革新增材制造：MES与工作流软件如何优化生产计划

这是MES软件系列第2部分。发现系列其余文章：

• 增材制造执行系统(MES)入门指南

• 数字化如何转型AM后处理与质量管理

• 连接性增强增材制造运营的3种方式

随着当今制造商寻求扩大增材制造运营，最具前瞻性者正积极优化一个关键领域：生产计划。

生产计划是任何优秀增材制造战略核心。有了正确生产管理和计划流程，制造商可成功将AM融入更广制造战略，获得运营完全可见性，显著提升效率。

本文探讨生产计划对增材制造重要性、制造商管理运营常面临挑战、如何用MES软件解决挑战——并最大化AM成功几率。

为何需考虑AM工厂生产计划？

"不计划即计划失败。"——本杰明·富兰克林

成功制造认证AM部件需审慎考量整个生产流程。它是高度集成步骤序列结果，必须遵循达成最终结果。

缺乏生产计划意味缺乏生产过程控制。这增加工作流各环节低效和遗漏关键瓶颈可能性。

AM生产计划是管理整个增材制造过程的策略。覆盖AM生产关键阶段：构建准备、生产调度、机器状态监控。

清晰生产计划流程带来对生产过程更大控制。

生产控制意味您拥有运营完整概览，能实时响应事件，无论设施位置。这些能力最终允许随时间扩展AM运营。

公司寻求融合AM进制造运营，现在是考虑如何优化生产管理流程以达最大效率和生产力时刻。

制造商面临AM生产计划8大常见挑战

EY报告40%制造商报告内部采用AM，此数字将增。从未像现在这样重要让OEM将生产计划作为内部AM战略核心。

但建立清晰计划策略时公司可能面临诸多陷阱。以下为AM生产管理面临八大挑战。

挑战#1：对产能无清晰认知

定义现有生产产能为高效生产计划关键。

现实产能评估含机器时间可用性、不同AM系统应对不同任务灵活性、设施内熟练劳动力可用性等因素。

然而许多AM制造商面临产能规划问题，不小因依赖孤岛数据。

使用分散、不连通系统意味数据常需手工同步后才能行动。不增时间，也使数据过时才用。

无实时产能可见性，AM制造商难充分理解当前产能，导致未来产能需求预测不准。

挑战#2：使用不合时宜过时技术调度生产

除产能规划，AM工厂生产活动规划也有挑战。AM制造商常难提升吞吐量、调度车间分钟级活动。

许多AM制造商尝试用遗留系统或不胜任数据工具做生产计划调度。

例：ERP系统含主生产调度和物料需求计划规划模块。但这些规划系统均未设计调度AM生产。

无正确工具，难创建准确调度，纳入可能出现的意外优先级和变更。

挑战#3：手工作业跟踪流程

过时手工工单远不及软件系统内自动工单高效。

打印工单技术员传递中易丢失致延误。此外此流程无现场物理存在下提供在制品可见性。

挑战#4：为生产准备3D打印构建

处理多客户多样订单给生产计划增复杂层。

订单典型需不同材料和3D打印技术生产，意味先需分组。

纸基或断联系统限制分组和高效调度能力。也无实时信息，结果无法充分利用时间和产能。

挑战#5：数据可见性缺失

数据是所有AM生产核心。

“鉴于不同材料和后处理选项，增材制造易变复杂，”Phanos GmbH高级顾问Timm Kragl解释。

“对企业，问题变为：如何跟踪这些复杂工作流和海量数据？”

此为关键问题，因任何AM设施每生产阶段持续生成数据。

含：

• 机器生成数据 (如技术、机器状态、活动、传感器数据)，
• 零件数据 (如零件朝向、位置、参数)
• 材料数据 (如材料类型、库存水平)
• 后处理与质量管理数据 (如后处理步骤、合规要求)
• 报告数据 (如打印成功率、吞吐量)

