鈑金加工，是機(jī)械加工領(lǐng)域中一種常見(jiàn)的加工工藝。雖然其工藝分類(lèi)有多種，對(duì)應(yīng)的加工流程上也有一定的區(qū)別，但大體概括來(lái)說(shuō)，就是針對(duì)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(guò)程，一般包括切割、沖壓、折彎、卷邊、復(fù)合加工、成型等方法。鈑金工藝在電子、電器、通信、汽車(chē)工業(yè)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，生活中常見(jiàn)的電腦機(jī)箱、電器外殼、汽車(chē)車(chē)身等，工業(yè)應(yīng)用中的電氣柜、通信柜、儀器儀表外殼等，鈑金件都是其中必不可少的組成部分。

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(gè)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(jiàn)的一些下料車(chē)間、備料車(chē)間、沖壓車(chē)間、沖剪產(chǎn)線等，一般核心業(yè)務(wù)就是一個(gè)鈑金加工的生產(chǎn)單元。

而對(duì)于鈑金加工行業(yè)的MES系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其信息化需求大體上與其他機(jī)加工車(chē)間是雷同的，覆蓋計(jì)劃管理、生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等大多數(shù)機(jī)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)出一些較為獨(dú)特的個(gè)性化需求。因此，在鈑金MES系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，除了常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)功能外，還應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)以下特點(diǎn)進(jìn)行需求分析和功能設(shè)計(jì)。

特點(diǎn)1

鈑金產(chǎn)品種類(lèi)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(wèn)題。對(duì)于板材或卷材的沖壓和切割，一般同一塊板材上需要進(jìn)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(huì)考慮到經(jīng)濟(jì)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(jìn)行套料。這種經(jīng)濟(jì)批量就會(huì)成為計(jì)劃排程中的一個(gè)約束性條件。

另一方面，不同工序組的鈑金設(shè)備生產(chǎn)負(fù)荷差距較大。以常見(jiàn)的切割、沖壓和折彎三個(gè)工序而言，切割和沖壓工序均可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的多訂單多工件同時(shí)加工，而折彎設(shè)備只能進(jìn)行單訂單單工件加工，因此折彎工序的單次加工時(shí)間普遍比其他兩個(gè)工序長(zhǎng)?？梢?jiàn)，不同設(shè)備的生產(chǎn)效率也可能會(huì)影響整個(gè)鈑金加工的生產(chǎn)進(jìn)度。

因此，合批生產(chǎn)的特性和設(shè)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(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。在進(jìn)行鈑金計(jì)劃的排程策略上，就需要重點(diǎn)考慮這兩點(diǎn)的排程規(guī)則。

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

▲ 下料成組管理和計(jì)劃排程

特點(diǎn)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?gòu)U料和預(yù)料，很多鈑金加工中就用到了套料（排料）軟件，通過(guò)軟件系統(tǒng)自動(dòng)將鈑金件在板材上進(jìn)行模擬排布，并將套料結(jié)果生成NC程序，提供給鈑金設(shè)備執(zhí)行操作。

在這個(gè)過(guò)程中，MES系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)鈑金作業(yè)的調(diào)度和監(jiān)控，就需要與套料軟件進(jìn)行集成。通過(guò)集成，MES系統(tǒng)向套料軟件下達(dá)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(guò)程的相關(guān)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(shè)備種類(lèi)非常多，一般來(lái)說(shuō)基本的設(shè)備就包括剪板機(jī)、數(shù)控沖床、激光/等離子/水射流切割機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、鉆床，以及各種輔助設(shè)備如開(kāi)卷機(jī)、校平機(jī)、去毛刺機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)等。設(shè)備種類(lèi)多，加工的零部件種類(lèi)也多，使得整個(gè)生產(chǎn)資源的管控就非常復(fù)雜。

比如，以佰思杰的典型用戶(hù)中國(guó)西電集團(tuán)下屬的電氣開(kāi)關(guān)柜制造來(lái)說(shuō)，一個(gè)開(kāi)關(guān)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(tái)沖切柔性生產(chǎn)線、激光切割機(jī)、數(shù)控液壓折彎?rùn)C(jī)上，這些設(shè)備作為關(guān)鍵的生產(chǎn)資源是影響車(chē)間生產(chǎn)最重要的因素，因此保障其設(shè)備完好、提高其利用率就顯得非常重要。因此，在鈑金MES實(shí)施時(shí)，就要強(qiáng)調(diào)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備管控一體化支持。而這個(gè)特點(diǎn)的解決方案關(guān)鍵點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面：

1) MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鈑金關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)匯報(bào)和監(jiān)控，以便于對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行及時(shí)的響應(yīng)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(jì)劃一起，對(duì)鈑金設(shè)備的作業(yè)執(zhí)行進(jìn)行指令下達(dá)和過(guò)程監(jiān)控；

