面向航空發動機修理MES的設計與實施

王琪

摘 要：文章以某企業航空發動機修理業務為研究對象，針對企業發動機修理過程中工作流、信息流、物流不統一的問題，在簡要分析MES相關理論的基礎上，針對航空發動修理工藝不固定、故障難確定、進度難控制、質量要求高的特點，在企業信息化總體框架下，結合航空發動機修理業務流程，提出了航空發動機修理MES解決方案。在航空發動機修理業務模型的基礎上，建立了MES的功能模型。通過系統的實施，提高了航空發動機的修理效率、降低了修理成本，對于航空制造企業的信息化建設具有重要的指導和借鑒意義。

關鍵詞：航空發動機；修理；MES

中圖分類號：V263.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）01-0081-02

Abstract： This paper takes the aero-engine repair business of a certain enterprise as the research object， aiming at the problem of the disunity of workflow， information flow and logistics in the engine repair process of an enterprise， and on the basis of brief analysis of the relevant theories of MES as well as the characteristics of the aeronautical engine repair， such as uncertainty of processes， difficulty in determining the fault， difficulty in controlling the progress， and high quality requirements. Thus， under the overall framework of enterprise information， the paper， based on the aero-engine repair business process， proposes the aero-engine repair MES solution. Based on the aero-engine repair business model， the functional model of MES is established. Through the implementation of the system， the repair efficiency of the aero-engine is improved and the repair cost is reduced， which has an important guiding and referential significance for the information construction of the aviation manufacturing enterprises.

Keywords： aeroengine； repair； MES

引言

航空發動機是高度復雜的精密動力機械裝置，有數以萬計的零部件組合在一個尺寸和重量都受到嚴格限制的機體內，在高溫、高壓、高轉速、高載荷下、高可靠性地長期工作。航空發動機還需要滿足性能、適用性和環境等多方面的特殊要求。研制航空發動機難，還難在科學試驗與經驗積累上。與其說發動機是設計出來的，還不如說是試驗、試飛出來的。所以我們從各種實驗、試車中總結經驗，從各種質量問題中總結教訓，從每次的質量修理中積累經驗。并將這些經驗和教訓完善的保存下來，因為這些是用時間、金錢、甚至是生命換回的。

隨著制造業企業信息化工作的不斷推進，ERP（Enterprise Resources Planning，企業資源計劃）、制造MES（Manufacturing Executive System，制造執行系統）、辦公自動化等信息系統在企業的應用不斷成熟，傳統的管理方式正逐漸被以信息化為主要手段的現代管理方式所取代，航空發動機修理業務也必須適應企業管理的要求，建立信息化管理系統。

本企業通過MES系統對于航空發動機修理過程進行全程追蹤和監控，這樣提高了企業執行效率、降低了生產和管理成本。主要實現對于發動機技術、生產、修理、監督等階段的信息化管理，提高了企業管理的信息化、自動化程度。

1 MES的定義

MESA（Manufacturing Execution System Association國際制造執行系統協會）的白皮書對制造執行系統MES所下的定義：“制造執行系統傳遞信息使得從下單到完成品間的生產過程能夠最佳化”。生產活動在進行時，MES使用及時、正確的數據，提供適當的引導、響應及報告。針對條件的改變立即快速反應為目的，在于減少無附加價值的活動，達到更有效的生產作業及流程。MES改善了設備的回收率，按時交貨率、庫存周轉率、邊際的貢獻、現金流量的績效。MES提供企業與供貨商之間雙向溝通所需的生產信息[1]平臺。

制造執行系統是位于上層的計劃管理系統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理信息系統，它是為了解決上層計劃系統與下層控制系統之間的信息通信而出現的。制造執行系統在計劃管理層與底層控制之間架起了一條紐帶，填補了兩者之間的間隙，可以為企業及時地提供生產中需要的實時信息、優化生產、提高生產效率、優化資源配置的作用[2]。

2 航空發動機修理MES的總體設計

2.1 業務流程分析

航空發動機，尤其軍用發動機一般工作在大推力的極限狀態，也經常在惡劣天氣環境下工作、高負荷環境下工作對發動機的損耗特別大。飛機飛行幾百個小時以后發動機性能會迅速下降，必須返廠大修，一般三次大修以后發動機就達到報廢級別。發動機大修流程分為：分解、故檢、修理、裝配、試車和排故等。

2.2 業務現狀分析

（1）修理工藝技術千變萬化。軍用航空發動機運行的操作和環境都是極為特殊的，這就造成故障具有隨機性、偶然性的特點。那么修理工藝也就隨之靈活多變。還有現今軍事發展迅速，發動機更新換代速度加快，發動機的內部結構隨之更加復雜，新材料有不斷投入使用，種種原因造成修理過程中不斷面臨新的技術難題。（2）修理工時過長。航空發動機修理主要修理業務在修理車間進行，但一些專業零件還要到專業車間或廠家修理，一些特殊原料還要依賴國外采購，種種因素都影響了發動機修理流程。所以可以通過MES系統統計分析哪些零件屬于易損零件，是否可以考慮提前生產。（3）信息化應用滯后。MES相關技術在國內的相關行業已經快速發展，并得到普遍的應用。但是由于發動機的技術含量及內容零件的復雜程度太高，所以信息化的開展的程度在實踐工作中一直不高，在實踐中信息傳遞基本靠各類表格傳輸，修理現場還存在大量字紙表格。（4）技術指導單一。在先進企業中，工藝指導方式多種多樣，其中包括圖片、音頻材料、三維模型、視頻培訓。而現在企業的工藝還是傳統的圖紙。

