MES在離散行業(yè)生產(chǎn)制造中的應(yīng)用.doc

MES在離散行業(yè)生產(chǎn)制造中的應(yīng)用近來企業(yè)信息化的發(fā)展越來越多的提到了MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）。很多離散行業(yè)的企業(yè)，比如機(jī)械制造，電子行業(yè)，汽車行業(yè)等通過實(shí)施MES，提高了生產(chǎn)效率和管理水平。產(chǎn)品制造的精益化管理也成為了可能。以下我們根據(jù)具體項(xiàng)目的實(shí)踐，針對離散行業(yè)MES的實(shí)施進(jìn)行一些討論。企業(yè)有了ERP還需要MES做什么？什么樣的系統(tǒng)才能稱之為MES？這也許是初次接觸MES的企業(yè)信息主管們最多提出的問題。實(shí)施過ERP的企業(yè)不難發(fā)現(xiàn)：ERP不是萬能的，對于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)有很多ERP無法解決的難點(diǎn)。怎樣實(shí)時了解生產(chǎn)線的狀態(tài)；怎樣做到工序級的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度；怎樣對生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問題、設(shè)備問題及時、準(zhǔn)確地做出反映；怎樣了解車間工位的實(shí)時物料狀態(tài)等等。像這些具體生產(chǎn)過程中需要解決的問題都是讓ERP實(shí)施顧問們頭痛的難點(diǎn)。MES也就是在這種背景下誕生的。MES主要用來解決整體優(yōu)化中生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)過程的脫節(jié)問題這一問題長期以來不僅直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且成為制約現(xiàn)代企業(yè)內(nèi)部信息集成和企業(yè)之間供應(yīng)鏈優(yōu)化的瓶頸。隨著MES概念的提出，軟件開發(fā)商（包括有軟件開發(fā)能力的設(shè)備供應(yīng)商）和有開發(fā)能力的企業(yè)紛紛推出了自己的MES系統(tǒng)。功能上各有千秋。是不是這些系統(tǒng)都能適合不同企業(yè)的應(yīng)用，這還需要具體的實(shí)施效果來驗(yàn)證。我們認(rèn)為判斷一個成熟的制造執(zhí)行系統(tǒng)（即MES）主要從這幾個方面。1. MES是承上啟下的。承上指的是和ERP系統(tǒng)或者其他軟件系統(tǒng)是否有銜接，啟下指的是和設(shè)備控制層是否緊密結(jié)合。一方面，MES可以對來自上層管理軟件系統(tǒng)，比如ERP，MRPII的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、整理。把生產(chǎn)計(jì)劃指令傳遞給車間生產(chǎn)管理人員和底層控制層；另一方面，MES可以采集智能設(shè)備、生產(chǎn)線的狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，并將生產(chǎn)狀況及時反饋給計(jì)劃層。2. MES是有工序級的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度的。這是MES的難點(diǎn)所在。工序級調(diào)度關(guān)系到設(shè)備、物料、質(zhì)量、人員、工藝等很多方面。ERP（企業(yè)資源策劃）系統(tǒng)局限于總體生產(chǎn)計(jì)劃的編排，而沒有考慮設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)線的工藝約束，某些ERP或MRPII提供的車間級的生產(chǎn)計(jì)劃無法細(xì)化到每一個加工中心，每一條預(yù)裝線。如何合理的安排生產(chǎn)使得生產(chǎn)效率最高，如何對生產(chǎn)過程中的情況進(jìn)行干預(yù)、處理，這就要求軟件系統(tǒng)必須能夠靈活的設(shè)置，提供車間作業(yè)計(jì)劃重排功能和一套行之有效的算法。3. MES是擁有一個可靠的數(shù)據(jù)采集手段的。數(shù)據(jù)采集是制造執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)采集可以收集產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、了解在制品的狀態(tài)。通過這些信息的分析和處理對現(xiàn)場的事件及時做出反應(yīng)。數(shù)據(jù)采集的手段有條碼掃描、RFID跟蹤等。對于底層智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制可以通過設(shè)備提供的接口訪問。