MES 系统在离散型制造企业的应用

◎钱勇萍

“工业4.0”时代，智能工厂的快速发展，机械制造、电子行业、汽车行业等离散型制造企业已经认识到实施MES系统（制造执行系统），对生产过程的精益化管理和企业生产经营管理水平提升的重要意义。相比流程型制造行业，在离散型制造行业中MES 系统应用程度较低。离散型制造业过往通过ERP 或者MRP 系统进行企业管理，但ERP 系统不是万能的，对于生产制造环节有很多ERP 无法解决的难点。通过MES 系统的实施和应用，可以对来自上层管理软件如ERP 系统的生产数据进行接收、整理，为企业提供作业分配、工序调度、质量控制、设备监控、绩效统计等功能，实现生产数据实时采集及信息共享，优化生产过程管理，降低生产运行成本，实现生产过程的全面信息化。

一、引言

MES 系统位于企业上层企业资源计划ERP 和底层设备自动控制系统PCS 之间，是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。通过MES 实现产品和组件生产数据收集与跟踪，作业人员管理，生产状态实时监控与质量控制，从而加强ERP 系统计划的执行能力，让生产指令在车间现场有效执行，并实现低成本、可视化管理。

当前，国内流程型制造业MES 系统实施有很多成功案例，而离散型MES 系统在软件产品、应用深度和广度方面与流程行业相比都有很大差距。笔者曾在离散制造企业从事多年信息化工作，对离散型制造行业MES 系统的应用有深切体会，并愿意就此抛砖引玉，与国内同行共同讨论MES系统在离散型制造业企业的实施与应用。

二、系统实施前状况

某离散型制造企业，在实施MES 系统之前具有以下现状和特点：

1. 原有管理模式采用订单拉动生产管理模式，为保证对客户及时供货，生产管理主要采用按订单生产和预投相结合的生产模式，加工车间按预测推式投放，装配车间按订单拉式生产，生产管理部门无法实时了解生产现场实际工作状态。

2.生产的产品具有多品种、小批量特点。产品加工周期长、工艺复杂，关键零部件的加工周期长达2 个月，涉及五十多道工序包含热处理工序，给追踪车间工位实时物料状态带来诸多困难。

3.生产部门配送要求准确供货，因外购件所占比重大，要求各生产部门按装配计划准时配送，始终保持在制产品有一定规模数量，根据市场情况进行调整，工序短原料储备，工序长在线产品储备通常按1：3比例储备，生产现场在制品资金积压较大。

三、系统实施总体目标

通过MES 系统的实施，达到提升生产运行管理的数字化、精细化水平，提高产品质量和生产效率，降低生产成本，为企业提高市场竞争力提供有效支撑，总体目标包括以下几点：

1. 提高生产过程数据和质检数据的集成度，实现各类生产数据实时采集及信息共享，加强对整个生产执行过程的监督和控制，提高生产的稳定性，降低生产成本，减少质量浪费。

2.提高生产管理水平，改善生产管理模式，采用计算机自动生成打印报表方式，替代纸质单据；

3. 通过信息系统之间的集成和共享，摒弃“信息孤岛”式的信息化系统。

四、系统功能设计与实现

1、系统功能设计

结合实际生产现状，系统功能分为四个层级、九个功能模块。包括基础应用层：基础信息管理与系统集成、数据采集与现场监控；业务执行层：设备运行监控管理、文档管理、生产跟踪管理、质量控制；业务计划层：作业计划管理、生产调度管理；管理展示层：绩效统计与分析。

软件选型方面，选用GE 的现场数据采集软件CIM 和作业计划管理软件Scheduler 以及工厂建模软件PA，作为系统功能设计及实现的软件。

硬件改造方面，在生产车间现场统一设置工业一体机及扫描设备，并且给车间操作人员统一配备条码扫描设备，方便操作工操作，同时在生产现场安放大屏幕显示器，实现生产进度数据实时显示。

2.系统功能实现。

MES 系统实施主要分为四个方面：生产管理与绩效分析、作业计划、生产调度与派工、生产执行与物料跟踪。

MES 系统通过Scheduler 软件从ERP系统获取生产订单或手工导入生产订单，在系统中合并订单，只记录该物料的数量，在系统中查询该物料的可派数量、未完工数、代加工数、设备占用状态、未派工操作者等信息；班组长根据系统各种辅助信息进行派工，生产现场操作工接到系统派工单，通过扫描枪扫描零件条码开始具体生产任务；工序完成后由操作工在系统内执行报工流程，通过条码扫描的方式实现各个工序的物料跟踪；通过以上数据的录入、分析、汇总，使用者能够实时查询设备状态、工单状态、完工情况、在制品状态信息，同时还可实现各种报表的汇总统计、绩效分析等功能。

五、系统实施效果

1.通过电子触屏和条码扫描，降低手工录入的工作量，提高数据获取准确性、按照BOM 结构，实现对主重要件的防错装、防漏装提醒报警功能；实现了主要产品零部件在生产现场的实时跟踪，并通过与ERP系统集成，自动获取生产订单和BOM 信息，将生产现场的完工信息上传给ERP，便于后期工时汇总；系统同时实现工序在制品信息记录、工序质量检验信息，便于后期质量追溯。

2.生产管理部门可以通过系统实时查看现场生产情况，包括关键工序在制情况，并根据现场生产信息，预判计划的完成情况，为下达计划提供参考。

3.通过工序实时报工，及时获取现场生产信息，实时统计关键工序在制品库存信息；通过大屏幕及时展示生产在制品信息、现场设备状态统计为生产决策提供实时数据。

六、总结

MES 系统的成功实施，离不开企业领导的大力支持，应根据企业自身情况进行合理规划，路线清晰、目标明确、政令统一，由简入繁、由易入难，先试点后扩展，初期切不可去尝试难啃的“硬骨头”。实施过程肯定会遇到诸多困难，一定要坚持业务主导思想，遇到技术层面争论问题，公司高层的顶层设计和清晰导向非常关键，要引导全员树立正确的工作目标，并对项目实施团队进行充分授权和提供强有力的资源支持。

总之，精细化管理是企业管理水平提升的必然选择，通过MES 系统的成功实施，满足了离散型制造业企业对生产过程精细化管理的需求，实现车间无纸化生产，能够较好地支持车间生产现场对任务的快速响应和优化组织，提高了生产效率；同时实现了生产数据实时采集及信息共享，优化生产过程管理，降低生产运行成本，实现生产过程的全面信息化，并且提高了管理人员的决策能力及全局分析能力，为企业提高市场竞争力提供有效支撑。