分析MES在小批量電子產品生產管理中的應用

邊 疆

（開封大學電子電氣工程學院 475100）

美國先進制造機構，首先提出了MES的大致概念，并且將定位了MES的應用方向——解決重點生產管理問題。制造執行系統，能夠采集生產現場的實時數據，面向制造過程，在企業生產管理系統中有著承上啟下的重要作用，對于生產計劃監控、資源調配、調度和生產過程優化等工作有著促進作用。國內企業隨著信息化工作的逐步深入，目前，在電子、航天、航空等領域MES都獲得了廣泛的應用，MES儼然已經成為了企業應用和企業制造信息化研究的熱點之一。

1 電子產品制造業的特點及小批量電子產品生產管理的主要問題

電子電器制造類企業，既有單件小批量生產，也有批量生產；有按庫存生產，也有按訂單生產，屬于典型的離散制造行業。因產品的不同其生產工藝流程也不盡相同，生產設備的布置不是按產品，而是按照工藝進行布置。而且，可以同一種工藝可以有多臺機床同時進行加工，所以，同時要對所加工的物料進行調度，并且中間品需要進行搬運。其企業自動化主要在單元級，自動化水平相對較低，因此產品的生產率和產品質量很大程度依賴于工作人員的技術水平。因為電子生產企業多數為按訂單進行組織生產的企業，對生產車間和采購的計劃需要很好的生產計劃系統，產品生產的工藝過程經常需要變更，并且很難預測到什么時候有訂單，所以生產計劃系統對投資效益來說作用較大。電子制造業制訂生產計劃的依據可以根據市場的預測，企業的ERP系統主要是采用工作令的方式向MES下達作業計劃指令。

在成本核算方式方面，是由底層向高層逐層累積得出的，電子制造業的計算產品成本是按照產品的BOM所描述的加工裝配過程，它反映了產品增值的整個實際過程。電子制造業對設備級、工序級的作業計劃進行調度，需要根據工作中心能力、均衡生產、優先級和設備能力等方面。在電子制造業中，讓操作人員及時掌握相關工序的生產任務一般采用電子看板方式，或者采用作業指示書、派工單等方式將作業計劃調度結果下達給操作人員，作業的計劃內容，一般包括該工序的開工時間、成產數據和完工時間等方面。由于電子制造業的一臺或幾臺設備故障，對整個產品的工藝生產過程一般不會產生特別嚴重的影響，所以在設備管理方面，一般只需要對瓶頸和關鍵設備進行重點管理。

制造過程是整個工程應用的重要保障。目前，一部分產品具有產品質量要求高、多品種、技術尖端和小批量等特點，生產環節多，生產過程也相對復雜。近年來，科研生產呈現出多種型號產品的生產和研究，生產計劃有一定的不確定性，項目要求變更也在日漸增多等特點。邊研制邊進行成產和定型，新型號的研制打破了傳統的串行研究制程序，研制周期也很短，這對生產組織的管來來說有著很大的難度。

采用傳統的生產管理方式來完成任務，在這種形式下則需要投入較大的管理成本。隨著型號產品的日漸增多，研制周期的日益縮短，傳統的生產管理方式面臨著重大挑戰，主要表現在，生產和技術準備周期過長，管理信息和技術信息管理程序不夠規范及信息不能共享；生產過程中工作主動性及車間工作人員調度能力，管理部門、生產車間對生產過程的不可監控；各部門的數據統計不夠協調，不能及時發現問題，缺乏資源一致性維護；工時定額不夠準確，不能為型號的成本核算提供相對準確和合理的數據，也無法作為工作人員績效考核的有效依據；難以對制造過程中的產品質量進行動態分析和監控，數據采集困難；生產流程的數據信息和分支也在隨著設備和型號產品的不斷激增而不斷的增多，快速分析各產品的加工過程信息和各工位的任務情況，已經無法僅僅依靠人力來完成，只能依靠對最終節點情況的了解。這種傳統的生產管理方式，對生產過程的了解往往是滯后的、局部的、粗略的，同時也無法對生產過程進行有效控制。

2 電子產品制造業MES功能模型框架

電子產品制造業的MES功能系統主要可分為九個子系統，分別是：信息查詢子系統、質量管理子系統、系統安全管理子系統、設備管理子系統、庫存管理子系統、工作人員崗位管理子系統、制造管理子系統、成本核算子系統和成產計劃管理子系統。

