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    近來(lái)企業(yè)信息化的發(fā)展越來(lái)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(chē)行業(yè)等通過(guò)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(duì)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(chēng)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(wèn)題。實(shí)施過(guò)ERP的企業(yè)不難發(fā)現(xiàn)：ERP不是萬(wàn)能的，對(duì)于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)有很多ERP無(wú)法解決的難點(diǎn)。怎樣實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)線的狀態(tài)；怎樣做到工序級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度；怎樣對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題及時(shí)、準(zhǔn)確地做出反映；怎樣了解車(chē)間工位的實(shí)時(shí)物料狀態(tài)等等。像這些具體生產(chǎn)過(guò)程中需要解決的問(wèn)題都是讓ERP實(shí)施顧問(wèn)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(lái)解決整體優(yōu)化中生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)過(guò)程的脫節(jié)問(wèn)題—這一問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)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(kāi)發(fā)商（包括有軟件開(kāi)發(fā)能力的設(shè)備供應(yīng)商）和有開(kāi)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(lái)驗(yàn)證。我們認(rèn)為判斷一個(gè)成熟的制造執(zhí)行系統(tǒng)（即MES）主要從這幾個(gè)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(duì)來(lái)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(chē)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(shí)反饋給計(jì)劃層。

    2. MES是有工序級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度的。這是MES的難點(diǎn)所在。工序級(jí)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(méi)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(chē)間級(jí)的生產(chǎn)計(jì)劃無(wú)法細(xì)化到每一個(gè)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(duì)生產(chǎn)過(guò)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(chē)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(gè)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(guò)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(guò)這些信息的分析和處理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的事件及時(shí)做出反應(yīng)。數(shù)據(jù)采集的手段有條碼掃描、RFID跟蹤等。對(duì)于底層智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制可以通過(guò)設(shè)備提供的接口訪問(wèn)。232接口、485接口、以太網(wǎng)接口都是常見(jiàn)的接口方式。越來(lái)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(wèn)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(gè)實(shí)際案例作為MES應(yīng)用的介紹。

　　汽車(chē)行業(yè)某發(fā)動(dòng)機(jī)制造工廠。擁有多條生產(chǎn)線，多系列的發(fā)動(dòng)機(jī)，上百種機(jī)型。生產(chǎn)能力達(dá)到20萬(wàn)臺(tái)每年，采用訂單式混流生產(chǎn)。隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)能力的要求不斷提高，生產(chǎn)制造部門(mén)作為企業(yè)的利潤(rùn)中心，其作用也越來(lái)越明顯。不僅要保證大批量客戶(hù)的要求，也要保證小批量定制客戶(hù)的要求。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，及時(shí)的把產(chǎn)品交到用戶(hù)手中，都需要一套完整的管理系統(tǒng)的支持。

　　已經(jīng)有一套ERP系統(tǒng)，計(jì)劃通過(guò)文檔的方式傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

　　現(xiàn)場(chǎng)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(lèi)繁多，客戶(hù)定制要求復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生錯(cuò)裝漏裝的問(wèn)題，對(duì)工人的要求非常高。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)從上線到下線一般需要2-4天時(shí)間，物料部門(mén)無(wú)法及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的物料狀態(tài)，發(fā)料憑經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)物料堆積或者缺料的情況。

　　物料倒沖不及時(shí)，導(dǎo)致成本核算困難。

　　管理部門(mén)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制能力相對(duì)薄弱，無(wú)法及時(shí)了解各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域的狀態(tài)。

　　由于各個(gè)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(wú)法利用。

　　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(guò)MES生產(chǎn)計(jì)劃模塊接收傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

　　裝配BOM傳遞到每個(gè)車(chē)間工位，工人按照提示裝配。

　　取消了跟單，通過(guò)自動(dòng)采集、條碼掃描等手段簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)記錄方法。

　　物料部門(mén)根據(jù)生產(chǎn)段的生產(chǎn)情況進(jìn)行發(fā)料，系統(tǒng)自動(dòng)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤，系統(tǒng)提供圖形化實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的功能。

　　對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題、物料問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)控，并通過(guò)消息中心反饋給管理人員。

    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(mén)綜合企業(yè)年度生產(chǎn)計(jì)劃、市場(chǎng)預(yù)測(cè)和銷(xiāo)售訂單進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的編制，產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)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(mén)根據(jù)MRP計(jì)算進(jìn)行采購(gòu)入庫(kù)，根據(jù)上線計(jì)劃把物料發(fā)放到車(chē)間。車(chē)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(kù)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(shí)，需要考慮的幾個(gè)主要方面如下：

    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(wú)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(dòng)機(jī)缸體上線時(shí)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(shí)別機(jī)型，還可以采集裝配零件數(shù)據(jù)，通過(guò)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(guò)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(kù)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。