232接口、485接口、以太網(wǎng)接口都是常見的接口方式。越來越多的智能設(shè)備自帶的軟件接口也為數(shù)據(jù)的采集和管理提供了方便。數(shù)據(jù)采集的方式是多樣的，如何整合進(jìn)MES是值得探討的問題之一。MES的概念大家也許都已經(jīng)不再陌生，了解原理固然重要，更重要的是如何讓這些理論應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目中去。下面我們以一個實(shí)際案例作為MES應(yīng)用的介紹。（一）、實(shí)施的企業(yè)背景：汽車行業(yè)某發(fā)動機(jī)制造工廠。擁有多條生產(chǎn)線，多系列的發(fā)動機(jī)，上百種機(jī)型。生產(chǎn)能力達(dá)到20萬臺每年，采用訂單式混流生產(chǎn)。隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，對市場反應(yīng)能力的要求不斷提高，生產(chǎn)制造部門作為企業(yè)的利潤中心，其作用也越來越明顯。不僅要保證大批量客戶的要求，也要保證小批量定制客戶的要求。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，及時的把產(chǎn)品交到用戶手中，都需要一套完整的管理系統(tǒng)的支持。（二）、實(shí)施前的生產(chǎn)狀況： 已經(jīng)有一套ERP系統(tǒng)，計(jì)劃通過文檔的方式傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場。 現(xiàn)場擁有一些智能設(shè)備，工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)裝配，采用跟單的方式記錄裝配數(shù)據(jù)。 由于機(jī)型種類繁多，客戶定制要求復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生錯裝漏裝的問題，對工人的要求非常高。 發(fā)動機(jī)從上線到下線一般需要2-4天時間，物料部門無法及時了解現(xiàn)場的物料狀態(tài)，發(fā)料憑經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常發(fā)生現(xiàn)場物料堆積或者缺料的情況。 物料倒沖不及時，導(dǎo)致成本核算困難。 管理部門對現(xiàn)場的控制能力相對薄弱，無法及時了解各個生產(chǎn)區(qū)域的狀態(tài)。 由于各個智能設(shè)備廠家不一，自成體系，生產(chǎn)數(shù)據(jù)分散，基本上無法利用。（三）、實(shí)施后的生產(chǎn)情況： 充分利用了ERP系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括計(jì)劃、工藝、BOM、物料等。 生產(chǎn)計(jì)劃通過MES生產(chǎn)計(jì)劃模塊接收傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場。 裝配BOM傳遞到每個車間工位，工人按照提示裝配。 取消了跟單，通過自動采集、條碼掃描等手段簡化數(shù)據(jù)記錄方法。 物料部門根據(jù)生產(chǎn)段的生產(chǎn)情況進(jìn)行發(fā)料，系統(tǒng)自動進(jìn)行物料倒沖。 提供了產(chǎn)品改制的處理辦法。 采用條碼對產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤，系統(tǒng)提供圖形化實(shí)時監(jiān)控發(fā)動機(jī)狀態(tài)的功能。 對于生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題、設(shè)備問題、物料問題進(jìn)行監(jiān)控，并通過消息中心反饋給管理人員。（四）、具體實(shí)施方案：MES怎樣在生產(chǎn)中發(fā)揮作用還要先了解一下該企業(yè)ERP中生產(chǎn)制造的流程。生產(chǎn)部門綜合企業(yè)年度生產(chǎn)計(jì)劃、市場預(yù)測和銷售訂單進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的編制，產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門輸入產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有了這些必要條件ERP系統(tǒng)進(jìn)行MRP運(yùn)算得到主生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃。物料部門根據(jù)MRP計(jì)算進(jìn)行采購入庫，根據(jù)上線計(jì)劃把物料發(fā)放到車間。車間確定工藝路線，物料準(zhǔn)備完成后上線生產(chǎn)。產(chǎn)品下線入庫后還要進(jìn)行物料倒沖等操作。