MES制造執(zhí)行系統(tǒng)-實現(xiàn)RTE的利器

1、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)-實現(xiàn)實時化企業(yè)之利器一、MES 簡介作為世界知名的IT咨詢顧問公司，Gartner在2002年末，經(jīng)過大量不同背景、不同學科的分析員長期的調(diào)查研究，Gartner總結(jié)歸納出一個對企業(yè)管理必將產(chǎn)生深遠影響的業(yè)務(wù)概念RTE（實時企業(yè)）。Gartner將實時企業(yè)定義為：實時企業(yè)是一家通過使用最新信息來積極地消除其關(guān)鍵性業(yè)務(wù)流程中的管理與執(zhí)行中的延遲從而展開競爭的企業(yè)。但是Gartner只告訴我們什么是RTE，而沒有告訴我們怎樣的實現(xiàn)RTE。于是大家眾說紛紜，如某些軟件公司把自己的ERP軟件加上RTE概念就宣稱自己是RTE解決方案等等，其實傳統(tǒng)的ERP系統(tǒng)有SFCS(車間管理)模塊

2、，但是如關(guān)鍵工藝的產(chǎn)量、良率、不良項目等均依賴于生產(chǎn)現(xiàn)場人員手工的統(tǒng)計、分析與回報。所以ERP系統(tǒng)無論如何做都沒法實現(xiàn)工廠實時化的。如工單到生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行之后，工單的進度如何？原物料的消耗狀況如何？品質(zhì)狀況如何？設(shè)備的運行狀況如何？人員的狀況如何？所有這些。工廠生產(chǎn)現(xiàn)場就像一個黑箱一樣的，信息回報不實時、不準確、不穩(wěn)定等；但是MES制造執(zhí)行系統(tǒng)的出現(xiàn)填補了這個空白，使生產(chǎn)現(xiàn)場透明化，幫助制造企業(yè)實現(xiàn)實時化。MES 制造執(zhí)行系統(tǒng)由美國制造研究協(xié)會AMR于90年代初提出：MES(Manufacturing Execution System) ，其定義如下：由一組共享數(shù)據(jù)的程序所組成的、通過布置在生產(chǎn)

3、現(xiàn)場的專用設(shè)備（條碼采集器、PLC、傳感器、I/O、DCS、RFID、PC等）對從原材料上線到成品入庫的生產(chǎn)過程進行實時數(shù)據(jù)采集、控制和監(jiān)控的系統(tǒng)。 是通過控制包括物料、設(shè)備、人員、品質(zhì)、工藝、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、制造物流等功能的方式。從而實現(xiàn)企業(yè)實時化的信息系統(tǒng)。MES系統(tǒng)實時接受來自ERP系統(tǒng)的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息，同時把生產(chǎn)方法、人員指令、制造指令等下達給人員、設(shè)備等控制層，再實時把生產(chǎn)結(jié)果、人員反饋、設(shè)備操作狀態(tài)與結(jié)果、庫存狀況、質(zhì)量狀況等動態(tài)地反饋給E

4、RP系統(tǒng)。因此MES系統(tǒng)建立起制造企業(yè)的控制層各種設(shè)備、儀器儀表、條碼采集設(shè)備、PLC等和ERP系統(tǒng)之間的橋梁，完全填補從傳感器到ERP之間的溝壑。如下圖示二、MES系統(tǒng)在消費性電子制造行業(yè)的應(yīng)用本人曾經(jīng)參與過各種不同制造業(yè)（電子、家電、機械、汽車、制鞋、制衣等）MES項目的咨詢、規(guī)劃、開發(fā)與實施，本文將消費性電子廠代表性案例，就 MES 導入前后狀況進行說明。希望能給各位有心讀者達到拋磚引玉、舉一反三的效果。目前國內(nèi)家電市場是市場開放程度與市場化程度最高的行業(yè)，其競爭之激烈，恐怕可稱之為完全的市場經(jīng)濟。產(chǎn)品銷售在這幾年間從生產(chǎn)導向快速地演變成市場導向、競爭導向、客戶導向、服務(wù)導向；廠家之間的

