MES在輸送帶制造業中的應用

文/楊永將

制造業在經濟發展中起著舉足輕重的地位，制造業的發展已經經歷了機械化、電氣化等階段，隨著時代的進步，信息化的發展正在影響著制造業發展的各個方面。我國發布“中國制造 2025”的國家戰略，大力推進工業化與信息化兩化的深度融合，智能制造的數字化工廠對信息化的應用將更加全面，加速企業各層級的兩化融合，智能制造的實現將使企業的管理更加完善。

1 MES與ERP的聯系

MES（Manufacturing Execution System 制造執行系統）是實現智能制造、數字化生產的關鍵技術之一，重點在于解決生產管理中存在的問題，優化生產過程，建立數字化系統，使得上層計劃層與工廠車間的執行層能夠有效的聯系起來。MES系統能夠采集生產過程中的詳細生產數據，達到對企業生產流程的優化，這樣產品在制造過程中的柔性和及時性就得到提高，能夠使企業的資源利用率得到提高。MES旨在提升企業各個管理模塊的管理效率，是實施智能制造升級的重要環節。制造執行系統在企業生產管理系統中起著承上啟下的作用，它在ERP(Enterprise Resource Planning 企業資源計劃) 產生的生產計劃指導下，能夠實時地收集底層控制系統的數據，在生產和管理之間起到橋梁的作用。

對于輸送帶制造企業來說，車間生產層的管理流程相對復雜，卷料及成品加工過程中的工藝相對復雜，成品車間客制化程度較高等因素使得企業在對車間層的管理方面顯得更為不易。在企業實現信息集成方面，當前大多數企業為了實現公司的管理需求，實施了企業的ERP系統，但是ERP系統位于企業的計劃層，它本身與車間的執行層之間并沒有直接的聯系。當前企業所使用的信息管理系統（如ERP系統）不能掌握生產過程中的數據信息，不能管理制造車間的生產過程，也根本就無法對企業在生產管理過程中面臨的問題提供相應的全面支持，因而難于對制造企業的生產過程管理實現有效的指導。

2 輸送帶生產中存在的問題

隨著制造業信息化技術的不斷發展和深入，各種先進的管理理念及理論相繼得到廣泛的應用和認同。企業為了使管理更加有效，提高管理效率，實施了一些信息化技術如產品數據管理、制造資源計劃、準時制生產方式、企業資源計劃、計算機集成制造系統、物流需求計劃等。這些企業信息化技術在最近得到了快速的發展，企業引進這些技術可以為本身的管理進行優化以及在智能制造領域更進一步，然而這些信息化技術并不能很好的聯系車間控制層與企業計劃層。另外，企業內部的生產調度、質量管理、工藝管理、設備管理等各系統之間相互孤立，信息得不到共享。這兩個問題制約著企業，使得企業內部之間的信息不能夠很好的流通，信息化的整體作用大大降低，這樣就很難達到企業的理想管理效果。

當前輸送帶制造企業生產過程存在也存在上述問題，主要問題總結為：信息化管理不足，內部信息不能有效共享，生產過程不透明等一系列弊端長期存在。MES系統的實施很大程度上解決了這一系列問題。輸送帶制造過程大致分為卷料加工與成品加工兩部分，卷料加工過程自動化程度較高，成品加工過程自動化程度較低，大多以手工加工為主。卷料的生產大致分為接布、涂膠、涂料、裁切、打包等步驟，多層卷料還可能有多層貼合的操作，特殊要求的會有壓花等步驟。卷料生產完成后進入成品加工階段，主要的加工步驟包括裁切量尺、打齒、接頭、加導條、加裙邊、打包等。成品加工客制化程度較高，根據訂單的不同需求進行加工，差異化較大。目前實施更加高效的信息管理系統可以有效提高企業競爭力，使得企業生產過程透明化，生產信息可視化，提高及時交貨能力及生產效率。

3 MES系統規劃

在企業已經實施過ERP系統的基礎上，通常訂單在ERP系統轉化為生產工單，再從ERP系統同步拋轉到MES系統進行工單排程、發放。工單進度、工時效率、設備參數等在MES系統進行查看。生產過程中的通用規則如公司、工廠、工作中心、物料信息等設置應與ERP系統保持一致。