電子制造業MES系統實施主要有現場數據采集和作業調度兩個關鍵性技術。現場數據收集除了生產數據的實時收集外，還有收集強調與設備控制系統的集成。電子制作業的作業調度是指MES系統能夠及時發現生產環節的各種問題，并且進行提異常警報示，從而使系統可以根據各站點的情況進行重新排配，高效地解決瓶頸問題。要遵循相關的標準進行與設備控制系統的集成，為了方便分析和調用，系統里的數據標準肯定要有一個統一管理方式。通過規范化的編碼信息來完成實時生產數據的收集，比如缺陷和型號以及供應商等，基于這些數據，制造管理、產品追蹤、品質管理和設備管理，是其功能的核心模塊。從核心功能模塊派生出來的有異常警報、品質信息報表查詢、生產狀況監控和生產信息表報查詢等，同時，MES系統還應該提供其他一些系統的接口。

實行所和車間是電子產品生產過程通常實行的兩級生產管理體制。實行所其工作內容側重于對產品生產流程的全程管理、監控和生產計劃的制定，是生產管理部門的科研生產處。實際生產任務車間主要由質檢中心、機械加工車間、工藝室和電子裝聯車間等單位來承擔。科研生產處下達的批次生產計劃由車間接收，車間根據現階段的實際生產情況和具體生產任務，進一步制定出各生產小組的具體批次生產計劃。同時根據生產資源制定出作業計劃，進行粗能力平衡，并且確定各工序的開工及完工日期。按照正常流程，整批產品的一道工序完成后就應該提交進行質量檢驗，質量檢查中心檢驗不合格的產品進行返工返修或者實行報廢補投，而經檢驗后合格的的產品則入庫。

各相關生產單位在電子產品MES中的主要工作模式為：為了及時掌握并組織解決生產過程中所出現的問題，生產單位及科研生產處利用MES對現場生產活動進行查詢和監控，對生產計劃做出有效調整；在MES中科研生產處完成所生產任務單；在MES中，明確生產數量，進行工藝定額制定，完成工時定額及材料定額，作為車間進行生產組織的依據和數據，將工時定額和材料定額信息儲存在MES中；工藝部門根據生產任務單在計算機輔助工藝過程設計系統中完成工藝規程設計；根據所生產工藝規程及生產計劃，電子裝聯車間和機械加工車間自動從CAPP系統中導出工藝信息，并在MES中完成車間計劃調度及生產指令卡生成等過程，并且根據生產指令卡組織工序進行；在條碼技術的支持下，質量檢驗部門在工序檢驗過程中，要將質量信息和操作者等相關生產現場數據錄入MES中提供系統管理。

3 在電子產品生產管理中MES的具體應用

在MES的應用和實施中，通過共享信息，管理效率、信息的利用率及透明度都得到了有效的提高。MES的所有數據都以科研生產任務為主線，都基于統一的數據庫平臺，使各崗位工作人員都能夠通過系統的數據統計功能和信息查詢功能獲得與自己相關聯的數據。通過與CAPP系統的集成，減少了信息的重復錄入量，自動生成了生產指令卡，有效的縮短了車間的生產準備時間。通過MES系統內豐富的生產數據，為產品的生產資源優化配置、產品質量分析和生產計劃的合理安排提供了科學的依據。對生產過程中的各環節的數量、進度和時間節點等信息，通過MES系統進行了有效的監控和限制，規范了生產管理流程，并且達到了規范生產流程的目的。總而言之，MES的開發以及它在小批量電子產品生產管理中的應用和實施，對電子產品生產業的發展，是具有良好的實際效果的。

4 總結

針對特定的產業生產形態以及功能需求，開發MES應采用相應的功能模塊設計，MES系統的功能設計，是開發設計MES系統的關鍵工作之一。今后，隨著MESBCO的進一步實施和優化，MES的應用將起到提高產品質量和規范生產過程控制的作用，將有效的提高各部門的快速響應能力，推動科研生產管理活動高效益、快節奏的有序運行。同時，也可增加生產信息的透明度，通過信息集成、信息共享和信息處理等技術，減少電子產品的生產準備時間，大大提高生產管理效率。

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