5、競爭迅速變成了成本、品質(zhì)、服務(wù)之間的競爭。近年來隨著商業(yè)資本的日益強大，其勢必追求更大的話事權(quán)，如蘇寧、國美、永樂等家電連鎖的日益壯大給家電制造廠商巨大的降價壓力；這邊原材料加價（如：銅、鐵等漲價超過40%）；龐大的成品庫存；而銷售、市場費用只能增不能減等等，所有這些因素大大壓縮了家電制造廠商的利潤，逼使家電制造廠商去采用新的管理手段與方法應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場來提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低產(chǎn)品制造成本。因而也使得生產(chǎn)現(xiàn)場的狀況起了很大的變化，傳統(tǒng)現(xiàn)場管理方式己無法應(yīng)付這新的局面，我們可將目前生產(chǎn)型態(tài)及引申的問題歸納成以下幾點：。(1)產(chǎn)品生命周期縮短 該電子廠有500多人研發(fā)隊伍，共同致力改進現(xiàn)有產(chǎn)品功能及新

6、產(chǎn)品研究，迎合市場需求。每年推出的新產(chǎn)品成千上萬種，并且推出新產(chǎn)品的周期越來越短。產(chǎn)品汰舊換新加速迫使產(chǎn)品設(shè)計，工程及生產(chǎn)部門之間的關(guān)系越來越緊密。生產(chǎn)單位不斷面臨新的零組件，新的設(shè)備，新的制造流程及經(jīng)常性的工程變更，生產(chǎn)現(xiàn)場需要一套實時生產(chǎn)指示系統(tǒng)，有效地指引生產(chǎn)人員作業(yè)規(guī)范，同時能正確迅速地將生產(chǎn)狀況反應(yīng)給設(shè)計制造部門，及時找出新產(chǎn)品生產(chǎn)問題。(2)少量多樣生產(chǎn)型態(tài) 該電子廠除了大量生產(chǎn)自己公司的自有品牌產(chǎn)品之外，還為Dell、HP、IBM、GE、Phlips等大廠做大量的OEM/ODM代工生產(chǎn),生產(chǎn)線達15條之多,每天每條生產(chǎn)線生產(chǎn)的工單有10多張,由于少量多樣的生產(chǎn)型態(tài)，現(xiàn)場隨時充斥著

7、眾多不同的制造工單，不同的在制品、零組件，生產(chǎn)單位必須具備混線生產(chǎn)能力，彈性而有效率地在一天當中應(yīng)付不同產(chǎn)品生產(chǎn)所需。(3)市場變化快速難以預測 消費電子產(chǎn)品是國際競爭壓力大的產(chǎn)品，市場變化快。銷售部門的銷售計劃經(jīng)常變化，客戶的銷售預測、訂單更是經(jīng)常變化。商場如戰(zhàn)場，過去大規(guī)模正規(guī)作戰(zhàn)已不復見，而現(xiàn)在強調(diào)的是快速反擊部隊，能應(yīng)付全球各地突發(fā)狀況。生產(chǎn)現(xiàn)場也是要能機動地應(yīng)付變化快速難以預測的訂單式生產(chǎn)型態(tài)。(4)國際性競爭，日益激烈 中國大陸加入WTO，經(jīng)濟的發(fā)展國際化腳步進一步加快，所面臨的不僅是國內(nèi)競爭而是面對全球各地一流產(chǎn)品的競爭壓力。就生產(chǎn)而言，所面臨的是要不斷提升產(chǎn)質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。

8、過去老板生意好做，只把生產(chǎn)現(xiàn)場當作是一黑箱作業(yè)，如今在競爭壓力下必須將此黑箱作業(yè)透明化，找出任何影響質(zhì)量及成本的問題，并尋求具體的對策。（5）原材料供應(yīng)JIT化需求由于產(chǎn)品品種多、生命周期短，為了降低原材料庫存，該廠要求其大部分供應(yīng)商在其周圍設(shè)周轉(zhuǎn)倉。但其生產(chǎn)線有需要的話，供應(yīng)商才送貨。其靠提高送貨頻率來降低原材料成本，這要求供應(yīng)商能實時了解該廠的動態(tài)庫存，因此眾多供應(yīng)商希望能通過該廠門戶網(wǎng)站實時了解其原材料在該廠各個倉庫及生產(chǎn)現(xiàn)場的動態(tài)消耗狀況。（6）客戶實時信息需求該廠為Dell、HP、IBM、GE、Phlips等大廠做大量的OEM/ODM代工生產(chǎn)，這些國際性的大公司要求能看到其向該廠所下