隨之還有財(cái)務(wù)相關(guān)的工作，這里就不做具體討論了。企業(yè)在設(shè)計(jì)與實(shí)施生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)時，需要考慮的幾個主要方面如下：4.1數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方式很多，這里我們采用傳統(tǒng)的連線條碼掃描和無線掃描結(jié)合的方式，生產(chǎn)線工位安裝計(jì)算機(jī)工作站，帶連線式條碼掃描器。發(fā)動機(jī)缸體上線時貼條碼，定義機(jī)型，后續(xù)工位掃描條碼，根據(jù)上線定義的機(jī)型裝配。條碼掃描器不僅可以識別機(jī)型，還可以采集裝配零件數(shù)據(jù)，通過預(yù)先定義條碼指令，操作工可以錄入人員信息、質(zhì)量狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)等。有關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，一般通過設(shè)備提供的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存到數(shù)據(jù)庫中。MES應(yīng)支持多種接口方式的數(shù)據(jù)提取，適應(yīng)不同的智能設(shè)備。4.2MES和其他軟件系統(tǒng)的接口MES在企業(yè)信息化的位置處于執(zhí)行層，不僅要接受其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，其他系統(tǒng)也要從MES中得到生產(chǎn)相關(guān)的信息，比如ERP，CRM，SCM等。這些系統(tǒng)基本上都采用市場上常見的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，接口標(biāo)準(zhǔn)比較容易制定。MES中生產(chǎn)相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)很多，包括人員、工藝、物料、設(shè)備、文檔資料等等。很多數(shù)據(jù)在ERP中已經(jīng)作了定義。這些數(shù)據(jù)必須導(dǎo)入MES系統(tǒng)使用。每天從ERP系統(tǒng)導(dǎo)入的生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要有：生產(chǎn)計(jì)劃、工位、工序定義、工藝流程定義、物料信息、裝配BOM、供應(yīng)商信息等，這些數(shù)據(jù)也是MES系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，脫離了這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)MES系統(tǒng)也就無法運(yùn)行。因此如果ERP系統(tǒng)不能提供這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時，MES系統(tǒng)本身也需要通過相關(guān)模塊自行定義。ERP系統(tǒng)也需要從MES得到生產(chǎn)數(shù)據(jù)。比如物料消耗、入庫數(shù)量等。CRM系統(tǒng)需要了解產(chǎn)品裝配的信息供采購和售后服務(wù)，比如零件批次、供應(yīng)商、測試數(shù)據(jù)等。SCM系統(tǒng)需要掌握生產(chǎn)過程中的實(shí)時物料消耗。人力資源系統(tǒng)HRM需要了解工人的上班工作情況、勞動產(chǎn)出情況，以便掌握人工成本。MES可以實(shí)時的提供這些數(shù)據(jù)，脫離了MES，這些系統(tǒng)要得到這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)將是非常困難的。4.3計(jì)劃的下達(dá)和調(diào)整ERP系統(tǒng)已經(jīng)提供主生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃，但是具體到車間的生產(chǎn)和排程，一個粗略的計(jì)劃還是不夠的。車間需要根據(jù)實(shí)際情況對計(jì)劃進(jìn)行細(xì)化和調(diào)整。如何進(jìn)行調(diào)整，這和設(shè)備能力、產(chǎn)品特點(diǎn)有很大關(guān)系。MES可以讓產(chǎn)品按照優(yōu)化過的流程生產(chǎn)，協(xié)調(diào)輔助裝配線或預(yù)裝線配合主生產(chǎn)線的裝配。計(jì)劃發(fā)生更改的時候也能夠使得物料部門，以及其它的輔助裝配線、預(yù)裝線、加工中心及時作出反映。較復(fù)雜的產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的裝配時間一般要經(jīng)歷幾天這樣的一個過程。