0 引言
制造执行系统MES是面向现场制造的实时信息系统，通过先进的管理理念和信息化技术，将管理信息化和制造过程自动化融为一体，为企业实现优化生产组织、降低制造成本和提高产品质量提供信息化的管理平台。
近年来，越来越多的钢管企业逐步意识到单靠传统的手工管理很难满足高质量产品生产和精细化管理的要求，因此纷纷建设钢管MES。上海宝信软件股份有限公司开发了钢管MES并在一些钢管厂成功应用。
在钢管生产过程中，经常会出现返修。由于返修具有不确定性和逆向性的特点，这对钢管物流信息跟踪造成了一定干扰，因此宝信开发的钢管MES不仅实现了对正常物流的跟踪，而且加强了对返修这种异常物流的跟踪控制，真正满足了钢管精细化生产的需要。笔者分析了钢管生产过程中经常出现的几种典型的返修流程，介绍了其在钢管MES中的解决方案，采用这些方案很好地实现了对返修流程的管理。
1 工艺流程及生产特点
钢管可分为无缝钢管和焊接钢管。以无缝钢管生产为例，主要工艺是把实心的管坯经穿孔机穿制成毛管后，由各种轧管机轧制成钢管，再经定、减径加工，最后冷却和精整成最终成品。为了便于生产管理和组织，一般钢管厂会将生产流程按工序进行划分，例如，整个生产流程可划分为轧管(管坯准备一加热一穿孔一轧管一再加热一定减径一冷床冷却)一分段一矫直一热处理一探伤一成品包装(倒棱、涂油、喷印、测长、称重)等工序，其中每道工序由一个或多个加工机组完成。
在钢管MES中，将每个合同生产依次经过的工序组合称为工艺路径。不同的产品或不同的合同经过的工艺路径不同，有的不需要经过一 工序，有的则需要增加其他工序。
钢管正常生产的物流从管坯投料开始，管坯按照合同预先设计的工艺路径要求，依次经过各道工序，最终加工为成品。但是，在生产过程中往往会出现很多异常物流，主要有：(1)工艺路径变更。已经过若干工序，但由于某种原因需要调整后续的工艺路径。(2)返修。返修是为了使不合格产品符合预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进行特殊处理。在钢管生产过程中各种各样的返修异常情况普遍存在。
2 返修的特点及难点
返修不是预先设计好的流程，而是对不合格产品的一种临时处理方法，而 返修通常是逆向物流，冈此具有不确定性和逆向性这两个特点。利用MES对返修逆向物流进行及时有效的管理，可以帮助企业控制成本、提高产品质量，因此有着重大意义。
通常情况下，MES采用返修计划的方式来管理返修流程。通过制定返修计划，明确返修的类型、去向和返修量等信息。现场按照返修计划进行乍产，使返修与 常牛产一样严格受控，流程比较清晰，容易控制。
但是，钢管生产灵活多变，返修频率较高，如果每次返修都要编制返修计划，会导致流程变长，不利于问题的快速处理。而且钢管返修一一般批量较小，用返修计划来解决会相应增加管理成本。因此，钢管MES为了实现对现场的快速反应和柔性制造 ，要求不仅能实现对返修流程的全过程管理，而且要简化流程，使其符合钢管生产特点，特别要关注以下难点：
(1)返修物流和信息流的一致性。返修的逆向性使信息跟踪较为困难，尤其要避免将正常物料和返修物料混在一起生产而使生产组织陷于混乱。因此，在返修流程管理中，首先要解决的难点就是明确区分返修物料，在对返修流程进行跟踪时确保实物与信息的一致性，努力实现物流和信息流同步。
(2)返修方案要有一定的柔性。返修的不确定性造成无法事先预计返修方案，只有在返修发生时，才能根据实际情况制定出有针对性的返修方案。返修方案包括返修量、返修方法、返修开始时间和返修结束后去向等信息。另外，返修方案还要有足够的柔性来应对多样的钢管返修类型，并能够灵活调整。
(3)返修全过程跟踪。精益管理是现代生产的主流管理模式，钢管生产也逐步由粗放型向精细化转变，如何有效地管理返修逆向物流，越来越受管理者重视。在信息系统的支持下，对整个返修流程进行管理和全程跟踪，通过准确实时地收集、处理和分析返修信息，能为企业实现高效的生产绩效管理提供信息支撑。
(4)返修功能实现不能过于复杂。针对钢管频繁多变的返修特点，MES中的返修管理功能的实现不能过于复杂，要有可操作性。