9、訂單的生產(chǎn)進度以及訂單的品質(zhì)分析報告（SPC圖表）。該系統(tǒng)以條碼（barcode）為主要方式數(shù)據(jù)采集方式，結(jié)合各種數(shù)據(jù)機床、測試儀器等設(shè)備采集生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的控制，對品質(zhì)的監(jiān)控，并對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行收集、分析和整理以提供管理所需的報表。（一）、基于TCP/IP智能工廠北京普天仁信息技術(shù)公司是國內(nèi)專業(yè)從事MES軟件產(chǎn)品的高新軟件企業(yè)，其根據(jù)客戶生產(chǎn)現(xiàn)場管理的需求，提出了基于TCP/IP智能化工廠解決方案。把工廠現(xiàn)場的影像監(jiān)控、電子看板系統(tǒng)、現(xiàn)場廣播系統(tǒng)、條碼采集系統(tǒng)、各種現(xiàn)場自動化設(shè)備以及監(jiān)控電腦、門禁考勤系統(tǒng)等全部整合在基于TCP/IP以太網(wǎng)上，實現(xiàn)了工廠監(jiān)控、控制、管理的一體化。如

10、下圖：（二）實現(xiàn)功能該場MES系統(tǒng)實現(xiàn)了十四個主要的MES功能模塊，包括：工廠門戶、工序詳細調(diào)度、WIP資源分配和狀態(tài)管理、WC生產(chǎn)單元分配、過程管理、HR人力資源管理、設(shè)備維護管理、質(zhì)量管理、文檔管理、產(chǎn)品跟蹤、物料清單管理、性能分析、工業(yè)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)采集。MES的功能模型如圖4所示。MES不是一個獨立的系統(tǒng)，而是整個企業(yè)信息化中的重要組成部分，其跟企業(yè)的ERP、CRM、SCM、Logistics、Aotumation、 CMC/PDM都有密切的管理，共同組成整個企業(yè)的信息化系統(tǒng)。MES系統(tǒng)各模塊的功能簡述如下： （1）工廠門戶，供應(yīng)商、客戶、工廠各級管理人員、工人、工程師等均可以在該模塊了

11、解到工廠的實時運行信息；（2）WIP資源分配和狀態(tài)管理： 指導勞動者，機器，工具和物料如何協(xié)調(diào)的進行生產(chǎn)，并跟蹤其現(xiàn)在的工作狀態(tài)和剛剛完工情況?；谟媱澓蛯嶋H產(chǎn)品制造活動來指導工廠的工作流程。這一模塊的功能實際上也可由生產(chǎn)單元分配和質(zhì)量管理來實現(xiàn)。這里是作為一個單獨的系統(tǒng)來實現(xiàn)。（3）WC生產(chǎn)單元分配：通過生產(chǎn)指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始工序或工步的操作。（4）Routing工序詳細調(diào)度：定義產(chǎn)品的加工工藝與流程，通過基于有限資源能力的作業(yè)排序和調(diào)度來優(yōu)化車間性能。（5）HR人力資源管理：提供按分鐘級更新的員工狀態(tài)信息數(shù)據(jù)（工時，出勤等），基于人員資歷，工作模式，業(yè)務(wù)需求的變化來指

12、導人員的工作。（6）維護管理： 通過活動監(jiān)控和指導保證機器和其它資產(chǎn)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)以實現(xiàn)工廠的執(zhí)行目標。（7）質(zhì)量管理： 根據(jù)工程目標來實時記錄，跟蹤和分析產(chǎn)品和加工過程的質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制和確定生產(chǎn)中需要注意的問題。采用QC七大手法、SPC對品質(zhì)進行分析、統(tǒng)計，進而改善品質(zhì)。（8） 文檔管理： 管理和分發(fā)與產(chǎn)品，工藝規(guī)程，設(shè)計，SOP，或工作令有關(guān)的信息，同時也收集與工作和環(huán)境有關(guān)的標準信息。（9）產(chǎn)品跟蹤： 通過監(jiān)視工件在任意時刻的位置和狀態(tài)來獲取每一個產(chǎn)品的歷史紀錄，該記錄向用戶提供產(chǎn)品組及每個最終產(chǎn)品使用情況的可追溯性。（10）工單管理：對ERP排產(chǎn)后的工單進行實時跟蹤與管理，

13、了解其生產(chǎn)進度、品質(zhì)狀況等信息。（11）性能分析 ：將實際制造過程測定的結(jié)果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標以及客戶的要求進行比較。其輸出的報告或在線顯示用以輔助性能的改進和提高。（12）工業(yè)數(shù)據(jù)庫：對生產(chǎn)現(xiàn)場采集上來的海量工業(yè)實時數(shù)據(jù)進存儲、壓縮、檢索、備份、恢復等管理；（13）產(chǎn)品清單管理：將生產(chǎn)中用到的原材料、半成品的標準用量、供應(yīng)商、批次等進行管理，再根據(jù)實際的用量、供應(yīng)商、批次等進行比較，為動態(tài)庫存、JIT供應(yīng)提供支持。（14） 數(shù)據(jù)采集： 監(jiān)視，收集和組織來自人員，機器和底層控制操作數(shù)據(jù)以及工序，物料信息。這些數(shù)據(jù)可由車間手工錄入或由各種自動方式獲取。（三）實施MES后的前后比較結(jié)