3) 對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的維修維護(hù)管理，針對(duì)不同設(shè)備的檢修、保養(yǎng)和維護(hù)周期設(shè)置不同的維護(hù)計(jì)劃，對(duì)即將到期的計(jì)劃進(jìn)行預(yù)警，做到預(yù)防性維護(hù)；

4) 各類(lèi)設(shè)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(guò)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析對(duì)設(shè)備的產(chǎn)能、利用率、質(zhì)量等進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和改進(jìn)；

5) 結(jié)合設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備維修、設(shè)備保養(yǎng)、設(shè)備檢驗(yàn)、設(shè)備開(kāi)關(guān)機(jī)和設(shè)備故障等信息，形成完整的設(shè)備履歷。

▲ 鈑金設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控

特點(diǎn)4

對(duì)于中小型零件的鈑金作業(yè)，一個(gè)原材料板材經(jīng)過(guò)加工后通常將產(chǎn)出多個(gè)零件，需要將零件進(jìn)行分揀、歸類(lèi)、匯總和標(biāo)識(shí)。因此，在鈑金MES系統(tǒng)中，還需要對(duì)分揀作業(yè)和分揀零件的標(biāo)識(shí)進(jìn)行管理。

在佰思杰的典型項(xiàng)目案例中，鈑金零件的分揀，有人工分揀，也有分揀自動(dòng)線：

1) 對(duì)于人工分揀，可以通過(guò)MES系統(tǒng)建立分揀任務(wù)單（分揀清單通過(guò)與套料軟件集成或者Excel文件導(dǎo)入獲?。?，分揀操作工根據(jù)分揀清單來(lái)清點(diǎn)和確認(rèn)分揀的零件，并在系統(tǒng)反饋分揀后的結(jié)果；

2) 對(duì)于分揀自動(dòng)線，可在MES中進(jìn)行自動(dòng)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(guò)程相關(guān)內(nèi)容，自動(dòng)分揀設(shè)備將通過(guò)在MES系統(tǒng)中創(chuàng)建的分揀任務(wù)清單執(zhí)行分揀作業(yè)。

▲ 分揀任務(wù)單

▲ 自動(dòng)分揀產(chǎn)線的監(jiān)控

另外，為了提高作業(yè)匯報(bào)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(wù)列表，操作工根據(jù)成套列表進(jìn)行鈑金件的配套清點(diǎn)和確認(rèn)，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(wù)完成情況匯報(bào)自動(dòng)對(duì)這些鈑金零件進(jìn)行批量完工匯報(bào)。

▲ 分揀成套功能

▲ 鈑金零件成套確認(rèn)和報(bào)工

對(duì)于中小型的成型件分揀后的零件進(jìn)行數(shù)字化標(biāo)識(shí)，由于零件種類(lèi)和數(shù)量較多，為了提高管理效率，可以通過(guò)容器或料框進(jìn)行物料的標(biāo)識(shí)和管理：根據(jù)分揀清單按零件種類(lèi)分揀到不同料框中，對(duì)料框進(jìn)行二維碼/條碼或者RFID標(biāo)識(shí)，零件數(shù)量和規(guī)格信息與料框信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鈑金件的物料管理。

▲ 鈑金件的零件標(biāo)識(shí)（示例）

特點(diǎn)5

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)鈑金加工單元往往鈑金零件種類(lèi)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(gè)零件套料加工，加工時(shí)間短、工序節(jié)拍快?；谶@個(gè)特點(diǎn)，MES系統(tǒng)在進(jìn)行鈑金作業(yè)過(guò)程的監(jiān)控時(shí)，可以考慮作業(yè)數(shù)據(jù)采集粒度定義為工單級(jí)，即對(duì)鈑金零件的工單進(jìn)行匯報(bào)，而不對(duì)鈑金零件工序作業(yè)任務(wù)進(jìn)行匯報(bào)。

總之，隨著鈑金加工技術(shù)的不斷發(fā)展，鈑金行業(yè)已逐漸由勞動(dòng)密集型生產(chǎn)向自動(dòng)化、專(zhuān)業(yè)化和高精度方向發(fā)展。鈑金作為制造業(yè)中的基礎(chǔ)工藝之一，鈑金管理的信息化發(fā)展也將是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而鈑金加工不同于以采用數(shù)控機(jī)床為生產(chǎn)單元的現(xiàn)代機(jī)械加工中心，具有設(shè)備多、零件種類(lèi)多、加工周期短等一些業(yè)務(wù)特點(diǎn)，因此，鈑金生產(chǎn)單元在導(dǎo)入MES系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)兼顧其個(gè)性化特色需求，針對(duì)行業(yè)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。