3 返修流程管理
通过对钢管牛产过程中各类返修流程的分析，笔者归纳了3类典型的返修流程： 计划内工序返修、计划外工序返修和复合返修。充分考虑到返修流程管理巾的难点，针对这3类典型返修流程，宝钢钢管MES给予了相应的解决方案。
3.1 典型返修流程
3.1.1 计划内工序返修
包括本工序返修、前工序单道返修、前工序多道返修，是钢管生产过程中最为常见的3种返修类型。
本工序返修是指物料在某工序生产后，继续在这道工序加工的过程。例如材料在探伤工序(图1中X工序)，如果首探不合格后，需侄本工序进行复探。其流程如图1所示。
图1 本工序返修
前工序单道返修是指物料在某 序生产后，返回前某道工序重新加工的过程。例如在探伤工序(图2中X工序)，如果探伤不合格，经质量工程师判定后需返回前道热处理工序(图2中A厂序)重新进行调质。其流程如图2所示。
图2 前工序单道返修
前工序多道返修是指物料在某工序生产后，返回前面多道工序重新加工的过程。流程与前工序单道返修情况类似，只是返修流程更长。具体流程如图3所示。
图3 前工序多道返修
3.1.2 计划外工序返修
计划外工序返修包括修磨返修和其他工序返修。其中修磨返修在钢管生产中比较常见，其他工序返修发生的频率不高。
修磨是为了降低缺陷率，利用专门的修磨设备对钢管进行修复的一种特殊处理方式。在合同设计时，修磨工序不作为合同必要的工艺路径，而是发现有表面缺陷后才进行修磨。因此，从严格意义上说修磨并不是一道生产工序，但是为了管理方便，系统将其按工序进行管理。修磨返修流程如图4所示。
图4 修磨返修
其他工序返修是指物料在某工序生产后，需要去合同指定工艺路径外的其他工序进行临时处理。例如，合同中钢管本身无需热处理，但是在生产过程中，少量缺陷管可以通过调质(图5中C工序)改善性能。这种情况并不属于真正的返修流程，但是为了快速处理，系统将这类小批量缺陷处理归入返修流程，其流程如图5所示。
图5 其他工序返修
3.1.3 复合返修
在实际生产过程中，返修流程往往比我们预计的还复杂。可能存在计划内工序返修和计划外工序返修组合在一起的流程，例如先进行修磨返修，再返回某指定工序进行返修等等。
3.2 返修解决方案
3.2.1 标志返修物料并给出返修指示
当返修发生时，根据管理制度，实物上要有明确的标志，以有效防止异常物料流入正常的生产环节 。在系统中，在信息上对每个返修物料设置了返修料标志，确保了信息与实物的一致性。在标志返修料的同时，还要对每个返修料给出明确的返修指示，根据返修的复杂程度，系统提供了2种方式：
(1)产出时直接给出。当不合格品产出时，现场操作工人可直接根据经验判定返修类型及返修去向。系统在每个返修料产出时，提供操作者直接确定返修类型和返修去向工序的功能。这种在产出时直接给出返修指示的方法，加快了返修流程处理速度，特别适合处理一些常规的返修流程。
(2)产出后给出。当不合格品产出时，现场操作工人无法判断如何处置，需交由质量工程师处理。在产出时，先对物料进行封锁(封闭)，防止流入下道工序。系统提供材料处置功能，使质量工程师可以快速观察到需要处置的物料。当给出的处置意见是返修时，系统将物料属性由封闭料改为返修料，并由质量工程师确定返修类型和返修去向工序。这种在产出后才给出返修指示的情况，适用于比较复杂的返修流程。系统通过把返修指示落实到每个返修物料上，使操作者一目了然地知晓返修去向，加快了问题的处理速度，提高了管理效率，也为后续跟踪和控制返修物流打下了基础。
3.2.2 根据不同的返修类型跟踪返修过程
(1)计划内工序返修。计划内工序返修都是返回合同设计下的原工序进行返修。针对这类返修类型，宝钢钢管MES在工序产出功能中增加了返修产出功能，使之能同时满足正常生产和返修生产两种不同的生产类型。当某道工序生产开始时，如果是正常生产，系统会自动检索出该工序下需要投入生产的合格料信息，操作者确认后投入正常生产；如果是返修生产，系统会自动检索出返修去向工序下的返修料信息，操作者确认后，则表示返修生产开始。返修生产完毕后，同样利用返修产出功能收集返修结果。在多道工序返修时，系统判断如需继续返修，则提示操作者确定下一道返修指示。通过一步步返修类型和返修去向工序的确定，系统可以控制多道工序返修的物流去向，而且在返修过程中根据实际情况还可以进行灵活调整。当返修全部结束时，系统记录返修结束时间，同时清除物料上的返修指示，自动恢复到返修前合同指定的下道工序，以便对物料进行后续的正常生产。