14、合企業(yè)目前的生產(chǎn)管理現(xiàn)狀和需求，我們對MES上線前和上線后的生產(chǎn)現(xiàn)場管理進行比較，從中不難看出MES的效益來。(1) 流程卡管理導入前： 目前企業(yè)在生產(chǎn)中沒有實行這一制度，在一般的電子、家電業(yè)中都會實行流程卡的管理。每一在制品附一流程卡片，作業(yè)員完成一制程須將日期、人員、生產(chǎn)信息填寫在流程卡上，在成品包裝前，收集起來，以備日后維修查詢之用。導入后： 不但能把流程卡管理這一制度建立起來，同時因為系統(tǒng)的大部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集均通過條碼設(shè)備、自動化設(shè)備，大大加快了數(shù)據(jù)收集的速度，生產(chǎn)線的效率不但沒有降低，反而得到了大大的提高。每一流程卡附上該在制品序號條形碼，作業(yè)員完成一制程后，利用條形碼輸入序號，及

15、生產(chǎn)數(shù)據(jù)(例如：不良代碼也印制成條形碼)，MES自動并入時間，工作站，人員資料，存入流程卡數(shù)據(jù)庫中。(2) 工單追蹤管理導入前： 利用每日生產(chǎn)表格由生產(chǎn)單位組長填寫各工單投入產(chǎn)出，人員出勤等資料，再匯總計算出各制令進度。然而組裝生產(chǎn)線流程快速，生產(chǎn)主管永遠無法得知各工單目前的進度。導入后： 每站（需管制的站點）需刷流程卡序號，計算機可自動計算出其所屬工單在各生產(chǎn)單位詳細過程及最近狀況，主管辦公室之計算機可得知全廠一分鐘前工單最新狀況。如果主管遠在國外，只要其能進入MES工廠門戶系統(tǒng)，了解整個工廠的工單運行情況變成了彈指之間的事。(3) 在制品追蹤管理導入前： 目前企業(yè)沒有對WIP倉庫進行有效的

16、管理，常造成一堆不良品、待修品積壓在現(xiàn)場。導入后： 利用流程卡完整數(shù)據(jù)，SFCS可追蹤每一在制品最新位置、狀態(tài)，統(tǒng)計整理后，可以依制令別，產(chǎn)品別或現(xiàn)場區(qū)段，追蹤在制品分布狀況。(4) 設(shè)備管理導入前： 不同機種設(shè)備時間長短不同，雖然設(shè)備多用PLC控制，自動輸送帶控制, 但是仍須由人在現(xiàn)場操作，掌握信息不足，無法對設(shè)備做有效地利用。導入后： 透過普天MES與生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)機，可以利用MES直接控制PLC，進，可以有效掌握設(shè)備時間及空間利用。(5) 包裝監(jiān)督導入前: 相同產(chǎn)品，因不同地區(qū)客戶，需配置不同文字手冊，電源等包裝材料，但因混線生產(chǎn)，易生錯誤（如放置兩本文字手冊、電源線多放了一條等）。導入后：

17、 可立即給予包裝人員明確包裝指示，避免疏忽，或是進一步整合防呆系統(tǒng)可進一步當錯誤時立即發(fā)出警示。(6) 品質(zhì)監(jiān)控管理導入前： 品質(zhì)資料由品管站輸入品質(zhì)表格中，但因是人工填寫，資料有限，而完整的檢修資料是填寫在流程卡中，數(shù)量多，少有工廠輸入計算機，因此多是事后整理品質(zhì)報表做為未來品質(zhì)改善，但又因數(shù)據(jù)不完整、不正確, 不容易找到真正原因。根據(jù)我們與企業(yè)的交流與生產(chǎn)現(xiàn)場參觀，品質(zhì)狀況得不到實時的更新，品質(zhì)管控中所需要的P管制圖、Pn管制圖、-R管制圖等重要的品質(zhì)圖表均有人工事后繪制，不能實時了解生產(chǎn)現(xiàn)場的狀況，各種品質(zhì)管制圖幾天得不到更新。導入后: 檢測修護、維修資料全由條形碼，或計算機立即輸入，或

