鈑金加工，是機械加工領域中一種常見的加工工藝。雖然其工藝分類有多種，對應的加工流程上也有一定的區(qū)別，但大體概括來說，就是針對金屬薄板制品施加壓力，在壓力的作用下使其發(fā)生形變的加工過程，一般包括切割、沖壓、折彎、卷邊、復合加工、成型等方法。鈑金工藝在電子、電器、通信、汽車工業(yè)、科研等領域得到了廣泛應用，生活中常見的電腦機箱、電器外殼、汽車車身等，工業(yè)應用中的電氣柜、通信柜、儀器儀表外殼等，鈑金件都是其中的組成部分。

鈑金加工行業(yè)具有多品種、小批量的離散制造行業(yè)的典型特征。鈑金加工單元即是企業(yè)內(nèi)一個完整的零件鈑金加工流程的生產(chǎn)單元。制造業(yè)企業(yè)中常見的一些下料車間、備料車間、沖壓車間、沖剪產(chǎn)線等，一般核心業(yè)務就是一個鈑金加工的生產(chǎn)單元。

而對于鈑金加工行業(yè)的MES系統(tǒng)來說，其信息化需求大體上與其他機加工車間是雷同的，覆蓋計劃管理、生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理、設備管理等大多數(shù)機加工MES的常規(guī)功能，但鈑金工藝本身的一些特性，在信息化層面也體現(xiàn)出一些較為*的個性化需求。因此，在鈑金MES系統(tǒng)規(guī)劃時，除了常規(guī)標準功能外，還應該重點針對以下特點進行需求分析和功能設計。

特點1

鈑金產(chǎn)品種類多，形狀有大有小，每種成品的訂單數(shù)量也有多有少，因此就存在單件生產(chǎn)和合批生產(chǎn)的協(xié)調(diào)問題。對于板材或卷材的沖壓和切割，一般同一塊板材上需要進行套料（排料），而為了減少在制品的數(shù)量，減少換模的頻率，往往套料會考慮到經(jīng)濟性，可能工藝參數(shù)相同的不同訂單不同批次的零件在同一塊板材上進行套料。這種經(jīng)濟批量就會成為計劃排程中的一個約束性條件。

另一方面，不同工序組的鈑金設備生產(chǎn)負荷差距較大。以常見的切割、沖壓和折彎三個工序而言，切割和沖壓工序均可實現(xiàn)單臺設備的多訂單多工件同時加工，而折彎設備只能進行單訂單單工件加工，因此折彎工序的單次加工時間普遍比其他兩個工序長?？梢?，不同設備的生產(chǎn)效率也可能會影響整個鈑金加工的生產(chǎn)進度。

因此，合批生產(chǎn)的特性和設備產(chǎn)能的差異性，都是MES系統(tǒng)中鈑金生產(chǎn)排程的難點和關鍵點。在進行鈑金計劃的排程策略上，就需要重點考慮這兩點的排程規(guī)則。

在佰思杰公司實施過的鈑金加工MES項目中，提供了鈑金下料成組管理和下料計劃排程的解決方案：在系統(tǒng)中可以預定義下料的成組規(guī)則（即鈑金的經(jīng)濟批量規(guī)則），成組規(guī)則一般會根據(jù)項目、鈑金設備和板材規(guī)格進行分組，分組零件定義后，再通過套料軟件進行實際的排料，套料結(jié)果回傳MES系統(tǒng)，系統(tǒng)再進行鈑金設備的作業(yè)執(zhí)行計劃。

▲ 下料成組管理和計劃排程

特點2

鈑金加工中，沖壓和切割加工原材料通常是金屬板料或卷料，為了提高原材料的利用率、減少廢料和預料，很多鈑金加工中就用到了套料（排料）軟件，通過軟件系統(tǒng)自動將鈑金件在板材上進行模擬排布，并將套料結(jié)果生成NC程序，提供給鈑金設備執(zhí)行操作。

在這個過程中，MES系統(tǒng)要實現(xiàn)對鈑金作業(yè)的調(diào)度和監(jiān)控，就需要與套料軟件進行集成。通過集成，MES系統(tǒng)向套料軟件下達鈑金批次的成組規(guī)則，并獲取套料反饋的結(jié)果以及鈑金作業(yè)執(zhí)行過程的相關數(shù)據(jù)。

▲ 佰思杰MES系統(tǒng)與套料軟件集成方案

▲ 套料結(jié)果的下料圖

鈑金加工中所使用的設備種類非常多，一般來說基本的設備就包括剪板機、數(shù)控沖床、激光/等離子/水射流切割機、折彎機、鉆床，以及各種輔助設備如開卷機、校平機、去毛刺機、點焊機等。設備種類多，加工的零部件種類也多，使得整個生產(chǎn)資源的管控就非常復雜。

