，則建議通過合同工藝變更流程來實現(xiàn)。
(3)復(fù)合返修。復(fù)合返修類型的情況雖然復(fù)雜，但出現(xiàn)的概率比較低。寶鋼鋼管MES采取的方案是將復(fù)雜的返修過程拆分開來。例如，第1次返修判定為修磨返修時，利用修磨產(chǎn)出功能解決。當(dāng)修磨返修完畢后，對物料封閉后再次進行返修指示，確定第2次的返修類型及返修去向等等。另外，系統(tǒng)在返修指示中還增加了返修工藝路徑描述，即在第1次返修指示時，由質(zhì)量工程師錄入完整的返修工藝路徑，描述清楚整個返修過程所需經(jīng)過的所有返修工序，使操作者能了解整個返修規(guī)劃。
3.2.3 收集返修信息
快速高效地收集返修信息，真實準(zhǔn)確地反映生產(chǎn)狀況，可以幫助管理者更好地掌控現(xiàn)場生產(chǎn)。
上述方案中描述的功能是由MES完成跟蹤返修過程及收集信息的。寶鋼鋼管MES還建立了與L2過程機的通信接口，在有J2過程機支撐的情況下，返修開始時，將帶有返修指示的物料信息下發(fā)過程機進行生產(chǎn)，在返修結(jié)束后由L2返回返修結(jié)果。MES與下位機配合，通過返修信息的自動收集，減少了人工干預(yù)，提高了返修流程管理的自動化水平和效率。
3.2.4 處理返修信息
返修反映了產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定，也增加了制造成本，因此對返修信息進行分析和利用，是企業(yè)降本增效的有效手段。系統(tǒng)從以下方面體現(xiàn)：(1)正確處理返修結(jié)果。返修結(jié)束后，物料屬性(根數(shù)、長度、質(zhì)量等)通常會發(fā)生變化，系統(tǒng)需正確地修正物料屬性，反映客觀變化。(2)有效分析返修數(shù)據(jù)。返修生產(chǎn)量會干擾原工序下的產(chǎn)量，績效統(tǒng)計時，返修量不能作為該工序的產(chǎn)量統(tǒng)計，而是作為加工量統(tǒng)計。系統(tǒng)除記錄返修量外，還通過返修類型、返修次數(shù)和返修時間等細化指標(biāo)，進一步滿足生產(chǎn)績效考核的需要。(3)返修信息作為生產(chǎn)資料的一部分上傳給ERP系統(tǒng)，成為工序成本考核的依據(jù)。
4 應(yīng)用效果及結(jié)論
寶鋼鋼管MES由寶信軟件公司開發(fā)，先后于2009年和2011年在寶山鋼鐵股份有限公司精密鋼管廠MES和煙臺寶鋼鋼管有限責(zé)任公司MES兩個項目中得到了實際應(yīng)用。其中返修功能實現(xiàn)了對返修流程的全程管理，對返修流程中的難點都給予了相應(yīng)的解決方案，取得了較好的效果。
寶鋼鋼管MES不僅能跟蹤正常物流，對返修逆向物流也能進行全程跟蹤。系統(tǒng)通過返修類型、返修去向工序等指示，對每個返修物料都清晰地控制了物流去向，使整個返修過程不再無章可循。針對不同的返修類型，系統(tǒng)的返修產(chǎn)出和修磨產(chǎn)出功能，完成了返修過程的跟蹤，功能劃分清晰，而且具有一定的靈活性。通過對返修信息的實時收集和有效處理，不僅滿足了生產(chǎn)績效考核的需求，同時也促進了企業(yè)更好地實現(xiàn)物流、信息流和資金流三流同步的管理目標(biāo)。
利用信息技術(shù)，加強對返修逆向物流的管理，是增強企業(yè)核心競爭力的重要途徑。寶鋼鋼管MES的返修流程管理，功能實用性強，特別適合鋼管靈活多變的生產(chǎn)特點，可以在鋼管MES中推廣.
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本文標(biāo)題：返修流程管理在寶鋼鋼管MES中的實現(xiàn)
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