(2)计划外工序返修。为了解决修磨返修这种不在合同设计路径下的返修流程，系统开发了专门的修磨产出功能，负责跟踪修磨返修的全过程。修磨一旦完成后，表示本次返修结束，合格的物料自动恢复去向，不合格的物料则由系统进行报废处理。其他工序返修情况比较特殊，在功能简化思想的指导下，宝钢钢管MES将此类型与修磨返修合并解决。使修磨产出功能同时满足两种计划外工序返修类型的跟踪。但是这种方式的缺点是仅能得到返修结果，而无法精细地给出该工序的工艺控制参数，因此若是大批量缺陷处理，则建议通过合同工艺变更流程来实现。
(3)复合返修。复合返修类型的情况虽然复杂，但出现的概率比较低。宝钢钢管MES采取的方案是将复杂的返修过程拆分开来。例如，第1次返修判定为修磨返修时，利用修磨产出功能解决。当修磨返修完毕后，对物料封闭后再次进行返修指示，确定第2次的返修类型及返修去向等等。另外，系统在返修指示中还增加了返修工艺路径描述，即在第1次返修指示时，由质量工程师录入完整的返修工艺路径，描述清楚整个返修过程所需经过的所有返修工序，使操作者能了解整个返修规划。
3.2.3 收集返修信息
快速高效地收集返修信息，真实准确地反映生产状况，可以帮助管理者更好地掌控现场生产。
上述方案中描述的功能是由MES完成跟踪返修过程及收集信息的。宝钢钢管MES还建立了与L2过程机的通信接口，在有J2过程机支撑的情况下，返修开始时，将带有返修指示的物料信息下发过程机进行生产，在返修结束后由L2返回返修结果。MES与下位机配合，通过返修信息的自动收集，减少了人工干预，提高了返修流程管理的自动化水平和效率。
3.2.4 处理返修信息
返修反映了产品质量是否稳定，也增加了制造成本，因此对返修信息进行分析和利用，是企业降本增效的有效手段。系统从以下方面体现：(1)正确处理返修结果。返修结束后，物料属性(根数、长度、质量等)通常会发生变化，系统需正确地修正物料属性，反映客观变化。(2)有效分析返修数据。返修生产量会干扰原工序下的产量，绩效统计时，返修量不能作为该工序的产量统计，而是作为加工量统计。系统除记录返修量外，还通过返修类型、返修次数和返修时间等细化指标，进一步满足生产绩效考核的需要。(3)返修信息作为生产资料的一部分上传给ERP系统，成为工序成本考核的依据。
4 应用效果及结论
宝钢钢管MES由宝信软件公司开发，先后于2009年和2011年在宝山钢铁股份有限公司精密钢管厂MES和烟台宝钢钢管有限责任公司MES两个项目中得到了实际应用。其中返修功能实现了对返修流程的全程管理，对返修流程中的难点都给予了相应的解决方案，取得了较好的效果。
宝钢钢管MES不仅能跟踪正常物流，对返修逆向物流也能进行全程跟踪。系统通过返修类型、返修去向工序等指示，对每个返修物料都清晰地控制了物流去向，使整个返修过程不再无章可循。针对不同的返修类型，系统的返修产出和修磨产出功能，完成了返修过程的跟踪，功能划分清晰，而且具有一定的灵活性。通过对返修信息的实时收集和有效处理，不仅满足了生产绩效考核的需求，同时也促进了企业更好地实现物流、信息流和资金流三流同步的管理目标。
利用信息技术，加强对返修逆向物流的管理，是增强企业核心竞争力的重要途径。宝钢钢管MES的返修流程管理，功能实用性强，特别适合钢管灵活多变的生产特点，可以在钢管MES中推广.
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本文标题：返修流程管理在宝钢钢管MES中的实现
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