比如，以佰思杰的典型用戶中國西電集團下屬的電氣開關柜制造來說，一個開關柜的鈑金零件接近100種，其沖剪工序、折彎工序是集中在幾臺沖切柔性生產(chǎn)線、激光切割機、數(shù)控液壓折彎機上，這些設備作為關鍵的生產(chǎn)資源是影響車間生產(chǎn)最重要的因素，因此保障其設備完好、提高其利用率就顯得非常重要。因此，在鈑金MES實施時，就要強調(diào)對車間生產(chǎn)設備管控一體化支持。而這個特點的解決方案關鍵點在于以下幾個方面：

1) MES系統(tǒng)實現(xiàn)對鈑金關鍵設備的實時數(shù)據(jù)采集，對關鍵設備的運行狀況進行實時匯報和監(jiān)控，以便于對設備異常進行及時的響應和處理；

2) MES系統(tǒng)所獲取的套料結(jié)果和數(shù)控程序，將隨同鈑金計劃一起，對鈑金設備的作業(yè)執(zhí)行進行指令下達和過程監(jiān)控；

3) 對設備進行全面的維修維護管理，針對不同設備的檢修、保養(yǎng)和維護周期設置不同的維護計劃，對即將到期的計劃進行預警，做到預防性維護；

4) 各類設備所采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)是分析生產(chǎn)質(zhì)量的主要依據(jù)，通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析對設備的產(chǎn)能、利用率、質(zhì)量等進行及時的調(diào)整和改進；

5) 結(jié)合設備運行過程中的設備維修、設備保養(yǎng)、設備檢驗、設備開關機和設備故障等信息，形成完整的設備履歷。

▲ 鈑金設備的實時監(jiān)控

特點4

對于中小型零件的鈑金作業(yè)，一個原材料板材經(jīng)過加工后通常將產(chǎn)出多個零件，需要將零件進行分揀、歸類、匯總和標識。因此，在鈑金MES系統(tǒng)中，還需要對分揀作業(yè)和分揀零件的標識進行管理。

在佰思杰的典型項目案例中，鈑金零件的分揀，有人工分揀，也有分揀自動線：

1) 對于人工分揀，可以通過MES系統(tǒng)建立分揀任務單（分揀清單通過與套料軟件集成或者Excel文件導入獲?。?，分揀操作工根據(jù)分揀清單來清點和確認分揀的零件，并在系統(tǒng)反饋分揀后的結(jié)果；

2) 對于分揀自動線，可在MES中進行自動分揀線的建模，定義分揀的上線區(qū)、下線裝框區(qū)、分揀工位、容器緩沖區(qū)等分揀過程相關內(nèi)容，自動分揀設備將通過在MES系統(tǒng)中創(chuàng)建的分揀任務清單執(zhí)行分揀作業(yè)。

▲ 分揀任務單

▲ 自動分揀產(chǎn)線的監(jiān)控

另外，為了提高作業(yè)匯報效率，佰思杰MES系統(tǒng)還提供了“分揀成套”的功能。系統(tǒng)可以根據(jù)鈑金后續(xù)的裝配工序所需要的鈑金零件創(chuàng)建成套分揀任務列表，操作工根據(jù)成套列表進行鈑金件的配套清點和確認，這樣一方面既可以保證裝配工序自制件的齊套性，另一方面也提高了作業(yè)效率，系統(tǒng)可根據(jù)分揀任務完成情況匯報自動對這些鈑金零件進行批量完工匯報。

▲ 分揀成套功能

▲ 鈑金零件成套確認和報工

對于中小型的成型件分揀后的零件進行數(shù)字化標識，由于零件種類和數(shù)量較多，為了提高管理效率，可以通過容器或料框進行物料的標識和管理：根據(jù)分揀清單按零件種類分揀到不同料框中，對料框進行二維碼/條碼或者RFID標識，零件數(shù)量和規(guī)格信息與料框信息進行關聯(lián)，從而實現(xiàn)對鈑金件的物料管理。

▲ 鈑金件的零件標識（示例）

特點5

一般來說，一個鈑金加工單元往往鈑金零件種類多，而且加工工序也多，包括切割、沖（剪）、折彎、焊接、噴涂等，其中部分工序例如沖剪還是多個零件套料加工，加工時間短、工序節(jié)拍快?；谶@個特點，MES系統(tǒng)在進行鈑金作業(yè)過程的監(jiān)控時，可以考慮作業(yè)數(shù)據(jù)采集粒度定義為工單級，即對鈑金零件的工單進行匯報，而不對鈑金零件工序作業(yè)任務進行匯報。

總之，隨著鈑金加工技術的不斷發(fā)展，鈑金行業(yè)已逐漸由勞動密集型生產(chǎn)向自動化、專業(yè)化和高精度方向發(fā)展。鈑金作為制造業(yè)中的基礎工藝之一，鈑金管理的信息化發(fā)展也將是未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。而鈑金加工不同于以采用數(shù)控機床為生產(chǎn)單元的現(xiàn)代機械加工中心，具有設備多、零件種類多、加工周期短等一些業(yè)務特點，因此，鈑金生產(chǎn)單元在導入MES系統(tǒng)的過程中，應兼顧其個性化特色需求，針對行業(yè)的業(yè)務特點進行系統(tǒng)的設計和規(guī)劃。