   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(chǎng)上常見(jiàn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，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(wú)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(shí)，MES系統(tǒng)本身也需要通過(guò)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(kù)數(shù)量等。CRM系統(tǒng)需要了解產(chǎn)品裝配的信息供采購(gòu)和售后服務(wù)，比如零件批次、供應(yīng)商、測(cè)試數(shù)據(jù)等。SCM系統(tǒng)需要掌握生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)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(dòng)產(chǎn)出情況，以便掌握人工成本。MES可以實(shí)時(shí)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。

    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(chē)間的生產(chǎn)和排程，一個(gè)粗略的計(jì)劃還是不夠的。車(chē)間需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)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(guò)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(shí)候也能夠使得物料部門(mén)，以及其它的輔助裝配線、預(yù)裝線、加工中心及時(shí)作出反映。

    較復(fù)雜的產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的裝配時(shí)間一般要經(jīng)歷幾天這樣的一個(gè)過(guò)程。某個(gè)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(jí)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(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)設(shè)備能力等因素就可以對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。這只是簡(jiǎn)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(wèn)題之一。

   4.4　物料發(fā)放和回沖

    保證車(chē)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(chē)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(lái)管理物料？因?yàn)榘l(fā)料到車(chē)間后，具體的使用和消耗是其他上層管理系統(tǒng)無(wú)法了解的。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生補(bǔ)料和退料的時(shí)候，庫(kù)房只能被動(dòng)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(shí)通知到操作工，這種非規(guī)律性的替換操作最終會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)裝、漏裝的發(fā)生。因此，需要找到一種方法把車(chē)間裝配和物料管理流暢的結(jié)合起來(lái)。

    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(wèn)題迎刃而解，物料部門(mén)可以通過(guò)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(shí)顯示到車(chē)間的裝配工位。當(dāng)車(chē)間的裝配工位發(fā)現(xiàn)缺料等情況的時(shí)候又可以通過(guò)計(jì)算機(jī)通知物料部門(mén)。

    裝配的產(chǎn)品每經(jīng)過(guò)一道工序就表示物料已經(jīng)裝配到此臺(tái)（套）產(chǎn)品上，這時(shí)候就可以實(shí)時(shí)對(duì)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(chē)間庫(kù)存。解決了原來(lái)該企業(yè)兩個(gè)部門(mén)實(shí)物和帳目對(duì)不上的問(wèn)題。

    產(chǎn)品裝配過(guò)程中有很多需要記錄的零部件數(shù)據(jù)，比如產(chǎn)品號(hào)、零件號(hào)、輔件號(hào)等等，為了解每一臺(tái)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(chǎng)工位裝配時(shí)掃描記錄這些零件數(shù)據(jù)，對(duì)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。

    4.5　車(chē)間裝配管理

    現(xiàn)場(chǎng)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(shí)別出該件產(chǎn)品型號(hào)和訂單號(hào)。根據(jù)訂單號(hào)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(guò)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(cuò)漏裝。

    工位計(jì)算機(jī)還可以查閱工藝文檔，記錄裝配測(cè)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(duì)于車(chē)間管理人員是一種解放，對(duì)裝配人員也是有極大的幫助。
   
   4.6　生產(chǎn)質(zhì)量管理

    質(zhì)量貫穿了生產(chǎn)制造的全過(guò)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(guò)程檢驗(yàn)。質(zhì)量問(wèn)題也是與很多部門(mén)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(gè)部門(mén)。生產(chǎn)過(guò)程中的這些質(zhì)量問(wèn)題都要進(jìn)行快速的記錄和解決。制造過(guò)程中的檢驗(yàn)設(shè)備比如力矩，泄漏，測(cè)試臺(tái)架的測(cè)量數(shù)據(jù)MES也作了提取，對(duì)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。

    4.7　生產(chǎn)，設(shè)備監(jiān)控

    常用的監(jiān)控方式是通過(guò)組態(tài)軟件，現(xiàn)在市場(chǎng)上這樣的軟件很多。對(duì)于設(shè)備的監(jiān)控確實(shí)靈活方便。MES系統(tǒng)中的監(jiān)控功能不僅僅局限于設(shè)備的監(jiān)控，還要求對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，處理這樣的監(jiān)控，組態(tài)軟件有時(shí)就有些局限性了。

    我們自主開(kāi)發(fā)的MES系統(tǒng)的監(jiān)控模塊側(cè)重于生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，能夠監(jiān)控到每一個(gè)產(chǎn)品的信息。圖形化的方式顯示生產(chǎn)線上的每件產(chǎn)品當(dāng)前所在的工位，以及每臺(tái)在線產(chǎn)品的訂單號(hào)、客戶(hù)、質(zhì)量狀態(tài)以及生產(chǎn)線的設(shè)備狀態(tài)。物料部門(mén)可以根據(jù)該監(jiān)控系統(tǒng)了解每個(gè)工位的物料情況，發(fā)生缺料及時(shí)反應(yīng)。車(chē)間管理人員根據(jù)工位報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)處理突發(fā)事件。該監(jiān)控系統(tǒng)能以最直觀明了的方式反映生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。