3.1 生產工藝

在生產過程中，根據產品在工序間的轉移情況，將完整的生產工藝流程進行斷點劃分，分成若干工位、工序作為生產執行單元。一個工位可以對應一道或多道工序，對工序進行編碼區分。將每道作業工序進行命名并編碼，有軟件生成工藝路線的二維碼，編碼內容由“工作中心+工序+處理類型”三部分編碼組合成作業代碼，依據這樣的原則確定工位動作。例如“830”代表PU生產中心，“0010”代表接布，“01”代表生產開始，則作業代碼“830001001”即代表PU生產中心接布工序開始。根據作業內容將動作進行分類，一類是與工單關聯即正常生產產品的動作，另一類作為與工單無關的準備工作，如清理機器等動作。根據此編碼就可以知道工作中心的工位生產狀態。生產計劃、工單按照工位進行發放，當前工位或工序生產完成后進行報工，報告完成情況或完工進度。

3.2 批次生成規則

可以沿用ERP已有的批次規則，或者重新確定批號生成的規則。根據不同的產品確定生成產品批號的規則，如根據卷料可以根據產品主要材料的不同（如PVC/PU等），可以用“分類+年月日+流水號+裁切機號”的規則進行編碼。不同的材料用不同分類編號區別，裁切機號代表產品最終是在該臺裁切機上裁切完成并打包。對于成品部分已有ERP批號可以引用ERP批號+流水號來生成產品批號。

3.3 產品工藝路線

在MES系統進行工單排程的時候在工單上添加產品工藝路線，生產過程按照排定的工藝路線進行。可以將常用的工藝路線做成工藝路線模板，在排程的時候就可以直接復制模板，如有改動就可以在工藝路線模板的基礎上進行修改、添加或者刪減工序。對于工藝路線相對確定的工作中心，可以將工藝路線關聯品號，例如織布工作中心的產品相對來說工藝相對確定，分為整經、穿棕、上軸、織布等四步，這樣在排工單的時候就可以根據品號將產品的工藝路線相對應，就免去了添加工藝路線的步驟。操作人員在完成當前工序之后使用PDA掃描當前工單二維碼，掃描當前工序的作業代碼進行生產報工，這樣就可以在系統中看到當前工單完成情況。

3.4 生產人員排班

生產人員排班同樣的可以設置排班模板，把人員相對固定的工位設置成模板，在排班的時候直接復制模板，有人員請假或者調崗的情況在模板的基礎上進行增添或者修改。對于人員的臨時崗位支援調度，設置人員調度模塊，記錄離崗、調回時間以及支援到崗、離崗時間在MES系統中進行記錄。

3.5 設備數據采集

對于卷料生產過程自動化程度較高，具備設備參數采集的條件，可以進行設備的數據采集，從而發現影響產品質量的因素，輸送帶生產過程中主要采集的數據包括溫度、張力、走速等。可以通過對采集值與設定值的比較，發現設備異常進行及時處理，在出現不良品的時候能夠更快找出影響產品質量的因素，提高良品率。

3.6 報表展示

可以根據MES系統采集到的現場的生產情況生成管理者所需要的報表，例如生產進度報表，日產量周產量報表，工時效率報表，訂單完成情況報表，設備數據采集報表等。可以根據產量生成產量曲線圖，更加直觀的了解產量變化。對于工單進度監控等內容可以作為車間大屏輸出內容展示。通過一系列報表了解當前車間生產狀態、生產效率，設備利用率等，管理人員可以根據報表顯示的生產狀況，安排生產，也可以反饋給客戶當前訂單生產進度以及預計完工時間等。

4 結語

MES的核心是生產過程的集成優化和可視化管理。不僅可以讓生產過程中的所有動作都透明化，讓企業管理人員能夠了解生產狀況，還可以對一些訂單、滯留產品進行跟蹤，通過MES系統實現了每個部門之間的信息共享。隨著信息技術的發展和企業管理思想的不斷進步，MES技術也將會得到不斷提升，MES也將得到更加廣泛、全面的應用。