2.3 存在的問題

（1）工藝管理困難。實際修理現場中存在工藝文件版本眾多，依據不明確。而且又存在著大量的臨時技術處理單，工藝處理單的存放、使用、管理都是比較繁瑣和困難，容易產生錯誤和丟失。由于零件型號眾多、運行環境要求不同、修理階段不同以及用戶的特殊要求，這就造成同一型號發動機存在多個修理工藝文件、這些紙質文件管理困難、保存復雜、查閱繁瑣、傳遞不及時。（2）生產進度緩慢。受廠內零件加工能力、特殊零件國外采購時間較長、需要外廠協調加工等等諸多因素的影響，造成了修理產品滯留現場、修理工作暫停、各種信息及各種節點跟蹤困難，這些因素都影響了修理進度。（3）質量管理效率難以提高。發動機是飛機的心臟，對于質量一定要嚴格要求和把關。有相應的質量管理標準和體系，實際對零件進行全程質量跟蹤和質量責任的追溯，并且所有零件的每道工序的數據都要求錄入系統。但是現在實際工作中還保留紙質管理方式，一旦發生質量問題這就需要花費大量的人力管理。

2.4 業務模型的分析與建立

通過對航空發動機修理線業務的深入分析，調研航空發動機修理各業務模塊之間的業務流程，對計劃、調度、技術、質量、庫存、工裝、設備等各項業務進行梳理、分類、優化，結合通用MES的基本功能建立航空發動機修理業務模型。

技術管理、質量管理、生產管理、計劃調度管理是發動機修理業務的核心內容，這幾個模塊共同管理發動機修理的工作流程、物流和信息流程。庫存管理、設備管理、工具管理屬于保障發動機正常修理的保障模塊，為核心模塊提供資源保障、設備保障、工具保障。外協采購主要是對出廠修理的零件進行管理，本企業內其他車間或外單位零件的修理管理。成本管理主要是匯總各類零件成本數據，控制各類零件成本在安全范圍內。

航空發動機修理MES系統，依據通用MES的標準模塊的基礎上，并與發動機修理業務的特點及業務模型，劃分不同管理模塊。模塊的劃分是根據車間層面編制計劃、下達指令、設備、人員等統一管理，達到生產作業合理調度和生產資源合理分配，最終目的是實現縮短修理周期、降低修理成本。

航空發動機修理業務模塊劃分為10個子系統：任務管理子系統、技術管理子系統、質量管理子系統、計劃管理子系統、生產管理子系統、外協采購子系統、工裝管理子系統、設備管理子系統、庫存管理子系統、成本管理子系統。生產管理子系統是整個MES的核心，與其他子系統聯系密切。工具管理子系統、設備管理子系統、庫存管理子系統屬于生產保障系統，它們為生產子系統提供支持。

計劃管理子系統是生產管理子系統的入口數據，生產管理子系統的節拍是按計劃的節點逐層展開的。技術管理子系統是生產管理子系統的基礎，生產管理子系統的生產任務是按技術的要求展開的。質量管理子系統和成本管理子系統屬于目標控制系統，一個是對修理質量的控制和管理，一個是對修理成本的控制和管理。

2.5 設計原則

（1）實用性：從用戶角度出發，根據用戶工作中涉及的數據進行設計，這樣避免設計的盲目性，又可滿足實際需要。（2）合理性：考慮數據庫中各表使用效率及相互之間的調用關系。（3）以生產行為信息為核心，為企業決策系統提供直接的支持。（4）具有良好的人機界面，生產計劃管理模塊應以中文界面為主，提供簡明易用的界面，供生產現場工作人員進行數據采集，同時提供給管理人員使用的報表界面必須能提供各種圖表和報表，用來做數據匯總和分析。

3 實施的效果

大修MES實現了對于復雜維修流程進行定義，實現了發動機從入廠到交付用戶使用全過程管理和監控。實施MES系統前單臺發動機修理周期在30個工作日以上，而現在結合MES改進了管理流程、質量流程、檢驗流程，目前單臺發動機維修周期下降到20個工作日。傳統管理方式，信息反饋不及時，對于維修過程監控不夠，如工具、備品的庫存量等。通過實施MES一些信息及時反饋，并形成一些經驗的信息，供管理人員參考。MES系統應用之前人工統計各類質量數據，信息反饋不及時，可分析性差，所以造成在質量上決策和改進都比較滯后，直接影響就是試車合格率較低，現在發動機修理一次試車合格率達到了95%以上。

4 結束語

MES系統在企業的成功實施，對于航空制造企業的信息化建設具有重大的指導和借鑒意義，如何使MES系統更好地在公司內應用，如何將操作人員和管理人員的經驗和知識固化在MES系統中，實現更高層次的人機協同操作，是接下來公司MES系統應用需要努力的方向。

參考文獻：

[1]張學彥，曾黃麟.MES的研究現狀及分析[J].數字技術應用，2009（11）：85-86.

[2]崔江波，張吉明.MES技術發展及其應用研究[J].科技廣場，2009（3）：210-213.