MES 系統在離散型制造企業的應用

◎錢勇萍

“工業4.0”時代，智能工廠的快速發展，機械制造、電子行業、汽車行業等離散型制造企業已經認識到實施MES系統（制造執行系統），對生產過程的精益化管理和企業生產經營管理水平提升的重要意義。相比流程型制造行業，在離散型制造行業中MES 系統應用程度較低。離散型制造業過往通過ERP 或者MRP 系統進行企業管理，但ERP 系統不是萬能的，對于生產制造環節有很多ERP 無法解決的難點。通過MES 系統的實施和應用，可以對來自上層管理軟件如ERP 系統的生產數據進行接收、整理，為企業提供作業分配、工序調度、質量控制、設備監控、績效統計等功能，實現生產數據實時采集及信息共享，優化生產過程管理，降低生產運行成本，實現生產過程的全面信息化。

一、引言

MES 系統位于企業上層企業資源計劃ERP 和底層設備自動控制系統PCS 之間，是面向車間層的生產管理技術與實時信息系統。通過MES 實現產品和組件生產數據收集與跟蹤，作業人員管理，生產狀態實時監控與質量控制，從而加強ERP 系統計劃的執行能力，讓生產指令在車間現場有效執行，并實現低成本、可視化管理。

當前，國內流程型制造業MES 系統實施有很多成功案例，而離散型MES 系統在軟件產品、應用深度和廣度方面與流程行業相比都有很大差距。筆者曾在離散制造企業從事多年信息化工作，對離散型制造行業MES 系統的應用有深切體會，并愿意就此拋磚引玉，與國內同行共同討論MES系統在離散型制造業企業的實施與應用。

二、系統實施前狀況

某離散型制造企業，在實施MES 系統之前具有以下現狀和特點：

1. 原有管理模式采用訂單拉動生產管理模式，為保證對客戶及時供貨，生產管理主要采用按訂單生產和預投相結合的生產模式，加工車間按預測推式投放，裝配車間按訂單拉式生產，生產管理部門無法實時了解生產現場實際工作狀態。

2.生產的產品具有多品種、小批量特點。產品加工周期長、工藝復雜，關鍵零部件的加工周期長達2 個月，涉及五十多道工序包含熱處理工序，給追蹤車間工位實時物料狀態帶來諸多困難。

3.生產部門配送要求準確供貨，因外購件所占比重大，要求各生產部門按裝配計劃準時配送，始終保持在制產品有一定規模數量，根據市場情況進行調整，工序短原料儲備，工序長在線產品儲備通常按1：3比例儲備，生產現場在制品資金積壓較大。

三、系統實施總體目標

通過MES 系統的實施，達到提升生產運行管理的數字化、精細化水平，提高產品質量和生產效率，降低生產成本，為企業提高市場競爭力提供有效支撐，總體目標包括以下幾點：

1. 提高生產過程數據和質檢數據的集成度，實現各類生產數據實時采集及信息共享，加強對整個生產執行過程的監督和控制，提高生產的穩定性，降低生產成本，減少質量浪費。

2.提高生產管理水平，改善生產管理模式，采用計算機自動生成打印報表方式，替代紙質單據；

3. 通過信息系統之間的集成和共享，摒棄“信息孤島”式的信息化系統。

四、系統功能設計與實現

1、系統功能設計

結合實際生產現狀，系統功能分為四個層級、九個功能模塊。包括基礎應用層：基礎信息管理與系統集成、數據采集與現場監控；業務執行層：設備運行監控管理、文檔管理、生產跟蹤管理、質量控制；業務計劃層：作業計劃管理、生產調度管理；管理展示層：績效統計與分析。

軟件選型方面，選用GE 的現場數據采集軟件CIM 和作業計劃管理軟件Scheduler 以及工廠建模軟件PA，作為系統功能設計及實現的軟件。

硬件改造方面，在生產車間現場統一設置工業一體機及掃描設備，并且給車間操作人員統一配備條碼掃描設備，方便操作工操作，同時在生產現場安放大屏幕顯示器，實現生產進度數據實時顯示。

2.系統功能實現。

MES 系統實施主要分為四個方面：生產管理與績效分析、作業計劃、生產調度與派工、生產執行與物料跟蹤。

MES 系統通過Scheduler 軟件從ERP系統獲取生產訂單或手工導入生產訂單，在系統中合并訂單，只記錄該物料的數量，在系統中查詢該物料的可派數量、未完工數、代加工數、設備占用狀態、未派工操作者等信息；班組長根據系統各種輔助信息進行派工，生產現場操作工接到系統派工單，通過掃描槍掃描零件條碼開始具體生產任務；工序完成后由操作工在系統內執行報工流程，通過條碼掃描的方式實現各個工序的物料跟蹤；通過以上數據的錄入、分析、匯總，使用者能夠實時查詢設備狀態、工單狀態、完工情況、在制品狀態信息，同時還可實現各種報表的匯總統計、績效分析等功能。

五、系統實施效果

1.通過電子觸屏和條碼掃描，降低手工錄入的工作量，提高數據獲取準確性、按照BOM 結構，實現對主重要件的防錯裝、防漏裝提醒報警功能；實現了主要產品零部件在生產現場的實時跟蹤，并通過與ERP系統集成，自動獲取生產訂單和BOM 信息，將生產現場的完工信息上傳給ERP，便于后期工時匯總；系統同時實現工序在制品信息記錄、工序質量檢驗信息，便于后期質量追溯。

2.生產管理部門可以通過系統實時查看現場生產情況，包括關鍵工序在制情況，并根據現場生產信息，預判計劃的完成情況，為下達計劃提供參考。

3.通過工序實時報工，及時獲取現場生產信息，實時統計關鍵工序在制品庫存信息；通過大屏幕及時展示生產在制品信息、現場設備狀態統計為生產決策提供實時數據。

六、總結

MES 系統的成功實施，離不開企業領導的大力支持，應根據企業自身情況進行合理規劃，路線清晰、目標明確、政令統一，由簡入繁、由易入難，先試點后擴展，初期切不可去嘗試難啃的“硬骨頭”。實施過程肯定會遇到諸多困難，一定要堅持業務主導思想，遇到技術層面爭論問題，公司高層的頂層設計和清晰導向非常關鍵，要引導全員樹立正確的工作目標，并對項目實施團隊進行充分授權和提供強有力的資源支持。

總之，精細化管理是企業管理水平提升的必然選擇，通過MES 系統的成功實施，滿足了離散型制造業企業對生產過程精細化管理的需求，實現車間無紙化生產，能夠較好地支持車間生產現場對任務的快速響應和優化組織，提高了生產效率；同時實現了生產數據實時采集及信息共享，優化生產過程管理，降低生產運行成本，實現生產過程的全面信息化，并且提高了管理人員的決策能力及全局分析能力，為企業提高市場競爭力提供有效支撐。