作者：佰思傑 李佑莉

钣金加工，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别，但大體概括來說，就是針對金屬薄闆制品施加壓力，在壓力的作用下使其發生形變的加工過程，一般包括切割、沖壓、折彎、卷邊、複合加工、成型等方法。钣金工藝在電子、電器、通信、汽車工業、醫療器械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，工業應用中的電氣櫃、通信櫃、儀器儀表外殼等，钣金件都是其中必不可少的組成部分。

钣金加工行業具有多品種、小批量的離散制造行業的典型特征。钣金加工單元即是企業内一個完整的零件钣金加工流程的生産單元。制造業企業中常見的一些下料車間、備料車間、沖壓車間、沖剪産線等，一般核心業務就是一個钣金加工的生産單元。

而對于钣金加工行業的MES系統來說，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、生産管理、物料管理、質量管理、設備管理等大多數機加工MES的常規功能，但钣金工藝本身的一些特性，在信息化層面也體現出一些較為獨特的個性化需求。因此，在钣金MES系統規劃時，除了常規标準功能外，還應該重點針對以下特點進行需求分析和功能設計。

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

另一方面，不同工序組的钣金設備生産負荷差距較大。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單台設備的多訂單多工件同時加工，而折彎設備隻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。可見，不同設備的生産效率也可能會影響整個钣金加工的生産進度。

因此，合批生産的特性和設備産能的差異性，都是MES系統中钣金生産排程的難點和關鍵點。在進行钣金計劃的排程策略上，就需要重點考慮這兩點的排程規則。

钣金加工中，沖壓和切割加工原材料通常是金屬闆料或卷料，為了提高原材料的利用率、減少廢料和預料，很多钣金加工中就用到了套料（排料）軟件，通過軟件系統自動将钣金件在闆材上進行模拟排布，并将套料結果生成NC程序，提供給钣金設備執行操作。

在這個過程中，MES系統要實現對钣金作業的調度和監控，就需要與套料軟件進行集成。通過集成，MES系統向套料軟件下達钣金批次的成組規則，并獲取套料反饋的結果以及钣金作業執行過程的相關數據。

钣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闆機、數控沖床、激光/等離子/水射流切割機、折彎機、鑽床，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，使得整個生産資源的管控就非常複雜。

比如在某電氣開關櫃制造企業中，一個開關櫃的钣金零件接近100種，其沖剪工序、折彎工序是集中在幾台沖切柔性生産線、激光切割機、數控液壓折彎機上，這些設備作為關鍵的生産資源是影響車間生産最重要的因素，因此保障其設備完好、提高其利用率就顯得非常重要。因此，在钣金MES實施時，就要強調對車間生産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系統實現對钣金關鍵設備的實時數據采集，對關鍵設備的運行狀況進行實時彙報和監控，以便于對設備異常進行及時的響應和處理；

2) MES系統所獲取的套料結果和數控程序，将随同钣金計劃一起，對钣金設備的作業執行進行指令下達和過程監控；

3) 對設備進行全面的維修維護管理，針對不同設備的檢修、保養和維護周期設置不同的維護計劃，對即将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産數據是分析生産質量的主要依據，通過數據的統計分析對設備的産能、利用率、質量等進行及時的調整和改進；

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

對于中小型零件的钣金作業，一個原材料闆材經過加工後通常将産出多個零件，需要将零件進行分揀、歸類、彙總和标識。因此，在钣金MES系統中，還需要對分揀作業和分揀零件的标識進行管理。

1) 對于人工分揀，可以通過MES系統建立分揀任務單（分揀清單通過與套料軟件集成或者Excel文件導入獲取），分揀操作工根據分揀清單來清點和确認分揀的零件，并在系統反饋分揀後的結果；

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、下線裝框區、分揀工位、容器緩沖區等分揀過程相關内容，自動分揀設備将通過在MES系統中創建的分揀任務清單執行分揀作業。

對于中小型的成型件分揀後的零件進行數字化标識，由于零件種類和數量較多，為了提高管理效率，可以通過容器或料框進行物料的标識和管理：根據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标識，零件數量和規格信息與料框信息進行關聯，從而實現對钣金件的物料管理。

一般來說，一個钣金加工單元往往钣金零件種類多，而且加工工序也多，包括切割、沖（剪）、折彎、焊接、噴塗等，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、工序節拍快。基于這個特點，MES系統在進行钣金作業過程的監控時，可以考慮作業數據采集粒度定義為工單級，即對钣金零件的工單進行彙報，而不對钣金零件工序作業任務進行彙報。

總之，随着钣金加工技術的不斷發展，钣金行業已逐漸由勞動密集型生産向自動化、專業化和高精度方向發展。钣金作為制造業中的基礎工藝之一，钣金管理的信息化發展也将是未來行業發展的必然趨勢。而钣金加工不同于以采用數控機床為生産單元的現代機械加工中心，具有設備多、零件種類多、加工周期短等一些業務特點，因此，钣金生産單元在導入MES系統的過程中，應兼顧其個性化特色需求，針對行業的業務特點進行系統的設計和規劃。