因生产过程产生数据量大，跟踪并利用数据做关键决策成关键挑战。

挑战#6：确保重复性

质量是AM关键优先级。

尤量产时，增材制造必须保持同传统制造工艺标准。

达此需可重复一致生产步骤确保每件满足相同要求。

结果，记录确切工艺步骤对每次生产同一高质量件至关重要。

无系统跟踪此，确保生产重复性近乎不可能。

挑战#7：运营追溯性

谁修改了CAD文件？此件已检验？用何材料批次生产此组件？

这些(及其他)问题仅当运营端到端追溯性存在时能答。

追溯性意味能追踪AM工作流每步、及任何阶段所需生产步骤。

此外追溯性意味知晓何时执行何动作，给予深度洞察运营潜在瓶颈。

此认知为理解优化运营性能关键。

追溯性极难达成，尤运营多生产基地时。

“企业须对订单内容、订购方、时间周期、生产所需不同步骤、如何调度等信息有可见性，”AM顾问Timm Kragl解释。

断联系统和手工流程为追溯性两大障碍，不允许实时数据访问。

关键点：缺乏追溯性将使有效扩展运营近乎不可能。

挑战#8：管理协调供应商

EY数据26% OEM外包至少部分3D打印生产给供应商。

外包让制造商完成内部无法完成AM工作。也使按需制造——在需求点或附近按需生产产品——成现实。额外益处：减少工厂停机、提升运营效率。

因此，多数制造商AM生产计划需含管理特定工作外包给第三方供应商。

意味OEM须能管理执行运营不仅内部也外部，跨供应链。

外包需高度协调整合确保产品按规格按时交付。

对OEM和供应商，此意味知晓外包什么给谁、确保关键利益相关者始终知情。

多数制造商无集中系统促进OEM供应商沟通，此协调具挑战。

如何用增材MES软件解决生产管理挑战

尽管AM生产计划涉及挑战，好消息是专为增材制造开发的MES软件提供必要工具解决这些挑战。

增材MES软件为工作流软件，助制造商管理AM运营，实现更大追溯性、更好数据洞察、跨全AM工作流建立最佳实践流程。

但如何用MES和工作流软件改进生产管理流程？

1. 精简生产调度

增材MES软件给制造商可靠工具调度优先AM生产作业。

订单到来时，增材生产经理可用工作流软件轻松按生产技术、材料需求、优先级分组订单。分组订单创建生产批次，常称构建。

高级工作流管理解决方案含功能：仅当订单满足构建要求时分配至构建作业。意味调度员不能如将PA 12生产件加入PA 11构建。此功能终极防止潜在昂贵错误返工，进一步精简调度。

要点： 用MES和工作流软件自动化构建准备、确保准确调度。

2. 提升生产计划可见性

零件分配至构建后，MES软件可在日历式工作流图表——甘特图——可视化所有调度作业。

甘特图一瞥提供生产调度相关信息。例AMFG甘特图可见：

• 构建开始结束日期
• 构建时间和状态
• 构建内零件数量
• 所用机器和材料信息

3. 用MES软件创建数据驱动数字主线

如见，数据对增材制造运营至关重要。

根本上，MES和工作流软件为OEM跨全AM生产过程跟踪分析数据提供基础，含后处理和质量管理。

此外历史数据可访问提供关键经验教训和优化流程。

KPI追踪、报告、分析是制造商利用MES软件深入驱动生产力关键因素另一途径。

数字平台管理这些流程提供无缝数字主线，创造更大运营效率和追溯性。

要点： 用MES软件提供数据洞察学习、扩展、构建可重复AM生产流程。

4. 为量产确保重复性

寻求利用AM生产终端部件制造商，重复性和可预测性为关键。

如见，确保每次生产同一件、质量标准持续达标，对量产至关重要。

此需可重复工作流管理流程确保可预测性。关键标准：

• 零件朝向
• 位置
• 材料
• 机器

工作流软件可追踪导致过往成功参数，给予高层级最优工艺步骤洞察。

例：特定零件所需参数可被系统追踪，同件再次生产时调用。这又可关联生产后即刻需采取的后处理管理步骤。

额外：更轻松管理原型生产

原型典型生产大量一次性件。

此挑战非重复性，而是管理产品开发和其他团队大量请求。

传统管理如邮件和电子表格典型破坏生产计划流程，因缺乏与更广AM工作流集成。MES软件可解决。

要点： 用MES和工作流软件建立清晰标准化流程步骤，确保生产重复性和可预测性。

5. 获得运营360度全景

MES软件助维护文件、零件、流程内部追溯性。每产品或批次获自有识别号，可贯穿制造过程分配额外信息如尺寸或QA结果。

AM工作流软件提供“单一事实版本”助企业满足质量标准、完成审计核查。

要点： 使用工作流软件获跨AM运营完全追溯性。

6. 更轻松协调管理供应商

稳健MES系统为允许单一标准化平台协调供应商管理外包。

益处：保持供应商和内部利益相关者对齐、实时知悉特定任务动作状态。

要点： 用MES软件管理内外部生产、精简供应链。

用增材MES软件重塑生产计划

增材制造给制造商战略机会发展竞争优势。

但正如AM要求不同设计思维，达成上述目标意味重塑传统AM生产管理方法。

现实中，此意味适配内部流程适应AM生产要求、确保工作流步骤集成达成效率、可见性、生产力。

使用相互断联或高度手工系统是生产效率和控制最大障碍之一。

终究，能协调流程步骤、提供追溯性和数据驱动洞察的MES软件是稳固生产管理策略关键——并使您为未来扩展AM运营。

深入了解增材制造生产管理

若想深入了解如何用软件扩展AM运营，推荐阅读新白皮书《增材制造MES软件：必备指南》。

除提供更多AM生产计划洞察，您将学习如何制定全面AM战略、如何用MES软件助力扩展AM运营。