某個加工中心或者某段生產(chǎn)線如何了解即將處理的任務(wù)？這就涉及到工序級的計(jì)劃任務(wù)調(diào)度。因?yàn)樵陉P(guān)鍵工位做了產(chǎn)品跟蹤，每段區(qū)域的產(chǎn)品就能夠?qū)崟r進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)設(shè)備能力等因素就可以對生產(chǎn)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。這只是簡單的描述，實(shí)際的算法是復(fù)雜的，這是MES系統(tǒng)必須能夠解決的關(guān)鍵問題之一。4.5物料發(fā)放和回沖保證車間產(chǎn)品按計(jì)劃正常裝配必須提前進(jìn)行物料準(zhǔn)備。ERP可以根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和BOM計(jì)算出領(lǐng)料單，上線前發(fā)料到車間工位就可以保證生產(chǎn)了。有了MRP模塊為什么還需要MES來管理物料？因?yàn)榘l(fā)料到車間后，具體的使用和消耗是其他上層管理系統(tǒng)無法了解的?，F(xiàn)場發(fā)生補(bǔ)料和退料的時候，庫房只能被動處理。由于設(shè)計(jì)原因或者物料原因發(fā)生的零件替換也要及時通知到操作工，這種非規(guī)律性的替換操作最終會導(dǎo)致錯裝、漏裝的發(fā)生。因此，需要找到一種方法把車間裝配和物料管理流暢的結(jié)合起來。如果關(guān)鍵的裝配工位擁有了計(jì)算機(jī)工作站，這樣的問題迎刃而解，物料部門可以通過MES的相關(guān)功能根據(jù)實(shí)際物料發(fā)放修改標(biāo)準(zhǔn)裝機(jī)BOM，而且這些信息可以實(shí)時顯示到車間的裝配工位。當(dāng)車間的裝配工位發(fā)現(xiàn)缺料等情況的時候又可以通過計(jì)算機(jī)通知物料部門。裝配的產(chǎn)品每經(jīng)過一道工序就表示物料已經(jīng)裝配到此臺（套）產(chǎn)品上，這時候就可以實(shí)時對物料進(jìn)行倒沖處理。這樣我們就能夠統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確的車間庫存。解決了原來該企業(yè)兩個部門實(shí)物和帳目對不上的問題。產(chǎn)品裝配過程中有很多需要記錄的零部件數(shù)據(jù)，比如產(chǎn)品號、零件號、輔件號等等，為了解每一臺產(chǎn)品的實(shí)際裝機(jī)零件，企業(yè)實(shí)行了重要零部件的條碼化管理。現(xiàn)場工位裝配時掃描記錄這些零件數(shù)據(jù)，對于售后管理等系統(tǒng)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是有很大的作用。4.6車間裝配管理現(xiàn)場工位配備了計(jì)算機(jī)工作站和條碼掃描設(shè)備，操作工進(jìn)行裝配工作前首先要掃描產(chǎn)品上的條碼，MES根據(jù)上線的條碼定義識別出該件產(chǎn)品型號和訂單號。根據(jù)訂單號又可以從導(dǎo)入的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中獲得該工位裝配零件數(shù)據(jù)。需要注意的是該零件數(shù)據(jù)并不是ERP中的標(biāo)準(zhǔn)BOM，而是結(jié)合了物料替換和工藝更改的實(shí)際裝配要求。機(jī)型和特殊零件通過計(jì)算機(jī)顯示屏上顏色的變化或聲音提示，最大程度上減少錯漏裝。工位計(jì)算機(jī)還可以查閱工藝文檔，記錄裝配測量數(shù)據(jù)，采集設(shè)備信息等功能。工位計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為生產(chǎn)線的一部分，不僅有信息點(diǎn)的功能，也有生產(chǎn)控制功能。對于車間管理人員是一種解放，對裝配人員也是有極大的幫助。4.7生產(chǎn)質(zhì)量管理質(zhì)量貫穿了生產(chǎn)制造的全過程，MES的質(zhì)量管理包含了產(chǎn)品的質(zhì)量，零部件的質(zhì)量，生產(chǎn)過程檢驗(yàn)。質(zhì)量問題也是與很多部門相關(guān)的，零部件的質(zhì)量就可能關(guān)系到制造、材料、設(shè)計(jì)等多個部門。生產(chǎn)過程中的這些質(zhì)量問題都要進(jìn)行快速的記錄和解決。制造過程中的檢驗(yàn)設(shè)備比如力矩，泄漏，測試臺架的測量數(shù)據(jù)MES也作了提取，對于超標(biāo)的項(xiàng)目能夠進(jìn)行控制，避免不合格產(chǎn)品流向下一道工序。4.8生產(chǎn)，設(shè)備監(jiān)控常用的監(jiān)控方式是通過組態(tài)軟件，現(xiàn)在市場上這樣的軟件很多。對于設(shè)備的監(jiān)控確實(shí)靈活方便。MES系統(tǒng)中