18、從測試檢測儀器中實時取出數(shù)據(jù)進行分析，現(xiàn)場可連接品質(zhì)看板，實時顯示最新品質(zhì)狀況，并可做完整詳細統(tǒng)計分析，有效找出品質(zhì)問題。為品管部門提供實時、動態(tài)的P管制圖、Pn管制圖、-R管制圖；再也不用為了要向客戶提供這些管制圖而手忙腳亂了。(7) 出貨管理導入前： 須利用人工記錄那些出貨序號，給那一位客戶，以做售后服務(wù)，也因缺乏實時核對能力，常在出貨之機種及數(shù)量上發(fā)生錯誤，造成不小的損失。導入后： 出貨同時，刷讀外箱序號條形碼，可立即核對，如不符出貨條件，可立即告之出貨人員。同時把出貨信息上傳ERP系統(tǒng)。(8) 自動化設(shè)備整合導入前： 企業(yè)用的SMT,、ICT、AI、ATE等設(shè)備多獨立運作，效益不高，設(shè)

19、備管理也不佳。導入后： 將MES與SMT、AI 等整合，可自動得取生產(chǎn)資訊及設(shè)備狀況，與ICT、ATE等整合，可自動得取測試資料。(9) 現(xiàn)場物料管理導入前： 企業(yè)每天一條線生產(chǎn)10多張工單，因混線生產(chǎn)，無法掌握實際生產(chǎn)狀況，常發(fā)生造缺料停線。導入后： MES可以隨時掌握最新各制令，各機種組裝數(shù)量，可以實時計算出現(xiàn)場物料狀況，以預做供料準備，有效降低這方面人力及缺料現(xiàn)象。(10) 售后服務(wù)導入前: 也不知其何時出貨，很難提供有效的售后服務(wù)?？蛻艋匦拗a(chǎn)品，企業(yè)可以方便地找出出貨時間、出貨客戶（有出貨條碼管理系統(tǒng)）；但如果想了解該產(chǎn)品在生產(chǎn)時的信息，由于出貨沒有與生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行整合，要找出其原來的

20、生產(chǎn)信息，須花費相當大的人力。導入后： MES提供追蹤功能，可以掌握每一成品完整流程卡資料、當時生產(chǎn)現(xiàn)場的狀況及出貨時間、出貨客戶，追蹤成品在生產(chǎn)中的各種記錄，可提供客戶完整的售后服務(wù)。（11）原料入庫管理如果要進行原料入庫方面的管控，MES可以有專門的原材料入庫管理模塊。我們認為只要對主要的原材料進行條碼管理，次要的只要進行批號管理就可以了。當主要原材料進行驗收時，對其進行掃描，系統(tǒng)根據(jù)其提供的資料，對其按產(chǎn)品、規(guī)格進行匯總，同時，系統(tǒng)會與ERP進行接口，將數(shù)據(jù)寫入到ERP的原料庫存檔中。（12）效益總結(jié)總體上來說，品質(zhì)得以實時改善提升，制造成本受控，交期縮短；同時由于該 MES系統(tǒng)提供給大

21、客戶查詢其訂單實時進度、訂單的詳細品質(zhì)記錄、各種品質(zhì)管制圖表，因此大客戶認為其是一個數(shù)字化的現(xiàn)代化工廠，能讓他們隨時隨地了解工廠的產(chǎn)能狀況、訂單生產(chǎn)進度、足夠詳細的品質(zhì)記錄分析報告，進而給該工廠更多的訂單。（四）實施MES的效益分析定性 定量Ø降低生產(chǎn)周期 Ø降低25Ø減少/消除數(shù)據(jù)錄入時間 Ø降低至3070%Ø提高數(shù)據(jù)完整性 Ø提高95以上Ø降低庫存 Ø降低12Ø減少上述各過程的統(tǒng)計、記錄工作 Ø80的工作量減少Ø減少適應(yīng)時間 Ø試產(chǎn)磨合期降低至原來的10Ø減少過

22、失 Ø減少過失70Ø責任到個人 Ø工人績效提高20% Ø減少過失文書工作 Ø減少過失文書工作80Ø產(chǎn)品品質(zhì)在線報告 Ø產(chǎn)品品質(zhì)在線報告，實時性提高99Ø提供 ERP 實時和準確的生產(chǎn)數(shù)據(jù) Ø變成實時、動態(tài)數(shù)據(jù)刷新六、結(jié)論制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件彌合了企業(yè)計劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造過程信息集成的紐帶。MES通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，同時也為敏捷制造企業(yè)的實施提供了良好的基礎(chǔ)。大力推動MES在制造企業(yè)的應(yīng)用，將對我國成為世界制造中心作出貢獻。參考文獻：1 M

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