摘要：在對制造執行系統重構" title="可重構" target="_blank">可重構理論分析的基礎上，結合船舶平面分段流水線特點，從組織結構，車間制造資源，生產流程三個方面，探討MES的可重構在平面分段流水線上的應用，發揮船舶分段制造分道作業的優勢。
關鍵詞：制造執行系統；可重構；平面分段；流水線船體分段
1 引言
　　制造執行系統（以下簡稱MES）是面向制造企業執行層的信息系統，對制造企業執行層進行全方位的管理。MES在企業集成信息管理系統中，起著承上啟下的橋梁作用，可以幫助制造企業解決ERP計劃與生產現場信息聯系不緊密的問題；當生產過程計劃的執行與生產現場的控制缺乏優化時，可起調度與協調的作用；以及解決企業生產能力難以得到評估、生產成本難以控制等問題。船舶制造業是一個制造過程復雜繁瑣的行業，在實現自動化和信息化過程中存在一定困難。為了加強船舶制造企業的管理信息化，必需適時引入一定信息系統，制造執行系統使企業管理信息系統能夠及時、快速、有效的集成運行，從而提高企業整體管理水平。開展基于MES的平面分段流水線重構研究，使船舶平面分段流水線更加適應信息系統的要求，可更好發揮MES在船舶制造中的作用[1] 。
2 MES重構要素分析
　　實現MES可重構的目的在于，以低成本為企業提供卓越的服務，不斷提高企業的制造敏捷性。一方面，開發者通過采用已有的開發成果，快速滿足客戶的應用需求；另一方面，企業不斷利用已有MES投資，優化和擴展現有系統，使MES系統持續、高效、優越地為企業服務。
　　企業業務流程、業務目標的變更和車間環境的變化始終是實施MES重構的原動力。在實施MES的重構過程中，都不同程度地涉及到組織結構、車間制造資源及車間生產流程三大要素[2-3]。
　　組織結構的重構主要指調整或精簡車間各生產職能部門，重構原有車間組織結構。車間制造資源的重構是車間資源發生動態變化，具體表現為，增加或減少設備、工具、人員，增強設備制造能力，增添質量跟蹤信息，添加或取消與外部系統的集成等。生產流程的重構是企業為了適應業務目標的變更和車間環境的變化，車間制造系統MES必須對其重構，同時在重構過程中，加入學習和知識管理功能，實現流程自身的優化，只有在必要時對流程進行重構，使流程適應環境的變化。
3 平面分段流水線概述
　　船體結構主要是由各種型材、鋼材組成的鋼結構。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。在現代造船模式中，一般把船舶的所有結構劃分成若干塊，稱為分段，將單個的分段組合成總段或環段，然后再將其組合，最終形成整個船體結構。船舶結構制造中最基本的中間產品單元就是分段[3]。
　　根據分段內部的結構特點，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，結構與結構之問也主要是互相垂直的關系，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該是平直或近似平直的平面。


　　平面分段流水線是現代化造船不可缺少的一種重要生產設施，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、機艙區域、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構問題時對整個生產節奏影響較大，這對信息化管理也是不利的。可以通過改變車問的組織結構，制造資源和流程，使得平面分段流水線更好地適應不同尺度的分段，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研究
　　根據平面分段流水線的工藝流程和特點，結合MES的重構技術，研究在船舶平面分段流水線上的應用。參照MES的可重構的三個方面，即組織結構的重構，車間制造資源的重構，生產流程的重構，分別分析平面分段流水線的重構。
4．1 平面分段流水線車間組織重構
　　MES應用到船舶制造車間就要求數據隨時采集。隨時錄入，才能方便使用者看到最新的生產信息 ：。而繁復的管理層次操作費時，不利于信息準確、瞬時地反應，要實現車間管理信息化、科學化，必須精簡管理層次。利用組織結構的重構來重構平面分段流水線車間的管理層次，最優方式是以工位為基本單位劃分，設立工位長，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信息，并使各個工位長及時了解其他工位的生產情況，以便掌握總體生產節拍，使整條流水線可以順暢地進行生產，避免出現工位之間生產不協調等問題，如等工現象。反映在管理系統上就是及時反映施工現場數據，通過計算機控制數據整合、發布，減少中間環節，簡化系統用戶，系統用戶和用戶權限的變更在MES系統里實現。
4．2 車間制造資源的重構
　　船舶平面分段流水線的車間資源包括人員、設備、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節拍影響最大的是人員，如同在焊接過程中準備時間大于焊接時間一樣，重構的重點在于人員重構。
　　在平面分段流水線的實際生產中，由于工人可以到上一工位提前開始或下一工位繼續完成作業，所以流水線的生產節拍實際上是有富余的節拍方式。在這個時候工人可以允許到工作站以外進行作業，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。正是由于平面流水線的這些生產特點，所以在車間內，通過MES系統，科學、合理、靈活地調動安排工位上的人員，根據即時反應的生產信息，重構車間人員，對于提高人員利用率和生產效率具有顯著效果。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域的工人實現柔性調動，即當我們遇到工作量比較大的立體片段施工時，為保證生產節拍，可以隨時地補充必要的工人。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節拍。
4．3 平面分段流水線生產流程重構
　　造船是一種典型的單件生產行業，它無法像汽車生產一樣按嚴格的標準進行完全的自動化流水線生產。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有流程：拼板工位—— 單面焊接工位—— 單面焊接修補檢查工位—— 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。生產流程重構就是將車間各種功能性生產活動有機組織起來，完成生產制造過程，各功能性生產活動涉及相應的車間制造資源。
　　為了充分利用平面分段流水線，根據制造分段產品不同，靈活地改變流程中的工位順序，控制各個工位所需工時，設備變更，人員增減等，以適應不同產品生產的需要，對于平面分段流水線來說是很大的進步。一個平面分段的結構是相對簡單的，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，可以根據平面片段在各個相關工位的作業時間和工時數據。針對不同產品改變流程，以適應不同分段對流水線的要求。
　　在實際生產過程中，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，雙層段都要經過所有的工位后從運出工位離開車間，這種產品我們稱為立體片段；單層分段達到橫移工位后離開車間，這種產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的等工現象。既達到節省時間提高效率的目的，又能根據不同的分段靈活掌握操作。
5 結論
　　MES系統的實施對造船企業產生的最直接的效益就是提高生產計劃下達和生產結果反饋的速度，增強企業計劃層對車間生產的控制能力，同時增加了車間實時現場調度的能力，減少生產調度過程中對個人經驗的依賴。MES系統在船舶制造企業的應用過程中，需要一定重構技術的支持。首先就是車間生產信息的重構，從而適應制造執行系統的需要，順利在船舶分段流水線車間應用，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在實際船舶生產車間發揮顯著作用。
6 主要參考文獻
1 喬建美，藺媛，王海珍．離散制造業從ERP向MES邁進．機械管理開發，2006，（2）：104
2 喻道遠，彭寧，黃剛．可重構MES體系結構研究．現代制造工程，2007，（4）：20
3 制造執行系統（MES）綜述．中國制造業信息化門戶．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．